專利名稱：用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)測(cè)位的方法及測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求8的前序部分的、用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)測(cè)位的方法及測(cè)量?jī)x。這種方法及這種測(cè)量?jī)x利用一個(gè)電容性傳感裝置，它產(chǎn)生出一個(gè)電磁場(chǎng)形式的高頻探測(cè)信號(hào)，以使得該電磁場(chǎng)作用到待探測(cè)的介質(zhì)中。此外，一個(gè)封閉在該介質(zhì)中的目標(biāo)影響介質(zhì)的介電常數(shù)及由此影響電容性測(cè)量傳感裝置的介電常數(shù)。通過(guò)探測(cè)信號(hào)的分析處理，尤其通過(guò)電容性傳感裝置的阻抗測(cè)量，可獲得關(guān)于封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的信息。
現(xiàn)有技術(shù)這種用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)測(cè)位的測(cè)量?jī)x或相應(yīng)的方法已由DE 102 07 424 A1公開(kāi)。DE 102 07 424 A1的測(cè)量?jī)x借助其電容性傳感裝置的電容量的改變來(lái)探測(cè)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)，該電容量的改變通過(guò)被封閉的目標(biāo)產(chǎn)生。封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)改變了介質(zhì)的介電特性，使得一個(gè)被移到目標(biāo)附近的測(cè)量電容器受到源于目標(biāo)的電容量改變或其阻抗的改變。該阻抗改變例如可通過(guò)電容性傳感裝置的測(cè)量電容器的位移電流(Verschiebestrom)來(lái)測(cè)量出。DE 102 07 424 A1的定位儀包含一個(gè)電容性傳感器，它主要由一個(gè)具有兩個(gè)電容器電極的測(cè)量電容器組成。通過(guò)施加一個(gè)電壓將在測(cè)量電容器的電極之間產(chǎn)生高頻電場(chǎng)。由于施加的交變電壓在電容器電極之間流過(guò)一個(gè)所謂的位移電流。當(dāng)電壓固定時(shí)，測(cè)量電容器的阻抗、即復(fù)數(shù)電阻愈小，該位移電流愈大。測(cè)量電容器的阻抗主要由位于電容器電極之間的材料來(lái)確定。如果具有這種測(cè)量電容器的定位儀被移到一個(gè)被封閉目標(biāo)的附近，則改變了被測(cè)量電容器的電場(chǎng)掃過(guò)的區(qū)域中的材料成分。尤其通過(guò)被封閉的目標(biāo)產(chǎn)生了材料介電常數(shù)的改變及由此產(chǎn)生測(cè)量?jī)x阻抗的改變。
通過(guò)相應(yīng)的分析處理算法，DE 102 07 424 A1的測(cè)量?jī)x可以確定出被封閉目標(biāo)的位置。通過(guò)組合在測(cè)量?jī)x中的監(jiān)視器可將處理的信息進(jìn)一步輸出給用戶。由此用戶例如可推斷出，他可以在墻上何處鉆孔及鉆多深，而不會(huì)有鉆到被封閉在墻中的目標(biāo)上的危險(xiǎn)。
由于在DE 102 07 424 A1的測(cè)量?jī)x中使用的約2Ghz范圍中的高頻，也可以由隱蔽的目標(biāo)引起最小介電夾雜物的指示。以此方式，通過(guò)這些測(cè)量?jī)x例如在墻或地面中除金屬封入物外還可以探測(cè)到非金屬目標(biāo)，例如木材或塑料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)根據(jù)本發(fā)明的、用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)測(cè)位的方法除處理一個(gè)電容性高頻傳感裝置的探測(cè)信號(hào)外還處理至少一個(gè)另外的探測(cè)信號(hào)。這種方法一方面使用了一個(gè)電容性傳感裝置，它產(chǎn)生電磁場(chǎng)形式的一個(gè)高頻探測(cè)信號(hào)，使得該電磁場(chǎng)作用到被探測(cè)介質(zhì)中。封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)此外影響介質(zhì)的介電常數(shù)及由此也影響電容性的測(cè)量傳感裝置的介電常數(shù)。通過(guò)分析處理高頻探測(cè)信號(hào)，尤其通過(guò)容性傳感裝置的阻抗測(cè)量可獲得封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的位置的信息。
此外，根據(jù)本發(fā)明的方法還對(duì)至少一個(gè)另外的、附加的探測(cè)信號(hào)分析處理。借助該附加的探測(cè)信號(hào)可有利地獲得關(guān)于被封閉目標(biāo)的附加信息。
由至少兩個(gè)探測(cè)信號(hào)獲得的信息的組合使得例如可以進(jìn)行除目標(biāo)的純測(cè)位、即目標(biāo)位置或目標(biāo)深度的確定外，還可進(jìn)行目標(biāo)材料的識(shí)別。因此可用該方法例如來(lái)區(qū)分不同的材料。如果在墻中深鉆前使用該測(cè)量?jī)x，則可除預(yù)先進(jìn)行目標(biāo)純測(cè)位外還可給出關(guān)于封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的“危險(xiǎn)性”。必要時(shí)可以區(qū)分開(kāi)供電導(dǎo)線與木桿或類似物等。
通過(guò)相應(yīng)的電路，可將電容性高頻傳感器用作螺釘類搜尋器類型的、通常的即低頻的電容性傳感器。為此例如可這樣地調(diào)制所屬的測(cè)量電容器的控制，使得它在高頻激勵(lì)與低頻工作方式之間來(lái)回轉(zhuǎn)換(“準(zhǔn)并行工作”)。并且例如也可以是，根據(jù)本發(fā)明這樣地控制電容性高頻傳感器的電極，使得它以一個(gè)電網(wǎng)電壓探測(cè)器的方式工作，該電網(wǎng)電壓探測(cè)器可電容性地探測(cè)例如一個(gè)電網(wǎng)電壓導(dǎo)線的交變電壓場(chǎng)。在該情況下電容性傳感器將無(wú)源地、即不產(chǎn)生電場(chǎng)地工作，及由此能夠指示例如墻壁中的電網(wǎng)電壓導(dǎo)線的位置及走向。
因此，借助根據(jù)本發(fā)明的方法可在僅使用一個(gè)傳感器的情況下產(chǎn)生一系列不同的探測(cè)信號(hào)，它們通過(guò)被分析處理可對(duì)相應(yīng)的測(cè)量?jī)x的使用者給出被封閉目標(biāo)的附加信息。
此外，使用附加探測(cè)信號(hào)允許被封閉目標(biāo)的更精確測(cè)位，因?yàn)楫a(chǎn)生第一探測(cè)信號(hào)的傳感器可根據(jù)第二探測(cè)信號(hào)的測(cè)量結(jié)果來(lái)優(yōu)化及適配專門(mén)的測(cè)量狀況。例如一個(gè)電容性傳感器通過(guò)介電阻抗的測(cè)量識(shí)別出一個(gè)木柱墻。然后可用組合在裝置中的雷達(dá)傳感器這樣地工作，即測(cè)量其氣體夾雜，但不在裝置的顯示器上顯示。這例如可如此來(lái)實(shí)現(xiàn)連接在雷達(dá)傳感器后的信號(hào)處理器通過(guò)常用的平均方法求出氣體夾雜的信號(hào)，以此方式，雷達(dá)傳感器被最優(yōu)化地運(yùn)行。
通過(guò)在從屬權(quán)利要求中描述的特征可得到根據(jù)權(quán)利要求1的本發(fā)明方法有利的進(jìn)一步構(gòu)型。
在根據(jù)本發(fā)明測(cè)量?jī)x和作為該測(cè)量?jī)x基礎(chǔ)的方法的一個(gè)實(shí)施形式中，由至少一個(gè)另外的傳感器產(chǎn)生所述至少一個(gè)另外的探測(cè)信號(hào)，該探測(cè)信號(hào)被用來(lái)分析處理及獲得信息。通過(guò)對(duì)于不同的探測(cè)信號(hào)使用分開(kāi)的傳感器可并行地進(jìn)行測(cè)量，這尤其意味著減少測(cè)量時(shí)間。
例如借助一個(gè)電感性傳感器可以區(qū)別金屬及非金屬目標(biāo)。此外例如可取消電感性傳感器的預(yù)先校準(zhǔn)，因?yàn)槔绠?dāng)電容性高頻傳感器識(shí)別出不存在目標(biāo)時(shí)，該校準(zhǔn)可自動(dòng)地進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的方法允許以有利的方式、有目的地搜索一些確定的目標(biāo)。因此通過(guò)控制預(yù)定搜索程序的相應(yīng)電路可專門(mén)地搜索例如電纜或金屬。并且在墻中存在的、不符合搜索標(biāo)準(zhǔn)的空腔或其它目標(biāo)例如可在測(cè)量?jī)x的顯示器上被消隱，由此用戶僅得到所需的信息。因此借助根據(jù)本發(fā)明的方法可以在測(cè)量?jī)x的顯示器上例如相繼地或同時(shí)地顯示金屬、供電導(dǎo)線、塑料或木材組成的目標(biāo)或空腔。以此方式也可進(jìn)行材料厚度測(cè)量，例如鋼筋混凝土建筑中的水泥覆蓋層或地板供暖情況下的無(wú)縫地面厚度的測(cè)量。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)有利的實(shí)施形式中，使用一整套傳感器的探測(cè)信號(hào)來(lái)進(jìn)行分析處理。這些傳感器例如可涉及電容性傳感器，電感性傳感器，光度測(cè)量的(photometrisch)傳感器如紅外線傳感器或雷達(dá)傳感器或超聲波傳感器。這些傳感器可單獨(dú)地連接或相互成組連接。這例如可手動(dòng)地或自動(dòng)地、即例如由存儲(chǔ)在測(cè)量?jī)x的存儲(chǔ)元件中的相應(yīng)程序控制地實(shí)現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)有利的分析處理程序中可考慮對(duì)所有的起作用的傳感器的探測(cè)信號(hào)分析處理及僅將具有單義的信號(hào)的那些探測(cè)信號(hào)專用于后置的數(shù)據(jù)處理。在此情況下其它傳感器的探測(cè)結(jié)果將被忽略。如果在探測(cè)地板供暖裝置時(shí)電感性傳感器識(shí)別出地板中不同尺寸的金屬目標(biāo)，則可消隱去弱信號(hào)，因?yàn)檫@些弱信號(hào)是由在地板中形成的建筑鋼墊產(chǎn)生的。而如果電感性傳感器僅識(shí)別出一種類型的金屬目標(biāo)及雷達(dá)傳感器未識(shí)別出附加目標(biāo)，則由電感性傳感器檢測(cè)的信號(hào)為地板供暖裝置的金屬管。但如果雷達(dá)傳感器識(shí)別出其它目標(biāo)，則這些附加目標(biāo)涉及地板供暖裝置的塑料管。這些金屬目標(biāo)也可相應(yīng)地在測(cè)量結(jié)果的顯示中被消隱。以此方式可以使人僅看到相關(guān)重要的信息。
尤其也可有利地，對(duì)一個(gè)傳感器或一個(gè)傳感器的用于測(cè)量的探測(cè)信號(hào)通過(guò)所述至少一個(gè)另外的探測(cè)信號(hào)的分析處理及識(shí)別來(lái)優(yōu)化。因此在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施形式中提出，對(duì)于各個(gè)傳感器的控制各寫(xiě)入不同的“程序”，例如一個(gè)“金屬程序”一個(gè)“木材磚程序”，一個(gè)“塑料程序”等。這些專用的搜尋程序被配置給各個(gè)傳感器，這些傳感器在檢測(cè)這樣的目標(biāo)時(shí)具有特別的優(yōu)點(diǎn)。如果在探測(cè)時(shí)一個(gè)或多個(gè)傳感器識(shí)別出一個(gè)特定的已編程的情況，即一個(gè)或多個(gè)傳感器提供了關(guān)于例如一個(gè)特定的材料的指示，則所有的傳感器可基于該程序來(lái)調(diào)節(jié)或基于現(xiàn)在識(shí)別的材料來(lái)優(yōu)化傳感器的控制及分析處理。以此方式可提供更精確的結(jié)果，因?yàn)閷?duì)于各個(gè)傳感器可用基于所識(shí)別目標(biāo)最佳整定的靈敏度來(lái)工作。
在根據(jù)本發(fā)明測(cè)量?jī)x的一個(gè)有利的實(shí)施形式中，多個(gè)傳感器被組合在測(cè)量?jī)x的一個(gè)共同殼體中。在此情況下這些傳感器例如可被設(shè)置在一個(gè)共同的印刷電路板上。有利的是，這些傳感器例如全部向著一個(gè)共同的軸線定向，由此可使相應(yīng)的探測(cè)信號(hào)對(duì)準(zhǔn)到同一個(gè)點(diǎn)上。
如果該裝置具有一個(gè)位移傳感機(jī)構(gòu)，則不僅可測(cè)量各個(gè)傳感器的當(dāng)前信號(hào)水平，而且還可檢測(cè)及顯示信號(hào)的變化曲線。由此可在測(cè)量?jī)x的顯示器上顯示一個(gè)兩維的圖象，其中除位移信息外還顯示深度信息。這有利地不同于現(xiàn)有技術(shù)的金屬定位儀，后者至少通過(guò)一個(gè)或多個(gè)發(fā)光信號(hào)燈顯示測(cè)量位置上的當(dāng)前測(cè)量結(jié)果。
在根據(jù)本發(fā)明測(cè)量?jī)x的變換的實(shí)施形式中，也可以是，傳感器部分地被集成在一個(gè)共同的印刷電路板上及部分地集成在測(cè)量?jī)x殼體中的其它部位上，例如在測(cè)量?jī)x的殼體底部中。
當(dāng)使用外部傳感器時(shí)可得到測(cè)量?jī)x的一個(gè)特別有利的構(gòu)型，這些外部傳感器可以通過(guò)插接組件及一個(gè)相應(yīng)的接口與該測(cè)量?jī)x及其中具有的傳感器聯(lián)接。
例如還可考慮，在測(cè)量?jī)x中組合一整套不同的傳感器及使得它們可以通過(guò)相應(yīng)的軟件來(lái)控制。以此方式可考慮用一個(gè)系列產(chǎn)品來(lái)滿足不同用戶的不同要求。
根據(jù)本發(fā)明的用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)測(cè)位的方法及相應(yīng)的測(cè)量?jī)x的其它優(yōu)點(diǎn)被公開(kāi)在以下的附圖及相關(guān)描述中。


在附圖中表示出根據(jù)本發(fā)明的、用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)位的定位儀或作為其基礎(chǔ)的方法的實(shí)施例，在以下的說(shuō)明中將對(duì)其詳細(xì)地描述。附圖中的圖，說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求書(shū)組合地包括多個(gè)特征。專業(yè)人員可個(gè)別地考察這些特征，總結(jié)出有意義的其它組合，它們也將視為該本文中的公開(kāi)。
附圖表示圖1根據(jù)本發(fā)明的定位儀的概要結(jié)構(gòu)，圖2根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的第一實(shí)施例的傳感裝置的一個(gè)截面圖，圖3圖2中的根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的實(shí)施例的概要仰視圖，圖4根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的第二實(shí)施例的傳感單元的、類似于圖3的仰視圖，圖5根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的傳感單元另一實(shí)施例的、類似于圖3及圖4的視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1以概要的視圖表示作為本發(fā)明基礎(chǔ)的方法或用于本發(fā)明的方法的測(cè)量?jī)x的原理結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖1的實(shí)施例，本發(fā)明的測(cè)量?jī)x62除一個(gè)容性高頻傳感器60外還具有一個(gè)感性傳感器64，另一容性傳感器66，一個(gè)雷達(dá)傳感器68及一個(gè)紅外線探測(cè)器70形式的光度測(cè)量傳感器(92)。在相應(yīng)的實(shí)施例中可具有一些其它的傳感器。
通過(guò)一個(gè)中央控制單元72來(lái)控制各個(gè)傳感器及進(jìn)行分析處理。在根據(jù)本發(fā)明的方法中這些傳感器既可單個(gè)地也可分組地或全部一起地聯(lián)接。工作方式的選擇，即對(duì)于確定的測(cè)量應(yīng)使用哪些傳感器的選擇一方面可通過(guò)手動(dòng)的工作選擇開(kāi)關(guān)74來(lái)實(shí)現(xiàn)，該工作選擇開(kāi)關(guān)組合在測(cè)量?jī)x的一個(gè)操作區(qū)中及可由用戶根據(jù)其選擇來(lái)操作。除了由用戶對(duì)工作方式的該手動(dòng)選擇外，也可通過(guò)存儲(chǔ)在測(cè)量?jī)x的存儲(chǔ)介質(zhì)中的相應(yīng)的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)的工作方式選擇(“自動(dòng)工作”)。
根據(jù)本發(fā)明的方法使得，各個(gè)傳感器既可并行、準(zhǔn)并行也可串行地使用。這里在準(zhǔn)并行工作方式中在各個(gè)傳感器之間可非常快地轉(zhuǎn)換及產(chǎn)生相應(yīng)的探測(cè)信號(hào)，進(jìn)行檢測(cè)及分析處理，或?yàn)榱朔治鎏幚肀匾獣r(shí)進(jìn)行中間存儲(chǔ)。這里也可以在自動(dòng)的傳感器選擇與由用戶預(yù)定的傳感器選擇之間作出選擇。
通過(guò)相應(yīng)的分析處理單元76對(duì)這些傳感器的各個(gè)測(cè)量信號(hào)分析處理，相互比較及由此例如根據(jù)其它傳感器的測(cè)量結(jié)果來(lái)優(yōu)化各個(gè)傳感器。因此在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施形式中提出，對(duì)于各個(gè)傳感器的控制分別寫(xiě)入不同的“程序”，例如一個(gè)“金屬程序”一個(gè)“木材磚程序”，一個(gè)“塑料程序”等。這種專用的搜尋程序可配置給各個(gè)傳感器。如果在一個(gè)或多個(gè)傳感器的測(cè)量時(shí)識(shí)別出一個(gè)專門(mén)的被編程的情況(Szenario)，即一些傳感器提供了對(duì)例如一個(gè)專門(mén)材料的指示，則所有的傳感器轉(zhuǎn)換到該程序上及由此提供更精確的、優(yōu)化的測(cè)量結(jié)果，因?yàn)槔缈捎米罴训仄ヅ涞撵`敏度工作。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)有利的分析處理程序中可考慮對(duì)所有的起作用的傳感器的探測(cè)信號(hào)分析處理及只將具有單義信號(hào)的那些探測(cè)信號(hào)僅僅用于后置的數(shù)據(jù)處理。在此，對(duì)于繼續(xù)分析處理，其它傳感器的測(cè)量結(jié)果將被忽略。
在分析處理單元76的后面連接了一個(gè)用于數(shù)據(jù)處理的單元及一個(gè)顯示器78。分析處理單元76的數(shù)據(jù)被處理及轉(zhuǎn)化成用戶可直觀識(shí)別的顯示方式。因此測(cè)量結(jié)果可被處理成當(dāng)前測(cè)量狀況的圖形顯示的形式。通過(guò)組合在測(cè)量?jī)x中的顯示器，例如可用被搜尋墻壁的截面圖的形式對(duì)用戶尤其實(shí)時(shí)地傳送測(cè)量信號(hào)。
因此在數(shù)據(jù)處理時(shí)例如可考慮，對(duì)所有傳感器信號(hào)借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主成分分析進(jìn)行分析處理及通過(guò)模式識(shí)別將最可能結(jié)果通過(guò)顯示器輸出。也可考慮一個(gè)相應(yīng)的程序，該程序?qū)τ诿總€(gè)傳感器根據(jù)它的探測(cè)閾(Detektionsgrenzen)加權(quán)地引入結(jié)果中。這使得，盡管每一個(gè)傳感器本身具有確定的探測(cè)閾，但是有一個(gè)具有“軟”界限的總結(jié)果。這里，例如使用模糊邏輯是有利的。
對(duì)于該方法還考慮，各個(gè)傳感器可全部組合在測(cè)量?jī)x的一個(gè)殼體中，或也可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的專門(mén)適應(yīng)的方案。在此，可在具有容性高頻探測(cè)器(60)及例如一個(gè)感性探測(cè)器(64)的測(cè)量?jī)x(62)上模塊式地安裝附加探測(cè)器，例如紅外線探測(cè)器(70)。通過(guò)一個(gè)公共的接口也可通過(guò)原有的測(cè)量?jī)x進(jìn)行紅外線傳感器的控制及分析處理。
圖2表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的前端的剖面，即傳感器頭(10)的剖面。根據(jù)圖2的實(shí)施例的測(cè)量?jī)x(62)具有一個(gè)電容性的高頻傳感器(60)及一個(gè)線圈形式的電感性傳感器(64)。
這里傳感裝置10具有一個(gè)帶有可導(dǎo)電表面的殼體14。該殼體14例如可由金屬作為整體的壓鑄件或也可由金屬化塑料通過(guò)模塑成型過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)。同樣，也可對(duì)于傳感裝置的殼體14設(shè)置金屬的導(dǎo)電涂層。該傳感器的殼體在向著測(cè)量目標(biāo)的方向的一側(cè)是敞開(kāi)的，及包圍著傳感裝置的主要部件并且本身是該傳感裝置的組合的組成部分。
傳感裝置10主要具有三個(gè)部件組。這些部件的第一組是一些用于產(chǎn)生及處理測(cè)量或探測(cè)信號(hào)的電路48。該傳感裝置的第二組包括一個(gè)電容性高頻傳感器，它在本發(fā)明的定位儀中通過(guò)一個(gè)專門(mén)構(gòu)型的測(cè)量電容器16來(lái)實(shí)現(xiàn)。圍繞著該傳感裝置的殼體14地設(shè)有一個(gè)作為第三組的線圈裝置12，它與相應(yīng)的電子電路及部件48一起構(gòu)成一個(gè)用于探測(cè)尤其是金屬目標(biāo)的電感性傳感器。
所述的三個(gè)不同的部件組被設(shè)置在傳感器頭10的彼此分開(kāi)的、不同的部分空間中。電感性傳感器的線圈裝置12延伸在殼體14的外部，而電路48及電容性高頻傳感器的測(cè)量電容設(shè)置在所述殼體之內(nèi)，但通過(guò)一個(gè)印刷電路板18彼此隔開(kāi)。在殼體14中印刷電路板18在其邊緣上與殼體14相固定。為此在根據(jù)圖2的實(shí)施例中，該殼體具有一個(gè)特殊的肩42，在其上放置印刷電路板18。這樣成型的殼體14將被這樣地安裝在定位儀的一個(gè)未示出的殼體中，使得用于電子電路單元及電容性高頻傳感器的兩個(gè)部分空間彼此上下地設(shè)置。部分空間20及22通過(guò)印刷電路板18彼此這樣地分開(kāi)，以致構(gòu)成了用于電容性傳感器的一個(gè)敞開(kāi)的第一部分空間20及用于電子電路單元部件的一個(gè)封閉的第二部分空間22。第二部分空間22由殼體14的一個(gè)隆起部分28及由印刷電路板18構(gòu)成，后者與殼體固定地連接。一個(gè)金屬化層30以有利的方式被組合在印刷電路板18上或在組合在其中，以致殼體14的部分空間22被一個(gè)導(dǎo)電的表面封閉。以此方式部分空間22構(gòu)成一個(gè)“法拉第籠”23，它使得設(shè)置在部分空間22中的電子部件受到屏蔽以抗電磁干擾。如在圖2中可看到的，印刷電路板18在其一側(cè)上帶有電路及一些部件48，以便測(cè)量信號(hào)的產(chǎn)生及分析處理。在印刷電路板18的另一側(cè)上固定著測(cè)量電容器16的一個(gè)電極24。
傳感裝置10的殼體14的、其中裝有電容性高頻傳感器的第一部分空間20主要通過(guò)印刷電路板18的表面32及殼體14的側(cè)壁34構(gòu)成。在側(cè)壁34中設(shè)置有一些空槽36，這些空槽使得傳感裝置的殼體14可被固定到定位儀的殼體中。
殼體14的第一部分空間20在一側(cè)上通過(guò)一個(gè)開(kāi)口54敞開(kāi)及主要帶有電容性高頻傳感器的測(cè)量電容器16。測(cè)量電容器16由殼體14的部分空間20的、構(gòu)成測(cè)量電容器的一個(gè)第一電極21的內(nèi)表面38及由固定在印刷電路板18上的第二電極24構(gòu)成。以此方式可作到，測(cè)量電容器16僅由一個(gè)附加電極24來(lái)實(shí)現(xiàn)。測(cè)量電容器16的第一電極21以有利的方式通過(guò)殼體14本身來(lái)實(shí)現(xiàn)。
第一部分空間20如圖2中實(shí)施例所示地可以通過(guò)所屬的測(cè)量?jī)x的一個(gè)壁50來(lái)封閉，只要該封閉對(duì)于測(cè)量電容器16的電場(chǎng)不體現(xiàn)任何障礙。出于該原因，壁50例如可由根據(jù)本發(fā)明的定位儀的塑料殼體的一個(gè)面來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的定位儀將用該殼體壁50在一個(gè)待測(cè)量的結(jié)構(gòu)、例如一個(gè)天花板或一個(gè)地面上導(dǎo)行。此外壁50用于機(jī)械式保護(hù)測(cè)量電容器16的電極24，以免其損壞。
圍繞著傳感裝置的殼體14將繞置上本發(fā)明測(cè)量?jī)x中電感性傳感器64的線圈裝置12的線圈元件80。這里，線圈元件80例如可被設(shè)置在線圈架84上或被澆注在其中。通過(guò)相應(yīng)的連接單元，這些線圈元件80與未進(jìn)一步示出的電源及用于控制及分析處理的電子部件48相連接。在其它實(shí)施例中也可以是，將電感性傳感裝置例如也組合到測(cè)量?jī)x62的塑料底部50中。
圖3表示圖2中根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x在取下保護(hù)壁50后的傳感器頭10的一個(gè)示意性簡(jiǎn)化仰視圖。高頻測(cè)量電容器16的電極24被安裝在傳感器印刷電路板18上大致中心處。在此，傳感器印刷電路板18與傳感器頭的殼體14的內(nèi)面一起構(gòu)成測(cè)量電容器16的第一電極21。圍繞著殼體14設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的電感性傳感器64的這些線圈元件80。
通過(guò)相應(yīng)的電路，在根據(jù)本發(fā)明的方法中也可將電容性高頻傳感器60的測(cè)量電容器16用作通常的、螺釘類搜尋器類型的、即低頻的電容性傳感器66。為此例如可這樣地調(diào)節(jié)測(cè)量電容器16的控制，使得它在高頻激勵(lì)與低頻工作方式之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。例如也可以是，對(duì)圖2或圖3中的、根據(jù)本發(fā)明的定位儀的測(cè)量電容器16這樣地控制，使得它為一個(gè)電網(wǎng)電壓探測(cè)器65的類型，可電容性地檢測(cè)例如一個(gè)電網(wǎng)電壓導(dǎo)線的交變電壓場(chǎng)。在該情況下，電容性傳感器將無(wú)源地、即不產(chǎn)生電場(chǎng)地工作，及由此能夠指示例如墻壁中的電網(wǎng)電壓導(dǎo)線的位置及走向。
通過(guò)設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x中的控制電子單元可作到借助僅一個(gè)傳感器，在圖1的實(shí)施例中具有所述一個(gè)測(cè)量電容器16，產(chǎn)生不同的探測(cè)信號(hào)。這些探測(cè)信號(hào)則可準(zhǔn)并行或串行地被分析處理，以致通過(guò)該分析處理可獲得關(guān)于封閉在介質(zhì)中的被測(cè)量目標(biāo)的附加信息。這里，該電容性傳感器的測(cè)量電容器16尤其可作為通常的、即低頻的電容性傳感器66、作為電網(wǎng)電壓探測(cè)器65、或作為高頻探測(cè)器60受到控制。在此，探測(cè)信號(hào)以有利的方式自動(dòng)地對(duì)準(zhǔn)到被搜索面的同一個(gè)點(diǎn)上。因此，始終是，這就是說(shuō)即使在探測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換的情況下，也是對(duì)同一測(cè)量區(qū)域進(jìn)行探測(cè)。在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的該實(shí)施例中，不同空間區(qū)域的測(cè)量的測(cè)量誤差幾乎被消除。
在一個(gè)變換的實(shí)施例中可以是對(duì)不同的探測(cè)信號(hào)各分配一個(gè)單獨(dú)的傳感器，例如各一個(gè)測(cè)量電容器，由此以一個(gè)稍大結(jié)構(gòu)空間的代價(jià)可實(shí)現(xiàn)獲得多個(gè)探測(cè)信號(hào)的純粹并行工作。
根據(jù)本發(fā)明的方法允許以有利的方式符合目的地搜索一些確定的目標(biāo)。例如通過(guò)控制預(yù)定搜索程序的相應(yīng)電路可專門(mén)搜索供電的電纜或金屬。這里，也可在測(cè)量?jī)x的顯示器上自動(dòng)地顯示墻壁中存在的空腔或由用戶預(yù)給定地消隱、即不予以顯示，使得用戶可選擇地僅得到所需的信息。
圖4以類似圖3的視圖表示根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的傳感器頭的另一實(shí)施例。這里，相同的結(jié)構(gòu)元件用相同的參考標(biāo)號(hào)表示。根據(jù)圖4的實(shí)施例，與以上實(shí)施例不同地，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的傳感器頭10具有一個(gè)雷達(dá)傳感器68的發(fā)射天線86及一個(gè)接收天線88。這種雷達(dá)傳感器或雷達(dá)探測(cè)器發(fā)射雷達(dá)脈沖(“超寬帶雷達(dá)”UWB)，它們?cè)谠砩弦策m合探測(cè)隱藏在墻壁中的目標(biāo)，其方式是雷達(dá)脈沖由天線發(fā)射出，在目標(biāo)上被反射及返回到接收天線。該返回的信號(hào)包含著被封閉的目標(biāo)的信息，然后可用相應(yīng)的方法分析處理。
通過(guò)雷達(dá)傳感器的發(fā)射或接收天線的相應(yīng)控制或幾何構(gòu)型，可以使這些天線的一個(gè)或兩個(gè)被用作一個(gè)電容性傳感器60，65，66的電極(n)，尤其是電容性高頻傳感器60的電極。以此方式可避免對(duì)于電容性高頻傳感器60在傳感器頭10的殼體中必需組合入一個(gè)附加的電極或兩個(gè)附加的電極。雷達(dá)傳感器的發(fā)射及接收天線也可僅由一個(gè)天線金屬薄板來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳感器頭的外形將如圖3中所示。在此情況下，控制天線首先發(fā)射一個(gè)雷達(dá)脈沖(發(fā)射天線)及接著將該天線轉(zhuǎn)換到接收，由此用同一天線(現(xiàn)在為接收天線)來(lái)檢測(cè)被反射的、返回的雷達(dá)脈沖。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的一個(gè)傳感器頭的另一實(shí)施例。除電感性傳感器64的線圈元件80、雷達(dá)傳感器68的發(fā)射天線86或接收天線88-它們也作為電容性高頻傳感器60被控制-外，在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的傳感器頭10中還組合了一個(gè)紅外線傳感器70形式的光度測(cè)量的傳感器92。
紅外線傳感器可有利地使用在必需測(cè)量溫度或溫度差的地方。因此可以通過(guò)現(xiàn)代的IR傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)快速及可靠的溫度測(cè)量。尤其可以可靠地測(cè)量1000度以上的很高溫度，因?yàn)樵摐y(cè)量是無(wú)接觸地僅基于輻射熱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的紅外線傳感器70例如由一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管組成的，它的導(dǎo)電率例如隨著輻射上的輻射強(qiáng)度來(lái)改變，其中該光電二極管專對(duì)于1微米以上區(qū)域中的波長(zhǎng)(紅外線)敏感。有利的是，根據(jù)圖5中實(shí)施例的本發(fā)明的測(cè)量?jī)x可使用在例如地面供暖、暖氣管等的情況下，即用于測(cè)量封閉在地面、墻壁或天花板中的水管。對(duì)此例如人們想知道，管子位于何處，以免鉆到管子上或在已發(fā)生水管破裂的情況下測(cè)定管子的精確位置。在此，傳統(tǒng)的方法例如動(dòng)用IR傳感裝置，熱像照相機(jī)或測(cè)溫薄膜(Thermofolien)。使用現(xiàn)有技術(shù)的這種IR傳感裝置對(duì)待測(cè)量區(qū)域慢速地掃描及指示局部的溫度最大值。熱像照相機(jī)原理上產(chǎn)生紅外線范圍中的照片，它可讓人看到小的溫度差別。測(cè)溫薄膜由溫度敏感材料組成，該材料在高溫時(shí)變色。在此，這些薄膜被粘貼在待測(cè)量區(qū)域中。但在所有這些方法中不能獲得被探測(cè)目標(biāo)的深度信息。
與現(xiàn)有技術(shù)的裝置不同地，根據(jù)本發(fā)明的定位儀通過(guò)多種傳感器原理的組合可實(shí)現(xiàn)對(duì)在墻壁、天花板或地面中的加熱或冷卻管子的快速且有效的定位。IR傳感器70可進(jìn)行粗分類，即區(qū)分加熱的管子及冷卻的管子，及進(jìn)行管子大致位置的定位，而由其它的、組合在本發(fā)明的測(cè)量?jī)x中的傳感器可確定出管子的精確位置、深度及尺寸。
圖5表示傳感裝置10，它作為屏蔽殼體14包含用于附加傳感機(jī)構(gòu)的傳感器印刷電路板18。雷達(dá)傳感器68的天線86及88被焊在該傳感器印刷電路板18上。這些天線除了借助相應(yīng)的電子電路連接作雷達(dá)探測(cè)外還被用作電容性高頻傳感器60或電容性傳感器65，66。為此，一個(gè)智能軟件或相應(yīng)的電子單元在這些傳感器的各個(gè)工作方式之間快速地轉(zhuǎn)換。此外，圍繞殼體14繞有用于電感性探測(cè)的線圈裝置80。可選擇地對(duì)于線圈設(shè)置一個(gè)鐵氧體。線圈繞組的類型、尺寸及位置可被針對(duì)性地構(gòu)型。
紅外線傳感器70也可位于殼體14的內(nèi)部，例如設(shè)在傳感器印刷電路板18上。但由于這些傳感器相互間的影響，通常更好地將它設(shè)置在殼體的外面。在本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的一個(gè)有利構(gòu)型中提出，紅外線傳感器70被構(gòu)造成一個(gè)可取下的IR傳感器頭73的形式及將其設(shè)置為用于相應(yīng)的電容性高頻定位儀的附加部件73。通過(guò)該定位儀上的相應(yīng)接口，紅外線傳感器可被連接到測(cè)量?jī)x的控制及分析處理單元上及也可通過(guò)該單元來(lái)控制及分析處理。
在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量?jī)x的各個(gè)實(shí)施例中，所使用的傳感器原理的組合類型可任意地實(shí)現(xiàn)。傳感器的位置，尺寸及數(shù)目不受限制。由附加的探測(cè)信號(hào)獲得的數(shù)據(jù)可有利地被進(jìn)一步處理及由此導(dǎo)致關(guān)于被封閉目標(biāo)的附加信息。
通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理(軟件)可使各個(gè)傳感器的測(cè)量結(jié)果相互補(bǔ)充及由此導(dǎo)致關(guān)于被封閉目標(biāo)的盡可能完整的圖象。
可由多個(gè)傳感器的組合或由同一傳感器的不同控制獲得的多個(gè)探測(cè)信號(hào)的分析處理以有利的方式使得，除被封閉目標(biāo)的測(cè)位外例如還可實(shí)現(xiàn)材料的識(shí)別，及當(dāng)探測(cè)物為電導(dǎo)線的情況下例如還可獲得關(guān)于導(dǎo)線電壓狀態(tài)的信息。通過(guò)一個(gè)電容性高頻傳感器與一個(gè)紅外線傳感器的組合例如不僅可定位水管道，而且現(xiàn)在可基于該管道中不同的溫度水平例如作出關(guān)于管道內(nèi)的流動(dòng)方向的說(shuō)明。此外，通過(guò)利用另外的并行或串行獲得的探測(cè)信號(hào)可更加精確地實(shí)現(xiàn)高頻測(cè)位及其深度的估價(jià)，因?yàn)橄鄳?yīng)的傳感器可基于被搜索目標(biāo)的識(shí)別材料類型進(jìn)行調(diào)節(jié)及優(yōu)化。
因此可以根據(jù)由其它傳感器獲得的關(guān)于被封閉目標(biāo)的信息對(duì)單個(gè)傳感器進(jìn)行優(yōu)化。以此方式可作到，每個(gè)傳感器單元就其本身而言由于其它傳感器的附加信息更好地工作。這些優(yōu)化的、彼此無(wú)關(guān)的結(jié)果可通過(guò)軟件或硬件這樣地結(jié)合，使得根據(jù)本發(fā)明的定位儀可使用戶既可測(cè)得位置，深度，寬度也可得到例如材料種類及溫度，甚至可測(cè)到很大的目標(biāo)深度。
根據(jù)本發(fā)明的定位儀或作為其基礎(chǔ)的、根據(jù)本發(fā)明的用于封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的定位的方法不被限制在附圖中所示的實(shí)施例上。尤其是根據(jù)本發(fā)明的方法不被限制在檢測(cè)封閉在墻壁、地面或天花板中的目標(biāo)上。
權(quán)利要求
1.用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)測(cè)位的方法，其中借助至少一個(gè)電容性高頻傳感器(60)產(chǎn)生一個(gè)高頻的第一探測(cè)信號(hào)，該探測(cè)信號(hào)作用到待探測(cè)的介質(zhì)中，使得通過(guò)第一探測(cè)信號(hào)的測(cè)量及分析處理、尤其通過(guò)電容性傳感裝置(60)的阻抗測(cè)量，獲得封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的信息，其特征在于對(duì)至少一個(gè)另外的第二探測(cè)信號(hào)分析處理，以獲得關(guān)于被封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于由至少一個(gè)另外的傳感裝置(64，65，66，68，70，92)產(chǎn)生所述至少一個(gè)另外的探測(cè)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于并行地測(cè)量所述至少一個(gè)第一探測(cè)信號(hào)及所述至少一個(gè)第二探測(cè)信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于準(zhǔn)并行地測(cè)量所述至少一個(gè)第一探測(cè)信號(hào)及所述至少一個(gè)第二探測(cè)信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于串行地測(cè)量所述至少一個(gè)第一探測(cè)信號(hào)及所述至少一個(gè)第二探測(cè)信號(hào)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的、尤其根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于測(cè)量及分析處理多個(gè)傳感器的探測(cè)信號(hào)，其中這些傳感器來(lái)自一個(gè)組，該組至少包括電容性傳感器(60，65，66)、電感性傳感器(64)、光度測(cè)量的傳感器(70，94)及雷達(dá)傳感器(68)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的方法，其特征在于對(duì)一個(gè)傳感器(64，65，66，68，70，92)的至少一個(gè)探測(cè)信號(hào)通過(guò)至少一個(gè)另外的探測(cè)信號(hào)的測(cè)量及分析處理來(lái)優(yōu)化。
8.測(cè)量?jī)x，尤其是手持式測(cè)量?jī)x，用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)測(cè)位，具有至少一個(gè)電容性高頻傳感器(60)，該傳感器產(chǎn)生一個(gè)高頻的第一探測(cè)信號(hào)以作用到待探測(cè)的介質(zhì)中，使得通過(guò)第一探測(cè)信號(hào)的測(cè)量及分析處理、尤其通過(guò)電容性傳感裝置(60)的阻抗測(cè)量可獲得關(guān)于封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的信息，其特征在于設(shè)有至少一個(gè)另外的傳感(64，66，68，70，92)，用于產(chǎn)生至少一個(gè)另外的第二探測(cè)信號(hào)，以便獲得關(guān)于被封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量?jī)x，其特征在于至少一個(gè)另外的傳感器是一個(gè)電感性傳感器(64)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量?jī)x，其特征在于至少一個(gè)另外的傳感器是一個(gè)電容性傳感器(60，65，66)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量?jī)x，其特征在于至少一個(gè)另外的傳感器是一個(gè)雷達(dá)傳感器(68)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量?jī)x，其特征在于所述至少一個(gè)另外的雷達(dá)傳感器(68)是一個(gè)寬帶的脈沖雷達(dá)傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量?jī)x，其特征在于至少一個(gè)另外的傳感器是一個(gè)光度測(cè)量的傳感器(92，70)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的測(cè)量?jī)x，其特征在于所述至少一個(gè)另外的光度測(cè)量的傳感器是一個(gè)紅外線傳感器(70)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中一項(xiàng)或多項(xiàng)的測(cè)量?jī)x，其特征在于至少兩個(gè)傳感器(60，64，66，68，70，92)被組合在測(cè)量?jī)x(62)的一個(gè)共同的殼體中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的測(cè)量?jī)x，其特征在于這些傳感器(60，64，66，68，70，92)中的至少兩個(gè)被設(shè)置在一個(gè)共同的印刷電路板(18)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對(duì)封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)測(cè)位的方法，其中借助至少一個(gè)電容性高頻傳感器(60)產(chǎn)生一個(gè)高頻的第一探測(cè)信號(hào)，該探測(cè)信號(hào)作用到待探測(cè)的介質(zhì)中，使得通過(guò)第一探測(cè)信號(hào)的測(cè)量及分析處理、尤其通過(guò)電容性傳感裝置(60)的阻抗測(cè)量獲得封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的信息。根據(jù)本發(fā)明提出對(duì)至少一個(gè)另外的第二探測(cè)信號(hào)分析處理，以獲得關(guān)于被封閉在介質(zhì)中的目標(biāo)的信息。此外本發(fā)明還涉及按照本發(fā)明方法的測(cè)量?jī)x(62)。
文檔編號(hào)G01V11/00GK1918485SQ200580004893
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月14日
發(fā)明者烏韋·什庫(kù)爾泰蒂-貝茨, 比約恩·哈澤, 米夏埃爾·馬勒, 烏利·霍夫曼, 賴納·克拉普夫, 克里斯托夫·威蘭 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司