專利名稱：用于對封閉在介質(zhì)中的目標測位的方法及測量儀的制作方法
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、用于對封閉在介質(zhì)中的目標測位的方法及測量儀。這種方法及這種測量儀利用一個電容性傳感裝置，它產(chǎn)生出一個電磁場形式的高頻探測信號，以使得該電磁場作用到待探測的介質(zhì)中。此外，一個封閉在該介質(zhì)中的目標影響介質(zhì)的介電常數(shù)及由此影響電容性測量傳感裝置的介電常數(shù)。通過探測信號的分析處理，尤其通過電容性傳感裝置的阻抗測量，可獲得關(guān)于封閉在介質(zhì)中的目標的信息。
現(xiàn)有技術(shù)這種用于對封閉在介質(zhì)中的目標測位的測量儀或相應(yīng)的方法已由DE 102 07 424 A1公開。DE 102 07 424 A1的測量儀借助其電容性傳感裝置的電容量的改變來探測封閉在介質(zhì)中的目標，該電容量的改變通過被封閉的目標產(chǎn)生。封閉在介質(zhì)中的目標改變了介質(zhì)的介電特性，使得一個被移到目標附近的測量電容器受到源于目標的電容量改變或其阻抗的改變。該阻抗改變例如可通過電容性傳感裝置的測量電容器的位移電流(Verschiebestrom)來測量出。DE 102 07 424 A1的定位儀包含一個電容性傳感器，它主要由一個具有兩個電容器電極的測量電容器組成。通過施加一個電壓將在測量電容器的電極之間產(chǎn)生高頻電場。由于施加的交變電壓在電容器電極之間流過一個所謂的位移電流。當電壓固定時，測量電容器的阻抗、即復(fù)數(shù)電阻愈小，該位移電流愈大。測量電容器的阻抗主要由位于電容器電極之間的材料來確定。如果具有這種測量電容器的定位儀被移到一個被封閉目標的附近，則改變了被測量電容器的電場掃過的區(qū)域中的材料成分。尤其通過被封閉的目標產(chǎn)生了材料介電常數(shù)的改變及由此產(chǎn)生測量儀阻抗的改變。
通過相應(yīng)的分析處理算法，DE 102 07 424 A1的測量儀可以確定出被封閉目標的位置。通過組合在測量儀中的監(jiān)視器可將處理的信息進一步輸出給用戶。由此用戶例如可推斷出，他可以在墻上何處鉆孔及鉆多深，而不會有鉆到被封閉在墻中的目標上的危險。
由于在DE 102 07 424 A1的測量儀中使用的約2Ghz范圍中的高頻，也可以由隱蔽的目標引起最小介電夾雜物的指示。以此方式，通過這些測量儀例如在墻或地面中除金屬封入物外還可以探測到非金屬目標，例如木材或塑料。
本發(fā)明的優(yōu)點根據(jù)本發(fā)明的、用于對封閉在介質(zhì)中的目標測位的方法除處理一個電容性高頻傳感裝置的探測信號外還處理至少一個另外的探測信號。這種方法一方面使用了一個電容性傳感裝置，它產(chǎn)生電磁場形式的一個高頻探測信號，使得該電磁場作用到被探測介質(zhì)中。封閉在介質(zhì)中的目標此外影響介質(zhì)的介電常數(shù)及由此也影響電容性的測量傳感裝置的介電常數(shù)。通過分析處理高頻探測信號，尤其通過容性傳感裝置的阻抗測量可獲得封閉在介質(zhì)中的目標的位置的信息。
此外，根據(jù)本發(fā)明的方法還對至少一個另外的、附加的探測信號分析處理。借助該附加的探測信號可有利地獲得關(guān)于被封閉目標的附加信息。
由至少兩個探測信號獲得的信息的組合使得例如可以進行除目標的純測位、即目標位置或目標深度的確定外，還可進行目標材料的識別。因此可用該方法例如來區(qū)分不同的材料。如果在墻中深鉆前使用該測量儀，則可除預(yù)先進行目標純測位外還可給出關(guān)于封閉在介質(zhì)中的目標的“危險性”。必要時可以區(qū)分開供電導(dǎo)線與木桿或類似物等。
通過相應(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)制所屬的測量電容器的控制，使得它在高頻激勵與低頻工作方式之間來回轉(zhuǎn)換(“準并行工作”)。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，使得它以一個電網(wǎng)電壓探測器的方式工作，該電網(wǎng)電壓探測器可電容性地探測例如一個電網(wǎng)電壓導(dǎo)線的交變電壓場。在該情況下電容性傳感器將無源地、即不產(chǎn)生電場地工作，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傳感器的情況下產(chǎn)生一系列不同的探測信號，它們通過被分析處理可對相應(yīng)的測量儀的使用者給出被封閉目標的附加信息。
此外，使用附加探測信號允許被封閉目標的更精確測位，因為產(chǎn)生第一探測信號的傳感器可根據(jù)第二探測信號的測量結(jié)果來優(yōu)化及適配專門的測量狀況。例如一個電容性傳感器通過介電阻抗的測量識別出一個木柱墻。然后可用組合在裝置中的雷達傳感器這樣地工作，即測量其氣體夾雜，但不在裝置的顯示器上顯示。這例如可如此來實現(xiàn)連接在雷達傳感器后的信號處理器通過常用的平均方法求出氣體夾雜的信號，以此方式，雷達傳感器被最優(yōu)化地運行。
通過在從屬權(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)明方法有利的進一步構(gòu)型。
在根據(jù)本發(fā)明測量儀和作為該測量儀基礎(chǔ)的方法的一個實施形式中，由至少一個另外的傳感器產(chǎn)生所述至少一個另外的探測信號，該探測信號被用來分析處理及獲得信息。通過對于不同的探測信號使用分開的傳感器可并行地進行測量，這尤其意味著減少測量時間。
例如借助一個電感性傳感器可以區(qū)別金屬及非金屬目標。此外例如可取消電感性傳感器的預(yù)先校準，因為例如當電容性高頻傳感器識別出不存在目標時，該校準可自動地進行。
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。因此通過控制預(yù)定搜索程序的相應(yīng)電路可專門地搜索例如電纜或金屬。并且在墻中存在的、不符合搜索標準的空腔或其它目標例如可在測量儀的顯示器上被消隱，由此用戶僅得到所需的信息。因此借助根據(jù)本發(fā)明的方法可以在測量儀的顯示器上例如相繼地或同時地顯示金屬、供電導(dǎo)線、塑料或木材組成的目標或空腔。以此方式也可進行材料厚度測量，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縫地面厚度的測量。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一個有利的實施形式中，使用一整套傳感器的探測信號來進行分析處理。這些傳感器例如可涉及電容性傳感器，電感性傳感器，光度測量的(photometrisch)傳感器如紅外線傳感器或雷達傳感器或超聲波傳感器。這些傳感器可單獨地連接或相互成組連接。這例如可手動地或自動地、即例如由存儲在測量儀的存儲元件中的相應(yīng)程序控制地實現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明方法的一個有利的分析處理程序中可考慮對所有的起作用的傳感器的探測信號分析處理及僅將具有單義的信號的那些探測信號專用于后置的數(shù)據(jù)處理。在此情況下其它傳感器的探測結(jié)果將被忽略。如果在探測地板供暖裝置時電感性傳感器識別出地板中不同尺寸的金屬目標，則可消隱去弱信號，因為這些弱信號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別出一種類型的金屬目標及雷達傳感器未識別出附加目標，則由電感性傳感器檢測的信號為地板供暖裝置的金屬管。但如果雷達傳感器識別出其它目標，則這些附加目標涉及地板供暖裝置的塑料管。這些金屬目標也可相應(yīng)地在測量結(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，對一個傳感器或一個傳感器的用于測量的探測信號通過所述至少一個另外的探測信號的分析處理及識別來優(yōu)化。因此在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施形式中提出，對于各個傳感器的控制各寫入不同的“程序”，例如一個“金屬程序”一個“木材磚程序”，一個“塑料程序”等。這些專用的搜尋程序被配置給各個傳感器，這些傳感器在檢測這樣的目標時具有特別的優(yōu)點。如果在探測時一個或多個傳感器識別出一個特定的已編程的情況，即一個或多個傳感器提供了關(guān)于例如一個特定的材料的指示，則所有的傳感器可基于該程序來調(diào)節(jié)或基于現(xiàn)在識別的材料來優(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，因為對于各個傳感器可用基于所識別目標最佳整定的靈敏度來工作。
在根據(jù)本發(fā)明測量儀的一個有利的實施形式中，多個傳感器被組合在測量儀的一個共同殼體中。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共同的軸線定向，由此可使相應(yīng)的探測信號對準到同一個點上。
如果該裝置具有一個位移傳感機構(gòu)，則不僅可測量各個傳感器的當前信號水平，而且還可檢測及顯示信號的變化曲線。由此可在測量儀的顯示器上顯示一個兩維的圖象，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，后者至少通過一個或多個發(fā)光信號燈顯示測量位置上的當前測量結(jié)果。
在根據(jù)本發(fā)明測量儀的變換的實施形式中，也可以是，傳感器部分地被集成在一個共同的印刷電路板上及部分地集成在測量儀殼體中的其它部位上，例如在測量儀的殼體底部中。
當使用外部傳感器時可得到測量儀的一個特別有利的構(gòu)型，這些外部傳感器可以通過插接組件及一個相應(yīng)的接口與該測量儀及其中具有的傳感器聯(lián)接。
例如還可考慮，在測量儀中組合一整套不同的傳感器及使得它們可以通過相應(yīng)的軟件來控制。以此方式可考慮用一個系列產(chǎn)品來滿足不同用戶的不同要求。
根據(jù)本發(fā)明的用于對封閉在介質(zhì)中的目標測位的方法及相應(yīng)的測量儀的其它優(yōu)點被公開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、用于對封閉在介質(zhì)中的目標進行測位的定位儀或作為其基礎(chǔ)的方法的實施例，在以下的說明中將對其詳細地描述。附圖中的圖，說明書及權(quán)利要求書組合地包括多個特征。專業(yè)人員可個別地考察這些特征，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。
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)明的測量儀的第一實施例的傳感裝置的一個截面圖，圖3圖2中的根據(jù)本發(fā)明的測量儀的實施例的概要仰視圖，圖4根據(jù)本發(fā)明的測量儀的第二實施例的傳感單元的、類似于圖3的仰視圖，圖5根據(jù)本發(fā)明的測量儀的傳感單元另一實施例的、類似于圖3及圖4的視圖。
具體實施例方式
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)明的方法的測量儀的原理結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖1的實施例，本發(fā)明的測量儀62除一個容性高頻傳感器60外還具有一個感性傳感器64，另一容性傳感器66，一個雷達傳感器68及一個紅外線探測器70形式的光度測量傳感器(92)。在相應(yīng)的實施例中可具有一些其它的傳感器。
通過一個中央控制單元72來控制各個傳感器及進行分析處理。在根據(jù)本發(fā)明的方法中這些傳感器既可單個地也可分組地或全部一起地聯(lián)接。工作方式的選擇，即對于確定的測量應(yīng)使用哪些傳感器的選擇一方面可通過手動的工作選擇開關(guān)74來實現(xiàn)，該工作選擇開關(guān)組合在測量儀的一個操作區(qū)中及可由用戶根據(jù)其選擇來操作。除了由用戶對工作方式的該手動選擇外，也可通過存儲在測量儀的存儲介質(zhì)中的相應(yīng)的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動的工作方式選擇(“自動工作”)。
根據(jù)本發(fā)明的方法使得，各個傳感器既可并行、準并行也可串行地使用。這里在準并行工作方式中在各個傳感器之間可非常快地轉(zhuǎn)換及產(chǎn)生相應(yīng)的探測信號，進行檢測及分析處理，或為了分析處理必要時進行中間存儲。這里也可以在自動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。
通過相應(yīng)的分析處理單元76對這些傳感器的各個測量信號分析處理，相互比較及由此例如根據(jù)其它傳感器的測量結(jié)果來優(yōu)化各個傳感器。因此在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實施形式中提出，對于各個傳感器的控制分別寫入不同的“程序”，例如一個“金屬程序”一個“木材磚程序”，一個“塑料程序”等。這種專用的搜尋程序可配置給各個傳感器。如果在一個或多個傳感器的測量時識別出一個專門的被編程的情況(Szenario)，即一些傳感器提供了對例如一個專門材料的指示，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)化的測量結(jié)果，因為例如可用最佳地匹配的靈敏度工作。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個有利的分析處理程序中可考慮對所有的起作用的傳感器的探測信號分析處理及只將具有單義信號的那些探測信號僅僅用于后置的數(shù)據(jù)處理。在此，對于繼續(xù)分析處理，其它傳感器的測量結(jié)果將被忽略。
在分析處理單元76的后面連接了一個用于數(shù)據(jù)處理的單元及一個顯示器78。分析處理單元76的數(shù)據(jù)被處理及轉(zhuǎn)化成用戶可直觀識別的顯示方式。因此測量結(jié)果可被處理成當前測量狀況的圖形顯示的形式。通過組合在測量儀中的顯示器，例如可用被搜尋墻壁的截面圖的形式對用戶尤其實時地傳送測量信號。
因此在數(shù)據(jù)處理時例如可考慮，對所有傳感器信號借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主成分分析進行分析處理及通過模式識別將最可能結(jié)果通過顯示器輸出。也可考慮一個相應(yīng)的程序，該程序?qū)τ诿總€傳感器根據(jù)它的探測閾(Detektionsgrenzen)加權(quán)地引入結(jié)果中。這使得，盡管每一個傳感器本身具有確定的探測閾，但是有一個具有“軟”界限的總結(jié)果。這里，例如使用模糊邏輯是有利的。
對于該方法還考慮，各個傳感器可全部組合在測量儀的一個殼體中，或也可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的測量儀的專門適應(yīng)的方案。在此，可在具有容性高頻探測器(60)及例如一個感性探測器(64)的測量儀(62)上模塊式地安裝附加探測器，例如紅外線探測器(70)。通過一個公共的接口也可通過原有的測量儀進行紅外線傳感器的控制及分析處理。
圖2表示一個根據(jù)本發(fā)明的測量儀的前端的剖面，即傳感器頭(10)的剖面。根據(jù)圖2的實施例的測量儀(62)具有一個電容性的高頻傳感器(60)及一個線圈形式的電感性傳感器(64)。
這里傳感裝置10具有一個帶有可導(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模塑成型過程來實現(xiàn)。同樣，也可對于傳感裝置的殼體14設(shè)置金屬的導(dǎo)電涂層。該傳感器的殼體在向著測量目標的方向的一側(cè)是敞開的，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主要具有三個部件組。這些部件的第一組是一些用于產(chǎn)生及處理測量或探測信號的電路48。該傳感裝置的第二組包括一個電容性高頻傳感器，它在本發(fā)明的定位儀中通過一個專門構(gòu)型的測量電容器16來實現(xiàn)。圍繞著該傳感裝置的殼體14地設(shè)有一個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)成一個用于探測尤其是金屬目標的電感性傳感器。
所述的三個不同的部件組被設(shè)置在傳感器頭10的彼此分開的、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量電容設(shè)置在所述殼體之內(nèi)，但通過一個印刷電路板18彼此隔開。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的實施例中，該殼體具有一個特殊的肩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部分空間彼此上下地設(shè)置。部分空間20及22通過印刷電路板18彼此這樣地分開，以致構(gòu)成了用于電容性傳感器的一個敞開的第一部分空間20及用于電子電路單元部件的一個封閉的第二部分空間22。第二部分空間22由殼體14的一個隆起部分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被一個導(dǎo)電的表面封閉。以此方式部分空間22構(gòu)成一個“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，以便測量信號的產(chǎn)生及分析處理。在印刷電路板18的另一側(cè)上固定著測量電容器16的一個電極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)上通過一個開口54敞開及主要帶有電容性高頻傳感器的測量電容器16。測量電容器16由殼體14的部分空間20的、構(gòu)成測量電容器的一個第一電極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，測量電容器16僅由一個附加電極24來實現(xiàn)。測量電容器16的第一電極21以有利的方式通過殼體14本身來實現(xiàn)。
第一部分空間20如圖2中實施例所示地可以通過所屬的測量儀的一個壁50來封閉，只要該封閉對于測量電容器16的電場不體現(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面來實現(xiàn)。在此情況下，根據(jù)本發(fā)明的定位儀將用該殼體壁50在一個待測量的結(jié)構(gòu)、例如一個天花板或一個地面上導(dǎo)行。此外壁50用于機械式保護測量電容器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)明測量儀中電感性傳感器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。通過相應(yīng)的連接單元，這些線圈元件80與未進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。在其它實施例中也可以是，將電感性傳感裝置例如也組合到測量儀62的塑料底部50中。
圖3表示圖2中根據(jù)本發(fā)明的測量儀在取下保護壁50后的傳感器頭10的一個示意性簡化仰視圖。高頻測量電容器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)明的測量儀的電感性傳感器64的這些線圈元件80。
通過相應(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)測量電容器16的控制，使得它在高頻激勵與低頻工作方式之間來回轉(zhuǎn)換。例如也可以是，對圖2或圖3中的、根據(jù)本發(fā)明的定位儀的測量電容器16這樣地控制，使得它為一個電網(wǎng)電壓探測器65的類型，可電容性地檢測例如一個電網(wǎng)電壓導(dǎo)線的交變電壓場。在該情況下，電容性傳感器將無源地、即不產(chǎn)生電場地工作，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。
通過設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的測量儀中的控制電子單元可作到借助僅一個傳感器，在圖1的實施例中具有所述一個測量電容器16，產(chǎn)生不同的探測信號。這些探測信號則可準并行或串行地被分析處理，以致通過該分析處理可獲得關(guān)于封閉在介質(zhì)中的被測量目標的附加信息。這里，該電容性傳感器的測量電容器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)電壓探測器65、或作為高頻探測器60受到控制。在此，探測信號以有利的方式自動地對準到被搜索面的同一個點上。因此，始終是，這就是說即使在探測信號轉(zhuǎn)換的情況下，也是對同一測量區(qū)域進行探測。在根據(jù)本發(fā)明的測量儀的該實施例中，不同空間區(qū)域的測量的測量誤差幾乎被消除。
在一個變換的實施例中可以是對不同的探測信號各分配一個單獨的傳感器，例如各一個測量電容器，由此以一個稍大結(jié)構(gòu)空間的代價可實現(xiàn)獲得多個探測信號的純粹并行工作。
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。例如通過控制預(yù)定搜索程序的相應(yīng)電路可專門搜索供電的電纜或金屬。這里，也可在測量儀的顯示器上自動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)明的測量儀的傳感器頭的另一實施例。這里，相同的結(jié)構(gòu)元件用相同的參考標號表示。根據(jù)圖4的實施例，與以上實施例不同地，根據(jù)本發(fā)明的測量儀的傳感器頭10具有一個雷達傳感器68的發(fā)射天線86及一個接收天線88。這種雷達傳感器或雷達探測器發(fā)射雷達脈沖(“超寬帶雷達”UWB)，它們在原理上也適合探測隱藏在墻壁中的目標，其方式是雷達脈沖由天線發(fā)射出，在目標上被反射及返回到接收天線。該返回的信號包含著被封閉的目標的信息，然后可用相應(yīng)的方法分析處理。
通過雷達傳感器的發(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或兩個被用作一個電容性傳感器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附加的電極或兩個附加的電極。雷達傳感器的發(fā)射及接收天線也可僅由一個天線金屬薄板來實現(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)射一個雷達脈沖(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)來檢測被反射的、返回的雷達脈沖。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的測量儀的一個傳感器頭的另一實施例。除電感性傳感器64的線圈元件80、雷達傳感器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)明的測量儀的傳感器頭10中還組合了一個紅外線傳感器70形式的光度測量的傳感器92。
紅外線傳感器可有利地使用在必需測量溫度或溫度差的地方。因此可以通過現(xiàn)代的IR傳感器來實現(xiàn)快速及可靠的溫度測量。尤其可以可靠地測量1000度以上的很高溫度，因為該測量是無接觸地僅基于輻射熱來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明的測量儀的紅外線傳感器70例如由一個半導(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度來改變，其中該光電二極管專對于1微米以上區(qū)域中的波長(紅外線)敏感。有利的是，根據(jù)圖5中實施例的本發(fā)明的測量儀可使用在例如地面供暖、暖氣管等的情況下，即用于測量封閉在地面、墻壁或天花板中的水管。對此例如人們想知道，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定管子的精確位置。在此，傳統(tǒng)的方法例如動用IR傳感裝置，熱像照相機或測溫薄膜(Thermofolien)。使用現(xiàn)有技術(shù)的這種IR傳感裝置對待測量區(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。測溫薄膜由溫度敏感材料組成，該材料在高溫時變色。在此，這些薄膜被粘貼在待測量區(qū)域中。但在所有這些方法中不能獲得被探測目標的深度信息。
與現(xiàn)有技術(shù)的裝置不同地，根據(jù)本發(fā)明的定位儀通過多種傳感器原理的組合可實現(xiàn)對在墻壁、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可進行粗分類，即區(qū)分加熱的管子及冷卻的管子，及進行管子大致位置的定位，而由其它的、組合在本發(fā)明的測量儀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構(gòu)的傳感器印刷電路板18。雷達傳感器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探測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，一個智能軟件或相應(yīng)的電子單元在這些傳感器的各個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的線圈裝置80?？蛇x擇地對于線圈設(shè)置一個鐵氧體。線圈繞組的類型、尺寸及位置可被針對性地構(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)明的測量儀的一個有利構(gòu)型中提出，紅外線傳感器70被構(gòu)造成一個可取下的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。通過該定位儀上的相應(yīng)接口，紅外線傳感器可被連接到測量儀的控制及分析處理單元上及也可通過該單元來控制及分析處理。
在根據(jù)本發(fā)明的測量儀的各個實施例中，所使用的傳感器原理的組合類型可任意地實現(xiàn)。傳感器的位置，尺寸及數(shù)目不受限制。由附加的探測信號獲得的數(shù)據(jù)可有利地被進一步處理及由此導(dǎo)致關(guān)于被封閉目標的附加信息。
通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理(軟件)可使各個傳感器的測量結(jié)果相互補充及由此導(dǎo)致關(guān)于被封閉目標的盡可能完整的圖象。
可由多個傳感器的組合或由同一傳感器的不同控制獲得的多個探測信號的分析處理以有利的方式使得，除被封閉目標的測位外例如還可實現(xiàn)材料的識別，及當探測物為電導(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。通過一個電容性高頻傳感器與一個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)的流動方向的說明。此外，通過利用另外的并行或串行獲得的探測信號可更加精確地實現(xiàn)高頻測位及其深度的估價，因為相應(yīng)的傳感器可基于被搜索目標的識別材料類型進行調(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)于被封閉目標的信息對單個傳感器進行優(yōu)化。以此方式可作到，每個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、彼此無關(guān)的結(jié)果可通過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得位置，深度，寬度也可得到例如材料種類及溫度，甚至可測到很大的目標深度。
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)中的目標的定位的方法不被限制在附圖中所示的實施例上。尤其是根據(jù)本發(fā)明的方法不被限制在檢測封閉在墻壁、地面或天花板中的目標上。
權(quán)利要求
1.用于對封閉在介質(zhì)中的目標測位的方法，其中借助至少一個電容性高頻傳感器(60)產(chǎn)生一個高頻的第一探測信號，該探測信號作用到待探測的介質(zhì)中，使得通過第一探測信號的測量及分析處理、尤其通過電容性傳感裝置(60)的阻抗測量，獲得封閉在介質(zhì)中的目標的信息，其特征在于對至少一個另外的第二探測信號分析處理，以獲得關(guān)于被封閉在介質(zhì)中的目標的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于由至少一個另外的傳感裝置(64，65，66，68，70，92)產(chǎn)生所述至少一個另外的探測信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于并行地測量所述至少一個第一探測信號及所述至少一個第二探測信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于準并行地測量所述至少一個第一探測信號及所述至少一個第二探測信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于串行地測量所述至少一個第一探測信號及所述至少一個第二探測信號。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的、尤其根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于測量及分析處理多個傳感器的探測信號，其中這些傳感器來自一個組，該組至少包括電容性傳感器(60，65，66)、電感性傳感器(64)、光度測量的傳感器(70，94)及雷達傳感器(68)。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于對一個傳感器(64，65，66，68，70，92)的至少一個探測信號通過至少一個另外的探測信號的測量及分析處理來優(yōu)化。
8.測量儀，尤其是手持式測量儀，用于對封閉在介質(zhì)中的目標測位，具有至少一個電容性高頻傳感器(60)，該傳感器產(chǎn)生一個高頻的第一探測信號以作用到待探測的介質(zhì)中，使得通過第一探測信號的測量及分析處理、尤其通過電容性傳感裝置(60)的阻抗測量可獲得關(guān)于封閉在介質(zhì)中的目標的信息，其特征在于設(shè)有至少一個另外的傳感(64，66，68，70，92)，用于產(chǎn)生至少一個另外的第二探測信號，以便獲得關(guān)于被封閉在介質(zhì)中的目標的信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的測量儀，其特征在于至少一個另外的傳感器是一個電感性傳感器(64)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的測量儀，其特征在于至少一個另外的傳感器是一個電容性傳感器(60，65，66)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的測量儀，其特征在于至少一個另外的傳感器是一個雷達傳感器(68)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的測量儀，其特征在于所述至少一個另外的雷達傳感器(68)是一個寬帶的脈沖雷達傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的測量儀，其特征在于至少一個另外的傳感器是一個光度測量的傳感器(92，70)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的測量儀，其特征在于所述至少一個另外的光度測量的傳感器是一個紅外線傳感器(70)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中一項或多項的測量儀，其特征在于至少兩個傳感器(60，64，66，68，70，92)被組合在測量儀(62)的一個共同的殼體中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的測量儀，其特征在于這些傳感器(60，64，66，68，70，92)中的至少兩個被設(shè)置在一個共同的印刷電路板(18)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于對封閉在介質(zhì)中的目標測位的方法，其中借助至少一個電容性高頻傳感器(60)產(chǎn)生一個高頻的第一探測信號，該探測信號作用到待探測的介質(zhì)中，使得通過第一探測信號的測量及分析處理、尤其通過電容性傳感裝置(60)的阻抗測量獲得封閉在介質(zhì)中的目標的信息。根據(jù)本發(fā)明提出對至少一個另外的第二探測信號分析處理，以獲得關(guān)于被封閉在介質(zhì)中的目標的信息。此外本發(fā)明還涉及按照本發(fā)明方法的測量儀(62)。
文檔編號G01V11/00GK1918485SQ200580004893
公開日2007年2月21日 申請日期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 申請人:羅伯特·博世有限公司