JP4445754B2 - 閉じ込められている物体の位置を探知する方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明は請求項1の上位概念記載の、媒質に閉じ込められている物体の位置を探知する方法および請求項18の上位概念記載の、閉じ込められている物体の位置を探知する装置に関する。
媒質に閉じ込められた物体の位置を探知する本発明の方法は、容量式センサ装置によって形成される検出信号を利用する。この検出信号は、調査すべき媒質に入り込み、この媒質に存在する物体によって変化する。殊に閉じ込められた物体が存在することに起因する、測定すべき媒質の誘電特性の変化が、本発明の方法によって検出される。検出信号を評価することによって、すなわち、閉じ込められた物体に起因する容量変化を決定することによって、容量式センサ装置を用いて閉じ込められた物体の正確な位置についての情報を引き出すことができるのである。
本発明の実施例を図示し、以下に詳細に説明する。図、その説明、ならびに本発明の方法およびこれを利用した測定装置に係る特許請求の範囲には種々の特徴が相互に関連して含まれている。当該の技術分野の技術者はこれらの特徴を個々に捉えることも、別の有利な組み合わせにまとめることもできる。
図1には本発明の方法が適用されるないしは本発明の測定装置が利用される典型的な測定状況が概略的に示されている。容量式センサ装置14を用いて媒質10に閉じ込められている物体12を検出する。閉じ込められている物体12はこれを包囲する媒質10の表面16から距離dのところに位置している。例えば容量式センサ装置14を含む測定装置18が物体12を包囲している媒質10の表面16に載置される。容量式センサ装置14は主として測定コンデンサ20から成り、これは2つのコンデンサ電極22,24を備える。測定原理をわかりやすく図示するために当該のコンデンサ電極22,24は図1では上下に並べて表してある。実際の容量式センサ装置では測定コンデンサの各電極は相互にほぼ平行に配置されている。測定コンデンサ20の電場の所望の配向作用は相応の電極またはジオメトリ手段によって得られる。
M = M(ω) = α(ω)+β(ω)*I(ω)
が成り立つ。
V(f) = v(f)*exp(iφ(f))
は式
W(T) = Re(exp(i*2π*f*T)*V(f))
にしたがってサンプリング回路の後方で測定される電圧W(T)に関係している。サンプリング時点Tのオフセットから周波数fでの電圧Vの大きさおよび位相を推定することができる。
M−10°(ω) =γ0(ω)*(M20°(ω))+γ1(ω)
が成り立つのである。
E(ω) ≪ UG(ω)
が成り立つ。
Iv(ω)(封入物あり) = ξ*Iv(ω)(下地)*exp(i*2π/λ(ω)*Lv−L)
が成り立つ。
E(ω) = (Iv(ω)(封入物あり)−Iv(下地))
= (1−ξ)*exp(i*2π/λ(ω)*(Lv−L))*Iv(ω)(下地)
が成り立つ。
2π/λ(ω)*(Lv−L) = −Φ(ω)+Ψ(ω)
が成り立つ。
λ(ω)/2π*(−Φ(ω)+Ψ(ω))+L = Lv
によって、関係する電気力線の長さLvを逆に推定することができる。関係する電気力線の長さは、ジオメトリファクタG(ω,L)を介して物体の深さに関係している。
Claims (23)
- 少なくとも1つの容量式センサ装置を用いて、調査すべき媒質に入り込む検出信号を形成して、該検出信号をインピーダンス測定によって評価することにより、当該媒質に閉じ込められている物体についての位置情報を得る、媒質に閉じ込められている物体を探知する方法において、
前記の媒質に閉じ込められている物体についての深さ情報を得るため、前記検出信号を評価するアルゴリズムを使用し、ここで該アルゴリズムにより、前記の検出信号を形成する容量式センサ装置のドリフト作用の補償を計算し、
前記の検出信号を形成する容量式センサ装置のドリフト作用を補償するため、所定の較正量の基準信号の少なくとも1つの基準測定値と、閉じ込められている物体を探知するための測定の前に記録される、同じ較正量の較正信号の値との間で比較を行うことを特徴とする、
媒質に閉じ込められている物体を探知する方法。 - 少なくとも1つの基準信号を、所定のインピーダンスの基準測定によって得る、
請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つの基準信号を、容量式センサ装置において前記検出信号の線路を短絡することによって得る、
請求項1に記載の方法。 - 少なくとも1つの基準信号を空気測定によって得る、
請求項1または2に記載の方法。 - 少なくとも1つの較正信号を所定のインピーダンスの測定によって得る、
請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。 - 少なくとも1つの較正信号を、容量式センサ装置において検出信号の線路を短絡することによって得る、
請求項5に記載の方法。 - 少なくとも1つの較正信号を空気測定によって得る、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。 - 少なくとも1つの基準信号および/または少なくとも1つの較正信号を、所定の較正用石材の測定によって得る、
請求項1,2または5のいずれか1項の記載の方法。 - 前記の較正量の記憶された少なくとも1つの基準信号と、閉じ込められた物体を探知するための測定の前に測定される較正信号との比較から、前記検出信号から得られる測定信号に対する補正関数を求める、
請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記の検出信号から得られる測定信号に対する補正関数として、線形の関数を利用する、
請求項9に記載の方法。 - 前記の容量式センサ装置の変位電流と相関する測定量を測定して決定し、これによって検出信号から深さ情報を得る、
請求項1から10までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記の容量式センサ装置の変位電流に線形に依存する測定量をアルゴリズムによって評価する、
請求項11に記載の方法。 - 前記測定量は電圧である、
請求項12に記載の方法。 - 前記測定量の大きさおよび位相を測定して、該測定量をアルゴリズムによって評価する、
請求項12または13に記載の方法。 - 前記検出信号を生成する容量式センサ装置の横方向のシフトの関数として前記測定量を測定して評価する、
請求項1から14までのいずれか1項に記載の方法。 - 前記測定量を1つ以上の測定周波数の関数として測定して評価する、
請求項1から15までのいずれか1項に記載の方法。 - 媒質に閉じ込められている物体を探知する測定装置であって、
該測定装置は、センサ装置と、該センサ装置に対する検出信号を形成する手段と、さらに該検出信号から測定値を求める制御および評価ユニットと、求めた測定値に対する出力装置とを有しており、これによって請求項1から16までのいずれか1項に記載の方法を実行する測定装置において、
該測定装置により、
前記の媒質に閉じ込められている物体についての深さ情報を得るため、前記検出信号を評価するアルゴリズムが使用され、
ここで該アルゴリズムにより、前記の検出信号を形成する容量式センサ装置のドリフト作用の補償が計算され、
前記の検出信号を形成する容量式センサ装置のドリフト作用を補償するため、所定の較正量の基準信号の少なくとも1つの基準測定値と、閉じ込められている物体を探知するための測定の前に記録される、同じ較正量の較正信号との間で比較が行われる、ことを特徴とする、
媒質に閉じ込められた物体を探知する測定装置。 - 前記測定装置は少なくとも1つの内部の較正装置を有する、
請求項17に記載の測定装置。 - 前記の少なくとも1つの較正装置は短絡スイッチを有する、
請求項18に際の測定装置。 - 前記測定装置は、前記較正装置を一時的にアクティブにする切換手段を有する、
請求項18または19に記載の測定装置。 - 前記測定装置は、較正量から求めた基準測定値を記憶する手段を有する、
請求項17から20までのいずれか1項に記載の測定装置。 - 前記測定装置は、前記較正量の基準測定値を測定装置に記録して保存できるようにする手段を有する、
請求項17から21までのいずれか1項に記載の測定装置。 - 前記測定装置は、計算した測定結果、例えば媒質における物体の位置および深さを位置的にわかるように当該測定装置の表示装置に表示する手段を有する、
請求項17から22までのいずれか1項の記載の測定装置。
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