定位設備的制作方法

專利名稱：定位設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及定位設備。本發(fā)明尤其是涉及具有權利要求1的特征的用于探測被包圍在介質(zhì)中的對象的定位設備。
背景技術：
為了檢測隱藏在墻中的物體，已知不同的定位設備。隱藏在墻中的物體例如可以是輸水管道、電流線路或者氣體管道，其在對墻進行處理時不應被損壞。物體另一方面也可以是木梁或其他承載結構，并且加工應該在承載結構的范圍中進行。為了追蹤在墻內(nèi)的金屬物體例如鋼制水管，通常產(chǎn)生磁場并且檢驗物體是否影響磁場。如果影響超過預先確定的尺度，則物體被檢測。非金屬物體(例如木梁)可以根據(jù)其介電特性被探測。為此產(chǎn)生電場并且檢驗物體在何種程度上影響電場。如果影響超過預先確定的尺度，則物體被檢測。如果物體是帶電流或帶電壓的導體，則電磁場也可以被探測，所述電磁場包圍所述導體。既不是金屬的也不具有可輕易探測的介電性特性的物體(諸如塑料包封的銅制電流線路)可以通過這種方式被檢測。在定位設備情況下的原則上的問題在于，所述定位設備在提高檢測靈敏度時易于誤測量。定位設備因此必須在測量地點的范圍中由用戶校準。校準可能使測量過程是耗費的并且是多值的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務是提供具有簡單可操作性的靈敏的定位設備。本發(fā)明利用具有權利要求1的特征的定位設備來解決該問題。從屬權利要求再現(xiàn)優(yōu)選的實施方式。本發(fā)明的用于檢測物體、尤其是被包圍在介質(zhì)中的對象的定位設備包括推挽測量橋用于操控第一和或第二電磁裝置。這種推挽橋例如在DE 10 2010 028 723A1或DE 102010 031 147 Al中針對電感性電磁裝置而已知。DE 10 2010 028 718 Al示出了用于電容性電磁裝置的這種推挽橋。這樣的推挽測量橋具有用于給電容性電極(在電容性電磁裝置情況下)或者給線圈(在電感性電磁裝置情況下)供給移相的交流電壓的振蕩器。此外，這樣的推挽測量橋具有用于控制這些交流電壓至少之一的幅度的控制裝置。在電感性電磁裝置的情況下，發(fā)射線圈被施加交變電壓，使得例如借助接收線圈探測的、也即在該接收線圈中感生的與交變電壓時鐘同步的交流電壓分量按數(shù)值被最小化?？商娲?，在電感性電磁裝置情況下也可以放棄接收線圈并且差電壓的與交變電壓時鐘同步的交流電壓分量被測量并且按數(shù)值被最小化。為此，裝置例如可以由兩個串聯(lián)連接的歐姆電阻組成，這些歐姆電阻可以分別是發(fā)射線圈的復電阻的部分。在電容性電磁裝置的情況下，電容裝置、也即電容性電極被施加交變電壓。該控制裝置被設立用于這樣放大交變電壓，使得與交變電壓時鐘同步的交流電壓分量被最小化。交流電壓分量例如可以借助電勢探頭根據(jù)DE 10 2010 028718A1的圖1中所示的裝置來測量。第一電磁裝置根據(jù)所述操控在物體的范圍中產(chǎn)生電磁交變場。如果可變比例(Verhaitnis)與預先確定的比例相差超過預先確定的尺度，則定位設備的比較器檢測到物體。如已經(jīng)實施的，推挽測量橋原則上從現(xiàn)有技術中的其他應用已知，因此例如也從DE 10 2008 005 783 Al已知，但是其沒有公開用于探測被包圍在介質(zhì)中的對象的定位設備。借助于這樣的推挽測量橋可以以場補償?shù)姆绞竭M行測量，使得大的測量區(qū)域可以與定位設備的高靈敏度兼容。另外，可以借助于推挽測量橋差動地測量，使得可以取消通過定位設備的用戶的校準。推挽測量橋可以被使用用于可替代地借助于磁場或電場測量。電磁場的相應的另外的組成部分在此趨于零。在本發(fā)明的定位設備的一種實施方式中，推挽測量橋被設置用于借助轉(zhuǎn)換器可選擇地操控第一電裝置，和/或第一電裝置。第一電裝置在此包括至少兩個線圈、尤其是發(fā)射線圈以及用作電感性傳感器，其例如能夠探測金屬對象。第二電裝置在此包括至少兩個電容性電極，并且用作電容性傳感器，其例如能夠探測介電對象。有利地，被構造為推挽測量橋的操控設備以IC (集成電路)的形式、尤其是以ASIC的形式被構造并且布置在設備的外殼中。本發(fā)明的定位設備具有輸出裝置、尤其是面顯示、例如LCD顯示的形式，其能夠輸出指示對象的信號、尤其是光信號。本發(fā)明的定位設備能夠?qū)崿F(xiàn):指示對象的信號尤其也指示檢測到何種類型的物體(金屬的、磁性的、木頭、帶電流的線路等等)。定位設備可以包括用于通過用戶改變預先確定的尺度的裝置。由此用戶可以調(diào)整定位設備的靈敏度。對預先確定的尺度的調(diào)整可以與控制信號的放大協(xié)調(diào)地被執(zhí)行，所述放大被輸送給第一和第二電磁裝置，使得所產(chǎn)生的電磁場相應地被放大。在一種實施方式中，預先確定的尺度可以在多個預先確定的值之間轉(zhuǎn)換，例如兩個或三個值，使得定位設備擁有不同的靈敏度，所述靈敏度可以簡單地通過用戶選擇。此外，在一種實施方式中，本發(fā)明的定位設備具有用于檢測定位設備相對于物體的位移的位移傳感器。定位設備尤其被構造用于將推挽測量橋的測量結果分配給設備的位移位置。通過這種方式可以也將位置座標分配給所探測的對象。在本發(fā)明的定位設備的一種實施方式中，存在具有另外的電磁裝置的另外的推挽測量橋。這些另外的電磁裝置可以是電感性的、電容性的而也或者另外的傳感器單元。所述另外的推挽測量橋可以集成在與第一推挽橋相同的IC/ASIC但是也或者集成在第二 IC/ASIC中并且裝入定位設備中。在本發(fā)明的定位設備情況下，借助推挽測量橋操控的至少一個所述電磁裝置在外殼內(nèi)布置在設備的外殼的一側(cè)、尤其布置在外殼的背離輸出裝置的側(cè)。為了能量供給，本發(fā)明的定位設備具有至少一個電池、尤其是至少一個以可再充電蓄電池形式的電池。
在本發(fā)明的定位設備的一種可替代的實施方式中，第一電磁裝置可以在物體的區(qū)域中相繼地產(chǎn)生磁場和電場。為此，該電磁裝置可以包括線圈和電極，它們相繼地與推挽測量橋連接。在一種實施方式中，使用彼此對應的電磁裝置。在此，推挽測量橋可以這樣地被構建，使得在第三電磁裝置處出現(xiàn)場，該場關于另外兩個電磁裝置具有可變比例。對此可替代地，可以將第一和第二電磁裝置的電特征參量相互比較，以便確定可變比例。在另外的實施方式中，第二電磁裝置不產(chǎn)生場，而是構成所述推挽測量橋的電負載，所述推挽測量橋利用第一電磁裝置的電負載構成可變比例。附加地，定位設備可以包括用于確定物體的電場的設備，其中物體的檢測相繼地基于推挽測量橋和該設備來進行。如果物體借助于三個所述行為方式至少之一被檢測，則物體優(yōu)選地被檢測。在此，定位設備的輸出裝置可以在檢測到物體時輸出信號，所述信號指示，物體基于何種場被檢測或者涉及何種對象。第一信號可以指示借助于推挽測量橋和磁場執(zhí)行的測量，第二信號可以指示借助于推挽測量橋和電場執(zhí)行的測量，并且第三信號可以指示借助于用于確定物體的電場的設備執(zhí)行的測量。信號可以是光學的和聲學的至少之一。本發(fā)明的定位設備的一種實施方式可以具有大量并排布置的第一電磁裝置，所述第一電磁裝置相繼地在推挽測量橋處被運行。由此可以以一維或兩維執(zhí)行物體的檢測，由此物體可以更準確地被定位或者可以更容易地找到物體的界限，例如邊緣。在一種實施方式中，借助于不同的第一電磁裝置獲得的測量結果被可視化，其方式是，在光學輸出裝置上定義顯示區(qū)域，所述顯示區(qū)域分別被分配給第一電磁裝置之一。顯示區(qū)域的布置在此優(yōu)選地對應于第一電磁裝置的布置。因此可以給用戶呈現(xiàn)測量結果的光學表現(xiàn)，所述光學表現(xiàn)是直觀地可理解的并且高度詳細的。物體與定位設備的距離可以對應于光學輸出裝置的顏色變化。如果光學輸出裝置被保持為簡單的和從而成本低的，例如以幾個發(fā)光二極管的形式，則可以通過顏色變化以少量的耗費更準確地示出測量結果，其中可以使用多色LED或者背光LCD顯示。如果光學輸出裝置是較耗費的，例如以彩色圖形面輸出，例如圖形液晶顯示的形式，使得可以通過偽色表示以圖形方式表示物體的距離。在該情況下，測量結果的有色呈現(xiàn)可以導致通過用戶的改善的可操作性?？梢栽O置間距傳感器，以便確保定位設備在測量面上的平面安放。測量面通常是定位設備的區(qū)域中的基本上平坦的面，例如墻、尤其是輕結構墻、天花板或地面。定位設備的朝向測量面的側(cè)通常也是平坦的并且間距傳感器監(jiān)控在測量面和定位設備之間的至少大致的平行性。如果定位設備不足夠平坦地安放在測量面上，則預先確定的比例可以相應于平行性的偏差被適配(anpassen)，以便使測量結果保持恒定。附加地或可替代地，可以向定位設備的用戶輸出警告。定位設備也可以包括用于檢測定位設備相對于物體的位移的位移傳感器，其中定位設備被構造用于將推挽測量橋的測量結果分配給位移位置。由此可以使用戶能夠用定位設備掃過測量區(qū)域并且由此記錄大量測量結果，所述測量結果接著可以例如以圖形方式被表示。在一種實施方式中，可以選擇圖形表示的圖像片段和/或放大級并且在定位設備的光學顯示裝置上表示。
定位設備可以包括具有另外的第一電磁裝置和另外的第二電磁裝置的另外的推挽測量橋，其中所述推挽測量橋的第一電磁裝置產(chǎn)生具有可忽略地小的磁分量的電磁場，而所述另外的推挽測量橋的第一電磁裝置產(chǎn)生具有可忽略地小的電分量的電磁場，以便同時基于電場和磁場檢測物體。


下面參照附圖更準確地描述本發(fā)明，其中:
圖1示出推挽測量橋的框 圖2示出具有圖1的推挽測量橋的定位設備；
圖3示出圖1的推挽測量橋的不同的電磁裝置；
圖4示出圖2的定位設備的圖形顯示的可視化；和 圖5示出根據(jù)圖3的示例性定位設備的視圖，
圖6示出本發(fā)明的定位設備的示意性示圖，具有示例性傳感器系統(tǒng)。
具體實施例方式圖1示出推挽測量橋100的框圖。推挽測量橋100是用于檢測物體、尤其是被包圍在介質(zhì)例如墻、天花板或地面中的對象的定位設備105的部分。定位設備(也參見圖5)尤其是被構造為手持式測量設備。根據(jù)實施，可以使用用于檢測例如由木頭制成的介電物體或者用于檢測例如由鋼制成的金屬物體的推挽測量橋100。下面首先描述可以借助于其檢測介電物體的實施方式。時鐘發(fā)生器110具有兩個輸出端，所述時鐘發(fā)生器110在所述輸出端處提供被移相的、優(yōu)選地移相180°的周期性交變信號。交變信號可以尤其是包括矩形信號、三角形信號或正弦信號。時鐘發(fā)生器的輸出端與第一可控放大器115或者第二可控放大器120連接?？煽胤糯笃?15、120中的每一個均擁有控制輸入端，所述可控放大器經(jīng)由所述控制輸入端接受信號，所述信號控制可控放大器115、120的放大因子。推挽測量橋的信號借助轉(zhuǎn)換器600 (參見圖6)被給出到第一電裝置190和/或第二電裝置195上。為了描述的目的，在圖1中第一電子裝置和第二電子裝置僅僅作為一個單元來表示，但是對于第一和第二裝置配備有不同的參考標號。下面首先描述具有其電極的第二電子裝置。第一可控放大器115的輸出端與第一發(fā)射電極125連接并且第二可控放大器120的輸出端與第二電子單元195的第二發(fā)射電極130連接。接收電極135用作電勢探頭并且與輸入放大器140連接；首先不考慮在電極125-135的范圍中所示的補償網(wǎng)絡165并且取消阻抗170。該布置在本申請的范圍中被稱為第二電單元。第二電單元如還要描述的第一電單兀一樣由推挽測量橋100操控。不出輸入放大器140具有恒定的放大因子；但是在其他實施方式中輸入放大器140的放大因子也可以是可控制的。由此能夠例如可以影響推挽測量橋100的空間分辨率和/或靈敏度并且例如可以根據(jù)在輸入放大器140處的測量信號來控制。輸入放大器140的輸出端與同步解調(diào)器145連接。同步解調(diào)器145另外與時鐘發(fā)生器110連接并且從該時鐘發(fā)生器接收時鐘信號，所述時鐘信號指示在時鐘發(fā)生器110的輸出端處所提供的信號的相位角值。在由時鐘發(fā)生器110提供的信號是對稱矩形信號的簡單實施方式中，被引導給可控放大器115、120的輸出信號之一可以被用作時鐘信號。同步解調(diào)器145基本上基于由時鐘發(fā)生器110提供的時鐘信號來交替地在其上面的輸出端或下面的輸出端處接通由輸入放大器140所接收的測量信號。同步解調(diào)器145的兩個輸出端與積分器(積分比較器)150連接，所述積分器這里被表示為利用兩個電阻和兩個電容器布線的運算放大器。其他實施方式同樣是可能的，例如作為有源低通濾波器。在到同步解調(diào)器145上的連接方面的數(shù)字實施也是可設想的，其中將在同步解調(diào)器145的輸出端處的信號在一個半波內(nèi)的一個或多個時刻從模擬的轉(zhuǎn)換成數(shù)字的并且然后與來自下一半波的相應的值進行比較。差被積分并且例如再次被轉(zhuǎn)變成模擬信號并且被使用用于控制放大器115、120。在同步解調(diào)器145在其下面的輸出端處提供由輸入放大器140接收的測量信號期間，積分器150在該時間上對該信號進行積分并且在其輸出端處提供結果。在同步解調(diào)器145在其上面的輸出端處提供由輸入放大器140接收的測量信號期間，在該時間上由積分器150對該測量信號倒相地進行積分并且在積分器150的輸出端處提供結果。在積分器150的輸出端處的電壓是同步解調(diào)器145的經(jīng)低通濾波的輸出的差的積分。如果在第一發(fā)射電極125處的電容恰好與在第二發(fā)射電極130處的電容同樣大，則在同步解調(diào)器145的輸出端處提供的信號在該時間上平均地大小相同并且在積分器150的輸出端處提供趨于零(接地)的信號。但是如果電容大小不相同，例如因為介電物體僅布置在發(fā)射電極125、130之一的區(qū)域中，則在同步解調(diào)器145的輸出端處提供的信號平均地不再相同，并且在積分器150的輸出端處提供正的或負的信號。信號的符號和數(shù)值指示電容的比例，其中信號零對應于比例I。由積分器150提供的信號經(jīng)由端子155被提供給梁探測器105的未示出的分析和輸出裝置。分析裝置例如可以執(zhí)行與閾值的比較，使得當由積分器150提供的信號超過預先確定的閾時，定位設備105的用戶獲得光學的和/或聲學的輸出。在此，可以將整個信號或信號的數(shù)值與閾值比較。由積分器150提供的信號也被用于控制可控放大器115和120的放大因子，其中第二可控放大器120直接與積分器150的輸出端連接并且第一可控放大器115借助于反相器160與積分器150的輸出端連接。反相器160這樣引起提供給其的信號翻轉(zhuǎn)，使得根據(jù)積分器150的輸出信號，第一可控放大器115的放大因子以與第二可控放大器120的放大因子減小一樣的程度增加或者反之亦然。也可以設想的是，僅可控放大器115、120之一的放大因子被控制，而第二可控放大器120、115的放大因子被保持在固定的值。可控放大器115和120的放大因子增加或減小，直至與施加在發(fā)射電極125和130處的交變電壓同步的并且施加在接收電極處的交流電壓分量按數(shù)值被最小化為止。推挽測量橋100是調(diào)節(jié)回路，所述調(diào)節(jié)回路被設立用于保持在發(fā)射電極125和130處的預先確定的比例。預先確定的比例通過發(fā)射電極125和130相對彼此或相對接收電極135的結構和布置來預先給出?？勺儽壤稍诎l(fā)射電極125和130處相對于接收電極135形成的電容得出。由積分器150提供的信號是用于補償例如由介電物體對電容的非對稱影響的控制信號。在其他實施方式中，基于在電極處的電流或電壓來確定在電極處的可變比例。補償網(wǎng)絡165在發(fā)射電極125、130的每一個處包括由兩個阻抗組成的分壓器。所劃分的電壓借助于分別另一阻抗被引導給輸入放大器140。接收電極135不直接地而是借助于阻抗170被引導到輸入放大器140上。通過相應地選擇各個所述阻抗可以改變在可控放大器115、120的輸出端處有效的阻抗。由此例如可以補償電極125-135的非對稱布置。在另一實施方式中，相對于在圖1中對補償網(wǎng)絡165的表不取消在第一發(fā)射電極125的區(qū)域中的阻抗以及第二發(fā)射電極130。從而在施加在第一(唯一的)發(fā)射電極125處的電容和由補償網(wǎng)絡165構成的參考電容之間均衡可控放大器115、120的交變電壓。參考電容相對于介電物體是不變的。為了測量僅還需要第一發(fā)射電極125和接收電極135。相對于在圖1中對補償網(wǎng)絡165的表示取消在第二發(fā)射電極130的區(qū)域中阻抗以及第一發(fā)射電極125的反過來的實施同樣是可能的。通過設置開關可以根據(jù)所述的實施方式在三電極測量運行中在使用兩個發(fā)射電極125和130情況下、在第一兩電極測量運行中在使用第一發(fā)射電極125和接收電極135的情況下以及在第二兩電極測量運行中在使用第二發(fā)射電極130和接收電極135的情況下運行推挽測量橋100。在不同的測量運行之間的轉(zhuǎn)換可以循環(huán)地進行或者通過用戶控制。如果介電物體最接近接收電極135則在兩電極測量運行中施加在圖1中的推挽測量橋100的端子155處的電壓最大，而如果介電物體最接近發(fā)射電極125或130之一則在三電極測量運行中該電壓的數(shù)值最大，其中電壓的符號指示分別最近的發(fā)射電極。如果物體移動經(jīng)過電極，從而在三電極測量運行中得出具有符號變換的信號并且在兩電極測量運行中得出具有經(jīng)過瞬間局部最大值的信號。此外，推挽測量橋100也可以用于檢測金屬物體。為外，借助轉(zhuǎn)換器600 (對此參見圖6)將推挽測量橋100的電壓信號給出到電感性電裝置上，該電裝置在本申請的范圍中被稱為第一電單元190。推挽測量橋100通過轉(zhuǎn)換器600操控第一和/或第二電單元。代替第二電單元的電極，在第一電單元中基本上使用線圈。(參見后面的描述和說明)。為了描述和說明第一電(也即電感性)裝置190的操控，又參照圖1。在此，第二電單元的發(fā)射電極想像地可以由發(fā)射線圈代替。尤其適用于第一電裝置:在此第一發(fā)射電極125可以通過第一發(fā)射線圈175代替，第二發(fā)射電極130可以通過第二發(fā)射線圈180代替。接收電極135通過單個接收線圈185或者通過接收線圈的系統(tǒng)、優(yōu)選地兩個彼此串聯(lián)的接收線圈代替。優(yōu)選地，線圈中的至少一個可以被實施為電路板上的導體結構(“印刷線圈”)。在另一實施方式中，接收電極135可以通過單個磁阻磁場傳感器、優(yōu)選地霍爾傳感器代替或者通過磁阻傳感器的系統(tǒng)、優(yōu)選地兩個相互串聯(lián)的磁阻傳感器代替。在另一實施方式中代替接收電極135也可以使用磁阻磁場梯度傳感器。下面在使用接收線圈185的情況下闡述推挽測量橋100。以類似的方式使用接收線圈185的系統(tǒng)或者磁阻磁場傳感器或者磁場梯度傳感器。發(fā)射線圈175、180產(chǎn)生具有周期性變化的幅度和相位的疊加的磁場。優(yōu)選地，兩個發(fā)射線圈175、180在其供應電壓的每個半波中產(chǎn)生具有相同幅度和主場方向的平行取向的磁場。磁場的符號逐半波地變換。為此，發(fā)射線圈175和180反向地纏繞并且其自由端部分別與地連接。通過可控放大器115、120的電壓供應利用對地相反的電壓進行。對此可替代地，發(fā)射線圈175和180在一個半波中產(chǎn)生具有不同幅度和主場方向的平行或反平行取向的磁場。由發(fā)射線圈175在一個半波中產(chǎn)生的磁場的幅度和符號對應于由發(fā)射線圈180在在前的或隨后的半波中產(chǎn)生的磁場的幅度和符號。為此，發(fā)射線圈175、180的繞線方向以及發(fā)射線圈175、180相對地的供應電壓相應地可以被適配。接收線圈185這樣被布置在發(fā)射線圈175和180的區(qū)域中，使得所述接收線圈遭受兩個發(fā)射線圈175和180的疊加的磁場。優(yōu)選地，線圈175至185的布置如此被選擇，使得當兩個可控放大器115和120具有相同的放大因子時，在接收線圈185中通過發(fā)射線圈175和180的磁場感生的電壓為零，但是至少是恒定的。在使用僅一個接收線圈185的情況下例如可以在兩個平行的平面中同軸地布置發(fā)射線圈175和180并且將接收線圈185布置在第三平行的平面中，該第三平行的平面與頭兩個平面分別具有相同的間距。在使用由兩個相互連接的接收線圈185組成的系統(tǒng)的情況下，發(fā)射線圈175和180可以布置在兩個平行的平面中。兩個相互連接的接收線圈185可以分別布置在兩個平行的平面之一中，優(yōu)選地如此布置，使得發(fā)射線圈175、180中的各一個的定向和位置對應于接收線圈185中的各一個的定向和位置。接收線圈185的繞線方向和接線從以下條件確定，即當兩個可控放大器115和120具有相同的放大因子時在接收線圈185的系統(tǒng)處感生的電壓為零。如果兩個發(fā)射線圈175、180在每個半波中產(chǎn)生具有相同的幅度和主場方向的平行取向的磁場并且磁場的符號逐半波地變換，則當兩個接收線圈185串聯(lián)和反向地纏繞時，例如滿足該條件。如果兩個接收線圈185以反串聯(lián)的串聯(lián)電路運行，則接收線圈185必須同向地纏繞。對于替代的、由發(fā)射線圈產(chǎn)生的和疊加的磁場的上述另外的情況，得出接收線圈185的接線和接收線圈185的繞線方向的相對取向的按意義的組合。關于發(fā)射線圈175和180的預先確定的比例在該情況下是I。關于刪去線圈180、185和使用補償網(wǎng)絡165和阻抗170,關于用于確定介電物體的實施方式的上述闡述以相應的方式適用。發(fā)射線圈175和180位于至少輕微軸向或橫向地彼此錯開的位置處，使得金屬物體一般占用與發(fā)射線圈175和180的不同間距?？梢酝ㄟ^在定位設備105中發(fā)射線圈175和180的布置來避免物體停留在發(fā)射線圈175和180之間的平面中，在該平面中物體在軸向錯開的發(fā)射線圈175、180的情況下具有到發(fā)射線圈175和180的相同的間距。由于物體關于發(fā)射線圈175和180的非對稱的位置，物體通過發(fā)射線圈175和180的磁場不同地被影響。與此相應地，磁場也通過金屬物體不同地被影響，使得由疊加的磁場在接收線圈185中感生的電壓不再為零。推挽測量橋100補償該非對稱性，其方式是，如上所實施的那樣，將放大器115和120中的一個操控為比放大器115、120中的另一個更高的放大因子，直至由疊加的磁場在接收線圈185中感生的電壓再次達到值零為止。在發(fā)射線圈175和180之間的可變比例于是不再對應于I并且在端子155處施加有不等于零的電壓。通過將在端子155處施加的電壓與預先確定的值零(對應于預先確定的比例I)相比較可以檢測金屬物體。在圖6中以優(yōu)選的實施方式又一次示出了本發(fā)明的定位設備的示意性結構。該設備具有至少一個推挽測量橋100，如描述的。此外，設置有第一電裝置190和第二電裝置195，其可以通過轉(zhuǎn)換器600被推挽測量橋100加載。因此，可以以(僅)一個推挽測量橋運行兩個電裝置、也即兩個傳感器。圖2示出具有圖1的推挽測量橋100的定位設備105的示意圖。推挽橋100在此有利地被集成在1C、例如ASIC (專用IC)中。定位設備105包括處理裝置205，其與推挽測量橋100連接。另外，處理裝置205與電壓傳感器210和能量控制器215連接，所述能量控制器在其方面與電池220、例如可再充電蓄電池和充電插座225連接。此外，處理裝置205與數(shù)據(jù)接口 230、光學輸出裝置235、聲學輸出裝置240、輸入裝置245和位置傳感器250連接。在所示的實施方式中，推挽測量橋100與處理裝置205分開地被構建。在另一實施方式中，推挽測量橋100的元件也可以通過處理裝置205構成。在第一電裝置和第二電裝置之間的轉(zhuǎn)換器尤其可以是處理裝置205的部分。處理裝置205優(yōu)選地是具有工作時鐘發(fā)生器和程序和數(shù)據(jù)存儲器的常見的數(shù)字微計算機。為了在處理裝置205的數(shù)字信號和推挽測量橋100內(nèi)的模擬信號之間轉(zhuǎn)換可以設置一個或多個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)和至少一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。尤其是可以通過處理裝置205實施時鐘發(fā)生器110、可控放大器115和120、同步解調(diào)器145、積分器150和/或反相器160。也可以借助于處理裝置205分析推挽測量橋105的在端子155處提供的信號，所述信號指示關于第一和第二電磁裝置190和195的可變比例。屬于此的有:將信號與預先確定的值比較并且確定在信號和預先確定的值之間的差是否超過預先確定的尺度。在另一實施方式中，也可以通過分立器件實施所述的功能性，例如通過模擬電子電路或以專用IC(ASIC)的形式。電壓傳感器210是已知的傳感器，其檢測電磁場，所述電磁場由電流流過的或帶電壓的導體生成。在一種實施方式中僅僅通過電壓傳感器210探測預先確定的頻率范圍的電磁交變場，例如在20Hz之上的頻率范圍中、優(yōu)選地在大約45至65Hz的范圍中。電壓傳感器210進一步優(yōu)選地通過基于電場在電壓傳感器210的測量電極處施加的電壓來確定電磁場。除了電壓傳感器210，用于改善推挽測量橋100的測量結果的另外的未示出的輔助傳感器可以與處理裝置210連接。屬于此的例如有確定電磁裝置190至198是否以需要的方式關于測量面定向、尤其是在測量面和電磁裝置190至198之間的間距是否大小相同的傳感器。定位設備105相對于測量面的傾斜可以由此被防止。測量面通常是要檢測的物體被接納在其中的體的表面。所述體可以是壁或墻并且物體隱藏在所述體中。能量控制器215給定位設備105供應用于運行所需要的電壓。通常，為此需要的電能從電池220、例如可再充電蓄電池中取得。為了對電池220充電，可以經(jīng)由充電插座225給能量控制器215輸送電能，其中能量控制器215控制和監(jiān)控電池220的充電。定位設備105基于僅僅經(jīng)由充電插座225輸送的電能運行同樣是可能的。充電插座225通常是低壓插頭，其配合件與網(wǎng)絡設備連接。在一種實施方式中，可以設置充電站，定位設備105被插入到充電站中，其中充電插座225與網(wǎng)絡設備電連接，使得電池220可以被充電。在另一實施方式中，電源單元(Netzteil)也可以接納在定位設備105中，并且充電插座225可以與常見的電網(wǎng)連接。用于給定位設備105供應電能和用于控制電池220的充電過程的邏輯電路的部分可以通過處理裝置205實施。另外，處理裝置205可以例如作用于能量控制器215，例如以在預先確定的時間之后自動地關斷定位設備105的形式，其中不使用定位設備105，或者以詢問電池220的目前的充電狀態(tài)的形式。處理裝置205可以借助于數(shù)據(jù)接口 230與外部設備交換信息。這種信息可以涉及測量結果，所述測量結果被提出(erheben)或者被維持在處理裝置205的存儲器中。數(shù)據(jù)接口 230和充電插座225可以相互集成地被實施。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)接口 230是數(shù)字串行數(shù)據(jù)接口，尤其是USB接口。光學輸出裝置235在第一實施方式中包括用于可視化推挽測量橋100的測量結果的多個發(fā)光二極管。用于表示定位設備105的內(nèi)部狀態(tài)的另外的發(fā)光二極管同樣可以被包括，例如用于顯示電池的充電狀態(tài)。在然而可以與第一實施方式組合的第二實施方式中，光學顯示裝置235包括圖形顯示，例如液晶顯示(IXD)。IXD可以包括例如借助于LED或OLED的背景照明并且包括具有點矩陣的區(qū)域，在所述區(qū)域上可以選擇性地顯示各個點。不僅LCD而且背景照明或者第一實施例的發(fā)光二極管可以支持多個輸出顏色。在優(yōu)選的實施方式中，光學輸出裝置這樣被實施，使得定位設備105的運行在明亮的環(huán)境中以及在黑暗的環(huán)境中是可能的。為此，LED或LCD的背景照明的發(fā)光亮度可以與環(huán)境中的光照度匹配。聲學輸出裝置240可以包括揚聲器或壓電轉(zhuǎn)換器。可以借助于光學輸出裝置235和聲學輸出裝置240光學地、聲學地或者以組合方式光學地和聲學地輸出推挽測量橋100的測量結果的表示。例如，可以在光學輸出裝置235上顯示所檢測的物體的位置，而來自聲學輸出裝置240的表征性噪聲指示物體的金屬特性。光學地表示的物體的顏色可以象征性表示物體的距離、尤其是深度。在顏色和噪聲對物體的特性(金屬的、介電的、帶電壓的)之間的分配可以是可改變的，在一種實施方式中也可以通過定位設備105的用戶改變。用戶可以借助于輸入裝置245操作定位設備105。輸入裝置245可以包括多個按鍵，所述按鍵可以聯(lián)合在鍵盤中。在一種實施方式中，輸入裝置245僅僅包括唯一的按鍵，其中定位設備105的完全的可操作性借助于該一個按鍵來保證。輸入裝置245可以部分地或完全地被背景照明。背景照明可以與光學輸出裝置235的背景照明相耦合?？商娲鼗蚋郊拥兀尘罢彰骺梢允怯脩艨刂频?。另外，輸入裝置245可以包括另外的輸入設備、尤其是旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器或滑動調(diào)節(jié)器。這樣的調(diào)節(jié)器可以模擬地或數(shù)字地被采樣并且尤其是用于無級地或細粒地改變定位設備105的參數(shù)。借助于這樣的調(diào)節(jié)器，推挽測量橋100的靈敏度可以是可調(diào)整的。此外，輸入裝置245完全地或部分地與光學輸出裝置235以觸敏屏幕(“觸摸屏”)的形式集成地被實施。位置傳感器250用于通過檢測定位設備105關于測量面的位移來確定定位設備105關于測量面的位置。檢測可以一維地或者兩維地進行。為此例如可以使用加速度傳感器、尤其是微機械加速度傳感器。對此可替代地，工作輪可以布置在定位設備105和測量面之間的區(qū)域中，其中工作輪的旋轉(zhuǎn)通過處理裝置205被換算成位移。在兩維情況下，機械裝置可以類似于在計算機鼠標中的機械裝置地被使用，其方式是，滾球被保持在定位設備105和測量面之間，并且定位設備105的位移基于滾球的兩維移動被采樣。在又一另外的實施方式中，光學采樣可以類似于光學計算機鼠標地被執(zhí)行，其中位置傳感器250包括攝像機，其對準測量面，并且位置傳感器250將由攝像機所拍攝的圖像的位移換算成定位設備105相對于測量面的位移。也可以通過處理裝置205來執(zhí)行換算。在攝像機的范圍中可以布置例如以一個或多個發(fā)光二極管形式的光源。除了所示的推挽測量橋100，另外的推挽測量橋100也可以由定位設備105包括并且與處理裝置205連接。另外，不同的電磁裝置190至198可以通過處理裝置205控制地與一個或多個推挽測量橋100可連接，使得借助于不同地構造的或位于不同位置的電磁裝置190至198可以執(zhí)行測量。圖3示出圖1的推挽測量橋100用的電磁裝置190至198的不同布置。圖3A示出矩陣式布置。第三電磁元件198構成3x3矩陣的中間元件，所述矩陣的剩余元件通過第一和第二電磁裝置190、195構成。第一電磁兀件190和第二電磁兀件195關于第三電磁兀件198分別彼此相對。按時間順序使彼此相對的第一或第二電磁裝置190、195的不同對借助轉(zhuǎn)換器與推挽測量橋100連接，使得沿著相對的裝置190、195的連接線可以確定，該物體布置在第三電磁裝置198的哪一側(cè)上。由此可以在電磁裝置190至198的平面的多個方向上確定物體相對于第三電磁裝置的位置。圖3B示出電磁裝置190至198的蜂巢形布置。這里，第三電磁裝置198具有六個而不是八個相鄰的電磁裝置190、195。尤其是當電磁裝置190、195包括線圈時，在圖3B中所示的實施方式可以是有利的，因為線圈可以比在圖3A中的矩形形狀更好地接近于蜂巢形狀。因此，在蜂巢形布置中電磁裝置190至198的面封裝密度可以被提高。在圖3A和3B中所示的布置可以在圖面中在任意的方向上繼續(xù)。由此原則上可以支持電磁裝置190至198的任意大的布置。如果多個推挽測量橋100被設置在定位設備105中，則也可以同時進行多個測量，其中應該注意有源電磁裝置190至198的足夠的間距，以便避免互相影響。參與測量的電磁裝置190至198不必彼此鄰接，而是可以通過另外的、優(yōu)選未接線的電磁裝置190至198相互分開。在第一電裝置的兩電極測量運行(參照圖1參見上面)中，在圖3A和3B中所示的布置可以以相應地方式被接線。圖3C示出第一和第二電單元的組合的測量元件310的示例性實施方式。組合的測量元件310包括圓盤形電極125至135，其由圓形線圈175至185包圍。電極125至135和線圈175至185的中心重疊，以便能夠關于相同的位置檢測具有不同特性(金屬的、介電的)的物體。測量元件310可以在在圖3A和3B中所示的布置中被使用。電壓傳感器210可以與電磁裝置190至198之一集成地被實施。電壓傳感器也可以布置在電磁裝置190至198的背離測量面的側(cè)上。圖4示出圖2的定位設備105的圖形顯示的可視化。圖形輸出410矩陣式地被劃分成多個顯示區(qū)域420、430。顯示區(qū)域420被染色為淺色的，顯示區(qū)域430被染色為深色的。被染色為深色的顯示區(qū)域430代表物體被檢測的位置。代替劃分成深色的和淺色的，也可以使用灰度梯度或偽色表示，其中所示的灰度梯度和顏色信號化物體的距離或物體的特性(金屬的、介電的、帶電壓的)。顯示區(qū)域420、430中的每一個均對應于如在圖3A中的矩陣式布置中的第三電磁裝置198。輸出410給出關于要檢測的物體的大小和所在地的光學印象。在圖4中，象征性地另外的顯示區(qū)域420、430位于輸出410之外。這些另外的顯示區(qū)域代表借助于定位設備105在另外的位置處執(zhí)行的和存儲的測量結果。通過在測量面上推移測量設備105可以推移關于這些所存儲的測量值的在輸出410上所示的片段。在此可以執(zhí)行所存儲的測量值的不同的圖形處理。例如，測量值可以分別代表可變比例并且與預先確定的比例的比較和在輸出410上以淺色或深色的相應表示可以分別對于在輸出410的區(qū)域中的顯示區(qū)域420、430 “新近地”被執(zhí)行。在此，預先確定的比例可以根據(jù)用戶輸入被適配。由此，對于用戶容易地可以使物體的輪廓在輸出410上可見，其方式是用戶將定位設備105相對于測量面推移并且調(diào)節(jié)用于輸出410的相應的表示參數(shù)。參數(shù)的適配尤其是可以借助于滑動或旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器進行。在另一實施方式中，代替顯示區(qū)域420、430的灰度梯度或顏色，可以出現(xiàn)條形圖表示，其中條形圖的長度可以對應于可變比例的值或其與預先確定的比例的偏差的值。該表示方式尤其是適用于定位設備105相對于測量面的僅一維的可推移性。超出顯示410的所存儲的顯示區(qū)域420、430于是僅在面方向上、也即或者水平地或者垂直地存在。如果定位設備105可垂直地被推移，則條形圖優(yōu)選地水平地表示并且反之亦然。在其他實施方式中，在顯示內(nèi)的所存儲的顯示區(qū)域例如可以放大鏡式地被放大，使得一組相互鄰接的顯示區(qū)域420、430僅可視化一個測量值。圖5示出示例性定位設備105的視圖。定位設備105包括輸入裝置和顯示器形式的光學輸出裝置。定位設備105被接納在外殼510中。在外殼的下面區(qū)域中布置手柄，，然而該手柄也可以構造在外殼的上側(cè)上。定位設備105可以根據(jù)IP54標準來密封。測量結果的表示、也即對探測到所找到的對象的信號化例如可以經(jīng)由段或圓點矩陣顯示來可視化。在另一實施方式中，然而該實施方式可以與其他實施方式組合，光學顯示裝置235包括圖形顯示，例如液晶顯示(IXD)。IXD可以包括例如借助于LED或OLED的背景照明并且包括具有點矩陣的區(qū)域，在所述區(qū)域上可以選擇性地顯示各個點。不僅LCD而且背景照明或者第一實施例的發(fā)光二極管可以支持多個輸出顏色。在優(yōu)選的實施方式中，光學輸出裝置這樣被實施，使得定位設備105的運行在明亮的環(huán)境中以及在黑暗的環(huán)境中是可能的。為此，LED或LCD的背景照明的發(fā)光亮度可以與環(huán)境中的光照度匹配。在此情況下也可以涉及具有觸摸功能的顯示器。下面的功能可以有利地單獨或組合地在本發(fā)明的設備的輸出單元情況下被揭示:
一對象的類型(鐵磁的/非鐵磁的/非金屬的)可以通過象征(Symbol)來表示 一可以設置例如也可選地可由用戶選擇的縮放顯示，用于提高可視化的敏感性 一在此，尤其是具有中心查找、例如具有的條圖的縮放顯示是有利的 一所找到的對象的深度顯示是有利的
一例如具有條圖的信號強度顯示可以利用本發(fā)明設備的顯示器實現(xiàn)一用于輸出單元的背景照明可以改善在差的光照度情況下的可讀性。在此，本發(fā)明的定位設備的背景照明例如可以用LED/0LED來構建。手持式定位設備此外擁有以按鍵或鍵盤形式的輸入單元。在此尤其可以揭示下面的變型方案:
一單按鈕操作(同時用不同的傳感器測量)
一手動模式預選用于優(yōu)化傳感器功率 一接通/關斷開關 一背景照明的鍵盤 一敏感性選擇。在圖5的實施例中，例如鍵控器(Taster) 245控制定位設備105的所有功能。在最簡單的情況下，借助鍵控器245僅僅控制定位設備105的接通和關斷。通過在鍵控器245上較長地或較短地、一次和多次按壓按鍵也可以控制定位設備105的另外的功能，例如轉(zhuǎn)換靈敏度、校準或輸出電池220的充電狀態(tài)?？商娲膶嵤┓绞阶⒁獾?sehen)具有多個操作按鍵、也例如選擇按鍵的按鍵區(qū):是否應當利用第一或第二電單元被測量。本發(fā)明的設備此外擁有設備內(nèi)部的能量供給，該能量供給可以通過電池但是也或者可再充電的蓄電池構成。蓄電池可以固定地集成在設備中但是也或者可以為了充電目的而從設備中取出。有利地，充電電子系統(tǒng)集成在設備中。外部能量的輸送于是經(jīng)由在設備的外殼處的接口、例如低壓插頭也或者USB插座來進行。有利地，USB插座可以作為組合的數(shù)據(jù)接口 230和充電插座225而存在，如這在圖6中所示?？商娲鼗蚋郊拥?，但是輸出單元也可以經(jīng)由LED實現(xiàn)測量結果的表示。各個LED的閾在此可以通過集成在設備中的控制器或通過模擬電子系統(tǒng)來產(chǎn)生。在此例如可以通過彩色LED使中心查找(Mittenfindung)可視化,也或者顯示AC線路。在圖5的實施例中的發(fā)光二極管235在外殼510上的中心標記520的左側(cè)或右側(cè)顯示物體的位置。不可見的電磁裝置190至198關于中心標記520居中地布置。如果兩個發(fā)光二極管235相同明亮地發(fā)光，則物體均勻地位于中心標記520下。為了找到物體的邊緣，定位設備105必須如此長地被推移，直至發(fā)光二極管235不同明亮地發(fā)光。理想地當一個發(fā)光二極管235被關斷并且另一個發(fā)光二極管235達到了最大亮度時，物體的邊緣直接位于中心標記520之下。對于發(fā)光二極管235可替代或者附加地，光學顯示裝置235可以包括圖形顯示，例如液晶顯示(IXD)。IXD可以包括例如借助于LED或OLED的背景照明并且包括具有點矩陣的區(qū)域，在所述區(qū)域上可以選擇性地顯示各個點。不僅LCD而且背景照明或者第一實施例的發(fā)光二極管可以支持多個輸出顏色。在優(yōu)選的實施方式中，光學輸出裝置這樣被實施，使得定位設備105的運行在明亮的環(huán)境中以及在黑暗的環(huán)境中是可能的。為此，LED或IXD的背景照明的發(fā)光亮度可以與環(huán)境中的光照度匹配。對于光學輸出單元可替代地或者附加地，本發(fā)明的定位設備也可以擁有聲發(fā)出器(Akustikgeber)。這里例如可以是揚聲器或壓電轉(zhuǎn)換器，借助其例如可以信號化AC線路的探測。聲發(fā)出器也可以通過控制器(或者模擬的生成閾的電子系統(tǒng))根據(jù)測量系統(tǒng)的信號強度以不同的頻率/節(jié)奏來運行，以便由此信號化對象探測和區(qū)別。此外，本發(fā)明的定位設備可以具有機械的或光學的位移傳感器。機械的位移傳感器(帶有光柵和分段盤(Segmentscheibe )的輪子)或者光學位移傳感器(例如光學鼠標傳感器)或者加速度傳感器在此檢測手持式定位設備在表面上經(jīng)過的路程。該信息被提供給信號處理裝置，以便例如改善傳感器功率或顯示。尤其是，因此也可以將探測數(shù)據(jù)分配給設備的具體地點位置。在設備外殼中布置的電子系統(tǒng)有利地具有至少一個控制器，利用該控制器可以控制這里描述的測量方法和設備功能，如部分地已經(jīng)實施的。在此，控制器可以檢查或者揭示大量功能，例如匪I接口、充電電子系統(tǒng)控制或調(diào)節(jié)也或者“自動關斷功能(Auto-AusFunktion)”?？商娲?，該控制器的功能尤其是對于外殼功能也可以通過模擬電子系統(tǒng)來揭示。
權利要求
1.位設備(105)，尤其是手持式定位設備，用于探測被包圍在介質(zhì)中的對象，至少具有: -夕卜殼; -設置在外殼中或設置在外殼處的以顯示器形式的輸出裝置； -布置在外殼中的以至少兩個電磁線圈形式的第一電裝置(190); -其中第一電裝置(190)被構造為使得所述第一電裝置根據(jù)操控在對象的范圍中產(chǎn)生電磁交變場； -布置在外殼中的以至少兩個電極形式的第二電裝置(195)； -其中第二電裝置(195)被構造為使得所述第二電裝置根據(jù)操控在對象的范圍中產(chǎn)生電場； -布置在外殼中的以推挽測量橋(100)形式的操控設備(100)，用于分別以具有可變比例的交變電壓操控第一電裝置(190)和/或第二電裝置(195)； 其特征在于， -設置比較器(205)，其被設立用于生成信號，如果第一電裝置和/或第二電裝置的電壓的相應比例與預先確定的比例相差超過可預先給定的尺度，則該信號將對象標記為被檢測到， -如果第一電裝置和/或第二電裝置的電壓的相應比例與預先確定的比例相差超過可預先給定的尺度，則所述輸出 裝置被設置用于輸出指示對象的信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的定位設備(105)，其特征在于，所述交變電壓是彼此移相的交流電壓。
3.根據(jù)權利要求2所述的定位設備(105)，其特征在于，所述交變電壓是移相180°的交流電壓。
4.根據(jù)權利要求1，2或3所述的定位設備(105)，其特征在于，所述操控設備被設立用于將所述交變電壓彼此互相相反地放大。
5.根據(jù)權利要求1所述的定位設備(105)，其特征在于，設置用于改變預先確定的尺度的大小的裝置(245)。
6.根據(jù)權利要求1所述的定位設備(105)，其特征在于，該定位設備具有轉(zhuǎn)換器(600)，其能夠?qū)崿F(xiàn)將推挽測量橋的信號二者擇一地切換到第一電裝置(190)或第二電裝置(195)上。
7.根據(jù)前述權利要求之一所述的定位設備(105)，其特征在于，被構造為推挽測量橋(100)的操控設備以IC形式、尤其是以ASIC的形式被構造并且布置在該設備的外殼中。
8.根據(jù)前述權利要求之一所述的定位設備(105)，其特征在于，由輸出裝置指示對象的信號指示檢測到何種類型的物體。
9.根據(jù)前述權利要求之一所述的定位設備(105)，其特征在于，物體與定位設備(105)的距離對應于輸出裝置(235)的顏色變化。
10.根據(jù)前述權利要求之一所述的定位設備(105)，其特征在于間距傳感器，用于保證定位設備(105)在測量面上的平面安放。
11.根據(jù)前述權利要求之一所述的定位設備(105)，其特征在于用于檢測定位設備相對于物體的位移的位移傳感器，其中定位設備(105)被構造用于將所述推挽測量橋(100)的測量結果分配給位移位置。
12.根據(jù)前述權利要求之一所述的定位設備(105)，至少包括: 具有另外的電磁裝置(190)的另外的推挽測量橋(100)。
13.根據(jù)前述權利要求之一所述的定位設備(105)，其特征在于，電磁裝置(190，195)中的至少一個在外殼內(nèi)布置在外殼(510)的一側(cè)，尤其是布置在外殼的背離輸出裝置的側(cè)。
14.根據(jù)前述權利要求之一所述的定位設備(105)，其特征在于，所述定位設備包括至少一個電池(220)、尤 其是至少一個以可再充電蓄電池形式的電池，用于能量供給。
全文摘要
用于檢測物體的定位設備包括用于分別以可變比例操控第一和第二電磁裝置的推挽測量橋，其中第一電磁裝置根據(jù)操控在物體的范圍中產(chǎn)生電磁交變場。該定位設備另外還包括用于如果可變比例與預先確定的比例相差超過預先確定的尺度則檢測物體的比較器。
文檔編號G01V3/11GK103091716SQ20121043757
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月6日 優(yōu)先權日2011年11月7日
發(fā)明者R.克拉普夫, T.齊博爾德, A.阿爾布雷希特 申請人:羅伯特·博世有限公司