专利名称:一种装置的制作方法
本发明涉及一种探测在表面后面的物体的装置。
在表面后面隐藏的金属体可用金属探测器来探查，它是利用彼此关联的发射器和接收器线圈之间的磁感应，例如利用所谓平衡感应器的原理而工作的。第2451596(Wheeler)、2547407(Nelson)2557994(Ostluund)、2772394(Bradley)、3882374(MCD aniel)、4255711(Thompson)号美国专利和第2718132号(Reiners)联邦德国书，对按这种方式工作的金属探测器作了描述。
也可以用电容传感的方式探查表面介电特性的不均匀性以检测湿度、隐藏的孔隙或隐藏的物体，这在第2718620(Howe)2885633(Cook)、3043993(Maltby)、3046479(Mead et al)、3230519(Metz et al)、3493854(Zurbrick)、3515987(Zurbrick et al)、3694742(Berginanis、3967197(Anderson)、4099118号(Franklin)美国专利以及第1052194(Associated Electrical Industries)和1403720号(Fisons)英国书中作了描述。
而既可以用电容方式又能用磁感应方式来探查表面的小型化的装置，在制造上的问题是这两种方式彼此是矛盾的。
本发明提供的探测表面后面物体的装置包括一个支撑件，使用时保持靠近表面并能在其上移动;还包括杂散场电容器部件的发射器和接收器极板部件，该电容器部件对由隐藏物体的存在而造成的表面介电常数的变化作出响应;以及金属探测器部件的发射器和接收器线圈，其位于杂散场电容部件的极板的后面，其中有一个静电屏蔽板部件位于杂散场电容部件极板和金属探测器部件的线圈之间，并和一个固定的参考电位连接。同时，杂散场电容部件的极板和静电屏蔽板部件所具有的导电率同构成连续导电通路的、垂直于来自上述金属探测器磁场的面积应相配合，使金属探测器部件所产生的磁场在其中所感应出的环形电流较小，而且使杂散场电容部件的极板和静电屏蔽板部件也不影响金属探测器部件的工作。
一种解决屏蔽和极板设计的方法是使用电阻型非金属材料。这样，杂散场电容部件的极板和静电屏蔽板部件可以用导电印剂获得。而且其应具有这样的表面电阻允许对其进行静电型的充电和放电，但是对来自金属探测器部件的、靠在其中所感应出的环形大电流所产生的磁场无感。另，解决一种屏蔽和极板的设计方法是可用金属或其他导电材料，但是需将其分成窄条，以减少与金属探测器部件产生的磁场相垂直的面积，同时用连续的导电通路将其环绕。
本发明还提供了一种探测在表面后面的物体的装置，它包括一个支撑件，使用时被保持在靠近该表面并能在其上移动;沿支撑件间隔排列的多个电容器极板部件;一个电路部件，用于检测每个极板部件在局部表面区域内的介电常数的变化;以及沿显示器部件间隔排列的多个显示元件，其中每一个都与一个极板部件相关联，从而使每一个元件的显示状态，都随与其相关联的极板部件范围内介电常数的改变而变化，因此，当上述支撑件移过一个物体时，该显示元件将根据与其相关联的极板部件和该物体的相对位置而改变其显示状态，结果在这些元件上就显示出该物体的轮廓图象。
本发明使多个电容传感器的极板配置成阵，以便通过一个带有与每个极板相关联的部件的显示器，这些部件随着与每一极板相邻的表面的介电常数的变化而改变其可视状态，提供隐藏在一表面(如墙)后面的物体的图象。如果隐藏的物体比电容器极板的间距窄而几乎处于中间，则两个边缘都可呈现在显示器上，否则将一个边缘接着另一个边缘地显示。
在一种特别有利的配置中，将所需的电子线路分置在一个专用集成电路(ASIC)和微型计算机芯片之间，ASIC给杂散场电容传感器和感应式金属探测器发出信号，同时在微型计算机的控制下，对所接收的信号进行处理以提供一个数字输出信号。
该电路最好包括装在与信号发生器部件相连接的支撑件上的电容器发射器极板部件，并且最好将电容器接收器极板部件通过多路转换开关部件依次逐个连接到信号接收部件上，以检测来自发射器极板部件的因局部介电常数变化而产生的变化的接收信号。为了使一表面如墙后面的感测场更有效地渗透，可将屏蔽板部件连接到一个固定的参考电位上，使其环绕上述的多个电容器接收器极板部件，从而将该极板部件和发射器极板部件分隔开。在第3515987(Zurbrick et al)、3493854(Zurbrick)、2718620号(Howe)、美国书里给出了以另一种电容传感器形式利用杂散场电容器的例子。工作在射频范围的三电极湿度检测器在第3811087号(Howe)美国书中已做了描述。
通常，将多个电极用多个导电窄条限定在一块电路板上与发射器极板部件边靠边相邻，而发射器极板部件至少在其一端是垂直于导电窄条延伸，并将电容器接收器极板部件和发射器极板部件用导电印剂印制在挠性的电路板支撑件上。
杂散场电容的发射器的频率最好为50KHZ左右，在因对介质中湿度比较不敏感而需用高频和对于快速适用的电子仪器而需用低频的矛盾中，这是一种最好的折衷选择。
最好至少使一部分电容器接收器的极板通过多路转换开关部件把输入信号送到电力线的频率可以通过的第二个探测器通道，以便使该探测器部件对检测出的电力线频率作出响应，并显示在显示器的相应部位。
依据本发明的另一特征，金属探测器部件的发射器的接收器线圈放在邻近支撑件的而远离被指定的表面的一侧。发射器线圈由前述信号发生部件驱动，所说的接收器线圈经滤波器部件和放大器部件接到信号接收部件上。
现参照附图对本发明的一个实施例进行说明，其中图1是本发明物体探测器的部件分解示意图;
图2是图1所示探测器的电容传感器插件板的组成部分的电容传感器极板区及其与该探测器的液晶显示器组成部分的相互关系的视图;
图3是该探测器的电路图;以及图4是图3所示的电路的专用集成电路芯片组成部分的方框图。
在附图中，一个具有下部为平面的压制底座101的箱体，其中有一个可用盖103盖住的电池盒102。一块挠性的承载电容器电极的电路板104，与主电路板105相连接，并装在压制底座101的隐蔽面。它有一个翻边106，位于其下部电容传感器支承面的后面，其间隔最好不小于0.5mm，并且最好为2mm左右，这可用电隔离部件来保持。翻边106在106a处涂覆控制导电率的印剂，以形成静电屏蔽部件。感应式金属探测器107组件包括一对绕在塑料骨架上的金属探测器线圈130、131(图3)，并用软导线108与电路板105相连。要把该探测器做成手提式的装置，并小型化到足以放入一个工具箱里。为此，必须使金属探测器组件107装到电路板104的后面，而不要并排配置。液晶显示器109经引线111与电路板105相连接，用弹性架110防振，并把它装在窗口112的后面。上部的压制件114的滑动盖113保护窗口112。压制件114的两侧在119处压制凹槽，以便于使用者以预定的方式，在每次使用时都用手指和姆指在相同的位置上提携探测器。这就构成电容式连接或与该使用者的直接连接。
图2示出的电路板104的前翻边或下翻边的电容器极板的排列方式，以及它与显示器109的关系。电路板104上的电极使用了杂散场电容器结构，用隔离极板117把发射器极板115和九个接收器极板116a～116i构成的线性矩阵分隔开。隔离极板117环绕极板116a～116i，并放置在发射器和接收器的极板之间，使接收器极板116a～116i隔离开，并保证到达其上的磁场的主要部分采取环形途径穿过被测材料，同时，增加隐藏在墙壁125后面的木钉126或其他物体会明显地影响靠感觉局部介电常数的变化而在接收器极板上接收的信号的强度时的隐藏深度。在显示器109上，每一极板116a～116i都有一个相应的棒形显示段120a～120i，每段例如由窄条形的10个分段构成，它们按照其各自对应的接收器极板116a～116i的接收信号强度的变化依次逐个改变其显示状态。当横穿墙壁125穿过木钉126对这些电极扫描时，木钉的存在增加了从发射器极板115到接近木钉极板的接收器极板116e～116i的电流，其结果是，在显示段120e～120i上产生相应的状态改变。随着横穿墙壁对探测器扫描每段中的数值将会随之变化，于是使用者就会知道木钉126的出现，木钉在电极阵116a～116i中的长度和木钉从那里消失。
为了提供适当小型化尺寸的装置，接收器极板116a～116i应做得尽可能地小。在一个典型的实施例中的尺寸是宽7.5mm、长50mm。再减小极板的大小将会造成接收的信号太弱，以至用下文将要描述的发射器和探测器的电路也难以控制。发射器极板115横跨到极板116a～116i的两端，其宽度并无特殊的要求，通常为10～50mm时对性能影响不大，现已发现发射器极板115和接收器极板116a～116i之间的间隔对性能影响很大，间隔为10～50mm为宜，并发现15mm最佳，当数值为7.5mm和30mm时，性能约下降一半，隔离板117使接收器极板116a～116i和来自发射器极板的场相隔离，使场取一条穿透电路板104表面的路径，这有可能造成场的过大的偏移，在试验条件下难以测量由于介电常数的变化而造成的接收信号的变化，因此隔离板117最好不要太宽，一般取2～3mm就已经足够了。
把金属探测器线圈130、131放到极板116a～116i后面的部件107中的可能性对于制造小型化装置是很重要的，然而到目前为止，还很难将一个电容式传感器和一个感应式金属探测器以这种方式结合起来。极板116a～116i和115、117都不能用连续的金属，否则发射器线圈130工作时，将在它们中间产生电流，该电流将足以改变接收器线圈131中的场，因而很难得到来自试验表面后面的金属物体的有用信号。然而其导电率又必须足以使极板能作为电容器传感器元件而起作用。现已确定，这些极板应由这样的材料制成将它铺到基板上达到了所要求的厚度时，其电阻值为200～2000欧姆/块，最好是大约为1000欧姆/块。以石墨为基础的屏蔽的聚合物厚膜印剂如Mattheylec R 4000(在一种环氧树脂里掺入石墨粉)是适用的，而含银的印剂通常导电性太强。极板115、116a～116i和117同样也需要同金属探测器线圈隔离，为此，电路板104的背面印制上一个或多个导电印剂的极板以提供一个位于传感器极板后面的静电屏蔽板，这个屏蔽板或多个极板与恒定的地电位相连接。一个单个的静电屏蔽板就可满足要求，或希望使用多个分段屏蔽的极板，以避免电压降的影响。
在图3中，电路板105与金属探测器发射器线圈130和接收器线圈131连接，还与电容传感器发射器极板115和接收器极板116a～116i以及隔离板117连接。其它的外围设备包括蜂鸣器132、模式转换开关301和显示器109。电路板105由电池通过合/断开关135供电。电路板105的基本元件是一个专用的集成电路(ASIC)IC1，它和一个4-比特微型计算机IC2相连，该计算机包括一个显示控制器，通过输出脚27-29、31-62和引线111控制显示器109工作。电池电压由IC1的VMC脚输入到微型计算机IC2的VCC脚对其供电。微处理机D10、R10和D11脚在IC1和IC2之间提供一个数据时钟输入、数据线和数据方向线，使微型计算机IC2(原文microprocessor)可以对ASIC、IC1的工作进行控制，并接收其输入的数据。谐振器X1跨接在微型计算机IC2的OSC1和OSC2脚上，这个时钟振荡器的时钟脉冲还馈到IC1的uc CLOCK脚。极板116a～116i为IC1的RX21到RX29脚提供输入，并且隔离板117连接到IC1的地电位ANGRND脚上，它还作为金属探测器组件107和电容传感器极板115、116a～116i和117的静电屏蔽。IC1的ANGRND输出脚是一个内部接地的模拟接地点，以便在该脚和BATN间连接一个外部去耦电容。在IC1的TX2脚上呈现供给发射器极板115的脉冲，并经电容器C8也馈送到升压变压器T1的一侧，而另一侧跨接电容器C12和C13。由于IC1工作电压的要求，TX2脚上的输出电压被限定在3伏，为了给极板116a～116i提供一个较强的接收信号，用T1升压到20伏。由于TX2脚所提供的电流有限，因此很难获得更高的升压比，使用者引出线136从C12和C13之间抽出，它可引到压制件114的顶部119处，使用者手指可放在此处，此处是一个导电面或通过合/断开关控制其导电。该电容传感器通常可检测绝缘物和电绝缘的导体，但不能检测接地的导体，因为它能使发射器极板115的场转向，而不能把一个强的信号送回到接收器极板116a～116i上。对于部分返回到发射器极板115的信号，可期望由使用者引线136来避免其发生，并提供来自接地导体的电容探测器的一些响应。
金属探测器发射器线圈130是由电路IC1的TX1脚经过一个起电流放大器作用的具有恒定放大倍数的推挽驱动电路驱动的。从TX1脚输出的脉冲经电容C9和二极管D2、D3传送到由电阻R9R10偏置三极管TR1、TR2的基极，该三极管接有发射极电阻R11、R12，并由R11和R12之间引出输出信号，再经电容C10输入到线圈130。金属探测器接收器线圈131通过电感L1、电阻R1和电容C1构成谐振滤波器接到芯片IC1的RX11脚和ANGRND脚上。
惯用的芯片IC1的方框图如图4所示。芯片IC1可分成信号发生器和发射器块201、接收器电路块202、相敏检测器(PSD)和模/数转换器(ADC)块203、译码器块204、电源205、蜂鸣器驱动器块206以及检测开关矩阵207。这些主要块的作用将在下面叙述。
利用来自微型计算机IC2的400KHZ时钟信号块201为金属探测器发射器线圈130、电容传感器发射器极板115和蜂鸣器驱动器206产生驱动信号，同时它还在210线上提供一个参考信号送给探测器和转换器块203。导线211上的时钟脉冲经缓冲器212送到分频器213，该分频器213产生(a)八种对应于相位为0°、45°、90°……315°的50KHZ的方波。方波输出信号传送到由解码器204的控制线PHSEL0-PHSEL2上的3比特码进行控制的八个选择器215中的一个，从而传送一种选定的相位作为参考信号在线210上;
(b)一种八点式近似50KHZ的正弦波，它经滤波器216后去掉多余的谐波。当由译码器204的控制线219起作用，并合上开关218时，将滤波后的正弦波通过缓冲器220送到金属探测器线圈130。同样，当由译码器204的控制线222起作用并合上开关223时，将该正弦波经缓冲器221送到电容传感器发射器极板115。借此微型计算机IC2可以有选择地使电容传感器和/或金属探测器工作。通常，控制线219、222并不同时起作用，但两条线都起作用的状况也不禁止，在切换开关218和223的阶跃变化期间可能会瞬间出现这种情况;以及(C)通过与门224和分频器214把一个1.56KHZ的蜂鸣器方波驱动信号送到蜂鸣器的驱动器206，当译码逻辑204的控制线225起作用时，门224开启起作用。
400KHZ时钟信号还从缓冲器212的输出端经过线229送到PSD和ADC块203中。
在PSD和ADC块203处理之前，接收器块202接收并改善来自接收器线圈131和接收器极板116a～116i的信号。接收器线圈131接到RX11和ANGRND脚上，输入信号送到接收放大器230上，该放大器的阻抗在50KHZ时约为1MΩ。收到的信号电压在50KHZ时可达200mv有效值。RX11上的信号含主要的50KHZ信号和谐波谐波，但还可能有50/60HZ的信号。该信号送到放大器230，其增益可用微型计算机IC2调节。放大器230的输出送到开关231上，当译码逻辑240的控制线232起作用时，该开关被合上。
来自电容传感器接收器极板116a～116i的信号经输入端RX21-RX29输入到接收器块202。在50KHZ时，每一条线所接收的电流可以随传感器在墙壁的背面移动来确定墙背面上材料的介电常数的变化而变化，相应于块203的ADC输出计数器271一个计数的变化，在每一接收器极板116a～116i和发射器极板115之间流动电流的变化值约为1毫微安峰-峰值。极板116a～116i还会从电力电缆线、荧光灯和其他外部源拾取噪声信号，但是这些噪声可被滤波器245有效地滤掉，并且还可以在PSD和AOC块203去除，因为块203的敏感范围被限定在约50KHZ以及它的奇次谐波的很窄的频带范围内，在此频带范围内的噪声，一般情况下希望它小于1毫微安，一般被测量的电容值的范围为3～40毫微微法。以第二种模式既驱动发射器线圈130又驱动发射器极板115是不可能的。由于测量值含有输入电流的50/60HZ分量，该信号在该频率下所产生的交流电流峰-峰值一般可达15毫微安。导线RX21-RX29通到模拟多路转换开关233，该开关由四条从译码逻辑204引出的选择线234控制。靠234的状态，从九条可能的输入线中选择出一条。根据具体的输入信号和导线234上选择器的信号，传感器的信号被接到两个输入端中的一个或接到模拟接地端。来自多路转换开关233的第一输信号送到对50KHZ信号敏感的电流/电压变换器235，并将得到的电压在236中进一步放大，再传送到开关237上，当从译码逻辑块204引出的控制线238起作用时，此开关闭合。在任何给定的时刻，导线232和238只有一条起作用。放大器236的增益可用微型计算机IC2输出的数字码设定。用于输入端RX24、RX25、RX26的来自多路转换开关的第二输出信号输入到对50/60HZ信号敏感的第二电流/电压变换器240，其输出信号通过一个可让50/60HZ信号通过的带通滤波器241，滤波器241的输出送到峰值检测器242，从而对50/60HZ分量的幅值进行测量。当译码逻辑块204引出线243起作用时，每一个测量周期的开始都要使峰值检测器清零，同时在导线244上的直流输出信号送到PSD和ADC块203。开关231、237只输出可以是来自金属探测器线圈131的信号也可以是来自多路转换开关233选择的特定的接收器极板116a～116i的信号，并且被送到中心频率为50KHZ的带通滤波器245，滤波器245的输出经两重(dual gain)增益放大器246放大，该放大器的增益是由从译码逻辑块204引出的导线247的状态来调节的。导线248上所得到的输出信号，送到PSD和ADC块203。
PSD和ADC块203接收在导线250上的电池电压信号、在导线248上的来自金属探测器或电容探测器的接收信号以及在导线244上的电力线的幅值信号，当译码逻辑块的选择线254-256当中(原文154～256)的一条起作用时，上述信号分别被送到开关251～253。上述三个开关的输出馈送到PSD的开关157上。开关157是由控制逻辑块159经导线158来控制的。控制逻辑块159在导线229接收400KHZ的时钟信号。开关157的输出经电阻258被连接到运算放大器259的反相输入端。运算放大器上跨接有电容260以构成一个积分器。运算放大器的正相输入端接地。当开关157闭合时，电容260经电阻258充电;当由控制逻辑块159引出的导线262起作用时，使开关261闭合，电容器260放电。当逻辑块159的引线263起作用时，开关264闭合，以使电压发生器265与运算放大器259的输入电阻258相连接，发生器265输出的电压提供了一个参考信号。积分器259、260的输出馈送到比较器270。在线269上的比较器270的输出送到控制逻辑块159。控制信号送到一个10比特计数器271，计数器271的状态送到锁存器272，锁存器272的状态可由微型计算机IC2通过数据线273和译码逻辑块204存取。
译码逻辑块204和控制逻辑块159之间的传输275从不起作用到起作用的阶跃变化促使与导线210同步的转换周期的开始。在转换周期的开始时刻，逻辑控制块159中的上限、下限、开始转换、结束转换和斜率上升(ramp-up)结束的锁存都清零，计数器271复位为零。合上开关261以便用一个已知电压使积分电容器260充电。在任何时刻，通过使导线275由不起作用到起作用就可以开始一个新的转换周期，这时逻辑控制块159对信号的作用前沿作出响应。转换周期开始后将继续进行下去而不受微型计算机IC2的影响，除非在导线276中出限“下限”信号，这时该周期才被紧急中断。合上开关252和157，使导线248的电压经电阻258对电容260充电，对导线229上的400KHZ的时钟信号的固定周期数由计数器271计数。当电容260的电压的斜率上升结束时，逻辑控制块159使计数器271清零。打开开关157，合上开关264将使积分器259、260的输出电压的斜率开始下降，逻辑块159使锁存状态线280起作用，以指示逻辑块204斜率上升的结束。微型计算机读取锁存控制线280的状态，当该导线起作用时，可以改变输入信号的选择。在该周期的斜率下降相位期间，计数器271靠导线229上的脉冲计时，当电容260上的电压下降到比较器270的阈值Vcomp时，计数器271受逻辑块159控制而停止工作，这时计数器271的数值被装入锁存器272中，而且状态线281被置位而起作用，使微型计算机IC2确定可以读取数据。在该周期的斜率上升相位期间，积分器259、260所积分的输出电压将取决于输入线248上的电压值，因此在该周期被控放电的变化率的斜率下降相位时，电容器260上的电压下降到比较器270的阈值电压Vcomp所需的时间将取决于导线248上的电压。装入到锁存器272的数字值就是该电压的测量值。经过开关253、251的输入线244、250的工作过程与此类似。另外，锁存器272中的数值可以是电池电压、金属探测器的发射器和接收器线圈130、131之间的50KHZ电流、电容传感器发射器极板115和接收器极板116a～116i之间的50KHZ电流或极板116d～116f中由附近的电力线的电压感应出的50/60HZ电流的测量值。在转换周期结束时，如果在线244、248或250上的输入信号超过最大满量程输入，则控制逻辑块159置位于上限锁存，并使导线282起作用。如果导线248上得到的输入电压不足以使积分259、260的电压在该周期的上升相位结束之前上升到比较器的阈值时，则下限锁存控制导线276状态，使其起作用，从而指示导线248上的输入信号和导线210上的参考信号异相并紧急中断该周期。微型计算机IC2通过重新设置经导线PHSEL0～2来的选择器215的参考信号的相位对导线276的起作用状态作出响应，以使导线248的输入信号和线210的参考信号具有正确的相位，从而使PSD开关157被正确定时以适合导线248的输入信号。开始工作后，微型计算机IC2的固件检测通过输出脚PHSEL0～PHSEL2置位的每一个相位，并选出可以给出最强信号的相位。相敏检测器和双斜率A/D转换器形成一个相匹配的滤波器。最大斜率的上升时间和下降时间都约为2.5毫秒。连续开始的转换信号之间的最长时间约5毫秒，使所有9个极板116a～116i连同通过极板116d～116f的50～60HZ输入信号状况、金属探测器的状态和电池所处的状态一起在一个周期的100毫秒时间内均可以得到检测。
译码逻辑块204在微型计算机IC2和通用芯片之间提供了一串行的数据链，DATA线传输地址和双向数据，CLOCK线(原文DCLK)时钟信号以与数据传输同步，READ线提供了对数据传输方向的控制。
显然，上述装置可以具有三个主要功能(ⅰ)万能的物体探测器，用于确定建筑物的石膏板、粗纸板、木板和墙以及房隔板后面的杂拼物体(如木钉、桁条、管道等)的位置;
(ⅱ)金属探测器，用于确定非金属表面后面的金属物体;
(ⅲ)带电的电缆的示踪(live cable)。
这些功能可通过两种运行模式实现，一种非完全(defauet)的工作模式(在开关闭合时)可作为一种万能的物体探测器，在那里物体探测器的输出被连续地显示。这种功能是由显示器109(图2)的指示器区域306发信的。如果导线250上的电池电压低于阈值，则欠电压报警指示器305开始指示。若以这种模式探测金属，则微处理机IC2在显示器上以显示段300闪光的形式给使用者指示。这时如果需要的话，使用者再按下开关201(由显示器109上的指示器307发信号的功能)使之转入第二种模式，这是一种呈现金属和探查电力线的模式，其中金属探测器的输出是以正比于接收信号强度的条格输出显示在显示器109上。转换到此第二种模式就提供了滤波功能，但非金属物体对显示器109不起作用。
金属探测器的130、131以第二种模式工作，此外，电极116d～116f的电力线探查功能也将通过多路转开关233而起作用。如果还探测金属，也仅仅给出电力线存在的指示。该产品应能指示出连接在电压大于110伏有效值的频率在40～100HZ的交流电力线上的带电电缆的存在。在金属导管中的或以任何其他方式静电屏蔽的带电电缆都不能被控制。在使用本产品时，该电缆必须是带电的，虽然本产品不要求有电流通过。电力线的存在可通过显示器上一个显示节302的闪光作为指示，同时驱动器206使蜂鸣器132发声。
如上述所构成的典型的探测器能够确定在20mm厚的石膏板后面的、10mm厚的石膏板后面的和5mm厚的熟石膏的或20mm厚的粗纸板后面的木条的位置，还可以探测出10mm厚的石膏板加上10mm厚的空气隙后面的、10mm厚石膏板加上5mm厚熟石膏再加上5mm空气隙后面的、或20mm厚的粗纸板后面的一根14mm直径的铜管。金属探测器应能发现0～50mm处的2.5mm2的电力电缆和0～120mm处的14mm直径的铜管，在最大深度为±10mm范围内的物体的中心位置。在10mm厚的石膏板加上5mm厚熟石膏的后面的、或5mm厚熟石膏加上10mm灰浆再加上一根塑料套管的后面的带有240V有效值电压的一条2.5mm2或1mm2的电缆的存在。
应该了解，就使用者所涉及的范围而言，三个传感器组能独立地操作，并且互不影响。
还应了解，在不脱离本发明和所附的权利要求
中说明的范围的情况下，对上述的实施例还可作出各种变化。
权利要求
1.一种探测一表面后面的物体的装置，它包括一个试图于保持靠近该表面并在其上移动的支撑件；具有发射器和接收器极板部件的杂散场电容部件，所说的杂散场电容部件对由于隐藏物体的存在而造成的表面介电常数的变化作出响应；以及具有位于杂散场电容部件后面的发射器和接收器线圈的金属探测器部件，所说的发射器和接收器极板部件是由电阻性材料构成的。
2.如权利要求
1所述的装置，其中有位于杂散场电容部件的极板和金属探测器部件的线圈之间的静电屏蔽板部件被接到一固定的参考电位上，静电屏蔽板部件的一个极板或每个极板都是由电阻性材料构成的，上述杂散场电容部件包括在支撑件的一个面上的、间隔开的、多个电容接收器极板部件和在支撑件的另一面上的静电屏蔽部件。
3.如权利要求
2所述的装置，其中杂散场电容部件和静电屏蔽部件的极板是由电阻性的印剂制得的，具有这样的表面电阻，即允许对其静电充电和放电，但是对来自金属探测器部件的、通过在其中感应的环形强电流而产生的磁场不响应。
4.如权利要求
3所述的装置，它还包括一个用于识别由于隐藏物体存在而造成的每个接收器极板部件的局部表面区域介电常数变化的电路;以及多个被设置在沿显示器部件间隔排列的、其中每一个都与一个极板部件相关联的显示元件，这样每一元件的显示状态的变化都随着与其相关联的极板部件的局部介电常的改变而变化，当上述支撑件移过一个物体时，该多个显示元件就根据与其相关联的极板部件相对于该物体的位置而变化其显示状态，于是这些元件上就显示出物体各边缘的轮廓图象。
5.如权利要求
1所述的装置，它还包括一个连接到一固定的参考电位上的隔离极板部件，其环绕上述多个接收器极板部件，起到使发射器极板部件与接收器极板部件之间的局部屏蔽作用。
6.如权利要求
3所述的装置，其中发射器极板部件连接到信号发生器部件;接收器极板部件的极板通过多路转换开关部件依次逐个地连接到为检测来自发射器极板的、作为局部的介电常数变化的结果而产生的交变接收信号而安排的信号接收器部件。
7.如权利要求
3所述的装置，其中接收器极板部件由在电路板上的与发射器极板部件相邻，边靠边地排列的多个电阻性窄条来限界，使发射器极板部件至少在其一端延伸垂直于该电阻性窄条，其中每一个接收器极板的尺寸约为7.5mm×50mm，发射器和接收器极板之间的间隔为7.5到30mm;上述静电屏蔽部件设置在发射器和接收器极板所在的一块底板后面约2mm处的一块板上;上述电阻性印剂含有在树脂或粘结剂中掺入的石墨粉;上述极板部件和静电屏蔽部件的电阻每块约为200～2000欧姆。
8.如权利要求
1所述的装置，其中上述探测器部件对于由电力线在接收器极板部件中感应出的50～60HZ电流产生响应，以指示带电电缆的存在。该装置还包括一个可在第一模式和第二模式之间切换的控制部件;第一模式是，在显示部件上显示上述电容接收器极板部件所接收的信号的大小;而第二模式是在显示部件上显示来自上述金属探测器部件的信号大小。
9.一种探测一表面后面的物体的装置，它包括一个试图用于保持靠近该表面并在其上移动的支撑件;沿支撑件间隔排列的多个电容器极板部件;一个用于识别由于隐藏物体的存在而造成的每个极板部件的局部表面区域的介电常数的变化的电路;以及沿显示部件间隔排列的、其中每一个显示元件都与一个极板部件相关联的多个显示元件，这样，每个元件的显示状态都随与其相关联的极板部件的局部介电常数的变化而变化，当上述支撑件移过一个物体时，该显示元件就根据与其相关联的极板部件相对于该物体的各个位置而变化其显示状态，于是这些元件上就显示出物体各边缘的轮廓图象。
10.如权利要求
9所述的装置，其中所说的电路包括一个装在支撑件上的与信号发生器部件相连接的发射器极板部件;和通过多路转换开关部件依次逐个地连接到信号接收部件上的、为了检测来自发射器极板的、作为局部介电常数变化结果的交变接收信号而安排的接收器极板部件。
专利摘要
一种探测一表面125后面隐藏物体126的装置，该装置试图保持靠近该表面并在其上移动，该装置探测由于隐藏物体126的存在而导致该表面125的介电常数的变化，该装置也包括一个金属探测器部件，本构思消除了两种传感器之间的干扰。
文档编号G01R33/00GK87104495SQ87104495
公开日1988年3月30日 申请日期1987年3月27日
发明者加莱斯·斯图尔特·菲利浦 申请人:杜拉塞尔国际公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan