专利名称：用于通过电磁高频信号定位包围在介质中的物体的测量仪和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过频率范围在1至5GHz的电磁高频信号定 位包围在介质中的物体的测量仪和方法。
背景技术：
为了定位包围在介质中的物体在原先除了使用早就公知的感应传 感器以外也使用电磁高频信号。相应的测量仪具有例如用于发射高频雷 达信号或微波的天线。
用于确定地检测物体如墙壁中的导线或管的装置的天线通常优化 到发射或接收高频(HF)雷达信号。例如由DE 10104863 Al已知这种 天线。
DE 10104863 Al的天线是一体的、平面天线，它以高度机械稳定性 固定在电路板上并且具有相对对称的方向图，它具有很大程度减小的旁 瓣最大值或旁波瓣。已知的天线由导电板组成，它在相互对置的边缘上 具有两个折弯的侧面段，它们作为导线臂用于使天线耦联在馈给网上。
具有天线的定位仪可以特别多方面地使用，因为它们根本不受到磁 材料或存在电压的限制，而是记录要被检查的物质的介电常数的变化， 由此在测量期间例如也可以检测塑料管、空气夹杂或空心空间。
但是这种仪器的缺陷是，受到墙体、顶板或地板结构、即已被包围 的物体的周围材料结构的影响。这种影响可能相对较大，部分地还可能 大于被包围物体本身的影响。因此对于雷达仪难以区分墙体结构与物体 的不均质性。
发明内容
按照本发明的用于定位包围在介质中的物体的具有权利要求1特征 的测量仪、它尤其作为手持测量仪与已知的同样通过电磁高频信号定位 物体的测量仪相比具有优点，测量仪的高频传感器具有至少两个天线部 件，其中由这个天线发射或接收的电磁波的极化面相向地旋转。
因此建议，以有利的方式使用多天线系统，其中这样设置多个天线，尤其相互旋转，使得这种传感器的测量信号通过各向异性的、即例如长 形的物体不同强度地交互作用。
为此例如可以-使天线部件本身、或天线部件的对称面相互旋转。这 一点尤其是有利的，因此天线几何形状或对称性也影响发射波的极化
移改变发射平面并由此尤其也改变极化面。但是在此各个天线的接收面 总是保持相同。
具有许多天线部件的高频传感器具有优点，其中由天线部件发射或 接收的波极化面相互旋转，天线部件不仅在唯一的平面、例如水平面进 行测量，而且可以在多个平面中接收相应的测量信号。这一点在静态测 量时以有利的方式导致，包围在介质中的物体通过形成高频传感器不同 测量通道的测量信号差易于被发现。由此在测量信号只在一个平面中发 出的单个天线部件中传感器(或者也可以选择物体本身)必需移动，因 为通过这种测量仪只能获得介电常数中的差别。如果一个物体例如水平 地位于墙体里面，则一个水平的极化测量信号发现远比例如垂直极化测 量信号检测到的强烈得多的返回信号或振幅，因为后者实际上只测量墙 体或墙体结构的反射。因此这种具有两个天线部件或至少两个天线部件 的至少两个相向旋转的极化面的高频传感器在原则上不需要运动，其中 天线部件的发射或接收平面相向旋转。
对于活动的传感器具有按照本发明的多天线系统的高频传感器以 有利的方式也有助于从测量信号有效地计算出墙体结构。例如对于双天 线系统，其中天线相互正交地对准并且使测量信号通过相应地相互间直 角取向的极化面发送，由两个天线检测到的、即进入到高频传感器的两 个测量通道里面的每个信号是墙体结构的组成部分。如果两个天线部件 的测量信号是不同的，则检测到的物体位于 一 个极化面的优选方向("信 号各向异性")。
在层式结构中、例如在具有组合的地面暖气的地面中的层式结构在 每个层(瓷砖、顶板、聚苯乙烯泡沫塑料、管、混凝土)产生一个信号， 因为由于材料的介电常数的各自变化导致发出信号的反射。在这种系统 中通过形成测量信号差使地下效应最小，由此可以更有效和更容易找到管道。如果使测量仪仅通过一个天线部件平行于物体移动，则这个测量仪 可能找不到物体，因为检测不到介电常数变化。在具有许多相向旋转的 天线或相向旋转的由天线发出的高频测量信号的极化面的测量仪中持 续地得到一个在这些天线部件的测量通道之间的信号差并且可以通过 有利的方式更容易地找到物体。
此外通过使现有的天线部件差动地驱动，可以尽可能优选地适配于 高频传感器的敏感性。在此派生的测量信号几乎不增加。在只有一个天 线部件的测量仪中存在由于墙体反射和类似反射存在过控制的问题，它 使信号评价和实际包围的物体的定位更加困难。因此只有通过多天线系 统和尤其具有相互旋转的横截面的系统能够形成测量信号差也以有利 的方式提高定位测量的动态特性。
在从属权利要求中给出在权利要求1中给出的测量仪的有利改进方 案和扩展结构。
按照本发明的测量仪的优选实施例使测量仪具有多个n天线部件， 其极化面分别以 一个角度a相互旋转。在此尤其有利地选择一个角度a =180°/n,由此使发射或接收在不同的极化面(垂直、水平、30°和类似 的)中延伸，由此使测量信号的交替作用通过各向异性的、即长形物体 不同程度地析出。
按照优选的实施例每个天线部件由至少两个、例如三角形的导电天 线段组成，它们相对于测量点对称地设置并且分别径向对置。尤其是也 可以使天线段信号分开，因此使天线部件是两体的。以有利的方式使相 邻的天线段尽可能相互去耦联。
由此在相应地激励这个天线l殳时形成分离的电》兹场，由此形成一个 天线。在此这样形成按照本发明的结构的几何形状，使得一个分离的电
重要的中断或旁瓣最大值并且在一个极化面中发送。
按照本发明的测量仪以有利的方式具有控制机构或信号分配机构， 它们能够将一个一次性产生的发射信号分配到各个天线部件上。由此例 如在使用两个测量或极化方向时、即例如在使用两个相互旋转的相同形
分配到两个用于控制两个天线部件的测量通道上。为了减少产生两个信 号的费用，可以事后分配一个产生的发送信号。在分配到两个方向上时可以使发送信号以必需的功率分配。在标准情况下以有利的方式使功率 以发送信号的输入功率与分配的数量的比例分开。但是同样能够实现其 它的分配。
按照一个优选的实施例使天线结构的天线部件同相地控制。但是也
能够使天线部件通过确定的例如90°或180。的相位差控制。
在按照本发明的测量仪的另 一优选的改进方案中这个测量仪具有 第二天线结构，它本身也配有多个m天线部件，其中由这个天线部件发 射或接收的高频信号的极化面相互旋转。这一点尤其由此实现，使天线
以特别有利的方式能够实现一个测量仪或定位仪，其中m = n。在 这种具有两个天线结构的测量仪中，天线部件本身分别具有相同数量的 天线部件，通过使这个高频电路部分的信号由转换器有选择地传导或者
通过相应的信号分配机构同时传导到天线结构的各个天线部件，测量仪 的各个高频电路部分可以控制两个天线结构。
以有利的方式使这种高频电路部分具有许多测量通道，其中测量通 道的数量等于天线结构的天线部件的数量。
在按照本发明的测量仪的有利实施例中这个测量仪具有 一 个路径 传感器，它能够使测量仪的高频测量信号附属于测量仪的位置。通过这 种方式例如能够使按照本发明的测量仪的测量结果例如图形地这样在 输出单元中示出，使得可以准确地给出关于定位的对应物体的位置，因 为除了对应物体定位的事实以外也检测到其在与测量仪连接的路径传 感器上的位置。
按照本发明的测量仪的 一个特别有利的实施例通过在测量仪的外 壳里面或上面组合附加的传感器给出。因此例如可以在外壳里面或上面 组合附加的红外传感器或电容传感器、电感传感器或电压传感器。尤其 是为了检测地面暖气、墙体暖气或顶板暖气有利的是，除了高频传感器 以外通过其天线部件例如使用一个或多个红外传感器，因为它们保证热 检测的可能性并例如也可以检测这种暖气的流动方向。
通过在按照本发明的测量仪中使用不同的传感器可以保证检测例 如在非常难以检测的环境中的暖气管道。由此改善使用的可靠性，尤其
是在可能损害这种管道的方面。
通过按照本发明的用于定位包围在介质中的物体的高频方法能够以有利的方式使设置在相应的测量仪中的多个天线部件有选择地作为 测量信号的发射器或接收器运行。尤其是在按照本发明的方法中具有机 构，它能够使测量信号的发送和/或接收通过不同数量的天线部件进行。 尤其是能够在不同的平面中实现发送和接收，因为这样构成天线部件， 使测量信号可以通过不同的极化面发送和接收。由此例如可以使测量信 号在所有相向旋转的测量或极化面中同时发送。也可以选择使测量信号 例如只在一个方向、例如垂直地发送。也可以实现一种方法，其中测量 信号尽管在多个极化方向上发送，但是先后地实现发送。因此例如有意
义的是，只在极化方向上发送并且在多个、例如两个方向上接收，因为 例如墙体或包围在墙体里面的物质可能旋转测量信号的相位。还可以设 想，例如使金属的物体产生测量信号的相突变，也在物体特性方面，即 区分金属/非金属通过高频信号得到其它正面的附加信息，它们通过相应 的测量信号的信号评价以有利的方式计算。在此也有意义的是，通过比 接收测量信号使用更少数量的天线部件发送测量信号。
一个能够先后发送并先后接收的系统是有利的，因为在这种情况下 排除横向敏感性和发送与接收元件之间的过响应。但是这种方法也有缺 陷，需要长的时间以及测量系统的高成本，因为必需使用高频开关，用 于在不同的天线部件(水平、垂直)之间转换。与此相反同时地发送和 接收可以节省时间地、有利地转换并且只与微少的数据量有关，但是产 生发送通道与接收通道之间过响应的趋势。
以有利的方式使这种发送系统由此无校准地保持，对于每个测量通 道、即例如在双天线系统中水平和垂直地在发送端建立一个基准路径， 它能够例如通过一个转换开关使测量信号直接接通到天线上或者导引 到基准路径上。通过这种方式能够计算温度漂移和测量信号的其它变化 的信号分量，由此可以避免误测量或在短的时间间隔中经常地使用者校 准。因此按照本发明的测量仪或按照本发明的用于通过电磁高频信号定 位包围在介质中的物体的方法能够以有利的方式通过许多天线部件的
适合布置和布线达到改善的定位，尤其是更好地区分测量信号与被包围 的物体和周围的介质。
由下面几个实施例的描述给出按照本发明的测量仪以及按照本发
明的用于定位包围在介质中的物体的方法的其它优点。
在附图中示出按照本发明的测量仪和按照本发明的方法的实施例， 它们在下面的描述中详细解释。附图、其描述以及权利要求包括大量特
附图中、。\ 、" ，"、、 ，、
图1示出按照本发明的用于定位仪高频传感器的天线结构， 图2以示意图示出按照图1的天线结构的截面图， 图3示出表明按照本发明的方法的方框图，
图4以简化示意图示出按照本发明的测量仪的可选择传感器布置， 图5以立体图示出按照本发明的测量仪。
具体实施例方式
图1示出按照本发明的测量仪的天线结构10的第一实施例。按照 图1实施例的天线结构10包括两个天线部件12和14,它们以90°角相 互设置。该天线结构IO机械固定在支承装置16、例如电路板上并且与 电3各板电4妻通。
天线部件12和14本身仍然分别由两个相互分开的、基本上三角形 的天线段121和122 (对于天线部件12)或141和142 (对于天线部件
的天线段分开。按照图1的天线结构的各个板121， 122, 141, 142通 过地脚23钎焊到支承装置16里面，由此通过安装所有四个天线段形成 天线结构。为了减少在基本上三角形的天线段中的涡流效应按照图l具 有缝隙或空隙18,它们优选沿着天线段10的镜像轴或对称轴延伸。基 本上三角形的天线段121, 122, 141和142在形成正方形的天线结构的 外侧面上过渡到基本垂直于支承装置16延伸的导电屏蔽壁20。
在天线结构20的屏蔽壁20中还具有空隙22,其中在横向中加入两 个轮轴24, 26。这些轮轴24, 26以及与这些轮轴连接的、为了清晰在 图1中未示出的滚动体是按照本发明的测量仪的路径接收系统的组成部 分，借助于它们一方面可以使测量仪在要被检查的表面上移动。另一方 面这个路径接收系统能够精确地接收路径，由此对于每个检测的测量信 号也可以将定位信息传递到测量仪的相应评价单元。
位于天线结构中心点28处的三角形尖部30与在图1中未示出的支承装置16的高频信号接头接通。因此天线结构的这个中心点28也形成
结构的测量点。
图2示出通过天线部件12镜像轴的示意截面图，该天线部件由基 本上三角形的天线段121和122以及屏蔽壁20组成。在屏蔽壁20与自 身的天线段121, 122之间分别具有过渡段32。
在图2中通过弯曲的箭头34简示出电磁变化场，它由相应的高频 信号馈入。沿着天线轴38电磁波在一个平面、极化面中传播，该极化 面在图2中对应于纸面。在此电》兹波优选位于1至5GHz频率的雷达范 围。HF信号或高频信号的称谓涉及这个频率范围。
两个径向对置的HF信号接头30例如可以分别以约180°相互相位移 的HF信号差动地激励。由此使装置以两个不同的、优选以约90。相互4昔 开的极化面运行。附属于天线段的分别对置的接头在几何形状上几乎相 邻并且对于天线轴38具有优选平行的方向。 一个天线段的屏蔽壁20在 其下端部上在支承装置16处平面地或者至少部分平面地与系统地线、 优选是基准电位连接。
由此在径向对置的天线段121与122或141与142之间形成电磁场， 它以公知的方式分开。这样形成天线结构的几何形状，使分开的电磁场 在横截面与在纵截面中 一样在天线结构上方没有中断地构成。在此直接 紧邻的天线段尽可能相互去耦联。
以有利的方式这样控制按照图l的天线结构，它具有两个相互间以 90。旋转的天线部件12和14，使得馈入或发出的HF信号相位相同。除 了这个优选的实施例以外，其中两个天线部件同相位地运行，原则上也 可以使两个天线部件或者在使用多于两个天线部件时相互间发出以90。 或例如180。相位差的HF信号。
下面借助于图3详细解释用于通过电磁HF信号定位的相应方法如 何应用到按照本发明的测量仪里面。
所述测量仪具有一个中央信号处理器和测量仪控制器50,它例如可 以组合到DSP和微计算机里面。这个测量仪控制器定标并处理路径传感 器系统52的信息，该路径传感器系统能够通过轮轴24, 26确定测量仪 的位置。此外该测量仪控制器50也控制测量仪的输出单元，它例如通 过一个显示器54以图形显示的形式在测量仪的外壳中实现。此外中央 信号处理器或测量仪控制器50处理相应的使用者输入，它借助于在测量仪上构成的操作单元传递到测量仪控制器。借助于操作单元56按照 本发明的测量仪的使用者可以起动例如不同的测量程序。
在按照图3的实施例中按照本发明的测量仪具有两个天线结构10 和11,它们分别具有两个以90。角相互设置的天线部件12和14 (对于 天线结构10)或13和15 (对于天线结构11 )。天线结构10和11可以 对应于在图1中所述的结构。
按照本发明的测量仪或相应的按照本发明的方法不局限于使用一 个或两个天线结构，因此图3仅仅用于描述基本原理。按照本发明的方 法以及相应的测量仪原则上可以通过任意数量的天线结构实现。此外每 个天线结构也不局限于在一个天线结构中只使用两个天线部件。与图1 中或图3中仅仅示例性示出的实施例不同也可以使按照本发明的测量仪 或按照本发明的方法具有任意数量天线部件的天线结构。在此这些天线 部件尤其以确定的角度a相互旋转。优选这样选择这个角度a，在n个 天线部件时天线部件之间、即这个天线部件的对称轴之间的角度a通过 a= 1807n确定。例如在一个天线结构中^f吏用三个天线部件时〗吏天线部 件分别以60。的角度相互旋转。按照本发明的测量仪或按照本发明的方 法也不局限于使用基本上三角形的天线段。例如也可以使天线段由一体 的、例如矩形的平面天线构成。
下面示例性地详细解释具有两个天线结构、分别具有两个天线部件 的实施例。在此按照图3的实施例的天线部件12和14或13和15这样 设置，使辐射在不同的平面(垂直，水平)中延伸，由此一个具有各向 异性、即长形物体的HF信号不同强度地交互作用。在此使用的且一般 位于1至5GHz的频率范围中的信号可以是脉冲信号或者也可以是 FMCW (频率调制连续波)信号。此外也可以使用伪噪声信号。原则上 在按照本发明的方法中可以使用各种形式的微波辐射。
按照图3实施例的按照本发明的测量仪的中央测量仪控制器50控 制HF电路部分58,它对应于所使用的天线部件具有多个测量通道。因 此在图3的实施例中该HF电路部分具有两个用于天线部件12， 14或 13， 15的测量通道。所产生的HF信号通过测量通道给到天线部件上， 由此如同结合图2描述的那样在一个平面中发出各天线结构的高频电磁 波。
在使用如图3的实施例中的多个天线结构时可以在HF电路部分58与天线结构之间(在实施例中的10, 11)具有一个转换开关60,它使 高频信号有选择或同时地给到不同的天线结构10或11上。
为了避免产生两个高频信号的费用也可以在HF电5^部分58中或者 在这个HF电路部分前面4叉仅产生一个HF信号，它以相应的相位馈入 到各天线结构10或11的两个(或多个)测量通道上。在分配在两个方 向或两个天线部件上时可以使HF发送信号以必需的功率分配。在标准 情况下这个功率以输入功率与分配数量的比例分开。同样能够实现其它 分配。馈入到天线部件上的HF信号例如可以同相位地或者也可以配有 相位差。由此例如能够使给到天线结构的天线部件上的分信号配有90。 或180。的相位差。
对于在一个天线结构中使用两个(或三个、四个等)天线部件时发 送或接收以有利的方式产生下面的可能性
用于定位被包围物体的HF信号可以在两个方向(天线部件12和 14)同时发送。也可以选才奪在两个方向上串耳关地、即先后地发送。此外 原则上也能够与天线结构中的天线部件的数量无关地只在一个方向、例 如垂直方向发送。如同已经描述过的那样，如果在两个方向发射，天线 的馈入是不同的。因此可以使发送在两个方向上、即通过两个天线部件 同相位地实现。同样能够使两个天线部件发射的HF信号配有90°或180° 的相位差。
以类似的方式可以在天线结构的不同配置中实现在介质上反射的 或者在包围在介质中的物体上反射的HF信号的接收。例如在两个方向 上并且同时接收反射的信号。也可以选择在两个方向上、但是先后地接 收反射的测量信号。也可以仅仅使天线结构的一个天线部件用于发送， 但是多个天线部件用于接收。
此外有意义的是，只在一个方向上、即在测量通道(12或14以及 13或15 )发送并且在两个方向上(12和14或13和15 )接收，因为要 被定位的物体本身或者周围的介质例如墙体可能使测量信号的相位旋 转。例如金属的物体产生相位突变，由此通过不同的发送或接收配置也 可以区别关于物体特性如金属/非金属的附加信息，通过例如不仅只通过 接收通道而且附加地通过两个接收通道进行信号评价。
在原理上有利的是，先后地发送并且先后地接收，因为由此在很大 程度上排除横向敏感性和过响应。但是这种方法的缺陷是，对于系统需要长时间并且还产生高成本，因为必需使用HF开关并增加数据量，它
们必需传输和处理。与此相反，同时发送和接收可以节省时间和成本有 利地转换并且与少量数据有关，但是由于测量通道之间的过响应存在信 号质量更差的隐患。
同时发送但是先后接收对一个系统看起来是一个有意义的妥协，因 为这个系统仅仅在发送端需要信号分配并且在接收端只需一个接收器
(例如具有AD转换器的取样器)，但是此外无需开关。
通过高频传感器的两个测量地点以及两个测量方向能够预言包围 在介质、例如墙体中的物体的位置和走向。通过测得对应于天线结构的 两个空间方向的测量信号的两个极化方向对于每个测量地点直接实现 地下照片，由此例如更好地检测建筑材料中的塑料管。通过这种方式能 够减少周围介质结构、如墙体、顶板或地面的影响并由此也检测例如塑 料管等物体，它们仅仅产生弱的信号。
按照本发明的发送系统以有利的方式由此尽可能保持无校准，对于 每个测量通道(在图3的实施例中例如水平和垂直通道)在发送端建立 一个基准路径，它能够通过转换开关使HF信号接通在基准、例如一个 确定的终端电阻或者直接接通在相应的天线部件上。通过这种方式通过 信号处理可以计算出温度漂移或其它的变化的信号分量。这大多需要工 具或使用者校准，但是避免误测量。
除了上述的天线结构以外按照本发明的测量仪可以具有其它传感 器，它们易于定位包围在介质中的物体。例如可以具有其它感应的或电 容的传感器，它们在按照图3的方框图中总体以标记符号62表示。感 应的或电容的传感器有助于，除了单纯定位被包围的物体以外也易于识 别物体材料。尤其有利地是使用红外传感器64，因为它们能够荟别热源。 尤其与检测地面暖气、墙体暖气或顶板暖气的准确位置有关有利的是， 按照本发明的测量仪通过附加的红外传感器构成。通过使用所有在仪器
改善应用者S^:性，这涉及到管道的损、伤。例如、也能够通过使用红外 传感器预言地面中的热分布，例如抬，领'J热量流动方向以及相应的泄漏。 图4以示意图示出用于按照本发明的测量仪的可能的传感器结构。 该传感器具有两个天线结构10和11,它们分别具有两个天线部件12和 14以及13和15。在两个天线结构10和11之间设置一个红外传感器，它例如能够通过第一红外传感器70确定物体热量。通过一个附加的、空间上分开的、例如包括另两个必要时差动评价的红外传感器的红外传感器72还能够确定热量分布。除了 HF传感器10和11以及红外传感器 70和72以外按照图4的实施例所述传感器74还具有一个感应传感器的 线圈结构76以及一个电容传感器78。因此按照本发明的测量仪以及按照本发明的用于通过电磁HF信号 定位包围在介质中的物体的方法能够有利地保证传感器或者说相应地 接通传感器，尤其是能够更好地使信号与墙体结构和墙体建筑和被包围 的物体分开。尤其能够通过使用多个相向旋转的天线部件更好地获得物 体的位置和走向。图5以外观图示出按照本发明的测量仪的实施例。图5示出一个用 于检测包围在介质中的物体的具有多重感应器的手持定位仪80。这个定 位仪80的外壳82可以在两个优选相反的运动方向84或86上移动，它 们垂直于测量仪外壳82的纵向88延伸。该定位仪80具有四个由轮子 构成的滚动体90， 92, 94和96,它们在仪器纵向88上设置在对置的侧 面98和100上，在仪器的一黄向设置在其外部部位。分别在纵向88对置 的滚动体90和94以及92和96通过刚性的轴24或26 (参见图1 )抗 扭转地相互连接，其中使刚性轴24或26这样通过天线结构导引，使得 这个天线结构通过其固定体作为可移动的仪器80的轴导向。为了接收运动特性参数该定位仪80具有一个传感器单元，它具有 两个传感器，通过它们可以获得运动特性参数。为此在轴24或26上以 未详细示出的方式插上扇形轮，它们在叉形光栅中移动，由此可以检测 仪器的运动方向。该测量仪80的外壳82在其顶面102上具有由弓形把手104构成的 把持装置106。该把持装置在外壳82的纵向88上延伸。借助于这个保 持装置106和轮子90, 92, 94和96可以使测量仪在要被检查的介质、 如墙体、地面或顶纟反的表面上移动。所述保持装置106在其面对显示器54的端部上具有第一操作单元 108，通过它可以起动或结束相应的用于定位被包围物体的测量过程。 在保持装置106与由显示器54构成的仪器显示屏之间设置一个键盘 110，它具有不同的测量4妄4建112, 114, 116,通过它们例如可以接通或 断开测量仪多重传感器的不同传感器。按照本发明的天线结构10或ll设置在背离保持装置106的测量仪头部118里面并且在图5中只示意地虚线给出。在此天线部件12和14 以及12, 13,高频传感器14和15对准在图5中遮盖的外壳82底面上。 按照本发明的测量仪、尤其是这种手持的用于检测包围在介质中的 物体的定位仪具有多重传感器，尤其是高频传感器，例如多个频率范围 在约1至5GHz的雷达天线。此外按照本发明的测量仪具有一个用于定 位金属物体的感应传感器。高频天线以及感应传感器的线圏结构由机械 的支承装置相互间相对地且也总体上作为多功能传感器单元定位在测 量仪的外壳里面。在此机械的支承装置直接固定在测量仪的电路板上， 它具有其它用于使测量仪运行的电控制元件。其它传感器如电容传感 器、电压检测器、电容的和被动的、即可以不产生电场地检测电压功率 的交变电压场的传感器以及一个或多个电容高频检测器可以这样设置 在机械的支承装置或从
权利要求
1.用于通过电磁高频信号定位包围在介质中的物体的测量仪、尤其是手持测量仪，具有一个外壳(82)和至少一个设置在这个外壳(82)中的高频传感器，该传感器具有第一天线结构(10)，它具有至少一个第一天线部件(12)，该天线部件优选在第一极化面中发射和/或接收，其特征在于，所述天线结构(10)具有至少一个另外的天线部件(14)，其极化面相对于第一天线部件(12)的极化面旋转。
2. 如权利要求1所述的测量仪，其特征在于，所述测量仪(80)具 有第一数量n个天线部件(12, 14),其极化面相互旋转。
3. 如权利要求2所述的测量仪，其特征在于，所述极化面分别以一 个角度a相互旋转。
4. 如权利要求3所述的测量仪，其特征在于，a=180°/n。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的测量仪，其特征在于，每个天 线部件(12, 14)由至少两个、围绕测量点(28)对称设置的导电天线 段(121, 122, 141, 142)组成，它们相互间分别径向设置。
6. 如上述权利要求中任一项所述的测量仪，其特征在于，存在控制 机构(58)或信号分配机构(58),它们能够将一个发射信号分配到多 个天线部件(12, 14)上。
7. 如上述权利要求中任一项所述的测量仪，其特征在于，存在控制 机构(58)或信号分配机构(58),它们能够同相地控制天线结构(10) 的天线部件(12, 14)。
8. 如权利要求1至6中任一项所述的测量仪，其特征在于，存在控 制机构(58)或信号分配机构(58),它们能够以任意限定的相差控制 天线结构(10)的天线部件(12, 14)。
9. 如上述权利要求中任一项所述的测量仪，其特征在于，在仪器 (80)的外壳(82)中设置第二天线结构(11 ),它具有第二数量m个天线部件(13, 15)。
10. 如权利要求2和9所述的测量仪，其特征在于，m = n。
11. 如权利要求9或10中任一项所述的测量仪，其特征在于，具 有一个HF电路部分(58),它控制两个天线结构(10, 11),通过使 这个高频电路部分(58)的信号由转换器(60)有选择地传导或者通过 信号分配机构同时传导到天线结构(10, 11)。
12. 如权利要求7至11中任一项所述的测量仪，其特征在于，所 述高频电路部分(58)具有多个测量通道，其中测量通道的数量等于天 线结构(IO, 11)的天线部件(12, 14; 11, 13)的数量。
13. 如上述权利要求中任一项所述的测量仪，其特征在于，在测量 仪(80)的外壳(82)上面或里面设置至少一个附加的红外传感器(64, 70， 72)。
14. 如上述权利要求中任一项所述的测量仪，其特征在于，所述测 量仪(80)具有一个路径传感器(24, 26, 52 ),它能够使高频测量信 号和/或红外测量信号附属于测量仪的位置。
15. 如上述权利要求中任一项所述的测量仪，其特征在于，所述测 量仪具有控制机构，它能够使高频信号输送到一个基准网。
16. 用于通过电磁高频信号定位包围在介质中的物体的方法，尤其 是用于使具有多个天线部件(12, 14; 11， 13)的手持定位仪(80)运 行的方法，其特征在于，可以在不同的极化面中进行测量信号的发射和 /或接收。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，可以通过不同数量 的天线部件(12, 14; 13, 15)进行测量信号的发射和/或接收。
18. 如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，以比发射时更 少数量的天线部件进行接收。
19. 如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，以比接收时更 少数量的天线部件进行发射。
20. 如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，以至少两个天 线部件先后地不仅发射而且接收。
21. 如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，以至少两个天 线部件同时地不仅发射而且接收。
22. 如权利要求16或17所述的方法，其特征在于，至少两个天线 部件(12, 14; 13, 15)不仅可以起到发射器的作用而且可以起到接收 器的作用，其中至少两个天线部件(12, 14; 13, 15)的^l化面相向地旋转。
23. 如权利要求16至22中任一项所述的方法，其特征在于，在测 量仪中产生一个发射信号，它接着分配到发射天线部件上。
24. 如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述发射信号在其功率上对应于现有发射天线部件的数量以输入功率与分配器数量的比 例分割。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过电磁高频信号定位包围在介质中的物体的测量仪、尤其是手持测量仪，具有一个外壳(82)和至少一个设置在这个外壳(82)中的高频传感器，该传感器具有第一天线结构(10)，它具有至少第一天线部件(12)，该天线部件优选在第一极化面中发射和/或接收。按照本发明建议，所述天线结构(10)具有至少另一天线部件(14)，其极化面相对于第一天线部件(12)的极化面旋转。本发明还涉及一种用于通过电磁高频信号定位包围在介质中的物体的方法，尤其是用于使具有许多天线部件(12，14；11，13)的手持定位仪(80)运行的方法，其中可以在不同的极化面中进行测量信号的发射和/或接收。
文档编号H01Q21/26GK101300505SQ200680040687
公开日2008年11月5日 申请日期2006年10月20日 优先权日2005年10月31日
发明者C·韦兰德, H·布劳恩, M·马勒, R·克拉普夫, U·霍夫曼 申请人:罗伯特·博世有限公司