本文描述的基于阻抗探测材料的装置包括二维线圈阵列(1)和适于确定每个线圈(1)的表示其阻抗的参数的测量单元(4)。脉冲发生器(3)能够在每个线圈(1)中产生电流脉冲。电路通过行和列线(rp1...rpN1，cp1...cpN2，c21...csN2)来驱动和感测线圈阵列以最少化所需部件的数量。所述装置可以尤其是用于探测混凝土。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于探测材料电阻抗的装置，其具有至少一个线圈、用于在所述线圈中产生电流脉冲的脉冲发生器和用于确定表示所述线圈的阻抗的参数的测量单元。
技术介绍
通过电阻抗测量装置来探测材料例如钢筋混凝土是已知的。这样的装置包括线圈和用于向线圈馈送电流脉冲的脉冲发生器。在每个电流脉冲后，线圈产生的磁场衰减并引起线圈上的感应电压衰减。该电压的衰减是线圈阻抗的函数，其依赖于场范围内的材料的磁导率μ和电导率σ。例如，如果线圈接近埋入混凝土内的金属钢筋条时，场范围内的平均磁导率μ和电导率σ，和由此得到的线圈的阻抗会变化，这导致感应电压的衰减变缓。因此，通过测量表示线圈的电感的参数，能够洞察线圈附近的材料的组成。这对于混凝土内的钢筋条或其他金属部分的定位、深度和/或直径的确定是非常有用的。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是进一步改进此类装置。所述问题是通过权利要求1的装置解决的。相应地，所述装置包括二维线圈阵列。进一步的，测量单元适于确定表示所述线圈中的单个线圈的阻抗的参数。这样的设计使得提供了材料的空间分辨测量方法，例如对混凝土内的钢筋条或其他金属部分的位置和/或取向进行定位。在有利的实施例中，所述脉冲发生器适于向每个所述线圈分别馈送单独的电流脉冲，也就是说，它能够向每个选定的线圈馈送电流脉冲，同时不向其他线圈馈送脉冲。这使得能够在阵列内的任意位置产生定位明确的磁场。另外，所述测量单元可以适于测量例如所述线圈中的单个线圈的所述参数。所述线圈可以有利地由印刷电路板上的导电轨形成，其使得它们的制造成本低廉。所述装置有利地用于探测混凝土，特别是探测钢筋混凝土，以定位其中的钢筋条或其他金属部分。【附图说明】当考虑做出以下详细的说明时，本专利技术将被更好的理解，并且不同于上述那些内容的对象将变得明显。这样的说明参考所附的附图，其中:图1显示了装置的部件的框图，图2显示了线圈电路的实施例，图3显示了测量单元的最重要部件的实施例，图4显示了印刷电路板上的线圈，和图5是在多层印刷电路板上实现的线圈的示意图。【具体实施方式】定义:术语“二维线圈阵列”应理解为线圈被排列成平面或曲面上的矩阵，在行方向上并排排列第一数量NI > I的线圈，并且在列方向上并排排列第二数量N2 > I的线圈，行和列方向彼此横切地延伸。术语“基于阻抗探测材料的装置”应理解为通过使线圈靠近材料来确定样品材料(例如混凝土)的特性的装置。向线圈馈送电流脉冲，并且线圈的磁场的建立或衰减是所述场所受到的磁导率μ和电导率σ的函数，其取决于材料的组成。因此，所述装置适于测定取决于材料的磁导率μ和/或电导率σ的特性。概述:图1显示了根据本专利技术的装置的部件的概况。可以看到，所述装置包括多个线圈1，其以行和列排列成二维阵列，标示为行方向X和列方向y。虽然每行的线圈数目NI和每列的线圈数目N2可以低至2，有利地这两个数目都大于2，这样可以获得待测材料的空间良好分辨信息。在图1的实施例中，NI = N2 = 6，但是其他数字例如8或16也可以使用。每个线圈I都有线圈电路2。另外，所述装置包括脉冲发生器3、测量单元4和控制单元5。脉冲发生器3适于向每个线圈I分别馈送电流脉冲，同时测量单元4能够确定每个线圈的表示其阻抗的参数。控制单元5协调脉冲发生器3和测量单元4的操作。这些部件的设计将在下一部分进行更详细的描述。脉冲发生器:脉冲发生器3包括行脉冲线rpL..rpNl和列脉冲线cpL..cpN2，所有这些都连接到计时电路6。在二维阵列的每个单元i，j中，一个列脉冲线cpi与一个行脉冲线rpj相交。在操作中，一个行脉冲线例如被设置为高压(如10伏特)，同时其他行脉冲线被保持在低压(如O伏特)。另外，列脉冲线保持在高压(如10伏特)，有一条列脉冲线例外，对该条列脉冲线施加至少一个低压脉冲(例如到O伏特)。线圈电路:图2显示了单个线圈电路2和它从属的线圈I的实施例。可以看到，线圈电路2包括连接到列脉冲线cpi的第一输入端10，连接到行脉冲线rpj的第二输入端11，和连接到列信号线csi的输出端，假设i和j是二维线圈阵列中的线圈电路的坐标。另外，每个线圈电路2包括第一半导体开关Tl和第二半导体开关T2，也就是说每个线圈I具有一个第一半导体开关Tl和一个第二半导体开关T2。这两个开关可以例如为场效应晶体管(FET)或双极晶体管。它们中的每一个具有两个电流端子(例如FET的源极和漏极或双极晶体管的集电极和发射极)和控制端子(例如FET的栅极或双极晶体管的基极)ο如本领域技术人员已知的，第一和第二电流端子之间的电导率通过控制端子处的电压来控制，这使得可以通过改变控制端子处的电压来接通或切断电流端子之间的电流。可以看到，线圈I的一个端子接地(或连接到另一固定的参考电势)，同时线圈I的另一端子(在点P处)连接到半导体开关Tl的一个电流端子。半导体开关Tl的第二电流端子连接到行脉冲线rpj。半导体开关Tl的控制端子连接到列脉冲线cpi。另外，如提到的，线圈电路2包括第二半导体开关T2，它的控制端子连接到行脉冲线rpj，它的一个电流端子通过电阻Rl连接到线圈1，并且它的第二电流端子被连接到列信号线csi。电阻Rl具有至少10-1000 Ω的电阻。测量单元:测量单元4的设计如图3所示。它包括模拟多路分配器20，其具有连接到列信号线cs1...csN2的Ν2个输入端以及一个输出端21。半导体开关Τ3使得能够选择性地将每个输入端连接到输出端21。半导体开关Τ3的控制端子由控制单元5和脉冲发生器3控制。从输出端21来的信号被馈送到运算放大器22的反相输入端，也就是说多路分配器被设置在列信号线cs1...csN2和放大器22之间。放大器22在其反馈回路内具有电阻R2。放大器22的正相输入端连接到恒定参考电势Vref。另外，如可以看到的，电压限制器23，例如包括两个相反极性(reversely-poled)的并联的肖特基二极管，被设置在放大器22的输入端处。它限制放大器22的输入端处的电压，使其相对于大地不超过100V，特别是相对于大地小于IV，例如几个100mV。操作过程装置的上述实施例的操作过程将在下面描述。在正常操作过程中，控制单元5操作脉冲发生器3以在行和列脉冲线rpl...rpNl和cp1...cpN2上分别产生一系列的脉冲，通过此激活线圈矩阵中的各线圈I。为了激活例如位于行j和列i处的线圈，脉冲发生器6将除了行脉冲线rpj之外的所有行脉冲线设置到低电压，同时行脉冲线rpj被设置到高电压。所有的列脉冲线cp1...cpN2被设置到高电压。进一步地，多路分配器20被设置成仅将第二行脉冲线csj连接到输出端21。这种情况下，所有半导体开关Tl都是非导通的，即没有电流通过任何线圈1此外，只有位于行j的半导体开关T2是导通的，且多路分配器20仅将列j的行i处的线圈连接到放大器22的输入端。现在，脉冲发生器3向列脉冲线cpi施加低电势脉冲，通过此将半导体开关Tl转变到其导通状态，这样电流开始流过行j和列i处的线圈I。一旦足够强的磁场建立，列脉冲线cpi就被设置回到其高压，通过此截断半导体开关Tl。这导致点P处的负感当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于阻抗探测材料的装置，包括至少一个线圈(1)、用于在所述线圈(1)中产生电流脉冲的脉冲发生器(3)、以及用于确定表示所述线圈(1)的阻抗的参数的测量单元(4)，其特征在于所述装置包括按行和列排列的二维线圈(1)阵列，其中所述测量单元(4)适于确定所述线圈(1)中的各个线圈的所述参数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：P·斯泰利，
申请(专利权)人：博势股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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