本发明专利技术涉及一种用于定位金属物体的传感器、特别是用于建筑材料的金属传感器，具有彼此感应耦合的至少一个发射线圈（１１６，２１６）和至少一个接收线环系统（１１２，２１２）。根据本发明专利技术提出，所述接收线环系统（１１２，２１２）通过电路板（１００，２００）上的导线结构来形成。此外，本发明专利技术还涉及一种用于分析这种传感器的方法，其中测量信号被数字化并且执行用于减小噪声带宽的窄带数字滤波。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于定位金属物体的传感器以及一种用于分析这种传感器的测量信号的方法。
技术介绍
用于定位例如隐藏在建筑材料中的金属物体的传感器或探测器目前通常使用感应方法。在此利用，导电以及铁磁材料影响安置在环境中的电磁线圈的特性。由金属物件引起的感应特性的改变被这种探测器的接收电路记录。以这种方式，例如被封闭在墙壁中的金属物件原则上可以借助一个或多个被引导越过墙壁的线圈来定位。在此，磁性和非磁性物体以不同的方式影响感应传感器。例如铁磁性铁棒插入传感器线圈的磁场中可以通过该传感器线圈的电感的增大来识别。与此相对，导电的非磁性材料通过在这些材料中所感生的涡流而引起探测器线圈的损耗的增大。因此，在传感器的范围内导电的非磁性物件的存在可以通过传感器线圈的品质的下降来识别。金属物体对感应传感器的特性的反作用通常是针对该传感器所使用的频谱的函数。首先应该对铁磁性物体、即特别是铁和钢起反应的感应传感器合宜地在10kHz以及更小的范围内的频率处工作，因为在更高的频率处大多数磁性材料的磁导率快速降低。在探测金属物体时的技术难题在于，待定位的物件对传感器装置的一个线圈或多个线圈的反作用在数值上非常小。这特别是对非铁磁性物体、如例如技术上重要的铜的影响适用。基于感应方法的探测器通常具有高的偏移、即在传感器上可截取的高的信号，该信号已经在没有外部的、即待定位的金属物件的影响的情况下由探测器的接收电路所测量。这种高的偏移使得难以检测非常小的感应变化，这些变化由被置于探测器附近的金属物件引起。由金属物体引起的传感器线圈的电感L的变化ΔL在实践中非常小，并且特别是比相同线圈在不存在金属物体时所具有的电感L小很多。在此，在探测时最大的技术难题不是提供传感器特性的变化的小的绝对值、即电感变化ΔL，而是提供传感器特性的通常几乎极小的相对变化、即极小的商ΔL/L。特别有干扰的是在探测非磁性材料时的偏移。用于实现高的测量效率的通常途径是使用具有特别高的品质的传感器线圈。由待定位的物体引起的线圈品质的轻微的降低随后仅仅在较小的程度上被总归存在的线圈损耗所掩盖。通常所采取的途径在于，在传感器中使用具有高的绕组数目的接收线圈并且采用具有特别小的磁性损耗的铁氧体磁心。在非常大的偏移信号上探测非常小的传感器特性变化的必要性以将窄公差的并且因此更昂贵的部件用于这种探测器为前提，并且此外要求漂移非常小的模拟电子设备，该模拟电子设备明显提高传感器或者相应的定位设备的成本。为了对付该偏移问题，在现有技术中公开了不同的方法，这些方法共同具有的目标是，减小在金属物体不存在时所存在的传感器信号并且因此放大相对的信号变化。通常在此情况下选择多级方法，其中例如在第一步骤中使用传感器线圈装置，该装置能够在理想情况下已经完全消除或者补偿信号偏移。然而，在实践中可实现的补偿品质经常例如依赖于制造公差，使得信号偏移的完全消除经常使在一定程度上用于精细补偿的另外的方法成为必要。下面被纳入上位概念“感应补偿传感器”的金属探测器系列所基于的共同思想在于，用多于一个的单线圈构造探测器并且特别是区分用于激励磁场的绕组系统和用于探测的绕组系统。特别是可以使用这样的装置，该装置这样在空间中定位反向缠绕的线环(Leiterschleifen)，使得在不存在金属物体时由激励磁场在接收机系统中所感生的电压消失。这例如通过以下方式来实现，即由激励磁场在被反向定向的接收线环中感生相同幅度的电压，然而这些电压由于定向而具有相反的符号并且因此相互抵消。由DE 101 22 741 A1公开了一种用于定位金属物件的探测器，该探测器具有相互感应耦合的接收线圈和第一发射或励磁线圈。为了在探测器中出现尽可能小的偏移信号，存在同样与接收线圈感应耦合的第二发射线圈。接收线圈和两个发射或励磁线圈相对于共同的轴同心布置，其中两个发射线圈在它们的绕组数目、定向和/或它们的尺寸方面这样被确定，使得由这两个发射线圈在接收线圈中所激发的磁通在不存在金属物体时恰好相互补偿。由US 5,729,143公开了一种探测器，其目标在于，尽可能地抑制前面提及的测量信号的偏移。为了该目的，US 5,729,143的探测器包括具有发射机的发射线圈以及具有接收机的接收线圈。该探测器的发射线圈和接收线圈以它们部分地相互重叠的方式彼此感应耦合。由发射机给发射线圈馈送交变电流。电流流经的该发射线圈通过其与接收线圈感应耦合而在该接收线圈中激发在两个线圈的重叠面中的第一部分磁通以及在接收线圈的剩余面中的第二部分磁通。发射线圈和接收线圈的中心之间的距离现在可以这样来选择，使得两个具有相反的符号的部分磁通恰好相互补偿。如果情况如此，则电流流经的发射线圈(当在线圈装置的附近不存在外部的金属物件时)在接收线圈中不感生电流，使得在该理想情况下接收机也不会测量到偏移信号。只有当线圈装置被置于金属物件附近时，由发射线圈所产生的场才被干扰，使得现在在接收线圈中激发不消失的磁通，该磁通在接收线圈中产生测量信号，该测量信号不受偏移信号的影响并且可以由接收机或连接在该接收机之后的分析电路来分析。在此，发射线圈和接收线圈的中心之间的相对距离是极其关键的参数，使得要理想地假设的、接收机线圈中感生电压的不存在在实践中只能以大的技术花费来实现。已经表明，以这种方式在这种传感器的批量生产的条件下不能实现磁通分量的充分的补偿。由于该原因，US 5,729,143提出一种电子电路，其事后以电子方法实现补偿并且使这种传感器因此也实际可用。在US 5,729,143中所描述的方法单频工作。在激励器侧生成确定频率f的交变磁场，并且所感生的电压分量在接收机绕组中利用合适的模拟和数字滤波器频率选择性地正好在该频率f处被分析。由于接收机和激励器系统的不足的磁补偿而在接收机绕组中所感生的频率f的电压U(f)具有依赖于温度的幅度和相位，该电压此外还受附加的同型元件参数差异的影响。US 5,729,143的方法现在基于，类似于在接收机绕组中所感生的电压，添加校正电压，该校正电压的幅度和相位在工作频率f处恰好补偿误差电压U(f)。为此微处理器在频率f处生成在相位和幅度方面受控的数字校正信号。在此，对于补偿来说所需的幅度和相位取决于相移，该相移由激励器和接收机支路中的电路的部件引起。然而因此所需要的校正信号此外还受温度漂移的影响。为了即使在工作温度改变时也能补偿误差电压U(f)，微处理器必须随着温度跟踪校正信号的相位和幅度。此外通常需要由用户进行传感器的重新校准。由EP 1092989 A1中公开了一种用于补偿例如由于制造公差而残留的剩余偏移的替代方法。在该方法中不是将校正电压添加到在接收机绕组中所感生的探测电压上，而是利用附加的校正磁场。为此，磁场激励的系统不仅仅由主励磁线圈构成，而是附加地添加所谓的微调绕组和校正绕组。在此，微调绕组和校正绕组之间的区别在于，校正绕组与主励磁线圈串联，并且因此总是流过相同的电流，而所谓的微调绕组可以被加载在校正和励磁线圈中流过的电流的可调整的一小部分。以这种方式可以实现，在传感器的环境中不存在金属物体时，在探测器线圈中不产生感生电压。EP 1092989 A1的方法在此情况下明显更少地依赖于发射和接收电路中的漂移和部件公差。此外本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于定位金属物体的传感器，特别是用于建筑材料的金属传感器，具有彼此感应耦合的至少一个发射线圈（１１６，２１６）和至少一个接收线环系统（１１２，２１２），其特征在于，所述接收线环系统（１１２，２１２）通过电路板（１００，２００）上的导线结构来形成。
【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：U斯库特伊贝茨，B哈塞，K伦茨，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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