CN101243582A - 机械托架装置以及具有这样的机械托架装置的测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械托架装置(10)，该机械托架装置(10)用于发送和/或接收电磁高频信号的装置的至少一个传感器板比如天线元件(18)。按本发明提出，所述托架装置(10)是感应式传感器的至少一个线圈(32、32’、32”；34、34’、34”；36、36’、36”)的线圈体(24、26)。此外，本发明涉及一种具有多重传感装置的测量仪，尤其是一种用于对包入介质中的目标进行探测的定位仪(80)，其具有至少一个这样的托架装置(10)。

Description

机械托架装置以及具有这样的机械托架装置的测量仪

技术领域

本发明涉及一种机械托架装置，该机械托架装置用于一种用于发送和/或接收电磁高频信号的装置的至少一个传感器板，尤其用于在大约1-5GHz频率范围内工作的雷达装置的高频天线的至少一个传感器板。

背景技术

用于那些确定用于对包入介质中的目标比如墙壁中的管线或管子进行探测的装置的高频传感器比如天线通常要对高频(HF)信号比如雷达信号的发送和/或接收进行优化。为此一种所述的装置具有高频传感器的至少一块传感器板，该传感器板比如用作天线并且以相应的方式固定在探测器中。

所述的平坦结构的天线从DE 10104863A1中得到公开。这种公开的平坦天线以高机械稳定性固定在电路板上，并且产生比较对称的、具有在很大程度上降低的旁瓣最大值或者说旁波瓣的方向特性曲线。该天线包括一块导电的板，该导电的板在彼此对置的边缘上具有两个弯曲的侧面区段，所述侧面区段用作用于将天线连接到供电网络上的传导臂。除此以外，所述天线的侧面区段用于将所述平坦的天线机械固定在电路板上。

从DE 10239431中公开了一种定位仪，尤其一种手持的、用于对封入物优选在墙壁、天花板和/或地板中的封入物进行探测的定位仪，该定位仪具有至少一个被外壳包围的电容性的传感器装置，其中所述电容性的传感器装置的至少一个测量电容器具有一个第一电极，该第一电极具有一个平行于外壳壁体延伸的区段，该区段平坦地压紧在外壳壁体的内侧上。为此，DE 10239431 A1所述装置具有一个用于所述第一电极的机械间隔垫片，该间隔垫片确定所述电极到外壳壁体之间的间距并加以固定。

发明内容

按本发明的用于一个用于发送和/或接收电磁高频信号的装置的至少一块传感器板比如一个天线元件的机械托架装置以有利的方式构造为感应式传感器的至少一个线圈的线圈体。

用于传感器的至少一个传感器板或者说天线元件的机械载体元件的所述结构能够实现一种具有多重传感装置的测量仪，其中保证一种紧凑的、在机械方面稳定的、用于多个传感器的传感器装置。一种这样的、不仅用于对天线元件进行机械固定而且用作感应式传感器的至少一个线圈的线圈体的支架能够降低仪器的成本，简化传感装置的安装并且提高维修友好性，因为机械托架装置的这种结构保证所述测量仪的传感器头可容易更换。

具有多重传感装置的测量仪如其比如用于对包入介质中的目标进行定位一样具有多个不同的传感器，这些传感器应该布置在所述测量仪的外壳中。在对包入介质中的目标进行定位时，具有多重传感装置的测量仪具有明显的优点。

通过所述托架装置的特殊的机械结构，每个传感器都具有相同的测量点，这就能提供更为准确的、关于已发现的探测到的目标的结论，而不必在传感器彼此间进行调整或校准。

通过在从属权利要求中所列出的特征，可以实现按本发明的测量仪的优选的设计方案和改进方案。

在按本发明的托架装置的一种优选的实施方式中，至少一个用作线圈的线匝系统沿所述托架装置的周向将载体元件包围。所述线圈是测量仪的感应式传感器的组成部分，该线圈可以构造为传统的、卷绕的线圈或者也可以比如构造为印刷线圈，其中能导电的线匝系统承担线圈绕组的功能。

在按本发明的机械托架装置上，优选关于所述托架装置的对称轴线同心地布置多个用作线圈的线匝系统。

在此，所述线匝系统可以沿所述对称轴线的轴向方向尤其高度错位地上下以指定的间距进行布置。

所述托架装置的对称轴线以及由此所述感应式传感器的线匝系统的对称轴线以有利的方式相当于至少一个天线元件或者说传感器板的辐射方向。

通过这种方式，为具有所述的按本发明的托架装置的测量仪实现了最佳的技术功能，因为所述测量仪的所有传感器具有同一个测量点。

在按本发明的托架装置的一种优选的实施方式中，该托架装置以机械方式与载体电路板相连接，在该载体电路板上布置了其它电子元件以及至少一个另外的传感器元件。

在按本发明的机械托架装置的一种优选的实施方式中，如此构造该托架装置，使得其用作两个滚动体的至少一根连接轴的导向元件。通过这种方式，可以比如借助于所述用于传感器板的机械托架装置来导引可移动的测量仪的轮轴。

所述机械托架装置以优选方式基本上构造为比如具有矩形横截面的管形形状，从而所述高频传感器的至少一块传感器板比如高频传感器的天线元件可以安装在所述托架装置的内腔里面，并且感应式传感器的至少一个线圈元件可以布置在所述内腔的外部。而后在所述机械托架装置的这个内腔外部，也可以设置和构造用于所述测量仪的滚动体的相应的轴的导向装置。

按本发明的机械托架装置能够以有利的方式实现具有多重传感装置的测量仪，其中通过所述托架装置的机械结构，所述测量仪的每个传感器具有同一个测量点，这就能够提供更加准确的、关于被探测的目标的结论。在具有多重传感装置的测量仪中，不同传感器原理的组合除了对被包入的目标进行纯粹定位之外还能够额外地对被探测的目标进行材料识别，以及比如在涉及电线时能够获取关于电线的电压状态的信息。除此以外，比如借助于一个或多个天线元件进行的高频定位以及由此产生的对被包入的目标的深度评估明显地更加精确，因为高频定位由于其它的布置在测量仪中的传感器的测量结果可以适应于被探测的目标的材料种类。

通过按本发明的机械托架装置，所述测量仪的传感装置可通过简单的连接技术，比如钎焊、插接、螺纹连接或者类似方式固定在测量仪中。

在手持的、可在有待检查的介质的表面上移动的测量仪上，所述测量仪的比如也向用于所述测量仪的位移传感器提供相应的位移信号的轮轴通过所述传感器元件的机械托架装置导引并且由此得到稳定。

一种这样的机械托架装置不仅用于精密地布置各种不同的传感器，而且用作用于可移动的测量仪的轮轴的导向元件，该托架装置能够实现一种紧凑的机械上稳定的传感器装置，这种传感器装置此外具有维修友好性，因为它易于更换。借助于按本发明的载体元件，可以实现一种紧凑的具有多重传感装置的测量仪，尤其一种所述的手持的仪器，其中单个的传感器以有利方式具有同一个测量点。

按本发明的托架装置或者说按本发明的测量仪的其它优点在以下附图中以及在相关的说明中得到公开。

附图说明

在附图中示出了按本发明的托架装置以及按本发明的测量仪的一些实施例，在以下说明中对其进行详细解释。附图中的示意图、这些示意图的说明以及权利要求都包含了大量的组合特征。本领域的技术人员也会单个地研究这些特征，并且概括出其它有意义的特征组合。其中：

图1是按本发明的机械托架装置的一种实施例的总体透视图，

图2是按图1的机械托架装置的实施例的侧视图，

图3是所述机械托架装置的俯视图的简化示意图，

图4是按本发明的机械托架装置的另一种实施方式沿图3所示的轴线AA’的剖面图，

图5是所述机械托架装置的另一种实施例沿图3所示轴线AA’的剖面图，

图6是所述机械托架装置的另一种实施例沿图3所示轴线AA’的示意剖面图，

图7是机械托架装置的另一种实施例的示意总透视图，

图8是按本发明的测量仪的一种实施例。

具体实施方式

图1示出了按本发明的机械托架装置10的第一实施例。该托架装置是由非金属材料比如由合成材料或其它相应材料制成的本体12。在图1和2所示的实施例中构造为合成材料本体的托架本体12比如以注塑技术来制造，该托架本体12基本上构造为管形形状，并且在所示出的实施方式中具有正方形的横截面。但同样可以设想其它的横截面形状。在所述合成材料本体12的内腔14中设置了用于高频传感装置传感器板18的保持元件16。所述传感器板18比如构成雷达传感器的天线元件，该传感器板18的安装可以通过压入、喷入或者挂入方式来进行，其结果是将传感器板18压在支架上。

所述机械托架装置的合成材料本体12布置在载体电路板20上，比如粘合或者卡夹在该载体电路板20上。在这块载体电路板20上，可以以有利的方式布置所述传感装置的其它电子元件，尤其也可以布置其它传感器。此外，所述托架本体12也可以通过相应的接触件与所述载体电路板20电接触。

所述机械托架装置10的合成材料本体12在其外侧面22上具有多个环绕的、面状的接片24。这些环绕的沿周向构造在合成材料本体12上的接片沿所述机械托架装置10的在图2中绘出的对称轴线Z的方向具有一个轴向间距。所述对称轴线Z在此基本上相当于由所述传感器板18构成的高频传感器比如雷达传感器的辐射方向。

对于多重测量头的设置的感应式传感装置来说，将机械托架装置10用作线圈体。在所述的感应式传感装置上，使用多个线圈(发送或者说接收线圈)。

在两个在高度上错位的接片24之间的相应的间隙26在所述机械托架装置的所说明的实施例中用作感应式传感器的线圈的绕组的线圈体。

此外，除了作为感应式传感装置的线圈体的功能之外，所述机械托架装置10的合成材料本体12还构造为用于在图1到7中未详细示出的测量仪尤其手持的可移动的定位仪(参见图8)的轴28的导向辅助件。在此，所述轴28可以在所述环绕的接片24的间隙27中导引，在所述轴28的端部上可以成对地布置滚动体比如轮子。

图3示出了所述机械托架装置10的一种实施例的示意俯视图。在所述托架本体12的内腔14中布置了四块基本上具有三角形形状的传感器板18，所述传感器板18形成一种尤其星形-漏斗-形状的双重极化的天线。在所述合成材料本体12的外侧面22上构造了相应的接纳处24、26，而所述接纳处则用作用于附加的感应式传感装置的线圈的线圈体。除此以外，所述机械托架装置10的托架本体12具有用于轴28的导向元件26、27，利用所述导向元件，其中使用了按本发明的机械托架装置10的测量仪可以沿箭头30的方向移动，比如可以在壁体上移动。在所述载体电路板上，可以布置附加的传感器，比如电容性传感器。

存在着不同的方案用于将感应式传感装置的线圈布置在所述机械托架装置10上，在图4到6中示范性地但并非终结性地示出了其中几种方案。

在按图4的按本发明的托架装置的实施例中，所述机械托架装置10的托架本体12固定在载体电路板20上。沿所述托架本体12的周向，相对于所述机械托架装置10的对称轴线Z以轴向阶梯的方式上下布置了三个线圈32、34以及36。

在此，这可以是由两个发送线圈以及一个接收线圈组成的装置或者说也可以是由两个接收线圈和一个发送线圈组成的装置。这三个线圈32、34和36的布置的特点在于，所有三个线圈关于共同的轴线Z同心布置。在使用两个发送线圈时，这两个发送线圈由其相应的发送器供给相反相位的交流电。由此第一发送线圈在接收线圈中诱导出一个磁通量，该磁通量与由第二发送线圈在接收线圈中诱导出的磁通量方向相反。两个在接收线圈中诱导出的磁通量由此相互平衡，从而如果在线圈装置的附近不存在外部的金属物品，那么所述接收器就没有在接收线圈中探测到任何接收信号。所述三个线圈32、34和36由此形成一个在平衡线路中的感应式传感器。

图5示出了所述线圈在机械托架装置10的托架本体12上的布置的第二实施例。在按图5的实施例中，线圈32’和34’是传统的绕组线圈，但线圈36’是在所述载体电路板20上的印刷线圈。为此，相应的产生线匝系统的导体电路结构比如通过光电技术构造在所述机械托架装置10的载体元件20上。作为替代方案，可以将布置在载体电路板20上的印刷线圈36’同样构造为具有空气芯的线圈或者具有铁氧体芯的线圈并且布置在所述载体电路板上。

图6示出了另一种用于借助于所述机械托架装置10实现的传感器装置的实施例。在图6所示实施例中，线圈32”以及36”是印刷线圈，与之相反，线圈34”则是传统的卷绕的线圈。为此所述机械托架装置10的按图6的实施方式具有相对于所述载体电路板20沿轴线Z的轴向方向错位的并且平行布置的附加电路板38，所述印刷结构形式的线圈32”的线匝构造在所述附加电路板38上。

此外，在所述附加电路板38上还有足够的位置用于在图6中未进一步示出的附加的电容性传感装置或者说用于附加的用于交流电压探测的传感器的相应的传感器表面。用于探测50/60Hz信号的交流电传感器不仅可以集成在其中一块电路板上，而且可以集成在所述机械托架装置10的托架本体12上面或里面。因此，这样的传感器比如可以通过导电的元件比如金属带集成在所述托架本体12中，比如浇注在该托架本体12中，或者也可以卡夹在这个托架本体上。所述交流电传感器在此以有利的方式同样关于所述装置的Z轴线对称。因此，可以将两个交流电电极安装在所述托架本体12的两个对置的侧面中或上面。

在所有示出的实施方式中，在电路板上的线圈原则上可以总是构造为印刷线圈或者也可以构造为具有空气芯的线圈，或者构造为具有铁氧体芯的线圈。因此，比如也可以在所述附加电路板38上布置卷绕完毕的用于感应式传感装置的线圈。

图7示出了所述机械托架装置10的一种实施例，在该实施例中所述托架装置布置在两块基本上平行布置的电路板20或者说38之间。所述机械托架装置10的比如可以由合成材料制成的托架本体12在此再度构造为用于感应式传感装置的线圈的线圈体，并且在其内部支承着雷达传感器尤其UWB(超宽带)雷达传感器的天线装置的传感器板18。所述传感器板18可以是板材冲压件，但是也可以借助于另一种制造方法由另一种材料制成。

除此以外，在所述载体电路板20上还有足够的位置，该位置不仅可以用于电容性传感装置40、交流电压探测器，而且可以用于测量头的感应式传感装置的其它线圈(印刷线圈或者卷绕完毕的线圈)。但是所述交流电压探测器也可以比如以所说明的方式直接安装在所述托架本体12里面或上面。

所述可选的附加电路板38同样固定地与所述机械托架装置10的托架本体12相连接，从而又实现所述附加电路板的精确定位和简单安装，并且由此实现布置在其上面的附加传感器的精确定位及简单安装。

所述载体电路板20可以通过相应的保持元件比如如其在图2中示出的定位元件42布置和固定在相应的测量仪的外壳的内部。

图8作为用于按本发明的测量仪的实施例示出了一个手持的、用于用多重传感装置对包围在介质中的目标进行探测的定位仪80。在一个这样的测量仪中，所述多重传感装置通过按本发明的机械托架装置10定位和固定在仪器内部。

这种定位仪的外壳44可沿两个优选的相反的运动方向46或者说48移动，所述运动方向46或者说48垂直于所述测量仪的外壳44的纵向伸展方向50。所述定位仪80具有四个构造为轮子的滚动体52、54、56和58，这四个滚动体52、54、56和58沿所述仪器的纵向伸展方向50布置在对置的端面60或者说62上，或者说沿仪器的横向伸展方向布置该仪器的外部区域中。所述分别沿纵向伸展方向50彼此对置的滚动体52和58或者说54和56通过刚性的轴28不可相对转动地彼此相连接，其中所述刚性的轴28如此通过所述机械托架装置10导引，使得该托架装置10用作用于所述可移动的仪器80的轴导向装置。

为记录运动特性参数，所述定位仪80具有一个尤其带有两个传感器的传感器单元，利用所述传感器可以采集运动特性参数。为此以未详细示出的方式将扇形轮套装在所述轴28上，所述扇形轮在叉形光栅中移动，从而能够探测仪器的运动方向。

所述测量仪80的外壳44在其顶盖侧68上具有一个由弓形把手82构成的手持装置70，该手持装置70沿所述外壳44的纵向伸展方向50延伸。借助于这个手持装置70及轮子52、54、56和58，所述测量仪可以在有待检查的介质比如墙壁、地板或天花板的表面上移动。

所述手持装置70在其朝向图像显示器72的端部上具有一个第一操作元件74，利用该第一操作元件74可以开始或者说结束相应的用于对被包入的目标进行定位的测量过程。在所述仪器的手持装置70和构造为图像显示器的显示屏72之间布置了一个键盘76，该键盘76具有不同的测量按钮78、81、82，利用这些测量按钮78、81、82比如可以接通或者说关闭所述测量仪的多重传感装置的不同的传感器。

在按本发明的机械托架装置10上布置了所述多重传感装置，该机械托架装置10则布置在所述测量仪的背向所述保持元件70的头部件84中并且在图8中仅仅示意地以虚线示出。在此，所述高频传感器的传感器板18朝着所述外壳44的在图8中被盖住的下侧面定向，使得所述机械托架装置10的和天线装置的辐射方向相同的对称轴线Z如同利用在图8中的附图标记86所表示的一样朝图8的图纸平面里面定向。

按本发明的测量仪，尤其一种这样的手持的用于对包围在介质中的目标进行探测的定位仪具有一个多重传感装置，尤其一个高频传感装置，比如一根或多根处于在大约1到5GHz之间的频率范围内的雷达天线。除此以外，按本发明的测量仪具有一个用于对金属物品进行定位的感应式传感器。所述高频传感器板以及感应式传感器的线圈装置由机械托架装置相对于彼此进行定位，并且此外也在总体上作为多传感器单元定位在所述测量仪的外壳中。在此，所述机械托架装置可以直接固定在所述测量仪的载体电路板上，该载体电路板具有其它用于运行所述测量仪的电子触发元件。其它的传感装置比如电容性传感器、可以以电容的以及被动的方式也就是在不产生电场的情况下检测电网线路的交流电场的电压探测器、以及一个或多个电容性高频探测器可以如此布置在所述机械托架装置10或者说所属的载体电路板的相应的接纳处中，使得这个多重传感装置的每个传感器具有相同的测量点，这就导致更加精确的、关于已发现的探测目标的结论。

由于所述构造为多功能支架的机械托架装置，可以实现一种紧凑的具有维修友好性的测量仪，该测量仪具有机械上稳定的传感器装置。

按本发明的机械托架装置以及相应的测量仪，尤其是具有按本发明的机械托架装置的定位仪不限于在附图中及说明书中所列出的实施例。

尤其一种所述的测量仪没有局限于在实施例中所示出的不同的传感器类型。其它的传感器比如红外传感器、超声传感器或类似传感器同样可以集成在所述机械托架装置上面或里面。

Claims (12)

1.用于发送和/或接收电磁高频信号的装置的至少一个传感器板(18)的机械托架装置(10)，其特征在于，所述托架装置(10)是感应式传感器的至少一个线圈(32、32’、32”；34、34’、34”；36、36’、36”)的线圈体(24、26)。

2.按权利要求1所述的托架装置，其特征在于，至少一个用作线圈(32、32’、32”；34、34’、34”；36、36’、36”)的线匝系统沿周向将所述载体元件(10)包围。

3.按权利要求1或2所述的托架装置，其特征在于，多个用作线圈(32、32’、32”；34、34’、34”；36、36’、36”)的线匝系统关于所述托架装置(10)的对称轴线Z同心布置。

4.按权利要求3所述的托架装置，其特征在于，所述线匝系统沿所述对称轴线Z的轴向方向在高度上彼此错位地布置。

5.按权利要求3或4所述的托架装置，其特征在于，所述托架装置(10)的对称轴线Z相当于所述至少一个传感器板(18)的辐射方向。

6.按前述权利要求中任一项所述的托架装置，其特征在于，所述托架装置(10)具有至少一个用于至少一个另外的传感器尤其交流电传感器的接纳处。

7.按前述权利要求中任一项所述的托架装置，其特征在于，所述托架装置(10)以机械方式与至少一个载体电路板(20、38)相连接，在所述载体电路板(20、38)上设置了传感器(40)的至少一个另外的元件。

8.按权利要求7所述的托架装置，其特征在于，所述托架装置(10)与所述至少一个载体电路板(20、38)电接触。

9.按前述权利要求中任一项所述的托架装置，其特征在于，所述托架装置(10)是两个滚动体(52、54、56、58)的至少一根连接轴(28)的导向元件(26、27)。

10.按前述权利要求中任一项所述的托架装置，其特征在于，所述托架装置(10)基本上构造为尤其具有矩形横截面的管形形状，其中所述至少一个传感器板(18)布置在所述托架装置的内腔(14)中并且所述至少一个线圈(32、32’、32”；34、34’、34”；36、36’、36”)则布置在这个内腔(14)的外部。

11.具有多重传感装置的测量仪，尤其是手持的、用于对包入介质中的目标进行探测的定位仪(80)，具有用于发送和/或接收电磁高频信号的装置，其特征在于，所述测量仪(80)具有至少一个按权利要求1到10中至少一项所述的托架装置(10)。

12.按权利要求11所述的测量仪，其特征在于，所述测量仪具有多个滚动体(52、54、56、58)，所述滚动体(52、54、56、58)分别成对地借助于轴(28)相连接，其中所述轴(28)借助于所述托架装置(10)来导引。

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