CN101802648A

CN101802648A - 检测预定义空间内物体的出现、或确定其定位或大小、或检测其材料属性的改变的方法和系统

Info

Publication number: CN101802648A
Application number: CN200880107444A
Authority: CN
Inventors: 乔恩·索伦森; 亨里克·R·索伦森
Original assignee: Shelltec AS
Current assignee: Shelltec AS
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2010-08-11
Also published as: US20100271047A1; US8354850B2; WO2009010064A2; WO2009010064A3

Abstract

一种用于检测预定义空间(12)内第一物体(4)的出现、和/或确定该物体的定位、和/或检测该物体的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起的干扰的方法，其中，该方法包括以下步骤：提供彼此电容性地耦合的至少第一和第二电极(6)；导电地将电信号施加到第一和第二电极(6)每一个，电信号对于第一和第二电极(6)是不同的；对于每个电极(6)，测量流过该电极(6)的电流信号和/或该电极(6)上的电压信号；从所测量的值导出由第二物体引起的干扰的指示；并且从所测量的值和干扰的指示导出第一物体(4)的出现、和/或定位、和/或材料属性的改变的干扰补偿后的指示。

Description

检测预定义空间内物体的出现、或确定其定位或大小、或检测其材料属性的改变的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于检测特定地域或区域中物体的出现、或确定该物体的定位或大小的系统和方法。这样的系统典型地被用来限制对建筑物的特定区域的人员进入、当工作人员接近所述特定区域时停止危险的机器或使危险的机器失能、或者定位传送带上的物体并对其进行计数。本发明还涉及用于检测物体的例如由于介电常数的改变而引起的导电率的改变。这样的系统可以被用来例如检测预定义空间中媒介(medium)或物体的湿度或粘度的改变。

背景技术

检测器系统的已知类型典型地使用发光源和光感测设备的组合，其中，当要检测的物体横过源和传感器之间的视线时，源和传感器之间的光束被要检测的物体阻断。这样的系统尤其在被用于不良环境(harsh environment)中时具有若干局限。首先，物体只有穿过空间中的特定线或有限数量的线才能被检测到。取决于应用，该要求可能导致物体不能被该系统检测到。此外，光源和光传感器两者都可能受到污垢、湿气、机械损坏或化学药品的影响，这可能改变光路或使光路不清楚，由此系统的物体检测能力降低或完全丧失。例如来自在清洗或冲洗系统期间作用在检测器系统上的、或者其周围环境的洒水的机械力可能以相似的负面影响改变光源和传感器的对准。例如，在典型的大屠宰场中，可能安装有数千台这样的光学检测器系统以用于检测、定位和计数各种形式的传送和/或处理装置(例如，传送带或传送轨)上的肉切块(cuts)。该装置必须总是保持清洁以避免污染肉，因此，利用高压热水或热水流频繁冲洗该装置以及因而该检测器系统。由此产生的温度改变对检测器系统的光窗口产生压力，这导致其性能变差或破裂，这又可能导致检测器系统失效。因此，屠宰场中的大型装置要求大量的维护和维修工作，这又提高了运营工厂的成本。另外，由于有缺陷的检测器系统而引起的可能的机器搁置(stand-still)可能非常昂贵，尤其因为由于搁置而引起肉切块可能被降级(declassify)并且因此失去价值。

另一种已知的物体感测系统对两个电极之间的、或者单个电极和地之间的、或者单个电极和电路地之间的电容的改变作出反应，该改变由移动到电极之间、或者电极和地/电路地之间的地域中的物体而引起。通过将所测量的电容与预定阈值进行比较来检测物体的出现。由于电极可以由不锈钢或其它金属材料(其可能容易经受例如屠宰场中不良环境)制成，将希望使用这种检测器系统，而不是上述的更易损坏的光学系统。此外，这样的系统可能容易检测该地域或区域中非移动物体的导电率的改变。然而，这种系统的典型局限在于不希望被系统检测到的附近人员或移动物体可能改变电容，因此或者引起错误警报、或者屏蔽由于应检测或测量的物体引起的电容改变，由此引起系统失效。在工作人员接近正使用检测器系统的传送带而执行它们的工作的环境中，尤其是这样。此外，当例如传送带上的一系列物体彼此接近时，已知系统不够准确从而不能检测这些物体中的每一个物体。已知系统的精度典型地与它们的检测范围有关，从而在几厘米范围内工作的系统可能非常精确，而具有更大检测范围的系统具有较低的精度。为了使得在传送带上能够进行像肉切块之类的物体的实际检测和/或测量，检测/测量范围应至少为半米，优选地更大，并且同时期望仅几厘米或更小的精度。

传送带上检测器系统的输出典型地被用来检测例如肉切块的精确定位，使得专用机器可以对物体执行受控动作，诸如：抓起物体或给它们贴标签。因此，将期望具有可以确定被检测物体的准确定位的检测器系统。欧洲专利EP0850385公开了一种通过感应物体之一上的电压信号并测量另一物体上的信号电平确定彼此电容性地耦合的两个物体之间的距离的方法。其中公开的方法可以被用来使得检测器系统能够确定物体的定位，但是其部分地具有与上述基于电容的系统相同的局限。它进一步取决于向物体之一感应公知电压电平或者精确地测量所述物体之一上的电平的可能性，这典型地难以获得，尤其在传送带上的物体具有至少稍微不同的大小(像肉切块典型地那样)时，更是这样。

发明内容

本发明的目的是：克服用于电容性地测量预定义空间内物体的出现、和/或确定该物体的定位的已知系统的上述局限，从而可以使用这样的系统来取代光学检测器系统。本发明的另一目标是：改进用于电容性地检测材料属性的改变的已知系统。这在本发明的第一方面中通过提供一种用于检测预定义空间内第一物体的出现、和/或确定该物体的定位、和/或检测该物体的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起的干扰的方法来实现，其中，该方法包括以下步骤：提供彼此电容性地耦合的至少第一电极和第二电极；导电地将电信号施加到第一电极和第二电极每一个，电信号对于第一电极和第二电极是不同的；对于每个电极，测量流过该电极的电流信号和/或该电极上的电压信号；从所测量的值导出由第二物体引起的干扰的指示；并且从所测量的值和干扰的指示导出第一物体的出现、和/或定位、和/或材料属性的改变的干扰补偿后的指示。通过将不同信号施加到至少两个电极，不仅可以容易地将不对称地耦合到电极的物体的影响与对称地耦合到所述至少两个电极的物体的影响区分开，而且还可以确定哪个电极最接近于不对称耦合的物体。这可以被用来将由于想要被检测的物体引起的期望的电容改变与由于干扰物体引起的电容改变区分开。例如，这适用于以下情形：想要被检测的物体基本上沿着与所述至少两个电极等距离的平面接近检测器系统，而干扰物体在该平面外接近该系统或者移动。

在本发明的另一方面中，该方法还可以被进一步改进以便提高物体定位的确定精度。这通过增加以下步骤来实现：在时间域中处理所测量的值、和/或第一物体的出现和/或定位的干扰补偿后的指示；并且从处理后的数据中导出改进后的第一物体的定位的指示。如果该物体以基本上恒定的速度并且沿着线性路径接近检测器系统，则标识处理后的数据的时间极值(temporalextreme)将比单一的测量产生更精确的定位数据。此外，处理后的数据的时间变化将指示物体基本上沿着与连接电极的线垂直的线接近(或离开)检测器系统、还是沿着与连接线成另一角度的线接近(或离开)检测器系统。如果物体的大小已知，则时间处理还使得能够确定物体的速度，并且反之亦然。

在本发明的又一方面中，该方法可以通过以下来改进：控制被施加到第一电极和第二电极每个的信号，使得信号在相位、和/或频率、和/或在时间域上不同，由此便于在物体邻近第一电极或第二电极之间进行区分。

在另一方面中，可以提供一种用于检测预定义空间内第一物体的出现、和/或确定该第一物体的定位、和/或检测该第一物体的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起的干扰的系统，该系统包括：电容性地彼此耦合的至少第一电极和第二电极，导电地耦合到第一电极和第二电极每个的至少一个信号发生电路；耦合到每个电极的至少一个电流和/或电压感测电路；以及连接到感测电路的检测器电路，该系统还实现上述方法。

在另一方面中，第一电极和/或第二电极可以在它们的外侧(即，与预定义空间相对的侧)由一个或多个导电屏蔽罩屏蔽。屏蔽罩减小电极和预定义空间外侧的物体之间的电容，这将因此导致所测量的值变小。

在另一方面中，一个或多个屏蔽罩可以连接到地和/或电路地。由此，来自屏蔽电极上的屏蔽罩的电容性影响将变得恒定并且因此较容易补偿。

在另一方面中，至少一个屏蔽罩可以连接到输出与被该屏蔽罩屏蔽的电极上的信号相等的信号的信号源。由此，该屏蔽罩对其屏蔽的电极的电容性影响将变得可忽略。这相对于接地屏蔽罩系统而言是一个改进，在接地屏蔽罩系统中，当人员触摸屏蔽罩时，由于该人员由此增加地/电路地和传感器电极之间的电容的事实，流过电极的电流将显著改变。

在另一方面中，一个或多个屏蔽罩可以连接到输出与不是被该屏蔽罩屏蔽的电极的电极上的信号相等的信号的信号源。在具有两个被屏蔽的电极的系统中，这将消除在每个电极和其相对屏蔽罩之间的电容性的影响，并且由此增加该系统对在电极之间的空间中发生的电容改变的灵敏度。

在另一方面中，该系统可以包括具有高输入阻抗的至少一个缓冲放大器，缓冲放大器的输入端连接到电极之一并且其输出端连接到至少一个屏蔽罩。这样，可以将等于或者否则取决于电极上电压信号的电压信号施加到屏蔽罩，而不改变流至或流自该电极的电流。

在另一方面中，至少一个信号发生电路可以包括具有第一输出端和第二输出端的信号发生器，该第一输出端通过第一非零串联阻抗连接到第一电极并且第二输出端通过第二非零串联阻抗连接到第二电极，第一和第二输出端输出的信号相对于彼此具有相反极性。在信号是正弦波信号的情况下，这对应于±180℃的相移。这是向电极施加不同电压信号的一种简单方式，这也允许容易感测电极电压和电流。

在另一方面中，该系统可以包括：具有高输入阻抗的至少四个缓冲放大器；排列在第一电极外侧的第一导电屏蔽罩；以及排列在第二电极外侧的第二导电屏蔽罩，第一缓冲放大器的输入端连接到第一电极并且其输出端连接到第二屏蔽罩，第二缓冲放大器的输入端连接到第二电极并且其输出端连接到第一屏蔽罩，第三缓冲放大器的输入端连接到第一屏蔽罩并且其输出端通过第三非零串联阻抗连接到第二电极，以及第四缓冲放大器的输入端连接到第二屏蔽罩并且其输出端通过第四非零串联阻抗连接到第一电极，串联阻抗的大小和缓冲放大器的增益被选择为使得由于电容性耦合在第一电极和第一屏蔽罩之间以及在第二电极和第二屏蔽罩之间流动的电流分别基本上是由第三和第四缓冲放大器供应的并且因此补偿的。在该系统中，通过第一和第二非零串联阻抗流到电极或流自电极的电流将基本上等于由于电极之间的电容性耦合在第一电极和第二电极之间流动的电流。第一电极和第二电极之间的电容的任何改变因此将直接反映在流过第一和第二非零串联阻抗的电流的改变中。

在本发明的另一方面中，可以提供一种用于测量检测器系统中的阻抗的方法，该方法包括以下步骤：将至少一个电极和/或屏蔽罩从地和/或电路地和/或其对应信号源断开；将电压信号施加到至少一个其它电极和/或屏蔽罩；测量流过至少一个电极和/或屏蔽罩的电流和/或至少一个电极和/或屏蔽罩上的电压。通过物理地或者经由电气开关地将一个或多个电极或屏蔽罩从其它系统部分断开，消除了流到或流自各组件的电流，由此降低了组件对系统的其它部分中的信号的影响。因此，可以更准确地测量其它系统部分之间的阻抗或电容。

在另一方面中，该方法可以通过增加以下步骤来改进：基于所测量的阻抗值调节该系统中所施加的信号和/或非零串联阻抗。该调节程序可以在系统安装之后一次地或重复地手动执行或自动执行，由此可以将系统校准或调节为满足特定需要。通过重复该调节程序，该系统可以自动地适配于环境中或该系统内的改变。

在另一方面中，可以提供一种用于调节该系统的方法，该方法包括以下步骤：提供电压感测探针；在预定义空间内移动该探针；标识具有最小信号电平的位置；基于所标识的位置调节该系统中所施加的信号和/或非零串联阻抗。使用探针来例如检测利用相反极性的信号驱动的两个电极之间的零电压位置，提供检查各个信号电平的调节的简单手段。

附图说明

下面，将参考附图描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的系统的三个应用示例的自顶向下的视图；

图2示出了根据本发明的系统的第一实施例的示意图；

图3、4、5示出了根据本发明的系统的其它实施例的部分的示意图；

图6示出了可以在根据本发明的系统中使用的电极和屏蔽罩的定向和横截面的四个示例；

图7示出了根据本发明的系统中所测量的值的时间变化的图；

图8示出了距离测量方法的实施例；以及

图9示出了进入控制系统的示意图。

具体实施方式

图1中示出的传送系统1包括框架2和传送带3。传送带3沿着箭头5所指示的方向移动多个肉切块4。在框架2上布置多个电极6和屏蔽罩7。框架2和屏蔽罩7连接到地电势。电极6和屏蔽罩7形成根据本发明的检测器系统8(未示出)的一部分。在图中，三对9、10、11电极6被示出为属于各个检测器系统8，但是可以替代地属于单个系统8。由于系统8的创造性属性结合空气或者任何其它适合的媒介(诸如，气体、水、粘性液体或颗粒材料)的介电属性，形成环绕电极6和屏蔽罩7、预定义空间12或感测区，在该预定义空间12或感测区内，系统8对介电属性的改变尤其灵敏。因此，假定感测区12中的物体4与周围媒介具有不同的介电属性，系统8能够检测到物体4。此外，由于下面将描述的本发明的其它方面，系统8能够将这样的物体4从感测区12外侧的其它移动物体区分开。该图还示出了可用屏蔽罩7的横截面的三个不同示例。

图2中示出的检测器系统8包括两个电极6，所述两个电极6通过它们之间的空气彼此电容性地耦合。该耦合的特征在于电容C_X。电极6还电容性地耦合到地。耦合到地的特征分别在于电容C_Y和C_Z。每个电极6通过非零串联阻抗Z1、Z2导电地连接到其自己的信号发生源13。术语“导电地”意味着：利用导线或利用一个或多个电气组件，诸如电阻器、电感器、电容器、半导体等。使用该术语的目的在于：将这样的耦合从电容性耦合区分开，电容性耦合可能受到要检测或测量的物体的影响，如信号发生源13和电极6之间的耦合通过例如周围空气发生的情况那样。伏特计14连接到串联阻抗Z1、Z2的两侧，由此电极6上的电压信号和流到或流自电极6的电流两者都可以被测量。伏特计14的输出端被引到检测器电路15，其输出端连接到控制系统16，该控制系统16控制例如工厂生产线(未示出)。信号发生源13生成振荡信号，即AC信号，这是因为AC信号可以通过空气被承载为电场并且由于电容性耦合而可以被从一个电极6传送到另一电极6。AC信号不局限于特定波形、幅度或频率，并且可以随时间而变化。通过经过非零串联阻抗Z1、Z2向两个电极6施加不同信号，确保电极6之间的电容C_X中的改变将影响电极6上的电压信号和/或流到或流自电极6的电流。可以通过测量串联阻抗Z1、Z2上的电压降来测量电流。电容C_X取决于电极6之间的距离，取决于电极6的形状和大小以及取决于电极6之间的材料的导电率。每种材料的特征可以体现在指定其导电率的某一材料常数，即，介电常数，其通常以相对项(即，相对于真空的介电常数)来定义。系统8可以被优化为通过串联阻抗Z1、Z2的适当大小配置来感测改变，例如，物体4正移动到感测区12中或者正从感测区12中移出。对于对C_X的改变的最大灵敏度，优选地选择两个串联阻抗Z1、Z2的幅度等于和接近感测区12的平衡或稳定状态中的电容C_X。串联阻抗Z1、Z2可以包括电阻性的、不取决于频率的部分和电抗性的、即取决于频率的部分(诸如电容或电感)。在该描述的其余部分中，为了简化假设串联阻抗Z1、Z2是纯电阻性的。

接近检测器系统8的任何导电物体将引起电容C_X、C_Y的增加，这是由于一方面该物体和地之间的耦合以及另一方面该物体和电极6之间的耦合。如果电极6排列在例如传送带3的相对侧，则传送带3上的物体4将典型地引起非常对称的增加，这是由于物体4和各个电极6之间的距离是相当的。然而，从传送带3侧接近检测器系统8的干扰物体(诸如，人)将引起非常不对称的增加，这是因为在其到各个电极6的距离上的较大的差别。检测器15继续依据从伏特计14接收的所测量的电压计算电容C_X、C_Y和C_Z。如果检测器15检测到电容C_Y、C_Z的不对称增加，则其计算电容C_X的对应的所估计的干扰并且将C_X的计算值减去所估计的干扰，从而补偿所假设的干扰物体的影响，由此保持系统8处于仍可以可靠地检测传送带3上的物体4的状态。检测器15可以利用模拟电子电路、数字电路、软件或它们的组合执行其计算。如果检测器系统8装备有多于两个电极6，则检测器也、并且以相似方式计算对应的附加电容；增加数量的电极6，因此增加数量的测量值实质上可以有助于提高对来自干扰物体的干扰的估计的精度。

施加到各个电极6的信号可能在幅度、相位或频率上不同。替代地或附带地，可能在不同时刻将频率扫描或短信号脉冲施加到各个电极6。这些方法可以被用来使得便于在由来自不同电极6的电压信号感应的电流之间进行区分。例如，如果将具有第一频率的信号施加到一个电极6，并且将具有第二不同的频率的信号施加到另一电极6，则后面接着两个电平检测器的两个简单的频率滤波器可以被用来确定哪个电极最接近于物体。

优选地，从1kHz到3MHz的范围中、更优选地从10kHz到500kHz的范围中、更加优选地从50kHz到200kHz的范围中、并且最为优选地从100kHz到150kHz的范围中选择信号频率。这些频率产生最高的灵敏度并且仍可以利用不昂贵的电子电路来处理。

优选地，将信号电平选择得充分高以使得能够进行检测，并且足够低以便不危及任何人员并且不造成对材料的损坏。优选的电压范围是10mV到10V，更优选地100mV到3V，并且最优选地1V到3V。

图3示出了检测器系统8的信号发生部分13的优选实施例。公共信号源17通过第一缓冲放大器A1和第一非零串联阻抗Z1连接到第一电极6，该第一缓冲放大器A1具有高阻抗输入端和单位增益。信号源17还通过第二缓冲放大器A2和第二非零串联阻抗Z2连接到第二电极6，该第二缓冲放大器A2具有高阻抗输入端和相反的单位增益。优选地，串联阻抗Z1、Z2相等。因此，施加到电极的信号在幅度上相等，但是具有相对彼此相反的极性。流过C_X的电流将影响第一和第二电极6上的电压信号P1、P2。通过观察电压信号P1和P2的幅度和相位、或者电压信号P1和P2之间的差异，可以计算C_X和/或其改变。在一个极端情况下，电压信号P1、P2将等于各自的驱动信号、即缓冲放大器A1、A2的输出。这是当C_X为零(无穷电抗)的情况。在其它极端情况下，即当C_X为无穷(零电抗)时，电压信号P1、P2将相等。在最常见的情况下，在两个电极6之间存在至少一个电势为零的位置。该位置表示传感器系统8的虚拟地电势，并且可以被用来校准或调节系统8的各个部分。这可以通过在预定义空间内移动电压感测探针、由此识别具有最小信号电平-或零信号电平的位置来实现。例如在以将零电平位置移动到感测区12的中间为目标的情况下，可以实质上调节系统8中所施加的信号、放大器增益和/或非零串联阻抗Z1和Z2(图4和5中的Z5和Z6)中的一个或多个。

图4示出了图3所示的检测器系统8的部分的另一改进的优选实施例，其中在每个电极6的外侧上布置屏蔽罩7，第一屏蔽罩7接近第一电极6而定位并且第二屏蔽罩7接近第二电极6而定位。具有高阻抗输入端、单位增益以及低阻抗输出端的第三缓冲放大器A3将其输入端连接到第一电极6、将其输出端连接到第二屏蔽罩7。具有高阻抗输入端、单位增益以及低阻抗输出端的第四缓冲放大器A4将其输入端连接到第二电极6、将其输出端连接到第一屏蔽罩7。施加到每个屏蔽罩7的信号因此是感测区12的相对侧的电极6上出现的信号的缓冲后的拷贝。屏蔽罩7上的信号因此与相对放置的电极6上的信号具有相同的幅度和相位，从而在电极6和其相对的屏蔽罩7之间将没有电流流动。两个屏蔽罩7之间的电容对系统8没有影响，这是因为两个屏蔽罩7都是由低阻抗放大器输出端驱动的。作为结果的检测器系统8对其中例如位于屏蔽罩7之一后面的(即屏蔽罩7之一外侧)的人员接近或者甚至触摸屏蔽罩7的情况高度免疫，但是系统8仍对感测区12内的电容改变非常灵敏。第一电极6和第一屏蔽罩之间的耦合由阻抗Z3来表示。第二电极6和第二屏蔽罩之间的耦合由阻抗Z4来表示。在检测器15中可以容易地补偿在电极6和它们的本地屏蔽罩7之间通过阻抗Z3和Z4流动的电流，这是因为阻抗Z3和Z4实质上是根据各个电极6和屏蔽罩7的形状和相对排列确定的，并且因此既是公知的也是基本恒定的。

图5示出了图4所示的检测器系统8的部分的另一改进的优选实施例，其中相对简单的模拟电路补偿通过阻抗Z3和Z4从电极6流到它们的本地屏蔽罩7的电流。具有高阻抗输入端和反向的三倍增益的第五缓冲放大器A5使其输入端连接到第一屏蔽罩7并且使其输出端通过第五非零串联阻抗Z5连接到第一电极6。具有高阻抗输入端和反向的三倍增益的第六缓冲放大器A6使其输入端连接到第二屏蔽罩7并且使其输出端通过第六非零串联阻抗Z6连接到第二电极6。确定第五串联阻抗Z5的大小为等于第一电极6和第一屏蔽罩7之间的阻抗Z3，并且确定第六串联阻抗Z6的大小为等于第二电极6和第二屏蔽罩7之间的阻抗Z4。所增加的电路在图4的系统8的灵敏度方面产生显著的增加。替代地，可以使用电感器来与阻抗Z3、Z4创建并联谐振以增加阻抗，并且由此降低每个电极6上的固定负载，但是由于价格和大小方面的考虑，该方法经常是不利的。电感器是相对昂贵的和大的组件，尤其如果需要它们与仅几pF范围中的小电容在可能仅几kHz的低频率处谐振时，更是如此。

串联阻抗Z1、Z2并且最有利地是Z5和Z6可以例如通过微调电容器手动调节、或者例如通过使用电容(可变电容器)二极管电气调节，可以利用电压信号来调节所述电容(可变电容器)二极管。为了简化串联阻抗和/或放大器增益的调节，可以临时地切断单个或多个电极6和/或屏蔽罩上的电压信号。优选地，要被切断的电极6和/或屏蔽罩7被物理地或电气地(通过高阻抗)断开，而不将它们接地、即将它们切换到地电势。断开消除了流到或流自所断开的电极6和/或屏蔽罩7的电流，使得可以更精确地确定剩余电极6和/或屏蔽罩7之间的阻抗以及其它系统阻抗。可以在例如微控制器中实现自动调节程序，在该情况下，与例如诸如电容二极管之类的电气可调节串联阻抗Z5和Z6相结合使用反馈放大器A5和A6，使得系统8能够适配于实际安装条件，该实际安装条件包括不同的电缆阻抗和不同的电极/屏蔽罩排列。这样的自动调节程序当然也可以与本发明的其它实施例结合使用，可以实施用于补偿或消除已知电流的其它方法。

在例如传送带3上的物体4和干扰物体之间进行区分的能力可以被用来在人员接近系统8时停止可能的危险机器(诸如传送带3)、或者便利其它保护动作。检测器系统8还可以与进入控制系统组合，使得被授权的人员(即，具体地，受过培训的人员)将不造成机器停止，而未被授权的人员将造成机器停止。例如通过在键盘上输入代码、通过携带电容性地或电感性地耦合的传送器(其以本领域技术人员已知的许多方式之一种方式传送代码)、或者通过携带例如RFID标签，被授权的人员可以使进入控制系统识别他们。进入控制系统可以是分离的系统或者形成检测器系统8的一部分。进入控制系统可以被实现为在本申请中后面描述的电容性地耦合的系统。进入控制系统或检测器系统8可以实现若干地域，每个地域包括逐个地向输入或传送所需代码的人员授权进入的一个或多个机器或机器部分。对于本领域技术人员而言，已知许多实现安全地域的方法。当人员进入受保护的地域之一时，进入控制系统或检测器系统8可以发出可视或可听的警报。即使系统没有停止对应的机器部分，即在系统确定该人员被授权的情况下，该系统仍然可以发出警报以便向被授权的人员报警增加的危险。

图6示出了优选的电极6和屏蔽罩7的横截面和定向的四个示例a、b、c、d。系统的灵敏度和感测区12的形状高度取决于电极6和屏蔽罩7的形状和定向。一个或多个电极6可以替代地为平板形状并且直接放置在传送带3之下并且与传送带3共面、或者形成跨传送带3或类似的传送系统的门。本领域技术人员可以容易设想其它形状和定向。

在图7中，在传送带3上放置多个托盘18。每个托盘18包含肉切块4。托盘18在传送带3上彼此非常接近，因此，为了分离地检测各个托盘18，需要非常精确的位置测量。曲线19示出了当托盘18被传送带3移动、由此通过例如图1所示的位置11处的系统8的感测区12时电容C_X的时间变化。通过处理系统8内的电压信号可以精确地确定托盘18的位置，由此确定C_X的时间最小值20。时间处理还可以包括时域滤波、频率分析、积分、差分、校正系数的计算以及/或者任何其它算术运算。

本发明的一个优点在于：不需要电极6或屏蔽罩7连接到地和/或电路地电势。也不需要将要检测的物体连接到地和/或电路地，并且也不需要相对地和/或电路地电势具有任何已知阻抗。

系统中的缓冲放大器A1-A4优选地DC耦合，使得自动地补偿静止场或其它DC偏置。

电极6和/或屏蔽罩7可以由放置在由例如橡胶或塑料制成的电气绝缘体上的金属部分组成，并且可以通过电缆(优选地经由不透水的连接器)耦合到电子设备。电极6和/或屏蔽罩7可以被形成为空心金属机架，其中可以布置电子部分，并且利用不透水的塑料化合物密封或覆盖电子部分，由此保护电子设备免受湿气、化学药品和机械力的影响。

电极6和/或屏蔽罩7可以从典型地连接到地的框架2或传送系统1的其它金属部分电气隔离。然而，在一些情况下，这样的部分可以被用作电极6和/或屏蔽罩7。该系统的电子设备可以被放置在由不锈钢或其它材料制成的不透水的盒子中，其能够经受住机械力和化学药品两者。还可以利用不透水的塑料化合物密封或成形(mould)该盒子中的电子设备。

在一些情况下，可能需要或期望通过将系统8的电路地连接到实际地来改进该系统。这可以经由电缆直接接地或者经由电容器、或经由串联连接的电感器和电容器(即，LC电路)间接连接到电力网电源配线来进行。使用LC电路的优点在于：阻抗仅在有限的频率范围中为低，因此，可以有效地滤除高频噪声和诸如50Hz或60Hz电源频率之类的低频干扰两者，而1kHz或以上的信号频率“看到”对地的低阻抗。还可以经由接地机器或机器部分(优选地经由LC电路)建立地连接。

本发明的描述基于固定频率信号源，并且基于为了检测传感器系统中电容(主要是C_X)的改变而检测信号的幅度和相位改变。然而对于本领域技术人员而言应清楚，该方法仅是实现所提出的传感器系统的目的的若干方法中的一种方法。作为其示例，因此，用于检测振荡电路的频率的方法也被本发明覆盖，其中所述频率受C_X或传感器系统中其它参数的影响。

通过将上述方法和系统8与用于确定两个物体之间的距离的方法和/或系统(在欧洲专利EP0850385中公开)组合可以进一步改进上述方法和系统8。这样，可以实现例如接近可能的危险机器的人员或叉车的更可靠的检测。可能在检测器系统8的附近操作的人员或其它移动物体可以电容性地从远离该机器或在该机器的外表面放置的传送器接收特殊的可能编码的信号。当物体或人员接近该机器时，可以电容性地从传送器向该物体或人员、并且进一步从该物体或人员向检测器系统8的电极6和/或屏蔽罩7传送专用信号，然后检测器系统8可以检测该信号、将其幅度与预定阈值进行比较、并且在该专用信号的幅度高于阈值的情况下停止该机器。这样的系统当然可以替代地被实现为无需任何到检测器系统8的连接的单机系统，在该情况下，其支持根据本发明的方法和/或系统8的物体区分能力。机器本身或机器的部分可以被用作该专用信号的传送器，或者诸如金属带或电线的专用传送器可能适于该机器，而地上的或者嵌入在地中的金属连接器(例如，金属带、平板或电线)可以充当该专用信号的接收器，反之亦然。为了创建例如不同地域或不同地域范围，可以排列若干传送器和/或接收器，从而使得能够对从不同角度或者在距机器不同距离处的接近作出不同的反应。如果机器本身被用作传送器或接收器，可能需要通过与该连接串联地插入电感器来修改机器的地连接，由此防止该专用信号对地短路。替代地，可以使用其它类型的进入控制系统或接近检测系统来支持或增强检测器系统8。

在欧洲专利EP0850385中公开的用于确定两个物体之间的距离的方法和对应系统可以在第一改进发明中通过以下步骤得以改进：为了确定物体向彼此移动的速度和/或加速度而对所计算的距离微分一次或两次，估计什么时候可能出现危险情况，并且随后根据所计算的速度或加速度计算用于激活安全停止的安全距离等，由此考虑施行预定动作需要的时间。这尤其在诸如链锯之类的手持电动工具中有用，在链锯中，链条的突然卡住可能造成工具反冲，由此危及把持该锯的人员。已知的锯典型地配备有接近最前把手排列并且连接到开关的防护罩形式的机械反冲保护。如果工具反冲，防护罩将打中把持最前把手的手，由此造成开关激活制动器或中断电源，由此造成工具停止。然而，如果工具向上并且几乎垂直地反冲，则这种类型的反冲保护典型地不能工作。如果反冲以其它方向(诸如向侧面或向下)发生，则相反，防护罩可能实际从手移开，从而保护失效。通过测量两个物体相对彼此的距离、速度和加速度，改进系统能够与方向无关地检测可能危及电动工具的操作员的反冲，并且随后在距操作员身体的安全距离处关掉或制动该工具的活动部分。

第一改进发明涵盖用于感测相对彼此移动的第一物体和第二物体之间的距离并且在所述距离已经达到包括零的值时激活或便利一个或多个预定动作的方法，该方法包括以下步骤：在传送系统和接收系统之间传送接近信号，第一物体和第二物体每个分别构成所述系统中的各相应系统的组成部分，并且接近信号提供第一物体和第二物体之间的距离的指示；监控接近信号以感测当第一物体和第二物体相对彼此移动时信号的变化；并且当该信号已经达到预定条件时激活预定动作，其特征在于进一步包括以下步骤：确定第一物体和第二物体相对彼此移动的速度，并且基于所确定的速度值判断是否激活预定动作。

第一改进发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：确定第一物体和第二物体相对彼此移动的加速度，并且基于所确定的加速度值判断是否激活预定动作。

第一改进发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：基于所确定的速度和/或加速度值，估计什么时候可能出现危险情况。

第一改进发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于：第一物体和第二物体每个构成接近信号的信号路径的一部分。

第一改进发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于：接近信号是电容性的接近信号。

第一改进发明进一步涵盖实现上述方法的系统。

在欧洲专利EP0850385中公开的方法和系统可以在如下所述的第二改进发明中进一步得以改进，以自动防止和/或补偿变化的电容性耦合，旁路或去耦合不同物体和媒介(包括地)之间的信号。

在使用电容性耦合作为用于检测例如锯条和人员或者锯条和电气AC电源线之间的安全距离的违反的检测方法的电动工具和其它可能的危险机器中，经常需要或期望抑制通过邻近物体的耦合和/或补偿通过媒介的耦合的、对系统的电路地呈现低阻抗(信号参考点)的变化。示例是具有内置安全传感器的修剪机或链锯，所述安全传感器监控切割部分(刀片/锯)和其它物体(诸如操作员或电线)之间的距离，并且在违反预定义的阈值距离时，例如在切割部分距要保护的物体(例如，操作员的任何身体部分，诸如腿、脚、头等)小于30cm时，激活预定动作，例如激活警报或停止切割部分(刀片/锯)的电气或机械制动。在具有使用电容性耦合的信号的幅度和/或相位和/或频率测量来监控距离的这样的系统的工具中，该信号受到邻近物体的影响。主要有两种类型的严重干扰的耦合：A)通过比空气具有更高介电常数的物体(即，呈现比空气的电阻抗更低的电阻抗的物体)的耦合；以及B)至邻近媒介的传感器信号的去耦合，该邻近媒介相对于传感器信号参考点(即，系统地)呈现低阻抗。

系统可靠检测操作员身体和机器切割部分之间的真实距离的能力可以通过确保在系统地与在操作员和机器周围的物体(例如树、草等)之间在信号频率/多个信号频率处的低阻抗来彻底改进。这可以通过经由电容器将系统地连接到机器的50Hz/60Hz电源线来实现，这是因为这些电源线相对于地具有相对低的阻抗。这通过防止信号经过比空气具有更高导电率的物体耦合而降低了在上面A)中描述的问题。然而，当操作员在利用诸如上述的修剪机或链锯之类的电气花园工具(electrical garden tool)或电动工具工作期间移动时，对地的低阻抗造成操作员在该操作员身体和系统地之间、并且因此在操作员身体和系统地之间具有变化的电容。由于系统向锯条/锯输出AC电信号并且监控通过空气和通过操作员身体耦合、并且经由电动工具把手之一通过电容性耦合而返回到系统的信号电平，系统性能(即，系统可靠检测工具和操作员之间的接近的能力)将由于从操作员身体到地的变化信号去耦合而变差。该变差将取决于操作员接近于什么物体或材料、以及操作员站立在什么上面(草、瓦片、梯子等)。另外，诸如操作员鞋子的类型之类的其它参数将具有影响，例如，系统性能将取决于操作员穿具有很差电导体的厚鞋子、或者操作员赤脚等。不期望的耦合还可能经由固定机器的金属部分发生。

下面的自动补偿方法通过以下来克服上述问题：提供至少两个信号路径，由此使用路径之一控制传送器和/或接收器，从而补偿从物体之一到地的耦合，要测量所述物体之间的距离。通过调节所传送的信号电平使得操作员身体上的信号电平恒定而不考虑信号到地的耦合、或者对应地调节接收器灵敏度(即，检测阈值)、或者实现这两者的组合，信号对地的“损失”将不再干扰系统。

图8示出了根据第二改进发明的实现上述改进方法和系统的系统的实施例。第一AC电压信号施加到锯条/锯36，第二AC电压信号施加到两把手修剪机的前把手35。第一传感器34监控在后把手处接收的信号电平，该信号是从把持后把手的操作员32的手电容性地耦合而来的。第二传感器33监控从内置在AC电源线内的额外电线接收的信号。信号发生器和传感器经由电容器以及修剪机的电源线的一根或两根电源导线接地。为了便于在传感器侧区分第一和第二电压信号，第一和第二电压信号可以以时分方式操作(即在不同时间有效)，或者以频分方式操作(即同时在不同频率上操作)，或者这两者的组合。来自锯条36的第一信号电容性地耦合到操作员32的身体，经由其皮肤导电耦合，并且电容性地耦合到后把手处的第一传感器34。确定后把手处的第一传感器34的尺寸，使得第一传感器34和操作员32的手之间的电容远大于在锯条36和操作员32之间通过空气形成的电容。因此，第一传感器34处的第一信号的接收电平实质上取决于锯条36和操作员32的身体之间的距离，但是也将由于操作员32的身体到地31(即到传送器和传感器的信号参考(电路地))的去耦合而变化。从前把手35经由操作员32的身体到第一传感器34耦合的第二信号也将取决于操作员32的身体到地31的信号去耦合而变化，但是其独立于锯条36和操作员32的身体之间的距离。因此，可以监控操作员32的身体的电容性信号去耦合，并且使用该信息执行自动补偿(即信号处理(通过硬件和/或软件))来校正来自锯条36的在第一传感器34处检测到的传送电平或信号电平，从而与人员32到地31的电容性耦合和/或去耦合无关地，即与人员32是站立在干草、湿草、瓦片、还是梯子等上无关地，获得操作员32的身体和修剪机锯条36之间的距离的真实表示。类似地，在第二传感器33处接收的第一信号的接收电平指示锯条36和电源线之间的距离。尽管从修剪机36的电容性地耦合到电源线中额外电线的第一信号不经过操作员32的身体，通过在后把手处监控从第二传送器35到第一传感器34的信号变化(由于去耦合的变化)而获得的信息也可以被用来处理由第二传感器33经由电源线中的额外电线接收的信号，由此保持修剪机锯条36和AC电源线之间的稳定的安全距离。

该方法和/或系统可以被实现为“相反方式”，即在把手之一中具有单个传送器、在锯条36中具有第一传感器以及另一把手中具有第二传感器。第二传感器处的接收电平将指示操作员32的身体上的电压信号电平，由此使得系统能够如上所述地调节传送电平和/或检测阈值。

第二改进发明涵盖一种用于感测正在相对彼此移动的第一物体和第二物体之间的距离并且在所述距离已经达到包括零的值时激活或便利预定动作或预定多个动作的方法，该方法包括以下步骤：在传送系统和接收系统之间传送接近信号，第一物体和第二物体每个分别构成各相应系统的组成部分，并且接近信号提供第一物体和第二物体之间的距离的指示；监控接近信号，以便当第一物体和第二物体相对彼此移动时感测该信号的变化；以及当该信号已经达到预定条件时激活预定动作，该方法的特征在于其进一步包括以下步骤：提供传送不同于接近信号的参考信号的参考传送器、和/或参考接收器，该参考传送器通过第一参考电容来电容性地耦合到构成接收器的组成部分的所述物体中的一个物体，并且/或者参考接收器通过第二参考电容来电容性地耦合到构成传送器的组成部分的所述物体中的一个物体，第一和第二参考电容远大于第一和第二物体之间的电容；测量接收系统处参考信号的第一接收电平，和/或测量参考接收器处接近信号的第二接收电平；基于第一和/或第二接收电平，调节来自传送系统的传送电平和/或预定条件。

第二改进发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于：第一物体和第二物体每个构成接近信号的信号路径的一部分。

第二改进发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于：接近信号是电容性接近信号。

第二改进发明进一步涵盖实现如上所述的方法的系统。

像例如修剪机之类的已知手持电动工具典型地具有机械操作的两把手抓握系统，为了使修剪机启动，其要求两个把手都被机械地激活。像上述系统的系统使得能够实现两把手安全系统的电气版本，这是因为如果操作员32仅落下两把手之一，则由前把手中的第二传送器35传送并且由后把手中的第一传感器34接收的第二信号将被中断或充分减小。通过检测所接收信号的消失或其信号电平的降落，并且随后将该工具断电和/或激活该工具活动部分上的制动器，可以获得费用节省和可靠的安全机构，这是因为在后把手中仅需要一个机械开关并且可以省略大量的其它机械部件。此外，该系统不能被如使用机械地实现两把手安全系统的系统的操作员32经常看到的、例如通过利用带子固定前把手(为了绕开安全功能并且仅用一只手操作机器)所绕开。所述方法当然可以被用于包括固定机器的不同的机器上。

第三发明对应地涵盖一种用于防止具有彼此间隔开的两个把手的机器的意外启动的方法，该方法包括以下步骤：在把手之一处提供传送器并且在另一把手处提供接收器，传送器传送AC电压信号，接收器能够检测所传送的AC电压信号；监控AC电压信号的接收电平；该方法的特征在于其进一步包括以下步骤：如果接收电平超出预定阈值，则使能该机器。

第三发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：如果接收电平降落到预定阈值以下，则使该机器失能。

第三发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于：AC电压信号从传送器电容性地耦合到操作员的一只手，经由其身体或皮肤导电耦合，并且从其另一只手电容性地耦合到接收器。

第三改进发明进一步涵盖实现上述方法的系统。

在第四改进发明中通过监控所接收的信号来发现相位改变，可以进一步改进在EP0850385中公开的方法和系统。已经发现：令人惊讶地，当工具的活动部分接近连接到地(诸如树、灌木丛和固定机器)的物体时，这样的物体引起所接收的信号的相移，而当工具的活动部分接近把持该工具并且由此经由该工具的把手接收信号的人员时，该人员不引起相移。如果仅在所接收的信号不展示相移时实现诸如停止工具之类的保护动作，则可以大量减少错误警报的数量，由此提高工具的可用性。

第四改进发明涵盖一种用于感测正在相对于彼此移动的第一物体和第二物体之间的距离并且在所述距离已经达到包括零的值时激活或便利预定动作或多个预定动作的方法，该方法包括以下步骤：在传送系统和接收系统之间传送接近信号，第一物体和第二物体每个分别构成各相应系统的组成部分，并且接近信号提供第一物体和第二物体之间的距离的指示；监控接近信号，以便当第一物体和第二物体相对彼此移动时感测该信号的变化；以及当该信号已经达到预定条件时激活预定动作，该方法的特征在于其进一步包括以下步骤：测量由传送系统传送的接近信号与由接收系统接收的信号之间的相位差，并且基于所测量的相位差，判断是否激活预定动作。

第四改进发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于：第一物体和第二物体每个构成接近信号的信号路径的一部分。

第四改进发明进一步涵盖如上所述的方法，其特征在于：接近信号是电容性接近信号。

第四改进发明进一步涵盖实现如上所述的方法的系统。

诸如桌锯、鱼品加工机器以及冲孔机之类的用于加工手持物件(item)的固定机器呈现在EP0850385中公开的方法和系统的具体问题，这是因为应允许物件接近该机器，而不应允许把持该物件的接近该机器。对于这样的机器，通过排列多个传送器和/或接收器使得人员作为一个电容性耦合电路的信号路径的一部分而物体作为另一电容性耦合电路的信号路径的一部分，可以改进方法或系统。人员可以站立在电容性地耦合到人员的身体的地上金属平板、标签或电线上，而物体可以通过远离人员一定距离放置的机器部分受到电容性地耦合的信号。两个信号可以都电容性地耦合到单个接收器，然而，如果信号在例如频率方面不同，该单个接收器将能够区分它们。

在图9中，示出了进入控制系统的部分。人员21例如在皮带或口袋中携带信号发生器22。信号发生器22将其输出信号(其是编码信号)电容性地耦合到人员21的身体。该编码信号行进过身体、或者沿着皮肤行进到人员21触摸的任何东西。门23配备有完全或部分导电的把手24，其连接到控制单元25。当人员21触摸门把手24时，控制单元25接收编码信号，并且如果该代码匹配被许可人员代码的列表中的条目时，控制单元25打开门23。从现有技术中已知这种类型的进入控制系统，其中，编码信号的返回路径从控制单元25通过地或空气到达人员21。可以通过提供改进的信号返回路径来改进该系统。这通过将信号发生器22上的电路地连接到大电容器极板来实现，所述电路地排列在信号发生器22的外侧上，即与人员21的身体相对的侧。对于改进足以减少由进入控制系统作出的解码错误的数量的返回路径而言，信用卡大小的电容器极板是足够的。当人员21触摸把手24时，通过提供例如连接到地和/或电路地、并且放置在接近人员21所携带的信号发生器22将可能位于的位置的空间中的金属杆26或其它导电物件可以进一步改进返回路径，并且因此进一步降低进入控制系统的错误率。信号发生器22和金属杆26之间的电容性耦合由电容C_g表示。本发明还涵盖相反情况，其中，信号通过空气、通过金属杆26等从信号发生器22电容性地耦合，并且进一步耦合到控制单元25，并且当人员21触摸把手24时，通过身体形成返回路径。控制单元25或进入控制系统的其它部分可以包括用于通过电感耦合或通过射频信号检测和/或识别物体的电路，诸如RFID标签检测器。由于其较大的检测范围，这样的检测器可以被用来唤醒进入控制系统的电容性电子电路，从而省电或在正在接近的人员进入一进入受控地域之前向正在接近的人员报警。

Claims

1.一种用于检测预定义空间(12)内第一物体(4)的出现、和/或确定预定义空间(12)内第一物体(4)的定位、和/或检测预定义空间(12)内第一物体(4)的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起的干扰的方法，其中，该方法包括以下步骤：提供彼此电容性地耦合的至少第一和第二电极(6)；导电地将电信号施加到第一和第二电极(6)每一个，电信号对于第一和第二电极(6)是不同的；对于每个电极(6)，测量流过该电极(6)的电流信号和/或该电极(6)上的电压信号；从所测量的值导出由第二物体引起的干扰的指示；并且从所测量的值和干扰的指示导出第一物体(4)的出现、和/或定位、和/或材料属性的改变的干扰补偿后的指示。

2.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在时间域中处理所测量的值、和/或第一物体(4)的出现和/或定位的干扰补偿后的指示；并且从处理后的数据中导出第一物体(4)的定位的改进后的指示。

3.如权利要求1和2之一所述的方法，还包括以下步骤：控制被施加到第一和第二电极(6)每个的信号，使得信号在相位、和/或频率、和/或在时间域上不同。

4.一种用于检测预定义空间(12)内第一物体(4)的出现、和/或确定预定义空间(12)内第一物体(4)的定位、和/或检测预定义空间(12)内第一物体(4)的材料属性的改变并且补偿由第二物体引起的干扰的系统(8)，该系统包括：电容性地彼此耦合的至少第一和第二电极(6)；导电地耦合到第一和第二电极(6)每个的至少一个信号发生电路(13)；耦合到每个电极(6)的至少一个电流和/或电压感测电路(14)；以及连接到感测电路(14)的检测器电路(15)，该系统(8)还实现如在前权利要求之一所述的方法。

5.如权利要求4所述的系统(8)，其中，第一电极(6)和/或第二电极(6)在它们的外侧，即与预定义空间(12)相对的侧，由一个或多个导电屏蔽罩(7)屏蔽。

6.如权利要求5所述的系统(8)，其中，一个或多个屏蔽罩(7)连接到地和/或电路地。

7.如权利要求5或6所述的系统(8)，其中，至少一个屏蔽罩(7)连接到输出与被该屏蔽罩(7)屏蔽的电极(6)上的信号相等的信号的信号源(13)。

8.如权利要求5至7之一所述的系统(8)，其中，一个或多个屏蔽罩(7)连接到输出与不是被该屏蔽罩(7)屏蔽的电极(6)的电极(6)上的信号相等的信号的信号源(13)。

9.如权利要求5至8之一所述的系统(8)，还包括具有高输入阻抗的至少一个缓冲放大器(A₁，A₂)，缓冲放大器(A₁，A₂)的输入端连接到电极(6)之一并且其输出端连接到至少一个屏蔽罩(7)。

10.如权利要求4至9之一所述的系统(8)，其中，至少一个信号发生电路(13)包括具有第一和第二输出端的信号发生器，该第一输出端通过第一非零串联阻抗(Z₁)连接到第一电极(6)并且第二输出端通过第二非零串联阻抗(Z₂)连接到第二电极(6)，第一和第二输出端输出的信号相对于彼此具有相反极性。

11.如权利要求10所述的系统(8)，包括：具有高输入阻抗和单位增益的至少第一和第二放大器(A₃，A₄)；排列在第一电极(6)外侧的第一导电屏蔽罩(7)；以及排列在第二电极(6)外侧的第二导电屏蔽罩(7)，第一放大器(A₃)的输入端连接到第一电极(6)并且其输出端连接到第二屏蔽罩(7)，第二放大器(A₄)的输入端连接到第二电极(6)并且其输出端连接到第一屏蔽罩(7)。

12.如权利要求11所述的系统(8)，包括：具有高输入阻抗的至少第三和第四放大器(A₅，A₆)；第三放大器(A₅)的输入端连接到第一屏蔽罩(7)并且其输出端通过第三非零串联阻抗(Z₅)连接到第二电极(6)，以及第四放大器(A₆)的输入端连接到第二屏蔽罩(7)并且其输出端通过第四非零串联阻抗(Z₆)连接到第一电极(6)，串联阻抗(Z₅，Z₆)的大小和第三和第四放大器(A₅，A₆)的增益被选择为使得由于电容性耦合在第一电极(6)和第一屏蔽罩(7)之间以及在第二电极(6)和第二屏蔽罩(7)之间流动的电流分别基本上是由第三和第四放大器(A₅，A₆)供应的并且因而补偿的。

13.一种用于测量如权利要求4到12之一所述的系统(8)中的阻抗的方法，该方法包括以下步骤：将至少一个电极(6)和/或屏蔽罩(7)从地和/或电路地和/或其对应信号源(13)断开；将电压信号施加到至少一个其它电极(6)和/或屏蔽罩(7)；测量流过至少一个电极(6)和/或屏蔽罩(7)的电流和/或至少一个电极(6)和/或屏蔽罩(7)上的电压。

14.如权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：基于所测量的阻抗值调节该系统中所施加的信号、放大器(A₅，A₆)增益和/或非零串联阻抗(Z₅，Z₆)。

15.一种用于调节如权利要求4到12之一所述的系统(8)的方法，该方法包括以下步骤：提供电压感测探针；在预定义空间(12)内移动该探针；标识具有最小信号电平的位置；基于所标识的位置调节该系统中所施加的信号、放大器(A₅，A₆)增益和/或非零串联阻抗(Z₅，Z₆)。