DE19847688C2 - Verfahren und Anwendung desselben in einem elektromagnetischen Sensor zur Entdeckung von Fremdkörpern in einem Medium mittels Radar - Google Patents

Abstract

Das Verfahren und der auf diesem basierende Sensor zur Entdeckung von Fremdkörpern in einem Medium, insbesondere in Beton, Ziegelwerk, Gips oder Holz mittels Radar, insbesondere Impulsradar oder Stepped-Frequency-Radar, sieht vor, eine Radarwelle sehr kurzer Dauer über eine Sende-/Empfangsantenne in das Medium einzustrahlen, das in dem Medium reflektierte Radarsignal zu erfassen und nach einer Vorverarbeitung einer Signalauswertung und -bewertung zuzuführen, die auf einem Algorithmus basiert, der Unterschiede in der Signalform, beispielsweise eines Leistungsspektrums gegenüber gespeicherten Vergleichswerten eines Musterspektrums erkennbar macht mit anschließender Vergleichsbewertung durch Korrelation zur Feststellung von Abweichungen gegenüber vorgebbaren Grenzwerten eines Korrelationsfaktors. Zur Signalauswertung werden unterschiedliche Algorithmen und Modelle vorgestellt, beispielsweise basierend auf der Welch-Methode, der Wavelet-Analyse oder einem autoregressiven Modellansatz. Die Erfindung läßt sich kostengünstig realisieren, weil auf bildgebende Signalauswertung verzichtet wird. Besondere Fachkenntnisse bei der Anwendung sind nicht erforderlich, da eine klare Ja/Nein-Ausage geliefert wird, ob unter und im unmittelbaren Bereich einer Meßposition ein Fremdkörper, beispielsweise Armierungseisen oder ein Kunststoffrohr, festgestellt wurde.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und dessen Anwendung in einem elektro­ magnetischen Sensor zur Entdeckung von Fremdkörpern in einem Medium mittels Radar, bei dem eine Radar­ welle über eine Sende- und Empfangseinheit in das Medium eingestrahlt, das in dem Medium reflektierte Radarsignal erfaßt, voraufbereitet und einer Signal­ auswertung und -bewertung unterworfen wird.

Zum Stand der Technik zählen Radargeräte für geodätische Anwendungen (Bodenradar). Erste Hinweise auf Anwendungen des Radarprinzips zur Erkennung von Metall, Kunststoffteilen oder anderen Fremdkörpern in einer Wand (Wandradar) sind in Electronics of Communication Engineering Journal, D. J. Daniels "Surface-Penetrating Radar", IEE-Press London, August 1996, S. 165-182 beschrieben. Zur Zeit auf dem Markt erhältliche Geräte arbeiten alle mit bildgebenden Verfahren, welche dem Benutzer "Bilder" der erhaltenen Meß­ daten liefern. Die bekannten Geräte sind vergleichsweise teuer und relativ sehr groß und im "rauhen Alltag" einer Baustelle bisher kaum einsetzbar. Um die Bilddaten zu erhalten, ist ein manuell oder maschinell gesteuerter Scanvorgang, d. h. ein Bewegen der Antenneneinheit erforderlich, um eine größere Menge an Meßdaten zu sammeln. In den Druckschriften US 5,541,605 und US 5,543,799 sind zwar vergleichsweise kleine Radargeräte zur Entdeckung von Fremdkörpern in Wänden beschrieben, wobei jedoch bei der Signalverarbeitung die aus dem Scanvorgang erhaltenen Daten nicht oder nicht optimal genutzt werden. Die Patentschrift US 5,512,834 beschreibt einen relativ kleinen elektromagneti­ schen Detektor für metallische und nichtmetallische Objekte in Wänden. Die Signalbewertung erfolgt jedoch nur hinsichtlich eines bestimmten Pegelpara­ meters. In US 4 896 116, die ebenfalls ein radarbasiertes translatorisches Scan- Verfahren zur Ermittlung von Fremdkörpern in einem Untergrund mittels eines Signalvergleichs beschreibt, ist außerdem erwähnt, daß vor einer algorith­ mischen Vergleichsauswertung die Dielektrizitätskontante des Untergrund­ materials durch einen Signallaufzeitvergleich zu bestimmen ist, um zuverlässige Tiefenwerte für die Lage des Fremdkörpers erhalten zu können. Darüber hinaus beschreibt die PCT-Druckschrift WO 98/01770 A1 ein Verfahren zur Ent­ deckung und Klassifizierung von vergrabenen Fremdkörpern, z. B. Landminen, bei dem ein breitbandiges Radarsignal, also entweder eine Folge von sehr kurzen Radarpulsen oder Stepped-Frequency-Radarsignale in den Untergrund eines abzutastenden Geländes eingestrahlt und die gestreuten Echosignale einer kombinierten Zeit-Frequenz-Analyse unterzogen werden, um dann zur Klassifizierung gegen gespeicherte Bibliotheksdaten, beispielsweise bestimmte Wavelets oder ihre Pseudo-Wigner-Verteilung, verglichen zu werden.

Das Funktionsprinzip eines Impulsradargeräts, das neben Stepped-Frequency- Radar auch vorliegend im Vordergrund des Interesses steht, wird anhand der Fig. 3 beschrieben: Durch einen getakteten Hochfrequenzgenerator 1 wird ein sehr kurzer Impuls mit einer Länge bzw. Dauer von weniger als 1 ns erzeugt. Dieser Impuls wird durch eine Antenne 2 als elektromagnetische Welle in das zu untersuchende Medium (z. B. Beton) eingestrahlt. An Dielektrizitätssprüngen, z. B. an den Übergängen von Beton/Armierungseisen oder Beton/Plastikrohr wird/werden die elektromagnetische(n) Welle(n) reflektiert. Diese Reflexion wird durch eine zweite Antenne 3 aufgenommen, über einen durch eine Abtaststeue­ rung 7 zeitabhängig steuerbaren HF-Verstärker 4 verstärkt, nach Bandbegren­ zung 8 einer Abtast-/Halteschaltung 5 zugeführt, um anschließend durch einen A/D-Wandler 6 digitalisiert und schließlich einer Signalverarbeitung zugeführt zu werden. Die ganze Schaltungsanordnung oder zumindest die Sende- und die Empfangsantenne 2, 3 sind in einer handlichen Baueinheit zusammengefaßt. Die Antennen 2, 3 werden über das zu untersuchende Medium bewegt und die Laufzeit sowie die Amplitude des Reflexionssignals werden graphisch in Abhängigkeit zur Scanposition aufgetragen (vergleiche J. Hugenschmid, Georadar im Straßenbau und Unterhalt, Auszug aus EMPA-Bericht (113/10), Nr. FE 160'617, S. 9/93-11/93). Der für Impulsradar geschulte Techniker ist nun in der Lage anhand dieser Graphik oder Bilder Aussagen über das Vorhanden­ sein von Fremdkörpern in dem untersuchten Medium zu machen. Für weitere Details wird außerdem auf den oben erwähnten Aufsatz von Daniels verwiesen.

Prinzipielle Schwierigkeiten, insbesondere bei der Anwendung, ergeben sich für den Benutzer solcher Radargeräte vor allem daraus, daß ein Scanvorgang über einen größeren Flächenbereich sorgfältig und kontinuierlich ausgeführt werden muß, um herauszufinden, an welchen Stellen Reflexionssignale aufgrund von Fremdkörpern auftreten. Zur Interpretation der erhaltenen "Bilder" bedarf es außerdem einiger Erfahrung und eines technischen Grundverständnisses. Radargeräte der bekannten Art sind außerdem - wie bereits erwähnt - räumlich groß und teuer.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein besseres auf dem Radar­ prinzip beruhendes Verfahren sowie eine Anwendung desselben in einer darauf basierenden Einrichtung zur Erkennung der Position von Metall-, Kunststoff- und/oder anderen Fremd­ körpereinschlüssen in Medien wie Beton, Ziegel, Gips, Putz, Holz, usw., gegebe­ nenfalls auch in umgrenzten "weichen" Medien wie Luft, Gas oder zähen Flüssig­ keiten, anzugeben. Insbesondere wird mit der Erfindung angestrebt, den bisher erforderlichen Scanvorgang, also das kontinuierliche Verschieben der Antennen­ einheit auf einer Wandfläche über einen zu untersuchenden Flächenbereich zu vermeiden.

Die Erfindung ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß eine Fremdkörper-Merkmals­ bestimmung bei ortsfester Positionierung der Sende- und Empfangseinheit mittels eines auf das voraufbereitete digitalisierte Empfangssignal angewandten Algorithmus' durchgeführt wird, der Unterschiede in der Signalform gegenüber Vergleichswerten erkennbar macht mit anschließender Vergleichsbewertung gegenüber vorgebbaren Grenzwerten.

Vorteilhafte Ergänzungen und Ausführungsvarianten dieses Erfindungs­ gedankens sind in abhängigen Patentansprüchen definiert.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht, soweit Impulsradar zur Anwendung kommt, darin, die Sendeantenne mit einem sehr kurzen Impuls anzuregen, so daß eine elektromagnetische Welle mit verschiedenen Amplituden und Phasen­ inhalten im Frequenzbereich in die unterschiedlichen Aussendungsrichtungen abgestrahlt wird. Findet nun eine Reflexion an einem Fremdkörper unter einem bestimmten, von der Sende-/Empfangsantenne aus betrachteten. Winkel statt, so liefert diese Reflexion eine andere Signalform als eine Reflexion direkt unter der Antenne. Mit einer erfindungsgemäßen und nachfolgend näher beschriebenen Signalverarbeitung ist es aufgrund des unterschiedlichen Amplituden- und/oder Phaseninhalts im Frequenzbereich möglich, diese Fälle zu unterscheiden.

Für die Anwendung von Stepped-Frequency-Radar gilt der Erfindungsgedanke entsprechend, wobei sich dabei noch der Vorteil eines besseren Signal/Rausch- Verhältnisses erzielen läßt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen in beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen.

Fig. 1 ein Flußdiagramm für eine erfindungsgemäße Signal­ verarbeitung, wobei die für die Erfindung besonders relevanten Schritte mit einem schwarzen Schattenrand hinterlegt sind;

Fig. 2 das Ergebnis einer Signalauswertung bei Verwendung eines bestimmten Signalverarbeitungsalgorithmus';

Fig. 3 den bereits kurz erläuterten prinzipiellen Hardware-Aufbau eines Impuls-Radargeräts zur Entdeckung von Fremd­ körpern in Medien;

Fig. 4 und Fig. 5 Prinzipskizzen zur Erläuterung einer Positionierung der Sende-/Empfangseinheit (Antenne) in einer Abtastposition "0" zur Gewinnung von zu speichernden Vergleichswerten (Referenzscans);

Fig. 6 zwei Reflexionssignaldarstellungen im Zeitbereich;

Fig. 7 die Signale der Fig. 6 dargestellt im Frequenzbereich; und

Fig. 8 die graphische Darstellung des Ergebnisses einer Korre­ lationsanalyse der beiden Kurven in den Fig. 6 bzw. 7, bezo­ gen auf ein den zu ermittelnden Fremdkörper erfassendes Abtastfenster.

Das Flußdiagramm der Fig. 1 erläutert die Verarbeitung des die Datenausgabe A in Fig. 3 verlassenden voraufbereiteten Signals. Nach dem Einlesen des Signals im Schritt S1 und digitaler Bandpaßfilterung im Schritt S2 wird zunächst im Schritt S3 entschieden, ob eine signifikante Reflexion vorliegt. Optional, jedoch in der Regel vorhanden, erfolgt im Schritt S4 eine ungefähre Abschätzung spezieller Eigenschaften des zu untersuchenden Mediums, insbesondere der (relativen) Dielektrizitätskonstante ε_r. Bekanntlich liegt der Wert für ε_r bei feuchtem Mauerwerk oder Beton wesentlich höher als bei trockenen Medien der hier in Rede stehenden Art.

Eine grundsätzliche Anregung, den Wert ε_r über eine Änderung des Frequenz­ spektrums zu bestimmen, ist in I. J. Padaratz et al., Coupling Effects of Radar Antenna on Concrete, veröffentlicht in Konferenz-Dokumente "Non-Destructive Testing in Civil Engineering", NDT-CE'97, Band 1, S. 237-245 angegeben.

Nach der Bestimmung von ε_r erfolgt mittels einer Korrelationsanalyse S5 eine Abschätzung der Tiefe des Reflexionssignals basierend auf einer Laufzeit­ bestimmung über die Formel

(c = Lichtgeschwindigkeit) unter Verwendung der zuvor abgeschätzten Dielektri­ zitätskonstante ε_r.

In der Routine des Schritts S6 erfolgt die erfindungsgemäße, weiter unten näher erläuterte Signalaufbereitung im Zeitbereich bzw. Frequenzbereich mit nachfol­ gender Merkmalsbestimmung durch eine spezielle Signalanalyse im Verfahrens­ schritt S7. Schließlich wird im Schritt S8 das Ergebnis der Signalanalyse gegen gespeicherte Merkmale (Vergleichswerte V) verglichen, wobei letztere in festge­ legten Scanpositionen zuvor bestimmt worden sind. Der Vergleich liefert eine Aussage, ob ein Fremdkörper sich unter der Antenne, also beispielsweise in einer für einen vorgesehenen Wanddurchbruch verbotenen Position befindet oder in einem mehr oder weniger großen Winkel von der Antenne beabstandet ist.

Nachfolgend werden zwei im Rahmen der Erfindung speziell untersuchte Signal­ verarbeitungsmöglichkeiten vorgestellt.

Signalverarbeitung mit Hilfe der Fourier-Transformation (Welch-Methode)

An einer Antennenabtastposition "0" (vergleiche Fig. 4 und 5) werden für ver­ schiedene Armierungseisen, Plastikrohre und gegebenenfalls andere mögliche Fremdkörper Referenzscans durchgeführt. Ein Abtastintervall umfaßt im ge­ wählten Beispiel 1024 Abtastpunkte. Die Dauer eines Abtastintervalls beträgt beispielsweise 2 ns bis 20 ns. Die Kurve "a" in Fig. 6 veranschaulicht das Ergeb­ nis dieser Referenzabtastung. Durch eine Frequenzanalyse, im speziellen die Welch-Methode (vergleiche K. D. Kammeyer und K. Kroschel, Digitale Signalver­ arbeitung, B. G. Teubner, Stuttgart, 1998, S. 323-326), wird die Leistungsspek­ traldichte (LSD) der Signale im Frequenzbereich ermittelt (siehe Kurve "a'" in Fig. 7) und die LSD's werden als Referenzspektrum gespeichert. Ein Durch­ schnittsspektrum wird aus den Referenzspektren ermittelt. Auf der Ordinate in Fig. 6 ist die Anzahl der betrachteten Digitalwerte (Samples) angegeben, im dar­ gestellten Beispiel 1024 Samples, was einem Abtastintervall von 12 ns ent­ spricht. Auf der Abszisse ist die Signalstärke in LSB aufgetragen, wobei der Wert einer Einheit dem vollen Bereich der betrachteten Größe (z. B. Spannung oder Strom) dividiert durch 2ⁿ entspricht, n = Auflösung des A/D-Wandlers.

Nun kann an irgendeiner beliebigen Position der Wand eine Messung durch­ geführt werden. Von diesem Scan mit ebenfalls 1024 Einzelwerten wird nun auch die Leistungsspektraldichte bestimmt, wobei wiederum z. B. die Welch- Methode angewendet wird. Die Methode, die zur Anwendung kommt, sollte iden­ tisch zu der im ersten Schritt bei der Referenzabtastung angewendeten Methode sein.

Das Amplitudenspektrum des Signals einer Messung zum Beispiel an der Abtastposition "+3" (vergleiche Fig. 4, 5) wird nun über eine Korrelationsanalyse in den Schritten S7 bzw. S8 mit dem gespeicherten an der Abtastposition "0" aufgenommenen Referenzspektrum verglichen. Anschließend wird der durch die Korrelationsanalyse gelieferte Wert gegen einen Schwellenwert bewertet, der in Fig. 8 mit z. B. 0,98 angegeben ist. Überschreitet der Korrelationsfaktor K diesen Wert, so befindet sich ein Fremdkörper innerhalb eines unzulässigen Winkel­ bereichs. Liegt der Korrelationswert K dagegen unterhalb des Schwellenwerts so befindet sich die Antennenanordnung 2 nicht über dem Fremdkörper H.

Signalverarbeitung mit Hilfe eines autoregressiven Modells (AR-Modell)

Ausgehend vom Signal eines Abtastvorgangs im Zeitbereich wird ein auto­ regressives Modell (AR-Modell)

welches zu den Verfahren der parametrischen Spektralschätzung gehört, gebil­ det, und daraus die Frequenzabhängigkeit extrahiert. Die errechneten Koeffizi­ enten a_ν führen in (Gl. 1) zu den Polen der Funktion H(z) in der z-Ebene (trans­ formierte Darstellung des Digitalsignals). Diese Pole werden mit

in der s-Ebene mit s = σ + jω als fourier- oder laplacetransformierte Darstellung des analogen Signals wiedergegeben. In dieser Darstellung kann aufgrund unterschiedlicher Dämpfung σ und Frequenz ω der einzelnen Polstellen festge­ stellt werden, ob sich unter der Antenne ein Fremdkörper befindet oder nicht. Zudem läßt sich eindeutig feststellen, aus welchem Material der Fremdkörper besteht.

In der Darstellung der s-Ebene in Fig. 2 sind die Polstellen einer Vielzahl von Armierungseisenreflexionen I mit kleinen Rauten, die Reflexionen von Kunst­ stoffrohren P mit kleinen Quadraten und die Reflexionen von Fremdkörpern H, die unter einem bestimmten Winkel vom Zentrum der Antenne entfernt liegen, mit Sternpunkten wiedergegeben. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, daß sich Armierungseisenreflexionen I durch eine Dämpfung im Bereich σ₁ bis σ₂ in einem Frequenzbereich von ω₁ bis ω₂ charakterisieren lassen und Reflexionen von Kunststoffrohren P durch σ₁ bis σ₂ in einem Frequenzbereich von ω₂ bis ω₃. Positionen, an denen keine solchen Reflektoren vorliegen werden durch eine Dämpfung kleiner σ₂ detektiert. Eine Unterscheidung der Art der Reflektoren (Eisen, Kunststoff) wird dann signifikant besser, wenn die Messungen bei ver­ schiedenen, insbesondere bei um 90° zueinander gedrehten Antennenpolarisa­ tionen, durchgeführt werden. Für eine Identifikation, unter welchem Winkel und in welcher Entfernung der oder die Fremdkörper unter der Antenne liegen, reicht die Verwendung einer einfach polarisierten Antenne jedoch aus.

Hinsichtlich einer digitalen Signalverarbeitung basierend auf einem AR-Modell wird ebenfalls auf die erwähnte Veröffentlichung von Kammeyer/Kroschel verwiesen.

Je nach Anwendungsfall bieten die beiden vorgestellten Methoden zur Schätzung des Spektrums von zeitdiskreten Signalen den Vorteil, bei kleinen Datenmengen gute Ergebnisse zu liefern.

Bei der Welch-Methode wird das diskrete Signal im Zeitbereich in sich über­ lappende Teilbereiche zerlegt. Diese Teilbereiche werden mit einer Fensterfunk­ tion bewertet und das jeweilige Periodogramm wird bestimmt. Aus dem Mittel­ wert dieser Teil-Periodogramme ergibt sich dann der Welch-Schätzwert der spektralen Leistungsdichte.

Der Vorteil der auf eine Fourier-Transformation gestützten Welch-Methode liegt in der Überlappung der mit einer Fensterfunktion bewerteten Teilfolgen, so daß die erforderliche Datenzahl stark reduziert wird. Auch läßt sich die Frequenzauflösung durch eine gezielte Wahl der Länge der einzelnen Teilfolgen und der Überlappungen beeinflussen, so daß keine unmittelbare Abhängigkeit von der zur Verfügung stehenden Datenmenge mehr besteht. Die Welch-Methode bietet außerdem die Möglichkeit im Vergleich zum herkömmlichen Periodo­ gramm (LSD ohne Fensterung und Überlappung) eine höhere Frequenzauflösung zu erzielen.

Bei Anwendung eines AR-Modells für die Spektralabschätzung werden vom diskreten Signal im Zeitbereich mittels einer rekursiven Differenzgleichung die Parameter a_ν bestimmt, mit Hilfe derer sich die Pole der in Gl. 1 angegebenen Filterfunktion ermitteln und in der s-Ebene auswerten läßt. AR-Modelle eignen sich also sehr gut um dominante einzelne Frequenzen eines Signals großer Bandbreite zu extrahieren.

Auf parametrische Modelle gestützte Verfahren der Spektralabschätzung bieten den Vorteil, eine gute Frequenzauflösung auch bei sehr kleinen Datenmengen zu liefern.

Signalverarbeitung mit Hilfe der Wavelet-Analyse

Der Wavelet-Analyse liegt der Gedanke zugrunde, das Signal in einem drei­ dimensionalen Zeit/Maßstab/Amplituden-Koordinatensystem abzubilden. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, daß die "Fensterfunktion", sich der Frequenz anpaßt, die untersucht wird, d. h., breite Fenster für niedrige Frequenzen und schmale Fenster für hohe. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten für eine Spektral­ abschätzung mittels Wavelet-Analyse wird auf D. E. Newland, An Introduction to Random Vibrations Spectral & Wavelet Analysis, Longman Group Ltd., GB, Reprint 1995, Kapitel 17, "Discrete wavelet analysis", S. 294-300 verwiesen.

Eine Verbesserung der Analyse der Radarmeßdaten ist auch durch eine bewer­ tete Kombination der drei oben vorgestellten Signalverarbeitungsverfahren möglich.

Die beschriebenen Signalverarbeitungsverfahren eignen sich nicht nur für das hier primär im Vordergrund des Interesses stehende Impulsradar, sondern auch für andere Radartypen, beispielsweise bei Anwendung von Stepped-Frequency- Radar mit dem bereits erwähnten Vorteil eines besseren Signal/Rausch-Verhält­ nisses.

Um ein besseres Signal/Rauschverhältnis zu erzielen, was insbesondere bei der Analyse von tiefer liegenden Fremdkörpern von Vorteil sein kann, kann bei Anwendung der Erfindung auch die Durchführung von mehreren Messungen (z. B. 128 Messungen) pro Meßposition mit anschließender Mittlung der Signale vor deren Weiterverarbeitung vorgesehen werden.

Mit der Erfindung wurde ein radarbasiertes Verfahren zur zuverlässigen Entdeckung metallischer oder nichtmetallischer Objekte in unterschiedlichen Medien, insbesonder in Wänden und dergleichen, vorgestellt, das ohne Bildge­ bung auskommt, sich in Detektoren zur Ermittlung versteckter Fremdkörper bei kleiner Baugröße kostengünstig realisieren läßt und eine Erhöhung der Bedie­ nungsfreundlichkeit ermöglicht, weil spezielle Fachkenntnisse bei der Anwen­ dung nicht erforderlich sind.

Claims (14)

1. Verfahren zur Entdeckung von Fremdkörpern in einem Medium mittels Radar, bei dem eine Radarwelle über eine Sende- und Empfangseinheit durch eine Wandfläche in das Medium eingestrahlt, das in dem Medium reflektierte Radarsignal erfaßt, voraufbereitet und einer Signalauswertung und -bewertung unterworfen wird, derart, daß Unterschiede in der Signalform gegenüber gespeicherten Vergleichswerten von Mustersignalen feststellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Radarwelle über mindestens eine Sendeantenne in unterschiedliche Richtungen und mit unterschiedlichem Frequenzgehalt bei ortsfester Positionierung der Sende- und Empfangseinheit in das Medium eingestrahlt wird, und daß eine Fremdkörpermerkmalsbestimmung mittels eines auf das voraufbereitete, digitalisierte Empfangssignal angewendeten Algorithmus' durchgeführt wird, wobei den gespeicherten Vergleichswerten eine Referenzposition bezüglich des Ablagewinkels des Fremdkörpers zur Hauptabstrahlrichtung der Sende- und Empfangseinheit zugrundegelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal­ verarbeitung bei einem Abtastvorgang für eine Mehrzahl von zeitlich auf­ einanderfolgenden Abtastpunkten im Zeitbereich durchgeführt, die spektrale Leistungsdichte ermittelt und mittels einer Korrelationsanalyse gegenüber einem gespeicherten Referenzspektrum analysiert und der erhaltene Korre­ lationswert gegenüber einem vorgebbaren Korrelationsfaktor verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Meßvorgänge bei verschiedenen, insbesondere bei um 90° zueinander gedrehten Antennen­ polarisationen, durchgeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal­ verarbeitung mittels eines Welch-Algorithmus' erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal­ verarbeitung zur Fremdkörpererkennung mittels eines Algorithmus' auf der Basis eines autoregressiven Modells mit transformierter Darstellung in der z- oder s-Ebene, Bestimmung der Polstellen und Vergleich der Dämpfung (σ) und/ oder der Frequenz (ω) dieser Polstellen gegen vorgespeicherte Werte erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal­ verarbeitung zur Fremdkörpererkennung mittels eines Algorithmus' auf der Basis einer Wavelet-Signalanalyse erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor einer Signalauswertung und unter Verwendung der zuvor ermittelten Dielektrizitätskonstante des Mediums unter Berücksichtigung der Signallaufzeit zwischen Sende- und Empfangssignal mittels Korrelationsanalyse eine Tiefenbestimmung hinsichtlich der beobachteten Reflexionsschicht erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses für das einer Signalauswertung zugrundezulegende Signal an einer Meßposition eine Mehrzahl von Abtastvorgängen durchgeführt wird und die erhaltenen Signale gemittelt werden und dieses dabei erhaltene gemittelte Signal für die Signal­ auswertung herangezogen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine tiefenabhängige Verstärkung und/oder Fensterung und/oder Filterung des einer Auswertung zugrundezulegenden Abtastsignals.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche mit Anwendung von Impuls-Radar.

11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 10 mit Anwendung von Stepped-Frequency-Radar.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Fremdkörper­ bestimmung in einem durch eine Wandfläche begrenzten festen Medium wie Beton, Mauerwerk, Gips, Putz oder Holz.

13. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche in einem elektromagnetischen Sensor zur Erkennung von Metall- oder Kunststoff- Einschlüssen in Medien, insbesondere Beton, Ziegelwerk, Gips, Holz oder Gasen.

14. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 13 in einem Positionssensor.