DE19915016A1 - Determining electromagnetic wave absorption capacity of medium for detecting inclusions in medium involves radiating radar wave into medium, analyzing received cross-talk signal - Google Patents
Determining electromagnetic wave absorption capacity of medium for detecting inclusions in medium involves radiating radar wave into medium, analyzing received cross-talk signalInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Absorptionsfähigkeit eines bestimmten Mediums für elektromagnetische Wellen.The invention relates to a method for determining the absorbency a specific medium for electromagnetic waves.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen elektromagnetischen Sensor zum Erkennen von Fremdkörpereinschlüssen in durch Flächen umgrenzten Medien, insbesondere Beton, Ziegelwerk, Gips, Holz oder auch Gasen, der mit einer während einer Erkennungsmessung auf eine Begrenzungsfläche des Mediums aufzusetzenden Sende- und Empfangseinheit für (eine) Radarwelle(n) aus gerüstet ist.The invention also relates to an electromagnetic sensor for Detection of foreign body inclusions in media bounded by surfaces, in particular concrete, brickwork, gypsum, wood or gases, which with a during a detection measurement on a boundary surface of the medium transmitter and receiver unit to be set up for (one) radar wave (s) is prepared.
Radargeräte für geodätische Anwendungen, also insbesondere Bodenradargeräte oder GPR-Systeme (GPR = Ground Penetrating Radar) sind im Stand der Technik bekannt. Solche Geräte senden die für eine Messung benötigten elektromagne tischen Wellen ständig aus, sobald ein Meßvorgang ausgelöst worden ist. Reicht die für bestimmte Materialuntersuchungen erforderliche Abstrahlleistung, beispielsweise eines eingesetzten Impulsradargeräts nicht aus, so kann der Gerätebenutzer innerhalb vorgegebener Grenzen nach Gutdünken die Sende leistung erhöhen. Schon aus Sicherheitsgründen wäre es jedoch erwünscht, vor der eigentlichen Messung zur genauen Untersuchung des Mediums, insbesonde re zum Aufspüren von innerhalb des Mediums enthaltenen Fremdkörpern, eine Information darüber zu erhalten, ob und gegebenenfalls welche Art von elektro magnetische Energie absorbierendem Material sich an bzw. unter einer durch den elektromagnetischen Sensor zu untersuchenden Fläche bzw. einem Flächen abschnitt befindet.Radar devices for geodetic applications, in particular ground radar devices or GPR systems (GPR = Ground Penetrating Radar) are state of the art known. Such devices send the electromagnetic energy required for a measurement table waves continuously as soon as a measuring process has been triggered. Enough the radiation power required for certain material tests, For example, if a pulse radar device is not used, the Device users within the specified limits as they see fit increase performance. For security reasons alone, however, it would be desirable to the actual measurement for the precise examination of the medium, in particular re to detect foreign bodies contained within the medium, a Receive information about whether and if so what type of electro magnetic energy absorbing material on or under one by the surface to be examined or a surface section located.
Zu dieser grundsätzlichen Aufgabenstellung kommt ein weiterer sicherheits relevanter Aspekt hinzu: Die von der Sendeantenne abzustrahlende Leistung für einen bestimmten Meßvorgang sollte ohne vorherige Abschätzung des Absorp tionsvermögens des zu untersuchenden Mediums nicht freigegeben werden. Prinzipiell naheliegend wäre es natürlich, einen Kontaktschalter in die Sende antenne oder die Baueinheit aus Sende- und Empfangsantenne zu integrieren. Dieser Kontaktschalter würde zwar dann das Aufsetzen der Antenneneinheit auf eine Begrenzungsfläche eines zu untersuchenden Mediums registrieren, aber nicht erkennen, ob dieses Material die ausgesandte Strahlung absorbiert, so daß unter Umständen, beispielsweise wenn Hohlräume vorhanden sind, eine Radarimpulswelle viel zu großer Leistung abgegeben wird, was aus vielerlei Sicherheitsgründen unerwünscht ist.There is another security for this basic task relevant aspect: The power to be emitted by the transmitting antenna for a certain measuring process should be carried out without prior estimation of the Absorp capacity of the medium to be examined are not released. In principle, it would of course be obvious to have a contact switch in the transmitter to integrate the antenna or the assembly of the transmitting and receiving antenna. This contact switch would then put the antenna unit on register a boundary surface of a medium to be examined, but do not recognize whether this material absorbs the emitted radiation, so that under certain circumstances, for example if there are cavities, a Radar pulse wave is emitted much too much power, which for many Security is undesirable.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrich tung zu schaffen, die beispielsweise für GPR-Systeme, insbesondere aber für elektromagnetische Sensoren zur Untersuchung von durch Flächen umgrenzten Medien, wie Beton, Gips, Ziegelwerk, usw., sicherstellt, daß eine zumindest grobe Analyse des Absorptionsvermögens des betreffenden Mediums für elektro magnetische Strahlung erfolgt, bevor durch eine in ihrer Leistung dann richtig wählbare Radarpulswelle ein eigentlicher Meßvorgang durchgeführt wird.The invention is therefore based on the object of a method and a device tion to create, for example, for GPR systems, but especially for electromagnetic sensors for the investigation of boundaries Media, such as concrete, plaster, brickwork, etc., ensures that at least one rough analysis of the absorption capacity of the medium in question for electro magnetic radiation takes place before one is correct in its performance then selectable radar pulse wave an actual measuring process is carried out.
Die Erfindung ist bei einem Verfahren zur Bestimmung der Absorptionsfähigkeit eines Mediums für elektromagnetische Wellen gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Radarwelle über die Sendeantenne einer Sende- und Empfangseinheit (im folgenden auch "Antenneneinheit") durch eine Begren zungsfläche in das Medium eingestrahlt und ein Übersprechsignal durch die zur Sendeantenne benachbart angeordnete Empfangsantenne erfaßt wird und daß das Übersprechsignal nach Voraufbereitung und Digitalisierung zur Bestimmung der relativen Dielektrizitätskonstante des Mediums mittels eines Algorithmus' analysiert wird.The invention is in a method of determining absorbency a medium for electromagnetic waves according to the invention thereby characterized in that a radar wave over the transmitting antenna of a transmitting and Receiving unit (hereinafter also "antenna unit") by a limit radiated in the medium and a crosstalk signal through the Transmitting antenna adjacent receiving antenna is detected and that the crosstalk signal after preparation and digitization for determination the relative dielectric constant of the medium using an algorithm is analyzed.
Gegenüber dem in Lit. [1] als Anregung enthaltenen Vergleichsverfahren zeich net sich der Erfindungsgedanke dadurch aus, daß die Messung nicht trans missiv, also durch das Medium hindurch erfolgt, sondern in oberflächennahen Flächenbereichen des für einen kurz nachfolgend oder praktisch zeitgleich vorgesehenen Bearbeitungsvorgang, z. B. mittels Bohrhammer bestimmten Mediums. Es braucht also nicht, wie bei dem in Lit. [1] beschriebenen Absorp tionsverfahren, eine separate Probe des Mediums (z. B. Beton) vorbereitet und in einer aufwendigen Radarmeßeinrichtung untersucht werden.Compared to the comparison method contained in Ref. [1] as a suggestion the idea of the invention is characterized by the fact that the measurement is not trans missive, i.e. through the medium, but near the surface Areas of the area for one shortly afterwards or practically simultaneously intended processing operation, e.g. B. determined by hammer drill Medium. It is therefore not necessary, as with the absorber described in Ref. [1] method, a separate sample of the medium (e.g. concrete) is prepared and in a complex radar measuring device can be examined.
Der für die Signalanalyse zur Bestimmung des Absorptionsvermögens des Mediums für elektromagnetische Wellen, also zur Bestimmung der relativen Dielektrizitätskonstante eingesetzte Algorithmus kann auf verschiedenen Prin zipien aufgebaut sein. Beispielsweise kann vorgesehen werden, im zeitlichen Verlauf des hinsichtlich seiner Verstärkung korrigierten und tiefpaßgefilterten und sodann digitalisierten Übersprechsignals mindestens ein Amplituden maximum und mindestens ein Amplitudenminimum zu ermitteln und zur Bestimmung der Art des untersuchten Mediums deren jeweiliges Verhältnis zu einem jeweils zugeordneten Referenzmaximum bzw. Referenzminimum zu bilden. The for signal analysis to determine the absorption capacity of the Medium for electromagnetic waves, i.e. for determining the relative Dielectric constant algorithm used on different prin zipien be built. For example, can be provided in time Course of the low pass filtered corrected for its gain and then digitized crosstalk signal at least one amplitude to determine maximum and at least one amplitude minimum and to Determination of the type of medium examined and their respective ratio to form a respectively assigned reference maximum or reference minimum.
Eine andere Analysemöglichkeit besteht darin, im zeitlichen Verlauf des wieder um voraufbereiteten und digitalisierten übersprechsignals die Zeitdifferenz zwischen zwei Maxima und/oder zwei Minima zu ermitteln und zur Bestimmung der Art des untersuchten Mediums diese Zeitdifferenz gegen eine entsprechende Zeitdifferenz eines auf ein bekanntes Medium bezogenen Referenzsignals zu vergleichen.Another analysis option is to look over the course of time around the prepared and digitized crosstalk signal the time difference to determine between two maxima and / or two minima and for determination this time difference against a corresponding one depending on the type of medium examined Time difference of a reference signal related to a known medium to compare.
Eine weitere Analysemöglichkeit zur Bestimmung der Art des untersuchten Mediums besteht darin, ein autoregressives Modell aus dem Übersprechsignal im Zeitbereich zu bilden mit anschließender Darstellung in der s-Ebene, d. h. die fourier- oder laplacetransformierter Darstellung des digitalen, diskreten Signals und Vergleich der Frequenz- und/oder Dämpfungswerte gegenüber vor gegebenen Vergleichswerten, wie im beigefügten Patentanspruch 4 definiert. Vor zugsweise eignet sich hierfür ein autoregressives Modell zweiter Ordnung als Bewertungsalgorithmus.Another analysis option to determine the type of examined Medium is an autoregressive model from the crosstalk signal to be formed in the time domain with subsequent display in the s-plane, d. H. the Fourier or Laplace-transformed representation of the digital, discrete Signals and comparison of the frequency and / or attenuation values against before given comparative values as defined in the appended claim 4. Before a second-order autoregressive model is also suitable for this Evaluation algorithm.
Der im Patentanspruch 6 angegebene elektromagnetische Sensor mit Vorab bestimmung der Absorptionsfähigkeit des zu untersuchenden Mediums gemäß der Lehre der Erfindung hat den entscheidenden Anwendungsvorteil, daß vor Auslösung eines eigentlichen Meßvorgangs sichergestellt ist, daß die abgegebene Strahlung im zu untersuchenden Material auch tatsächlich absorbiert wird. Die eigentliche Meßstrahlung, also die für einen Untersuchungsvorgang in das Medium abgegebenen Radarpulse können dann hinsichtlich ihrer Leistung opti mal auf das zu untersuchende Medium abgestimmt werden.The electromagnetic sensor specified in claim 6 with advance determination of the absorption capacity of the medium to be examined in accordance with the teaching of the invention has the decisive application advantage that before Triggering an actual measurement process ensures that the output Radiation in the material to be examined is actually absorbed. The actual measuring radiation, that is for an examination process in the Medium radar pulses can then opti with regard to their performance times are matched to the medium to be examined.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen in einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen:The invention and advantageous details are described below with reference to the drawings in an exemplary embodiment explained in more detail. It demonstrate:
Fig. 1 die Prinzipskizze einer Sende- und Empfangseinheit eines radar basierten Sensors zur Untersuchung von Medien; Fig. 1 shows a schematic diagram of a transmitting and receiving unit of a radar-based sensor for the examination of media;
Fig. 2 den prinzipiellen Hardware-Aufbau eines Impuls-Radargeräts zur Entdeckung von Fremdkörpern in Medien; Figure 2 shows the basic hardware configuration of a pulse radar apparatus for the detection of foreign bodies in media.
Fig. 3 das Funktionsablaufdiagramm zum Betrieb eines elektro magnetischen Sensors, beispielsweise zur Erkennung von Fremdkörpereinschlüssen in Medien, bei dem zunächst gemäß der Erfindung eine Bestimmung des Absorptionsvermögens des untersuchten Mediums erfolgt;3 shows the functional flow diagram for the operation of an electromagnetic sensor, for example for the detection of foreign body inclusions in media, in which the absorption capacity of the examined medium is first determined according to the invention;
Fig. 4 Meßdiagramme zur abschätzenden Bestimmung des Absorptions vermögens eines untersuchten Mediums; und Fig. 4 measurement diagrams for estimating the absorption capacity of a medium under investigation; and
Fig. 5 das Ergebnis einer Auswertung einer Signalanalyse unter Anwendung eines autoregressiven Modells des Übersprechsignals zwischen der Sende- und Empfangsantenne eines auf unter schiedliche Medien aufgesetzten elektromagnetischen Sensors. Fig. 5 shows the result of an evaluation of a signal analysis using an autoregressive model of the crosstalk signal between the transmitting and receiving antenna to an electromagnetic placed under schiedliche media sensor.
Bei Sensoren zur elektromagnetischen Untersuchung von Medien, etwa GPR- Sensoren, die mit Radarsystemen mit getrennter Sende- und Empfangsantenne 2, 3 innerhalb einer Sende- und Empfangseinheit 10 arbeiten, kommt es bei der Aussendung von Wellen im Mikrowellenbereich, also beispielsweise bei der Aus sendung einer Radarimpulswelle, zu einem in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeu teten Übersprechsignal von der Sendeantenne 2 zur Empfangsantenne 3. Durch gezielt ausgewählte Bewertung und/oder durch bestimmte, nachfolgend durch Beispiele erläuterte Signalverarbeitungsalgorithmen ist es gemäß der Erfindung möglich, dieses Übersprechsignal zu nutzen, um eine Information zu erhalten, ob sich unter der Antenneneinheit 10 ein die elektromagnetischen Wellen absor bierendes Medium 13 befindet.In the case of sensors for the electromagnetic examination of media, for example GPR sensors, which work with radar systems with separate transmitting and receiving antennas 2 , 3 within a transmitting and receiving unit 10 , waves are emitted in the microwave range, that is to say, for example, when transmitting a radar pulse wave, to a crosstalk signal indicated in FIG. 1 by an arrow from the transmitting antenna 2 to the receiving antenna 3 . Through specifically selected evaluation and / or through certain signal processing algorithms, explained below by examples, it is possible according to the invention to use this crosstalk signal in order to obtain information as to whether there is a medium 13 absorbing the electromagnetic waves under the antenna unit 10 .
Das Funktionsprinzip eines Impulsradargeräts, das neben Stepped-Frequency- Radar auch vorliegend im Vordergrund des Interesses steht, wird anhand der Fig. 2 kurz 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 die Antenne 2 als elektromagnetische Welle in das zu untersuchende Medium 13 (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 die Empfangsantenne 3 aufgenommen, über einen durch eine Abtast steuerung 7 zeitabhängig steuerbaren HF-Verstärker 4 verstärkt, sodann nach Bandpaßbegrenzung einer Abtast-/Halteschaltung 5 zugeführt, um anschließend durch einen A/D-Wandler 6 digitalisiert und schließlich über einen Ausgang einer Signalverarbeitung zugeführt zu werden. Die gesamte Schaltungsanord nung oder zumindest die Sende- und die Empfangsantenne 2, 3 sind in einer handlichen Baueinheit zur Antenneneinheit 10 zusammengefaßt.The principle of operation of a pulse radar device, which in addition to stepped frequency radar is also in the foreground of interest here, is briefly described with reference to FIG. 2: A clocked high-frequency generator 1 generates a very short pulse with a length or duration of less than 1 ns generated. This pulse is radiated by the antenna 2 as an electromagnetic wave into the medium 13 to be examined (e.g. concrete). On dielectric jumps, e.g. B. at the transitions of concrete / reinforcing iron or concrete / plastic pipe, the electromagnetic wave (s) is / are reflected. This reflection is recorded by the receiving antenna 3 , amplified by a time-controllable RF amplifier 4 by a sampling control 7 , then fed to a sample / hold circuit 5 after bandpass limitation, then digitized by an A / D converter 6 and finally via a Output of a signal processing to be fed. The entire circuit arrangement or at least the transmitting and receiving antennas 2 , 3 are combined in a handy unit for antenna unit 10 .
Wird nun eine Messung nach Aufsetzen der Antenneneinheit 10 auf eine Begren zungsfläche des zu untersuchenden Mediums 13 gestartet, so ist die (zunächst) abgestrahlte Leistung der Sendeantenne 2 auf ein Maß reduziert, um eine Detek tion des unter der Antenneneinheit 10 befindlichen Mediums 13 gerade noch ausführen zu können. Mit dieser reduzierten Leistung wird normalerweise genau eine GPR-Messung durchgeführt.If a measurement is now started after the antenna unit 10 has been placed on a limitation surface of the medium 13 to be examined, the (initially) radiated power of the transmitting antenna 2 is reduced to a level just to detect the medium 13 located under the antenna unit 10 to be able to execute. With this reduced power, exactly one GPR measurement is normally carried out.
Das Übersprechsignal wird als Meßsignal über die Empfangsantenne 3 aufge nommen, und es wird zunächst die zeitabhängige Verstärkung im HF-Verstärker 4 kompensiert und die Daten werden tiefpaßgefiltert.The crosstalk signal is taken up as a measurement signal via the receiving antenna 3 , and it is first compensated for the time-dependent gain in the RF amplifier 4 and the data are low-pass filtered.
Die Fig. 4 veranschaulicht die aufgrund des Übersprechsignals erhaltenen Meß signale einer Messung in Luft (Kurve a) für ein nichtabsorbierendes Medium und in Beton (Kurve b) für ein absorbierendes Medium. Für die Bestimmung, welche Art von Medium sich unter der Antenneneinheit 10 befindet, werden nachfolgend - ohne Einschränkung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens - drei Verfah rensmöglichkeiten beschrieben. Fig. 4 illustrates the measurement signals obtained on the basis of the crosstalk signal of a measurement in air (curve a) for a non-absorbing medium and in concrete (curve b) for an absorbing medium. For the determination of what type of medium is located under the antenna unit 10 , three method options are described below - without restricting the basic inventive concept.
Im Signal der Kurve b in Fig. 4 werden die Signalstärken der Maxima B1, B2 be stimmt und gegen die Signalstärken von Referenzamplitudenmaxima A1, A2 der Kurve a des nichtabsorbierenden Mediums verglichen. Diese Referenzmaxima können z. B. aus einer Look-up-Tabelle aufgerufen werden. Aus den Verhältnis sen B1/A1 und B2/A2 läßt sich die Art des untersuchten Mediums bestimmen.In the signal of curve b in FIG. 4, the signal strengths of the maxima B1, B2 are determined and compared against the signal strengths of reference amplitude maxima A1, A2 of curve a of the non-absorbent medium. These reference maxima can e.g. B. from a look-up table. The type of medium examined can be determined from the ratios B1 / A1 and B2 / A2.
In den Signalverläufen der Fig. 4 werden die zeitlichen Positionen der Maxima B1, B2 bestimmt. Die Zeitdifferenz Δt1 = t(B2)-t(B1) wird gegen eine - in der Regel gespeicherte - Referenzzeitdifferenz Δtr = t(A2)-(A1) verglichen. Aus dem Ergebnis des Vergleichs läßt sich die Art des untersuchten Mediums bestimmen. The temporal positions of the maxima B1, B2 are determined in the signal profiles of FIG. 4. The time difference Δt 1 = t (B2) -t (B1) is compared against a - generally stored - reference time difference Δt r = t (A2) - (A1). The type of medium examined can be determined from the result of the comparison.
Vom digitalisierten Übersprechsignal im Zeitbereich wird ein autoregressives
Modell (AR-Modell) bestimmter, vorzugsweise niedriger, beispeilsweise zweiter
Ordnung
From the digitized crosstalk signal in the time domain, an autoregressive model (AR model) of certain, preferably lower, for example second order, is generated
welches zu den Verfahren der parametrischen Spektralabschätzung gehört, gebildet und daraus wird die Art des zu analysierenden Mediums extrahiert. Die über ein Programm errechneten Koeffizienten aν führen mittels der Gl. 1 zu den konjugiert komplexen Polen der Funktion H(z) in der z-Ebene, welche die trans formierte Darstellung des digitalen Signals wiedergibt. Diese Pole werden dann in der s-Ebene; s = σ + jω, also der fourier- oder laplacetransformierten Dar stellung des analogen Signal wiedergegeben, woraus dann eine Frequenz ω resultiert, die von den elektrischen Eigenschaften des untersuchten Mediums 13 abhängig ist.which belongs to the methods of parametric spectral estimation, and from this the type of the medium to be analyzed is extracted. The coefficients aν calculated via a program lead using Eq. 1 on the conjugate complex poles of the function H (z) in the z-plane, which represents the transformed representation of the digital signal. These poles are then in the s plane; s = σ + jω, that is, the Fourier- or laplacetransformed representation of the analog signal, which then results in a frequency ω which is dependent on the electrical properties of the medium 13 under investigation.
In der Fig. 5 sind die über das AR-Modell errechneten Frequenzen ω aufgrund verschiedener Messungen auf bzw. in dem absorbierenden Medium Beton einer seits und in Luft (nichtabsorbierend) andererseits auf der Abszisse aufgetragen. Auf der Ordinate dagegen ist die relative Dielektrizitätskonstante εr dieser gleichen Medien aufgetragen. Mit der Grenzfrequenz ωg ist eine eindeutige Unterscheidung in absorbierende (x) und nichtabsorbierende (o) Materialien gegeben. Die Werte für das untersuchte Medium Beton (x) variieren hinsichtlich der Frequenz ω und ihrer relativen Dielektrizitätskonstante (Permittivität) εr in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Beton und insbesondere in Abhängigkeit vom jeweiligen Wassergehalt.In FIG. 5, the frequencies ω calculated using the AR model are plotted on the abscissa on the one hand and in the absorbing medium concrete on the one hand and in air (non-absorbing) on the other hand on the basis of various measurements. On the other hand, the ordinate plots the relative dielectric constant ε r of these same media. The cut-off frequency ω g clearly differentiates between absorbent (x) and non-absorbent (o) materials. The values for the investigated medium concrete (x) vary with regard to the frequency ω and their relative dielectric constant (permittivity) ε r depending on the composition of the concrete and in particular depending on the respective water content.
Das Flußdiagramm der Fig. 3 veranschaulicht den Funktionsablauf bei Anwen dung eines elektromagnetischen Sensors, der auf dem Prinzip der Erfindung basiert, d. h. also, wenn vor Beginn einer eigentlichen Messung, beispielsweise zur Ermittlung der Art und Lage von Fremdeinschlüssen, wie Armierungseisen, Rohre und dergleichen in Beton oder Mauerwerk, eine wenigstens ungefähre Abschätzung des zu untersuchenden Mediums hinsichtlich seiner Absorptions fähigkeit für elektromagnetische Wellen erfolgt.The flowchart of FIG. 3 illustrates the functional sequence when an electromagnetic sensor is used, which is based on the principle of the invention, that is to say if, before the start of an actual measurement, for example to determine the type and position of foreign inclusions, such as reinforcing bars, pipes and the like in concrete or masonry, an at least approximate estimate of the medium to be examined is made with regard to its absorption capacity for electromagnetic waves.
Das Sensorsystem läßt sich im Schritt S1 erst einschalten, wenn die Antennen
einheit 10 auf eine entsprechende Begrenzungsfläche aufgesetzt und ein vom
Benutzer vorzugsweise nicht beeinflußbarer Sicherheitsschalter aktiviert worden
ist. Nach dem Einschalten ist zunächst die über die Sendeantenne 2 abzustrah
lende Leistung eines Radarimpulses so abgesenkt, daß gerade noch eine sichere
Detektion des unter der Antenneneinheit 10 befindlichen Mediums 13 erfolgen
kann. Im Schritt S3 läuft dann dieser eine Meßvorgang zur Medienbestimmung
ab, der im Schritt S4 einer Auswertung unterzogen wird. Ergibt sich, daß die
Antenneneinheit 10 sich auf einem absorbierenden Medium befindet, so wird -
vorzugsweise in Abhängigkeit des festgestellten Mediums - die Leistung der
abzustrahlenden Radarwelle(n) im Schritt S5 entsprechend erhöht. Es kann eine
oder es können mehrere Messung(en) im Schritt S6 durchgeführt werden. Zum
Meß- und Auswertungsablauf gehört insbesondere eine Abschätzung der Tiefe
des von einem zu erfassenden Fremdkörper stammenden Reflexionssignals
basierend auf einer Laufzeitbestimmung über die Formel
The sensor system can only be switched on in step S1 when the antenna unit 10 has been placed on a corresponding boundary surface and a safety switch, preferably not influenced by the user, has been activated. After switching on, the power of a radar pulse via the transmitting antenna 2 is first lowered so that just a reliable detection of the medium 13 located under the antenna unit 10 can take place. In step S3 this one measuring process for media determination then takes place, which is subjected to an evaluation in step S4. If it is found that the antenna unit 10 is located on an absorbing medium, the power of the radar wave (s) to be emitted is increased accordingly, preferably as a function of the determined medium, in step S5. One or more measurements can be carried out in step S6. The measurement and evaluation process includes, in particular, an estimate of the depth of the reflection signal originating from a foreign body to be detected, based on a transit time determination using the formula
worin mit c die Lichtgeschwindigkeit und mit εr die zuvor gemäß der Erfindung bestimmte Dielektrizitätskonstante des Mediums bezeichnet sind. Ergibt sich im Schritt S4, daß die Antenneneinheit 10 auf ein nichtabsorbierendes Medium, beispielsweise eine "Pappwand" aufgesetzt wurde, so erhält der Bediener als Schritt S7 einen Hinweis. Ein Abtastvorgang, beispielsweise zur Ermittlung von Fremdkörpereinschlüssen im zu untersuchenden Medium, wie in der Patent anmeldung DE 198 47 688.4 beschrieben, wird dann unterbunden. where c denotes the speed of light and ε r the dielectric constant of the medium previously determined according to the invention. If it emerges in step S4 that the antenna unit 10 has been placed on a non-absorbing medium, for example a "cardboard wall", the operator receives a message as step S7. A scanning process, for example to determine foreign body inclusions in the medium to be examined, as described in patent application DE 198 47 688.4, is then prevented.
Lit. [1]: 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. 237-245Ref. [1]: I.J. Padaratz et al., Coupling Effects of Radar Antenna on Concrete, published in conference documents "Non-Destructive Testing in Civil Engineering ", NDT-CE'97, Volume 1, pp. 237-245
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