JP2005518548A - 閉じ込められている物体の位置を求める方法および装置 - Google Patents
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Abstract
本発明では、媒質中に閉じ込められている物体の深さの情報を得るために、容量式センサ装置の変位電流に相関する測定量の位相測定が行われる。
さらに本発明は上述の方法を実行する測定装置に関する。
Description
本発明は請求項1の上位概念記載の閉じ込められている物体の位置を求める方法および請求項13の上位概念記載の閉じ込められている物体の位置を求める装置に関する。
本発明は媒質中に閉じ込められている物体の位置を求める方法に関する。ここでは容量式センサ装置の形成した検出信号が調査すべき媒質中に浸透する。物体の存在しているときの検出信号と存在していないときの検出信号とを比較することにより、媒質中に閉じ込められている物体の情報を得ることができる。本発明の方法は、閉じ込められている物体の位置を求めるために、容量式センサ装置の容量変化、すなわち媒質の誘電率が閉じ込められている物体によって変化する性質を利用している。誘電率の変化は容量式センサ装置の電極間のインピーダンスを測定することにより求められる。
本発明の実施例を図示し、以下に詳細に説明する。図およびその説明や本発明の方法およびこれを利用した測定装置に係る特許請求の範囲には種々の特徴が相互に関連して含まれている。当該の技術分野の技術者はこれらの特徴を個々に捉えることも有意に組み合わせて捉えることもできる。
図1には本発明の方法が適用されるないしは本発明の測定装置が利用される典型的な測定状況が概略的に示されている。容量式センサ装置14を用いて媒質10に閉じ込められている物体12を検出する。閉じ込められている物体12はこれを包囲する媒質10の表面16から距離dのところに位置している。例えば容量式センサ装置14を含む測定装置18が物体12を包囲している媒質10の表面16に載置される。容量式センサ装置14は主として測定コンデンサ20から成り、これは2つのコンデンサ電極22,24を備える。測定原理をわかりやすく図示するために当該のコンデンサ電極22,24は図1では上下に並べて表してある。実際の容量式センサ装置では測定コンデンサの各電極は相互にほぼ平行に配置されている。測定コンデンサ20の電場の所望の配向作用は相応の電極またはジオメトリ手段によって得られる。
M = M(ω) = α(ω)+β(ω)*I(ω)
が成り立つ。
V(f) = v(f)*exp(iφ(f))
は式
W(T) = Re(exp(i*2π*f*T)*V(f))
にしたがってサンプリング回路の後方で測定される電圧W(T)に関係している。サンプリング時点Tのオフセットから周波数fでの電圧Vの大きさおよび位相を推定することができる。
M−10°(ω) =γ0(ω)*(M20°(ω))+γ1(ω)
が成り立つのである。
E(ω) ≪ UG(ω)
が成り立つ。
Iv(ω)(封入物あり) = ξ*Iv(ω)(下地)*exp(i*2π/λ(ω)*Lv−L)
が成り立つ。
E(ω) = (Iv(ω)(封入物あり)−Iv(下地))
= (1−ξ)*exp(i*2π/λ(ω)*(Lv−L))*Iv(ω)(下地)
が成り立つ。
2π/λ(ω)*(Lv−L) = −Φ(ω)+Ψ(ω)
が成り立つ。
λ(ω)/2π*(−Φ(ω)+Ψ(ω))+L = Lv
によって、関係する電気力線の長さLvを逆に推定することができる。関係する電気力線の長さは、ジオメトリファクタG(ω,L)を介して物体の深さに関係している。
Claims (9)
- 少なくとも1つの容量式センサ装置を用いて検出信号を形成し、これが調査すべき媒質中に浸透するようにし、
検出信号の評価、特にインピーダンスの測定を行うことにより、媒質中に閉じ込められている物体の情報を得る、
媒質中に閉じ込められている物体の位置を求める方法において、
媒質中に閉じ込められている物体の深さの情報を得るために、容量式センサ装置の変位電流に相関する測定量の位相測定を行う
ことを特徴とする媒質中に閉じ込められている物体の位置を求める方法。 - 測定量と容量式センサ装置の変位電流との線形の関係を用いる、請求項1記載の方法。
- 電圧信号を測定して検出信号の大きさおよび位相を評価する、請求項1または2記載の方法。
- 閉じ込められている物体が容量式センサ装置の変位電流に形成した位相ずれを用いて物体を識別する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
- 検出信号は2つ以上の測定周波数を有する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 検出信号の1つまたは複数の測定周波数を100MHz〜10000MHzのインターバルのものとし、有利には500MHz〜5000MHz、特に有利には1000MHz〜3000MHzのインターバルのものとする、請求項5記載の方法。
- 検出信号を形成する容量式センサ装置のラテラル方向のオフセットに依存して、媒質中に閉じ込められている物体の位置を求めるための検出信号を測定し評価する、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
- 請求項1から7までのいずれか1項記載の媒質中に閉じ込められている物体の位置を求める方法を実施する測定装置、例えばハンドヘルド型の位置測定装置において、
センサ装置と、センサ装置に対する検出信号を形成する手段と、検出信号から測定値を求める制御評価ユニットと、求められた測定値を出力する出力装置とを有する
ことを特徴とする測定装置。 - さらに測定結果、例えば媒質中に閉じ込められている物体の所在、すなわち横方向位置および深さをその位置がわかるように測定装置の出力装置上に表示する手段を有する、請求項8記載の装置。
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