[发明专利]电容式定位仪

说明书

技术领域

本发明涉及定位仪。尤其是，本发明涉及用于电容式探测封闭在介质中的对象的定位仪。

背景技术

为了检测埋藏在墙壁中的物体、例如在轻型结构墙壁中的梁，已知电容式探测器。这样的探测器使用电极，所述电极的充电行为或放电行为被确定，以便推断出介电对象。带有多个电极的探测器也是已知的，其中电极对的电容的变化被确定。通常需要在墙壁上手动地校准这样的探测器，因为这些仪器甚至不能识别墙壁接触并且电极或电极对的电容取决于环境条件、如温度、空气湿气、背离传感器的对象、通过使用者的接地、墙壁材料的电或介电特性。为了考虑这些可变的影响因素，必须在墙壁处校准已知的仪器，为此或者需要通过使用者的相应控制或者需要昂贵的传感器系统。

DE 10 2007 058 088 A1示出用于定位介质中的介电对象的传感器。所示的传感器确定在参考电容和测量电容之间的比例，所述测量电容与该对象关于这两个电容的电极的位置相关。

DE 10 2008 005 783 B4示出作为防夹保护的电容式探测器，其借助推挽测量电桥将两个电容的电容相互比较。电容之一通过两个可彼此相对安置的电极构成，使得其相对间距的变化可以被用于生成信号，该信号发出夹紧警告。

本发明所基于的任务是说明一种用于电容式探测的定位仪，该定位仪为了实现高的测量精度不需要校准。

发明内容

本发明借助于具有独立权利要求的特征的定位仪来解决该任务。从属权利要求再现优选的实施方式。

基本上有两个需要校准定位仪的理由。一方面不可控制的影响如环境温度、环境湿气、背离传感器的对象或定位仪通过使用者的接地可能影响输出信号。另一方面，输出信号与介质处的对象无关地与空气中（in Luft）的输出信号不同，其中介质的材料和材料厚度以及墙壁电特性如介电常数或传导性可以引入到输出信号中。

本发明的用于电容式探测被封闭在介质中的对象的定位仪包括测量电极、参考电极和接收电极，其中测量电极与接收电极一起构成可通过对象影响的测量电容，并且参考电极与接收电极一起构成不能被对象影响的参考电容，此外包括用于给测量电容和参考电容供应移相的交变电压的振荡器和用于控制所述交变电压至少之一的幅度的控制装置，以便使测量电极或参考电极的电场对接收电极的影响彼此相均衡。在此，所述电极平面地实施，其方式是所述电极与其表面相比仅具有小的厚度。在优选的实施方式中，所述表面此外是平坦的。此外，测量电极具有比参考电极大的面积。

通过在推挽测量电桥处使用所描述的电极装置，可以补偿影响在电极之间的电容的干扰因素。这种影响可以是与对象和介质无关的，例如环境温度、空气湿气、与电极背离的对象或定位仪经由在其手中持有所述仪器的使用者的接地。

在优选的实施方式中，测量电极与接收电极的间距大于参考电极与接收电极的间距。

所描述的推挽测量电桥根据对象的存在确定商的改变，该商通过测量电容和参考电容之差与这两个电容之和构成。以相同形式影响这两个电容的影响因此不改变测量参量。通过各个电极的所说明的几何构型（Auspr?gung）可以使通过对象对参考电容的可影响性降低。

测量电极可以至少部分地并且尤其是在测量电极与接收电极之间的区域中由防护电极包围，该防护电极与恒定电势连接。在该以及另外的实施方式中适合于将测量电极、接收电极和参考电极布置在相同的平面中。防护电极在这种情况下可以同样在该平面中伸展。恒定电势可以尤其是与仪器地（Ger?temasse）相应。防护电极在该平面中提供屏蔽，该屏蔽被调整到预先确定的、尤其是在时间上恒定的电势。因此无需附加的耗费来实现该屏蔽，如果由于调节条件而在接收电极处出现电势，使得与上面描述的交变电压同步的交变电压分量消失，则这种无源屏蔽尤其是有效的。防护电极因此可以与所描述的推挽测量电桥相结合地改善定位仪的确定质量。

测量电极、参考电极和接收电极可以处于一个平面中，其中在背离对象的侧上布置有与恒定电势连接的屏蔽电极，该屏蔽电极至少部分地或优选完全地遮盖处于该平面中的电极。由此可以减少不要被探测的对象、尤其是定位仪的使用者的影响。在一种变型方案中，该遮盖也可以仅仅提供部分遮盖，例如接收电极或参考电极可以从该遮盖中取出。

在另一实施方式中，其可以与上述实施方式组合，载体材料在测量电极和接收电极之间具有凹部。

在又另一实施方式中，其可以与上述实施方式组合，参考电极和接收电极布置在平坦的载体材料的表面上，其中载体材料在参考电极和接收电极之间具有凹部。