機械託架裝置以及具有這樣的機械託架裝置的測量儀的製作方法

2023-05-27 05:46:36

專利名稱：機械託架裝置以及具有這樣的機械託架裝置的測量儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械託架裝置，該機械託架裝置用於一種用於發 送和/或接收電磁高頻信號的裝置的至少一個傳感器板，尤其用於在大約l-5GHz頻率範圍內工作的雷達裝置的高頻天線的至少一個傳感器 板。
背景技術：
用於那些確定用於對包入介質中的目標比如牆壁中的管線或管子 進行探測的裝置的高頻傳感器比如天線通常要對高頻(HF)信號比如 雷達信號的發送和/或接收進行優化。為此一種所述的裝置具有高頻傳 感器的至少一塊傳感器板，該傳感器板比如用作天線並且以相應的方 式固定在探測器中。所述的平坦結構的天線從DE 10104863 Al中得到公開。這種公開 的平坦天線以高機械穩定性固定在電路板上，並且產生比較對稱的、 具有在很大程度上降低的旁瓣最大值或者說旁波瓣的方向特性曲線。 該天線包括一塊導電的板，該導電的板在彼此對置的邊緣上具有兩個 彎曲的側面區段，所述側面區段用作用於將天線連接到供電網絡上的 傳導臂。除此以外，所述天線的側面區段用於將所述平坦的天線機械 固定在電路板上。從DE 10239431中公開了一種定位儀，尤其一種手持的、用於對 封入物優選在牆壁、天花板和/或地板中的封入物進行探測的定位儀， 該定位儀具有至少 一個被外殼包圍的電容性的傳感器裝置，其中所述 電容性的傳感器裝置的至少一個測量電容器具有一個第一電極，該第 一電極具有一個平行於外殼壁體延伸的區段，該區段平坦地壓緊在外 殼壁體的內側上。為此，DE 10239431 Al所述裝置具有一個用於所述 第 一 電極的機械間隔墊片，該間隔墊片確定所述電極到外殼壁體之間 的間距並加以固定。發明內容按本發明的用於一個用於發送和/或接收電磁高頻信號的裝置的至 少一塊傳感器板比如一個天線元件的機械託架裝置以有利的方式構造為感應式傳感器的至少一個線圈的線圈體。用於傳感器的至少一個傳感器板或者說天線元件的機械載體元件 的所述結構能夠實現一種具有多重傳感裝置的測量儀，其中保證一種 緊湊的、在機械方面穩定的、用於多個傳感器的傳感器裝置。 一種這少一個線圏的線圈體^支架能夠降低儀器的成本，fi化^感^置的安 裝並且提高維修友好性，因為機械託架裝置的這種結構保證所述測量 儀的傳感器頭可容易更換。具有多重傳感裝置的測量儀如其比如用於對包入介質中的目標進 行定位一樣具有多個不同的傳感器，這些傳感器應該布置在所述測量 儀的外殼中。在對包入介質中的目標進行定位時，具有多重傳感裝置 的測量4義具有明顯的優點。通過所述託架裝置的特殊的機械結構，每個傳感器都具有相同的 測量點，這就能提供更為準確的、關於已發現的探測到的目標的結論， 而不必在傳感器彼此間進行調整或校準。通過在從屬權利要求中所列出的特徵，可以實現按本發明的測量 儀的優選的設計方案和改進方案。在按本發明的託架裝置的一種優選的實施方式中，至少一個用作 線圈的線臣系統沿所述託架裝置的周向將載體元件包圍。所述線圏是 測量儀的感應式傳感器的組成部分，該線圈可以構造為傳統的、巻繞 的線圏或者也可以比如構造為印刷線圈，其中能導電的線匝系統承擔 線圈繞組的功能。在按本發明的機械託架裝置上，優選關於所述託架裝置的對稱軸 線同心地布置多個用作線圈的線匝系統。在此，所述線匝系統可以沿所述對稱軸線的軸向方向尤其高度錯 位地上下以指定的間距進行布置。所述託架裝置的對稱軸線以及由此所述感應式傳感器的線匝系統 的對稱軸線以有利的方式相當於至少一個天線元件或者說傳感器板的 輻射方向。通過這種方式，為具有所述的按本發明的託架裝置的測量儀實現 了最佳的技術功能，因為所述測量儀的所有傳感器具有同一個測量點。 在按本發明的託架裝置的一種優選的實施方式中，該託架裝置以機械方式與載體電路板相連接，在該載體電路板上布置了其它電子元 件以及至少一個另外的傳感器元件。在按本發明的機械託架裝置的一種優選的實施方式中，如此構造 該託架裝置，使得其用作兩個滾動體的至少一根連接軸的導向元件。 通過這種方式，可以比如藉助於所述用於傳感器板的機械託架裝置來 導引可移動的測量儀的輪軸。所述機械託架裝置以優選方式基本上構造為比如具有矩形橫截面 的管形形狀，從而所述高頻傳感器的至少一塊傳感器板比如高頻傳感 器的天線元件可以安裝在所述託架裝置的內腔裡面，並且感應式傳感器的至少一個線圈元件可以布置在所述內腔的外部。而後在所述枳4成 託架裝置的這個內腔外部，也可以設置和構造用於所述測量儀的滾動 體的相應的軸的導向裝置。按本發明的機械託架裝置能夠以有利的方式實現具有多重傳感裝 置的測量儀，其中通過所述託架裝置的機械結構，所述測量儀的每個 傳感器具有同一個測量點，這就能夠提供更加準確的、關於被探測的 目標的結論。在具有多重傳感裝置的測量儀中，不同傳感器原理的組 合除了對被包入的目標進行純粹定位之外還能夠額外地對被探測的目 標進行材料識別，以及比如在涉及電線時能夠獲取關於電線的電壓狀 態的信息。除此以外，比如藉助於一個或多個天線元件進行的高頻定 位以及由此產生的對被包入的目標的深度評估明顯地更加精確，因為 高頻定位由於其它的布置在測量儀中的傳感器的測量結果可以適應於 ;故探測的目標的材料種類。通過按本發明的機械託架裝置，所述測量儀的傳感裝置可通過簡 單的連接技術，比如釺焊、插接、螺紋連接或者類似方式固定在測量 儀中。在手持的、可在有待檢查的介質的表面上移動的測量儀上，所述 測量儀的比如也向用於所述測量儀的位移傳感器提供相應的位移信號 的輪軸通過所述傳感器元件的機械託架裝置導引並且由此得到穩定。一種這樣的機械託架裝置不僅用於精密地布置各種不同的傳感 器，而且用作用於可移動的測量儀的輪軸的導向元件，該託架裝置能 夠實現一種緊湊的機械上穩定的傳感器裝置，這種傳感器裝置此外具 有維修友好性，因為它易於更換。藉助於按本發明的載體元件，可以實現一種緊湊的具有多重傳感裝置的測量儀，尤其一種所述的手持的 儀器，其中單個的傳感器以有利方式具有同一個測量點。按本發明的託架裝置或者說按本發明的測量儀的其它優點在以下 附圖中以及在相關的說明中得到公開。


在附圖中示出了按本發明的託架裝置以及按本發明的測量儀的一 些實施例，在以下說明中對其進行詳細解釋。附圖中的示意圖、這些 示意圖的說明以及權利要求都包含了大量的組合特徵。本領域的技術 人員也會單個地研究這些特徵，並且概括出其它有意義的特徵組合。其中圖1是按本發明的機械託架裝置的一種實施例的總體透視圖，圖2是按圖1的機械託架裝置的實施例的側視圖，圖3是所述機械託架裝置的俯視圖的簡化示意圖，圖4是按本發明的機械託架裝置的另一種實施方式沿圖3所示的軸線AA，的剖面圖，圖5是所述機械託架裝置的另一種實施例沿圖3所示軸線AA，的剖面圖，圖6是所述機械託架裝置的另一種實施例沿圖3所示軸線AA，的 示意剖面圖，圖7是機械託架裝置的另一種實施例的示意總透視圖， 圖8是按本發明的測量儀的一種實施例。
具體實施方式
圖1示出了按本發明的機械託架裝置10的第一實施例。該託架裝 置是由非金屬材料比如由合成材料或其它相應材料製成的本體12。在 圖1和2所示的實施例中構造為合成材料本體的託架本體12比如以注 塑技術來製造，該託架本體12基本上構造為管形形狀，並且在所示出 的實施方式中具有正方形的橫截面。但同樣可以設想其它的橫截面形 狀。在所述合成材料本體12的內腔14中設置了用於高頻傳感裝置傳 感器板18的保持元件16。所述傳感器板18比如構成雷達傳感器的天 線元件，該傳感器板18的安裝可以通過壓入、噴入或者掛入方式來進 行，其結果是將傳感器板18壓在支架上。所述機械託架裝置的合成材料本體12布置在載體電路板20上，比如粘合或者卡夾在該載體電路板20上。在這塊載體電路板20上， 可以以有利的方式布置所述傳感裝置的其它電子元件，尤其也可以布置其它傳感器。此外，所述託架本體12也可以通過相應的接觸件與所 述載體電路板20電接觸。所述機械託架裝置10的合成材料本體12在其外側面22上具有多 個環繞的、面狀的接片24。這些環繞的沿周向構造在合成材料本體12 上的接片沿所述機械託架裝置IO的在圖2中繪出的對稱軸線Z的方向 具有一個軸向間距。所述對稱軸線Z在此基本上相當於由所述傳感器 板18構成的高頻傳感器比如雷達傳感器的輻射方向。對於多重測量頭的設置的感應式傳感裝置來說，將機械託架裝置 IO用作線圈體。在所述的感應式傳感裝置上，使用多個線圏(發送或 者說接收線圏)。在兩個在高度上錯位的接片24之間的相應的間隙26在所述機械 託架裝置的所說明的實施例中用作感應式傳感器的線圈的繞組的線圈 體。此外，除了作為感應式傳感裝置的線圈體的功能之外，所述機械 託架裝置10的合成材料本體12還構造為用於在圖1到7中未詳細示出 的測量儀尤其手持的可移動的定位儀(參見圖8)的軸28的導向輔助 件。在此，所述軸28可以在所述環繞的接片24的間隙27中導引，在 所述軸28的端部上可以成對地布置滾動體比如輪子。圖3示出了所述機械託架裝置10的一種實施例的示意俯視圖。在 所述託架本體12的內腔14中布置了四塊基本上具有三角形形狀的傳 感器板18,所述傳感器板18形成一種尤其星形-漏鬥-形狀的雙重極化 的天線。在所述合成材料本體12的外側面22上構造了相應的接納處 24、 26,而所述接納處則用作用於附加的感應式傳感裝置的線圏的線 圈體。除此以外，所述機械託架裝置10的託架本體12具有用於軸28 的導向元件26、 27,利用所述導向元件，其中使用了按本發明的機械 託架裝置10的測量儀可以沿箭頭30的方向移動，比如可以在壁體上 移動。在所述載體電路板上，可以布置附加的傳感器，比如電容性傳 感器。存在著不同的方案用於將感應式傳感裝置的線圏布置在所述機械 託架裝置IO上，在圖4到6中示範性地但並非終結性地示出了其中幾種方案。在按圖4的按本發明的託架裝置的實施例中，所述機械託架裝置 10的託架本體12固定在載體電路板20上。沿所述託架本體12的周向， 相對於所述機械託架裝置10的對稱軸線Z以軸向階梯的方式上下布置 了三個線圈32、 34以及36。在此，這可以是由兩個發送線圈以及一個接收線圏組成的裝置或 者說也可以是由兩個接收線圈和一個發送線圈組成的裝置。這三個線 圈32、 34和36的布置的特點在於，所有三個線圈關於共同的軸線Z 同心布置。在使用兩個發送線圏時，這兩個發送線圏由其相應的發送 器供給相反相位的交流電。由此第一發送線圏在接收線圈中誘導出一 個磁通量，該磁通量與由第二發送線圈在接收線圈中誘導出的磁通量 方向相反。兩個在接收線圈中誘導出的磁通量由此相互平衡，從而如 果在線圈裝置的附近不存在外部的金屬物品，那麼所述接收器就沒有 在接收線圈中探測到任何接收信號。所述三個線圈32、 34和36由此形成一個在平衡線路中的感應式傳感器。圖5示出了所述線圈在機械託架裝置10的託架本體12上的布置的 第二實施例。在按圖5的實施例中，線圏32，和34，是傳統的繞組線圏， 但線圈36，是在所述載體電路板20上的印刷線圏。為此，相應的產生 線匪系統的導體電路結構比如通過光電技術構造在所述機械託架裝置 10的載體元件20上。作為替代方案，可以將布置在載體電路板20上 的印刷線圈36，同樣構造為具有空氣芯的線圈或者具有鐵氧體芯的線 圈並且布置在所述載體電路板上。圖6示出了另 一種用於藉助於所述機械託架裝置10實現的傳感器 裝置的實施例。在圖6所示實施例中，線圈32"以及36"是印刷線圈， 與之相反，線圈34"則是傳統的巻繞的線圏。為此所述機械託架裝置 IO的按圖6的實施方式具有相對於所述載體電路板20沿軸線Z的軸向 方向錯位的並且平行布置的附加電路板38,所述印刷結構形式的線圏 32，，的線匝構造在所述附加電路板38上。此外，在所述附加電路板38上還有足夠的位置用於在圖6中未進 一步示出的附加的電容性傳感裝置或者說用於附加的用於交流電壓探 測的傳感器的相應的傳感器表面。用於探測50/60Hz信號的交流電傳 感器不僅可以集成在其中一塊電路板上，而且可以集成在所述機械託架裝置10的託架本體12上面或裡面。因此，這樣的傳感器比如可以 通過導電的元件比如金屬帶集成在所述託架本體12中，比如澆注在該 託架本體12中，或者也可以卡夾在這個託架本體上。所述交流電傳感 器在此以有利的方式同樣關於所述裝置的Z軸線對稱。因此，可以將 兩個交流電電極安裝在所述託架本體12的兩個對置的側面中或上面。在所有示出的實施方式中，在電路板上的線圈原則上可以總是構 造為印刷線圈或者也可以構造為具有空氣芯的線圈，或者構造為具有 鐵氧體芯的線圏。因此，比如也可以在所述附加電路板38上布置巻繞 完畢的用於感應式傳感裝置的線圏。圖7示出了所述機械託架裝置10的一種實施例，在該實施例中所 述託架裝置布置在兩塊基本上平行布置的電路板20或者說38之間。 所述機械託架裝置10的比如可以由合成材料製成的託架本體12在此 再度構造為用於感應式傳感裝置的線圏的線圈體，並且在其內部支承 著雷達傳感器尤其UWB (超寬帶)雷達傳感器的天線裝置的傳感器板 18。所述傳感器板18可以是板材衝壓件，但是也可以藉助於另一種制 造方法由另一種材料製成。除此以外，在所述載體電路板20上還有足夠的位置，該位置不僅 可以用於電容性傳感裝置40、交流電壓探測器，而且可以用於測量頭 的感應式傳感裝置的其它線圏(印刷線圈或者巻繞完畢的線圏)。但 是所述交流電壓探測器也可以比如以所說明的方式直接安裝在所述託 架本體12裡面或上面。所述可選的附加電路板38同樣固定地與所述機械託架裝置10的 託架本體12相連接，從而又實現所述附加電路板的精確定位和簡單安 裝，並且由此實現布置在其上面的附加傳感器的精確定位及簡單安裝。所述載體電路板20可以通過相應的保持元件比如如其在圖2中示 出的定位元件42布置和固定在相應的測量儀的外殼的內部。圖8作為用於按本發明的測量儀的實施例示出了一個手持的、用 於用多重傳感裝置對包圍在介質中的目標進行探測的定位儀80。在一 個這樣的測量儀中，所述多重傳感裝置通過按本發明的機械託架裝置 10定位和固定在4義器內部。這種定位儀的外殼44可沿兩個優選的相反的運動方向46或者說 48移動，所述運動方向46或者i兌48垂直於所述測量儀的外殼44的縱向伸展方向50。所述定位儀80具有四個構造為輪子的滾動體52、 54、 56和58,這四個滾動體52、 54、 56和58沿所述儀器的縱向伸展方向 50布置在對置的端面60或者說62上，或者說沿儀器的橫向伸展方向 布置該儀器的外部區域中。所述分別沿縱向伸展方向50彼此對置的滾 動體52和58或者說54和56通過剛性的軸28不可相對轉動地彼此相 連接，其中所述剛性的軸28如此通過所述機械託架裝置IO導引，使 得該託架裝置10用作用於所述可移動的儀器80的軸導向裝置。為記錄運動特性參數，所述定位儀80具有一個尤其帶有兩個傳感 器的傳感器單元，利用所述傳感器可以採集運動特性參數。為此以未 詳細示出的方式將扇形輪套裝在所述軸28上，所述扇形輪在叉形光柵 中移動，從而能夠探測儀器的運動方向。所述測量4義80的外殼44在其頂蓋側68上具有一個由弓形把手82 構成的手持裝置70,該手持裝置70沿所述外殼44的縱向伸展方向50 延伸。藉助於這個手持裝置70及輪子52、 54、 56和58，所述測量儀 可以在有待檢查的介質比如牆壁、地板或天花板的表面上移動。所述手持裝置70在其朝向圖像顯示器72的端部上具有一個第一 操作元件74,利用該第 一操作元件74可以開始或者說結束相應的用於 對被包入的目標進行定位的測量過程。在所述儀器的手持裝置70和構 造為圖像顯示器的顯示屏72之間布置了一個鍵盤76,該鍵盤76具有 不同的測量4要4醜78、 81、 82,利用這些測量按鈕78、 81、 82比如可以 接通或者說關閉所述測量儀的多重傳感裝置的不同的傳感器。在按本發明的機械託架裝置IO上布置了所述多重傳感裝置，該機 械託架裝置10則布置在所述測量儀的背向所述保持元件70的頭部件 84中並且在圖8中僅僅示意地以虛線示出。在此，所述高頻傳感器的 傳感器板18朝著所述外殼44的在圖8中被蓋住的下側面定向，使得 所述機械託架裝置IO的和天線裝置的輻射方向相同的對稱軸線Z如同 利用在圖8中的附圖標記86所表示的一樣朝圖8的圖紙平面裡面定向。按本發明的測量儀，尤其一種這樣的手持的用於對包圍在介質中 的目標進行探測的定位儀具有一個多重傳感裝置，尤其一個高頻傳感 裝置，比如一根或多根處於在大約1到5GHz之間的頻率範圍內的雷 達天線。除此以外，按本發明的測量儀具有一個用於對金屬物品進行 定位的感應式傳感器。所述高頻傳感器板以及感應式傳感器的線圏裝置由機械託架裝置相對於彼此進行定位，並且此外也在總體上作為多 傳感器單元定位在所述測量儀的外殼中。在此，所述機械託架裝置可 以直接固定在所述測量儀的載體電路板上，該載體電路板具有其它用 於運行所述測量儀的電子觸發元件。其它的傳感裝置比如電容性傳感電網線路的交流電場的電壓探測器、以及一個或多個電容性高頻探測器可以如此布置在所述機械託架裝置IO或者說所屬的載體電路板的相應的接納處中，使得這個多重傳感裝置的每個傳感器具有相同的測量 點，這就導致更加精確的、關於已發現的探測目標的結論。由於所述構造為多功能支架的機械託架裝置，可以實現一種緊湊 的具有維修友好性的測量儀，該測量儀具有機械上穩定的傳感器裝置。按本發明的機械託架裝置以及相應的測量儀，尤其是具有按本發 明的機械託架裝置的定位儀不限於在附圖中及說明書中所列出的實施例。尤其一種所述的測量儀沒有局限於在實施例中所示出的不同的傳 感器類型。其它的傳感器比如紅外傳感器、超聲傳感器或類似傳感器 同樣可以集成在所述機械託架裝置上面或裡面。
權利要求
1.用於發送和/或接收電磁高頻信號的裝置的至少一個傳感器板(18)的機械託架裝置(10)，其特徵在於，所述託架裝置(10)是感應式傳感器的至少一個線圈(32、32』、32」；34、34』、34」；36、36』、36」)的線圈體(24、26)。
2. 按權利要求l所述的託架裝置，其特徵在於，至少一個用作線 圏(32、 32，、 32"; 34、 34，、 34"; 36、 36，、 36")的線臣系統沿周向 將所述載體元件(10)包圍。
3. 按權利要求1或2所述的託架裝置，其特徵在於，多個用作線 圈(32、 32，、 32"; 34、 34，、 34，，; 36、 36，、 36")的線匪系統關於所 述託架裝置(10)的對稱軸線Z同心布置。
4. 按權利要求3所述的託架裝置，其特徵在於，所述線匝系統沿 所述對稱軸線Z的軸向方向在高度上彼此錯位地布置。
5. 按權利要求3或4所述的託架裝置，其特徵在於，所述託架裝 置(10)的對稱軸線Z相當於所述至少一個傳感器板(18)的輻射方 向。
6. 按前述權利要求中任一項所述的託架裝置，其特徵在於，所述 託架裝置(10)具有至少一個用於至少一個另外的傳感器尤其交流電 傳感器的接納處。
7. 按前述權利要求中任一項所述的託架裝置，其特徵在於，所述 託架裝置(10)以機械方式與至少一個載體電路板(20、 38)相連接， 在所述載體電路板(20、 38)上設置了傳感器(40)的至少一個另外 的元件。
8. 按權利要求7所述的託架裝置，其特徵在於，所述託架裝置(10) 與所述至少一個載體電路板(20、 38)電接觸。
9. 按前述權利要求中任一項所述的託架裝置，其特徵在於，所述 託架裝置(10)是兩個滾動體(52、 54、 56、 58)的至少一根連接軸(28)的導向元件(26、 27)。
10. 按前述權利要求中任一項所述的託架裝置，其特徵在於，所 述託架裝置(10)基本上構造為尤其具有矩形橫截面的管形形狀，其 中所述至少一個傳感器板(18)布置在所述託架裝置的內腔(14)中 並且所述至少一個線圏(32、 32，、 32"; 34、 34，、 34"; 36、 36，、 36")則布置在這個內腔(14)的外部。
11. 具有多重傳感裝置的測量儀，尤其是手持的、用於對包入介 質中的目標進行探測的定位儀(80),具有用於發送和/或接收電磁高 頻信號的裝置，其特徵在於，所述測量儀(80)具有至少一個按權利 要求1到10中至少一項所述的託架裝置(10)。
12. 按權利要求11所述的測量儀，其特徵在於，所述測量儀具有 多個滾動體(52、 54、 56、 58),所述滾動體(52、 54、 56、 58)分別 成對地藉助於軸(28)相連接，其中所述軸(28)藉助於所述託架裝 置(10)來導引。
全文摘要
本發明涉及一種機械託架裝置(10)，該機械託架裝置(10)用於發送和/或接收電磁高頻信號的裝置的至少一個傳感器板比如天線元件(18)。按本發明提出，所述託架裝置(10)是感應式傳感器的至少一個線圈(32、32』、32」；34、34』、34」；36、36』、36」)的線圈體(24、26)。此外，本發明涉及一種具有多重傳感裝置的測量儀，尤其是一種用於對包入介質中的目標進行探測的定位儀(80)，其具有至少一個這樣的託架裝置(10)。
文檔編號H01Q1/22GK101243582SQ200680029933
公開日2008年8月13日 申請日期2006年7月3日 優先權日2005年8月17日
發明者C·韋蘭德, E·施米特, M·馬勒, R·克拉普夫, U·斯庫爾特蒂-貝茨, U·霍夫曼 申請人:羅伯特·博世有限公司