[发明专利]带有二维线圈阵列的基于阻抗的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于探测材料电阻抗的装置，其具有至少一个线圈、用于在所述线圈中产生电流脉冲的脉冲发生器和用于确定表示所述线圈的阻抗的参数的测量单元。

背景技术

通过电阻抗测量装置来探测材料例如钢筋混凝土是已知的。这样的装置包括线圈和用于向线圈馈送电流脉冲的脉冲发生器。在每个电流脉冲后，线圈产生的磁场衰减并引起线圈上的感应电压衰减。该电压的衰减是线圈阻抗的函数，其依赖于场范围内的材料的磁导率μ和电导率σ。例如，如果线圈接近埋入混凝土内的金属钢筋条时，场范围内的平均磁导率μ和电导率σ，和由此得到的线圈的阻抗会变化，这导致感应电压的衰减变缓。

因此，通过测量表示线圈的电感的参数，能够洞察线圈附近的材料的组成。这对于混凝土内的钢筋条或其他金属部分的定位、深度和/或直径的确定是非常有用的。

发明内容

本发明要解决的问题是进一步改进此类装置。所述问题是通过权利要求1的装置解决的。相应地，所述装置包括二维线圈阵列。进一步的，测量单元适于确定表示所述线圈中的单个线圈的阻抗的参数。这样的设计使得提供了材料的空间分辨测量方法，例如对混凝土内的钢筋条或其他金属部分的位置和/或取向进行定位。

在有利的实施例中，所述脉冲发生器适于向每个所述线圈分别馈送单独的电流脉冲，也就是说，它能够向每个选定的线圈馈送电流脉冲，同时不向其他线圈馈送脉冲。这使得能够在阵列内的任意位置产生定位明确的磁场。

另外，所述测量单元可以适于测量例如所述线圈中的单个线圈的所述参数。

所述线圈可以有利地由印刷电路板上的导电轨形成，其使得它们的制造成本低廉。

所述装置有利地用于探测混凝土，特别是探测钢筋混凝土，以定位其中的钢筋条或其他金属部分。

附图说明

当考虑做出以下详细的说明时，本发明将被更好的理解，并且不同于上述那些内容的对象将变得明显。这样的说明参考所附的附图，其中：

图1显示了装置的部件的框图，

图2显示了线圈电路的实施例，

图3显示了测量单元的最重要部件的实施例，

图4显示了印刷电路板上的线圈，和

图5是在多层印刷电路板上实现的线圈的示意图。

具体实施方式

定义：

术语“二维线圈阵列”应理解为线圈被排列成平面或曲面上的矩阵，在行方向上并排排列第一数量N1＞1的线圈，并且在列方向上并排排列第二数量N2＞1的线圈，行和列方向彼此横切地延伸。

术语“基于阻抗探测材料的装置”应理解为通过使线圈靠近材料来确定样品材料(例如混凝土)的特性的装置。向线圈馈送电流脉冲，并且线圈的磁场的建立或衰减是所述场所受到的磁导率μ和电导率σ的函数，其取决于材料的组成。因此，所述装置适于测定取决于材料的磁导率μ和/或电导率σ的特性。

概述：

图1显示了根据本发明的装置的部件的概况。可以看到，所述装置包括多个线圈1，其以行和列排列成二维阵列，标示为行方向x和列方向y。虽然每行的线圈数目N1和每列的线圈数目N2可以低至2，有利地这两个数目都大于2，这样可以获得待测材料的空间良好分辨信息。在图1的实施例中，N1＝N2＝6，但是其他数字例如8或16也可以使用。

每个线圈1都有线圈电路2。另外，所述装置包括脉冲发生器3、测量单元4和控制单元5。脉冲发生器3适于向每个线圈1分别馈送电流脉冲，同时测量单元4能够确定每个线圈的表示其阻抗的参数。控制单元5协调脉冲发生器3和测量单元4的操作。这些部件的设计将在下一部分进行更详细的描述。

脉冲发生器：

脉冲发生器3包括行脉冲线rp1...rpN1和列脉冲线cp1...cpN2，所有这些都连接到计时电路6。在二维阵列的每个单元i，j中，一个列脉冲线cpi与一个行脉冲线rpj相交。在操作中，一个行脉冲线例如被设置为高压(如10伏特)，同时其他行脉冲线被保持在低压(如0伏特)。另外，列脉冲线保持在高压(如10伏特)，有一条列脉冲线例外，对该条列脉冲线施加至少一个低压脉冲(例如到0伏特)。

线圈电路：

图2显示了单个线圈电路2和它从属的线圈1的实施例。可以看到，线圈电路2包括连接到列脉冲线cpi的第一输入端10，连接到行脉冲线rpj的第二输入端11，和连接到列信号线csi的输出端，假设i和j是二维线圈阵列中的线圈电路的坐标。