(57)【要約】【課題】基盤内の物体を検出するための装置および方法を広範囲に改良し、検出装置の空間解像度を高め、測定結果の精度を改善する。【解決手段】送信ユニット（５４；１４１；１６１）が、少なくとも１つの別の送信信号（TX2,TX3）を基盤に送信するように構成された少なくとも１つの別のセンサ素子（５３．２，５３．３）を備え、送信ユニット（５４；１４１；１６１）の送信素子（５３．１〜５３．３）が、制御・評価ユニット（４５）によって互いに無関係に制御可能である。【選択図】図３Ｂ
2013024873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基盤（３，６）に第１送信信号（TX1）を送信するように構成された第１送信素子（５３．１）を有する送信ユニット（５４；１４１；１６１）と、
前記第１送信信号（TX1）、物体（８，１１，１２．１〜１２．３）および基盤（３，６）の特性に関係した受信信号（TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3）を受信するように構成された複数の受信素子（５５．１〜５５．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）を有する受信ユニット（５６；１４１；１６１）と、
前記送信および前記受信ユニット（５４，５６）を制御し、前記受信信号（TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3）を評価するように構成された制御・評価ユニット（４５）と、
前記制御・評価ユニット（４５）によって評価された前記受信信号（TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3）を表示するように構成された表示ユニット（２６）と、
を備える、基盤（３，６）内の物体（８，１１，１２．１〜１２．３）を検出するための検出装置（１；２１；１２１）において、
前記送信ユニット（５４；１４１；１６１）が、第２送信信号（TX2,TX3）を基盤（３，６）に送信するように構成された第２送信素子（５３．２，５３．３）を備え、
前記送信ユニット（５４；１４１；１６１）の前記第１および第２送信素子（５３．１〜５３．３）が、前記制御・評価ユニット（４５）によって互いに無関係に制御可能であることを特徴とする、基盤（３，６）内の物体（８，１１，１２．１〜１２．３）を検出するための検出装置（１；２１；１２１）。
【請求項２】
前記送信ユニット（５４）の前記第１および第２送信素子（５３．１〜５３．３）並びに前記受信ユニット（５６）の前記複数の受信素子（５５．１〜５５．３）が、１つの送信素子と１つの受信素子とが統合されたセンサ素子（４７．１〜４７．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）を複数構成して第１センサユニット（４４；１２２；１４２；１６１）に組み込まれており、
前記センサ素子（４７．１〜４７．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）が、前記制御・評価ユニット（４５）によって、前記センサ素子（４７．１〜４７．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）が前記送信信号（TX1, TX2, TX3）を送信する送信モードと、前記センサ素子（４７．１〜４７．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）が前記受信信号（TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3, TX2/RX1, TX2/RX2, TX2/RX3, TX3/RX1, TX3/RX2, TX3/RX3）を受信する受信モードとの間で切換可能である、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記第１センサユニット（４４；１２２；１４２；１６１）は、少なくとも３つの前記センサ素子（４７．１〜４７．３；１６２．１〜１６２．５）が、少なくとも第１列および第２列にずらして配置されており、第２列の前記センサ素子（４７．３；１６２．３）が、第１列の前記センサ素子（４７．１，４７．２；１６２．１，１６２，２）の間に配置されている、請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記送信ユニット（５４）の送信素子（５３．１〜５３．３）が、第１偏波方向（Ｐ１）を有する送信信号（TX1,P1, TX2,P1, TX3,P1）および第２偏波方向（Ｐ２）を有する送信信号（TX1,P2, TX2,P2, TX3,P2）を送信するように構成されており、前記第２偏波方向（Ｐ２）が前記第１偏波方向（Ｐ１）とは異なっている、請求項２または３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記受信ユニット（５６）の受信素子（５５．１〜５５．３）が、同時に、第１受信信号（TX1,P1/RX1,P1, TX1,P2/RX1,P1, TX1,P1/RX2,P1, TX1,P2/RX2,P1, TX1,P1/RX3,P1, TX1,P2/RX3,P1, TX2,P1/RX1,P1, TX2,P2/RX1,P1, TX2,P2/RX2,P1, TX2,P2/RX2,P1, TX2,P1/RX3,P1, TX2,P2/RX3,P1, TX3,P1/RX1,P1, TX3,P2/RX1,P1, TX3,P1/RX2,P1, TX3,P2/RX2,P1, TX3,P1/RX3,P1, TX3,P2/RX3,P1）を前記第１偏波方向（Ｐ１）に受信し、第２受信信号（TX1,P1/RX1,P2, TX1,P2/RX1,P2, TX1,P1/RX2,P2, TX1,P2/RX2,P2, TX1,P1/RX3,P2 TX1,P2/RX3,P2, TX2,P1/RX1,P2, TX2,P2/RX1,P2 TX2,P2/RX2,P2, TX2,P2/RX2,P2, TX2,P1/RX3,P2, TX2,P2/RX3,P2, TX3,P1/RX1,P2, TX3,P2/RX1,P2, TX3,P1/RX2,P2, TX3,P2/RX2,P2, TX3,P1/RX3,P2, TX3,P2/RX3,P2）を前記第２偏波方向（Ｐ２）に受信するように構成されている、請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記制御・評価ユニット（４５）が、スタックメモリ（６７．１，６７．２，６７．３）およびメインメモリ（６８）を有するメモリ（６６）を備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
第２センサユニット（１２３）に前記センサ素子（１２６．１〜１２６．４，１２７．１〜１２７．３）が設けられており、前記センサ素子（１２６．１〜１２６．４，１２７．１〜１２７．３）が、少なくとも１つのセンサ特性において前記第１センサユニットの前記センサ素子（４７．１，４７．２，４７．３）とは異なっている、請求項２から６までのいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項８】
第１表示モードでは前記第１センサユニット（１２２）の測定結果が、第２表示モードでは前記第２センサユニット（１２３）の測定結果が、第３表示モードでは前記第１および第２センサユニット（１２２，１２３）の測定結果が表示ユニットに表示可能である、請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記第２センサユニット（１２３）が、給電線（１１，１２．１〜１２．３）を検出するための電流センサユニットとして構成されている、請求項７または８に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記電流センサユニット（１２３）が、前記センサ素子としての第１および第２磁界センサ素子（１２６．１〜１２６．４；１２７．１〜１２７．３）を備え、前記第１磁界センサ素子（１２６．１〜１２６．４）が、第１方向（１３０）に磁界または磁界勾配を検出し、前記第２磁界センサ素子（１２７．１〜１２７．３）が、前記第１方向（１３０）とは異なる第２方向（１３２）に磁界または磁界勾配を検出する、請求項９に記載の検出装置。
【請求項１１】
前記電流センサユニット（１２３）が、前記第１および第２方向（１３０，１３２）とは異なる第３方向（１３１）に磁界または磁界勾配を検出する前記センサ素子としての第３磁界センサ素子を備える、請求項１０に記載の検出装置。
【請求項１２】
前記電流センサユニット（１２３）が、第１方向（１３０）および第１方向（１３０）とは異なる第２方向（１３２）に磁界または磁界勾配を検出するための前記センサ素子としての磁界センサ素子を備える、請求項９に記載の検出装置。
【請求項１３】
前記磁界センサ素子が、前記第１方向および第２方向（１３０，１３２）とは異なる第３方向（１３１）に磁界または磁界勾配を検出する、請求項１２に記載の検出装置。
【請求項１４】
前記電流センサユニット（１２３）が変調ユニット（１２４）を備え、該変調ユニットが、通信接続（１２５）を介して前記制御・評価ユニット（４５）に接続可能であり、前記制御・評価ユニット（４５）の制御命令に応答して給電線（１１，１２．１〜１２．３）の電流信号を変調する、請求項９から１３までのいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１５】
前記制御・評価ユニット（４５）が、前記受信信号を復調するための評価モジュールを備える、請求項１４に記載の検出装置。
【請求項１６】
前記制御・評価ユニット（４５）が、前記複数の受信素子（５５．１〜５５．３）の受信信号（７４．１〜７４・５）から複数の深部断面図（８９．１〜８９．５；１０７．１〜１０７．３０，１０８．１〜１０８．３０）を計算するように構成されている、請求項１から１５までのいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項１７】
前記制御・評価ユニット（４５）が、前記深部断面図（８９．１〜８９．５；１０７．１〜１０７．３０；１０８．１〜１０８．３０）から、第１深さ（ｚ）と第２深さ（ｚ＋Δｚ）との間の深さ範囲にわたる平均値、メジアン、最大値または重み付け合計として平面図を計算し、前記表示ユニット（２６）に表示するように構成されている、請求項１６に記載の検出装置。
【請求項１８】
前記第１深さ（ｚ）および前記第２深さ（ｚ＋Δｚ）が調節可能に構成されている、請求項１７に記載の検出装置。
【請求項１９】
次のステップ：
送信ユニット（５４；１４１；１６１）の第１送信素子（５３．１；１４２．１；１６２．１）によって基盤（３，６）に第１送信信号（TX1）を送信するステップと、
受信ユニット（５６；１４１；１６１）の複数の受信素子（５５．１〜５５．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）により、前記送信信号（TX1）、物体（８，１１，１２．１〜１２．３）および基盤（３，６）の特性に関係した第１受信信号（TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3）を受信するステップと、を備える、基盤（３，６）内の物体（８，１１，１２．１〜１２．３）を検出するための方法において、
さらなるステップ：
前記送信ユニット（５４；１４１；１６１）の第２送信素子（５５．２〜５３．３；１４２．２〜１４２．４；１６２．２〜１６２．５）により第２送信信号（TX2, TX3）を基盤（３，６）に送信するステップと、
前記受信ユニット（５６；１４１；１６１）の前記複数の受信素子（５５．１〜５５．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）によって、前記第２送信信号（TX2, TX3）、物体（８，１１，１２．１〜１２．３）および基盤（３，６）の特性に関係した第２受信信号（TX2/RX1, TX2/RX2, TX2/RX3, TX3/RX1, TX3/RX2, TX3/RX3）を受信するステップと、
を備えることを特徴とする、基盤（３，６）内の物体（８，１１，１２．１〜１２．３）を検出するための方法。
【請求項２０】
前記送信ユニット（５６；１４１；１６１）の前記第１および第２送信素子（５３．１〜５３．３；１４２．２〜１４２．４；１６２．２〜１６２．５）によって順次に前記第１および第２送信信号（TX1, TX2, TX3）を送信し、前記受信ユニット（５６；１４１；１６１）の全ての前記受信素子（５５．１〜５５．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）によって、前記第１および第２受信信号（TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3, TX2/RX1, TX2/RX2, TX2/RX3, TX3/RX1, TX3/RX2, TX3/RX3）を同時に受信する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記送信ユニット（５４）の前記第１送信素子（５３．１〜５３．３）のそれぞれによって、第１偏波方向（Ｐ１）を有する第１送信信号（TX1,P1, TX2,P1, TX3,P1）を送信する第１ステップ、前記第１偏波方向（Ｐ１）とは異なる第２偏波方向（Ｐ２）を有する第２送信信号（TX1,P2, TX2,P2, TX3,P2）を送信する第２ステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記受信ユニット（５６）の受信素子（５５．１〜５５．３）により同時に、第１受信信号（TX1,P1/RX1,P1, TX1,P2/RX1,P1, TX1,P1/RX2,P1, TX1,P2/RX2,P1, TX1,P1/RX3,P1, TX1,P2/RX3,P1, TX2,P1/RX1,P1, TX2,P2/RX1,P1, TX2,P1/RX2,P1, TX2,P2/RX2,P1, TX2,P1/RX3,P1, TX2,P2/RX3,P1, TX3,P1/RX1,P1, TX3,P2/RX1,P1, TX3,P1/RX2,P1, TX3,P2/RX2,P1, TX3,P1/RX3,P1, TX3,P2/RX3,P1）を前記第１偏波方向（Ｐ１）に受信し、第２受信信号（TX1,P1/RX1,P2, TX1,P2/RX1,P2, TX1,P1/RX2,P2, TX1,P2/RX2,P2, TX1,P1/RX3,P2 TX1,P2/RX3,P2, TX2,P1/RX1,P2, TX2,P2/RX1,P2 TX2,P2/RX2,P2, TX2,P2/RX2,P2, TX2,P1/RX3,P2, TX2,P2/RX3,P2, TX3,P1/RX1,P2, TX3,P2/RX1,P2, TX3,P1/RX2,P2, TX3,P2/RX2,P2, TX3,P1/RX3,P2, TX3,P2/RX3,P2）を前記第２偏波方向（Ｐ２）に受信する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記制御・評価ユニット（４５）のメインメモリ（６８）に伝達される前に、前記第１および第２受信信号をスタックメモリ（６７．１，６７．２，６７．３）においてデジタル処理で平均化する、請求項１９から２２までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１および第２受信信号（７４．１〜７４．５）から、前記制御・評価ユニット（４５）により複数の深部断面図（８９．１〜８９．５；１０７．１〜１０７．３０，１０８．１〜１０８．３０;１４９．１〜１４９．３；１５０．１〜１５０．３；１７０．１〜１７０．５；１７１．１〜１７１．５）を計算する、請求項１９〜２３までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記深部断面図（８９．１〜８９．５；１０７．１〜１０７．３０；１０８．１〜１０８．３０）から、平面図（９０；１０９）を計算し、前記表示ユニット（２６）に表示し、第１深さ（ｚ）と第２深さ（ｚ＋Δｚ）との間の深さ範囲にわたる平均値、メジアン、最大値または重み付け合計として前記平面図（９０；１０９）を計算する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記送信ユニット（５４）の前記第１および第２送信素子（５３．１〜５３．３）並びに前記受信ユニット（５６）の前記複数の受信素子（５５．１〜５５．３）が、１つの送信素子と１つの受信素子とが統合されたセンサ素子（４７．１〜４７．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５）を複数構成し、前記センサ素子としての第１および第２磁界センサ素子（１２６．１〜１２６．４；１２７．１〜１２７．３）を備えるセンサユニット（１２３）により、第１方向（１３０）に第１磁界勾配（ΔＢx）を検出し、第２方向（１３２）に第２磁界勾配（ΔＢz）を検出する、請求項１９〜２５までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記センサユニット（１２３）を基盤（６）で前進方向（２８）に移動し、第１磁界勾配（ΔＢx）を前進方向（２８）に対して垂直な水平方向（１３０）に検出し、第２磁界勾配（ΔＢz）を前進方向（２８）および前記水平方向（１３０）に対して垂直な深さ方向（１３２）に検出する、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記センサユニット（１２３）の前記第１および第２磁界センサ素子（１２６．１〜１２６．４，１２７．１〜１２７．３）を水平方向（１３０）に交互に配置し、隣接する前記第１および第２磁界センサ素子（１２６．１〜１２６．４，１２７．１〜１２７．３）の前記第１磁界勾配（ΔＢx）および前記第２磁界勾配（ΔＢz）からそれぞれ絶対値平均ΔＢxz= sqrt[(ΔＢx)2 + (ΔＢz2)]を計算する、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
隣接する前記第１および第２磁界センサ素子（１２６．１〜１２６．４，１２７．１〜１２７．３）の前記絶対値平均(ΔＢxz, ,1 − ΔＢxz,6)から、前記制御・評価ユニット（４５）によって水平方向図を計算し、前記水平方向図を前記制御・評価ユニット（４５）から前記表示ユニット（２６）に伝達し、前記表示ユニット（２６）に表示する、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の基盤内の物体を検出するための検出装置ならびに請求項１９の上位概念部に記載の特徴を有する基盤内の物体を検出するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基盤内で検出される典型的な物体は、水道管、鉄筋、電気および給電線、吸湿装置および中空空間である。「物体」という概念は、この特許出願では、基盤に埋設されており、まとまっている任意の堅固な物体、液状およびガス状の物体である。給電線は、事故の危険性に基づき、破断した場合には高い信頼性をもって検出装置によって検出される必要がある。給電線は、送電を行う電気線であり、作動時には基盤の給電線を検出するために利用できる磁場が生成される。電話ケーブルまたはアンテナケーブルは、電気線であるが、極わずかな電流のみを伝達するものであり、本願の「給電線」の概念の定義にはあてはまらない。
【０００３】
ＰＳ２００の製品名で既知の基盤内の物体を検出するための装置は、基盤内に送信信号を送信するための送信素子と、送信信号ならびに物体および基盤の特性に関係した受信信号を受信するように構成された２つ以上の受信素子と、送受信ユニットを制御し、受信信号を評価するための制御・評価ユニットと、制御・評価ユニットによって評価された受信信号を表示するための表示ユニットとを備える。基盤内の物体を検出するために、唯一の送信素子が送信信号を送信し、受信素子はそれぞれ１つの受信信号を受信する。
【０００４】
基盤内の物体を検出するためのこの既知の装置および方法では、前進方向に沿って案内される検出装置が送信素子を１つしか備えておらず、前進方向に対して横方向の検出素子の空間解像度が著しく制限されていることが欠点である。さらに、平面領域、すなわち、前進方向に対して横方向に所定の幅を検出するためには平行する複数の測定路を検出しなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに対して、本発明の課題は、基盤内の物体を検出するための装置および方法を広範囲に改良し、検出装置の空間解像度を高め、測定結果の精度を改善することである。さらに、測定結果は検出装置の表示ユニットに即座に表示されることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、冒頭で述べた基盤内の物体を検出するための装置において、独立請求項１に記載の特徴によって、また冒頭で述べた基盤内の物体を検出するための方法において、独立請求項１９に記載の特徴によって解決される。有利な構成が従属請求項に記載されている。
【０００７】
基盤内の物体を検出するための装置では、本発明によれば、送信ユニットは、基盤内に少なくとも１つの別の送信信号を送信するための少なくとも１つの別の送信素子を備え、送信ユニットの送信素子は、互いに無関係に制御・評価ユニットによって制御可能である。互いに無関係に制御可能な複数の送信素子を有する送信ユニットにより、制御・評価ユニットによって評価される受信信号の数を増やすことが可能となる。より多くの受信信号が受信されれば、それだけ空間解像度が良好になる。
【０００８】
好ましい構成では、送信ユニットの送信素子および受信ユニットの受信素子は、１つの送信素子と１つの受信素子とが１つのセンサ素子を構成して第１センサユニットに組み込まれており、センサ素子は、制御・評価ユニットによって、センサ素子が送信信号を送信する送信モードと、センサ素子が受信信号を受信する受信モードとの間で切換可能である。送信素子としても受信素子としても機能するセンサ素子により、送受信素子の数が低減され、検出装置をより小型に構成するか、または検出装置の解像度を付加的なセンサ素子によって高めることができる。
【０００９】
送受信素子は、超音波センサ、誘導センサ、容量センサ、レーダセンサ、磁場センサまたは基盤内の物体を検出するために適したその他の種類のセンサとして構成されている。レーダセンサは、例えばパルスレーダセンサ、ステップ周波数レーダセンサ（ステップ周波数連続波、周波数変調連続波、ステップチャープ）、疑似ランダム雑音レーダセンサ、または多重正弦波レーダセンサとして構成されている。磁場センサとしては、例えば、コイル、ホールセンサ、磁気インピーダンスセンサ、磁気誘導センサ、フラックスゲートセンサ、巨大磁気抵抗センサおよび異方性磁気抵抗センサが適している。
【００１０】
好ましくは、第１センサユニットは少なくとも３つのセンサ素子を備え、これらのセンサ素子は、少なくとも第１および第２列にずらして配置されており、第２列のセンサ素子は、第１列のセンサ素子の間に配置されている。センサ素子をずらして配置した場合、列および行にセンサ素子を規則的に配置した場合に比べて、検出装置の解像度が高められるという利点が得られる。したがって、ずらした配置は、特に使用周波数帯により大きさが決まるレーダセンサなどの大きいセンサ素子を有する検出装置のためにも適している。列内のセンサ素子間の間隔および隣接する列間の間隔は、例えば、使用されるセンサ素子および測定目的に応じて適宜設定される。
【００１１】
好ましくは、センサユニットのセンサ素子は、第１偏波方向を有する送信信号および第２偏波方向を有する送信信号を送信するように構成されており、第２偏波方向は第１偏波方向とは異なっている。特に好ましくは、受信ユニットの受信素子は、同時に第１偏波方向の第１受信信号および第２偏波方向の第１受信信号を受信するように構成されている。例えば、線形の前進方向に対して平行および垂直な２つの異なる偏波方向に測定を行うことにより、異なる材料を区別し、物体の配向を特定することができる。鉄およびプラスチック材料は、異なる偏波方向について異なった、相補的な反射振幅（レーダ横断面）を有し、したがって、異なる偏波方向を用いることにより、プラスチックと鉄、すなわち、例えばプラスチック管と鉄筋とを区別することができる。理論的には、２つの異なる偏波方向の反射振幅に基づいて鉄筋の直径を推定することができる。
【００１２】
好ましくは、制御・評価ユニットは、メインメモリとデジタルスタックメモリ（中間メモリ）とを有する。デジタルスタックメモリではメインメモリに伝送される前に受信信号がデジタル処理で平均化される。平均化が局所的（例えばＦＰＧＡで）行われることにより、制御・評価ユニットのメインメモリとの通信帯域幅を最小化することができる。デジタルスタックメモリの利点は、使用時の平均数を規定できることである。例えば、等しい局所的な走査周波数において前進速度が極めて高い場合、平均数を著しく低減することができる。これにより、より高い雑音を甘受しなければならないが、しかしながら、それにもかかわらず目的を果たすことができる。また、これにより、遅い前進移動による困難な測定状況（外部雑音、わずかな信号）で受信信号から最大限の信号・雑音比が得られる。
【００１３】
好ましい実施形態では、第２センサユニットにセンサ素子が設けられており、そのセンサ素子は、第１センサユニットのセンサ素子のセンサ特性とは異なっている。異なるセンサ特性を有する複数のセンサユニットを使用することにより、検出装置の空間解像度および測定精度を高めることができる。「センサ特性」という概念には、大きさ、位置、配向、センサ種類などセンサユニットの全ての特性が要約されている。レーダセンサの場合には、偏波（線形、円形、平行、垂直方向）、帯域幅、周波数帯域、変調形式などのセンサ特性が挙げられ、誘導センサの場合には、振幅、周波数範囲、励起パターン、感度、帯域幅などの他のセンサ特性が挙げられる。異なるセンサ種類を用いることにより、または異なるセンサ特性を有する１つのセンサ種類を用いることにより、異なる物体を信頼性良く検出することができる。例えば、コイルの形式の誘導センサは、小さいコイル直径では信頼性良く表面近傍および相互に近接している物体（間隔が狭い）を検出し、これに対して大きいコイル直径のコイルは、表面から離間した物体を信頼性良く検出する。誘導センサにおいて小さいコイルと大きいコイルとを組み合わせることにより、表面近傍の物体および表面から離間した物体が信頼性良く検出される。検出装置の使用分野に応じて、既知の全てのセンサ素子を相互に組み合わせることができる。
【００１４】
好ましくは、第１表示モードでは第１センサユニットの測定結果が、第２表示モードでは第２センサユニットの測定結果が、第３表示モードでは第１および第２センサユニットの測定結果が表示ユニットに表示可能である。２つの異なるセンサ素子を備える検出装置では、制御・評価ユニットは共通の深部断面図および／または個々の深部断面図を計算する。共通の深部断面図から、共通の平面図を計算し、表示ユニットに表示することができる。共通の深部断面図および共通の平面図は、全ての物体を１つの図に表示できるという利点を有する。個々の深部断面図、これにより計算される個々の表面図は、同時に、または順次に表示ユニットに表示することができる。
【００１５】
第２センサユニットは、好ましくは給電線を検出するための電流センサユニットとして構成されている。給電線は、給電線の破断時の事故危険性に基づき高い信頼性をもって検出装置によって検出する必要がある。給電線を検出するためにのみ設けられた第２センサユニットにより、給電線の検出信頼性が高められる。
【００１６】
好ましい実施形態では、電流センサユニットは、第１および第２磁界センサ素子を備え、第１磁界センサ素子は、第１方向に磁界または磁界勾配を検出し、第２磁界センサ素子は、第１方向とは異なる第２方向に磁界または磁界勾配を検出する。この場合、第２方向は、特に好ましくは第１方向に対して垂直方向に配置されている。
【００１７】
特に好ましくは、電流センサユニットは、第１および第２方向とは異なる第３方向に磁界または磁界勾配を検出する第３磁界センサ素子を備える。この場合、第３方向は特に好ましくは、第１および第２方向に対して垂直方向に配置されている。給電線の磁界または磁界勾配が第３方向に検出されることにより、特に傾斜、湾曲および／またはツイストされた給電線並びに多相給電線の場合に、測定の信頼性、および基盤内の給電線の空間的な位置検出の精度を高めることができる。
【００１８】
好ましい他の実施形態では、電流センサユニットは、第１方向および第１方向とは異なる第２方向に磁界または磁界勾配を検出するための磁界センサ素子を備える。この場合、第２方向は、特に好ましくは第１方向に対して垂直方向に配置されている。
【００１９】
特に好ましくは、磁界センサ素子は、第１方向および第２方向とは異なる第３方向に磁界または磁界勾配を検出し、第３方向は、特に好ましくは第１および第２方向に対して垂直に配置されている。給電線の磁界または磁界勾配が第３方向にも検出されることにより、特に傾斜、湾曲および／またはツイストされた給電線の場合、および多相給電線の場合にも基盤における給電線の空間的な位置検出の精度が高められる。
【００２０】
電流センサユニットは、特に好ましくは変調ユニットを備え、この変調ユニットは、通信接続を介して制御・評価ユニットに接続可能であり、制御・評価ユニットの制御命令に応答して給電線の電流信号を変調する。既知のパターンによる電流信号の変調によって、給電線の受信信号が磁界センサ素子によってより良好に特定される。変調ユニットは、例えば、基盤に設けられている電源ソケットに差し込まれ、給電線の位相に結合されるように構成されている。特に好ましくは、制御・評価ユニットは受信信号を復調するための制御・評価ユニットを備える。
【００２１】
好ましい実施形態では、制御・評価ユニットは、受信素子の受信信号から複数の深部断面図を計算するように構成されている。特に好ましくは、制御・評価ユニットが深部断面図から、第１深さおよび第２深さの間の深さ範囲にわたる平均値、メジアン、最大値または重み付け合計として平面図を計算し、表示ユニットに表示するように構成されており、第１深さおよび第２深さは特に好ましくは調節可能に構成されている。上記数学関数は、中間値、メジアン、最大値、重み付け合計の他に、平面図を計算するためにあらゆる適宜な数学関数を用いることができる。平面図から、操作員は基盤に対する物体の直接的な空間的位置を把握し得る。第１および第２深さが調節可能であることにより、基盤の異なる深さに埋設されている物体を互いに別個に平面図で示すことができる。操作員は、平面図で示される物体を種々異なる深さ範囲に制限することができる。
【００２２】
線形の前進移動を行う手動案内式の検出装置は、任意の前進移動を行う手動式の検出装置に対して、前進方向の局所的解像度が前進移動により高められ、必要な送受信素子の数が少ないという利点を有する。センサユニットは連続的に、すなわち、極めて高い局所的解像度をもって前進方向に基盤上を移動されるので、前進方向のセンサユニットの幅は重要ではない。任意の前進移動時に特定の方向が好ましいわけではないので、比較可能な局所解像度を得るために送受信素子の数は２つの方向にほぼ等しいことが望ましい。任意の前進移動は、線形前進移動に対して、操作員がどの範囲を測定するかを自身で決定できるという利点を有する。これにより、基板の表面がどのような外形であっても検出を行うことが可能になり、これは、アクセス困難な状況では重要な利点である。線形の前進移動時には、区分毎にまたはあらかじめ規定されたグリッドに沿って走査される。このグリッドに沿って走査することができるように、地盤に接着されたテンプレートが使用される。
【００２３】
基盤内の物体を検出するための方法は、本発明によれば、さらなるステップ：送信ユニットの別の送信素子により別の送信信号を基盤に送信するステップと、受信ユニットのそれぞれの受信素子によって別の送信信号ならびに物体および基盤の特性に関係した受信信号を受信するステップとを特徴とする。
【００２４】
好ましくは、送信ユニットのそれぞれの送信素子によって順次に送信信号が送信され、受信ユニットの全ての受信素子によってそれぞれの送信信号と同時に受信信号が受信される。全てのモノスタティックおよびバイスタティック受信信号が検出されることにより、その結果、測定の空間解像度が高められる。
【００２５】
好ましくは、送信ユニットの送信素子によってそれぞれ第１ステップで第１偏波方向を有する第１送信信号が送信され、第２ステップで、第１偏波方向とは異なる第２偏波方向を有する第２送信信号が送信され、この場合、特に好ましくは、受信ユニットの受信素子により同時に、第１受信信号が第１偏波方向に受信され、第２受信信号が第２偏波方向に受信される。２つの異なる偏波方向に、例えば線形前進方向に対して平行および垂直に測定を行うことにより、異なる材料を区別し、物体の配向を特定することができる。
【００２６】
方法の好ましい他の態様では、受信信号はメインメモリに伝達される前にスタックメモリにおいてデジタル処理で平均化される。これにより、平均化が局所的に（例えば、取り出されたＦＰＧＡで）行われることにより、制御・評価ユニットのメインメモリとの通信帯域を最小限とすることができる。デジタルバッファメモリの利点は、例えば、外部トリガまたはユーザの設定によって使用時の平均値を規定できることである。例えば、等しい局所的な走査周波数で前進速度が極めて高い場合に、前進速度に関係して平均値を著しく低減することができる。これにより、より高い雑音を甘受しなければならないが、それにもかかわらず、目的を果たすことができる。また、これにより、遅い走査による困難な状況（外部干渉、わずかな信号）で測定データから最大限の信号・雑音比が得られる。デジタルスタックメモリの使用は、同様に平均化作用を及ぼすアナログフィルタがあらかじめ使用されることを除外しない。
【００２７】
方法の好ましい他の態様では、受信信号から、制御・評価ユニットにより複数の深部断面図が計算される。深部断面図から、特に好ましくは平面図が計算されて表示ユニットに表示される。平面図は、第１深さと第２深さとの間の深さ範囲にわたる平均値、メジアン、最大値または重み付け合計として計算される。平面図により、操作員は、基盤のどこに物体が位置するのかについて直接的な空間的印象を得る。特に好ましくは、深さ範囲は調節可能に構成されており、操作員は平面図の表示を所定の深さ範囲に制限することができる。
【００２８】
特に好ましくは、平面図では、閾値を超過した物体のみが表示され、閾値は、特に好ましくは調節可能である。閾値が調節できることにより、操作員は、平面図の表示を自身の要求に合わせることができる。操作員が示したいと望む物体だけを平面図が示すように、閾値を超えた不自然な結果および障害は取り除くことができる。
【００２９】
特に好ましくは、深部断面図は補間される。深部断面図の補間により、平面図における物体の解像度を高めることができる。補間は、例えば線形前進移動で基盤上を移動される案内式の検出装置のために適している。
【００３０】
好ましくは、第１磁界勾配が第１方向に検出され、第２磁界勾配が第２方向に検出され、第１および第２方向は、特に好ましくは互いに垂直に配置されている。特に好ましい他の態様では、センサユニットは前進方向に基盤で移動され、第１磁界勾配は前進方向に対して垂直な水平方向に検出され、第２磁界勾配は前進方向および水平方向に対して垂直な深さ方向に検出される。水平方向および深さ方向の磁界勾配から、基盤内の給電線の延びを特定することができる。
【００３１】
特に好ましくは、第１および第２磁界センサ素子は水平方向に交互に配置されており、隣接する第１磁界センサ素子および第２磁界センサ素子の第１磁界勾配および第２磁界勾配からそれぞれ絶対値平均が計算される。水平方向に沿って磁界センサ素子を交互に配置することにより、基盤内における給電線の空間的延びを特定するために不可欠な磁界センサ素子の数が減じられる。
【００３２】
隣接する第１および第２磁界センサ素子の絶対値平均から、特に好ましくは制御・評価ユニットによって水平方向図が計算され、水平方向図は制御・評価ユニットから表示ユニットに伝達され、表示ユニットに示される。操作員は、水平方向図から、基盤のどこに給電線がのびているかについて空間的印象を得る。
【実施例１】
【００３３】
以下に本発明の実施例を図面に基づき説明する。図面は実施例を必ずしも実寸大で示すものではなく、むしろ、説明のために役立つものとして概略的に、わずかに変形して示されている。図面から直接に認識できる教示を補足する観点から、従来技術を参照されたい。この場合、本発明の一般的な思想から逸脱することなしに多様な改変および変更を実施形態の形式および詳細に関して行うことができることが考慮されるべきである。詳細な説明、図面および請求項に開示された本発明の特徴は、本発明のさらに改良するために個々に、または任意の組み合わせとして重要な意味を持つ。特に、詳細な説明、図面および／または請求項に開示された少なくとも２つの特徴の全ての組み合わせが本発明に該当する。本発明の一般的な思想は、以下に示し、説明する好ましい実施形態の正確な形式または詳細に制限されない。または請求項に記載の対象に比較して制限されている対象に制限されない。所与の測定範囲では、上記限界内の値も限界値として開示されるべきであり、任意に使用可能および請求可能であるべきである。簡略化のために、以下では同一または類似機能を有する同一または類似部分には等しい符号を付す。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】鉄格子が埋め込まれたコンクリート底部と、レンガからなる後壁とを備え、水平方向および垂直方向に延びる給電線を有する内部空間で使用される本発明による検出装置を示す図である。
【図２Ａ】本発明による手動式検出装置の第１実施形態であり、検出されるべき基盤に対向しない検出装置の上面を示す図である。
【図２Ｂ】第１センサユニットおよび第２センサユニットを備える測定装置が内部に配置され、検出すべき基盤に対向する検出装置の下面を示す図である。
【図３Ａ】レーダセンサユニットの個々のレーダセンサ素子の構成を示す図である。
【図３Ｂ】図２Ｂのレーダセンサユニットを３つのレーダセンサ素子と共に示すブロック回路図である。
【図４Ａ】３つのレーダセンサ素子を有する図２Ｂのレーダセンサユニットを示す概略図である。
【図４Ｂ】前進方向に検出すべき基盤上を移動される第１作動モードの検出装置の測定記録を示す平面図および深さ方向図である。
【図５】平行した軌道で２つの垂直な前進方向に検出すべき基盤上を移動される第２作動モードの検出装置の測定記録を示す平面図および２つの深部断面図である。
【図６Ａ】レーダセンサユニットおよび電流センサユニットを備える本発明による検出装置の別の実施形態を示す図である。
【図６Ｂ】第１および第２磁界センサ素子を備える図６Ａのセンサユニットを示す図である。
【図６Ｃ】第１磁界センサ素子を示す拡大図である。
【図６Ｄ】第２磁界センサ素子を示す拡大図である。
【図７Ａ】列および行に規則的に配置された４つのセンサ素子を有する保持式検出装置のためのセンサユニットの第１実施形態を示す図である。
【図７Ｂ】ずらして配置された５つのセンサ素子を備えるセンサユニットの第２実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、内部空間２の物体を検出するための本発明による装置１の使用法を示す。検出装置１は、保持または案内式の検出装置として構成されている。保持式の検出装置は、押込み運動なしに検出すべき基盤で保持され、案内式の検出装置は、線形軌道または任意の軌道に沿って検出されるべき基盤上を案内される。操作員が検出すべき基盤で手により保持または案内する検出装置は手動保持式または手動案内式と呼ぶ。
【００３６】
内部空間２は、底部３、右および左側壁４，５、後壁６ならびに天井７からなる。底部３は、鉄格子８が埋め込まれたコンクリートカバーからなる。後壁６は、壁石材もしくはレンガ９から組み立てられている。後壁６には、水平方向に配置された給電線１１および水平方向に配置された給電線１１から分岐して垂直方向に配置された給電線１２．１，１２．２，１２．３が延びている。
【００３７】
図２Ａは、ケーシング２２と、グリップ２３と、４つのホイール２５を有する移動ユニット２４と、表示ユニット２６と操作ユニット２７とを備える手動案内式の検出装置２１の１構成を示す。
【００３８】
使用者は、グリップ２３および移動ユニット２４により前進方向２８に、例えば底部３または後壁６として構成された検出すべき基盤で検出装置２１を案内する。グリップ２３は、測定時に基盤３，６に対向しない検出装置２１の上面２９に配置されており、ケーシング２２と結合されている。表示ユニット２６はディスプレイ３０を備え、ディスプレイ３０には検出装置２１の測定結果が測定記録として表示される。
【００３９】
操作装置２７は、測定を開始し、検出装置２１を調節するための役割を果たす。測定ユニット２７は、第１および第２操作ユニット３１Ａ，３１Ｂからなり、これらの操作ユニットはディスプレイ３０と並んで上面２９に配置されている。第１操作ユニット３１Ａは、検出装置２１をスイッチオン・オフするためのオン・オフキー３２と、ディスプレイ３０に線形マークまたは十字マークを位置決めし、変位させることのできるロッカースイッチ３３と、２つのほかの操作キー３４，３５を備える。第２操作ユニット３１Ｂは、ディスプレイ３０に表示されているファンクションメニューの種々異なるファンクションを起動するための５つのファンクションキー３６Ａ〜３６Ｂを備える。さらに操作ユニット２７は、測定を開始および終了するために、グリップ２３に配置された２つの開始／終了キー３７Ａ，３７Ｂを備える。
【００４０】
検出装置２１の検出フィールドは制限されており、ケーシング２２の全長に対応していない。検出フィールドの制限は、ケーシング２２の右側のケーシング縁部では右上側および右下側のマーク３９Ａ，３９Ｂによって示され、左側のケーシング縁部では左上側および左下側のマーク３８Ａ，３８Ｂによって示される。マークによって、操作員は、検出すべき基盤に検出装置２１を配置することができる。検出フィールドの中央は、上側ケーシング縁部および下側ケーシング縁部に、上側および下側マーク４０Ａ，４０Ｂによって示される。
【００４１】
図２Ｂは、検出装置２１における検出時に基盤３，６に対向する下面４２を示す。下面４２には、ケーシング２２の中央に測定装置４３が位置する。測定装置４３は、センサユニット４４、制御・評価ユニット４５および電源ユニット４６を備える。
【００４２】
センサユニット４４は、第１センサ素子４７．１、第２センサ素子４７．２および第３センサ素子４７．３を備える。センサ素子４７．１〜４７．３は、誘導センサ、容量センサ、レーダセンサ、磁界センサなど、基盤内の物体を検出するために適したセンサとして形成されている。制御・評価センサ４５は、センサ素子４７．１〜４７．３を制御し、通信接続部を介して表示ユニット２６に接続されている。制御・評価センサ４５は、センサ素子４７．１〜４７．３によって供給された受信信号を評価し、測定結果を測定記録の形態で表示ユニット２６へ出力するための役割を果たす。電源ユニット４６は、センサユニット４４、制御・評価ユニット４５および表示ユニット２６に接続されており、測定動作に必要な電力をユニット４４，４５，２６に供給する。
【００４３】
センサ素子４７．１〜４７．３は、ケーシング２２の下面に対して平行な平面で、第１および第２列にずらして配置されている。センサ素子４７．１〜４７．３がずらして配置されているところが示されており、この配置では、センサ素子はマトリクス状に列と行で配置されているのではなく、列もしくは行のセンサ素子は、前後列もしくは前後行の中間スペースに配置されている。第１および第２センサ素子４７．１，４７．２は、第１列に配置されており、第３センサ素子４７．３は、第２列の第１センサ素子４７．１と第２センサ素子４７．２との間に配置されている。基本的には、一平面に配置される既知の全ての規則的な配置（正方形、長方形、多角形、ひし形および菱面体状）がセンサ素子を配置するために適している。
【００４４】
検出装置２１は、測定時には前進方向２８に所定の進行速度で検出すべき基盤上に移動される。測定装置４３は、さらに前進方向２８の座標を検出する座標検出ユニット４８を備える。任意の前進運動を行うことができる手動案内式の検出装置では、座標検出ユニットによって、ケーシング２２の下面に平行な一平面の座標を検出することができる。
【００４５】
図２Ｂに示した実施形態では、センサ素子４７．１〜４７．３はレーダセンサとして構成されており、パルスレーダ原理にしたがって作動する。図３Ａは、第１レーダセンサ素子４７．１の概略的な構成を示し、第２および第３レーダセンサ素子４７．２，４７．３の構成もこれに類似している。
【００４６】
レーダセンサ素子４７．１は、例えば、超帯域パルス発生器として形成された送信機４９．１、レーダアンテナ５０．１、受信機５１．１および方向性結合器５２．１からなる。送信機４９．１は、高周波の送信パルスを送信する。レーダアンテナ５０．１は、送信パルスの高周波電磁エネルギーを電磁波に変換し、これを、導体のインピーダンスを周囲のインピーダンスに適合させて所定の空間方向に分散させる。発信源で送信信号の送信開始から受信信号の到着までの時間測定が行われた場合、既知の伝搬速度によって発信源と物体との間の間隔を計算し、Ｚ方向に物体の深度情報を得ることができる。方向性結合器５２．１は、受信信号と送信信号を分離する。これにより、方向性結合器５２．１によって、レーダアンテナ５０．１は送信モードで送信機４９．１に結合され、受信モードで受信機５１．１に結合される。送信モードにおいては、送信機４９．１、方向性結合器５２．１およびレーダアンテナ５０．１が送信素子５３．１として機能する；３つのレーダセンサ素子４７．１〜４７．３の送信素子５３．１，５３．２，５３．３は、それぞれ送信ユニット５４（図３Ｂ）とみなすことができる。受信モードにおいては、受信機５１．１、方向性結合器５２．１およびレーダアンテナ５０．１が受信素子５５．１として機能する；３つのレーダセンサ素子４７．１〜４７．３の受信素子５５．１，５５．２，５５．３は、それぞれ受信ユニット５６（図３Ｂ）とみなすことができる。
【００４７】
受信機５１．１は、レーダアンテナ５０．１から受信した受信信号を増幅し、処理する役割を有し、異なる信号処理素子を備える。信号処理素子には、低雑音増幅器（略してＬＮＡ）として形成された第１増幅器５７．１、走査増幅回路５８．１、負帰還増幅器（略してＮＦＡ）として形成された第２増幅器５９．１およびアナログ・デジタル変換器６０．１を備える。信号増幅素子５７．１〜６０．１のほかに、それぞれの使用分野に関係して、信号処理素子５７．１〜６０．１に対して付加的または代替的に使用される既知の全ての信号処理素子が適している。
【００４８】
図３Ｂは、制御・評価ユニット４５およびレーダセンサユニット４４の３つのレーダセンサ素子４７．１，４７．２，４７．３を示すブロック回路図である。制御・評価ユニット４５は、センサ素子４７．１〜４７．３を制御し、センサ素子４７．１〜４７．３によって供給される受信信号を評価し、測定結果を表示ユニット２６で出力するための種々異なった電子素子を備える。電子素子には、コントロールユニット６２、発振器６３、切換ユニット６４および遅延ユニット６５が含まれ、特に制御・評価ユニット４５はメモリユニット６６を備える。
【００４９】
コントロールユニット６２は、マイクロコントローラまたは集積回路によるフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（略してＦＰＧＡ）の形態で組込み式回路として形成されており、切換ユニット６４および遅延ユニット６５を制御する。発振器６３は、パルス発生器および制御装置のための基準時間としての役割を果たし、この基準時間によってパルス列周波数が形成される。パルス列周波数もしくはパルス繰返し周波数（略してＰＲＦ）は、毎秒の送信パルス数を規定する。切換ユニット６４は、複合プログラマブル・論理デバイス（略してＣＰＬＤ）として構成されている；コントロールユニット６２は、切換ユニット６４によって、どの送信素子を送信モードに切り換え、どの受信素子を受信モードに切り換えるかを設定する。遅延ユニット６５は、例えばデジタル式の遅延ユニット（例えば、オン・セミコンダクターMC100EP196などの制御可能なロジック・ゲートの並列）として構成されているか、またはアナログ式の遅延ユニット（ロジック・ゲートを介した閾値遅延装置、比較器）として構成されている；コントロールユニット６２は、遅延ユニット６５によって受信モードのための遅延時間を設定する。メモリユニット６６は、それぞれのレーダ素子４７．１〜４７．３のためのスタックメモリ６７．１，６７．２，６７．３およびメインメモリ６８からなる。
【００５０】
測定は、50〜5.000Hzの繰返し周波数により繰り返される測定ステップからなる。測定ステップは３つの部分測定ステップからなる：第１部分ステップでは、第１レーダセンサ素子４７．１が第１送信信号TX1を送信し、３つのレーダセンサ素子４７．１〜４７．３はそれぞれ受信信号TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3を受信する。第２部分ステップでは、第２レーダセンサ素子４７．２が第２送信信号TX2を送信し、３つのレーダセンサ素子４７．１〜４７．３はそれぞれ受信信号TX2/RX1, TX2/RX2, TX2/RX3を受信する。第３部分ステップでは、第３レーダセンサ素子４７．３が第３送信信号TX3を送信し、３つのレーダセンサ素子４７．１〜４７．３はそれぞれ受信信号TX3/RX1, TX3/RX2, TX3/RX3を受信する。レーダセンサ素子４７．１〜４７．３は、送信モードでは常に１つのレーダセンサ素子のみが送信信号を送信し、受信モードでは全てのレーダセンサ素子４７．１〜４７．３が受信信号を受信するように、制御・評価ユニット４５によって制御される。センサ信号TX1，TX2，TX3は送信パルスシーケンスからなっていてもよい。
【００５１】
図３Ｂには第１部分ステップが示されている。コントロールユニット６２は第１制御信号６９．１および同時に第２制御信号７０．１を生成する。第１制御信号６９．１は、第１センサ素子５３．１〜５３．３を制御するための役割を果たす；コントロールユニット６２は、切換ユニット６４により、第１送信素子５３．１が送信モードに切り換えられ、送信信号TX1が基盤内に送信されるように制御する。第１制御信号６９．１は、切換ユニット６４により直接に第１送信素子５３．１に伝達される。第２制御信号７０．１は受信素子５５．１〜５５．３を制御するための役割を果たす；コントロールユニット６２は、切換・遅延ユニット６４，６５を介して、全ての受信素子５５．１〜５５．３が受信モードに切り換えられるように遅延時間を設定し、切換ユニット６４を制御する。受信モードのための遅延時間は、切換ユニット６４と遅延ユニット６５との間の付加的な距離を超えて設定され、第２制御信号７０．１によって保証されなければならない。既知の方法、例えば、インターリーブド・サンプリング（略してＩＳ）またはランダム・インターリーブド・サンプリング（略してＲＩＳ）によって設定される。
【００５２】
第１送信信号の送信後に、レーダアンテナ５０．１〜５０．３は受信信号TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3をそれぞれ受信する。方向性結合器５２．１〜５２．３によって受信信号TX1/RX1, TX1/RX2, TX1/RX3は、受信機５１．１〜５１．３にそれぞれ伝送され、信号処理素子によって処理される。処理された受信信号は、コントロールユニット６２によってメモリユニット６６のスタックメモリ６７．１〜６７．３に伝達され、記憶される。
【００５３】
第１部分測定ステップに類似して、第２部分測定ステップでは制御信号６９．２を介して第２送信素子５３．２が送信モードに切り換えられ、第３部分測定ステップでは、制御信号６９．４を介して第３送信素子５３．３が送信モードに切り換えられる。
【００５４】
それぞれの第３部分測定ステップ後に、スタックメモリ６７．１〜６７．３に記憶された受信信号TXi/RXj, （i, j =1, 2, 3）が平均化される。受信信号TXi/RXj, （i, j =1, 2, 3）のスタック（平均化）および記憶はスタッキングと呼ばれる。スタッキングは、制御・評価ユニット４５が送信するトリガ信号が現在のスタックを完了し、新しいスタックを生成するまで実施される。次の測定ステップの受信信号は新しいスタックに入力され、記憶される。
【００５５】
測定精度を高め、異なる材料を区別することができるように、さらに改良された方法では、送信信号は２つの異なる偏波方向Ｐ１，Ｐ２を有するレーダセンサ素子４７．１〜４７．３から送信される。２つの異なる偏波方向Ｐ１，Ｐ２を有する送信信号TXi, p1, TXi, p2を送信する３つのレーダセンサ素子４７．１〜４７．３では、表１に示す３６の受信信号が得られる。
【００５６】
【表１】
2013024873.tif 000003
送信素子および受信素子として作動し、２つの異なる偏波方向により送受信する３つのレーダセンサ素子における受信信号。
【００５７】
図４Ａは、３つのセンサ素子４７．１，４７．２，４７．３を有するレーダセンサユニット４４を概略的に示し、９個の受信信号TXi/RXj, （i,j = 1, 2, 3）の空間的配置を説明するものである。
【００５８】
レーダセンサ素子４７．１〜４７．３は、検出装置２１のケーシング下面に対して平行な平面に配置されている。ケーシング下面に対して平行な平面は、Ｘ方向およびＹ方向に広がっており、Ｙ方向の前進方向２８は、前進方向２８に対して垂直なＸ方向に対応している。ＸＹ平面に対して垂直な基盤の深部に向かう方向は、Ｚ方向として規定されている。
【００５９】
受信信号は、３つのモノスタティック受信信号TXi/RXi, （i = 1, 2, 3）および６つのバイスタティック受信信号TXi/RXj, （i,j = 1, 2, 3およびｉ≠ j）を含む。モノスタティックとは、１つのセンサ素子が送信し、同時に受信するモードであり、バイスタティックとは、１つのセンサ素子が送信し、別のセンサ素子が受信するモードである。
【００６０】
９個の受信信号は、ＸＹ平面の６つの規定された面領域に割り当てられる。それぞれのセンサ素子４７．１，４７．２，４７．３には、モノスタティック面領域として面領域７２．１，７２．２，７２．３が割り当てられる。モノスタティック面領域７２．１，７２．２，７２．３には、モノスタティック受信信号TXi/RXi, （i = 1, 2, 3）が割り当てられる。第１モノスタティック受信信号TX1/RX1は第１モノスタティック面領域７２．１に、第２モノスタティック受信信号TX2/RX2は第２モノスタティック面領域７２．２に、第３モノスタティック受信信号TX3/RX3は第３モノスタティック面領域７２．３にそれぞれ割り当てられる。ＸＹ平面において、第１モノスタティック受信領域７２．１は座標X1およびY1を含み、第２モノスタティック面領域７２．２は座標X5およびY1を含み、第３モノスタティック面領域７２．３は座標X3およびY3を含む。
【００６１】
図４Ａは、バイスタティック面領域として限定された他の３つの面領域７３．１，７３．２，７３．３を示す。バイスタティック受信信号TX1/RX2およびTX2/RX1は平均化され、平均化された信号は、第１面領域７２．１および第２面領域７２．２の間に配置されたバイスタティック面領域７３．１に割り当てられる。バイスタティック受信信号TX1/RX3およびTX3/RX1は、平均化され、平均化された信号は、第１面領域７２．１および第３面領域７２．３の間に配置されたバイスタティック面領域７３．２に割り当てられる。バイスタティック受信信号TX2/RX3およびTX3/RX2は平均化され、平均化された信号は、第２面領域７２．２および第３面領域７２．３の間に配置されたバイスタティック面領域７３．３に割り当てられる。第１バイスタティック面領域７３．１は、ＸＹ平面に座標X3およびY1を含み、第２バイスタティック面領域７３．２は、座標X3およびY2を含み、第３バイスタティック面領域７３．３は、ＸＹ平面に座標X3およびY2を含む。
【００６２】
平均値形成の他に、バイスタティック受信信号から、例えばメジアン、最大値または重み付け合計を計算することができる。「平均化された信号」という概念は、平均値、メジアン、最大値、重み付け合計など、適宜な数学的関数によってバイスタティック受信信号から計算された信号として理解される。
【００６３】
パルスシーケンスＰＲＦは１ｋＨz〜２５ＭＨｚの周波数範囲であり、局所的な走査周波数を数オーダも上回り、したがって、測定ステップにおける前進に基づく検出装置２１のＹ方向の変位は無視することができる。
【００６４】
６つの面領域７２．１〜７２．３、７３．１〜７３．３は、前進方向２８に中心および幅によって規定される５つの受信路７４．１，７４．２，７４．３，７４．４，７４．５を形成する。受信路７４．１〜７４．５の中心は、Ｘ座標X1, X2, X3, X4 X5に相当し、受信路７４．１〜７４．５の幅は面領域の幅に相当する。検出装置２１の前進方向の前進によりＹ座標が変更される。座標検出ユニット４８は、面領域７２．１〜７２．３，７３．１〜７３．３のＹ座標を検出するか、もしくは面領域７２．１〜７２．３，７３．１〜７３．３に対して既知の間隔をおいて配置された基準座標を検出する。
【００６５】
前進時には受信信号が検出され、検出された受信信号から既に深部断面図の一部が計算される。この一部の深部断面図は、リアルタイム通信接続を介して制御・評価ユニット３４から表示ユニット２６に伝達される。深部断面図は前進時に規則的に更新される。受信路７４．１〜７４．５は、受信信号が示され、規則的に更新された痕跡を形成する。
【００６６】
図４Ｂは、検出装置２１が線形の前進移動時に前進方向２７に沿って基盤上を移動される第１作動モードにおける検出装置２１の測定記録を含む表示ユニット２６のディスプレイ３０を示す。第１作動モードでは、Ｘ方向の測定幅は検出フィールドの幅に制限されている。検出フィールドの幅は、検出装置２１のケーシング２２の上側および下側マーク３８Ａ，３８Ｂ，３９Ａ，３９Ｂにわたって操作員に示される。Ｘ方向の解像度は、受信路７４．１〜７４．５の数によって規定されている。
【００６７】
ディスプレイ３０は、第１作動モードにおける受信結果を表示する場合に３つのメインフィールドに分割される：ディスプレイ３０の左側縁部の第１メインフィールド８０には５つまでのファンクション８１Ａ〜８１Ｅを含むファンクションメニューが示される。それぞれのファンクション８１Ａ〜８１Ｂは、左側に位置する第２操作ユニット３１Ｂのファンクションキー３６Ａ〜３６Ｅによって起動される。第２メインフィールド８２は、ディスプレイ３０の中央領域に配置されており、測定記録を表示するための役割を果たす。第２メインフィールド８２は、第１作動モードで互いに上下に配置された３つの部分領域に分割されている：上部領域８３には平面図が示され、中央部領域８４には深部断面図が示され、下部領域８５には割り当てられた目盛が示されている。ディスプレイ３０の右側縁部には、第３メインフィールド８６に操作員に関する様々な情報が示されている。第３メインフィールド８６は上側のステータス領域８７と下側の情報領域８８に分割されている。ステータス領域８７は、特に電源ユニット４６の充電状態またはメモリーカードに関する情報を含み、情報は絵文字の形でステータス領域８７に示される。情報領域８８には、測定記録の現在の座標が示される。
【００６８】
深部断面図は、ＸＹ平面に対して垂直に延びる平面における測定結果の二次元図である：ＸＹ平面において、深部断面図の垂直方向軸線は深さ方向であり、水平方向の軸線は水平方向である。線形の前進移動時には、水平方向は特に前進方向に相当する；手動保持式の検出装置または手動案内式の検出装置の任意の軌道に沿った移動時には、水平方向は、特に検出装置によって規定された優先方向、例えばケーシング縁部に相当する。深部断面図には、生データ、すなわち双曲線として形成された受信信号またはさらに処理された受信信号が示される。受信信号は、基盤内の物体に関する情報を獲得するための画像処理方法およびパターン検出方法によって処理される。さらに処理された受信信号を用いた深部断面図には、物体が幾何学的に物体として示される；物体の形状および大きさが様々な色で示される。
【００６９】
平面図は、ＸＹ平面における測定結果の二次元図であり、第１深さと第２深さの間の深さ範囲にわたる平均値、メジアン、最大値、重み付け合計またはその他の適宜な数学的な関数として深部断面図から計算されたものである。この場合、深さ範囲は、第１および第２深さにまたは層深さおよび層厚さで規定される。平面図を平均化する深さ範囲は、第１操作ユニット３１Ａのロッカースイッチ３３によって調整可能に形成されている。平面図では、設定された深さ範囲内に位置する物体のみが示されている。設定された深さ範囲外に位置する他の全ての物体は平面図には表示されない。
【００７０】
中央の部分領域８４は、パターン検出により基盤内の物体が同定された受信路７４．１の第１深部断面図８９．１を表示する；深部断面図は、鉛直方向の軸線による深さ方向Ｚと水平方向の軸線による前進方向２８にとによって規定される。第１受信路７４．１の第１深部断面図８９．１の他に、他の受信路７４．２〜７４．５のための他の深部断面図８９．２〜８９．５が格納されている。深部断面図８９．１〜８９．５の断面図間の遷移は未処理のままであるか、または既知の補間方法によって補間される。操作員は、ロッカースイッチ３３によって深部断面図８９．１〜８９．５の間で切り換えを行うことができる。
【００７１】
上部領域８３は、第１深さｚと第２深さｚ＋Δｚとの間の深さ範囲にわたる深部断面図８９．１〜８９．５から計算した平面図９０を表示する。鉄格子８の格子バーは、パターン検出方法によって、平均化された受信信号から検出され、平面図９０に格子バーとして表示される。操作員は、深部断面図８９．１〜８９．５および平面図９０の色表示において複数の色パターンを選択することができる。色パターンは、異なった表示を行い、周辺の明るさに適合させるための役割を果たすものであり、さらなる機能は有していない。
【００７２】
ディスプレイ３０の第２メインフィールド８２には、複数の垂直方向および水平方向の区画線が配置されている。これらの区画線は部分的にロッカースイッチ３３によって変位可能である。ロッカーアーム３３は、ファンクションメニューにより異なった設定の間で調整可能である；ステータス領域８７にはロッカーアーム３３の現在の設定が表示されている。第１設定では深部領域の層深さおよび層厚さがロッカーアーム３３によって調節可能である。
【００７３】
図４Ｂは、実線により垂直方向の区画線９１を示し、点線により２つの垂直方向の区画線９２Ａ，９２Ｂを示し、実線および破線により水平方向の区画線９３，９４を示している。実線による垂直方向の区画線９１は検出フィールドの中央を示し、ケーシング２２の上側縁部および下側縁部におけるマーク４０Ａ，４０Ｂの位置に相当する。点線で示した垂直方向の区画線９２Ａは、検出装置２２の右側のケーシング縁部を示し、点線で示した垂直方向の区画線９２Ａはケーシング２２の左側のケーシング縁部を示す。実線で示した水平方向の区画線９３は層深さを規定し、破線で示した水平方向の区画線９４は層範囲の層厚さを規定する。現在の位置の検出フィールド（ｘ）の中心、層深さ（ｚ）および層厚さ（Δｚ）についての情報は情報領域８８に表示されている。図４Ｂに示した平面図は、２０ｍｍ〜８０ｍｍの深さ範囲にわたって平均化されており、層深さは２０ｍｍ、層厚さは６０ｍｍである。検出フィールドの中心は、Ｘ座標０．９６ｍに位置する。
【００７４】
図５は、第２作動モードにおける検出装置２１のディスプレイ３０を示す。第２作動モードでは、複数の平行した測定軌道で第１前進方向１０１、および第１前進方向に対して垂直な第２前進方向１０２に検出装置２１が移動される。このために、測定グリッドが基盤に貼り付けられるか、または測定グリッドが基盤に直接に描かれる。検出装置２１によってカバーされる測定軌道が相互に直接に隣接することが望ましいので測定グリッドが必要となる。
【００７５】
ディスプレイ３０の第２メインフィールド８２は、検出装置２１の第２作動モードでは長方形の形で配置された４つの部分領域に分割されている。左上の部分領域１０３には平面図が表示され、右上の部分領域１０４には第１深部断面図が表示され、左下の部分領域１０５には第２深部断面図が表示され、右下の部分領域１０６には、第１および第２シ深部断面図のために割り当てられた目盛が表示されている。
【００７６】
右上の部分領域１０４の第１深部断面図は、深さ方向Ｚおよび第２前進方向７７によって規定された深部断面図１０７．１を示す。他の深部断面図１０７．２〜１０７．３０は、第２前進方向７７に対して垂直方向に、すなわち第１前進方向７５に格納されている；６つの平行した測定軌道および測定軌道ごとに５つの受信路から３０の深部断面図が生じる。左下の部分領域１０５の第２深部断面図は、深さ方向Ｚおよび第１前進方向７５によって規定された深部断面図１０８．１を示す。他の深部断面図１０８．２〜１０８．３０は、第１前進方向７５に対して垂直方向に、すなわち第２前進方向７７に格納されている；６つの平行した測定軌道および測定軌道ごとに５つの受信路から３０の深部断面図が生じる。左上の部分領域１０３は、第１深さｚと第深さｚ＋Δｚとの間の深さ範囲にわたって第１および／または第２深部断面図から計算された平面図１０９を表示する。図５に示した平面図１０９は、４０ｍｍ〜７５ｍｍの深さ範囲にわたって平均化されており、層深さｚは４０ｍｍ、層厚さΔｚは３５ｍｍである。
【００７７】
深部断面図１０７．１，１０８．１には、実線による区画線１１０および破線による区画線１１１が配置されており、これらはロッカースイッチ３３によって切換可能である。実線で示した区画線１１０は層深さｚを規定し、破線で示した区画線１１１は層範囲の層厚さΔｚを示す。情報領域８８には、ＸおよびＹ方向（ｘ，ｙ）、層深さ（ｚ）および層厚さ（Δｚ）における交差線および深部断面図についての現在の位置情報が表示されている。
【００７８】
図６Ａは、本発明による検出装置１２１におけるレーダセンサユニット１１２および電流センサユニット１２３を下方から見た別の実施形態を示す。レーダセンサユニット１２２は、図２Ｂのセンサユニット４４と同様に、２列にずらして配置された３つのレーダセンサ素子４７．１〜４７．３から構成されている。レーダセンサ素子の第１列と検出装置１２１のケーシング２２との間には電流センサユニット１２３が配置されている。
【００７９】
給電線の検出における信頼性を高め、基盤内に提供されている給電線によって実際に受信信号が生成されることを確保するために、電流センサユニット４４は電流信号を変調するための変調ユニット１２４を備える。変調ユニット１２４は、通信接続１２５を介して制御・評価ユニット４５に接続可能であり、例えば、基盤内に提供されている電源ソケットに差し込まれ、給電線の位相に結合されるように構成されている。制御・評価ユニット４５は、通信接続部１２５を介して制御命令を変調ユニット１２４に送信し、変調ユニット１２４は、あらかじめ規定されたパターンにより電流信号を変調する。受信信号を評価するために、制御・評価ユニット４５は受信信号を変調するための適宜な評価モジュールを備える。
【００８０】
図６Ｂは、検出装置１２１の電流センサユニット１２３を拡大図で示す。電流センサユニット１２３は、交互に配線板１２８に固定された４つの第１磁界センサ素子１２６．１，１２６．２，１２６．３，１２６．４および３つの第２磁界センサ素子１２７．１，１２７．２，１２７．３を備える。配線板１２８は、第１および第２磁界センサ素子１２６．１〜１２６．４，１２７．１〜１２７．３を機械的に固定し、電気的に接続するための保持素子としての役割を果たす。配線板１２８に配置された接続素子１２９は、配線板１２８を制御・評価ユニット４５に接続する。
【００８１】
磁界センサ素子１２６．１〜１２６．４，１２７．１〜１２７．３は、互いに垂直方向および水平方向１３０，１３１に整列されている。深さ方向１３２としては、水平方向１３０，１３１に対して基盤内に向かう垂直な方向が規定される。
【００８２】
図６Ｃは、電流センサユニット１２３の第１磁界センサ素子１２６の詳細を示す。第１磁界センサ素子１２６は、配線板部材１３３、第１対の磁界センサ１３４Ａ，１３４Ｂ、および増幅器１３５を備える。第１対の磁界センサ１３４Ａ，１３４Ｂは、図６Ｃの実施形態ではコイルとして形成されており、第２水平方向１３１に沿って整列されている。第１対の磁界センサ１３４Ａ，１３４Ｂは互いに平行であり、深さ方向１３２に離間して配置されており、第１水平方向１３０に交流磁場Ｂx,A，Ｂx,B（例えば５０／６０Ｈｚ）を測定する。
【００８３】
図６Ｄは、電流ユニット１２３の第２磁界センサ素子１２７を詳細に示す。第２磁界センサ素子１２７は、配線板部材１３６、第２対の磁界センサ１３７Ａ，１３７Ｂ、および増幅器１３８を備える。第２対の磁界センサ１３７Ａ，１３７Ｂは、図６Ｄの実施形態ではコイルとして構成されており、深さ方向１３２に沿って整列されている。第２対の磁界センサ１３７Ａ，１３７Ｂは互いに平行であり、第２の水平方向１３１に離間して配置されており、深さ方向１３２に交流磁場ＢZ,A，ＢZ,B（例えば５０／６０Ｈｚ）を測定する。
【００８４】
検出時に均質な直流磁場（均質な交番磁界）を除去するためには、第１対の磁界センサ１３４Ａ，１３４Ｂの間で差分値ΔＢxが計算され、第２対の磁界センサ１３７Ａ，１３７Ｂの間で差分値ΔＢzが計算される。差分形成により、均質な直流磁場が除去される。隣接する第１および第２対の磁界センサの差分値ΔＢx，ΔＢzから、絶対値平均ΔＢxz= sqrt[(ΔＢx)2 + (ΔＢz2)]が計算される。図６Ｂに示した４つの第１磁界センサ素子１２６．１〜１２６．４および３つの第２磁界センサ素子１２７．１〜１２７．３を有する電流センサユニット１２３は、第１の水平方向１３０に沿って６つの異なるＸ座標に割り当てられた６つの測定値ΔＢxz,1〜ΔＢxz,6を供給する。制御・評価ユニット４６は、測定値ΔＢxz,1〜ΔＢxz,6から基盤内の給電線の延びを検出し、給電線を有する基盤の水平方向図（ＸＹ図）を表示ユニット２６に伝達する。
【００８５】
第１および第２センサユニット１２２，１２３を有する図６Ａの検出装置１２１は、第１および第２磁界センサ素子１２６．１〜１２６．４，１２７．１〜１２７．３は第１水平方向１３０に沿って交互に配置されており、第１水平方向１３０で、第１センサユニット１２２の検出フィールドに対応した測定範囲を検出する。第１および第２センサユニット１２２，１２３の測定結果は個々の測定記録として、または共通の測定記録として表示ユニット２６に表示することができる。
【００８６】
図７Ａは、長方形の配置で２列および２行に規則的に配置された４つのセンサ素子１４２．１〜１４２．４を備えるセンサユニット１４１の第１実施形態を示す。それぞれのセンサ素子１４２．１〜１４２．４は、送信モードでは送信素子として、受信モードでは受信素子として作動する。４つのセンサ素子１４２．１〜１４２．４が上述のように制御・評価ユニット４５によって制御され、それぞれ１つのセンサ素子が送信し、全てのセンサ素子が受信し、このプロセスが全てのセンサ素子について行われる場合には、９個の受信領域を有する受信フィールドが生じる。
【００８７】
９個の受信領域は、３種類の受信領域に分類することができる。それぞれのセンサ素子には、それぞれモノスタティック受信信号を示すモノスタティック受信領域１４３．１〜１４３．４が直接に割り当てられる；したがって４つのモノスタティック受信領域が生じる。一列または一行に隣接した２つのセンサ素子の間には、２つのバイスタティック受信信号の平均化した信号を示すそれぞれ１つの受信領域１４４．１〜１４４．４が位置する；４つのセンサ素子１４２．１〜１４２．４ではこのようにして４つの受信領域が生じる。長方形に互いに配置された４つのセンサ素子の間では、中心領域に４つのバイスタティック受信信号の平均化された信号が示される別の受信領域１４５が生じる；４つのセンサ素子１４２．１〜１４２．４では、このようにして別の受信領域が生じる。「平均化された信号」という概念は、受信信号間に平均値が形成され、２つの受信信号が等しいか、または異なる強さに重み付けできることを意味する。
【００８８】
センサユニット１４１は、保持式の検出装置で使用するために適している。センサ素子１４２．１〜１４２．４は、第１水平方向１４６および第２水平方向１４７に沿った垂直方向の列または行に配置されている；深さ方向１４８としては、水平方向１４６，１４７に対して基盤内に向かう垂直な方向が規定される。図７Ａに概略的に示した深部断面図は、第１および第２水平方向１４６，１４７におけるモノスタティックおよびバイスタティック受信信号から計算される。深部断面図の他に、第１または第２水平方向１４６，１４７の深部断面図から、または第１および第２深さの間の深さ範囲にわたる９個の受信領域から平面図が計算される。
【００８９】
第１水平方向１４５の深部断面図は、垂直軸線による深さ方向１４８と水平軸線による第１水平方向１４５とによって規定される。第１水平方向１４５に、３つの受信領域１４３．１，１４４．１，１４３．２から第１深部断面図１４９．１が計算され、３つの受信領域１４４．２，１４５，１４４．３から第２深部断面図１４９．２が計算され、３つの受信領域１４３．３，１４４．４，１４３．４から第３深部断面図１４９．３が計算される。第２水平方向１４６の深部断面図は、垂直軸線による深さ方向１４８と水平軸線による第２水平方向１４６とによって規定される。第２水平方向１４６には、３つの受信領域１４３．１，１４４．２，１４３．３から第１深部断面図１５０．１が計算され、３つの受信領域１４４．１，１４５，１４４．４から第２深部断面図１５０．２が計算され、３つの受信領域１４３．２，１４４．３，１４３．４から第３深部断面図１５０．３が計算される。
【００９０】
３つの受信領域１４３．１，１４４．１，１４３．２は第１水平方向受信路１５１．１を形成し、３つの受信領域１４４．２，１４５，１４４．３は第２水平方向受信路１５１．２を形成し、３つの受信領域１４３．３，１４４．４，１４３．４は第３水平方向受信路１５１．３を形成する。３つの受信領域１４３．１，１４４．２，１４３．３は第１垂直方向受信路１５２．１を形成し、３つの受信領域１４４．１，１４５，１４４．４は第２垂直方向受信路１５２．２を形成し、３つの受信領域１４３．２，１４４．３，１４３．４は、第３垂直方向受信路１５２．３を形成する。
【００９１】
図７Ｂは、５つのセンサ素子１６２．１〜１６２．５をずらして配置したセンサユニット１６１の第２実施形態を示す。それぞれのセンサ素子１６２．１〜１６２．５は送信モードでは送信素子として作動し、受信モードでは受信素子として作動する。５つのセンサ素子１６２．１〜１６２．５により１３の受信領域を有する受信フィールドが生じる。
【００９２】
受信領域は、受信領域の４つのカテゴリに分割することができる。それぞれのセンサ素子１６２．１〜１６２．５には、それぞれのモノスタティック受信信号を示すモノスタティック受信領域１６３．１〜１６３．５が割り当てられる；したがって５つのモノスタティック受信領域１６３．１〜１６３．５が生じる。一列に隣接した２つのセンサ素子の間には、２つのバイスタティック受信信号の平均化した信号が示されるそれぞれ１つの受信領域１６４．１，１６４．２が位置する；５つのセンサ素子１６２．１〜１６２．５では、このようにして２つの受信領域１６４．１，１６４．２が生じる。直交方向に配置された２つのセンサ素子の間には、２つのバイスタティック受信信号の平均化された信号を示すそれぞれ１つの受信領域１６５．１〜１６５．４が生じる；５つのセンサ素子１６２．１〜１６２．５では、このようにして４の受信領域が生じる。列に同じ配置で配置された２つのセンサ素子の間には、それぞれ２つのバイスタティック受信信号の平均化された信号を示すそれぞれ１つの受信領域１６６．１，１６６．２が位置する；５つのセンサ素子１６２．１〜１６２．５では、このようにして２つの受信領域１６６．１，１６６．２が生じる。
【００９３】
センサユニット１６１は、特に保持式の検出装置で使用するために適している。センサ素子１６２．１〜１６２．５は、第１水平方向１６７および第２水平方向１６８に沿って配置されている；深さ方向１６９としては、水平方向１６７，１６８に対して基盤内に向かう垂直な方向が規定される。受信信号から、第１および第２水平方向１６７，１６８に、図７Ｂに概略的に示した深部断面図を計算することができる。深部断面図の他に、第１または第２水平方向１６７，１６８の深部断面図からまたは第１および第２深さの間の深さ範囲にわたる１３の受信領域から平面図が計算される。
【００９４】
第１水平方向１６７の深部断面図は、垂直軸線による深さ方向１６９と水平軸線による第１水平方向１６７とによって規定される。第１水平方向１６７に、３つの受信領域１６３．１，１６４．１，１６３．２から第１深部断面図１７０．１が計算され、２つの受信領域１６５．１，１６５．２から第２深部断面図１７０．２が計算され、３つの受信領域１６６．１，１６３．２，１６６．２から第３深部断面図１７０．３が計算され、２つの受信領域１６５．３，１６５．４から第４深部断面図１７０．４が計算され、３つの受信領域１６３．３，１６４．２，１６３．５から第５深部断面図１７０．５が計算される。
【００９５】
第２水平方向１６８の深部断面図は、垂直軸線による深さ方向１６９と水平軸線による第２水平方向１６８とによって規定される。第２水平方向１６８には、３つの受信領域１６３．１，１６６．１，１６３．４から第１深部断面図１７１．１が計算され、２つの受信領域１６５．１，１６５．３から第２深部断面図１７１．２が計算され、３つの受信領域１６４．１，１６３．３，１６４．２から第３深部断面図１７１．３が計算され、２つの受信領域１６５．２，１６５．４から第４深部断面図１７１．４が計算され、３つの受信領域１６３．２，１６６．２，１６３．５から第５深部断面図１７１．５が計算される。
【００９６】
３つの受信領域１６３．１，１６４．１，１６３．２は第１水平方向受信路１７２．１を形成し、２つの受信領域１６５．１，１６５．２は第２水平方向受信路１７２．２を形成し、３つの受信領域１６６．１，１６３．２，１６６．２は第３水平方向受信路１７２．３を形成し、２つの受信領域１６５．３，１６５．４は第４水平方向受信路１７２．４を形成し、３つの受信領域１６３．３，１６４．２，１６３．５は第５水平方向受信路１７２．５を形成している。３つの受信領域１６３．１，１６６．１，１６３．４は第１垂直方向受信路１７３．１を形成し、２つの受信領域１６５．１，１６５．３は第２垂直方向受信路１７３．２を形成し、３つの受信領域１６４．１，１６３．３，１６４．２は第３垂直方向受信路１７３．３を形成し、２つの受信領域１６５．２，１６５．４は第４垂直方向受信路１７３．４を形成し、３つの受信路１６３．２，１６６．２，１６３．５は第５垂直方向受信路１７３．５を形成している。
【００９７】
保持式の検出装置の他に案内式の検出装置でセンサユニット１４１．１６１を使用してもよい。任意の軌道に沿って移動される案内式の検出装置では、ＸＹ平面における２つの垂直方向、例えば、センサ素子の配置によって優先される方向が装置製造者によって規定される。センサ素子によって検出される受信信号は、ＸＹ平面において座標検出ユニットによって検出されたＸおよびＹ座標に割り当てられる。深部断面図は、２つの垂直方向に沿って計算される。深部断面図から、または受信信号から直接に平面図が特定される。
【００９８】
センサユニット１４１，１６１は、図７Ａ，７Ｂでは、保持式の検出装置のためのセンサユニットの実施形態で構成されている。センサ素子が対称的配置であることからセンサユニット１４１，１６１は、特に任意の前進方向を有する案内式の検出装置のために適している。任意の前進方向では優先される方向はないので、比較可能な解像度を得るために２つの方向の送信および受信素子の数は２つの方向に等しいことが望ましい。
【００９９】
測定精度を高めるために、検出装置２１は検出すべき基盤上で何度も往復移動させることができる。このために、センサユニット１４１，１６１のように送信および受信素子が対称的に配置されていることが必要である。
【符号の説明】
【０１００】
１；２１；１２１  検出装置
３，６  基盤
８，１１，１２．１〜１２．３  物体
２６  表示ユニット
４４  第１センサユニット
４５  制御・評価ユニット
４７．１〜４７．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５  センサ素子
５３．１，５３．２，５３．３；１４２．２〜１４２．４；１６２．２〜１６２．５  送信素子
５４；１４１；１６１  送信ユニット
５５．１〜５５．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５  受信素子
５６；１４１；１６１  受信ユニット
５５．１〜５５．３；１４２．１〜１４２．４；１６２．１〜１６２．５  受信素子
５６；１４１；１６１  受信ユニット
６７．１，６７．２，６７．３  スタックメモリ
６８  メインメモリ
７４．１〜７４．５  受信信号
８９．１〜８９．５；１０７．１〜１０７．３０，１０８．１〜１０８．３０；１４９．１〜１４９．３；１５０．１〜１５０．３；１７０．１〜１７０．５；１７１．１〜１７１．５  深部断面図
９０；１０９  平面図
４４；１２２；１４２；１６１  第１センサユニット
１２３  第２センサユニット
１２４  変調ユニット
１２５  通信接続
１３０  第１方向
１３１  第３方向
１３２  第２方向
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2013024873.tif 000010
【図５】
2013024873.tif 000011
【図６Ａ】
2013024873.tif 000012
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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