(57)【要約】  装置はそのフレーム（２）の一部として金属本体（３０）を含む。金属本体は、側壁（４０）および、内部空間（４２、４３）を取り囲む分離壁（４４）を形成する。金属本体（３０）の第１の側（３２）では、遮蔽構造（４６）が、ＲＦ回路を収容するための複数の遮蔽されたチャンバ（４８）を形成する。内部空間（４２、４３）は、金属本体（３０）の第２の側（３４）に面している。ドライバおよび受信機回路を格納する第１の回路基板（５４）が、金属本体（３０）の第１の側（３２）に組付けられ、アンテナ構造（２０、２２）を格納する第２の回路基板（５６）がその第２の側に組付けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波反射を用いた試料の非破壊探査のための装置であって、該装置は、
フレーム（２）と、
アンテナ構造（２０、２２）と、
前記アンテナ構造（２０、２２）を通して探査信号を送信するために前記アンテナ構造（２０、２２）に対し電気的に接続されたドライバ（１０、１２）と、
前記アンテナ構造（２０、２２）を通してエコー信号を受信するために前記アンテナ構造（２０、２２）に対し電気的に接続された受信機（１４、１６）と、
少なくとも１つの第１の回路基板（５４）であって、前記ドライバ（１０、１２）および／または前記受信機（１４、１６）の少なくとも一部が前記第１の回路基板（５４）上に配設されている、第１の回路基板（５４）と、
少なくとも１つの第２の回路基板（５６）であって、前記アンテナ構造（２０、２２）が前記第２の回路基板（５６）上に配設されている、第２の回路基板（５６）と、
第１および第２の相対する側を有する、前記フレーム（２）内に配設された金属本体（３０）と、
前記第１および第２の回路基板（５４、５６）を電気的に接続するための少なくとも１つの電気コネクタ（６０）と、
を含み、
前記第１の回路基板（５４）が前記金属本体（３０）の前記第１の側に組付けられており、前記第２の回路基板（５６）が前記回路本体の前記第２の側に組付けられている、装置。
【請求項２】
前記金属本体（３０）が、前記第２の側に隣接する内部空間（４２、４３）を円周方向に取り囲む側壁（４０）を含み、前記アンテナ構造（１８）が前記内部空間（４２、４３）に隣接しており、特に、前記側壁（４０）が前記アンテナ構造（１８）の外側で側方に延在している、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記内部空間（４２、４３）内に配設された減衰構造（５８）をさらに含み、特に、前記減衰構造（５８）が前記金属本体（３０）とは別個である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記減衰構造（５８）が導電性発泡体を含む、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記金属本体（３０）が、前記内部空間（４２、４３）を前記第１の側に向かって閉鎖する分離壁を含み、特に、前記分離壁（４４）が前記第２の回路基板（５６）よりも前記第１の回路基板（５４）の方に近い、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記金属本体（３０）が、前記分離壁（４４）と前記第１の回路基板（５４）の間に延在し前記分離壁（４４）と前記第１の回路基板（５４）の間に互いに遮蔽された複数のチャンバ（４８）を形成する遮蔽構造（４６）を含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ドライバ（１０、１２）の回路および前記受信機（１４、１６）の回路が、前記遮蔽されたチャンバ（４８）のうちの異なるチャンバによって裏打ちされている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記アンテナ構造（２０、２２）が送信機アンテナおよび受信機アンテナを含む、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記金属本体（３０）が、前記送信機アンテナから前記受信機アンテナを遮蔽する遮蔽壁（４５）を含み、前記遮蔽壁（４５）が前記第２の回路基板（５６）で終了する、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記遮蔽壁が前記第２の回路基板（５６）と前記分離壁（４４）の間に延在して、前記内部空間（４２、４３）を、前記送信機アンテナ（２０）を裏打ちする第１のチャンバ（４２）と前記受信機アンテナ（２２）を裏打ちする第２のチャンバ（４３）とに分割している、請求項７および９に記載の装置。
【請求項１１】
前記電気コネクタ（６０）が、前記第１の回路基板（５４）内に差込まれた第１のプラグ（６２）および／または前記第２の回路基板（５６）に差込まれた第２のプラグ（６４）を有する剛性ロッドであり、特に前記装置が少なくとも２つのこのような電気コネクタ（６０）を含む、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記分離壁（４４）が開口部（６６）を含み、前記コネクタ（６０）が前記開口部（６６）を通って延在する、請求項５および１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記コネクタ（６０）が前記第１のおよび／または前記第２の回路基板（５４、５６）に差し込まれている、請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記第１および／または前記第２の回路基板（５４、５６）が前記金属本体（３０）に取付けられている、請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記金属本体（３０）が、特にアルミニウム製の単一の金属部品である、請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記試料に沿って装置を転動させるための一組のホイール（４）を含み、前記ホイール（４）が前記金属本体（３０）に組付けられている、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
前記金属本体（３０）が、
前記ホイール（４）を保持するためのホイールホルダ（５０）と、
前記側壁（４０）と前記ホイールホルダ（５０）の間に延在する、第２の側にあるベースプレート（３６）と、
を含み、
特に、前記第２の回路基板（５６）が前記ベースプレート（３６）の開口部（３８）内に配設されている、
請求項２および１６に記載の装置。
【請求項１８】
コンクリート構造を探査するための請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波反射を用いた、試料の探査、特にコンクリート構造の探査のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（欧州特許第２７２００６５号明細書）は、このタイプの装置を記述している。この装置は、４つのホイールを伴うハウジング様のフレームを含む。アンテナ構造を用いて試料内に電磁波が送られる。試料から反射し戻されたエコー信号を、アンテナ構造が受信し、これを分析する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第２７２００６５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決すべき課題は、製造が容易であるこのタイプの装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の装置によって解決される。したがって、この装置は、以下のものを含む：
−  フレーム：これは、該装置の機械的枠組である。
−  アンテナ構造：これは、送信機および受信機として作用する単一のアンテナであり得、あるいは、それぞれ信号を送信および受信するための２つの別個のアンテナを含み得る。
−  ドライバ：ドライバは少なくとも、探査信号を生成する電子機器の出力段を含む。ドライバは、アンテナ構造を通して探査信号を送信するためにアンテナ構造に対し電気的に接続されている。
−  受信機：受信機は少なくとも、エコー信号を受信するための電子機器の入力段を含む。受信機は、アンテナ構造を通してエコー信号を受信するためにアンテナ構造に対し電気的に接続されている。
−  少なくとも１つの第１の回路基板：ドライバおよび／または受信機の少なくとも一部がこの第１の回路基板上に配設されている。
−  少なくとも１つの第２の回路基板：アンテナ構造はこの第２の回路基板上に配設されている。
−  金属本体：この金属本体は、（フレームの一部を成すことによってかまたはフレームに組込まれていることによって）フレーム内に配設される。金属本体は第１および第２の相対する側を有する。
−  少なくとも１つの電気コネクタ：これは２つの回路基板を接続する。
【０００６】
さらに、第１の回路基板は、金属本体の第１の側に組付けられ、第２の回路基板は前記回路本体の第２の側に組付けられる。
【０００７】
したがって、この設計は、共通の担体としての金属本体の相対する側への両方の回路基板の単純な組付けを可能にする。金属本体は、２つの基板間のスペーサーと、組付け部とを形成する。
【０００８】
有利には、金属本体は、内部空間を円周方向に取り囲む、すなわち内部空間および場合によっては第１および第２の側の側面を除く全ての側面を包囲する側壁を含む。内部空間は、金属本体の第２の側に隣接し、アンテナ構造は内部空間に隣接する。この設計は、内部空間ひいては試料とは反対側を向くアンテナ構造の側を電気的に遮蔽する。有利にも、側壁は、アンテナ構造の全てが内部空間を縁取るような形でアンテナ構造の外側で側方に延在している。
【０００９】
金属本体はさらに、第１の側に向かって内部空間を閉鎖する分離壁を含むことができる。この分離壁は、ドライバおよび受信機を担持する回路基板からアンテナ構造を遮蔽する。
【００１０】
装置はさらに、アンテナ構造により金属本体内に発出される波動を吸収して減衰させかつその側に由来する反射を抑制する目的で内部空間内に配設された、有利には金属本体とは別個の減衰構造を含んでいる。有利には、減衰構造は導電性発泡体を含むことができる。
【００１１】
金属本体はさらに、分離壁と第１の回路基板の間に延在する遮蔽構造をさらに含むことができる。この構造は、分離壁と第１の回路基板の間に複数の互いに遮蔽されたチャンバを形成する。これにより、第１の回路基板上の回路の異なる部品を互いに遮蔽することが可能になる。特に、ドライバの回路および受信機の回路は、異なる遮蔽されたチャンバによって裏打ちされている、すなわち別個の遮蔽されたチャンバが、ドライバおよび受信機の回路と分離壁の間に位置設定される。
【００１２】
さらなる実施形態において、アンテナ構造は、試料内に探査信号を送信するための送信機アンテナおよび、試料から反射した探査信号のエコーを受信するための受信機アンテナを含む。この場合、金属本体は有利には、受信機アンテナと送信機アンテナの間の直接的クロストークを削減する目的で、送信機アンテナから受信機アンテナを遮蔽する遮蔽壁を含む。遮蔽壁は第２の回路基板、すなわちアンテナ構造を担持する回路基板で終了する。
【００１３】
有利には、遮蔽壁は、第２の回路基板と分離壁の間に延在し、前記内部空間を、送信機アンテナを裏打ちする第１のチャンバと受信機アンテナを裏打ちする第２のチャンバに分割する。これに関連して、「裏打ち」というのは、それぞれのチャンバがそれぞれのアンテナと分離壁の間に位置設定されるものとして理解されるべきである。
【００１４】
コネクタは、第１および／または第２の回路基板に差込まれ、こうして、より容易な組立ておよび分解のための解除可能な接続を形成することができる。
【００１５】
該装置は、あらゆる種類の試料の構造を探査するために使用可能であるが、例えば建物、トンネルまたは橋などのコンクリート製構造を探査するために使用されると有利である。
【００１６】
本発明は、本発明の以下の詳細な説明を考慮した場合に、より良く理解でき、上述のもの以外の目的が明らかになるものである。この説明は、添付図面を参照するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、装置の１つの図を示す。
【図２】図２は、装置のブロック回路図を示す。
【図３】図３は、装置内で使用すべき金属本体を示す。
【図４】図４は、第１の側から見た金属本体の図である。
【図５】図５は、金属本体の側面図である。
【図６】図６は、第２の側から見た金属本体の図である。
【図７】図７は、図５のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図８】図８は、図４のラインＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図９】図９は、電子機器のいくつかの部品および減衰構造を含む図７の断面図である。
【図１０】図１０は、電子機器のいくつかの部品および減衰構造を含む図８の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
概要：
図１は、電磁反射測定を用いて試料の構造を決定するための装置を示す。
【００１９】
この装置は、装置の電子的構成要素を取り囲むハウジングを形成するフレーム２を含む。
【００２０】
ここに示された実施形態において、装置は１組のホイール４、特に４つのホイールを含み、これらのホイールを用いて、装置は試料から既定の距離のところで試料に沿って誘導され得る。４つのホイールの代りに、装置は例えば、ホイールを２つまたは３つだけ有する、あるいはローラまたはスライダなどのホイール様の構成要素を有することもできる。
【００２１】
さらに、ハウジングはホイール４とは反対側に、ユーザが把持すべきハンドル６を含む。
【００２２】
装置は同様に、タッチスクリーン８などの入力および出力デバイスも含んでいる。
【００２３】
図２は、装置内部の電子的構成要素のいくつかを示す。これらの構成要素には、一例として、以下の部品が含まれる：
−  試料内に送信されるべき探査信号を生成するためのドライバ１０、１２。ドライバ１０、１２は例えば、デジタルセクション１０ならびにアナログセクション１２を含む。デジタルセクション１０は、例えば、パルスまたはＣＷ信号を生成するために使用され得、アナログセクション１２はこの信号を増幅および／または変調および／または濾過するために使用され得る。
−  試料からエコー信号を受信するための受信機１４、１６。受信機は例えば、受信信号を濾過および／または復調および／または増幅するためのアナログセクションならびにさらなる信号処理のためのデジタルセクション１６を含むことができる。
−  試料内に探査信号を送信し試料から反射したエコー信号を受信するためのアンテナ構造１８。本実施形態において、アンテナ構造１８は送信機アンテナ２０、および送信機アンテナ２０とは別個の受信機アンテナ２２を含む。ドライバ１０、１２が送信機アンテナ２０に接続され、受信機１４、１６が受信機アンテナ２２に接続される。
−  装置内の構成要素を制御し、スクリーン８を動作させ、外部回路と通信するための制御ユニット２４。
【００２４】
動作中、ユーザは典型的に試料に沿って装置を移動させ、一方、制御ユニット２４は一連の測定を行なう。制御ユニット２４または装置の外部の回路は、例えば当業者にとって公知のものであるＳＡＦＴ技術（Synthetic Aperture Focusing Technique、合成開口フォーカシング技術）を用いて、試料の内部構造を決定する目的で、記録されたデータを使用することができる。
【００２５】
機械的設計：
図１の装置の中核部は、金属本体３０により形成される。この金属本体は、例えばフレーム２の底部側を形成することができる。それは図２〜図８に示されている。
【００２６】
金属本体３０は有利には、単体の鋳造および／または加工金属、特にアルミニウムである。金属本体は、第１の側３２および第２の側３４（図５、７、８）を含む。動作中、第１の側３２は試料とは反対側を向いており、一方、第２の側３４は、ホイール４が組付けられているフレーム２の側に位置設定されている、すなわち第２の側３４は、測定すべき試料に対面する。
【００２７】
金属本体３０は、その第２の側３４にベースプレート３６（図７、８）を含む。このベースプレートは試料に向いてフレーム２の壁を形成する。
【００２８】
ベースプレート３６内には、開口部３８が配設されている。
【００２９】
第２の側３４とは反対側を向くベースプレート３６の側で、金属本体３０は、開口部３８の周りに延在する側壁４０を形成する。側壁４０は、有利には、ベースプレート３６に直交して整列されている。
【００３０】
側壁４０は、内部空間４２、４３を取り囲む、すなわちその周りを走っている。
【００３１】
金属本体３０はさらに分離壁４４を形成する。この分離壁は、ベースプレート３６に対して平行に、そしてベースプレートから一定の距離のところに延在し、内部空間４２、４３を縁取る。
【００３２】
金属本体３０はさらに遮蔽壁４５を形成する。この遮蔽壁は、ベースプレート３６と直交し、側壁４０の２つの相対する側の間に延在し、こうして内部空間４２、４３を第１のチャンバ４２と第２のチャンバ４３に分割する。遮蔽壁４５は、第２の側３４（すなわち開口部３８）と分離壁４４の間に延在する。
【００３３】
さらに、金属本体３０は、分離壁４４の側で複数の隆起構造によって形成された遮蔽構造４６ａ〜４６ｅ（以下では全体として参照番号４６で表わされている。図３、４参照）を形成する。遮蔽構造４６は第１の側３２に対面する。この遮蔽構造は、分離壁４４と第１の側３２の間（すなわち分離壁４４と以下で言及する第１の回路基板５４の間）に延在し、複数の互いに遮蔽されたチャンバ４８ａ〜４８ｅ（これらは以下で全体として参照番号４８で表わされ、図４に示されている）を形成する。
【００３４】
金属本体３０はさらに、ホイール４用の軸受を保持するため、したがってホイール４を保持するためのホイールホルダ５０を形成する。
【００３５】
ベースプレート３６は、側壁４０とホイールホルダ５０の間に延在して、これらの部品を連結する。
【００３６】
図１に示されているように、装置のフレーム２はさらに、金属本体３０の第２の側に組付けられ装置のハウジングの上側を形成するカバー５２を含む。ハンドル６がカバー５２に組付けられるかまたはその一部を成している。
【００３７】
図９および図１０に示されているように、金属本体３０は、２つの回路基板５４、５６を組付けるために使用される。
【００３８】
第１の回路基板５４が、金属本体３０の第１の側３２、すなわち遮蔽構造に対して、例えばネジ（図４にいくつかが参照番号５８で表わされているネジ孔内に位置するもの）を用いて取付けられる。遮蔽構造４６は、第１の回路基板５４の縁部に沿って延在して、それを遮蔽する。
【００３９】
第２の回路基板５６が、同様に例えばネジ（図６にいくつかが参照番号５０で表わされているネジ孔内に位置するもの）を用いて、金属本体３０の第２の側３４に取付けられる。第２の回路基板５６は、開口部３８上に組付けられる（図７、８）。側壁４０が第２の回路基板５６の縁部に沿って延在し、これを遮蔽する。
【００４０】
第１の回路基板５４は、ドライバ１０、１２および／または受信機１４、１６の電子機器の少なくとも一部を保持する。有利には、この回路基板は、それらのアナログ部分１２および１４を少なくとも保持する。
【００４１】
第１の回路基板５４は、上方の構成要素に対して無線周波数遮蔽を提供する遮蔽層６２を含む多層ＰＣＢであり得る。この場合、送信機１０、１２および／または受信機１４、１６の電子的構成要素の少なくともいくつかは、遮蔽されるように金属本体３０の第２の側３４に対面する遮蔽層６２の側にある。
【００４２】
クロストークを回避するために、第１の回路基板５４上の回路の異なる部品が、遮蔽されたチャンバ４８のうちの異なるチャンバ内に位置設定される。特に、ドライバの回路および受信機の回路は、遮蔽されたチャンバ４８のうちの異なるチャンバにより裏打ちされる。
【００４３】
第２の回路基板５６は、例えば、円形導電性領域としてか、または第２の回路基板５６の導電性層内で構造化されたボウタイ（bow-tie）配設で、実装され得る、２つのアンテナ２０、２２を保持する。
【００４４】
送信機アンテナ２０および受信機アンテナ２２は、それらの間のクロストークを削減する目的で遮蔽壁４５の相対する側にある。
【００４５】
さらに、図９および図１０で示されているように、装置は、内部空間４２、４３内、すなわち第１のチャンバ４２および第２のチャンバ４３内に配設された減衰構造５８をさらに含む。減衰構造５８は、有利には金属本体３０とは別個である拡張構造である。それは、電磁放射線（装置により使用される周波数の）を、反射せずに吸収するように設計されている。例えば、減衰構造５８は導電性発泡体、例えば黒鉛を含む発泡体であり得る。
【００４６】
減衰構造５８のために利用可能な大きな容積を有するため、分離壁４４は有利には、第２の回路基板５６よりも第１の回路基板５４の方に近い。
【００４７】
言及した通り、全てのアンテナ構造１８すなわち両方のアンテナ２０、２２は、アンテナ構造１８の裏側が全て減衰されるような形で、内部空間４２、４３によって裏打ちされている。
【００４８】
この場合、第１のチャンバ４２はアンテナ２０の裏側に配設されており、第２のチャンバ４３はアンテナ２２の裏側に配設されている。
【００４９】
第２の回路基板５６上のアンテナ２０、２２は、第１の回路基板５４に電気的に接続されていなければならない。このために、当該装置には、第１および第２の回路基板５４、５６の間に延在する少なくとも１つの電気コネクタ６０が具備される。組立てを容易にするため、この電気コネクタは、回路基板５４、５６の一方または両方に差込まれる。
【００５０】
図９および図１０の実施形態においては、このようなコネクタ６０が２つ存在する。各コネクタは、第１の回路基板５４に差込まれる第１のプラグ６２および／または第２の回路基板５６に差込まれる第２のプラグ６４を有する剛性ロッドである。
【００５１】
有利には、各コネクタは回路基板５４、５６に直交して延在する。
【００５２】
各コネクタ６０について、分離壁４４は、開口部６６（図４および図６）を含み、コネクタ６０はこの開口部を通って延在する。
【００５３】
註：
本実施形態においては第１および第２の回路基板５４、５６の各々が単一の基板によって形成されているにせよ、２つ以上の基板からそれらの各々を組立てることも可能であり、各々のこのような基板は、それぞれ回路およびアンテナ構造の一部分のみを保持する。しかしながら、単一の基板を使用することは、装置の組立てをより容易にすることから、有利である。
【００５４】
本発明の現在好ましい実施形態が図示され説明されてきたが、本発明はそれに限定されず、以下の請求項の範囲内で他の形でさまざまに具体化および実践され得るということを明確に理解すべきである。
【図１】
2020512687.tif 000003
【図２】
2020512687.tif 000004
【図３】
2020512687.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020512687.tif 000007
【図６】
2020512687.tif 000008
【図７】
2020512687.tif 000009
【図８】
2020512687.tif 000010
【図９】
2020512687.tif 000011
【図１０】
2020512687.tif 000012
【国際調査報告】
2020512687.tif 000013
2020512687.tif 000014
2020512687.tif 000015