Procedimiento y aparato de medida para localizar objetos confinados.

Procedimiento para localizar objetos confinados en un medio, en el que mediante al menos un dispositivo sensorcapacitivo se genera una señal de detección,

la cual entra en el medio a investigar, de tal modo que mediante unavaloración de la señal de detección, en especial mediante una medición de impedancia, se obtienen informacionessobre un objeto confinado en el medio, caracterizado porque para valorar la señal de detección se usa un algoritmo,que lleva a cabo una separación de la señal medida en partes de señal que parten del medio confinador y partes deseñal que parten del objeto confinado en el medio, en donde para determinar la parte de señal de la señal demedición, que procede del medio confinador, se utiliza un modelo para el material del medio confinador, quepresenta n parámetros.

Procedimiento y aparato de medida para localizar objetos confinados

Estado de la técnica

La invención se refiere a un procedimiento, respectivamente a un aparato de medida, para localizar objetos confinados en un medio según el preámbulo de la reivindicación 1, respectivamente de la reivindicación 13.

Un procedimiento de este tipo, respectivamente un aparato de medida para llevar a cabo este procedimiento, usa un dispositivo sensorial capacitivo que genera una señal de detección, por ejemplo en forma de un campo electromagnético, de tal modo que la señal de detección atraviesa el medio a investigar, aunque entra al menos en una medida suficiente en el medio. Un objeto confinado en el medio influye en la señal de detección, de tal modo que mediante una valoración de esta señal de detección pueden obtenerse informaciones sobre un objeto confinado en el medio.

Un aparato de medida del género expuesto, por ejemplo un sensor de clavos, detecta un objeto confinado en un medio mediante la modificación de la capacidad eléctrica de su dispositivo sensorial capacitivo, que genera el objeto confinado. Un objeto confinado en un medio modifica las características dieléctricas del medio, de tal modo que un condensador de medición llevado hasta las proximidades del objeto sufre una modificación de capacidad causada por el objeto, respectivamente una modificación de su impedancia. Esta modificación de capacidad puede medirse por ejemplo mediante la corriente de desplazamiento del condensador de medición del dispositivo sensorial capacitivo.

Del documento US 6, 249, 113 B1 se conoce un sensor de pernos prisioneros compacto y manual que, para localizar objetos confinados detecta las modificaciones de capacidad en un circuito de conmutación de sensor, cuando se traslada el aparato de medida sobre una pared. Para indicar el punto exacto en el que se ha localizado un objeto confinado en el medio, el aparato de medida del documento US 6, 249, 113 B1 posee un conjunto de LEDs, que está dispuesto en forma de flecha sobre la superficie de carcasa del aparato de medida. Si el aparato de medida detecta un objeto, en función de la intensidad de señal se activa una pareja de LEDs de la disposición de LEDs en forma de flecha sobre la carcasa del aparato de medida. Cuanto más cerca se llegue del objeto confinado, es decir, cuanto más intensa sea la señal de detección generada por el objeto, más avanzan los LEDs activados hacia la punta de flecha del conjunto de LEDs. Si al final el aparato de medida se encuentra directamente sobre el objeto confinado, se ilumina la punta de flecha del conjunto de LEDs, de tal modo que en principio con el aparato de medida del documento US 6, 249, 113 B1 es posible una localización de objetos confinados en un medio, por ejemplo en una pared. Con el dispositivo hecho patente en el documento US 6, 249, 113 B1 para localizar objetos confinados en un medio, así como con el procedimiento bastante sencillo en el que se basa, no es posible una medición de la profundidad a la que está confinado el objeto.

El documento WO 94/04932 hace patente un dispositivo portátil para localizar objetos posicionados detrás de una superficie, con un sensor para detectar una capacidad adicional causada por el objeto, con una unidad de valoración para la señal de detección así como con una pantalla para representar los resultados de medición. El aparato de medida del documento WO 94/04932 posee además un dispositivo, que permite hacer funcionar el dispositivo sensorial en un modo altamente sensitivo, respectivamente en un modo menos sensitivo.

El documento WO 94/04932 hace patente además un procedimiento para determinar la localización de un objeto posicionado detrás de una superficie. Para esto el aparato de medida correspondiente se traslada sobre la pared a investigar. El sensor del documento WO 94/04932 tiene la posibilidad de detectar un aumento, respectivamente una disminución, de la densidad del material. Esto hace posible que la disposición informe al usuario por ejemplo sobre que el sensor se ha calibrado incorrectamente, por ejemplo directamente por encima de una confinamiento. El procedimiento en el que se basa hace posible asimismo poner en conocimiento del usuario que el medio investigado es excesivamente grueso, respectivamente excesivamente estrecho, para detectar un objeto confinado.

Una memoria digital del aparato de medición del documento WO 94/04932 hace posible archivar los datos de calibración durante el tiempo que esté conectado el aparato de medida.

Del documento US 6, 198, 271 B1 se conoce un sensor de pernos prisioneros que, para localizar objetos confinados en una pared, detecta las modificaciones de capacidad de tres sensores capacitivos integrados en el aparato de medida, mientras se traslada el sensor sobre la pared. Un circuito de conmutación de valoración vigila los tiempos relativos que son necesarios para la carga de los tres elementos capacitivos, de tal modo que mientras se traslada el sensor sobre la pared a investigar, pueden medirse modificaciones en las capacidades relativas de los tres elementos sensoriales a causa de una modificación, causada por el objeto, de las constantes dieléctrica del material investigado. El circuito de comparación usa estas modificaciones en las capacidades relativas medidas de los diferentes elementos sensoriales para localizar el objeto confinado.

El aparato de medida del documento US 6, 198, 271 B1 presenta una indicación compuesta por varios elementos de indicación, que están conectados de tal modo a la unidad de valoración del aparato de medida, que sólo indican una señal aquellos elementos que se encuentran directamente por encima del objeto localizado. De este modo es posible centrar el aparato de medida sobre el objeto localizado y, por medio de esto, localizar el objeto indirectamente.

Del documento WO 98/30921 se conocen un magnetómetro y un dielectrómetro para detectar objetos ocultos en el subsuelo. En el procedimiento del documento WO 98/30921 se guía un sensor sobre un subsuelo a medir y se intenta, mediante diferentes longitudes de onda espaciales, detectar objetos confinados. Con ello el sensor capacitivo estático del dispositivo modifica la frecuencia de medición y con ello la longitud de onda utilizada, para buscar objetos confinados a diferentes profundidades (de forma correspondiente a diferentes longitudes de onda) . De este modo se hace posible generar una resolución espacial variable de la medición, para detectar modificaciones de las constantes dieléctricas (y de este modo objetos) en función de la profundidad del objeto investigado.

Ventajas de la invención El procedimiento conforme a la invención para localizar objetos confinados en un medio usa una señal de detección generada por un dispositivo sensorial capacitivo, por ejemplo un campo eléctrico que interviene en el medio a investigar y que es modificado por un objeto confinado presente. El objeto confinado en el medio influye en el campo eléctrico entre los electrodos del dispositivo sensorial capacitivo y modifica de este modo la capacidad del condensador de medición, de tal modo que por ejemplo a través de la determinación de la corriente de desplazamiento del condensador de medición, respectivamente mediante la determinación de una magnitud de medición correlacionada con esta corriente de desplazamiento, puede determinarse la modificación de capacidad causada por un objeto confinado. Un análisis más exacto de esta modificación de capacidad hace después posible la extracción de información sobre la posición del objeto confinado con relación al sensor medidor.

El problema técnico que supone fundamentalmente la exactitud de detección se produce a causa de que la modificación de la capacidad del condensador de medición, establecida por los objetos dieléctricos confinados, es extremadamente pequeña. Por ello para determinar la modificación de capacidad del condensador de medición son inevitables mediciones de precisión muy exactas. Las modificaciones de capacidad que deben determinarse están situadas, en el caso de confinamientos dieléctricos como por ejemplo tubos de material sintético, normalmente en el margen de sub-picofaradios.

Estas pequeñas modificaciones de la capacidad de condensador desembocan, en el caso de una tensión alterna aplicada a los electrodos del condensador de medición de un voltio y una frecuencia de medición usada de 100 kHz, en diferencias de corriente de la corriente de desplazamiento inferiores a 1 microamperio. Unas diferencias de corriente tan pequeñas son difíciles de medir, en especial debido a que están superpuestas a una corriente de subsuelo que, con independencia de la presencia o no presencia del objeto confinado, es generada por el medio... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para localizar objetos confinados en un medio, en el que mediante al menos un dispositivo sensor capacitivo se genera una señal de detección, la cual entra en el medio a investigar, de tal modo que mediante una valoración de la señal de detección, en especial mediante una medición de impedancia, se obtienen informaciones sobre un objeto confinado en el medio, caracterizado porque para valorar la señal de detección se usa un algoritmo, que lleva a cabo una separación de la señal medida en partes de señal que parten del medio confinador y partes de señal que parten del objeto confinado en el medio, en donde para determinar la parte de señal de la señal de medición, que procede del medio confinador, se utiliza un modelo para el material del medio confinador, que presenta n parámetros.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los n parámetros del modelo para el medio confinador están archivados en forma de un diagrama característico y pueden consultarse mediante un algoritmo de valoración.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque los parámetros del diagrama característico se obtienen mediante n mediciones de referencia sobre impedancias de referencia.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se lleva a cabo al menos una medición de referencia sobre un material de referencia conocido.

5. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se obtiene al menos una medición de referencia mediante cortocircuitado de la señal de detección.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para determinar el material del medio circundante se lleva a cabo una interpolación de un valor de medición de material medido para el medio confinador con los n valores de parámetro del modelo, y porque a través de una optimización comparativa se determina aproximadamente el material del medio confinador.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque de la interpolación de un valor de medición de material medido para el medio confinador, con los n valores de parámetro del modelo para el medio confinador, se establece un valor para la constante dieléctrica del material que forma el medio confinador.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque mediante la utilización de la constante dieléctrica establecida del material del medio confinador se obtiene una información de profundidad para el objeto confinado en el medio.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la información de profundidad para el objeto confinado, con ayuda de las constantes dieléctricas del medio confinador, se obtiene de una medición de fase de aquella parte de señal de la señal de medición que parte del objeto confinado en el medio.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de medición se mide y valora en función de un desplazamiento lateral del dispositivo sensorial, que genera la señal de detección.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de medición se mide y valora en función de más de una frecuencia de medición.

12. Aparato manual de localización para localizar objetos confinados en un medio, con un dispositivo sensorial, con medios para generar una señal de detección para este dispositivo sensorial, además de con una unidad de control y valoración para establecer valores de medición a partir de la señal de detección, así como con un dispositivo de edición para los valores de medición establecidos, para llevar a cabo un procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Aparato de medida según la reivindicación 12, caracterizado porque el aparato de medida presenta al menos un dispositivo de calibración interno para una señal de medición.

14. Aparato de medida según la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo de calibración hace posible la medición de al menos una impedancia definida.

15. Aparato de medida según la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque el dispositivo de calibración presenta un conmutador de cortocircuito para generar una impedancia definida.

16. Aparato de medida según las reivindicaciones 13, 14 ó 15, caracterizado porque el aparato de medida presenta medios de conmutación para la activación temporal del dispositivo de calibración.

17. Aparato de medida según las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque el aparato de medida presenta medios para archivar datos de material, en especial constantes dieléctricas, de materiales conocidos.

18. Aparato de medida según las reivindicaciones 12 a 17, caracterizado porque el aparato de medida presenta medios que hacen posible representar resultados de medición calculados, en especial la posición o la profundidad de un objeto confinado en un medio, con análisis de localización, sobre un dispositivo de indicación del aparato de medida.