專利名稱：探測掩埋導體的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型有關(guān)一種探測掩埋導體的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在對埋有電纜，光纖或其它公共運輸管路或管道地方進行開挖或其它工作之前， 確定掩埋的線纜或管路的位置非常重要，從而避免在工作中將掩埋的線纜或管路損壞。一 旦掩埋的設(shè)施的位置確定后，掩埋的公共設(shè)施的深度就可以被計算出來，從而確定一個安 全的開挖深度。通電導體會產(chǎn)生電磁輻射，而電磁輻射可以有電天線探測出來。如果光纖纜線或 非金屬的公共管路或管道安裝有小型追蹤電線，該追蹤電線可以感應(yīng)交流電從而產(chǎn)生電磁 輻射。眾所周知，使用探測器可以探測到由通交流電的導體產(chǎn)生的電磁場。一種此類探測器工作在兩個模式中的一種上，稱為“主動”或“被動”模式。每一 個模式有其自有的探測頻率帶寬。被動模式包括“電源”模式和“輻射”模式。在功率模式下，探測器可以探測到由 50/60赫茲主電源供電的交流電的導體產(chǎn)生的磁場，或者由于位于附近帶交流電并且具有 高達5K赫茲的高次諧波的電纜感應(yīng)，從而使一個導體間接輻射的磁場。在輻射模式下，探 測器可以探測到掩埋導體再輻射的超低頻的輻射能量。原始的超低頻的輻射信號源是由多 個超低頻長波發(fā)射器產(chǎn)生的，其可以是軍用或民用的。在主動模式下，信號發(fā)射器可以產(chǎn)生已知頻率和幅度的交變磁場，其可以在附近 掩埋的導體上感應(yīng)出電流。信號發(fā)射器可以直接與導體連接，或者在不能實現(xiàn)直接相連的 情況下，信號發(fā)射器可以放置在接近掩埋導體的地方并且可以在導體上感應(yīng)出信號。掩埋 導體再輻射的信號是由信號發(fā)射器產(chǎn)生的。當使用主動模式的時候，必須考慮多個因素。當發(fā)射器由板上電池供電的時候，有 效的產(chǎn)生測試信號并且盡可能節(jié)約使用發(fā)射器的能量就非常的重要，從而最大程度上延長 發(fā)射器電池的使用壽命。因此發(fā)射器發(fā)出的可探測的測試信號的能量應(yīng)該盡可能小，從而 減少電池消耗。此外，高功率信號會與無關(guān)線纜發(fā)生耦合并且傳播到其它線纜上，從而使探 測目標掩埋導體產(chǎn)生困難。發(fā)射器可以在多個頻率上傳輸一個交流測試信號。頻率的選擇依據(jù)多個因素，例 如，將測試信號感應(yīng)在掩埋導體的方便性和相鄰信號產(chǎn)生的干擾。對于交流測試信號的頻率選擇，當線纜的阻抗很高時(一般指如果地面是干的， 或者當目標線纜是絕緣的雙線并且沒有共同的接地參數(shù)的時候)，使用高頻信號；對于主 供電電纜和連續(xù)的金屬管道，使用中頻信號；對于長距離追蹤，并且在線纜終端有很好的接 地賄賂的時候，使用低頻信號。初始選擇的測試信號的頻率也許由于相鄰信號的干擾變得不適合。由其它相鄰導 體承載的信號與測試信號在同一個頻率上或者是測試信號頻率的諧波頻率會導致接收器 探測到的信號具有很差的 噪比。這種相鄰頻率造成的干擾會要求改變發(fā)射器產(chǎn)生的信號的頻率，從而避免相鄰信號產(chǎn)生的干擾。因此，當使用發(fā)射器在掩埋的導體上產(chǎn)生一個交流測試電流的時候，操作者可能 需要重復(fù)設(shè)置發(fā)射器的信號功率和頻率，使發(fā)射器產(chǎn)生的信號的頻率具有合適的頻率和有 效功率從而可以被接收器探測出來。這需要發(fā)射器和接收器分別配備一個操作員，或者一 個操作員往返于發(fā)射機和接收器放置的目標地點之間，這非常的耗費時間。Schonstedt Instruments Co.的美國專利US 6356082揭露了一個探測掩埋導體 的系統(tǒng)，包括一個發(fā)射器和一個接收器，在兩者之間建立一個無線鏈接，從而允許遠離發(fā)射 器的操作員從接收器處就可以從發(fā)射器處得到重要信息，并且控制發(fā)射器的操作。當將一個測試信號應(yīng)用于一個待追蹤的目標掩埋導體的時候，如果有第二個掩埋 導體非常接近于目標導體，就會有困難產(chǎn)生。當?shù)诙€導體載有接地回路電流的時候，由于 兩個掩埋導體之間的耦合電容或直接接合，載有測試信號的目標掩埋導體輻射的場可能會 在第二個掩埋導體上感應(yīng)出電流。第二個導體上的感應(yīng)電流會使第二個導體產(chǎn)生再輻射， 并且被接收器接收。因此，當追蹤掩埋導體路徑的時候，需要確認被追蹤的導體是目標導體 而不是第二個掩埋導體，因為測試信號從目標導體上耦合到第二個掩埋導體上。雷迪有限公司的專利W090/09601描述了一個追蹤一個掩埋的通電導體，具體內(nèi) 容如下。一個交流測試信號具有第一和第二部分，其頻率和相位相關(guān)，應(yīng)用于一個目標導 體，并且電磁場從多個不同的地點被探測。通過考慮第一和第二部分的相位，可以確定被探 測到的導體是目標導體還是第二個導體。在本申請中，我們描述了一個可探測掩埋導體的改進系統(tǒng)，可以克服傳統(tǒng)系統(tǒng)的 不足之處。

實用新型內(nèi)容本實用新型的第一個目的是提供一個探測掩埋導體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個可 在所述的掩埋導體上產(chǎn)生一個交流測試電流的裝置；一個可探測所述的掩埋導體上的測試 電流產(chǎn)生的電磁場的裝置；和一個在探測電磁場的裝置和產(chǎn)生交流測試電流的裝置之間可 提供通信鏈接的裝置；其中可產(chǎn)生交流測試電流的裝置和可探測電磁場的裝置被分別設(shè)置 為具有以下通訊鏈接關(guān)系的裝置可探測電磁場的裝置可以根據(jù)可探測電磁式裝置探測的 電磁場的響應(yīng)，設(shè)定由可產(chǎn)生交流測試電流的裝置產(chǎn)生的測試電流的特性。該可產(chǎn)生交流測試電流的裝置和可探測電磁場的裝置被分別設(shè)置為具有以下通 訊鏈接關(guān)系的裝置可探測電磁場的裝置設(shè)置為可以確定測試電流的理想特性，并且發(fā)送 這個測試電流的理想特性給可產(chǎn)生交流測試電流的裝置；和可產(chǎn)生交流測試電流的裝置設(shè) 置為可以接收測試電流的理想特性并且根據(jù)由可探測電磁場的裝置確定的理想特性來設(shè) 置測試電流的特性。由可探測電磁場的裝置的測試電流的特性包括測試電流的功率和/或頻率。可探測電磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流的裝置之間的通信鏈接由可探測電 磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流的裝置每個都有的收發(fā)機提供。可探測電磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流的裝置之間的通信鏈接可以是雙工 或半雙工的通信鏈接?？商綔y電磁場的裝置還包括計算在特定頻率上探測到的電磁場的信噪比的裝置。
4[0022]計算在特定頻率上探測到的電磁場的信噪比的裝置與可探測電磁場的裝置之間 的通信鏈接關(guān)系是如果信噪比低于一個較低門限，所述可探測電磁場的裝置可改變交流 測試電流的頻率。所述的較低的門限可以是IOHz帶寬的20dB，最佳地是IOHz帶寬的12dB和IOHz 帶寬的6dB?？商綔y電磁場的裝置設(shè)置為可改變交流測試電流的功率，如果信噪比高于一個較 高門限。所述的較高的門限可以是IOHz帶寬的40dB，最佳地是IOHz帶寬的50dB和IOHz 帶寬的60dB。可探測電磁場的裝置設(shè)置為可根據(jù)發(fā)射器接地復(fù)數(shù)阻抗來設(shè)定測試電流的特性。可探測電磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流的裝置之間的通信鏈接可以是無線 通信鏈接。無線通信鏈接可以使用藍牙通信協(xié)議?？商綔y電磁場的裝置設(shè)置為可設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試電流的特性，而不需要系 統(tǒng)操作員的干預(yù)。所述掩埋導體的測試電流可以由可產(chǎn)生交流測試電流的裝置通過輸出模塊產(chǎn)生， 這個輸出模塊可以輻射電磁場從而在所述的掩埋導體內(nèi)感應(yīng)測試電流，或者間接地連接所 述的掩埋導體的一部分或者將輸出模塊固定在所述的掩埋導體的附近。可探測電磁場的裝置包括可以探測由所述掩埋導體中的測試電流產(chǎn)生的電磁場 的多個天線。每一個天線輸出一個場強信號代表該天線的電磁場。該系統(tǒng)還包括一個放大器可以放大場強信號，和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換場強信 號為數(shù)字信號；和一個數(shù)字信號處理器可以處理數(shù)字信號并且隔離預(yù)定頻率帶寬的信號。本實用新型的第二個目的是提供一個探測掩埋導體的方法，該方法包括提供一 個可在所述的掩埋導體上產(chǎn)生一個交流測試電流的發(fā)射器；一個可探測所述的掩埋導體上 的測試電流產(chǎn)生的電磁場的接收器；和提供一個在探測電磁場的裝置和產(chǎn)生交流測試電流 的裝置之間的通信鏈接；其中接收器可通過接收器和發(fā)射器之間的通信鏈接設(shè)定由發(fā)射器 產(chǎn)生的測試電流的特性。該接收器可以通過以下方式設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的交流電流的特性通過接收器確 定測試電流的理想特性；發(fā)送測試電流的理想特性給發(fā)射器；通過接收器接收測試電流的 理想特性；并且根據(jù)接收器確定的理想特性通過發(fā)射器設(shè)定測試電流的理想特性。接收器設(shè)定的測試電流的特性包括測試電流的功率和/或頻率。接收器和發(fā)射器之間的通信鏈接由接收器和發(fā)射器每個都有的收發(fā)機提供。接收器和發(fā)射器之間的通信鏈接可以是雙工或半雙工的通信鏈接。接收器計算在特定頻率上探測到的電磁場的信噪比。接收器可改變交流測試電流的頻率，例如通過增加或降低頻率17Hz，如果信噪比 低于一個較低門限。所述的較低的門限可以是IOHz帶寬的20dB，最佳地是IOHz帶寬的12dB和IOHz 帶寬的6dB。接收器可改變交流測試電流的功率，如果信噪比高于一個較高門限。所述的較高 的門限可以是IOHz帶寬的40dB，最佳地是IOHz帶寬的50dB和IOHz帶寬的60dB。[0041]接收器設(shè)置為可根據(jù)發(fā)射器接地復(fù)數(shù)阻抗來設(shè)定測試電流的特性。接收器和發(fā)射器之間的通信鏈接可以是無線通信鏈接。無線通信鏈接可以使用藍 牙通信協(xié)議。接收器可設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試電流的特性，而不需要系統(tǒng)操作員的干預(yù)。所述掩埋導體的測試電流可以由發(fā)射器通過輸出模塊產(chǎn)生，這個輸出模塊可以輻 射電磁場從而在所述的掩埋導體內(nèi)感應(yīng)測試電流，或者間接地連接所述的掩埋導體的一部 分或者將輸出模塊固定在所述的掩埋導體的附近。接收器包括可以探測由所述掩埋導體中的測試電流產(chǎn)生的電磁場的多個天線。每一個天線輸出一個場強信號代表該天線的電磁場。該接收器還包括一個放大器 可以放大場強信號，和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換場強信號為數(shù)字信號；和一個數(shù)字信號處 理器可以處理數(shù)字信號并且隔離預(yù)定頻率帶寬的信號。本實用新型的第三個目的是提供一個可承載計算機可讀碼的載體媒介，從而可以 控制微處理器來執(zhí)行上述方法。本實用新型的再一個目的是提供一個探測掩埋導體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個可 在所述的掩埋導體上產(chǎn)生一個交流測試電流的發(fā)射器；一個可探測所述的掩埋導體上的測 試電流產(chǎn)生的電磁場的接收器；和一個在發(fā)射器和接收器之間可提供通信鏈接的裝置；其 中發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接關(guān)系被設(shè)置為接收器可以通過在接收器和發(fā)射器之間 通信鏈接，根據(jù)接收器探測的電磁場的響應(yīng)，設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試電流的特性。應(yīng)用本實用新型探測掩埋導體的系統(tǒng)，具有以下有益效果可以更加精確便捷地 探測地下的掩埋導體；本系統(tǒng)可以毫無異議的確定被探測到的場是否為應(yīng)用了測試信號的 目標導體輻射的或是被其它導體輻射的，克服了傳統(tǒng)技術(shù)在接近目標導體的位置具有另外 導體時遇到的困難；本系統(tǒng)兼容性強，可以應(yīng)用于任何的傳統(tǒng)方式中；本系統(tǒng)智能化程度 高，能夠減少人工操作，等等。

圖1為本實用新型一個實施例可探測掩埋導體系統(tǒng)的示意圖；圖2為圖1所示系統(tǒng)的發(fā)射器的框圖；圖3為圖1所示系統(tǒng)的接收器的框圖；圖4為本實用新型第一個實施例使用圖1所示系統(tǒng)設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試信號 傳輸功率和頻率方法的流程圖；圖5為本實用新型第二個實施例使用圖1所示系統(tǒng)設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試信號 傳輸功率和頻率方法的流程圖；圖6為本實用新型一個實施例使用圖1所示系統(tǒng)重新設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試信 號的不同頻率分量之間的相位差方法的流程圖。
具體實施方式
根據(jù)本實用新型的一個實施例，圖1是探測一個掩埋導體的系統(tǒng)1的示意圖，包括 一個便攜發(fā)射器5和一個便攜接收器7。該發(fā)射器5放置在一個掩埋導體3的附近，并且作 為一個可在掩埋導體3上產(chǎn)生一個交流電流測試信號的工具。這樣，接收器7為一個可以探測在所述的掩埋導體3上的測試電流產(chǎn)生的磁場11的工具。發(fā)射器的一個天線被輸入一個交變電壓，來產(chǎn)生一個連接掩埋導體3周圍的磁場 9，從而在掩埋導體3上感應(yīng)一個交流電流測試信號。這個交流電流測試信號作為一個電磁 場11被掩埋導體3輻射，從而可以被接收器7探測出來。發(fā)射器5和接收器7均包括一個通信模塊13，15。每個通信模塊13，15包括一個 收發(fā)設(shè)備，可為接收器7和發(fā)射器5之間提供通信鏈接?？刂菩盘柺褂脽o線通信技術(shù)傳輸， 如藍牙(RTM)標準。在其它實施例中，可以使用其它的有線或無線技術(shù)來為接收器7和發(fā) 射器5之間傳輸控制信號。圖2為圖1的系統(tǒng)1中一個便攜發(fā)射器5的框圖。交流電流測試信號由一個輸出 模塊21輻射，并且耦合到掩埋導體3上，從而在掩埋導體3上產(chǎn)生交流測試電流。在其它 的實施例中，如果直接接觸導體是可行的，發(fā)射信號可以通過直接連接輸出模塊21和掩埋 導體3或?qū)⑤敵瞿K21固定在掩埋導體3的周圍的傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于掩埋導體3。輸出模塊 21也可以充斥在一個范圍，從而給該范圍內(nèi)的所有導線通電。由輸出模塊21產(chǎn)生的測試信號由一個信號處理模塊23控制。該信號處理模塊23 設(shè)置信號功率，頻率和調(diào)制方式，來應(yīng)用于掩埋導體3。信號處理模塊23和輸出模塊21由 一個控制器25控制。發(fā)射器5的操作由操作員通過一個用戶界面模塊27設(shè)定，或者由接 收器7發(fā)送到通信模塊15的命令設(shè)定，具體描述如下。用戶界面模塊27傳輸信息給發(fā)射器5的操作員，并且可以包括一個或多個可以顯 示信息的顯示器為該儀器的操作員，輸入設(shè)備如鍵盤或觸摸屏，和一個聲音輸入設(shè)備如喇 叭或蜂鳴器。除了通信模塊15從接收器7的通信模塊13收/發(fā)發(fā)送和接受命令，通信模 塊15還可以使發(fā)射器5與一個個人計算機或一個個人數(shù)位助理連接(未在圖中示出)。 發(fā)射器5還包括一個記憶模塊29和一個電源模塊31，電源模塊包括一個電源如電池和一個 電源管理電路。發(fā)射器5包括一個可計算發(fā)射器處的接地復(fù)數(shù)阻抗的工具。接地的復(fù)數(shù)阻抗可通 過比較驅(qū)動輸出模塊21的電壓的相位和幅度和輸出模塊21的電流的相位和幅度得到。這 些相位之間的關(guān)系取決于應(yīng)用測試信號的負載(公共設(shè)施)的本性。如果負載主要是阻性 的，那么電流和電壓的相位基本一致。對于一個主要是容性的負載，電流的相位會超前于電 壓的相位達90度，并且如果負載主要是感性的，那么電流的相位會滯后于電壓的相位達90 度。便攜發(fā)射器5的各部分設(shè)置在一個外殼內(nèi)(圖中未示出)。圖3是圖1所示系統(tǒng)1的一個便攜接收器7框圖。由掩埋導體3輻射的電磁場11 被一個天線模塊31中的天線探測出來。每一個天線輸出一個場強信號代表天線的電磁場。 天線模塊31的輸出由信號處理模塊33輸入，其包括一個可以分離預(yù)期頻率的信號信號處 理模塊33，和處理這些信號從而獲得他們的特性。信號處理模塊33包括一個預(yù)放大階段， 如被探測信號較弱的時候，可放大由天線輸出的場強信號。信號處理模塊33還包括一個模 數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將場強信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，和一個數(shù)字信號處理模塊，可以處理數(shù)字化了的 信號。像發(fā)射器5，接收器7還包括一個控制器35，電源模塊37，通信模塊13，記憶模塊39 和用戶界面41。便攜接收器7的各部分設(shè)置在一個外殼內(nèi)(圖中未示出)。接收器7和發(fā)射器5的通信模塊13，15提供一個接收器7和發(fā)射器5之間的通信 /數(shù)據(jù)鏈接，從而增強系統(tǒng)1操作員的定位能力，簡化了操作界面，并且?guī)椭粋€用戶同時操作接收器7和發(fā)射器5。在本實施例中，通信鏈接為一個射頻遙測系統(tǒng)，可在接收器7和 發(fā)射器5之間提供半雙工通信。在其它實施例中，可以使用全雙工的通信鏈接。通過使用長距離藍牙(RTM)收發(fā)器，如Ezurio (RTM) BTM404長距離藍牙(RTM)系 列，接收器7和發(fā)射器5之間的通信鏈接可以保持在可視距離800米的范圍內(nèi)。這個通信 標準在通信鏈接的范圍和接收器7和發(fā)射器5中電池要求的低功率消耗中提供了很好的 平衡，從而維持通信鏈接。其它的通信標準也可以應(yīng)用于其它的實施例中。在本實施例中，接收器7可以全權(quán)控制發(fā)射器5。通信傳輸層基于標準的串行接口 協(xié)議，適用于同步或異步串行數(shù)據(jù)。接收器7作為總線控制器，發(fā)射器5作為從屬設(shè)備。所 有從接收器7發(fā)送給發(fā)射器的的命令有發(fā)射器5確認，從而使發(fā)射器5和接收器進行同步。 如果由于校驗和誤差或者確認信號未被接收器接收，接收器7和發(fā)射器5均假設(shè)該命令未 被激活。系統(tǒng)1的第一個實施例中，接收器命令和發(fā)射器響應(yīng)在表1中給出。表1接收器命令和發(fā)射器響應(yīng)
命令_
設(shè)定頻率 ^ 設(shè)定功率要求 設(shè)定電壓要求 設(shè)定電流要求 增加/降低頻率 感應(yīng)模式開/關(guān) 8KFF開/關(guān) CD波形開/關(guān) ACD波形開/關(guān) 增加CD Fl相位在第二個實施例中，接收器7和發(fā)射器5具有擴展命令和響應(yīng)，如表2所示。表2第二個實施例中附加接收器命令和發(fā)射器響應(yīng)
命令
請求接地阻抗 請求功率輸出 請求電壓輸出 請求電流輸出 請求電池電壓 在圖1的本實用新型的第一個實施例中，根據(jù)圖4所示的方法，系統(tǒng)1可以通過遙 控設(shè)定由發(fā)射器5發(fā)射的測試信號的特性。
8[0075]發(fā)射器5和接收器7被開啟，并且在步驟SlOl中，發(fā)射器5和接收器7之間的通 信鏈接被建立起來。測試信號的特性包括頻率和功率，其中在步驟S103中，頻率和特性通 過用戶界面27通過發(fā)射器5初始設(shè)定。測試信號由發(fā)射器5發(fā)射，并且直接或間接的與 掩埋導體發(fā)生耦合，從而在掩埋導體3內(nèi)產(chǎn)生交流測試電流。測試信號的頻率被輸入到接 收器7，所以接收器7可以監(jiān)控與發(fā)射器5產(chǎn)生的測試信號頻率同頻的信號。在步驟S105 中，通過使用已知的放大器，濾波器，信號處理技術(shù)，在測試信號的頻率下，接收器7探測由 掩埋導體輻射的電磁場11。在步驟S107中，接收器7在測試信號的頻率下計算測試信號的信噪比。測試信號 的信噪比應(yīng)該比高于一個較低的門限值，從而可以處理測試信號，在步驟S109中，接收器7 確定在測試信號的頻率下探測到的信號是否高于一個較低的門限值。如果在測試信號的 頻率上有噪聲，例如由于相鄰信號的干擾或同頻率的諧波產(chǎn)生的，那么在步驟Slll中，接 收器7通過少量的調(diào)整信號頻率來確定一個新的測試信號，如在正負17赫茲的范圍內(nèi)。是 否調(diào)整信號頻率可以由接收器自動進行確定(根據(jù)信噪比的估計值)，或者在操作者的要 求下手動改變。在步驟S113中，接收器7發(fā)送一個“設(shè)定頻率”和“設(shè)定功率要求”命令給 發(fā)射器5，發(fā)射器5通過發(fā)送一個確認響應(yīng)給接收器7確認該命令。該方法然后回到步驟 S103,并且重復(fù)步驟S103至S113，直到接收器7探測的測試信號的信噪比高于一個較低的 門限值。較低的門限值是至少20dB (10赫茲帶寬)，最佳的是至少12dB (10赫茲帶寬)和進 一步最佳的是至少6dB(10赫茲帶寬)。一旦信噪比確定為高于較低的門限值，然后在步驟S115，接收器7確定由發(fā)射器5 發(fā)射的測試信號的傳輸功率是否可以被降低。一個較高的門限值是40dB (10赫茲帶寬)，最 佳的是至少50dB(10赫茲帶寬)和進一步最佳的是至少60dB(10赫茲帶寬)。測試信號的 傳輸功率的降低可以降低發(fā)射器5的功率消耗，從而延長了電源模塊29的工作時間，同時 可以產(chǎn)生具有接收器7可接收信噪比的測試信號。如果較低的信噪比可以接受，那么在步 驟S117中，接收器7確定一個較低的測試信號功率，并且在步驟S113中，接收器7發(fā)送一 個“設(shè)定頻率”和“設(shè)定功率要求”命令給發(fā)射器5，發(fā)射器5通過發(fā)送一個確認響應(yīng)給接收 器7確認該命令。該方法然后回到步驟S103，并且重復(fù)步驟S103至S117，直到接收器7探 測的測試信號的信噪比高于一個較低的門限值，并且測試信號的傳輸功率為最佳值。一旦 這些條件都滿足，在步驟S119中，接收器處理測試信號，從而確定，例如掩埋導體的深度。在本實用新型的第二個實施例中，根據(jù)圖5所示的方法，圖1所示的系統(tǒng)1可以遠 程遙控設(shè)定發(fā)射器5發(fā)射的測試信號的特性。由上所述并參考表3和表4，在第二個實施例 中，接收器7和發(fā)射器5具有一個擴展的命令和響應(yīng)集。對于第一個實施例，在第二個實施例中，發(fā)射器5和接收器7被開啟，并且在步驟 S201中，發(fā)射器5和接收器7之間的通信鏈接被建立起來。中在步驟S203中，發(fā)射器5測 量接地的復(fù)數(shù)阻抗，并且發(fā)送阻抗值給接收器。在本實施例中，這個步驟是接收器7發(fā)送給 發(fā)射器5的“請求接地阻抗”命令的響應(yīng)。在其它實施例中，一旦發(fā)射器5和接收器7之間 的通信鏈路建立起來以后，發(fā)射器5可以周期性的測量并且發(fā)送接地阻抗的測量數(shù)據(jù)給接 收器7，或者發(fā)射器可以測量并且發(fā)送接地阻抗的測量數(shù)據(jù)給接收器7。接收器7使用由發(fā)射器5發(fā)送的復(fù)雜阻抗測量數(shù)據(jù)，來初始設(shè)定傳輸?shù)臏y試信號
9的頻率。如果負載被確定為是低阻性或主要是感性，那么初始設(shè)定發(fā)射器測試信號為低頻 率。如果如果負載被確定為是高阻性或主要是容性，那么初始設(shè)定發(fā)射器測試信號為高頻率。在步驟S205，接收器7發(fā)射一個“設(shè)定頻率”和一個“設(shè)定功率要求”命令給發(fā)射 器5，發(fā)射器5通過發(fā)送一個確認響應(yīng)給接收器7確認該命令。在步驟S207中，測試信號的 功率和頻率由發(fā)射器5根據(jù)接收器7發(fā)送的命令設(shè)定。由發(fā)射器5發(fā)送的測試信號與掩埋 導體3產(chǎn)生耦合。在步驟S209中，接收器7探測有掩埋導體3輻射的一個電磁信號11，并且在步驟 S211中，對于第一個實施例，接收器7在測試信號的頻率下計算測試信號的信噪比。在步驟 S213中，接收器7確定在測試信號的頻率下探測到的信號是否高于一個較低的門限值。如 果信噪比低于門限值，那么在步驟S215中，如上所述，接收器7通過少量的調(diào)整信號頻率來 確定一個新的測試信號。該方法然后回到步驟S205，并且重復(fù)步驟S205至S215，直到接收 器7探測的測試信號的信噪比高于門限值。一旦信噪比確定為高于較低的門限值，然后在步驟S217，接收器7確定是否由發(fā) 射器5發(fā)射的測試信號的傳輸功率是否可以被降低。如果較低的信噪比可以接受，那么在 步驟S219中，接收器7確定一個較低的測試信號功率。該方法然后回到步驟S205，并且重 復(fù)步驟S205至S219，直到接收器7探測的測試信號的信噪比高于門限值，并且測試信號的 傳輸功率為最佳值。一旦這些條件都滿足，在步驟S221中，接收器處理測試信號，從而確 定，例如掩埋導體3的深度。在W090/09601中描述的技術(shù)被應(yīng)用于本實用新型中，與發(fā)射器5和接收器7之間 的通信鏈路結(jié)合，從而增強操作者的探測能力。在本最佳實施例中，一個信號分量是其 它信號分量f2頻率的兩倍。在其它實施例中，一個信號分量可以為其它信號分量的偶數(shù)整 數(shù)倍或次諧波。如果應(yīng)用于目標導體的測試信號與附近的第二個導體耦合，那么很可能這個信號 的相位與原始信號相反。在相鄰導體間的耦合機構(gòu)可以是阻性，容性或者是感性的。在阻 性耦合的情況下，當信號沿低阻抗路徑返回至發(fā)射器有可能出現(xiàn)相位漂移。因此，已知探測 信號的分量f” f2的相位分別是和Φ 2，有可能能夠區(qū)別外流的“原始信號”和有害的 第二個信號。這種方法叫做電流方向識別。在接收器，加倍較低頻率f2可產(chǎn)生同頻率的兩個信號f1; 2f2，并分別具有相位Φ fl 和2 Φκ。Φη-2Φ 2的值為相位不變量，也就是說其具有原始導體的一個值，并且對于相鄰 的公共設(shè)施的信號有一個180度的相位偏移。因此，可以毫無異議的確定被探測到的場是 否為應(yīng)用了測試信號的目標導體輻射的或是被其它導體輻射的。通過這種方法，接收器兩個信號的相位可以被比較，從而識別測試信號應(yīng)用的導 體和載有接地回路電流的導體。當兩個頻率分量f工，f2通過2倍數(shù)分離的時候，高頻率分量f工的容性泄漏電流至少 是低頻率分量4的兩倍。這回導致頻率分量f” f2沿導體會有不同的衰減率和相位偏移， 從而導致在接收器7產(chǎn)生的頻率分量f1; f2之間的相位差Φη_2 Φ 2的漏電。因此，沿掩埋導體長度上分散的點上測量的相位反轉(zhuǎn)可能是由于測試信號耦合到 第二個導體上，或者是由于在頻率分量f2的相位間的相位便宜的累積。[0091]當沿目標導體探測測試信號的時候，為了克服潛在的不確定性，兩個頻率分量f\， f2之間的相位差分別在一個初始相位偏移已知的參考點和一個參考相位差相比較。當測量 的f1; f2之間的相位差增加的時候，重置參考相位差，從而相位泄漏可以被追蹤。這個技術(shù) 被稱為電流方向重置。在本實用新型的一個實施例中，根據(jù)圖6所示的方法，圖1所示的系統(tǒng)1可以重新 設(shè)定電流方向測量。在步驟S301中，f1;f2之間的初始相位差由在與發(fā)射器5足夠近的位 置上的接收器7計算出來，由泄漏導致的相位反轉(zhuǎn)不會發(fā)生。在步驟S303中，在參考位置 上由接收器7計算出來的f1; f2之間的相位差被儲存在接收器7的記憶模塊39內(nèi)。接收器7沿掩埋導體3移動，并且在步驟S305中，f1; f2之間下一個相位差被計算， 并且在參考位置和電流位置之間的相位泄漏被計算出來。在步驟S307中，如果相位泄漏低 于較低的門限值，那么不會有任何動作，并且接收器7繼續(xù)沿掩埋導體3移動，并且進行進 一步的相位測量，然后范圍步驟S303。較低的門限值是5度，最佳是在3度到5度之間，更 佳的是2度。在步驟S307中，如果相位泄漏高于較低的門限值，那么在步驟S309中，是否相位 泄漏高于較高的門限值可以被確定。如果相位泄漏被確定高于較高的門限值，那么在步驟 S311中，接收器確定接收器探測的導體其上的測試信號是從目標導體上耦合來的，或者操 作員遠離了參考位置從而發(fā)生了一個大的相位泄漏。接收器發(fā)送一個警告給操作員存在相 位反轉(zhuǎn)。在步驟S313中，操作員必須返回最近的參考位置，在這個位置上，已知測試信號沒 有耦合至第二個導體上，并在這里繼續(xù)探測。較高的幅度門限值為60度，最佳為80度，更 佳為88度。如果相位泄漏在較高和較低的門限值之間，那么在步驟S315中，接收器發(fā)送一個 表1中的“增加⑶Fl相位”命令給發(fā)射器，從而增加的相位，因此可以降低和f2之 間的相位差。在步驟S317中，發(fā)射器5在這個增加的相位，并且在步驟S303中，在新的 參考位置上的和f2之間的相位差被儲存在接收器7中。發(fā)射器5發(fā)送一個“增加⑶Fl 相位”確認信息給接收器7.各種改進對習之技術(shù)者而言是顯而易知的，并且所有的改進都應(yīng)該落在本實用新 型的權(quán)利范圍中內(nèi)。本實用新型的各個方面都可以應(yīng)用于任何的傳統(tǒng)方式中，例如，使用特定的硬件， 或者小型的硬件或軟件。處理設(shè)備可以包括任何適合的帶有程序的設(shè)備，例如通用計算 機，個人數(shù)位助理，移動電話，如WAP或第三代電話等等。既然本實用新型可以應(yīng)用為軟件， 本實用新型的各個方面也可以包括在可編程儀器上的計算機應(yīng)用。計算機軟件可以通過任 何傳統(tǒng)的載體媒介提供給可編程儀器。載體媒介可包括一個靜態(tài)的載體媒介，如載有計算 機碼的電，光，微波，聲波，射頻信號。這種靜態(tài)的載體媒介的一個例子是在IP網(wǎng)絡(luò)上載有 計算機碼的TCP/IP信號，例如Internet。這種載體媒介還可以包括一個存儲媒介，存儲處 理器可讀碼，如軟盤，硬盤，⑶ROM， 帶或固態(tài)記憶裝置。
權(quán)利要求一個探測掩埋導體的系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)包括可在所述的掩埋導體上產(chǎn)生一個交流測試電流的裝置；可探測所述的掩埋導體上的測試電流產(chǎn)生的電磁場的裝置；和在可探測電磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流的裝置之間可提供通信鏈接的裝置；其中可產(chǎn)生交流測試電流的裝置和可探測電磁場的裝置被分別設(shè)置為具有以下通訊鏈接關(guān)系的裝置可探測電磁場的裝置可以根據(jù)可探測電磁式裝置探測的電磁場的響應(yīng)，設(shè)定由可產(chǎn)生交流測試電流的裝置產(chǎn)生的測試電流的特性。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，該可產(chǎn)生交流測試電流的裝置和可探測電磁 場的裝置被分別設(shè)置為具有以下通訊鏈接關(guān)系的裝置可探測電磁場的裝置設(shè)置為可以確定測試電流的理想特性，并且發(fā)送這個測試電流的 理想特性給可產(chǎn)生交流測試電流的裝置；和可產(chǎn)生交流測試電流的裝置設(shè)置為可以接收測試電流的理想特性，并且根據(jù)由可探 測電磁場的裝置確定的理想特性來設(shè)置測試電流的特性。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，可探測電磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流 的裝置之間的通信鏈接由可探測電磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流的裝置每個都有的 收發(fā)機提供。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，可探測電磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流 的裝置之間的通信鏈接可以是雙工或半雙工的通信鏈接。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，可探測電磁場的裝置還包括計算在特定頻率 上探測到的電磁場的信噪比的裝置。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，可探測電磁場的裝置和可產(chǎn)生交流測試電流 的裝置之間的通信鏈接可以是無線通信鏈接。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述掩埋導體的測試電流可以由可產(chǎn)生交流 測試電流的裝置通過輸出模塊產(chǎn)生，這個輸出模塊可以輻射電磁場從而在所述的掩埋導體 內(nèi)感應(yīng)測試電流，或者間接地連接所述的掩埋導體的一部分或者將輸出模塊固定在所述的 掩埋導體的附近。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，可探測電磁場的裝置包括可以探測由所述掩 埋導體中的測試電流產(chǎn)生的電磁場的多個天線。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)還包括一個放大器可以放大場強信號， 和一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換場強信號為數(shù)字信號；和一個數(shù)字信號處理器可以處理數(shù)字信 號并且隔離預(yù)定頻率帶寬的信號。
10.一個探測掩埋導體的系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)包括一個可在所述的掩埋導體上產(chǎn)生一個交流測試電流的發(fā)射器；一個可探測所述的掩埋導體上的測試電流產(chǎn)生的電磁場的接收器；和一個在發(fā)射器和接收器之間可提供通信鏈接的裝置；其中發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接關(guān)系被設(shè)置為接收器可以根據(jù)接收器探測的電 磁場的響應(yīng)，設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試電流的特性。
專利摘要一種探測掩埋導體的系統(tǒng)包括一個發(fā)射器，其可以在掩埋的導體中產(chǎn)生交流測試電流，和一接收器，其可以探測由掩埋導體上測試電流產(chǎn)生的電磁場。在接收器和發(fā)射器之間設(shè)置一通信鏈接。接收器測量由測試電流產(chǎn)生電磁場的信噪比，并且如果這個信噪比低于一個門限，則接收器控制發(fā)射器設(shè)定測試電流的頻率和/或功率特性。該系統(tǒng)用于探測掩埋于地下的導體。
文檔編號G01V3/08GK201749196SQ20092000756
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者杰夫·湯普森, 約翰·馬克果 申請人:雷迪有限公司