CN101561514B - 一种用于探测埋入式导体的系统和方法 - Google Patents

一种用于探测埋入式导体的系统和方法 Download PDF

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    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
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Abstract

一种探测掩埋导体的系统包括一用于在掩埋导体中产生一交流测试电流的发射器,和在掩埋导体中用于探测电磁场通过测试电流产生的接收器,一发射器和接收器之间的通信链接;所述的测试电流,包括第一组件和具有第一个组件频率不相同频率的第二组件;接收器监控第一和第二组件的相位蠕变,和控制发射器在第一和第二组件之间重设相位差作为相位蠕变增值。

Description

一种用于探测埋入式导体的系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于探测埋入式导体的系统和方法。

背景技术

[0002] 在掩埋有电カ电缆、光纤电缆或公用管道的地方开始挖掘或其他工作之前,确定这些掩埋的电缆或管道的位置以确保其在工作期间不受损坏是非常重要的。一旦确定了掩埋的公共设施的位置,则能够计算该公共设施的位置以确定安全的挖掘深度。

[0003] 载流导体发射能够通过电子天线而被探測到的电 磁辐射。如果为光纤电缆或非金属公用管道配置了小型电子伴随管线,则可以在伴随管线中感应到交流电流,其交流地放射出电磁辐射。众所周知的,使用探測器以探测由交流载流导体发射的电磁场。

[0004] 这样的探测器中的一种在两种模式中的ー种下工作,称为“主动的”或“被动的”模式。每种模式具有其各自的探测频率带宽。

[0005] 被动模式包括“电源”模式和“无线电”模式。在电源模式中,探測器探測由运载交流电カ网供电的导体产生的50/60HZ的磁场,或者作为附近的运载AC电源的电缆的结果的导体再次辐射的,具有达到约5KHz的较高谐频的磁场。在无线电模式中,探測器探測超低频(VLF)无线电能量,其由掩埋导体再次辐射。传统的VLF无线电信号源是多个VLF长波发射器,包括商用的和军用的。

[0006] 主动模式中,単独的信号发射器产生出具有已知频率和调制的交变磁场,其感应附近的掩埋导体中的电流。该信号发射器可以直接地连接到导体或,在直接连接访问不可能的地方,信号发射器可以靠近掩埋导体布置且在导体中感应信号。该掩埋导体再次辐射信号发生器产生的信号。

[0007] 当使用主动模式时必须考虑ー些因素。当发射器是常规的由单板电池提供电カ时有效产生测试信号的同时尽可能保存电カ消耗是很重要的,以便于延长发射器电池的使用寿命。所以从发射器输出的信号能量应该降至最小以减少电池消耗。另外,连接到不必要线路和覆盖线路的高能量信号会造成探测目标埋地导体困难。

[0008] 发射器能够被设置为以一定频率和波形类型发射交流测试信号。频率的选择取决于许多因素,例如方便的感应埋地导体内的测试信号和来自周围信号的干扰。

[0009] 关于交流测试信号频率的选择,高频率信号通常用于高电阻线路或低绝缘电信线路,尽管沿着导体距离比低频信号減少的更迅速。中间频率信号通常用于系统供电电缆和连续金属管线而低频信号用于应用定义终端的长途追踪(地)。

[0010] 频率最初选择测试信号可能不适合,由于周围环境的干扰信号。信号正在开展的其他邻近导体在相同的频率,或具有谐波频率相同的频率测试信号可能导致穷人信噪比信号的接收器探測到。由于这种干扰周围频率,可能需要改变的频率测试信号所产生的发射器,以避免干扰周围频率。

[0011] 因此,在掩埋导体中使用发射器产生交流测试电流时,操作者可能需要反复设置发射器信号功率和频率,以便使所产生的信号发射器是ー个合适的频率,这样被探測的接收器和一个有效的能源。这就需要对于发射器和接收器有一个单独操作者參与,或接收器的操作者反复在发射器和位于接收器目标地点之间的旅行,所以这个是很费时的。

[0012] Schonstedt Instruments Co.的美国专利US 6356082揭露了一个探测掩埋导体的系统,包括一个发射器和一个接收机,在两者之间建立ー个无线链接,从而允许远离发射器的操作员从接收机处就可以从发射器处得到重要信息,并且控制发射器的操作。

[0013] 当将ー个测试信号应用于ー个待追踪的目标掩埋导体的时候,如果有第二个掩埋导体非常接近于目标导体,就会有困难产生。当第二个导体载有接地回路电流的时候,由于两个掩埋导体之间的耦合电容或直接接合,载有测试信号的目标掩埋导体辐射的场可能会在第二个掩埋导体上感应出电流。第二个导体上的感应电流会使第二个导体产生再辐射,并且被接收机接收。因此,当追踪掩埋导体路径的时候,需要确认被追踪的导体是目标导体而不是第二个掩埋导体,因为测试信号从目标导体上耦合到第二个掩埋导体上。

[0014] 雷迪有限公司的专利W090/09601描述了ー个追踪一个掩埋的通电导体,具体内容如下。ー个交流测试信号具有第一和第二部分,其频率和相位相关,应用于ー个目标导 体,并且电磁场从多个不同的地点被探測。通过考虑第一和第二部分的相位,可以确定被探测到的导体是目标导体还是第二个导体。

[0015] 在本申请中我们描述一种改进的能克服一些传统系统中的缺点的探测埋入式导体系统

发明内容

[0016] 本发明的第一个目的是提供了一个用于探測掩埋导体的系统,该系统包括:一在掩埋导体中用于产生交流测试电流的装置,所述测试电流,包括第一组件和具有第一个组件频率不相同频率的第二组件;在所述掩埋导体中,用于探测由测试电流产生的电磁场的装置,以及用于测定第一组件和第二组件之间相位差的装置,和用于提供在用于探测电磁场的装置和用于产生交流测试电流的装置之间的通信链接;通过通信链接,其中用于探测电磁场的装置和用于产生交流测试电流的装置被配置用于测试电磁场装置可改变第一组件和第二组件之间的相位差。

[0017] 用于产生交流测试电流的装置和用于探测电磁场的装置被配置用于探测电磁场的装置,去改变第一组件和第二组件之间的相位差,并通过:

[0018] 用于探测电磁场的装置被配置去比较相对參考相位差和第一组件和第二组件之间的相位差,以此计算相位蠕变;当相位蠕变高于低门限值和低于高门限值时,用于探测电磁场的装置被配置去传送命令到用于产生交流测试电流的装置,以此来改变第一组件和第ニ组件之间的相位差;和用于产生交流测试电流的装置被配置来接受从用于探測电磁场的装置传送来的命令,以此去改变第一组件和第二组件之间的相位差。

[0019] 用于探测电磁场的装置包括ー用户界面,和用于探测电磁场的装置被配置于当相位蠕变高于高门限值时传送警告。

[0020] 该警告包括一第一组件和第二组件其中之一相位反相的警告,或者一通过用于探测电磁场的装置来探測到的电磁场不能通过掩埋导体中测试电流产生的警告。

[0021] 低门限值是5度,优选3度和2度。

[0022] 高门限值是60度,优选80度和88度。[0023] 沿着所述掩埋导体的位置上,參考相位差可以被測定。

[0024] 在用于探测电磁场的装置和用于产生交流测试电流装置之间的通信链接,是通过每个用于产生交流测试电流装置和用于探测电磁场的装置上的收发器来产生的。[0025] 通信链接可能是ー个双エ的或者半双エ无线或有线通信链接。无线通信链接可以使用蓝牙通信协议。

[0026] 其中用于探测电磁场的装置配置于改变第一组件和第二组件之间相位差,而不需要系统操作员的干预。

[0027] 依靠输出模块,用于产生交流测试电流装置中可能产生所述掩埋导体的测试电流。因为在所述的掩埋导体中,输出模块直接连接到部分掩埋导体上或者在掩埋导体周边夹住,这样该输出模块放射出一电磁场来感应测试电流。

[0028] 用于探测电磁场的装置包括多个用于探測电磁场的天线,而这些天线是通过在掩埋导体中通过测试电流来产生的,其中每个天线都能输出典型的电磁场強度信号。

[0029] 该系统进ー步包括一用于放大磁场强度信号的放大器。

[0030] 该系统进ー步包括:将转换磁场强度信号成数字信号的数字变换器的模拟装置;和安排处理数字信号和隔绝预定频段的信号的数字信号处理器。

[0031] 本发明的第二个目的是提供了一种探测掩埋导体的方法,其包括:提供了ー种用于在掩埋导体中产生ー交流测试电流的发射器,该测试电流包括具有第一组件和频率不同于第一组件的第二组件;提供了在掩埋导体中用于探测电磁场通过测试电流产生的接收器,和用于测定在接收器中第一组件和第二组件之间相位差的接收器;提供了一发射器和接收器之间的通信链接;和经过发射器和接收器之间的通信链接,接收器可改变第一组件和第二组件之间的相位差。

[0032] 接收器可能改变第一组件和第二组件之间相位差,并通过:将參考相位差与第一组件和第二组件之间接收器的相位差作比较,以此计算相位蠕变;比较低门限值和高门限值的相位蠕变;当相位蠕变高于低门限值和低于高门限值时,就从接收器到发射器中传送命令,以此来改变在第一组件和第二组件之间相位差;改变在第一组件和第二组件之间在发射器中的相位差。

[0033] 接收器包括用户界面和一警告信息,当相位蠕变高于高门限值时,接收器中就会显示警告信息。该警告包括一第一组件和第二组件其中之一相位相反的警告,或者一通过用于探测电磁场的装置来探測到的电磁场不能通过掩埋导体中测试电流产生的警告。

[0034] 低门限值是5度,优选3度和2度。

[0035] 高门限值是60度,优选80度和88度。

[0036] 沿着所述掩埋导体的位置上,參考相位差可以被測定。

[0037] 在接收器和发射器之间之间有通信链接,是通过每个接收器和发射器上的收发器来产生的。

[0038] 通信链接是一个双エ的或者半双エ无线或有线通信链接。无线通信链接可以使用蓝牙通信协议。

[0039] 用于探测电磁场的装置配置于改变第一组件和第二组件之间相位差,而不需要系统操作员的干预。

[0040] 其中依靠输出模块,所述掩埋导体的测试电流能被用于产生交流测试电流装置产生,在所述的掩埋导体中,所述的输出模块直接连接到部分掩埋导体上或者在掩埋导体周边夹住,这样所述的输出模块放射出一电磁场来感应测试电流。

[0041] 接收器包括多个用于探測电磁场的天线,而这些天线是通过在掩埋导体中通过测试电流来产生的,其中每个天线都能输出典型的电磁场強度信号。

[0042] 本发明方法进ー步包括用于放大磁场强度信号的放大器,和将转换磁场强度信号成数字信号的数字变换器的模拟装置;和安排处理数字信号和隔绝预定频段的信号的数字信号处理器。

[0043] 通过本发明的另一目的是提供了一种测试掩埋导体的系统,其包括:一用于在掩埋导体中用于产生交流测试电流的发射器,所述的测试电流包括具有第一组件和频率不同于第一组件的第二组件;一在掩埋导体中用于探测电磁场通过测试电流产生的接收器,和 用于测定在接收器中第一组件和第二组件之间相位差的接收器;一发射器和接收器之间用于通信链接的装置;其中经过发射器和接收器之间的通信链接,接收器可改变第一组件和第二组件之间的相位差。

附图说明

[0044] 图I是本发明的用于探测掩埋导体系统的示意图

[0045] 图2是图I所示系统中发射器的框图

[0046] 图3是图I所示系统中接收器的框图

[0047] 图4为本发明第一个实施例使用图I所示系统设定由发射器产生的测试信号传输功率和频率方法的流程图。;

[0048] 图5为本发明第二个实施例使用图I所示系统设定由发射器产生的测试信号传输功率和频率方法的流程图;

[0049] 图6为本发明一个实施例使用图I所示系统重新设定由发射器产生的测试信号的不同频率分量之间的相位差方法的流程图。

具体实施方式

[0050] 图I是本发明的用于探测掩埋导体系统的示意图,通过本发明的实施例,包括一个手提式的发射器5和一个手提式的接收器7。发射器5的位置靠近掩埋导体3,并充当用于产生交流电流测试信号的装置。

[0051] 发射器的一个天线被输入ー个交变电压,来产生ー个连接掩埋导体3周围的磁场9,从而在掩埋导体3上感应ー个交流电流测试信号。这个交流电流测试信号作为ー个电磁场11被掩埋导体3福射,

[0052] 发射器5和接收器7均包括ー个通信模块13,15。每个通信模块13,15包括ー个收发设备,可为接收器7和发射器5之间提供通信链接。控制信号使用无线通信技术传输,如蓝牙(RTM)标准。在其它实施例中,可以使用其它的有线或无线技术来为接收器7和发射器5之间传输控制信号。

[0053] 图2为图I的系统I中一个便携发射器5的框图。交流电流测试信号由一个输出模块21辐射,并且耦合到掩埋导体3上,从而在掩埋导体3上产生交流测试电流。在其它的实施例中,如果直接接触导体是可行的,发射信号可以通过直接连接输出模块21和掩埋导体3或将输出模块21固定在掩埋导体3的周围的传统技术应用于掩埋导体3。输出模块21也可以充斥在一个范围,从而给该范围内的所有导线通电。

[0054] 由输出模块21产生的测试信号由ー个信号处理模块23控制。该信号处理模块23设置信号功率,频率和调制方式,来应用于掩埋导体3。信号处理模块23和输出模块21由一个控制器25控制。发射器5的操作由操作员通过一个用户界面模块27设定,或者由接收器7发送到通信模块15的命令设定,具体描述如下。

[0055] 用户界面模块27传输信息给发射器5的操作员,并且可以包括ー个或多个可以显示信息的显示器为该仪器的操作员,输入设备如键盘或触摸屏,和ー个声音输入设备如喇叭或蜂鸣器。除了通信模块15从接收器7的通信模块13收/发发送和接受命令,通信模块15还可以使发射器5与一个个人计算机或ー个个人数位助理连接(未在图中示出)。发射器5还包括ー个记忆模块29和ー个电源模块31,电源模块包括ー个电源如电池和ー个电源管理电路。

[0056] 发射器5包括一个可计算发射器处的接地复数阻抗的工具。接地的复数阻抗可通过比较驱动输出模块21的电压的相位和幅度和输出模块21的电流的相位和幅度得到。这些相位之间的关系取决于应用测试信号的负载(公共设施)的本性。如果负载主要是阻性的,那么电流和电压的相位基本一致。对于ー个主要是容性的负载,电流的相位会超前于电压的相位达90度,并且如果负载主要是感性的,那么电流的相位会滞后于电压的相位达90度。便携发射器5的各部分设置在一个外壳内(图中未不出)。

[0057] 图3是图I所示系统I的一个便携接收器7框图。由掩埋导体3辐射的电磁场11被ー个天线模块31中的天线探测出来。每ー个天线输出一个场强信号代表天线的电磁场。天线模块31的输出由信号处理模块33输入,其包括一个可以分离预期频率的信号信号处理模块33,和处理这些信号从而获得他们的特性。信号处理模块33包括ー个预放大阶段,如被探測信号较弱的时候,可放大由天线输出的场强信号。信号处理模块33还包括ー个模数转换器,可将场强信号转换为数字信号,和ー个数字信号处理模块,可以处理数字化了的信号。像发射器5,接收器7还包括一个控制器35,电源模块37,通信模块13,记忆模块39和用户界面41。便携接收器7的各部分设置在一个外壳内(图中未示出)。

[0058] 接收器7和发射器5的通信模块13,15提供一个接收器7和发射器5之间的通信/数据链接,从而增强系统I操作员的定位能力,简化了操作界面,并且帮助ー个用户同时操作接收器7和发射器5。在本实施例中,通信链接为ー个射频遥测系统,可在接收器7和发射器5之间提供半双エ通信。在其它实施例中,可以使用全双エ的通信链接。

[0059] 通过使用长距离蓝牙(RTM)收发器,如Ezurio (RTM) BTM404长距离蓝牙(RTM)系列,接收器7和发射器5之间的通信链接可以保持在可视距离800米的范围内。这个通信标准在通信链接的范围和接收器7和发射器5中电池要求的低功率消耗中提供了很好的平衡,从而維持通信链接。其它的通信标准也可以应用于其它的实施例中。

[0060] 在本实施例中,接收器7可以全权控制发射器5。通信传输层基于标准的串行接ロ协议,适用于同步或异步串行数据。接收器7作为总线控制器,发射器5作为从属设备。所有从接收器7发送给发射器的的命令有发射器5确认,从而使发射器5和接收器进行同歩。如果由于校验和误差或者确认信号未被接收器接收,接收器7和发射器5均假设该命令未被激活。[0061] 系统I的第一个实施例中,接收器命令和发射器响应在表I中给出。

[0062] 表I接收器命令和发射器响应

Figure CN101561514BD00101

[0064] 在第二个实施例中,接收器7和发射器5具有扩展命令和响应,如表2所示。

[0065] 表2第二个实施例中附加接收器命令和发射器响应

[0066]

Figure CN101561514BD00102

[0067] 在图I的本发明的第一个实施例中,根据图4所示的方法,系统I可以通过遥控设定由发射器5发射的测试信号的特性。

[0068] 发射器5和接收器7被开启,并且在步骤SlOl中,发射器5和接收器7之间的通信链接被建立起来。测试信号的特性包括频率和功率,其中在步骤S103中,频率和特性通过用户界面27通过发射器5初始设定。测试信号由发射器5发射,并且直接或间接的与掩埋导体发生耦合,从而在掩埋导体3内产生交流测试电流。测试信号的频率被输入到接收器7,所以接收器7可以监控与发射器5产生的测试信号频率同频的信号。在步骤S105中,通过使用已知的放大器,滤波器,信号处理技木,在测试信号的频率下,接收器7探測由掩埋导体福射的电磁场11。

[0069] 在步骤S107中,接收器7在测试信号的频率下计算测试信号的信噪比。测试信号的信噪比应该比高于ー个较低的门限值,从而可以处理测试信号,在步骤S109中,接收器7确定在测试信号的频率下探測到的信号是否高于ー个较低的门限值。如果在测试信号的频率上有噪声,例如由于相邻信号的干扰或同频率的谐波产生的,那么在步骤Slll中,接收器7通过少量的调整信号频率来确定ー个新的测试信号,如在正负17赫兹的范围内。是否调整信号频率可以由接收器自动进行确定(根据信噪比的估计值),或者在操作者的要求下手动改变。在步骤S113中,接收器7发送ー个“设定频率”和“设定功率要求”命令给发射器5,发射器5通过发送一个确认响应给接收器7确认该命令。该方法然后回到步骤S103,并且重复步骤S103至S113,直到接收器7探測的测试信号的信噪比高于ー个较低的门限值。

[0070] 较低的门 限值是至少20dB (10赫兹带宽),最佳的是至少12dB (10赫兹带宽)和进一步最佳的是至少6dB(10赫兹带宽)。

[0071] 一旦信噪比确定为高于较低的门限值,然后在步骤S115,接收器7确定由发射器5发射的测试信号的传输功率是否可以被降低。ー个较高的门限值是40dB (10赫兹带宽),最佳的是至少50dB(10赫兹带宽)和进ー步最佳的是至少60dB(10赫兹带宽)。测试信号的传输功率的降低可以降低发射器5的功率消耗,从而延长了电源模块29的工作时间,同时可以产生具有接收器7可接收信噪比的测试信号。如果较低的信噪比可以接受,那么在步骤S117中,接收器7确定ー个较低的测试信号功率,并且在步骤S113中,接收器7发送ー个“设定频率”和“设定功率要求”命令给发射器5,发射器5通过发送ー个确认响应给接收器7确认该命令。该方法然后回到步骤S103,并且重复步骤S103至S117,直到接收器7探测的测试信号的信噪比高于ー个较低的门限值,并且测试信号的传输功率为最佳值。一旦这些条件都满足,在步骤S119中,接收器处理测试信号,从而确定,例如掩埋导体的深度。

[0072] 在本发明的第二个实施例中,根据图5所示的方法,图I所示的系统I可以远程遥控设定发射器5发射的测试信号的特性。由上所述并參考表3和表4,在第二个实施例中,接收器7和发射器5具有一个扩展的命令和响应集。

[0073] 对于第一个实施例,在第二个实施例中,发射器5和接收器7被开启,并且在步骤S201中,发射器5和接收器7之间的通信链接被建立起来。中在步骤S203中,发射器5测量接地的复数阻杭,并且发送阻抗值给接收器。在本实施例中,这个步骤是接收器7发送给发射器5的“请求接地阻杭”命令的响应。在其它实施例中,一旦发射器5和接收器7之间的通信链路建立起来以后,发射器5可以周期性的測量并且发送接地阻抗的测量数据给接收器7,或者发射器可以测量并且发送接地阻抗的测量数据给接收器7。

[0074] 接收器7使用由发射器5发送的复杂阻抗测量数据,来初始设定传输的测试信号的频率。如果负载被确定为是低阻性或主要是感性,那么初始设定发射器测试信号为低频率。如果如果负载被确定为是高阻性或主要是容性,那么初始设定发射器测试信号为高频率。

[0075] 在步骤S205,接收器7发射ー个“设定频率”和一个“设定功率要求”命令给发射器5,发射器5通过发送一个确认响应给接收器7确认该命令。在步骤S207中,测试信号的功率和频率由发射器5根据接收器7发送的命令设定。由发射器5发送的测试信号与掩埋导体3产生f禹合。

[0076] 在步骤S209中,接收器7探測有掩埋导体3辐射的一个电磁信号11,并且在步骤S211中,对于第一个实施例,接收器7在测试信号的频率下计算测试信号的信噪比。在步骤S213中,接收器7确定在测试信号的频率下探測到的信号是否高于ー个较低的门限值。如果信噪比低于门限值,那么在步骤S215中,如上所述,接收器7通过少量的调整信号频率来确定ー个新的测试信号。该方法然后回到步骤S205,并且重复步骤S205至S215,直到接收器7探測的测试信号的信噪比高于门限值。

[0077] 一旦信噪比确定为高 于较低的门限值,然后在步骤S217,接收器7确定是否由发射器5发射的测试信号的传输功率是否可以被降低。如果较低的信噪比可以接受,那么在步骤S219中,接收器7确定ー个较低的测试信号功率。该方法然后回到步骤S205,并且重复步骤S205至S219,直到接收器7探測的测试信号的信噪比高于门限值,并且测试信号的传输功率为最佳值。一旦这些条件都满足,在步骤S221中,接收器处理测试信号,从而确定,例如掩埋导体3的深度。

[0078] 在W090/09601中描述的技术被应用于本发明中,与发射器5和接收器7之间的通信链路结合,从而增强操作者的探測能力。在本最佳实施例中,ー个信号分量是其它信号分量f2频率的两倍。在其它实施例中,ー个信号分量可以为其它信号分量的偶数整数倍或次谐波。

[0079] 如果应用于目标导体的测试信号与附近的第二个导体耦合,那么很可能这个信号的相位与原始信号相反。在相邻导体间的耦合机构可以是阻性,容性或者是感性的。在阻性耦合的情况下,当信号沿低阻抗路径返回至发射器有可能出现相位漂移。因此,已知探測信号的分量も,f2的相位分别是和Φί2,有可能能够区别外流的“原始信号”和有害的第二个信号。这种方法叫做电流方向识别。

[0080] 在接收器,加倍较低频率f2可产生同频率的两个信号f1; 2f2,并分别具有相位Φ fl和2ΦΚ。Φ fl-2 Φ f2的值为相位不变量,也就是说其具有原始导体的一个值,并且对于相邻的公共设施的信号有ー个180度的相位偏移。因此,可以毫无异议的确定被探測到的场是否为应用了测试信号的目标导体辐射的或是被其它导体辐射的。

[0081] 通过这种方法,接收器两个信号的相位可以被比较,从而识别测试信号应用的导体和载有接地回路电流的导体。

[0082] 当两个频率分量f1; f2通过2倍数分离的时候,高频率分量fl的容性泄漏电流至少是低频率分量f2的两倍。这回导致频率分量f\,f2沿导体会有不同的衰减率和相位偏移,从而导致在接收器7产生的频率分量f1; f2之间的相位差Φη_2 Φί2的漏电。

[0083] 因此,沿掩埋导体长度上分散的点上测量的相位反转可能是由于测试信号耦合到第二个导体上,或者是由于在频率分量も,f2的相位间的相位便宜的累积。

[0084] 当沿目标导体探测测试信号的时候,为了克服潜在的不确定性,两个频率分量f1;f2之间的相位差分别在ー个初始相位偏移已知的參考点和一个參考相位差相比较。当測量的f1; f2之间的相位差増加的时候,重置參考相位差,从而相位泄漏可以被追踪。这个技术被称为电流方向重置。

[0085] 在本发明的一个实施例中,根据图6所示的方法,图I所示的系统I可以重新设定电流方向測量。在步骤S301中,f1; f2之间的初始相位差由在与发射器5足够近的位置上的接收器7计算出来,由泄漏导致的相位反转不会发生。在步骤S303中,在參考位置上由接收器7计算出来的f1; f2之间的相位差被储存在接收器7的记忆模块39内。

[0086] 接收器7沿掩埋导体3移动,并且在步骤S305中,f1; f2之间下ー个相位差被计算,并且在參考位置和电流位置之间的相位泄漏被计算出来。在步骤S307中,如果相位泄漏低于较低的门限值,那么不会有任何动作,并且接收器7继续沿掩埋导体3移动,并且进行进一歩的相位測量,然后范围步骤S303。较低的门限值是5度,最佳是在3度到5度之间,更佳的是2度。[0087] 在步骤S307中,如果相位泄漏高于较低的门限值,那么在步骤S309中,是否相位泄漏高于较高的门限值可以被确定。如果相位泄漏被确定高于较高的门限值,那么在步骤S311中,接收器确定接收器探测的导体其上的测试信号是从目标导体上耦合来的,或者操作员远离了參考位置从而发生了一个大的相位泄漏。接收器发送ー个警告给操作员存在相位反转。在步骤S313中,操作员必须返回最近的參考位置,在这个位置上,已知测试信号没有耦合至第二个导体上,并在这里继续探測。较高的幅度门限值为60度,最佳为80度,更佳为88度。

[0088] 如果相位泄漏在较高和较低的门限值之间,那么在步骤S315中,接收器发送ー个表I中的“增加CD Fl相位,,命令给发射器,从而增加的相位,因此可以降低和f2之间的相位差。在步骤S317中,发射器5在这个增加も的相位,并且在步骤S303中,在新的參考位置上的も和f2之间的相位差被储存在接收器7中。发射器5发送ー个“增加⑶Fl相位”确认信息给接收器7.

[0089] 各种改进对习之技术者而言是显而易知的,并且所有的改进都应该落在本发明的权利范围中内。

[0090] 本发明的各个方面都可以应用于任何的传统方式中,例如,使用特定的硬件,或者小型的硬件或软件。处理设备可以包括任何适合的带有程序的设备,例如通用计算机,个人数位助理,移动电话,如WAP或第三代电话等等。既然本发明可以应用为软件,本发明的各个方面也可以包括在可编程仪器上的计算机应用。计算机软件可以通过任何传统的载体媒介提供给可编程仪器。载体媒介可包括一个静态的载体媒介,如载有计算机码的电,光,微波,声波,射频信号。这种静态的载体媒介的ー个例子是在IP网络上载有计算机码的TCP/IP信号,例如Internet。这种载体媒介还可以包括一个存储媒介,存储处理器可读码,如软盘,硬盘,⑶R0M,磁带或固态记忆装置。

Claims (23)

1. 一种用于探测掩埋导体的系统,所述的系统包括: 一用于在掩埋导体中产生交流测试电流的装置,所述的测试电流包括第一组件和具有频率不同于第一组件的第二组件; 一用于在所述掩埋导体中探测由测试电流产生的电磁场以及用于测定第一组件和第二组件之间相位差的装置; 和用于提供在用于探测电磁场的装置和用于产生交流测试电流的装置之间的通信链 接; 其中,通过通信链接,用于探测电磁场的装置和用于产生交流测试电流的装置被配置为用于探测电磁场的装置可改变第一组件和第二组件之间的相位差。
2.根据权利要求I所述的系统,其特征是: 用于产生交流测试电流的装置和用于探测电磁场的装置被配置为用于探测电磁场的装置可改变第一组件和第二组件之间的相位差,是通过: 用于探测电磁场的装置被配置去比较相对参考相位差和第一组件和第二组件之间的相位差,以此计算相位蠕变; 当相位蠕变高于低门限值和低于高门限值时,用于探测电磁场的装置被配置去传送命令到用于产生交流测试电流的装置,以此来改变第一组件和第二组件之间的相位差; 和用于产生交流测试电流的装置被配置来接收从用于探测电磁场的装置传送来的命令,以此去改变第一组件和第二组件之间的相位差。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征是:其中用于探测电磁场的装置包括一用户界面,和用于探测电磁场的装置被配置于当相位蠕变高于高门限值时传送警告。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征是:其中所述的警告是与第一组件和第二组件其中之一相位反相的警告。
5.根据权利要求3或4所述的系统,其特征是:其中所述的警告是通过用于探测电磁场的装置来探测到的电磁场不是由掩埋导体中测试电流所产生的警告。
6.根据权利要求2所述的系统,其特征是:所述的低门限值是2度。
7.根据权利要求2所述的系统,其特征是:所述的高门限值是88度。
8.根据权利要求2所述的系统,其特征是:其中在接近所述掩埋导体的位置上,所述的参考相位差可以被测定。
9.根据权利要求I所述的系统,其特征是:其中在用于探测电磁场的装置和用于产生交流测试电流装置之间的通信链接是通过每个用于产生交流测试电流装置和用于探测电磁场的装置上的收发器来产生的。
10.根据权利要求I所述的系统,其特征是:其中在用于探测电磁场的装置和用于产生交流测试电流装置之间所述的通信链接是一双工的或者半双工通信链接。
11.根据权利要求I所述的系统,其特征是:其中在用于探测电磁场的装置和用于产生交流测试电流装置之间所述的通信链接是一无线或有线通信链接。
12.根据权利要求I所述的系统,其特征是:其中用于探测电磁场的装置配置于改变第一组件和第二组件之间相位差,而不需要系统操作员的干预。
13.根据权利要求I所述的系统,其特征是:其中依靠输出模块,所述掩埋导体的测试电流是通过用于产生交流测试电流的装置所产生的,在所述的掩埋导体中,所述的输出模块直接连接到部分掩埋导体上或者在掩埋导体周边夹住,这样所述的输出模块放射出一电磁场来感应测试电流。
14.根据权利要求I所述的系统,其特征是:进一步包括: 将磁场强度信号转换成数字信号的数字变换器的模拟装置; 和安排处理数字信号和隔绝预定频段的信号的数字信号处理器, 其中,用于探测电磁场的装置包括多个用于探测电磁场的天线,而这些天线是由掩埋导体中的测试电流所产生的, 其中,每个天线都能输出典型的电磁场强度信号。
15. 一种探测掩埋导体的方法,其特征是:所述的方法包括: 提供了一发射器,用于在掩埋导体中产生一交流测试电流,所述的测试电流包括第一组件和具有频率不同于第一组件的第二组件; 提供了一接收器,用于在掩埋导体中探测由测试电流产生的电磁场和用于测定在该接收器中第一组件和第二组件之间的相位差; 提供了一发射器和接收器之间的通信链接; 和经过发射器和接收器之间的通信链接,接收器改变第一组件和第二组件之间的相位差。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征是:其中所述的接收器改变第一组件和第二组件之间相位差,是通过: 将参考相位差与第一组件和第二组件之间接收器的相位差作比较,以此计算相位蠕变; 比较低门限值和高门限值的相位蠕变; 当相位蠕变高于低门限值和低于高门限值时,就从接收器到发射器中传送命令,以此来改变在第一组件和第二组件之间相位差; 改变在第一组件和第二组件之间在发射器中的相位差。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征是:其中低门限值是5度。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其特征是:其中高门限值是60度。
19.根据权利要求15所述的方法,其特征是:其中在接收器和发射器之间的通信链接是一双工的或者半双工通信链接,以及在接收器和发射器之间的通信链接是无线通信链接。
20.根据权利要求15所述的方法,其特征是:用于探测电磁场的装置配置于改变第一组件和第二组件之间相位差,而不需要系统操作员的干预。
21.根据权利要求15所述的方法,其特征是:其中依靠输出模块,所述掩埋导体的测试电流是通过用于产生交流测试电流的装置所产生的,在所述的掩埋导体中,所述的输出模块直接连接到部分掩埋导体上或者在掩埋导体周边夹住,这样所述的输出模块放射出一电磁场来感应测试电流。
22.根据权利要求15所述的方法,其特征是:进一步包括: 将磁场强度信号转换成数字信号的数字变换器的模拟装置; 和安排处理数字信号和隔绝预定频段的信号的数字信号处理器, 其中,用于探测电磁场的装置包括多个用于探测电磁场的天线,而所述的天线是由掩埋导体中的测试电流所产生的, 其中,每个天线都能输出典型的电磁场强度信号。
23. 一种探测掩埋导体的系统,其特征是:所述的系统包括: 一发射器,用于在掩埋导体中产生交流测试电流,所述的测试电流包括第一组件和具有频率不同于第一组件的第二组件; 一接收器,用于在掩埋导体中探测由测试电流产生的电磁场和用于测定在该接收器中第一组件和第二组件之间的相位差; 一用于在发射器和接收器之间提供通信链接的装置; 其中,经过发射器和接收器之间的通信链接,接收器可改变第一组件和第二组件之间的相位差。
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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8264226B1 (en) 2006-07-06 2012-09-11 Seektech, Inc. System and method for locating buried pipes and cables with a man portable locator and a transmitter in a mesh network
GB2457954B (en) * 2008-02-29 2012-04-04 Radiodetection Ltd A detector for detecting a current carrying conductor and a method of validating operations of the detector
GB2458120B (en) * 2008-03-03 2012-07-25 Radiodetection Ltd A detector for calculating the depth of a buried conductor
EP2362241A1 (en) * 2010-02-25 2011-08-31 Leica Geosystems AG Electromagnetic proximity detection Method and Unit
DE102010041936A1 (de) * 2010-10-04 2012-04-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Detektionssystem zur Detektion einer elektrischen Leitung
DE102010050375B4 (de) * 2010-11-03 2016-02-04 Hagenuk KMT Kabelmeßtechnik GmbH Fehlerortungsverfahren erdverlegter elektrischer Leitungen und Anordnung
WO2012118931A2 (en) 2011-03-02 2012-09-07 Multi-Phase Technologies, Llc Method and apparatus for measuring the electrical impedance properties of geological formations using multiple simultaneous current sources
GB2496190B (en) * 2011-11-04 2017-02-15 Radiodetection Ltd Signal generator
US8952677B2 (en) 2011-11-04 2015-02-10 Radiodetection Ltd. Locator for locating a current carrying conductor
JP2013108917A (ja) * 2011-11-24 2013-06-06 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd ケーブル探査方法及びケーブル探査装置
DE102012011066A1 (de) 2012-06-01 2013-12-05 Hagenuk KMT Kabelmeßtechnik GmbH Verfahren zur zielgeführten Lokalisierung einer Fehlerstelle und einer Vorrichtung
US20140225617A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 Radiodetection Ltd. Remote control switching device to control separate detection of a plurality buried conductors
US9945892B2 (en) 2013-08-19 2018-04-17 Oes, Inc. Wire processing machine including a conductor monitor device
US9880213B2 (en) * 2013-08-19 2018-01-30 Oes, Inc. Conductor monitor device and method
WO2016109897A1 (en) 2015-01-09 2016-07-14 Oes, Inc. Wire processing machine including a conductor monitor device
US20150097569A1 (en) * 2013-10-04 2015-04-09 Radiodetection Limited Validating Operation of an Electronic Marker Locator
CN105849593A (zh) * 2013-10-04 2016-08-10 无线电探测有限公司 验证电子标记定位器的操作
US9746572B2 (en) * 2013-10-17 2017-08-29 SeeScan, Inc. Electronic marker devices and systems
FR3017720B1 (fr) * 2014-02-20 2017-08-11 Sarl Xplorer METAL OBJECT LOCATOR WITH INTEGRATED COMMUNICATION INTERFACE
US10107931B2 (en) * 2014-06-23 2018-10-23 The Charles Machine Works, Inc. Noise measurement in a locating receiver
US10534106B2 (en) * 2015-07-29 2020-01-14 Halliburton Energy Services, Inc. Magnetic surface wave effect to probe fluid properties in a wellbore
US9857494B2 (en) 2015-12-01 2018-01-02 Mclaughlin Group, Inc. System and method for locating an underground utility
US10809410B2 (en) * 2016-06-09 2020-10-20 Optimal Ranging, Inc. Method and apparatus for simultaneous inductive excitation and locating of utilities
US10816684B2 (en) 2017-02-02 2020-10-27 Exxonmobil Upstream Research Company Method for rapid calibration of seismic interval attributes to rock properties for assessment uncertainty

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4348639A (en) * 1979-05-18 1982-09-07 Triple Dee Electronics Inc. Transmitter-receiver loop buried metal object locator with switch controlled reference voltage
CN1677642A (zh) * 2004-03-31 2005-10-05 株式会社东芝 半导体器件的制造方法
CN201698031U (zh) * 2009-03-02 2011-01-05 雷迪有限公司 一种用于探测掩埋导体的系统

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8724960D0 (en) * 1987-10-24 1987-11-25 Radiodetection Ltd Cable fault tracing systems
US5260659A (en) 1989-02-13 1993-11-09 Radiodetection Limited Method and apparatus for tracing conductors using an alternating signal having two components related in frequency and phase
GB8914898D0 (en) * 1989-06-29 1989-08-23 Radiodetection Ltd Improvements relating to cable fault tracing systems
US5471143A (en) * 1993-01-29 1995-11-28 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Apparatus for locating buried conductors using phase-shifted signals
US6724191B1 (en) * 2000-05-09 2004-04-20 Admiralty Corporation Systems and methods useful for detecting presence and/or location of various materials
US6356082B1 (en) * 2000-05-26 2002-03-12 Schonstedt Instruments Co. Utility locator radio link
JP2002189083A (ja) * 2000-12-22 2002-07-05 Tokyo Gas Co Ltd 埋設管探査装置における誤検知防止方法
US20030001576A1 (en) * 2001-06-26 2003-01-02 3M Innovative Properties Company Method for induced-impedance isolation using magnetic induction
US7091872B1 (en) * 2002-07-01 2006-08-15 Metrotech Corporation Controlled power source for underground line location
US7062414B2 (en) * 2003-07-18 2006-06-13 Metrotech Corporation Method and apparatus for digital detection of electromagnetic signal strength and signal direction in metallic pipes and cables
US7285958B2 (en) * 2004-01-15 2007-10-23 Metrotech Corporation, Inc. Method and apparatus for digital detection of electronic markers using frequency adaptation
US7057383B2 (en) * 2004-05-06 2006-06-06 Metrotech Corporation, Inc. Method for decoupling interference due to bleedover in metallic pipe and cable locators
US7088103B2 (en) * 2004-05-11 2006-08-08 White's Electronics, Inc. Metal detector having a plurality of phase delay discrimination regions with corresponding selectable exception spaces therein
US7356421B2 (en) * 2004-07-29 2008-04-08 Metrotech Corporation, Inc. Precise location of buried metallic pipes and cables in the presence of signal distortion
US7151375B2 (en) * 2005-04-13 2006-12-19 Marlin Technology, Inc. Distinguishing false signals in cable locating

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4348639A (en) * 1979-05-18 1982-09-07 Triple Dee Electronics Inc. Transmitter-receiver loop buried metal object locator with switch controlled reference voltage
CN1677642A (zh) * 2004-03-31 2005-10-05 株式会社东芝 半导体器件的制造方法
CN201698031U (zh) * 2009-03-02 2011-01-05 雷迪有限公司 一种用于探测掩埋导体的系统

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