CN103091715A - 用于定位载流导体的定位器 - Google Patents

Abstract

一种用于定位承载交流电的隐蔽导体的定位器，交流电具有至少第一和第二频率，交流电由至少一个专用信号发生器产生。定位器包括至少一个磁场传感器，其可操作以将来自导体的电磁辐射转换为场强信号；数字模拟转换器，其被配置以产生取决于来自磁场传感器的场强信号的数字信号；数字信号处理器被配置成对由第一频率和第二频率产生的数字化信号的分量进行分离，并且对经分离的分量进行处理，以产生指示导体到探测器接近程度的一个或多个信号；以及输出端，其被配置以产生导体的接近程度的可听和/或可见指示，其中，由第一频率信号和第二频率信号产生的经分离的信号分量是被同时处理的。

Description

用于定位载流导体的定位器

技术领域

本申请涉及用于定位载流导体的定位器。

背景技术

在埋藏了电缆、光缆或其它公用管道或导管处开始挖掘或其它操作之前，确定这些埋藏电缆或导管的位置以确保其在操作过程中不被损坏是很重要的。并且对于可以追踪埋藏电缆或导管的路径也是有用的。载流导体发射可以由电磁天线探测到的电磁辐射。如果光缆或非金属公用管道或导管安装有小型电追踪线，则在追踪线中可以感应交流电流，进而辐射电磁辐射。使用探测器来探测由承载交流电流的导体发射的电磁场是已知的。

一种类型的探测器以三种模式中的一种进行工作。这些模式分为无源模式或者有源模式，无源模式为“电源”模式和“无线”模式，它们使用已经存在的信号——主功率信号，和水下VLF(超低频)进行通信。各模式具有自己的探测频带。

本申请的方面涉及有源模式。

在有源模式下，信号发射机将已知频率和调制的交变磁场耦合在埋藏导体中。信号发射机可以直接连接至导体。在直接连接接入不可能的地方，将信号发射机邻近埋藏导体放置，则通过信号发生器产生的交变磁场，在导体中可以感应交流电流信号。埋藏导体辐射与由信号发射机产生的信号相对应的交变磁场。

对于埋藏线路的有效追踪和识别而言，信号频率的选择是一个重要因素，没有单个频率满足所有条件。对于相对非技术人员使用的单个装置，没有选择只能进行折中，且选择足够高的单一频率以在感应模式下给出良好性能，但如果不够高，将不会移动足够远。在8kHz和33kHz之间的有源信号通常用于这些应用中。

33kHz被认为是适于寻找许多埋藏电缆和金属管道的良好的通用信号频率。对于短距离的电缆，例如穿过用户设备的通讯支线，33kHz的信号频率不能提供足够的信号以给出良好的定位。这是因为信号返回路径阻抗较高，主要是电容性的；电缆越短，对地电容越低，因此在特定频带处的阻抗越高。高阻抗会在电缆中产生小电流。

在这种情况下，可以使用较高信号频率获得更好的定位信号质量。多频定位器和发射机可具有合适的高频率操作模式，例如66kHz，83kHz以及131kHz。这些产品需要操作者选择合适的信号频率，比通常用户需要更高程度的操作者培训以及专门技能。存在专用单频定位器，其最优化以用于寻找通讯电缆，但对于一般的电缆和管道定位，这些都不太适合，因为沿着通常的电缆或管，高频信号随着距离快速耗散。

发明内容

根据本申请的实施例，提供了一种用于定位隐蔽的载流导体的定位器。所述导体携带具有至少第一频率和第二频率的交流电流，其中，所述交流电流是由耦合到所述导体的至少一个专用信号发生器产生的。所述定位器包括：至少一个磁场传感器，其可操作以将来自导体的电磁辐射转换为场强信号；数字模拟转换器，其被配置为产生取决于来自磁场传感器的场强信号的数字化信号；数字信号处理器，其被配置成对由第一频率和第二频率产生的数字化信号的分量进行分离；并且对经分离的分量进行处理，以生成指示导体到探测器接近程度的一个或多个信号；以及输出端，其被配置以产生导体的接近度的可听和/或可见指示，其中，由第一频率信号和第二频率信号产生的经分离的信号分量是被同时被处理的。

根据本申请的定位器允许检测到隐蔽导体中具有两个频率的交流电流。这两个频率可以例如是33kHz和66kHz。这些频率可以彼此同时地进行检测。因此，用于定位隐蔽导体的装置可以近乎同时使用这两个频率来对导体进行定位。因此，本申请的实施例提供在广泛的各种情形中来定位电缆或管道，而不需要用户来调节信号发生器或定位器。因此，本申请的实施例方便用于定位管道和电缆的健壮和精确系统，与已知的产品相比，该系统不需要用户具有专业知识或额外培训。

在本申请的实施例中，第二频率是第一频率的谐波。在一个实施例中，第二频率是第一频率的两倍。

在本申请的一个实施例中，定位器包括外差混合器，其被配置为将第二频率转换成较低频率，其中，数字信号处理器被配置成对低频信号进行分离和处理。这允许模数转换器的高于奈奎斯特频率的频率在定位器中进行处理。这样做的优点是便于使用具有大约为每秒96k个采样的取样频率的音频ADC，从而可以使用具有66kHz或更高频率的交流电流。

在本申请的一个实施例中，具有第一频率和第二频率的交流电流是由专用信号发生器产生的。

在本申请的一个实施例中，具有第一频率和第二频率的交流电流由单独的专用信号发生器产生的。

根据本申请的一个实施例，提供了一种用于定位隐蔽的导体的系统。该系统包括根据本发明的一个方面的定位器，以及被配置以产生具有第一频率和第二频率的交流电流的信号发生器。

在本申请的一个实施例中，信号发生器包括：第一振荡器，其被配置成产生具有第一频率的第一波形；第一端子，其通过第一滤波器耦合至第一振荡器，第一滤波器被配置成通过第一频率的信号；第二振荡器，其被配置成产生具有第二频率的第二波形；以及第二端子，其通过第二滤波器耦合至第二振荡器，第二滤波器配置成通过第二频率的信号。

在本申请的一个实施例中，信号发生器可以直接与隐蔽导体相连，且用于将第一和第二终端中的另一个接地。

在本申请的一个实施例中，信号发生器可以感应地耦合到隐蔽导体。

在本申请的一个实施例中，信号发生器进一步包括：感应线圈，其用于与隐蔽的导体感应耦合；以及开关电路，其被配置成根据开关波形来改变感应线圈中的电流，开关波形具有第一频率的第一分量和第二频率的第二分量。因为线圈不是谐振电路的一部分，此实施例允许在隐蔽导体中有效地感应超过一个的频率。

在本申请的一个实施例中，开关电路包括四个H桥形式的开关设备。

在本申请的另一个实施例中，提供了一种用于定位隐蔽导体的方法。

本申请的另一个实施例提供了一种有形机器可读介质，其包括由处理器执行的指令，处理器包括在定位器中，定位器用于定位隐蔽的导体。这些指令使得定位器根据上述本发明的实施例来进行操作。

因此，为了更好地明白本发明的详细描述以及更好地理解本发明对现有技术的贡献，已经相当宽泛地列出了本发明的某些实施例。当然，下文将描述本发明的附加实施例，其构成所附随的权利要求的主题。

就此而言，在详细说明本发明至少一个实施例前，应当理解本发明不仅限于下面说明书中叙述的或者附图中示出的详细结构和部件布置。本申请能够应用于上述以外的实施例中，并且能够以各种方法进行和实践。需要明白的是，本说明书以及摘要中采用的措辞和术语，其目的都是为了说明，而不应被视为限制。

这样，本领域一般技术人员应当理解，本申请所基于的构思可以容易地用作用于执行本申请的数个目的的其他结构、方法和系统的设计的基础。因此，重要的是，权利要求应当被看作是包括了这样的等同的结构，只要它们不超出本申请的精神和范围。

附图说明

参照附图作为示例来说明本公开主题的实施例，在附图中：

图1示出了根据本申请实施例的信号发生器的示意图；

图2示出了根据本申请实施例的信号发生器的示意图；

图3A示出了根据本申请实施例的信号发生器的示意图；

图3B示出了根据本申请实施例的信号发生器的供电电路；

图4A示出了可以用于执行本申请实施方式的驱动波形；

图4B示出了可以用于执行本申请实施方式的驱动波形；

图4C示出了可以用于执行本申请实施方式的驱动波形；

图5示出了根据本申请实施例的定位器；

图6A示出了根据本申请实施例的定位器的示意图；以及

图6B示出了根据本申请实施例的定位器的示意图。

具体实施方式

图1示出了信号发生器100，其产生AC信号以用于耦合到隐蔽导体。由信号发生器100所产生的信号有两个频率。33kHz的第一频率和66kHz的第二频率。信号发生器具有第一振荡器102，第一振荡器102产生具有频率为33kHz的AC信号。第一振荡器连接到第一滤波器104，第一滤波器104被配置为允许具有33kHz的频率的信号通过，并衰减第一振荡器所产生的任何谐波。第一端子106连接到第一滤波器104。信号发生器100具有第二振荡器108，第二振荡器108产生具有第二频率的信号。在这个例子中，第二频率是66kHz。第二振荡器连接到第二滤波器110。第二滤波器110允许具有大约66kH的频率的信号通过，并衰减谐波。第二滤波器110连接到信号发生器100的第二端子112。

例如，第一和第二滤波器可以是低通滤波器或带通滤波器。

在使用中，信号发生器100通过第一端子106和第二端子112耦合到隐蔽导体。信号发生器100的输出端可直接耦合到隐蔽导体。在这种情况下，其中一个端子在接入点(如阀门、仪表或导体的端部处)直接地耦合到管道或电缆，并且电路通过另一端子连接到接地棒或其它接地连接点而完成。

信号发生器100也可以感应地耦合到导体。这是通过使用感应夹来实现的。来自信号发生器中的输出连接到缠绕磁芯的绕组，并且磁芯放置在导体周围。

因而，信号发生器100提供了一种用于在埋藏导体中产生具有两个频率的信号的方法。

图2示出了信号发生器200的示意图，信号发生器200用于产生具有两个频率的信号。在本实施例中，控制器202提供具有第一频率的第一波形和具有第二频率的第二波形。控制器202是一个复杂可编程逻辑器件(CPLD)。第一波形通过放大器204和滤波器206馈送到第一端子208。控制器202还产生具有第二频率的第二波形，第二波形通过第二放大器210和第二滤波器212馈送到第二端子214。放大器204和210中的每一个由驱动器216形成，驱动器216驱动两个开关设备218和220。开关设备218和220以半桥形式布置。

在使用中，控制器202产生33kHz的第一频率和66kHz的第二频率的波形。每个波形被选择成抑制它们基频的三次谐波频率的信号分量。然后，由驱动器216使用此波形，以致使开关设备218和220将滤波器输入在接地参考和电源电压之间进行切换。该滤波器对波形中存在的谐波进行衰减。例如，因此，滤波器206阻塞除了33kHz以外的频率。由于第一放大器204的驱动波形被选择成抑制三次谐波频率，所以，滤波器206不得不阻断的最大成分是33kHz的五次谐波频率。

当负载连接在端子208和214之间时，电流通过相反的滤波器返回到接地参考。选择滤波器元件的阻抗，使得33kHz的频率(从第一端子208发射的频率)到第二滤波器212的接地参考的阻抗很低，并且66kHz的频率到第一滤波器206的接地参考的阻抗很低。

在上文描述的实施例中，可以使用CPLD来控制半桥。数字逻辑(例如，CMOS)、微控制器、FPGA、或其他的数字处理器可以代替CPLD。在可选的实施例中，控制半桥的振荡器可以从彼此独立运行的一对晶振电路提供。

图3A示出了用于耦合到导体并且在导体中产生具有两个频率的交流电流的信号发生器300的实施例。信号发生器300具有控制器302，控制器302来控制两个信号发生元件。有一个信号发生元件用于直接连接304，直接连接304类似于图2所描述的电路。信号发生器300还具有感应信号发生器306。感应信号发生器包括感应线圈308，感应线圈308有H桥形成的四个开关元件来驱动。为了产生具有第一频率和第二频率的信号，控制器生成具有第一和第二频率的驱动波形。驱动波形用于驱动感应信号发生器306中的开关元件，并且使电流通过感应线圈308，以根据驱动波形的时间积分来进行改变。

每一个半桥上的电流感测点310上连接到信号发生器的电源，以便如果端子之间的电流变得高于阈值，调节电源电压。

图3B中示出了电源350。电源包括电池352。电池352连接到控制开关354。电池向升压变换器356提供6V的电压。升压变换器356为图3A所示的半桥和H桥提供源电压。电流感测点352连接到升压变换器的输入端356以及低通滤波器360。当在电流感测点310处感测的电流超过阈值时，升压变换器降低电源电压，这调节通过负载的电流幅值。

图4A示出了用于驱动感应线圈308的波形402的一个示例。波形402是矩形波形，并且在持续时间内包含9∶23比率的脉冲。这样的波形被发现为产生第一和第二频率分量，其中，一个频率是另一个频率的两倍。

图4B示出波形404的示例，其用于驱动直接连接电路304的33kHz部分。波形404具有F＝33kHz的高分量，和三次谐波频率3F的低分量。

图4C示出了波形406的示例，其用于驱动直接连接电路304的66kHz部分。波形406具有2F＝66kHz的高分量，和三次谐波频率6F的低分量。

应当注意的是，感应信号发生器306是非谐振的。这意味着，其可以有效地产生两种不同频率的信号。用于在导体中感应地产生信号的信号发生器通常包括谐振电路。这种谐振电路可以用于在接近谐振电路的谐振频率处，有效地产生交流电。然而，谐振电路不能有效产生谐振电路的谐振频率带宽之外的频率。这意味着，为了产生具有两个频率(例如，33kHz和66kHz)的交流电，或者使用具有宽的谐振频率带宽(即低Q因子)的谐振电路，或者将必须在远离其谐振频率处驱动谐振电路。任一种情况下，将导致低效率的能量传递。

对于信号发生器，上文所描述的直接连接输出系统在从0欧姆朝向无穷的整个负载阻抗范围内，提供了最佳的功率效率，同时具有最好的信号质量(最低谐波含量)。最佳功率效率是通过使用D类开关放大器来获得的。在放大正弦波形时，B类放大器至多具有78％(＝π/4)的理论最大值功率效率。D类具有100％的理论功率效率极限。D类的缺陷主要是因为开关损耗，随着开关频率增加，开关损耗变得更大，因为开关元件中的电容的反复充电和放电，从而导致功率效率实际中小于100％。对开关级的输出进行过滤，以防止不希望的开关噪声被耦合到负载，由于在不理想的电感器和电容器中的电阻损耗，进一步减少功率效率。均匀地使用采样D类PWM需要至少10倍的开关频率，并且优选地，至少20倍于最高信号频率。在本申请中，66kHz的最高信号频率将必需至少为660kHz的开关频率，并且优选地，至少1.32MHz。这将在D类放大器中产生相对较高的开关损失。这种放大器不比B类放大器好。

更有效的功率实施方案是通过上文所描述的信号发生器来体现的。通过在信号频率处切换半桥，在半桥中的开关损耗得以最小化。由于需要衰减的最低谐波频率5次谐波，消除了半桥的基本开关频率的三次谐波开关波形的使用简化了输出滤波器的设计。对两个这样的半桥电路进行组合，第一频率(33kHz)下的第一操作和第二频率(66kHz)下的第二操作产生具有最小功率损耗的系统，从而最大化在便携式电池操作信号发生器中的电池寿命。信号纯度(不受不期望的谐波和噪声)也是示例性的。

现在将描述定位器或检测器，其用于对携带两个或多个频率的交流电的导体进行定位。

参照图5，探测器1具有两个垂直隔开的天线，也就是位于细长垂直地保持的壳体(未示出)内的底部天线3和顶部天线5，操作者使用手柄手动移动外壳。天线3、5被布置成使其轴线平行且间隔开，以便在使用时，底部天线3在顶部天线5的正下方，它们的轴线水平。每个天线3，5产生的电信号，电信号被馈送给相应的两个放大器7中的一个。放大器输出场强信号9，场强信号被馈入到编解码器11中。

天线3和5每个都有本底噪声(noise floor)。来自天线3，5的每个电信号被馈送到其相应的放大器7，以便将磁传感器的本底噪声提升到编解码器11的固有量化本底噪声之上。每个放大器7的输出是馈送到编解码器11。

所使用的天线3、5是高灵敏度的盘绕铁氧体磁棒。可以使用其它磁性传感器，例如霍尔效应传感器、磁门磁强计或巨磁阻传感器。

编解码器11是24位立体声Δ-∑模数转换器(ADC)。这是一种相对便宜的设备，通常用在音频工业中。在雷迪有限公司销售的注有‘RD4000(RTM)’商标的产品中，在天线和ADC之间使用预选择滤波、多个开关增益级和相敏外差电路。在其它现有技术的电缆检测器中，更复杂的和因此更昂贵的ADC都被使用，因为装置测定的绝对准确度是重要的。

本实施例中所使用的编解码器11具有±5％的绝对精度，然而，编解码器11的使用方式使得其成为一种用于该应用的理想ADC。高动态范围不需要多个增益级。高动态范围是通过检测带宽的大量过采样来实现的，所述高动态范围是通过对带宽检测进行大量过采样来实现，针对这个原理，音频编解码器11的噪声外形方面是理想应用。

尽管这种声音等级立体声系统ADC具有差的绝对精度，本实施例受益于这样的事实，探测器1通过处理并比较从两个天线3和5接收的信号来计算埋藏导体的深度。因此，编解码器11的任何绝对不准确的采样是通过比较这两个经处理的信号来克服。将解码器11用作比率量度装置，显著地降低了成本，而不损害检测器1的整体性能。

编解码器11以上至96kHz对场强信号9进行过采样。编解码器11的输出13被馈送到数字信号处理块15，数字信号处理块15由数字信号处理器16(DSP)组成。

DSP16主要具有三个任务。首先，其负责定义探测频带的选择性。其次，其管理检测器的听觉和视觉输出。最后，其为探测器1的其他部件提供了一般控制功能。

DSP操作任务的更多细节提供在雷迪有限公司的公开号为WO03/071311、WO03/069598、WO03/069769、GB2400994和GB2400674的申请中，这些专利申请以引用方式全文并入本文中。

显著益处来源于超窄带宽处理，噪声通常与带宽的平方成比例。探测器1同时处理几个频带，使得轨迹响应函数(例如，一般定位任务)与窄带宽功能(例如，深度计算)共存。深度计算任务以上至44kHz的任意频率在1Hz带宽中进行计算，带外抑滞约-120dB。

当发射机和接收机时钟之间的潜在频率误差超过信号带宽时，相位跟踪允许窄带宽任务锁定到载体频率。在主动模式下，所发送的信号可以是100％振幅调制，深度计算任务必须将其自身精确地定位在载频上，而不与边带(位于32，768Hz±6Hz载波处)串扰。

相位跟踪算法是雷迪有限公司的UK专利申请0407372.2中所描述的处理的自然发展。信噪比(SNR)测量是在载波和边带上进行的，并且为确保跟踪算法而执行的检查不因电力线传输而在任何高次谐波上偏移。SNR是从幅度和二阶导数相位信息两者量化得到；所有的结果都来自这两个天线3和5。在SNR小于10dB的情况下，禁用深度计算任务，从而确保仅精确信息被呈现给用户。

当其为脉冲模式操作时，光谱识别的概念被应用于有源信号。该想法是雷迪有限公司在申请号为0407372.2的英国申请中描述的算法的简单应用，并且包括载波和AM边带的频谱估算。评估是离散傅立叶变换(DFT)卷积和SNR的测量。DFT自身随着跟踪算法而移动，并且锁定在载波频率上。

这些方法的组合确保探测器1达到最大可能的信号完整性和深度精度。

探测器1的用户控制是通过灵敏度控制器17和开关19来提供的。开关19用于设定探测器1的操作模式。例如，探测器1可以设置为在无线模式、电源模式或者有源模式下工作。当使用专用的信号发生器接近要被探测的电缆时，选择有源模式，信号发生器在导体中引入再辐射磁信号的交流电流。信号发生器以预先设定的频率进行操作，并且具有由检测器1识别的预先设定的调制。开关19的另一位置为‘回避’模式，其操作在下文解释。

灵敏度控制17用于改变天线3、5的梯度灵敏度。高灵敏度最初用于探测由载流导体产生的弱信号的存在。一旦确定导体的存在，就改变灵敏度控制17以减小探测器1的灵敏度，而探测器1用于更准确地确定隐蔽的载流导体的位置。雷迪有限公司的美国专利US6777923中描述了一种将定位窗描述为灵敏度的函数，该文以全文引用方式并入本文。

液晶显示器(LCD)21设置在外壳表面中以显示例如探测器的操作模式、电池状态、导体深度和/或探测到的信号的强度的信息。对于本领域技术人员来说，显然可以使用其它的用户显示装置。

探测器1还包含闪存ROM23(其中存储有软件)和电源单元(PSU)25。探测器1的关键要求在于其必须是便携式的。因此，电池26用于为探测器1供电，这种情况下，为两个“D”型电池，各提供额定1.5V。

在使用中，探测器1被通电，并且软件从闪存ROM23被加载到数字信号处理模块15。用户调整开关19以选择操作模式。选择可以是无线模式、电源模式、有源模式、或回避模式。在电源模式、有源模式和回避模式中，深度阈值警报功能是激活的。在回避模式中，深度阈值警报功能在电源模式和有源模式的频带中的频率上操作。下文详细描述深度阈值警报功能。

当探测器1接近载流导体时，在底部天线3和顶部天线5中感应电流。天线3、5的每一个中感应的电流被相应的放大器7放大。放大器7的输出9是两个天线3、5的场强信号。将这些信号输入至CODEC11，CODEC11以每秒采样96千次来对这些信号采样。数字化信号13被馈送至数字信号处理模块15。数字信号处理模块15的DSP16根据操作模式来分离目标频带的信号。如果DSP探测到载流导体的存在，则在扬声器22和/或指示器21上触发听觉和/或视觉警报。

图6A和图6B示出了探测器1的更详细的框图，示出了在探测器1中实施的双频模式系统。如上所述，在检测到的导体中被引入两个频率33kHz和66kHz。

本实施例的探测器1同时处理33kHz和66kHz的两个频率。这对天线3，5接收两个频率的信号分量。系统还具有共同的探测指示器21和扬声器22，它们能够指示由两个频率分量计算出的埋藏导体的深度。通常将探测灵敏度30设为最大，但也可以设于较低级。

立体声编解码器11是在73.242kHz计时。为了使用这种编解码器来处理66kHz信号，具有外差式振荡器以及两个外差混频器的外差系统31被用于将66kHz信号转换成中频6kHz信号。如图6a所示，使用频率约为60kHz的振荡器，外差混频器抑制由60KHz振荡器和66KHz的信号之和产生的66kHz信号，仅通过频率大约为6kHz的差值信号。这是在模拟数字转换器(ADC)的奈奎斯特频率范围内。DSP16处理由天线3、5产生的场强信号，并在两个模式选择功能43、45中，同时分离两个频带中的每一个频带的信号。

在替代实施例中，省略外差系统31，使用模拟数字转换器，该模拟数字转换器具有将奈奎斯特频率置于高于66kHz的较高采样速率。

对应于不同频率的来自DSP16的信号输出被馈送到自动增益控制器(AGC)，例如，在雷迪有限公司的美国专利6,777,923号所描述的AGC，该文以全文引用的方式并入本文。每一个AGC47的输出转换成比较器49中的检测信号。检测信号被组合，并用于提供来自扬声器22的可听输出和/或指示器21上的可视信号，例如在LCD上。

探测器1连续地计算埋藏导体的经估计的深度。如果计算埋藏导体的深度小于预先设定的阈值，例如30厘米，则可触发听觉和/或视觉报警以提醒操作员有浅埋导体。这种浅埋导体特别受关注，因为当挖掘某个区域时，存在触碰浅埋导体的风险增加。

在计算导体的深度时，为了优化检测器的用户界面，DSP16同时处理两个频带中的信号，以调整信息呈现给用户的方式。在1Hz带宽中计算导体的深度；在10Hz带宽内处理可视显示器，使得显示器的闪烁在可接受的水平；可听警报的处理在35Hz下进行，以确保脉冲音调清晰可闻。

本申请的实施例可以与深度阈值警报相结合，或者和/或与英国专利申请2427473号中描述‘回避模式’相结合，其内容以全文引用的方式并入本文。

尽管在以上描述的实施例中，由单个信号发生器在一个导体中感产生了两个频率，可设想实施例中所公开的主题中这两个信号由不同的信号发生器产生。实际上可设想在实施例中的定位器中不同导体中感生出不同的频率，例如具有不同类型的效用感生出不同的频率。在这样的实施例中，定位器可以提供指示哪些频率是主导，由此给出存在的实用的指示。

所述数字域信号处理可以在现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)或微控制器装置中实现，或者分到上述设备的某种组合上。

本申请的各个方面可以通过任何便利的形式实施，例如，使用用作信号处理的专用的硬件，或专用硬件和软件的混合装置。所述处理装置可以包括任何适当编程的装置，例如通用计算机、个人数字助理、移动电话(如WAP或3G-兼容的电话)等。因为公开的主题可以被实现为软件，所以，本申请的各个方面都包括在可编程装置上实现的电脑软件。因此，所公开的主题的各个方面可以在可编程的机器上执行，诸如，但不限于微控制器或计算机处理器。该技术的程序方面可被认为是在一种类型的机器可读介质上实施或体现的“产品”或“制造品”，它们通常是以可执行代码和/或相关数据形式。“存储”类型的介质包括任何或所有的移动站存储器、电脑、处理器或类似物、或其相关模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，这可以在任何时间为软件编程提供存储。全部或部分软件有时可以通过互联网或各种其他的电信网络进行通信。例如，这样的通信可以使软件从一台计算机或处理器加载到另一台计算机或处理器。例如，软件和/或指令可从服务器传达到客户端。因此，可能承担软件元件的另一种类型的介质包括光、电和电磁波，如本地设备之间的物理接口之间所使用的，通过有线和光纤陆上通信线网络的，以及在不同的空中链路之间。携带这种波的物理元件，诸如有线或无线链路，光链路或此类，也可以考虑作为承载软件的介质。如本文所用，除非仅限于有形的“存储”的介质，如计算机或机器“可读介质”此类术语指参与给处理器提供指令以供执行的任何介质。

因此，机器可读介质可以采取许多形式，包括但不限于有形的存储介质、载波介质或物理传输介质。例如，非易失性存储介质包括光盘或磁盘，诸如任何计算机中的任何存储设备或类似物，例如可被用来实现在本申请中所描述的主题中。易失性存储介质包括动态存储器，如这样的计算机平台的主存储器。有形的传输介质包括同轴电缆，铜线和光纤，包括包含计算机系统内总线的那些线。载波传输介质可以采取电或电磁信号，或如那些在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的声波或光波的形式。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：软盘，柔性盘，硬盘，磁带，任何其它磁介质，CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其它光学介质、穿孔卡片纸带、任何其它具有孔图案的存储介质，RAM、PROM和EPROM、快擦编程只读存储器(FLASH-EPROM)，任何其它存储器芯片或卡带、载波传输数据或指令、传输这种载波的电缆或链接、或计算机可以从中读取程序代码和/或数据的任何其它介质。许多这些形式的计算机可读介质可用来传送一个或多个指令的一个或多个序列到处理器以用于执行。

应该理解，涉及任何一个方面的所描述的任何特征可以单独使用，或结合其他所描述的特征，并且也可以结合使用所公开的任何其他的方面的一个或多个特征，或所公开的任何其他的方面的任意组合。此外，在不脱离本申请范围的情况下，也可以采用以上没有描述的等效物和修改。

根据所述详细的说明，本申请的许多特征和优点是明显的，因此，旨在通过所附的权利要求覆盖本申请的所有这些特征和优点，这些特征和优点落入本申请的真实精神和范围内。此外，对于本领域的技术人员由于许多修改和变动是容易发生的，不希望限制本申请公开的具体的结构以及操作说明和描述，因此，所有适当的修改和等效物均可认为落入本申请的范围内。

Claims (19)

1.一种用于定位隐蔽的载流导体的定位器，所述导体承载交流电流，所述交流电流至少具有第一频率和第二频率，其中，所述交流电流由耦合到所述导体的至少一个专用信号发生器产生，所述定位器包括：

至少一个磁场传感器，其可操作以将来自所述导体的电磁辐射转换成场强信号；

数字模拟转换器，其被配置成产生取决于来自所述磁场传感器的所述场强信号的数字化信号；

数字信号处理器，其被配置成：

对由所述第一频率和所述第二频率产生的所述数字化信号的分量进行分离；以及

对经分离的分量进行处理，以产生一个或多个信号，所述一个或多个信号指示所述导体到检测器的接近程度；以及

输出端，其被配置以产生所述导体的接近程度的可听和/或视觉指示，其中，由所述第一频率信号和所述第二频率信号产生的经分离的信号分量是被同时处理的。

2.根据权利要求1所述的定位器，其中，所述第二频率是所述第一频率的谐波。

3.根据权利要求2所述的定位器，其中，所述第二频率是所述第一频率的两倍。

4.根据权利要求1所述的定位器，还包括：

外差混频器，其被配置为将所述第二频率转换为较低频率，其中，所述数字信号处理器被配置成对低频信号进行分离和处理。

5.根据权利要求1所述的定位器，其中，具有所述第一频率和所述第二频率的所述交流电流是由一个专用信号发生器来产生的。

6.根据权利要求1所述的定位器，其中，具有所述第一频率和所述第二频率的所述交流电流是由单独的专用信号发生器来产生的。

7.一种用于定位隐蔽的导体的定位系统，其包括：

根据权利要求1所述的定位器；以及

信号发生器，其被配置以产生具有所述第一频率和所述第二频率的所述交流电流。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述信号发生器包括：

第一振荡器，其被配置为产生具有所述第一频率的第一波形；

第一端子，其通过第一滤波器耦合至所述第一振荡器，所述第一滤波器被配置成通过所述第一频率的信号；

第二振荡器，其被配置以产生具有所述第二频率的第二波形；以及

第二端子，其通过第二滤波器耦合至所述第二振荡器，所述第二滤波器被配置成通过所述第二频率的信号。

9.如权利要求8所述的系统，其还包括连接器，所述连接器用于将所述第一端子和所述第二端子中的一个连接到所述隐蔽的导体，并且用于将所述第一端子和所述第二端子中的另一个接地。

10.如权利要求8所述的系统，还包括感应耦合器，所述感应耦合器用于耦合所述第一端子和所述第二端子。

11.根据权利要求7的系统中，所述信号发生器进一步包括：

感应线圈，其用于与所述隐蔽的导体感应耦合；和

开关电路，其被配置成根据开关波形来改变所述感应线圈中的电流，所述开关波形具有所述第一频率的第一分量和所述第二频率的第二分量。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述开关电路包括四个H-桥形式的开关设备。

13.一种用于定位隐蔽导体的方法，所述方法包括：

向所述导体施加交变信号，所述交变信号至少具有第一频率和第二频率；

使用本地于所述导体并且位于地面之上的至少一个磁传感器来生成场强信号，所述场强信号与电磁场的强度成比例；

产生数字化信号，所述数字化信号取决于来自所述磁场传感器的所述场强信号；

对由所述第一频率和第二频率产生的所述数字化信号的分量进行分离；

对经分离的分量进行处理以产生至少一个信号，所述至少一个信号指示所述导体到检测器的接近程度；以及

产生表示所述导体的所述接近程度的指示，其中

由所述第一频率信号和所述第二频率信号所产生的经分离的信号分量是被同时处理的。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述第二频率是所述第一频率的谐波。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二频率是所述第一频率的两倍。

16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：将所述第二频率转换为较低频率，其中，所述低频信号被分离和处理。

17.根据权利要求13所述的方法，其中，具有所述第一频率和所述第二频率的所述交流电流是由一个专用信号发生器来产生的。

18.根据权利要求13所述的方法，其中，具有所述第一频率和所述第二频率的所述交流电流是由单独的专用信号发生器来产生的。

19.一种有形机器可读介质，其包括由处理器执行的指令，所述处理器包括在定位器中，所述定位器用于定位隐蔽的导体，所述导体承载交流电流，所述交流电流至少具有第一频率和第二频率，其中，具有所述第一频率和所述第二频率的所述交变是电流由耦合至所述导体的至少一个专用信号发生器来产生的，所述定位器具有至少一个磁场传感器，所述至少一个磁场传感器可操作以将来自所述导体的电磁辐射转换成场强信号，其中，所述指令使得所述定位器：

产生取决于来自所述磁场传感器的所述场强信号的数字化信号；

对由所述第一频率和所述第二频率产生的所述数字化信号的分量进行分离；以及

对经分离的分量进行处理，以产生至少一个信号，所述至少一个信号指示所述导体到检测器的接近程度。

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