JP2858784B2 - 受動共振マーカにより埋設された電気導体を位置決めする方式および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は地下供給ラン付近に設置された、絶縁電気導
体を位置決めする方式および方法に関する。

［従来の技術］ 電話およびパイプライン会社、電気、水道およびガス
設備等は、地下のラインおよび隠れた設備を補修するた
め、それらを位置決めしかつ特定する必要がある。大地
が帰路として使用される単一の追跡ワイヤが、屡々設備
ラインとともに埋設される。交流信号源がワイヤと大地
との間に設けられるか、またはワイヤが追跡されるとき
ワイヤに誘導的に組合わされる。電磁または“H"場が、
ワイヤに流れる交流によりワイヤに沿つて発生される。
この“H"場はワイヤを追跡するためワイヤ上方のオペレ
ータが携帯する受信機によつて探知される。米国特許第
4,119,908号には設備ラインを追跡しまた埋設された他
の物体を位置決めする方法が開示され、単一の、埋設さ
れた追跡ワイヤが埋設された設備ラインの付近に設けら
れ、また共振回路を有する受動マーカが、特殊な目的物
または構造物が埋設される各点において、追跡ワイヤに
隣接してかつそれに沿つて設置される。交流信号が直接
または誘導により追跡ワイヤに伝達され、追跡ワイヤを
上記のように追跡することができるようになつている。
受信機を付勢された追跡ワイヤの横方向に前後に揺動す
るとき、通常ピークとピークでないところが連続した出
力を発生する。追跡ワイヤに誘導的に組合わされる各受
動マーカの共振回路は、追跡ワイヤを流れる交流信号の
振動数に同調され、受信機の出力は、受信機が受動マー
カの正確な位置を知らせるゼロ信号が発生する点に達す
るとき、最大となる。

西暦1988年８月30日に米国特許第4,767,237号として
特許された、発明者による1986年８月26日出願の米国特
許（連続番号）第900,453号の追加出願である1988年２
月８日出願の米国特許出願（連続番号）第153,513号に
は、マークテープによつて支持された１つ以上の絶縁さ
れた導体を使用することが開示されている。マークテー
プ上の２つの導体は、交流信号源が該導体間で連結され
ている状態にて、その一端部が終結しており、その他端
は、接地帰路が使用されるとき形成される非平衡回路に
対立する平衡回路に単一の導体を提供するように終結し
ている。受動マーカは２つの導体に沿いかつそれらの間
に設置され、そこで所要の場合各マーカの共振回路によ
つて各導体に誘導的に結合される。２つの導体平衡装置
は、出路ならびに帰路電流に受動マーカを誘導的に付勢
させ、電磁場または“H"場を発生する。

さらに、前記米国特許第4,119,908号の装置は、電話
ケーブル、ガスまたは水道管のような、埋設設備または
供給ラインに隣接しかつそれに沿つて設置される埋設導
体を位置決めし、埋設設備ラインの位置および横方向ま
たは分岐ラインが主ラインに接続される点を確認するこ
とが記載されている。主ラインから分岐する埋設設備ま
たは供給ラインの通路を確認するそのような装置の論理
的発展は、各分岐ラインに対して、主追跡導体と抵抗接
触によつて接続される各分岐ラインの分岐導体の使用を
必要としている。分岐追跡導体が設置されると、分岐導
体の通路を決定することができる。この方法は、主追跡
導体を各分岐点で交差すること、および分岐追跡導体を
主追跡導体に接続することを必要とする。位置決め導体
の地面下方の設置またその位置を囲む状況により、各分
岐導体の設備ライン等の位置決め導体に対する良好なそ
して永続する物理的または抵抗接続を得ることは、困難
かつ時間のかかることである。すべての分岐または横追
跡導体は信号が主追跡導体に現われるとき付勢され、主
追跡ワイヤの周りの“H"場を歪曲させ、誤差のある通路
情報を生ずる。さらに、主設備ラインの導体に抵抗接触
する横導体の使用は、前記追跡特許出願に開示された型
のマークテープが利用されるとき得られる観察能力を制
限する。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は主ラインの横または分岐である設備ラインを
位置決めする問題の実際的かつ有効な解決法を得るもの
である。

［問題点を解決するための手段および作用］ 本発明の解決法は分岐または横追跡導体を使用する
が、主追跡導体と各分岐追跡導体の間の抵抗接触を設け
ることを必要としない。本発明は、主設備ラインの上に
かつそれに沿つて設置された絶縁された第１電気導体の
位置、ならびに絶縁された多数の電気導体の位置を決定
する方法および方式を含み、それらは主設備ラインの異
なつた分岐ラインの上方にかつそれに沿つて設置され、
多数の各導体は第１導体に近接した部分を有する。本発
明の方法および方式は、（１）多数の導体を第１導体に
接触することなしに設けること、（２）それぞれ共振回
路を形成するように配置された、インダクタおよびキャ
パシタを有するマーカを設けること、（３）多数の電気
導体および第１電気導体が多数の受動マーカの異なった
１つを通して誘導的に結合されるように設置すること、
（４）第１導体および多数の導体の各々を閉ループ回路
として確立すること、（５）交流信号の信号源を設ける
こと、（６）信号源から閉ループ回路の１つへ交流信号
を伝達し前記信号が前記閉ループ回路の１つから残りの
閉ループ回路に交流信号の振動数に従つてまた各共振回
路の振動数に従つて誘導的に伝達されること、（７）信
号源から送信された振動数で伝達された信号を受信して
オペレータに受信信号の強さを通知しうる受信機を設け
ること、（８）交流信号が伝達された閉ループ回路のい
ずれか１つの横方向に受信機を移動してその閉ループ回
路に伝達された交流信号から生じる電磁信号を受信して
各閉ループ回路の位置を確認することを含んでいる。方
式の受動マーカ共振回路の共振振動数および加えられた
交流信号の振動数は、分岐閉ループ回路が信号を受信す
るかどうか決定するため、本発明の方式は従来技術の方
式によつてなし得なかつた分岐追跡導体の振動数選択追
跡を可能にする。

本発明において使用される閉ループ回路はすべて平衡
回路であるかまたはすべて非平衡回路もしくはその双方
とすることができる。平衡回路は、一端で直接接続され
るかまたはインピーダンスを通して終わる２つの導体を
使用し、一方不平衡回路は異端で接地され大地を帰路に
形成してループを完成する１つの導体を使用している。

［実施例］ 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図および第５図には、本発明方式の一部を構成す
る電気回路の略図が示されている。本発明を構成する方
式は、埋設利用設備とともに使用されるとき埋設され第
５図に符号18で示す、水道管、電話ケーブル、光学繊維
ケーブルまたは電気動力線等のような設備上方にかつそ
れに沿つて設けられた絶縁された第１電気導体10を有す
る。第１図において、破線は設備ライン18を示すのに使
用されている。もし方式を横方向または分岐ライン20が
主埋設設備ライン18に接続される各点を位置決めするた
め設けようとするならば、受動マーカ16は導体10に隣接
して分岐ライン20が主ライン18に接続する点の上方に埋
設される。受動マーカ16は公知の構造で、一定周波数た
とえば100KHzに同調された誘導子−容量組合わせを含
み、また適当に密封されたケースとともに設置されてい
る。誘導子部分はリング状導線コイルで導線端部は容量
を介して一緒に接続されている。受動マーカ16はほぼ水
平に通常可能なように導体10に沿つてかつできるだけ近
くに設置され、導体10と受動マーカ回路との間の誘導結
合を形成している。第１図において、電気導体10は符号
12で示すように一端で接地されている。

導体10の通路に関連する設備ライン18を位置決めしか
つ各受動マーカ16を位置決めしようとするとき、導体10
は受動マーカ16の共振周波数に対応する所要の一定周波
数例えば100kHzの信号で付勢される。これは、好ましく
は第１図に示すように導体に導電的に組合わされた、送
信機14のような信号源を使用することによつて実施さ
れ、送信機14の一出力は導体10にまた他の出力は接地さ
れている。

本発明を実施する方式は第５図に示す受信機22の使用
を必要とする。受信機22は可搬式で、アンテナループを
有し、送信機14によつて送信された周波数の信号を所要
の感度で受信するように設計された通常型のもので、可
聴信号は信号が受信されたときスピーカーから発生され
る。信号の受信は受信機に設けられたメータによつて明
らかにされる。受信機12は、好ましくは、オペレータが
導体10の通路に沿つて歩きアンテナループを全体的に水
平に配置するとき、オペレータによつて前後に揺動でき
るのが便利である。

第１図に示す主ライン18に接続された第２分岐ライン
36は、導体10に隣接してかつ分岐ライン36が主ライン18
に接続する点の上方に同様に埋設された他の受動マーカ
16を備えている。

この点に関して記載された方式の詳細は、米国特許第
4,119,908号に記載されたように、従来技術によつて公
知である。作用において、送信機14は上記のように導体
10に接続され、オペレータは、導体10の通路に沿つて歩
くとき受信機22を前進するとき横に振動する（受信器は
もちろん同調され感度を適当に調節されている。）。送
信器出力は導体10に電流を流し、電磁力または“H"場を
発生し、それは導体10に沿つて同心的に広がり導体は場
の中心軸線となる。各受動マーカ要素16の導体は導体10
に沿う電磁場に交差し、電磁場または“H"場は各受動マ
ーカ要素によつても発生する。各受動マーカ要素によつ
て発生した“H"場は、導体10の周りの場と同じ周波数を
生ずるが、異なつた配置となる。

もしオペレータが受信機22を導体10の横方向に、かつ
その両側に同じ距離振動すると、受信機22によつて受信
された信号は振動の端部でピークとなり振動の中点また
は中心でゼロになる。これらのピークおよびゼロ値は、
オペレータにスピーカを通して可聴音でまたはメータを
通して可視的に知らせる。このようにして、オペレータ
は容易に導体10の通路に追従することができる。受動マ
ーカ16に遭遇するとき、受信機22が探知した受信信号の
場のパターンは、そうでなければゼロになる信号が現れ
るように変化する。受信器の感度を増大することによ
り、また受信器が導体10上で中心にくるときメータのピ
ークを観察することによつて、特定のマーカ要素16が正
確に位置決めされる。

上記のような従来公知の方法および方式は、横方向ま
たは分岐ライン20が主設備ライン18に接続する点を位置
決めするのに役立つけれども、主ライン10の横または分
岐ライン20の通路を位置決めする方法および方式を得る
ことはできない。上記従来技術に関する記載において指
摘したように、そのような従来公知の方法および方式を
主ライン10の横または分岐ラインの通路を位置決めする
ため拡張することは論理的である。これは各分岐ライン
を追跡するワイヤの使用によつて実施され、そのような
各追跡ワイヤは主追跡導体と抵抗接触する。一旦上記公
知の方法によつて分岐ラインが主ラインと接続する点が
見つかると、分岐ラインの追跡ワイヤは主ラインの導体
を追跡するのと同じ方法で追跡することができる。分岐
管追跡導体と主追跡導体との間の所要の接触は、主追跡
導体と交差し、分岐追跡導体を接続することによりなさ
れる。分岐または横ラインの通路を位置決めするそのよ
うな解決法に関連する次点は、背景技術に関連して述べ
た通りである。

ここに開示する本発明は、主設備ライン10に接続する
横または分岐ライン20の通路を位置決めする問題の、信
頼性のある、かつ容易に実施しうる解決法を得るもので
ある。この点を備えた方法および方式を使用すると、絶
縁された電気導体24は埋設されかつ横ライン20上方にか
つそれに沿つて設置され（第５図）、受動マーカ16から
横ライン20が主設備ラインに接続する点を確定するのに
使用される、たとえば設けられた設備生産のメータとす
ることのできる、横ラインの端部まで延びる。従来技術
によつて示唆された方式とは異なり、横追跡導体24は主
導体24とは抵抗接触しない。電気導体24および受動マー
カ16は、導体24がマーカ16と導体10間の誘導接続によつ
て誘導的にマーク16に組合わされるように、設置されて
いる。この配置により、受信マーカ16は、交流信号が導
体10に伝達されるとき、マーカコイルに誘起された電流
によりマーカに探知信号を発生するように作用するばか
りでなく、導体24の両端が接地されているとき導体24に
電流を流す変成器のような作用を生ずる。また、横設備
ライン20と関連した埋設導体24の存在は、方式に交流信
号を発生する別の方法を得ることができる。これは、導
体10から離れた導体24の端部と接地との間に送信機14を
接続することによつて実施することができる。この導体
24の端部は、通常、導体24が実際導体10から離れた導体
24の端部において接地上方に設けられた追跡ワイヤとし
て作用するように、利用することができる。そのような
装置によつて導体24の電流は、送信機14の作用により、
導体10および24を備えた受動マーカ16の共振回路のた
め、導体10を流れる誘導電流を生ずる。

送信機14は、高い場のエネルギレベルを得るため、地
下の導体10または横方向導体20に導通するのが好まし
い。しかしながら、ある場合、地下の導体に物理的に接
近することが便利でなく、その場合、送信機は誘導的に
結合される。送信機14における選択制御は作業のいずれ
かのモードに適合するように実施される。

電気導体38は分岐ライン20に関連する導体24について
記載したのと同じように分岐ライン管36に設けられ、導
体24と同様に作用する。

第１図および第５図に基づいて説明した本発明の実施
例は、導体10および24に対して非平衡回路のみを使用し
接地帰路がその回路に使用されている。本発明の好まし
い実施例においては、第１図および第５図の回路に設け
られた接地帰路の代わりに導体を使用している。２つの
導体を使用することは回路ループ抵抗の制御ができ、帰
路電流が受動マーカに組合せることが可能となり、導体
に沿いかつ受信マーカにおける一層大きい“H"信号を生
じる。その訳は、往路および帰路の電流が“H"信号を有
効に発生しうるからである。第２図に示すそのような実
施例において、導体26は導体10に流れる電流の帰路を形
成し、導体28および40は、それぞれ、分岐または横設備
ライン20および36に対応する導体24および36の電流の帰
路を形成している。第１図に示すように、設備ラインは
方式の電気導体と混同しないため破線で示される。一対
の導体10および26,20および28,38および40は３つの平衡
した信号伝達ラインを形成している。それらを端部にお
いて一緒に接続することができるけれども、それらは伝
導ラインのインピーダンスに等しい抵抗に終わるのが好
ましい。抵抗30は導体10および26の一端の端末抵抗とし
て使用され、一方抵抗32および34は閉ループを完成する
ため導体20および28の両端に使用され、抵抗42および44
は導体38および40の閉ループを完成するため使用されて
いる。図示の送信機14は導体10,26間に接続され、回路
を受動マーカ16の共振振動数と同じ振動数を有する交流
電流によつて付勢される。第２図実施例の受動マーカ16
は、その共振回路が第１図の場合のように水平に設けら
れ、導体10,26,24および28はすべて誘導的に巻線に組合
わされマーカ16の誘導子を形成している。マーカは導体
10および26の電流に対応し、またマーカ回路に共振で誘
導された電流によつて、導体20および28に電流を誘起す
る。導体10,26,38および40の受動マーカは、同じように
作用するため同じように設置されている。

第１図および第５図に示す方式による受信機22の使用
に関する技術は、導体10および26の通路を確認し、マー
カ16の位置を探知するため第２図の方式にも適用可能で
ある。導体24および40および導体38および40の通路は、
対応するマーカ16が位置決めされたのち、導体10および
26に対して決定される。

第１図および第５図に基づいて記載した方式における
ように、送信機14は導体20および28間に接続して方式を
付勢することができる。もちろんこれは、送信機14が第
２図に示すように接続される場合、抵抗32の除去および
導体10および26と一緒の接続を必要とする。そのような
接続は直接にまたは、抵抗30と同様の抵抗のような、端
子抵抗を通して接続することができる。送信機14は方式
の付勢のため同様の方法で導体38および40に接続するこ
とができる。

第３図および第４図に示す方式は、平衡および非平衡
の両方の回路を使用しうる配置を示している。第１図、
第２図および第５図の場合と同じ符号が同じ要素を示す
のに使用され、そのような符号は第３図および第４図に
も使用されている。第３図の場合、平衡回路が第２図の
ような設備ライン18とともに使用され、一方第２図のよ
うな平衡回路は横ライン20に対して使用され、不平衡回
路は横設備ラインに対して使用される。第４図の場合、
非平衡回路は第１図のような主設備ライン18に対して使
用され、一方横ライン20および36に対して第２図のよう
な平衡回路が使用される。受動マーカ16は横設備ライン
20および18が主設備ライン18に接続される各点に使用す
るため供給され、かつ前記のように主および横ラインに
対応する導体と誘導的に結合されるように設置される。

受動マーカ16を主設備ラインに沿う他の埋設構造物を
位置決めするのに使用しうるため、特異な共振振動数を
有する受動マーカを特殊な位置に対して、またそれぞれ
異なつた型の位置または構造物に対して使用することが
できる。たとえば、100kHzの共振振動数を横ラインの主
ラインへの接続の位置決めに、またもし設備ラインが電
話線であるならば、120kHzを負荷コイルに対して使用す
ることができる。同様に、異なつた振動数を主ラインに
対する各横接続に使用することができる。

マークテープに支持された追跡導体を使用するのは便
利である。マークテープは導体を地面の下に設置するの
に便利であり、堀削作業が設備ラインを埋設した深さに
達する前に、設備ラインの存在を掘削機に警告するのに
役立つ。マークテープで支持された２つの導体もまた、
設備ラインに沿つて実施される掘削によつて発生しうる
破損を検出するため、導体の状態を観察するのに使用す
ることができる。

また、図示の平衡回路が物理的に離れた導体を使用す
る種々の型式を備え、捩られた対の導体もまた受動マー
カが導体とマーカの共振回路の間の所要の誘導接続を得
るように位置決めされる点において離れた対によつて使
用することができる。

本発明は埋設導体の位置決めに関連して記載された
が、本発明は、広い範囲において、可視的に追跡し得な
い上記のようないかなる導体に対しても適用することが
できる。たとえば、方式の第１導体および第１導体から
延びる多数の導体は、第１導体に対する抵抗接触なし
に、建物の壁および／または床に設置することができ、
建物の壁および／または床内部に設置されたある構造物
または要素の追跡ワイヤとして役立つ。

前記記載の特徴は、単に説明のためのもので、この開
示から離れることのない変型のかなりの自由が含まれる
ものである。したがつて、本発明の範囲は特許請求の範
囲のみによつて限定され、この明細書に調和した解釈の
幅に一致すべきである。

［発明の効果］ 本発明は、第１導体から横方向に延びる多数の分岐追
跡電気導体を位置決めする際に、分岐追跡電気導体を第
１導体とは接触なしに設け、受動マーカを追跡導体に誘
導的に結合させることにより、共振回路を利用して位置
決めするようにしてたことによつて、従来の直接接触に
よる問題点を解決するとともに、分岐追跡の振動数選択
追跡を可能にした電気導体の位置決め方法を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非平衡回路が使用される本発明の電気回路の線
図、第２図はすべての閉ループ回路が平衡回路である本
発明の電気回路の図、第３図は主設備ラインとともに使
用される閉ループ回路が不平衡回路または平衡回路のい
ずれかである分岐設備ラインの閉ループ回路を備えた平
衡回路である本発明の電気回路の図、第４図は第２図と
同様であるが、平衡閉ループ回路の代わりに主設備ライ
ンとともに使用される非平衡ループ回路を備えた回路の
図、第５図は本発明の受信機の使用を示す図である。 10……絶縁された第１電気導体、14……信号源、 16……受動マーカ、20,36……第２分岐ライン、 22……受信機、24,38……絶縁された電気導体（追跡導
体）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−321389（ＪＰ，Ａ) 米国特許4119908（ＵＳ，Ａ) 米国特許4767237（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01V 3/10

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁された第１電気導体（10）から角度を
   なして延び第１導体に近い部分を備えた絶縁された多数
   の電気導体（24,38）の、いずれかの可視的に追求し得
   ない位置を探知する方法において、 （ａ） 前記多数の電気導体（24,38）を前記第１導体
   （10）に導体同士接続なしに設けること、 （ｂ） それぞれ共振回路を形成するように配置された
   インダクタおよびキャパシタを有する多数の受動マーカ
   （16）の各は、 多数の電気導体（24,38）の各々と第１電気導体（10）
   とに誘導的に結合されるように位置決めすること、 （ｃ） 第１導体（10）及び多数の導体（24,38）の各
   々を閉ループ回路として配置すること、 （ｄ） 交流信号の信号源（14）を設けること、 （ｅ） 前記信号源（14）から前記閉ループ回路の１つ
   に交流信号を伝達し前記信号が前記閉ループ回路の前記
   １つから残りの閉ループ回路に前記交流信号の振動数お
   よび前記各共振回路の共振振動数に従って誘導的に伝達
   されること、 （ｆ） 前記信号源から送信された振動数で伝達された
   信号を受信してオペレータに前記受信信号の強さを検知
   しうる受信機（22）を設けること、 （ｇ） 前記交流信号が伝達された前記閉ループ回路の
   いずれか１つの横方向に受信機を移動してその閉ループ
   回路に伝達された前記交流信号から生じる電磁信号を受
   信して、その閉ループ回路の位置を確認することの各工
   程を含む前記方法。
2. 【請求項２】前記信号源（14）が“e"工程において前記
   閉ループ回路の前記１つに物理的に接続され前記交流信
   号を前記信号源から前記閉ループ回路の前記１つに伝達
   する請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】前記信号源（14）が“e"工程において前記
   閉ループ回路の前記１つに誘導的に接続され前記交流信
   号を前記信号源から前記閉ループ回路の前記１つに伝達
   する請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】前記閉ループ回路が平衡回路又は非平衡回
   路である請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】絶縁された第１電気導体および絶縁された
   多数の電気導体の可視的に追求し得ない位置を決定する
   交流信号の伝導回路を備え、第１導体から角度をなして
   延びかつ第１導体の近くにある部分を設けた前記導体の
   いずれかの位置を決定する方式において、 （ａ） それぞれ共振回路を形成するように配置された
   インダクタおよびキャパシタを有する多数の受動マーカ
   であって、多数の電気導体の各々と第１電気導体とに結
   合され、 前記電気導体同士は接触しない前記マーカと、 （ｂ） 第１導体を有する閉ループ回路と、 （ｃ） それぞれが多数の異なった導体の１つの含む多
   数の閉ループ回路であって、加えられた交流信号が前記
   閉ループ回路の１つから前記交流信号の振動数および前
   記各共振回路の共振振動数に従って残りの閉ループ回路
   に誘導的に伝達され探知可能な電磁信号を発生させて、
   第１導体および多数の導体または前記受動マーカのいず
   れかの位置を特定する、前記閉ループ回路 を含む、前記方式。
6. 【請求項６】前記閉ループ回路は平衡回路または非平衡
   回路である請求項５記載の方式。