JPH02280080A - 地中の導体の位置と方向を特定する装置 - Google Patents
地中の導体の位置と方向を特定する装置Info
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- JPH02280080A JPH02280080A JP2065532A JP6553290A JPH02280080A JP H02280080 A JPH02280080 A JP H02280080A JP 2065532 A JP2065532 A JP 2065532A JP 6553290 A JP6553290 A JP 6553290A JP H02280080 A JPH02280080 A JP H02280080A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
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- G—PHYSICS
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- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/02—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current
- G01V3/06—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current using ac
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明は、不明瞭な埋設管の位置を特定することに関
する。更に詳しくは、交流電流を伝える地中のケーブル
又はパイプラインの方向や位置を特定するための装置及
び方法に関する。
する。更に詳しくは、交流電流を伝える地中のケーブル
又はパイプラインの方向や位置を特定するための装置及
び方法に関する。
〈従来技術〉
ガスや上下水用のパイプライン、電話、電力、テレビの
ケーブルを含む広い範囲の用途を提供する為に、埋設管
が用いられる。修理もしくは取り換えるために、ケーブ
ルやパイプ等における欠陥又はダメージを受けた部分を
特定することがしばしば必要になる。また、修理等以外
の目的で掘ったり穴をあけたりするとき、ケーブルの欠
陥部分等にわずられされることがないようにするために
も、ケーブルの欠陥部分等のおおよその位置を知ること
は重要である。
ケーブルを含む広い範囲の用途を提供する為に、埋設管
が用いられる。修理もしくは取り換えるために、ケーブ
ルやパイプ等における欠陥又はダメージを受けた部分を
特定することがしばしば必要になる。また、修理等以外
の目的で掘ったり穴をあけたりするとき、ケーブルの欠
陥部分等にわずられされることがないようにするために
も、ケーブルの欠陥部分等のおおよその位置を知ること
は重要である。
地下の電話線や電線の位置を特定する簡易な方法が従来
技術に示されている。例えば、受台[pedesHI]
として知られている色々な間隔で設けられたターミ
ナルボックスにおいて、地下ケーブルを地表に出す。受
台に連結された所定のワイヤ又はワイヤ束へ増幅された
信号源が直接又は誘導的に結合される。ワイヤはアンテ
ナとして働き、ケーブルの全長に渡って信号を再放射す
る。これにより、地上におい、ケープ・ルの通り道を追
従する受信装置を用いることができる。この技術は導電
性のワイヤに好適であると同時に、導電性のパイプにつ
いても適用される。そして、非導電性の埋設管には、そ
の通り道を受信装置が追従できるように、平行なワイヤ
ーマーカーが取り付けられる。
技術に示されている。例えば、受台[pedesHI]
として知られている色々な間隔で設けられたターミ
ナルボックスにおいて、地下ケーブルを地表に出す。受
台に連結された所定のワイヤ又はワイヤ束へ増幅された
信号源が直接又は誘導的に結合される。ワイヤはアンテ
ナとして働き、ケーブルの全長に渡って信号を再放射す
る。これにより、地上におい、ケープ・ルの通り道を追
従する受信装置を用いることができる。この技術は導電
性のワイヤに好適であると同時に、導電性のパイプにつ
いても適用される。そして、非導電性の埋設管には、そ
の通り道を受信装置が追従できるように、平行なワイヤ
ーマーカーが取り付けられる。
この発明は、埋設管又はマーカーから放出された電磁放
射を検出することに使用される受信装置に関する。これ
と同様な機能を奏する幾つかの装置が既に発明されてい
る。例えば、E、ピータ−マンによる米国特許第4.3
87.340号には、固定した関係に取り付けられた4
つのセンサを持つ受信器が開示されている。センサ(電
気的ピックアップ又はアンテナコイル)のうち2つは、
埋設された導体の位置の左右を測定するために用いられ
る。操作時において、2つのコイルの軸心は水平に配置
され、かつそれらは水平方向に隔てられている。各コイ
ルの出力は減じて合わせられ、各コイルの磁束の差に対
応した信号が作られる。
射を検出することに使用される受信装置に関する。これ
と同様な機能を奏する幾つかの装置が既に発明されてい
る。例えば、E、ピータ−マンによる米国特許第4.3
87.340号には、固定した関係に取り付けられた4
つのセンサを持つ受信器が開示されている。センサ(電
気的ピックアップ又はアンテナコイル)のうち2つは、
埋設された導体の位置の左右を測定するために用いられ
る。操作時において、2つのコイルの軸心は水平に配置
され、かつそれらは水平方向に隔てられている。各コイ
ルの出力は減じて合わせられ、各コイルの磁束の差に対
応した信号が作られる。
従って、装置が導体の上へ合わせられると、両コイルを
通じての磁界の強さが相殺され、所定のデイスプレィへ
表示される。磁束に差がないときには、一方の水平コイ
ルの位相[phxselは、左右の位置を測定するため
に、他方のコイルの位相と比較される。これと同様な発
明は分割出願でも開示され、それは、米国特許第4.5
20,317号となっている。
通じての磁界の強さが相殺され、所定のデイスプレィへ
表示される。磁束に差がないときには、一方の水平コイ
ルの位相[phxselは、左右の位置を測定するため
に、他方のコイルの位相と比較される。これと同様な発
明は分割出願でも開示され、それは、米国特許第4.5
20,317号となっている。
L、ソールによる米国特許第4,427.942号には
、上記と多少異なる原理で作動する装置が開示されてい
る。この装置では、軸心が水平で上下方向に隔てられた
2つのコイルが使用されている。コイルの信号は修正さ
れ、直流電圧の平均が比較される。装置が導体の真上に
あるとき、2つの信号は本質的に等しくなり、インジケ
ータはこの事実を使用者に知らせる。しかし、この装置
は、左右どちらかへずれているかを案内することができ
ない。
、上記と多少異なる原理で作動する装置が開示されてい
る。この装置では、軸心が水平で上下方向に隔てられた
2つのコイルが使用されている。コイルの信号は修正さ
れ、直流電圧の平均が比較される。装置が導体の真上に
あるとき、2つの信号は本質的に等しくなり、インジケ
ータはこの事実を使用者に知らせる。しかし、この装置
は、左右どちらかへずれているかを案内することができ
ない。
他の発明は、ペターマンと類似の位相比較原理に基づい
て作動する。米国特許第4.639.674号は3つの
コイルを備えた装置を開示している。各コイルは、三角
形を形成するように、垂直に配置されている。各コイル
により形成される平面もまた垂直方向である。下方に位
置する2つのコイルから与えられる2つの信号の間に位
相検出器[phase detector]として、点
滅[^flipflop] が与えられる。3つめのコ
イルは、周囲磁場の影響をするように作動する。
て作動する。米国特許第4.639.674号は3つの
コイルを備えた装置を開示している。各コイルは、三角
形を形成するように、垂直に配置されている。各コイル
により形成される平面もまた垂直方向である。下方に位
置する2つのコイルから与えられる2つの信号の間に位
相検出器[phase detector]として、点
滅[^flipflop] が与えられる。3つめのコ
イルは、周囲磁場の影響をするように作動する。
他の重要な3つの特許も、位相比較を用いて、導体の位
置を特定している。その3つの特許とは、H,ガラシェ
ルによる米国特許第4. 134. 061号、A、デ
サによる米国特許第4. 438゜389号及びブルー
スらによる米国特許第4,390.836号である。各
特許は、導体の通り道を追従するためのものに加えて、
導体中の欠点(ホリデイ[holidi7sl )の位
置を特定するための付加的なコイルを持っている。導体
の通り道を追従するためのコイルが直交状態に配置され
ている点において、米国特許第4.390,836号は
特に重要である。
置を特定している。その3つの特許とは、H,ガラシェ
ルによる米国特許第4. 134. 061号、A、デ
サによる米国特許第4. 438゜389号及びブルー
スらによる米国特許第4,390.836号である。各
特許は、導体の通り道を追従するためのものに加えて、
導体中の欠点(ホリデイ[holidi7sl )の位
置を特定するための付加的なコイルを持っている。導体
の通り道を追従するためのコイルが直交状態に配置され
ている点において、米国特許第4.390,836号は
特に重要である。
直交して配設されたコイルの使用方法は、ハウエルらに
よる米国特許第4,220,913号にも開示されてい
る。方形に配置された4つのコイルが示されているが、
垂直に配置された2つのコイルのみが最初から用いられ
て、埋設された導体の真上に装置が位置しているか否か
を測定している。そのとき、左右の測定は、1つの垂直
コイルの信号の位相と1つの水平コイルの信号の位相と
を比較することにより行われる。換言すれば、4つのコ
イルの全てを左右の測定に用いる必要はない。つまり、
残りのコイルは深さの測定に用いられる。
よる米国特許第4,220,913号にも開示されてい
る。方形に配置された4つのコイルが示されているが、
垂直に配置された2つのコイルのみが最初から用いられ
て、埋設された導体の真上に装置が位置しているか否か
を測定している。そのとき、左右の測定は、1つの垂直
コイルの信号の位相と1つの水平コイルの信号の位相と
を比較することにより行われる。換言すれば、4つのコ
イルの全てを左右の測定に用いる必要はない。つまり、
残りのコイルは深さの測定に用いられる。
ダーリレクらによる米国特許第4,542.344号に
は、直交状態に配置された他のコイルが簡示されている
。おそらくこれが最も近い従来技術である。第6A図に
示されるように、その発明は、距離Rだけ離された2つ
のセンサ10と12を備え、ロッド14により地面から
一定の高さに支えられている。各センサは、垂直に配置
されたものと水平に配置されたものの2つのコイルで構
成されている。従って、4つの導線A、 B、 C
。
は、直交状態に配置された他のコイルが簡示されている
。おそらくこれが最も近い従来技術である。第6A図に
示されるように、その発明は、距離Rだけ離された2つ
のセンサ10と12を備え、ロッド14により地面から
一定の高さに支えられている。各センサは、垂直に配置
されたものと水平に配置されたものの2つのコイルで構
成されている。従って、4つの導線A、 B、 C
。
Dを備えている。第6B図に更に描かれているように、
各導線からの入力は、マルチプレクサ16へ入る。マル
チプレクサ16は、各信号を自動ゲインコントロール(
AGC)18へ入力される1つの信号に統合[comb
intl する。AGClBは、各信号の振幅をそれ以
前に入力された4つの信号の振幅に対して、平均化する
。そして、各信号はデマルチプレクサ20へ入り、各コ
イルに応じて重み付けのある電圧値[veighled
voltBe vxluel(V V V )
を生じる。これらの値は、下記等式に従った左右相殺[
1ell−right ollsetl を計算するこ
とに使われる。
各導線からの入力は、マルチプレクサ16へ入る。マル
チプレクサ16は、各信号を自動ゲインコントロール(
AGC)18へ入力される1つの信号に統合[comb
intl する。AGClBは、各信号の振幅をそれ以
前に入力された4つの信号の振幅に対して、平均化する
。そして、各信号はデマルチプレクサ20へ入り、各コ
イルに応じて重み付けのある電圧値[veighled
voltBe vxluel(V V V )
を生じる。これらの値は、下記等式に従った左右相殺[
1ell−right ollsetl を計算するこ
とに使われる。
(v )(v )+(v8)(vo)Aに
の計算はマイクロプロセッサ22で行なわれ、デイスプ
レィ24へ送られる。
レィ24へ送られる。
〈発明が解決しようとする課題〉
上記装置の第1の課題は精度に限りがあることである。
装置のうちの幾つかは、可聴音信号によって左右の表示
を行う。従って、技術者はその装置特有のトーンに習熟
することが要求される。この主観的な要素により、シス
テム中で人為的なエラーが生じ得る。そして、それは周
囲電磁界の干渉により悪化される。受信される信号の振
幅に違いがあること及び付近に他の導体が埋設されてい
ることによって、精度はさらに悪化される。例えば、既
述の装置では同じAC信号を伝える近接した平行な2本
のケーブルを見分けることが難しい。
を行う。従って、技術者はその装置特有のトーンに習熟
することが要求される。この主観的な要素により、シス
テム中で人為的なエラーが生じ得る。そして、それは周
囲電磁界の干渉により悪化される。受信される信号の振
幅に違いがあること及び付近に他の導体が埋設されてい
ることによって、精度はさらに悪化される。例えば、既
述の装置では同じAC信号を伝える近接した平行な2本
のケーブルを見分けることが難しい。
このことは、一方のケーブルと他方のケーブルとで電流
が異なる方向へ流れるときに、特に強調される。従って
、交流を伝えている−の埋設導体を装置が横切ることで
、横方向のクロスオーバーを明確に識別する装置を発明
することが好都合であり、かつ望まれている。
が異なる方向へ流れるときに、特に強調される。従って
、交流を伝えている−の埋設導体を装置が横切ることで
、横方向のクロスオーバーを明確に識別する装置を発明
することが好都合であり、かつ望まれている。
つまり、この発明の第1の目的は、埋設された導体を特
定する装置及び方法を提供することにある。
定する装置及び方法を提供することにある。
この発明の他の目的は、横方向にクロスオーバーしてい
る点を明確に識別するような方法で、埋設された導体か
ら放射された電磁放射線を検出する装置を提供すること
にある。
る点を明確に識別するような方法で、埋設された導体か
ら放射された電磁放射線を検出する装置を提供すること
にある。
更にこの発明の他の目的は、使用者の左右どちら側に導
体があるかを指示するとともに、導体の近さを指示する
位置特定装置を提供することにある。
体があるかを指示するとともに、導体の近さを指示する
位置特定装置を提供することにある。
更にこの発明の他の目的は、小型でかつ実際に使い易い
装置を提供することにある。
装置を提供することにある。
く課題を解決するための手段〉
上記目的は、新規なアンテナの配列を含んだ受信器によ
り達成される。2つのセンサは垂直方向に離されており
、各センサは直行する2つのコイルを備えている。各コ
イルからの信号は独特な方法で処理され、埋設された導
体の位置の値[posHionxl vxlueコが与
えられる。それ故、この機能は、導体の横方向の位置を
明示する明確なパターンを表示する。左右の測定機能に
加えてこの発明は、埋設された導体の近さの値をも示す
。
り達成される。2つのセンサは垂直方向に離されており
、各センサは直行する2つのコイルを備えている。各コ
イルからの信号は独特な方法で処理され、埋設された導
体の位置の値[posHionxl vxlueコが与
えられる。それ故、この機能は、導体の横方向の位置を
明示する明確なパターンを表示する。左右の測定機能に
加えてこの発明は、埋設された導体の近さの値をも示す
。
〈実施例〉
図面、特に第1Aおよび18図には、この発明の位置特
定装置30が示されている。この位置特定装置30の構
成を詳細に説明する前に、この技術分野に既に存在する
多くの知識が必要である。
定装置30が示されている。この位置特定装置30の構
成を詳細に説明する前に、この技術分野に既に存在する
多くの知識が必要である。
そして、この知識の一部が下記の実施例に適用されてい
る。従って、この発明を実施する者は、従来の技術の欄
で述べられている特許を参照されたい。そして、各特許
は、実施例の記載において引用されている。
る。従って、この発明を実施する者は、従来の技術の欄
で述べられている特許を参照されたい。そして、各特許
は、実施例の記載において引用されている。
位置特定装置30はレシーバユニット32とアンテナユ
ニット34とから構成されている。レシーバユニット3
2には、第2図に基づいて以下に述べる種々の電気的構
成を内装したハウジング36を備えている。ハウジング
36は、硬質高分子材料のような耐久性のある材料で形
成することができる。そして、耐水性のある材料で形成
すべきである。好適な形成材料はジェネラル エレクト
リック カンパニーから入手できる。これはケノイ[X
E N OY]の商標名で販売されており、ポリカー
ボネートとポリエステルのブレンド品である。ハンドル
38がハウジング36へ所望の方法で取り付けられてお
り、位置が特定される導体の方向と近さとを視覚的に表
示するためのデイスプレィ40がハウジングの上面に取
り付けられている。ハウジング36の大きさは、デイス
プレィ40のサイズや、内装品、特に小型電源(バッテ
リイ)のサイズなどの幾つかの要件に規制されている。
ニット34とから構成されている。レシーバユニット3
2には、第2図に基づいて以下に述べる種々の電気的構
成を内装したハウジング36を備えている。ハウジング
36は、硬質高分子材料のような耐久性のある材料で形
成することができる。そして、耐水性のある材料で形成
すべきである。好適な形成材料はジェネラル エレクト
リック カンパニーから入手できる。これはケノイ[X
E N OY]の商標名で販売されており、ポリカー
ボネートとポリエステルのブレンド品である。ハンドル
38がハウジング36へ所望の方法で取り付けられてお
り、位置が特定される導体の方向と近さとを視覚的に表
示するためのデイスプレィ40がハウジングの上面に取
り付けられている。ハウジング36の大きさは、デイス
プレィ40のサイズや、内装品、特に小型電源(バッテ
リイ)のサイズなどの幾つかの要件に規制されている。
好ましいハウジング36の大きさは略25cmX15a
nX15cm (10’ X6”×6′)である。
nX15cm (10’ X6”×6′)である。
アンテナユニット34はレシーバユニット32へ固定さ
れ、かつ支持されている。アンテナユニット34は、2
つのセンサ(後で詳細に説明する。)を備えた平たい鞘
42からなる。鞘42は、ハウジング36と同様に、耐
久性のある材料で形成されている。たとえ着脱可能なア
ンテナが好ましいとしても、鞘42をハウジング36と
一体的に形成することもできる。埋設された導体からの
電磁放射線が鞘42を確実に通過してセンサに検出され
るように、鞘42の形成材料は本質的に非導電性及び非
磁性であることが重要である。鞘42の大きさは主にセ
ンサ間の距離に規制されている。従って、好ましい鞘の
大きさは、略69c+nx13anX 5an (27
’ X 5’ X 2’ )である。
れ、かつ支持されている。アンテナユニット34は、2
つのセンサ(後で詳細に説明する。)を備えた平たい鞘
42からなる。鞘42は、ハウジング36と同様に、耐
久性のある材料で形成されている。たとえ着脱可能なア
ンテナが好ましいとしても、鞘42をハウジング36と
一体的に形成することもできる。埋設された導体からの
電磁放射線が鞘42を確実に通過してセンサに検出され
るように、鞘42の形成材料は本質的に非導電性及び非
磁性であることが重要である。鞘42の大きさは主にセ
ンサ間の距離に規制されている。従って、好ましい鞘の
大きさは、略69c+nx13anX 5an (27
’ X 5’ X 2’ )である。
鞘42は2つの気泡又は凸状面44と46を備える。こ
れらは、センサを受けるための内部空間を形成する。セ
ンサ50と52(磁束検出器)は第2図に示されている
。第2図は、ブロック図にて、レシーバユニット32の
種々の電気的構成要素も表している。センサ50と52
は略46cm(18インチ)離されていることが好まし
い。各センサ50と52は直交するコイルから構成され
る。これは、所定のセンサの近くで交差する磁束を完全
に読み取るために不可欠である。コイルは斜めの形に描
かれる必要はないが、相互に本質的に直交していなけれ
ばならない。これにより、全4つのコイルは、上部水平
コイル54(特許請求の範囲において“第1コイル″)
、上部垂直コイル56(特許請求の範囲において“第2
コイル”)、下部水平コイル58(特許請求の範囲にお
いて“第3コイル”)、下部垂直コイル60(特許請求
の範囲において“第4コイル”)となる。センサ50と
52は、垂直コイル56と60が同じ軸心を持つように
並べられる。水平コイル54と58は平行な軸を持つ。
れらは、センサを受けるための内部空間を形成する。セ
ンサ50と52(磁束検出器)は第2図に示されている
。第2図は、ブロック図にて、レシーバユニット32の
種々の電気的構成要素も表している。センサ50と52
は略46cm(18インチ)離されていることが好まし
い。各センサ50と52は直交するコイルから構成され
る。これは、所定のセンサの近くで交差する磁束を完全
に読み取るために不可欠である。コイルは斜めの形に描
かれる必要はないが、相互に本質的に直交していなけれ
ばならない。これにより、全4つのコイルは、上部水平
コイル54(特許請求の範囲において“第1コイル″)
、上部垂直コイル56(特許請求の範囲において“第2
コイル”)、下部水平コイル58(特許請求の範囲にお
いて“第3コイル”)、下部垂直コイル60(特許請求
の範囲において“第4コイル”)となる。センサ50と
52は、垂直コイル56と60が同じ軸心を持つように
並べられる。水平コイル54と58は平行な軸を持つ。
“水平”及び“垂直”の用語は、その下にある導体の位
置を特定する装置30の使用態様を説明したときに、正
確な意味になる。しかし、この用語は限定的に解釈され
るものではない。例えば、位置を検出すべき導体が、全
体的に傾斜している壁の近くに埋設されているとすると
、アンテナユニット34のピッチアングル[pich
>male]は、その壁面に対して垂直に調整される。
置を特定する装置30の使用態様を説明したときに、正
確な意味になる。しかし、この用語は限定的に解釈され
るものではない。例えば、位置を検出すべき導体が、全
体的に傾斜している壁の近くに埋設されているとすると
、アンテナユニット34のピッチアングル[pich
>male]は、その壁面に対して垂直に調整される。
換言すると、“垂直”の語は導体を被覆する面に垂直な
方向を意味し、“水平”の語はその面に平行な方向を意
味する。
方向を意味し、“水平”の語はその面に平行な方向を意
味する。
センサ50と52の各コイルはフェライトコアに巻回さ
れたソレノイドタイプである。勿論、これらを他のタイ
プの磁束検出器で置換することもできる。コイル54.
56.58.60からの導線はマルチプレクサ62へ連
結されている。各コイルからの信号はUH(上部水平コ
イル)、Uv(上部垂直コイル)、LH(下部水平コイ
ル)。
れたソレノイドタイプである。勿論、これらを他のタイ
プの磁束検出器で置換することもできる。コイル54.
56.58.60からの導線はマルチプレクサ62へ連
結されている。各コイルからの信号はUH(上部水平コ
イル)、Uv(上部垂直コイル)、LH(下部水平コイ
ル)。
及びLy (下部垂直コイル)と指定される。これら
の信号における電圧の振幅は、コイルを通り抜ける磁束
の瞬時の値に比較しており、その値の大きさは通常ミリ
ないしマイクロボルトである。好ましい実施例ではモト
ローラ(オースチン、テキサス)やナショナルセミコン
ダクタ(サンタクレア、カルフォルニア)などの販売者
により、部品番号74HC4052の下で通常販売され
ている二重 4−チャンネル アナログ マルチプレク
サを用いる。
の信号における電圧の振幅は、コイルを通り抜ける磁束
の瞬時の値に比較しており、その値の大きさは通常ミリ
ないしマイクロボルトである。好ましい実施例ではモト
ローラ(オースチン、テキサス)やナショナルセミコン
ダクタ(サンタクレア、カルフォルニア)などの販売者
により、部品番号74HC4052の下で通常販売され
ている二重 4−チャンネル アナログ マルチプレク
サを用いる。
マルチプレクサ62は、処理のために各アンテナのチャ
ンネルを順次選択するマイクロプロセッサ64により制
御されている。好ましい実施例では、部品番号MC68
HC11としてモトローラにより販売されているマイク
ロプロセッサを使用する。サンプリングの周波数より多
少大きくなければならない。即ち、導体の放射する信号
の周波数が100Ktlsならば、サンプリングの周波
数は200〜500KH!であることが好ましい。電源
装置(小型のバッテリイとレギュレータ)68もマイク
ロプロセッサ64に連結されている。
ンネルを順次選択するマイクロプロセッサ64により制
御されている。好ましい実施例では、部品番号MC68
HC11としてモトローラにより販売されているマイク
ロプロセッサを使用する。サンプリングの周波数より多
少大きくなければならない。即ち、導体の放射する信号
の周波数が100Ktlsならば、サンプリングの周波
数は200〜500KH!であることが好ましい。電源
装置(小型のバッテリイとレギュレータ)68もマイク
ロプロセッサ64に連結されている。
選択された信号は、マルチプレクサ62からフィルタ/
アンプ70へ入力される。フィルタ/アンプ70は、最
も単純な実施例において、バンドパスフィルタと自動ゲ
インコントロールアンプとから成る。バンドパスフィル
タは望ましい範囲の外にある周波数の導体AC信号をブ
ロックする。
アンプ70へ入力される。フィルタ/アンプ70は、最
も単純な実施例において、バンドパスフィルタと自動ゲ
インコントロールアンプとから成る。バンドパスフィル
タは望ましい範囲の外にある周波数の導体AC信号をブ
ロックする。
増幅機能は、前の4つの信号(各コイルに対応したもの
)において最も高いものに基づいている。
)において最も高いものに基づいている。
そして、増幅された信号は、呼びピーク[nomina
pelk to peak] 間において略3ボルトす
ることが好ましい。
pelk to peak] 間において略3ボルトす
ることが好ましい。
しかしながら、この実施例において、フィルタ/アンプ
70は、異なる周波数に対応することのできる二重交換
受信器[dual conye+5ionreceiマ
or]である。埋設された導体からのAC信号は種々異
なった周波数のうちの1つであるかもしれないので、上
記のようにすることは好ましい。
70は、異なる周波数に対応することのできる二重交換
受信器[dual conye+5ionreceiマ
or]である。埋設された導体からのAC信号は種々異
なった周波数のうちの1つであるかもしれないので、上
記のようにすることは好ましい。
二重交換受信器はこの技術分野において知られており、
基本的に、入力ミクサ、中間周波数増幅器[injer
medieNe l+equenc7 amplili
e] 及び出力ミクサから構成される。入力ミクサはマ
ルチプレクサからの信号と、ローカルオシレーサ又は周
波数シンセサイザからの信号とを受信する。入力ミクサ
はマルチプレクサされた信号を中間周波数に増幅する。
基本的に、入力ミクサ、中間周波数増幅器[injer
medieNe l+equenc7 amplili
e] 及び出力ミクサから構成される。入力ミクサはマ
ルチプレクサからの信号と、ローカルオシレーサ又は周
波数シンセサイザからの信号とを受信する。入力ミクサ
はマルチプレクサされた信号を中間周波数に増幅する。
これは略1メガヘルツであることが好ましい。その後、
この中間周波数信号は、既述の自動ゲインコントロール
へ送られる。増幅された信号は、出力ミクサにより、略
1キロヘルツまで小さくされることが好ましい。これに
は、必要なサンプリングレートまで小さくするという利
益がある。このようにして、位置特定装置30は、転換
受信器[conwe+5ion teceiworlの
中の周波数シンセサイザの調整を通じて複数の周波数に
対応する可能性を備える。そして、フィルタ/アンプ7
0の出力は、導体のAC信号の周波数に関係なくいつも
同じ周波数になる。周波数シンセサイザはキーボード6
6及びマイクロプロセッサ64により制御される。
この中間周波数信号は、既述の自動ゲインコントロール
へ送られる。増幅された信号は、出力ミクサにより、略
1キロヘルツまで小さくされることが好ましい。これに
は、必要なサンプリングレートまで小さくするという利
益がある。このようにして、位置特定装置30は、転換
受信器[conwe+5ion teceiworlの
中の周波数シンセサイザの調整を通じて複数の周波数に
対応する可能性を備える。そして、フィルタ/アンプ7
0の出力は、導体のAC信号の周波数に関係なくいつも
同じ周波数になる。周波数シンセサイザはキーボード6
6及びマイクロプロセッサ64により制御される。
A−D変換器72は、アナログ信号をマイクロプロセッ
サ62へ一時的に記憶されるデジタル値に変換する。ア
ナログ信号をデジタルの値に変換する種々の方法が知ら
れているが、この実施例では、信号を90°以上の位相
のものとそれ以下の2つに分解して行う求積ピーク計算
法 [quadratute peak ctleulxl
lol による。A−D変換器72が両方の信号を取り
上げた後、マイクロプロセッサ62はピークの計算をす
る。この技術はこの技術分野において公知である。各コ
イルに対応した4つの連続的な値が一旦記憶されたら、
下記等式に従って横方向の位置関数M (P)が計算さ
れる。
サ62へ一時的に記憶されるデジタル値に変換する。ア
ナログ信号をデジタルの値に変換する種々の方法が知ら
れているが、この実施例では、信号を90°以上の位相
のものとそれ以下の2つに分解して行う求積ピーク計算
法 [quadratute peak ctleulxl
lol による。A−D変換器72が両方の信号を取り
上げた後、マイクロプロセッサ62はピークの計算をす
る。この技術はこの技術分野において公知である。各コ
イルに対応した4つの連続的な値が一旦記憶されたら、
下記等式に従って横方向の位置関数M (P)が計算さ
れる。
M(P)=LvtJH−LHUv
各コイルの信号の値は、それらの極性に従って書き込ま
れ、M (P)の値が正又は負になる。これにより、コ
イルの極性(方向性[orienlalio] )が同
形であること、即ち、水平コイル54と58はともに同
じ巻き方向であることと、コイルの同じ側に連結された
導線から信号が受信されることがわかる。上記関数は埋
設された導体の横方向の位置を明確に指示することが経
験的に知られている。これは、第3図のグラフに表され
ている。
れ、M (P)の値が正又は負になる。これにより、コ
イルの極性(方向性[orienlalio] )が同
形であること、即ち、水平コイル54と58はともに同
じ巻き方向であることと、コイルの同じ側に連結された
導線から信号が受信されることがわかる。上記関数は埋
設された導体の横方向の位置を明確に指示することが経
験的に知られている。これは、第3図のグラフに表され
ている。
第3図かられかるように、M (P)が正のときには、
位置特定装置30は導体の左側に寄っており、M [P
)が負のときには、位置特定装置30は導体の右側に寄
っている。この情報は後述するデイスプレィ74へ送ら
れる。更に、(i)導体の付近では、M(P)は比較的
シャープなスロープを持つこと、(ii)位置特定装置
30が導体の真上にあるときにM (P)が0になるこ
とに注意されたい。
位置特定装置30は導体の左側に寄っており、M [P
)が負のときには、位置特定装置30は導体の右側に寄
っている。この情報は後述するデイスプレィ74へ送ら
れる。更に、(i)導体の付近では、M(P)は比較的
シャープなスロープを持つこと、(ii)位置特定装置
30が導体の真上にあるときにM (P)が0になるこ
とに注意されたい。
M (P)がきわめて小さくなったときに技術者をより
確実に警告するために、オプショナルなスピーカ76を
使用することができる。
確実に警告するために、オプショナルなスピーカ76を
使用することができる。
第4図には、デイスプレィ40の園側が示されている。
デイスプレィ40は液晶デイスプレィ(LCD)が好ま
しいが、発光タイオードのような他のタイプのデイスプ
レィを用いることができる。デイスプレィ40は情報を
提供する5つの異なるキューが備えられている。バッテ
リイインジケータ80、スピーカインジケータ82、バ
ーインジケータ84、左右インジケータ86及び近さイ
ンジケータ88である。
しいが、発光タイオードのような他のタイプのデイスプ
レィを用いることができる。デイスプレィ40は情報を
提供する5つの異なるキューが備えられている。バッテ
リイインジケータ80、スピーカインジケータ82、バ
ーインジケータ84、左右インジケータ86及び近さイ
ンジケータ88である。
バッテリイインジケータ80は、レシーバユニット32
内の電源の相対電圧を単に指示するだけであるのに対し
、スピーカインジケータ82は、オプショナルな可聴警
報器が鳴ったか否かを明確にする。バーインジケータ8
4は、M(P)の値に従って灰色又は黒色(LCDによ
る)になる一連の菱形または箱形90を表示する。使用
者が導体の方へ移動するにつれ、バーインジケータ84
の末端にある箱形部分が灰色から黒色に変色する。
内の電源の相対電圧を単に指示するだけであるのに対し
、スピーカインジケータ82は、オプショナルな可聴警
報器が鳴ったか否かを明確にする。バーインジケータ8
4は、M(P)の値に従って灰色又は黒色(LCDによ
る)になる一連の菱形または箱形90を表示する。使用
者が導体の方へ移動するにつれ、バーインジケータ84
の末端にある箱形部分が灰色から黒色に変色する。
そして、位置特定装置30が導体の近くにくると、略全
部の箱形90が黒色になる。
部の箱形90が黒色になる。
左右インジケータ86は、相互に対面する2つの矢印9
2と94の形をとることが好ましい。
2と94の形をとることが好ましい。
M (P)のサインに従って、一方の矢印92又は94
が目立つ(LCDにより暗くされる。)。
が目立つ(LCDにより暗くされる。)。
M (P)がほとんど0のときには、両矢印は暗くなる
。近さインジケータ88はデジタル表示器であり、M
(P)の大きさを表示する。実際の使用時には、導体の
交差する点を正確に特定するときに、M (P)の相が
変換する点[the 「eciprocal ofM(
P)]を分析することが有用であることがわかっている
。従って、近さインジケータ88はこの相変換を表示す
る。これにより、交差する点は近さインジケータ88の
きわめて大きな数値によって表示されることとなる。M
(P)の相変換値は、現実には、バーインジケータ8
4を作動することにも用いられる。
。近さインジケータ88はデジタル表示器であり、M
(P)の大きさを表示する。実際の使用時には、導体の
交差する点を正確に特定するときに、M (P)の相が
変換する点[the 「eciprocal ofM(
P)]を分析することが有用であることがわかっている
。従って、近さインジケータ88はこの相変換を表示す
る。これにより、交差する点は近さインジケータ88の
きわめて大きな数値によって表示されることとなる。M
(P)の相変換値は、現実には、バーインジケータ8
4を作動することにも用いられる。
キーボード66はデイスプレィ40の隣へ所望の方法で
取り付けられている。そして、キーボード66は66a
ないし68eの複数のキーからなる。これらのキーは、
既述のように、マイクロプロセッサ64を作動するため
に用いられる。
取り付けられている。そして、キーボード66は66a
ないし68eの複数のキーからなる。これらのキーは、
既述のように、マイクロプロセッサ64を作動するため
に用いられる。
ここで開示した構成を、米国特許第4. 520゜31
7号(第4柱、第22〜38行)に示されている内容に
従って、深さの計算を行う様に変更することは容易にで
きる。その特許で述べられている式を用いると導体の深
さDは下記等式により与えられる。
7号(第4柱、第22〜38行)に示されている内容に
従って、深さの計算を行う様に変更することは容易にで
きる。その特許で述べられている式を用いると導体の深
さDは下記等式により与えられる。
L HU H
ここにおいて、UHとLHは前記したものである。Kは
上部水平コイル54から下部水平コイル58までの長さ
である。そして、Cは下部水平コイル58からアンテナ
ユニット34の下端までの長さである。この計算はマイ
クロプロセッサ64によって行なわれ、キーボード66
のキー66a−66eのうち1つによって初期設定され
る。他の公知の深さを測定する方法をこの位置特定装置
30に適用することができる。
上部水平コイル54から下部水平コイル58までの長さ
である。そして、Cは下部水平コイル58からアンテナ
ユニット34の下端までの長さである。この計算はマイ
クロプロセッサ64によって行なわれ、キーボード66
のキー66a−66eのうち1つによって初期設定され
る。他の公知の深さを測定する方法をこの位置特定装置
30に適用することができる。
第5図には、位置特定装置30の使用態様が示されてい
る。位置特定装置30を使用するに当り、まず最初に行
うステップは、地下の導体へAC信号発信源を連結する
ことである。このステップはこの発明の範囲外であるが
、信号を導体へ連結する方法は公知である。この点につ
いての更に詳しい情報は、コスマンらによる米国特許第
4,119.908号、B、ライトによる米国特許第4
゜322.677号、コスマンらによるカナダ特許第9
93.516号(1974年11月13日に提出された
米国特許出願第522.263号放棄済 に基づく)を
参照されたい。各特許はここに引例として取り入れられ
る。
る。位置特定装置30を使用するに当り、まず最初に行
うステップは、地下の導体へAC信号発信源を連結する
ことである。このステップはこの発明の範囲外であるが
、信号を導体へ連結する方法は公知である。この点につ
いての更に詳しい情報は、コスマンらによる米国特許第
4,119.908号、B、ライトによる米国特許第4
゜322.677号、コスマンらによるカナダ特許第9
93.516号(1974年11月13日に提出された
米国特許出願第522.263号放棄済 に基づく)を
参照されたい。各特許はここに引例として取り入れられ
る。
AC信号を取り付け、かつ埋設導体のおおよその位置を
書類で確認した後、技術者はレシーバユニット32のデ
イスプレィ40を見ながら、アンテナユニット34で所
定の区域を走査する。装置の操作性を良くするために、
アンテナユニット34はレシーバユニット32から離す
ことができ、両者はケーブル96で連結される。この場
合、アンテナユニット34の上縁には、グリップ98を
取り付けられる。
書類で確認した後、技術者はレシーバユニット32のデ
イスプレィ40を見ながら、アンテナユニット34で所
定の区域を走査する。装置の操作性を良くするために、
アンテナユニット34はレシーバユニット32から離す
ことができ、両者はケーブル96で連結される。この場
合、アンテナユニット34の上縁には、グリップ98を
取り付けられる。
位置特定装置30が導体に対して横方向に位置している
と、矢印92又は94のうち一方が暗くなる。まず、作
業者は、矢印92と94が点滅する地点で位置特定装置
30を回転させる。これにより、埋設導体の真上に装置
が位置することとなる。そして、装置が90°回転され
るに従って、矢印が点滅する。例えば、矢印92(技術
者からみて右側を指している)が目立つと、技術者は右
側へ移動すべきである。彼がそうすると、バーインジケ
ータ84は徐々により多くの箱形90を暗<シ、全部も
しくは殆ど全部がそうなるまで進む。
と、矢印92又は94のうち一方が暗くなる。まず、作
業者は、矢印92と94が点滅する地点で位置特定装置
30を回転させる。これにより、埋設導体の真上に装置
が位置することとなる。そして、装置が90°回転され
るに従って、矢印が点滅する。例えば、矢印92(技術
者からみて右側を指している)が目立つと、技術者は右
側へ移動すべきである。彼がそうすると、バーインジケ
ータ84は徐々により多くの箱形90を暗<シ、全部も
しくは殆ど全部がそうなるまで進む。
同時に、近さインジケータ88は徐々に大きくなる数値
を表示する。技術者が導体を横切ると、左側を指す矢印
94が目立ちだし、彼が遠ざかるにつれ、バーインジケ
ータ84の幾つかの箱形90が暗くなる。そして、近さ
インジケータ88に表示されている数値は減少する。こ
のようにして、技術者は、時には、インチ単位で、導体
の横方向の位置を特定することができる。
を表示する。技術者が導体を横切ると、左側を指す矢印
94が目立ちだし、彼が遠ざかるにつれ、バーインジケ
ータ84の幾つかの箱形90が暗くなる。そして、近さ
インジケータ88に表示されている数値は減少する。こ
のようにして、技術者は、時には、インチ単位で、導体
の横方向の位置を特定することができる。
特定の実施例に基づいてこの発明を記載してきたが、こ
の記載は限定的に解釈されるものではない。この発明の
択一的な実施例と同様に、開示した実施例に対する種々
の変形態様が、この発明の記載に基づいて当業者ならば
明らかにわかる。例えば、それぞれAC信号を伝える平
行なケーブルを分析することにおいて、主題たる発明は
、従来の装置に比べてより正確であることがわかってい
る。それ故、添付のクレームは、この発明の真の範囲に
含まれるそのような変形態様を保護すると考えられる。
の記載は限定的に解釈されるものではない。この発明の
択一的な実施例と同様に、開示した実施例に対する種々
の変形態様が、この発明の記載に基づいて当業者ならば
明らかにわかる。例えば、それぞれAC信号を伝える平
行なケーブルを分析することにおいて、主題たる発明は
、従来の装置に比べてより正確であることがわかってい
る。それ故、添付のクレームは、この発明の真の範囲に
含まれるそのような変形態様を保護すると考えられる。
この発明の新規な装置は特許請求の範囲に述べられてい
る。しかしながら、以下の図面を参照すると、この発明
が更に良く理解できる。 第1A図と第1B図はそれぞれこの発明の位置特定装置
を示す斜視図と正面図である。 第2図はこの発明の電気回路のブロック線図である。 第3図はこの位置特定装置のマイクロプロセッサにより
処理される位置関数M (P)を示すグラフ図である。 第4図はこの発明の園側におけるデイスプレィの平面図
である。 第5図はこの発明のレシーバとアンテナユニットの使用
態様を描いた斜視図である。 第6A図は従来装置(米国特許第4. 542゜344
号)におけるアンテナの配置と、埋設された導体に関す
る空間的方向付けを示す図である。 第6B図は、第6A図に示された従来装置により処理方
法を示すブロック線図である。 (符号の説明) 30・・・位置特定装置、 32・・・レシーバユニット、 34・・・アンテナユニット、 40・・・デイスプレィ、 50・・・センサ、 52・・・センサ、 54・・・第1コイル、 56・・・第2コイル、 58・・・第3コイル、 60・・・第4コイル、 62・・・マルチプレクス、 64・・・マイクロプロセッサ、 70・・・フィルタ/アンプ、 72・・・A/D変換器。
る。しかしながら、以下の図面を参照すると、この発明
が更に良く理解できる。 第1A図と第1B図はそれぞれこの発明の位置特定装置
を示す斜視図と正面図である。 第2図はこの発明の電気回路のブロック線図である。 第3図はこの位置特定装置のマイクロプロセッサにより
処理される位置関数M (P)を示すグラフ図である。 第4図はこの発明の園側におけるデイスプレィの平面図
である。 第5図はこの発明のレシーバとアンテナユニットの使用
態様を描いた斜視図である。 第6A図は従来装置(米国特許第4. 542゜344
号)におけるアンテナの配置と、埋設された導体に関す
る空間的方向付けを示す図である。 第6B図は、第6A図に示された従来装置により処理方
法を示すブロック線図である。 (符号の説明) 30・・・位置特定装置、 32・・・レシーバユニット、 34・・・アンテナユニット、 40・・・デイスプレィ、 50・・・センサ、 52・・・センサ、 54・・・第1コイル、 56・・・第2コイル、 58・・・第3コイル、 60・・・第4コイル、 62・・・マルチプレクス、 64・・・マイクロプロセッサ、 70・・・フィルタ/アンプ、 72・・・A/D変換器。
Claims (5)
- (1)その近くにある磁束に従って、第1と第2のアナ
ログ信号を出力する第1センサ手段と、前記第1センサ
手段に対して所定の空間的位置関係に備えられ、その近
くにある磁束に従って、第3と第4のアナログ信号を出
力する第2センサ手段と、 (a)前記第1と第4の信号の積と、(b)前記第2と
第3の信号の積との差、この差は導体の横方向の位置を
示す、を計算する演算手段と、 前記第1と第2のセンサ手段に基づく前記導体の横方向
の位置を示すための前記差を表示する表示手段と、 を備えてなることを特徴とする、導体の横の方向を特定
する装置。 - (2)前記第1センサ手段が、それぞれ前記第1と第2
のアナログ信号を出力する第1と第2のコイルを備えて
なり、 前記第2センサ手段が、それぞれ前記第3と第4のアナ
ログ信号を出力する第3と第4のコイルを備えてなる、 ことを特徴とする請求項1に記載した装置。 - (3)前記第1と第2のコイルは相互に略直交されてお
り、 前記第3と第4のコイルは相互に略直交されている ことを特徴とする請求項2に記載した装置。 - (4)前記演算手段が、 前記第1、第2、第3及び第4のアナログ信号を順番に
取りあげる(sampling)マルチプレクサ手段と
、 前記マルチプレクサ手段へ連結され、各前記アナログ信
号を増幅するフィルタ/アンプ手段と、前記フィルタ/
アンプ手段へ連結され、各前記アナログ信号をデジタル
値へ変換する変換手段と、前記デジタル値が入力されて
、前記差を計算するマイクロプロセッサと、 を備えてなる ことを特徴とする請求項1に記載した装置。 - (5)下記要件を具備した第1〜4のコイル、演算手段
及び表示手段を備えてなることを特徴とする、AC信号
を伝える埋設された導体の横の方向を特定する装置、 前記第1と第2のコイルは直交状態に配置されて、それ
ぞれ第1と第2のアナログ信号を出力する、前記アナロ
グ信号は、前記コイルを通り抜けた磁束を表しており、
前記磁束は前記AC信号に基づいている、 前記第3と第4のコイルは直交状態に配置されて、それ
ぞれ第1と第2のアナログ信号を出力する、前記アナロ
グ信号は、前記コイルを通り抜ける磁束を示し、前記第
3と第4のコイルは、前記第1と第2のコイルに対して
所定の空間的位置関係に配置され、前記第3と第4のコ
イルは本質的に同じ軸を持つ、 前記演算手段は、(a)前記第1と第4の信号の積と、
(b)前記第2と第3の信号の積との差を計算する、こ
の差は、前記第3と第4のコイルの軸が本質的に垂直な
とき、埋設された導体の横方向の位置を示している、 前記表示手段は、前記差のサインと大きさに基づいて、
前記導体の横方向の位置を示す前記演算手段に応答する
。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/325,153 US5093622A (en) | 1989-03-17 | 1989-03-17 | Method and apparatus for determining direction to and position of an underground conductor |
US325153 | 1989-03-17 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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