JPH03500212A - 接近できない物体の検出に関する改良 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 接近できない物体の検出に関する改良 この発明は、接近できない物体の検８、特に、バイブのような地下にある物体の 位置ぎめにかかわる。

低周波の電磁界、つまり、電磁フィールドを検出する従来の金属性バイブやケー ブルに対するロケータの使用を、非金属性のバイブに送信用コイルを挿入するこ とによりかかるバイブの位置ぎめにまでその使用を拡張することは必然である。

ここでのコイルはその挿入点へと戻される舌線により励磁されるが、このコイル 、駆動回路装置及びバッテリは内蔵ユニットとして収容されている。

ＧＢ２１７５０９ＢＡは、土壌せん孔具すなわち“モル“のような、地下バイブ ・ロケータ又は遠隔的に制御可能な可動素子と共に使用される回転フィールドを 作り出すための構成について開示している。このフィールドは、上部に取付けら れているシャフトの回転軸に対して鋭角にある細長い強磁性素子に誘導されるも のであり、交情でもってｗＪ磁される励起コイルは通常、そのシャフトと同軸に あって、静止しているのが好ましい。

これには、幾多の不都合がある０例えば、モル、すなわち、ロケータ本体は必ず しも回転せず、実際の所、成る遠隔の制御システムを適切に動作させて回転しよ うとすることは考えていなかった。それ故、回転シャフトは、これを駆動する手 段とつなげる必要がある。また、強磁性素子は静止したな制限された空間に送信 器を配置して固定することは容易でてはいるが、軸線からはなれた位置に２つの 買置を生じることになるので、実買的な振動に通じる動的な不平衡を生じること になる。これは倉入すな釣合いシステムにより修正できるけれども、全装置が複 雑且つ高価になる上に、極めて大型ない上に、バイブラインはしばしば、モルで 長い穴を掘った場合など、その信号を確実に送信できないほど曲がっていたり又 はくねっているので、現存するバイブラインを走行するプローブつまり探査機を 追跡するには、好適なシステムでは段と、設定された配向を持つコイル・アンテ ナ手段のアンテナで受信されたときの回転を磁フィールドからの信号をその基準 周波数に関係づける手段とを具備し、然して位相差が第１の発生手段のずれ、ひ いては前記物体の基礎配向かうの逸脱を示していることを特徴とするシステムを 提供することである。

その回転フィールドの、１つの好ましい形態は物体の主軸に対して直交している 相互に交差した軸を持つ交流で励磁される非同相コイルにより与えられる。そし て便宜上これらのコイルは物体の主軸に対し垂直であり、更にロケータの主軸は パイプ軸と整列されている。前述の別な発生手段は前記主軸と同軸にあって、ソ レノイドフィールドを発生する単一のコイルでも良い、このコイルの周波数は他 のコイルの周波数の単純な倍数又は、例えば半分、という分数で良い、受信器の コイル・アンテナ手段は垂直及び水平コイルを含み、この垂直コイルは、位置ぎ めのために使用される。物体が位置ぎめされる場合、水平面におけるその配向け 、受信器の水平コイル応答のピークにより決定されて、上記の別な発生手段の単 一コイルに平行にあることを示す。

受信器が送信器のすぐ上部にあって、水平コイルが平行状態にある場合、その回 転フィールドは垂直の受信器コイル内に応答な誕起することになる。水平状受信 器コイルから得られる基準周波数に関連した応答の位相は、物体がどの程度横揺 れしたのか、つまり、１つのかかるコイルの軸が垂直にある基準の配向からの回 転フィールド・コイルの逸脱を示すことになる。

更に変型として物体には、異なる回転電磁フィールド即ち、上記化のフィールド に関係した周波数及び位相を発生する第３の手段を設けてもよい、この周波数は 、第１の回転フィールドの周波数の、例えば２倍とか、上記別なフィールドの周 波数の４倍という単なる倍数であるか、又は分数であるのが好ましい、そして相 互に交差した軸を有し、その主軸に直交せる水平軸の周りに回転するように配列 された交流で励磁される非同相コイルによってフィールドが与えられる。

基準周波数に対するその位相関係、ひいては物体の縦揺れは、その受信器の応答 から、その横揺れに対するのと同様な仕方において決定される。

本発明の別な要旨は、地下バイブラインに於けるポーリング・モル又はロケータ ・ユニットのような一時的に接近できない物体を位置付けず−ｉためのシステム において、前記物体が互いに且つその物体の水平軸に関して交差した軸を有する ２つのコイル２．３と、前記水平軸の周囲で回転する電磁フィールドを作り出す ために１つのコイルが他のコイルから位相ずれするように、それらコイルを交流 でもって励磁するための手段４とを具備していて、更に、軸がほぼ垂直に保持さ れているコイル６を持つ受信器と、前記受信器コイルからの最大出力を示し、こ れにより、前記物体の位置を示すための手段とを備えていることを特徴とするシ ステムが提供される。

さてここで、本発明をより良く開示するために、１実施例について、添付図面を 参照して説明する。添付せる唯一の図面は、バイブ・ロケータ又はモルのような 地下物体における送信器と、地上受信器との間における関係を図示している。

？４１の送信器１は互いに直角にある軸を持つ２つのコイル２及び３を含み、コ イル２の軸は水平にそしてコイル３の軸は垂直にあり、それらは共に、例えば、 バイブ・ロケータ又はモルのような地下物体の軸に対応する水平軸Ａ−Ａに対し て直交している。コイル２及び３は、それ自体の交流発生器４及び９０°移相器 ５によって励磁されて、軸Ａ−Ａの周りに回転する電磁フィールドを作り出す。

電磁フィールドを放射する地下物体は、種々な配向で１つ又はそれ以上の受信器 コイルを持つ地上検出器によって正確に位置ぎめされ、その深さは２つのコイル に基づいて測定される。これについては、例えば、ＧＢ−１５０９９１４を参照 のこと。

本発明のシステムにおいて、受信器はその軸が通常の検出態様において垂直に保 持された阜−のコイル６を持っているが、２つのコイルを整列して使用しても良 い、いずれの場合においても、コイル６は、まず送信器１を位置ぎめするが、受 信器がその送信器を担持している本体の直上に位置されるのを可能にする９回転 フィールドと垂直軸さぐりコイルとを使用する方法は、従来より周知のいかなる 他の方法よりも大いに平易で且つ高い精度を持フている。

ＧＢ−２１９７０７８Ａには、複式コイル型の送信器及び受信器の場合に、各受 信器コイルの信号の位相が相対的な機械的回転により２つの送信器コイルのうち のいづれかに対して印加される電圧の位相から如何にして進められるのか又は遅 らされるのかについて開示されており、送信器コイルはそれらの軸が受信器コイ ルの軸に対して平行か又はその軸を含む平面を規定するものである。

かくして、α°だけの相互に直交せる軸の周りの送信器コイル２及び３の回転は 、受信器コイル６における信号の位相を、基準コイルとしてのコイル２に印加さ れる電圧の位相に関してα１だけ進むことになる。

軸Ａ−Ａの周りの送信器１の機械的回転（地下物体の横揺れ角αに相当）を決定 するには基準信号を受信器に与えることが必要である。それ故、その地下物体は 、軸Ａ−Ａと同軸にあって、そして送信器１のものから異なる周波数における位 相関連した電圧でもって励磁される第３のコイルフの形態の第２の送信器を持９ ている。その周波数は例えば、発生器４から引き出され分局器８を通した半分の 周波数で良い、これは、受信器の水平コイル９によって拾い上げられるソレノイ ド形態のフィールドを作り出す。

各受信器コイル６′ＥＬび９は、図示されている相対的位置においてさえ、両送 信器からの磁界によって成る程度影響されるが、その信号の分離はフィルタ１０ 及び１１によって容易に達成される０例えば全波整流器及びフィルタを含んでい るコイル９からの出力チャネルにおける倍周器１２は、回転フィールドに対する 基準が受信器において再構成されるのを可能にする。これは、コイル６から来て いる他方の入力が位相比較器１３に印加されているので、横揺れ角αの測定が達 成される。

また、ここに図示されている構成では、地下物体の方位（軸Ａ−Ａの水平方向） 、すなわち、偏揺れ角βを決定することもできる、これは、前にも指摘したよう に、コイル６によって送信器１を位置ぎめした後、垂直軸Ｂ−Ｂ　（コイル６の 軸と一致している）の周りに受信器を回転させることにより行われる。コイル９ の出力はユニット１４によって監視され、この回転は、ピークが検圧されたとき に停止される。

これは、図示されている幾何学的関係が成り立っているとき、つまり、コイル９ の軸が軸Ａ−Ａと平行にあるときに起こる。ユーザは、予期した又は所望の方位 角ｃ−ｃを持つことになり、これを例えば地上にしるしづけるか又は方位角とし て知り彼は、これを参照することにより、偏揺れ角βを決定することができる。

第２の回転フィールド送信器１５は、縦揺れ角γ（水平からの軸Ａ−Ａのずれ） を得るために、地下本体に付加される。この送信器１５は、軸がそれぞれ、軸Ａ −Ａと一致していて、そして通常では垂直にある２つの相互に直交したコイル１ ６及び１７を持ち、前者のコイルは基準コイルとして使用されている。これらコ イルに印加される電圧は位相的に関連づけられているが、他の送信器に対しては 異なる周波数にありて、この周波数は発生器４から作る０例えば、送信器１の周 波数の２倍とすれば、軸Ａ−Ａに対して直角にある水平軸の周りに回転するフィ ールドを作り出すには、倍周器１８と９０°移相器１９とが必要であり、そのフ ィールドは受信器コイル６により拾い上げることになる。

横揺れ角の測定には、基準周波数が受信器において必要とされる。これは、第２ の倍周器２ｏを通してコイル９から容易に得られるが、コイル６からの所望の周 波数はフィルタ２１を通して得られる。別な位相比較器２２が縦揺れ角γを与え ることになる。

実際の場合において、送信器の分離及び、地下本体と受信器との間の距離は、こ こに説明した位置及び角度の測定に対して重大なエラーを導入しないように、受 信器コイル６及び９は互いに重なって置かれるか又は十字状に置かれる。また、 コイル６及び９は、送信器１及び１５の配列と同様に、重複した配列としても良 い。

上述した機器及び手順によれば、送信器を適切に装備している一時的に接近でき ない本体の位置及び配向が、すべて６度の自由度において、携帯用の受信機器で オペレータにより決定され得る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．地下パイブラインにおけるボーリング・モル又はロケータ・ユニットのよう な一時的に接近できない物体の場所及び配向を検出するための装置であって、上 記物体が、回転する電磁フィールドを発生して、受信機のコイル・アンテナ手段 （６）による電磁放射線から上記物体の存在を検出するための第１の手段を具備 した装置において、上記物体がその回転フィールドに関連した周波数及び位相で ある別な電磁フィールドを発生する第２の手段（７）を具備し、受信器が上記別 な電磁フィールドから基準周波数を引き出す手段（９）と、設定された配向を持 つコイル・アンテナ手段（６）のアンテナで受信されたときの回転電磁フィール ドからの信号をその基準周波数に関係づける手段（１３）とを具備し、然してそ の位相差が第１の発生手段のずれ、ひいては前記物体の基礎配向からの進脱（α ）を示していることを特徴とする接近出来ない物体の検出装置。 ２．回転する電磁フィールドを発生するための前記手段（１）は、相互に交差す る軸を持ち、交流でもって励磁される非同相コイル（２，３）を含んでいること を特徴とする請求の範囲１による装置。 ３．上記回転フィールド・コイル（２，３）は前記物体の主軸（Ａ−Ａ）に対し て直交せる軸を持ち、そして上記別な発生手段は、前記主軸と同軸にあるコイル （７）を含み、そしてソレノイドフィールドを作り出すことを特徴とする請求の 範囲２による装置。 ４．上記別な電磁フィールドの周波数は、他のコイルの周波数の単純な倍数か又 は、例えば半分という、分数であることを特徴とする請求の範囲１，２又は３に 記載の装置。 ５．前記受信器コイル・アンテナ手段は、垂直及び水平コイル（６，９）を含ん でいることを特徴とする前述の請求の範囲のいずれかに記載の装置。 ６．１つ又はそれ以上の前記垂直の交信器コイル（６）は、ピーク応答を示し、 それにより、その物体を位置ぎめする協動手段を持っていることを特徴とする請 求の範囲５に記載の装置。 ７．上記物体を位置ぎめする場合、水平面におけるその配向は、水平の受信器コ イルにおけるピーク応答を示す手段（１４）によて決定されることを特徴とする 請求の範囲６に記載の装置。 ８．前記物体には、他のフィールドに関係した周波数及び位相の異なる回転電磁 フィールドを発生するための第３の手段（１５）が設けられていることを特徴と する前記請求の範囲のいずれかに記載の装置。 ９．前記異なる回転電磁フィールドの周波数は、前記第１の回転フィールドの周 波数の、例えば２倍という、単なる倍数か又は分数であることを特徴とする請求 の範囲８に記載の装置。 １０．前記回転電磁フィールドの１つは前記物体の縦揺れ軸の周りに回転し、そ して他の電磁フィールドは横揺れ軸（Ａ−Ａ）の周りに回転し、以って、縦揺れ 及び横揺れ方位における前記物体の配向が決定されることを特徴とする請求の範 囲８又は９に記載の装置。 １１．地下パイブラインにおけるボーリング・モル又はロケータ・ユニットのよ うな一時的に接近できない物体を位置ぎめするための装置において、前記物体に は、互いに且つ該物体の水平軸に対して交差する軸を有する２つのコイル（２， ３）と、前記水平軸の周りに回転する電磁フィールドを作り出すために一方のコ イルが他方のコイルと位相ずれするようにそれらコイルを交流でもって励磁する ための手段（４）とが設けられていて、更に、軸がほぼ垂直に保持されているコ イル（６）を持つ受信器と、前記受信器コイルからの最大出力を示し、これによ り前記物体の位置を示す手段とを備えていることを特徴とする装置。