專利名稱：一種探測載流導體的探測裝置及對其探測操作的驗證方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探測載流導體的探測裝置及對其探測操作的驗 證方法。
背景技術(shù)：
在埋有電纜，光纜或其它公用工程管道或管線的地方開始挖掘 或其它作業(yè)之前，測定上述埋地的纜索或管線位置以確保它們在進 行作業(yè)時不被破壞是非常重要的。 一旦確定了埋藏的公共設施的位 置，則能夠計算該公共設施的位置以確定安全的挖掘深度。
載流導體發(fā)射可以由電性天線探測到的電磁輻射。如果光纜或非 金屬公用工程纜索或管線是以少量電子示蹤器線路設置的，示蹤器 線路能夠感應一股交流電輪流發(fā)射的電磁輻射。眾所周知的使用探 測器探測由承載交流電的導體發(fā)射的電磁場。
如果埋地設施的掩埋深度能夠被計算出來，就可以確定一個安全 的施工深度。提供給施工人員精確的作業(yè)深度值是非常重要的，這 樣可以避免在作業(yè)區(qū)域工作時挖掘物被破壞或者造成人員傷亡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種探測埋地導體的探測裝置，該探 測裝置包括多個天線，用于探測電磁場；多個繞組，每個繞組纏 繞在相對應的天線上，每個繞組與一個電流源連接，以加載一個預定義的電流到該繞組上來產(chǎn)生天線探測所需的電磁場，因此在天線 上感應出一個測試電流； 一存儲器，用于存儲天線的校準數(shù)據(jù)；和 一處理器，用于處理天線上的測試電流，以判斷該測試電流是否在 校準數(shù)據(jù)的預定范圍之內(nèi)
每個天線上測試電流的預定范圍為校準數(shù)據(jù)的土O. 01%。
一旦有測試電流超過校準數(shù)據(jù)的預定范圍，處理器將禁止該探測 裝置工作。
所述的若干天線可以是兩個或三個平行的天線，這些天線水平朝 向，豎直間隔排列。
所述處理器還用于將測試結(jié)果存儲在存儲器中。
所述探測裝置還包括一用戶接口，用于將測試結(jié)果傳送給用戶； 一通訊模塊，用于將測試結(jié)果傳送給其他設備。
本發(fā)明的另一目的是提供一種驗證上述探測裝置探測操作的系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 一個微處理控制裝置，其具有一個用于連通該探 測裝置的通訊模塊的通訊模塊，和一個用于接入網(wǎng)絡的通訊模塊， 其中該微處理控制裝置可接收探測裝置的測試結(jié)果，并將該測試結(jié) 果傳送到所述的網(wǎng)絡。
所述系統(tǒng)還包括一個連接到所述網(wǎng)絡上的服務器，其中該服務器 可以接收來自于所述微處理控制裝置的測試結(jié)果。當測試結(jié)果表明 所述探測裝置的操作在預定范圍內(nèi)時，該服務器還可生成一個校準 認證，該校準認證可以從該服務器上下載到該微處理控制裝置。其 中，所述網(wǎng)絡可以是因特網(wǎng)。本發(fā)明的另一個目的是提供一種對上述探測裝置探測埋地導體 的操作進行驗證的方法，該方法包括加載一個預定義的電流在繞 組上，用以在每個天線上產(chǎn)生探測所需的電磁場，因此在每個天線 上產(chǎn)生測試電流；和對該測試電流進行處理，判斷該測試電流是否 在校準數(shù)據(jù)的預定范圍之內(nèi)。
每個天線上測試電流的預定范圍為校準數(shù)據(jù)的土O. 01%。 一旦有測 試電流超過校準數(shù)據(jù)的預定范圍，處理器將禁止該探測裝置工作。
所述的若干天線可以是兩個或三個平行的天線，這些天線水平朝 向，豎直間隔排列。
該方法還包括給探測裝置提供一通訊模塊；提供一微處理控制 裝置，其具有一個通訊模塊用于和所述探測裝置的通訊模塊進行通 訊；和通過所述微處理控制裝置的通訊模塊將探測裝置的測試結(jié)果 傳送到微處理控制裝置。
該方法還包括所述的微處理控制裝置具有一用于接入網(wǎng)絡的通 訊模塊；和將測試數(shù)據(jù)從微處理控制裝置傳送到所述的網(wǎng)絡。
該方法還包括提供一服務器連接到所述的網(wǎng)絡；和通過所述網(wǎng) 絡將測試數(shù)據(jù)從微處理控制裝置傳送到該服務器。
該方法還包括當測試結(jié)果表明所述探測裝置的操作在預定范圍 內(nèi)時，該服務器生成一個校準認證；從服務器上將該校準認證下載 到微處理控制裝置。其中，所述網(wǎng)絡可以是因特網(wǎng)。 所述探測裝置還包括一外殼，該探測裝置的其它組件都安裝在該外 殼內(nèi)，從而使得該探測裝置便于攜帶，方便移動。本發(fā)明的另一目的是提供一種探測埋地導體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括 一個發(fā)射裝置用于在埋地導體上產(chǎn)生一個變化電流的測試信號; 和一個探測裝置用于探測所述發(fā)射裝置在埋地導體上產(chǎn)生的測試信 號。


圖1是本發(fā)明探測埋地導體的探測系統(tǒng)的示意圖。
圖2是圖1中探測系統(tǒng)的框圖。
圖3是圖2中兩個天線的示意圖。
圖4是驗證圖2中探測裝置探測操作的系統(tǒng)圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖1所示的是一個用于探測埋地導體 的探測系統(tǒng)1的示意圖，該探測系統(tǒng)1包括一個便攜式發(fā)射裝置3 和一個便攜式接收/探測裝置5。該發(fā)射裝置3的位置靠近一個埋地 導體7，以在埋地導體7上產(chǎn)生一個變化電流的測試信號。
該發(fā)射裝置3有一個被加載了交流電壓的天線，以產(chǎn)生一個電磁 場9，該電磁場9與埋地導體7相關(guān)聯(lián)，因此在埋地導體7上產(chǎn)生一 個變化電流的測試信號。該變化電流的測試信號被埋地導體7以一 個電磁場11的方式放射出來，并且該電磁場11可以被所述的接收 裝置5探測出來。在其他實施例中，所述的發(fā)射裝置在埋地導體上 所產(chǎn)生的測試信號，可以通過直接連接埋地導體，或是環(huán)繞埋地導體等其他已知的現(xiàn)有方式來產(chǎn)生。
圖2是所述探測系統(tǒng)1的接收裝置5的框圖。埋地導體11所放 射出的電磁場11被一個天線模塊13的多個天線探測到。每個天線 輸出一個代表在其上電磁場11強弱程度的場強信號。這些輸出的場 強信號從天線模塊13傳送到一個信號處理模塊15，以分離出所需的 頻段，并運用已知技術(shù)進行處理，得出這些場強信號的特征。該信 號處理模塊15包括一個預放大階段，當探測到的從天線輸出的場強 信號較弱時，用于將其進行放大。該信號處理模塊15還包括一個模 數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于把場強信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號； 一個數(shù)字信號處理器， 用于處理數(shù)字信號。
所述接收裝置5還包括一個通訊模塊17，以在該接收裝置5和一 個微處理控制裝置之間建立通訊/數(shù)據(jù)連接，所述的微處理控制裝置 可以是一個PC (Personal Computer)或一個PDA (Personal Digital Assistant)(圖中未畫出)。所述通訊連接可以通過有線或無線連接 的方式實現(xiàn)。此外，該通訊模塊17還提供一個和所述發(fā)射裝置3之 間的通訊連接。
一個用戶接口模塊19，用以給接收裝置5的操作者傳送信息，該 用戶接口模塊19包括 一個或多個顯示屏，用于顯示信息給裝置的 操作者；輸入設備，如鍵盤或觸摸屏；和聲音輸出設備，如喇叭或 蜂鳴器。所述接收裝置5還包括一個存儲模塊21和一個供電單元 (Power S叩ply Unit, PSU)，其包括一個電源管理電路和一個電源， 比如電池等。接收裝置5所包括的各種組件由一個控制器25來進行整體控制。
當把接收裝置5放置在一個放射出電磁場的載流導體上方時，利 用現(xiàn)有技術(shù)對天線模塊13中至少兩個天線產(chǎn)生的電流進行比較，就
可計算出埋地導體的埋藏深度。圖3中所示的一個探測裝置5包括 兩個水平朝向，豎直間隔排列的天線B， T。在使用時，將探測裝置 5與埋有載流導體7的大地27垂直放置，其中位于底部的天線B靠 近大地27的表層。兩個天線的軸相互平行，并且底部天線B和頂部 天線T之間的間隔為2s。該埋地導體7距離大地27的表層的埋藏深 度為d (埋地導體7位于底部天線B的下方)，水平方向上距離天線 B， T的位移為x。該便攜式探測裝置5的組件都安裝在一個外殼內(nèi) (圖中未畫出)。
當埋地導體7中有變化的電流流過時，埋地導體7發(fā)射出一個電 磁場，底部天線B的磁通量為Bb，頂部天線T的磁通密度為Bt，則 埋地導體7距離大地27的表層的埋藏深度可由下式得出
， 2tF
從上面的等式可以看出，要得到一個精確的深度值，底部天線B 和頂部天線T必須進行相互間正確的校準。頂部天線T相對于底部 天線B的校準在調(diào)試出廠時就已經(jīng)完成，并且出廠校準數(shù)據(jù)存儲在 存儲器21中。本發(fā)明所提供的探測裝置可以進行自我測試以確保天 線的校準在可接受的范圍之內(nèi)，并且本發(fā)明提供了一種對探測裝置 的操作進行驗證的方法。在圖2和圖3中，探測裝置5中的每個天線B， T上纏繞有一個 繞組29 (虛線部分所示)，該繞組29纏繞在天線的鐵芯上。每個天 線連接一個精確的電流源31 (虛線部分所示)，用以實現(xiàn)集成內(nèi)置的 測試功能。在頂部天線T和底部天線B的相對校準在工廠完成后， 通過利用每個天線相連的精確電流源31來產(chǎn)生一個己知的，預定義 電流在相對應的繞組29上，并且記錄天線B， T上產(chǎn)生的電流，頂 部天線T和底部天線B各自的校準數(shù)據(jù)在工廠時就已生成。校準數(shù) 據(jù)存儲在探測裝置5的存儲器21中，以用于之后的校準自檢。
如果想要檢測探測裝置5是否在校準范圍內(nèi)工作，用戶可以通過 用戶接口 19來啟動校準程序。預定義的測試電流由精確電流源31 產(chǎn)生，并流經(jīng)繞組29在天線B， T上產(chǎn)生電磁場，由此在天線B， T 上分別產(chǎn)生測試電流。將天線B， T輸出的測試電流和存儲在存儲器 21中天線B，T出廠時各自的校準數(shù)據(jù)進行對比，檢驗天線B， T的測 試電流是否在出廠校準數(shù)據(jù)的范圍之內(nèi)。如果天線B， T輸出的測試 電流均在預定范圍之內(nèi)，那么這次校準測試通過。每個天線的預設 范圍是指測試電流在出廠校準數(shù)據(jù)的土O. 01%以內(nèi)(即萬分之一)。如 果天線B， T輸出的測試電流，有一個超出預定范圍，那么此次校準 測試失敗。集成內(nèi)置的測試結(jié)果通過用戶接口 19反饋給用戶并存儲 在存儲器21中。如果探測裝置5的集成內(nèi)置測試失敗，那么在顯示 屏上會給出超出校準范圍的警示。此外，控制器25將禁用探測裝置 5，直到重新校驗并測試通過后才可以繼續(xù)使用。
圖4所示的是對圖2中探測裝置5的探測操作進行驗證的一個系統(tǒng)。探測裝置5通過其通訊模塊17和PC33， PDA35或者其他微處理 控制裝置(圖中未畫出)的通訊模塊進行通訊。在圖4所示的系統(tǒng) 中，探測裝置5和PC33， PD35是無線連接的，但在其他實施例中， 探測裝置5和其他裝置間的通訊也可以通過有線方式連接。
PC33和PDA35直接或者通過一個網(wǎng)絡37，比如因特網(wǎng)，和一個 服務器39相連。該服務器39可以接入一個存儲裝置41。
校準測試的結(jié)果連同探測裝置5的一個識別符號(比如一個序列 號)一起，可以從探測裝置5的存儲器21中上傳到PC33或者PDA35， 然后再由網(wǎng)絡37傳送到服務器39，使得測試結(jié)果可以保存在與服務 器39關(guān)聯(lián)的存儲裝置41中，由此根據(jù)對測試結(jié)果的記錄和分析判 斷探測裝置5的校準測試是過還是失敗。如果校準測試的結(jié)果為通 過，那么服務器39生成一個可下載到PC33或者PDA35的校準認證。 PC33連接一個打印機43，可由打印機打印出該校準認證，以表明探 測裝置5通過的校準測試。
凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，及熟悉 該項技術(shù)的本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所做出的顯而易見的改變，都應為 本發(fā)明的技術(shù)范疇。
例如，在圖中所述的探測裝置5包括兩個水平方向平行的天線， 對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員很容易想到，還可以包括三個或者更多 個水平方向平行的天線，其中部分或者全部的天線包括一個纏繞在 天線鐵芯上的繞組，并和精確電流源相連，使得一些或全部的天線 具有集成內(nèi)置測試功能。本發(fā)明可以由各種便捷的方式實現(xiàn)，比如使用專用的硬件，或者 專用硬件和軟件的結(jié)合體。處理儀器可以包括各種適合的程式化的
儀器，比如通用計算機，PDA，移動電話(比如WAP手機，或3G手 機)等。由于本發(fā)明可以由軟件實現(xiàn)，因此本發(fā)明的各個方面都包 括在一個程序控制裝置中可執(zhí)行的計算機軟件。該計算機軟件可以 通過各種便利的載體媒介提供給程序控制裝置。該載體媒介包括一 個瞬時的載體媒介，比如一個攜帶有計算機代碼的電，光，微波， 聲波或射頻信號。
權(quán)利要求
1.一種探測埋地導體的探測裝置，其包括多個用于探測電磁場的天線；多個繞組，每個繞組纏繞在一個相對應的所述天線上，每個繞組連接一電流源，用于在所述的繞組上加載一預定義電流，以在所述天線上產(chǎn)生一電磁場，其中，在所述天線上感應出一測試電流；一存儲器，用于存儲所述天線的校準數(shù)據(jù)；和一處理器，用于處理所述天線上的所述測試電流，以判斷所述測試電流是否在所述校準數(shù)據(jù)的預定范圍之內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求l所述的探測裝置，其特征在于，其中所述的每個天 線上測試電流的預定范圍是所述校驗數(shù)據(jù)的土O. 01%。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的探測裝置，其特征在于，其中當有一個 所述的測試電流超出所述校驗數(shù)據(jù)的預定范圍時，所述的處理器 禁止所述探測裝置的工作。
4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的探測裝置，其特征在于，其中所述 的多個天線包括兩個平行的天線，在使用時，所述兩個天線水平 朝向是豎直間隔排列。
5. 如權(quán)利要求前述任一所述的探測裝置，其特征在于，其中所述的 多個天線包括三個平行的天線，在使用時，所述三個天線水平朝 向是豎直間隔排列。
6. 如權(quán)利要求前述任一所述的探測裝置，其特征在于，其中所述的處理器將測試結(jié)果存儲到所述的存儲器中。
7. 如權(quán)利要求前述任一所述的探測裝置，其特征在于，還包括一用 于將測試結(jié)果傳送給用戶的用戶接口 。
8. 如權(quán)利要求前述任一所述的探測裝置，其特征在于，還包括一通 訊模塊用于將測試結(jié)果傳送給其他裝置。
9. 一種如權(quán)利要求8所述的用于驗證探測裝置的探測操作的系統(tǒng)，其包括一個微處理控制裝置，其具有一用于和所述探測裝置的通訊模塊 進行通訊的通訊模塊，和一用于接入網(wǎng)路的通訊模塊，其中，所 述微處理控制裝置用于從所述探測裝置接收測試數(shù)據(jù)，并將測試 數(shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個連接到所述 網(wǎng)絡上的服務器，其中該服務器可以接收來自于所述微處理控制 裝置的測試結(jié)果。
11. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，當測試結(jié)果表明所述 探測裝置的操作在預定范圍內(nèi)時，所述服務器生成一個校準認 證。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述校準認證可以從 所述服務器下載到所述微處理控制裝置上。
13. —種如權(quán)利要求1所述的驗證探測裝置的探測操作的方法，其包 括以下步驟在繞組上加載一預定義電流，以在每個天線上產(chǎn)生一電磁場，其中每個天線上感應出一測試電流；和處理器處理所述的測試電流以判斷其是否在校準數(shù)據(jù)預先設定 的范圍之內(nèi)。
14. 如權(quán)利要求13所述的驗證方法，其特征在于，所述的每個天線 上測試電流的預定范圍是所述校驗數(shù)據(jù)的iO. 01%。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的驗證方法，其特征在于，當有一個所 述的測試電流超出所述校驗數(shù)據(jù)的預定范圍時，所述的處理器禁 止所述探測裝置的工作。
16. 如權(quán)利要求13或14或15任一所述的驗證方法，其特征在于， 所述的多個天線包括兩個平行的天線，在使用時，所述兩個天線 水平朝向是豎直間隔排列。
17. 如權(quán)利要求13到16任一所述的驗證方法，其特征在于，所述的處理器將測試結(jié)果存儲到所述的存儲器中。
18. 如權(quán)利要求13到17任一所述的驗證方法，其特征在于，測試結(jié) 果通過一用戶接口傳送給用戶。
19. 如權(quán)利要求13到18任一所述的驗證方法，其特征在于，還包括 以下步驟所述的探測裝置具有一個通訊模塊；提供一微處理控制裝置，其具有一通訊模塊用于和所述探測裝置 的通訊模塊進行通訊；和通過通訊模塊將所述探測裝置上的測試結(jié)果傳送到所述微處理 控制裝置上。
20. 如權(quán)利要求19所述的驗證方法，其特征在于，還包括以下步驟 提供一微處理控制裝置還具有一接入網(wǎng)絡的通訊模塊； 將測試結(jié)果從所述微處理控制裝置傳送到網(wǎng)絡。
21. 如權(quán)利要求20所述的驗證方法，其特征在于，還包括以下步驟提供一連接在網(wǎng)絡上的服務器；將測試結(jié)果從所述微處理控制裝置傳送到服務器網(wǎng)絡。
22. 如權(quán)利要求21所述的驗證方法，其特征在于，還包括以下步驟 當測試結(jié)果表明所述探測裝置的操作在預定范圍內(nèi)時，所述服務 器生成一個校準認證。
23. 如權(quán)利要求22所述的驗證方法，其特征在于，還包括以下步驟 從所述服務器上將所述較準認證下載到所述微處理控制裝置上。
24. —種探測埋地導體的系統(tǒng)，其包括 一發(fā)射裝置用于在埋地導體上產(chǎn)生一變化電流的測試信號；一如權(quán)利要求1到8任一所述的探測裝置用于探測所述發(fā)射裝 置在埋地導體上產(chǎn)生的測試信號。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種探測埋地導線的探測裝置，其包括多個用于探測電磁場的天線；多個繞組，每個繞組纏繞在一個相對應的線上，每個繞組連接一個電流源，用于加載一個預定義電流。當該預定義電流流經(jīng)繞組時，在天線上產(chǎn)生電磁場，同時天線上感應出一個測試電流。本發(fā)明還提供了一種驗證探測操作的驗證方法，即比較測試電流和存儲在探測裝置中的校準數(shù)據(jù)，以驗證探測操作的正確性。
文檔編號G01V3/02GK101526626SQ200910118419
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者凱文·康為, 理查德·戴維皮爾遜 申請人:雷迪有限公司