專利名稱：一種用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器。
背景技術(shù)：
在埋藏有電力電纜、光纖電纜或公用管道的地方開始挖掘或其他工作之前，確定 這些埋藏的電纜或管道的位置以確保其在工作期間不受損壞是非常重要的。一旦確定了埋 藏的公共設(shè)施的位置，則能夠計算該公共設(shè)施的位置以確定安全的挖掘深度。載流導(dǎo)體發(fā)射能夠通過電子天線而被探測到的電磁輻射。如果為光纖電纜或非金 屬公用管道配置了小型電子伴隨管線，則可以在伴隨管線中感應(yīng)到交流電流，其交替地放 射出電磁輻射。眾所周知的，使用探測器以探測由交流載流導(dǎo)體發(fā)射的電磁場。這樣的探測器中的一種在兩種模式中的一種下工作，稱為“主動的”或“被動的”模 式。每種模式具有其各自的探測頻率帶寬。被動模式包括“電源，，模式和“無線電”模式。在電源模式中，探測器探測由運載 交流電力網(wǎng)供電的導(dǎo)體產(chǎn)生的50/60HZ的磁場，或者作為附近的運載AC電源的電纜的結(jié)果 的導(dǎo)體再次輻射的，具有達到約5KHz的較高諧頻的磁場。在無線電模式中，探測器探測超 低頻(VLF)無線電能量，其由埋藏導(dǎo)體再次輻射。傳統(tǒng)的VLF無線電信號源是多個VLF長 波發(fā)送器，包括商用的和軍用的。主動模式中，單獨的信號發(fā)送器產(chǎn)生出具有已知頻率和調(diào)制的交變磁場，其感應(yīng) 附近的埋藏導(dǎo)體中的電流。該信號發(fā)送器可以直接地連接到導(dǎo)體或，在直接連接訪問不可 能的地方，信號發(fā)送器可以靠近埋藏導(dǎo)體布置且在導(dǎo)體中感應(yīng)信號。該埋藏導(dǎo)體再次輻射 信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號。本實用新型提供用于計算埋藏的載流導(dǎo)體的深度的且為用戶提供額外的功能和 利益的現(xiàn)有設(shè)備的進一步進步。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的主要是提供用于計算埋藏的載流導(dǎo)體的深度的技術(shù)及設(shè)備，且 為用戶提供額外的功能和利益，以及對現(xiàn)有設(shè)備的進一步進步。依照本實用新型的第一方面，提供一種用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，該探 測器包括第一天線；具有與第一天線的軸相平行的軸且與第一天線之間間隔距離s的第 二天線；具有與第一天線和第二天線的軸相平行的軸且與第一天線之間間隔距離2s、與第 二天線之間間隔距離s的第三天線；用于比較第一和第二天線的磁場以產(chǎn)生第一比較值的 裝置；用于比較第二和第三天線的磁場以產(chǎn)生第二比較值的裝置；以及與產(chǎn)生第一比較值 的裝置及所述產(chǎn)生第二比較值的裝置連接，并基于第一和第二比較值來計算所述埋藏導(dǎo)體 的深度的裝置?？梢允褂孟旅娴年P(guān)系來比較第一和第二天線的磁場和第二和第三天線的磁場[0011]R =BB-BM/BB-BT其中Bb是第一天線的磁場；Bm是第二天線的磁場；以及Bt是第三天線的磁場并且可以使用下面的關(guān)系來計算位于第一天線以下的所述導(dǎo)體的深度d d=2s(1－R)/2R-1每個天線可以輸出表示天線的電磁場的模擬場強度信號。該探測器可以進一步包 括用于放大該場強信號的裝置。該探測器可以進一步包括用于將該模擬場強度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置；以 及用于處理數(shù)字信號以隔離預(yù)定頻率帶寬的信號(即干擾信號)的裝置。該用于將模擬場強度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置可以是三角積分立體聲編解碼 器(delta-sigma stereo CODEC)0第一和第二天線以及第二和第三天線的每對可以校準為至少1/600000的精度。依照本實用新型的第二方面，提供一種計算埋藏導(dǎo)體的深度的方法，該方法包括 提供第一天線；提供第二天線，該第二天線具有與第一天線的軸相平行的軸且與第一天線 之間間隔距離s ；提供第三天線，該第三天線具有與第一天線和第二天線的軸相平行的軸 且與第一天線之間間隔距離2s、與第二天線之間間隔距離s ；比較第一和第二天線的磁場 以產(chǎn)生第一比較值；比較第二和第三天線的磁場以產(chǎn)生第二比較值；以及基于第一和第二 比較值來計算所述埋藏導(dǎo)體的深度?？梢允褂孟旅娴年P(guān)系來比較第一和第二天線的磁場和第二和第三天線的磁場R =BB-BM/BB-BT[0025]其中Bb是第一天線的磁場；Bm是第二天線的磁場；以及Bt是第三天線的磁場并且可以使用下面的關(guān)系來計算位于第一天線以下的所述導(dǎo)體的深度d d=2s(1－R)/2R-1 每個天線可以輸出表示天線的電磁場的模擬場強度信號。該方法可以進一步包括 放大該場強度信號。該方法可以進一步包括將該模擬場強度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；以及處理數(shù)字信 號以隔離預(yù)定頻率帶寬的信號(即干擾信號)。第一和第二天線以及第二和第三天線的每對可以校準為至少1/600000的精度。依照本實用新型的第三方面，提供一種載體媒介，其攜帶用于控制微處理器以實 現(xiàn)上述方法的計算機可讀代碼。依照本實用新型的第四方面，提供一種用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，該探測器包括第一天線；具有與第一天線的軸相平行的軸且與第一天線之間間隔距離s的第 二天線；具有與第一天線和第二天線的軸相平行的軸且與第一天線之間間隔距離2s、與第 二天線之間間隔距離s的第三天線；以及微處理器，該微處理器為比較第一和第二天線的 磁場以產(chǎn)生第一比較值；比較第二和第三天線的磁場以產(chǎn)生第二比較值；以及基于第一 和第二比較值來計算所述埋藏導(dǎo)體的深度?？梢允褂孟旅娴年P(guān)系來比較第一和第二天線的磁場和第二和第三天線的磁場及=其中Bb是第一天線的磁場；Bm是第二天線的磁場；以及Bt是第三天線的磁場以及可以使用下面的關(guān)系來計算位于第一天線以下的所述導(dǎo)體的深度d d = ----
2R-\每個天線可以輸出表示天線的電磁場的模擬場強度信號。該探測器可以進一步包 括安排為放大該場強信號的放大器。該探測器可以進一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以將該模擬場強度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信 號；以及安排為處理數(shù)字信號以及隔離預(yù)定頻率帶寬的信號(即干擾信號)的數(shù)字信號處 理器。該模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以是三角積分立體聲編解碼器(delta-sigma stereo CODEC)。第一和第二天線以及第二和第三天線的每對可以校準為至少1/600000的精度。本實用新型的有益效果是提供用于計算埋藏的載流導(dǎo)體的深度的技術(shù)及設(shè)備， 且為用戶提供額外的功能和利益，以及對現(xiàn)有設(shè)備的進一步進步。

圖1是依照本實用新型的一實施例的探測器的方塊圖；圖2圖示了已知的探測器的兩條水平天線；圖3圖示了圖1的探測器的三條天線；圖4是圖1的探測器的部分的方塊圖，其處理圖3的天線探測到的信號；圖5是圖示了圖1的探測器的兩條天線；圖6是圖示了圖1的探測器的另外的兩條天線；以及圖7是圖1的探測器的數(shù)字信號處理塊的部分的方塊圖。
具體實施方式
圖1是依照本實用新型的實施例的便攜式探測器的方塊圖。該探測器包括五條用 以檢測載流導(dǎo)體輻射的電磁信號的天線3。每條天線3轉(zhuǎn)換天線的電磁場為場強度信號5， 其從天線3輸出。傳送每個天線輸出到前置放大、均衡濾波、增益開關(guān)7。如果場強度信號5的強度 低，則放大來自于天線3的輸出并由均衡濾波器過濾。如果來自于天線3的場強度信號5充足，則直接提供該信號到探測器的下個階段。除了來自于天線3的輸出之外，也可以直接 提供其他輸入給探測器，例如來自于附屬設(shè)備(如夾具、聽診器、水下探針以及用于故障查 找的A型架)。提供來自于前置放大、均衡濾波、增益開關(guān)7的輸出到超外差混頻器9。該混頻器 設(shè)計為從載體中恢復(fù)全部的大小和相位信息。提供來自于混頻器9的輸出給編解碼器(CODEC) 11。該CODECl 1是24位立體聲三 角積分模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。這是一種相對便宜的設(shè)備且具有士 的低絕對精度但是 具有優(yōu)秀的比率精度。然而，如下所述的，本實用新型中C0DEC11的使用方法使得其成為理 想的ADC。CODECl 1在高達96KHz的頻率下超采樣場強度信號。提供CODECl 1的輸出給數(shù) 字信號處理塊13，其包括數(shù)字信號處理器(DSP)和可現(xiàn)場編程門陣列(FPGA)。探測器進一步包括電源提供單元(PSU) 15，其包括電源如電池和電源管理電路。提 供通信模塊17以允許探測器連接于個人計算機(PC)或個人數(shù)字處理(PDA)以上傳存儲在 探測器中的數(shù)據(jù)或從PC/PDA下載到探測器，例如軟件更新。探測器進一步包括存儲器模塊 19和用戶界面模塊21。該用戶界面模塊21可以包括用以向設(shè)備的操作者顯示信息的一個 或多個顯示器，輸入設(shè)備如數(shù)字鍵盤或觸摸屏，以及輸出設(shè)備如揚聲器或蜂鳴器。該便攜式 探測器的組件封裝在外殼中(未示出)。圖2是圖示了位于延長垂直保持外殼(未示出)內(nèi)的已知的探測器的兩條水平垂 直布置的天線B，T ；在使用中，保持探測器與埋藏有載流導(dǎo)體25的地面23垂直，且使底部 天線B靠近地面23的表面。天線的軸互相平行且底部天線B和頂部天線T之間的間隔為 2s。導(dǎo)體25埋藏在地面23的表面之下(底部天線B之下)d深度處且天線B和T與導(dǎo)體 25之間的水平位移是χ。當交流電在導(dǎo)體25中流動的時候，導(dǎo)體25輻射電磁場。由于載流導(dǎo)體25產(chǎn)生的 電磁場，底部天線的磁通量密度或磁場Bb和頂部天線的磁通量密度或磁場Bt分別如下給 出
的電磁場畸變。當?shù)孛婢哂蟹植际降膹?fù)阻抗的時候，共模場畸變的結(jié)果是由于通過地面回 流的信號的均質(zhì)畸變。地面的復(fù)阻抗因為不同的材料而改變，如干土、濕粘土和沙。例如， 在83KHz頻率時，當導(dǎo)體埋藏在濕粘土中的1. 7m深度的時候，C的貢獻導(dǎo)致B的理論值的 34%的變化?；诖磐棵芏葴y量值Bb和Bt的埋藏導(dǎo)體的深度是
BB(x,d)^ Mf 2 +C (1)
以及
BT(Xid)= μΛ + \$) 2 +C (2)
其中
μ ^是真空中的磁導(dǎo)率； i是導(dǎo)體25中流經(jīng)的電流，以及 C是頻率因變量，公知為共模場畸變。
共模場畸變是由于載流導(dǎo)體25埋藏的材料的復(fù)阻 而由埋藏的載流導(dǎo)體25產(chǎn)生[0071]BB(x,d) ^
BT(x,d)當χ = 0，即當探測器直接位于載流導(dǎo)體25上方的時候，將等式(1)和(2)代入等 式(3)中，得到
d =_^- (4)
W· ι c2nd__J
Moi , c
2^d + 2s)可以從等式(4)中發(fā)現(xiàn)，使用兩條天線的深度計算依賴于共模場畸變，其導(dǎo)致在 確定埋藏導(dǎo)體深度中的實際困難。在常規(guī)的裝置中，通過配置補償算法緩解該困難，其基于 不同地點的測量值來近似共模場畸變以賦予函數(shù)C 一個“平均的”土壤類型。這一近似并 不是令人滿意的，因為濕粘土和干沙的測量值之間的達到35%的測量值的顯著差異，其通 常導(dǎo)致對埋藏的載流導(dǎo)體的深度的低估。圖3圖示了圖1的探測器的三條水平垂直布置的天線T、M和B。天線的軸互相平 行。中間天線M布置在底部天線B和頂部天線T的中間且與每條天線間隔s，使得底部天線 B和頂部天線T之間的間隔為2s。如圖2中的，導(dǎo)體25埋藏在地面23的表面之下(底部 天線B之下)d深度處且天線T、M、B與導(dǎo)體25之間的水平位移是χ。中間天線的磁通量密 度Bm如下給出BM(X,d) = o ,，/) 2、+C (5)
2n((d + s) +jc )實際中，當天線垂直地位于載流導(dǎo)體25上方，即側(cè)面位移χ為0的時候，計算載流 導(dǎo)體的深度。等式(1)、(2)和(5)變?yōu)锽Jx,d) = -^- + C (6)
2παBT{x,d)^ μ°1 +C (7)
2π{α + 2s)4 (W) 二2 二。)+ C (8)考慮的便利比率R如下給定將等式(6)、(7)和(8)代入等式(9)中
J^Uc-~^-+CR = -^~~^^(10)
1 + C^―+ C 2nd 2n{d + 2s)比率R實際上是二階導(dǎo)梯度項且與共模場畸變C無關(guān)?；喌仁?10)，得出
7 對d解等式(11)，得到三條天線的深度等式 因此，等式(9)和(12)提供了通過比較三條天線的磁場密度，而計算載流導(dǎo)體25 的深度的方法。通過使用與埋藏在載流導(dǎo)體中的物質(zhì)的復(fù)阻抗無關(guān)的比率項R，等式(9)和(12) 無需補償埋藏在載流導(dǎo)體25中的物質(zhì)的共模場效應(yīng)，且這些等式提供了計算埋藏導(dǎo)體深 度的改進方法。等式(1)，⑵和(5)適用于攜帶相同電流且在真空中提供完美輻射場的無限大 導(dǎo)體。當導(dǎo)體埋藏在具有有限電導(dǎo)率的沙土中的時候，生成在沙土中被感應(yīng)的次級電流和 磁場。等式(1)、(2)和(5)對于載流導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場的替代模式如下給出，其示出了等式 (1)、⑵和(5)如何偏離理論的純輻射場 其中
μ。是真空中的磁導(dǎo)率；i是導(dǎo)體25中流經(jīng)的電流；δ是地面電導(dǎo)率；以及γ是允許地面電導(dǎo)率隨頻率變化的變量假設(shè)沙土電導(dǎo)率是均勻的，如果對于每條天線將等式(13)代入等式(9)，則能夠 發(fā)現(xiàn)指數(shù)項被消除且在比率分析中除去了共模場效應(yīng)。該比率計算的先決條件是三條水平天線Τ、Μ、Β的精度校準達到約1/600000的精 度。天線的校準參照頂部和中間天線Τ，Μ的相對性能和中間和底部天線Μ，Β的相對性能執(zhí) 行。在探測器裝配后，每條天線依次放置在已知的磁場內(nèi)且在頻率范圍內(nèi)測量來自于天線 的場強度信號輸出的大小和相位。計算頂部和中間天線以及中間和底部天線的性能比并存 儲在探測器的存儲器19中，使得來自于天線對的場強度信號輸出的比率計算一貫地精確 到約 1/600000。圖4是圖1的探測器的處理圖3的天線3探測到的信號的部分的方塊圖。如果天線T，M，B探測的信號弱，則來自于三個天線Τ、Μ、Β的每個的模擬輸出被提 供到均衡濾波器并由因子G(W)放大；否則直接提供來自于天線Τ、Μ、Β的輸出到電路的混 頻器9?；祛l器9包括兩個多路器、第一多路器集合來自于頂部天線T和中間天線M的信 號，且第二多路器集合來自于中間天線M和底部天線B的信號。隨后提供來自于每個多路器的輸出到三角積分CODECl 1。三角積分CODEC是數(shù)字 化天線對的輸出的理想的CODEC，因為它們提供近乎完美的比率精度(在采樣帶寬4KHz到96KHz中約1/224)。因此等式(9)的實現(xiàn)包括輸送來自于中間天線M的輸出到兩個三角積 分 CODECl1。參照圖4，當不必放大天線T、M、B的輸出的時候，等式(9)變?yōu)?br> 「 B.Cl-Μ.ClR =- 、丄4 J
B.CX-T.C2其中B是來自于底部天線的輸出；M是來自于中間天線的輸出；T是來自于頂部天線的輸出；Cl是編解碼器1的傳遞函數(shù)；以及C2是編解碼器2的傳遞函數(shù)。通過除以C2，等式(14)變?yōu)?br> R二 Β_Μ(15)B--T
'C2~用于計算R的比率C1/C2根據(jù)比較來自于中間天線M且穿過CODECl 1的輸出而評估。當放大天線T、M、B的輸出的時候，等式(9)變?yōu)?br> B.Gb.C2-M.Gm.C2 (16) L JB.Gb.C\-T.Gt.C2其中Gb、Gm和Gt是放大的底部、中間和頂部天線的各自的放大器增益。通過除以C2和 B. Gb，等式(16)變?yōu)?br> ！ MGm γ π ηB.GBR=-crri;
C2~ B.Gb通過精確校準Μ. Gm/B. Gb和Τ. GT/B. Gb以及通過根據(jù)比較來自于中間天線M且穿過 CODECl 1的輸出而計算比率C1/C2，可以計算R。還提供了一種用于計算由于埋藏導(dǎo)體中的材料的復(fù)阻抗而由載流導(dǎo)體25產(chǎn)生的 電磁場的共模場畸變的方法。如上所述，不同的地面材料，如沙，干或濕土以及干或濕粘土， 具有不同的復(fù)阻抗。通過比較使用兩條天線深度等式(3)和三條天線深度等式(12)的深 度測量值，可以計算共模場畸變。除了上述的共模場畸變之外，載流導(dǎo)體25輻射的電磁場信號還可能由于與附近 導(dǎo)體的次級耦合而畸變。不同于均勻的共模場畸變，由于與附近導(dǎo)體的耦合而產(chǎn)生的場畸 變導(dǎo)致非徑向場梯度且不能精確地補償。如果由于次級耦合的畸變不存在或較少，則來自于兩條天線深度等式(3)和三條 天線深度等式(12)的比較的共模場畸變計算應(yīng)該給出被測信號的< 10%的共模場畸變C。如果由于次級耦合的畸變是有意義的，則這將影響一些測量值的精度且有利于警 告操作者有意義的次級耦合畸變，其導(dǎo)致探測器產(chǎn)生的讀取不完整。如果計算共模場畸變
9為被測信號的> 10%，則這是次級即便存在的指示且能夠通過視覺或聽覺警報警告探測器 的操作者。對于傳統(tǒng)的探測器，一旦探測器放置在正確位置的時候，通過按下探測器上的“計 算深度”的按鈕，深度數(shù)據(jù)可以顯示給操作者。計算深度的正確位置是當天線垂直位于導(dǎo)體 上方且天線的軸與埋藏導(dǎo)體的軸相垂直的時候。在實際中，通過橫過導(dǎo)體左右地移動探測器和關(guān)于垂直軸旋轉(zhuǎn)探測器來找到正確 位置。當探測器正確定位時，通過具有與導(dǎo)體軸垂直的軸的水平天線探測峰值響應(yīng)且通過 具有與導(dǎo)體軸平行的軸的垂直天線和水平天線探測零值響應(yīng)。為了正確且有效地執(zhí)行深度計算，操作者必須具有充足的技巧和經(jīng)驗以精確地定 位探測器在導(dǎo)體的垂直上方且在能夠精確計算埋藏導(dǎo)體深度的點處對準導(dǎo)體。當探測器沒 有正確地相對于埋藏導(dǎo)體布置的時候，如果按下計算深度按鈕，則可能會顯示錯誤的深度 計算給沒有經(jīng)驗或粗心的操作者。計算埋藏導(dǎo)體深度的最佳位置可以被認為是深度計算的“甜點”。本實用新型通過 在僅當滿足預(yù)定標準的時候才顯示深度計算的結(jié)果，來解決定位甜點的困難。圖5是圖示了圖1的探測器底部的兩條天線B，V。探測器位于與埋藏導(dǎo)體水平位 移X處，埋藏導(dǎo)體位于位于地平面23下的深度d處。探測器的底部兩條天線B、V在探測器 的足部彼此相互靠近布置。一條天線B如上所述的水平布置而另一條天線V垂直(當探測 器保持垂直的時候)布置，且正交于底部天線B。連接埋藏導(dǎo)體25和底部天線B、V的線27 與垂直線傾斜成角度θ。當埋藏導(dǎo)體25發(fā)射電磁場的時候，在底部天線B和垂直天線V中感應(yīng)到電流。當
這些天線正交的時候，天線中感應(yīng)的電流可以被視為表現(xiàn)了導(dǎo)體25輻射的電磁場的分解
的各自的水平和垂直分量。因此，可以通過考慮等式計算角度θ fB \0 = tan~l 丄
\bb J其中，Bb是底部天線的磁通量密度；以及Bv是垂直天線的磁通量密度。當水平移動探測器靠近導(dǎo)體25的時候，即當水平位移χ減小的時候，Bv/Bb減小且 反正切值θ也向0減小。圖6是圖示了圖1的探測器的另外的兩條天線Μ、Μ90，從上處看，顯示了第一中間 水平天線M和第二中間水平天線Μ90。探測器的中間兩條天線Μ、Μ90在探測器的中部彼此 相互靠近布置，兩條天線Μ、Μ90水平放置(當探測器保持垂直的時候)且相互成直角。探 測器相對于埋藏導(dǎo)體25確定方向使得中間天線Μ、Μ90水平，且導(dǎo)體25的軸和第二水平中 間天線Μ90之間的角，即導(dǎo)體的軸和垂直于中間天線M的軸的平面之間的角，為Φ。對于峰 值響應(yīng)，第一中間天線M的軸應(yīng)當垂直上方地確定方向且與埋藏導(dǎo)體25正交。當埋藏導(dǎo)體25發(fā)射電磁場的時候，在第一水平中線天線M和第二水平中間天線 Μ90中感應(yīng)到電流。當這些天線正交的時候，天線中感應(yīng)的電流可以被視為表現(xiàn)了導(dǎo)體25 產(chǎn)生的電磁場的分解的水平正交分量。因此，可以通過考慮等式計算角度Φ 當Μ90為與導(dǎo)體“同相”的天線的時候
10[0139]^ = Ian-1I ^
V bm J以及當M90為與導(dǎo)體“異相”的天線的時候
盧=180°-tan'1
\Bm J其中Bm90是第二水平中間天線M90的磁通量密度；以及Bm是第一水平中間天線M的磁通量密度。當探測器關(guān)于垂直軸旋轉(zhuǎn)使得第二中間天線M90變得更為對準導(dǎo)體25的時候， Bv/Bb減小且反正切值在θ也向0減小。通過監(jiān)測兩條中間天線Μ，Μ90和底部天線B，V中感應(yīng)的電流，能夠計算角度θ和 Φ。能夠使用這些角度計算以確定探測器是否位于能夠精確確定深度計算的深度計算甜 點。如果確定了探測器位于甜點，則探測器在顯示器21上顯示深度計算的結(jié)果給用戶。指示探測器位于甜點的預(yù)定標準是當角度θ和φ在士10°內(nèi)，優(yōu)選地在士5° 內(nèi)以及優(yōu)選地在士2°內(nèi)?？梢钥紤]另外的參數(shù)以驗證深度計算的完整性。如果參數(shù)滿足預(yù)定標準，則在探 測器的顯示器21上顯示深度計算?？梢钥紤]如下參數(shù)中的一個或多個且優(yōu)選地評估如下 所有參數(shù)且應(yīng)當滿足預(yù)定標準。對于基于使用兩條或三條水平天線，即使用等式(3)或 (12)的測量值的深度計算，可以考慮這些參數(shù)。圖7是圖1的探測器的數(shù)字信號處理塊13的部分的方塊圖。來自于天線3的場 強度信號5在圖1的C0DEC11中被采樣且與感興趣的頻率的正弦和余弦分量混合以產(chǎn)生天 線3中探測的場強度信號5的同相分量“I”和正交分量“Q”。該操作的更多細節(jié)在公開號 為GB2400674的Radiodectection Limited的申請中提供，其內(nèi)容通過參考在此處并入。分量I 和 Q被傳送到 sine5 十中取一濾波器 29 (sine5 decimating filter)。sine5 十中取一濾波器的操作的更多細節(jié)在公開號為GB2400994的Radiodectection Limited的 申請中提供，其內(nèi)容通過參考在此處并入。sine5十中取一濾波器29的輸出被降低采樣31且通過有限脈沖響應(yīng)FIR濾波器 33而被低通濾波。該處理導(dǎo)致獲取了天線信號在狹窄帶寬中(典型地IOHz)的復(fù)合相位 和大小。DSP任務(wù)的操作的更多細節(jié)在公開號為W003/071311、W003/069598以及GB2400674 的Radiodectection Limited的申請中提供，其內(nèi)容通過參考在此處并入。天線探測的信號的相位的二階導(dǎo)數(shù)的大小，S卩Id2-ZUMt2I是一能被考慮以驗證 深度計算完整性的參數(shù)。該參數(shù)是穿過FIR濾波器33帶寬的無關(guān)噪聲的有效測量，且應(yīng)該 小于0.5° /s2，優(yōu)選地小于0.2° /s2且優(yōu)選地小于0.1° /S20可以被考慮以驗證深度計算的完整性的另一參數(shù)是深度計算的標準偏差。該參數(shù) 指示了深度計算是穩(wěn)定的且不會由于噪聲而過度起伏。涉及IOHz帶寬的深度計算的標準 偏差應(yīng)該小于5%，優(yōu)選地小于2%且優(yōu)選地小于1%?？梢员豢紤]以驗證深度計算的完整性的另一參數(shù)是輸入到CODEC的所有信號在 CODEC的動態(tài)范圍內(nèi)。如果發(fā)現(xiàn)輸入到CODEC的信號在CODEC的動態(tài)范圍外，則這將導(dǎo)致CODEC的不精確采樣?？梢员豢紤]以驗證深度計算的完整性的另一參數(shù)是天線探測的信號的大小的一 階導(dǎo)數(shù)，即dU/dt。該參數(shù)確保儀器在計算深度的時候仍然被保持，以使得該參數(shù)擔(dān)任反沖 擊濾波器(anti-ballistic filter)的作用。探測的信號的大小的一階導(dǎo)數(shù)應(yīng)該小于信號 /s的5%，優(yōu)選地小于信號/s的2%且優(yōu)選地小于信號/s的1%?？梢员豢紤]以驗證深度計算的完整性的另一參數(shù)是用于探測埋藏導(dǎo)管輻射的信 號的(兩條或三條)天線之間的相位校正。天線之間的相位差應(yīng)當小于5%，優(yōu)選地小于 2%且優(yōu)選地小于1%?？梢钥紤]上述參數(shù)中的一個或多個以確定深度計算的好的完整性。上述的閾值的 值與信號強度、FIR濾波器33的計算帶寬以及被探測的導(dǎo)體的深度相關(guān)。各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的且期望在權(quán)利要求書的保護范圍中 包括所有這些修改。在本實施例中，探測器連續(xù)地計算埋藏導(dǎo)體的深度但是僅僅在滿足預(yù)定標準的時 候才顯示計算的深度。在其它實施例中，探測器可以在用戶界面上顯示圖標或制造聽得見 的聲音以告知操作者滿足了預(yù)定標準。替代的，可以配置探測器使得僅僅當滿足預(yù)定標準 的時候才計算深度。本實用新型的各個方面可以以任何便利的形式實現(xiàn)，例如使用專用的硬件，或?qū)?用的硬件和軟件的混合。處理裝置可包括任意合適的編程的裝置，如通用計算機，個人數(shù)字 助理，移動電話(如WAP或3G手機)等等。由于本實用新型能夠以軟件實現(xiàn)，因此本實用 新型的每個方面都圍繞在可編程設(shè)備上執(zhí)行的計算機軟件?？梢允褂萌我獬Ｓ玫妮d體媒介 以提供計算機軟件給可編程設(shè)備。該載體媒介可以包括臨時載體媒介如攜帶計算機代碼的 電、光、微波、聲或無線電頻率信號。該臨時媒介的一個實例是在IP網(wǎng)絡(luò)(如因特網(wǎng))中的 攜帶計算機代碼的TCP/IP信號。載體媒介也可以包括用以存儲處理器可讀代碼的存儲媒 介，如軟盤，硬盤，CD ROM，磁帶設(shè)備或固體存儲器設(shè)備。
權(quán)利要求一種用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，該探測器包括第一天線；具有與第一天線的軸相平行的軸且與第一天線之間間隔距離s的第二天線；具有與第一天線和第二天線的軸相平行的軸且與第一天線之間間隔距離2s、與第二天線之間間隔距離s的第三天線；用于比較第一和第二天線的磁場以產(chǎn)生第一比較值的裝置(7、9、11)；用于比較第二和第三天線的磁場以產(chǎn)生第二比較值的裝置(7、9、11)；以及與產(chǎn)生第一比較值的裝置及所述產(chǎn)生第二比較值的裝置連接，并基于第一和第二比較值來計算所述埋藏導(dǎo)體的深度的裝置(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，每個天線輸 出表示天線的電磁場的模擬場強度信號。
3.如權(quán)利要求2所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，進一步包括 用于放大該場強信號的裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，進一步包括 用于將該模擬場強度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置；以及用于處理數(shù)字信號以隔離干擾信號的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，該用于將模 擬場強度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的裝置是三角積分立體聲編解碼器。
6.如權(quán)利要求1所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，第一和第二 天線以及第二和第三天線的每對校準為至少1/600000的精度。
7.如權(quán)利要求1所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，該探測器還 包括微處理器，其中該微處理器為 比較第一和第二天線的磁場以產(chǎn)生第一比較值； 比較第二和第三天線的磁場以產(chǎn)生第二比較值；以及 基于第一和第二比較值來計算所述埋藏導(dǎo)體的深度。
8.如權(quán)利要求7所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，每個天線輸 出表示天線的電磁場的模擬場強度信號。
9.如權(quán)利要求8所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，進一步包括 安排為放大該場強信號的放大器。
10.如權(quán)利要求9所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，進一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以將該模擬場強度信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；以及 安排為處理數(shù)字信號以及隔離干擾信號的數(shù)字信號處理器。
11.如權(quán)利要求10所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，該模擬數(shù) 字轉(zhuǎn)換器是三角積分立體聲編解碼器。
12.如權(quán)利要求7所述的用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，其特征在于，第一和第二 天線以及第二和第三天線的每對校準為至少1/600000的精度。
專利摘要一種用于計算埋藏導(dǎo)體的深度的探測器，包括三條平行的天線(B、M、T)；第二天線M與第一天線B距離s布置；且第三天線與第一天線B距離2s；并與第二天線M距離s；用于比較第一和第二天線B、M的磁場的裝置；及用于比較第二和第三天線M、T的磁場的裝置；以及與產(chǎn)生第一比較值的設(shè)備及所述產(chǎn)生第二比較值的設(shè)備連接，并基于第一和第二比較值來計算埋藏導(dǎo)體的深度的裝置。該探測器可以用于計算由埋藏導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁場失真，進而探測埋藏導(dǎo)體。
文檔編號G01B7/26GK201680814SQ20092000757
公開日2010年12月22日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者理查德·戴維皮爾遜, 約翰·馬克果 申請人:雷迪有限公司