埋地公共設(shè)施檢測的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體設(shè)及一種根據(jù)權(quán)利要求1的移動檢測設(shè)備W及根據(jù)權(quán)利要求12的校 準(zhǔn)運(yùn)種設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 建筑工地上的一個常見任務(wù)是使用用于在掘±之前或者在掘±的同時檢測地下 結(jié)構(gòu)的設(shè)備。運(yùn)些結(jié)構(gòu)通常W公共設(shè)施（service)的形式存在，運(yùn)些公共設(shè)施用于通過地 下結(jié)構(gòu)提供電力、煤氣、燃料、水或者通信數(shù)據(jù)等。盡管運(yùn)些公共設(shè)施中的大部分的定位是 從測量員的地點設(shè)計圖獲悉的或者至少應(yīng)當(dāng)從測量員的地點設(shè)計圖獲悉，但是它們的定位 可能存在不確定性，或者可能存在在此未提及的附加公共設(shè)施。在工作期間，運(yùn)些地下公共 設(shè)施經(jīng)常被掘±機(jī)器的操作者簡單地忽視或者錯誤地估計。
[0003] 挖掘溝渠或者正被挖掘的區(qū)域的同時避免對地下結(jié)構(gòu)的損害是一個重要任務(wù)。因 為對公共設(shè)施的損害可能導(dǎo)致嚴(yán)重影響和代價，采取額外測量，W能夠在挖掘之前或者同 時檢測接近度或者優(yōu)選地運(yùn)些公共設(shè)施在工地的準(zhǔn)確深度。其中，感興趣的不僅是確定埋 地公共設(shè)施遵循的路線，還有確定公共設(shè)施被埋設(shè)的深度，或者換句話說，確定檢測設(shè)備到 公共設(shè)施的距離。從設(shè)備到公共設(shè)施的距離還可W被稱為深度，作為用于地下線路、管路或 者管道的常用術(shù)語。用于該目的的設(shè)備被已知為電纜檢測工具或者電纜避免工具一-也稱 為CAT。運(yùn)種設(shè)備的實施方式例如在EP 2 362 241中描述。運(yùn)種檢測設(shè)備大多數(shù)被具體實 現(xiàn)為可移動的，運(yùn)意味著可W將其設(shè)計并構(gòu)建為將由工人隨身攜帶的手持設(shè)備。在檢測設(shè) 備的特殊可移動實施方式中，例如其還可W被安裝在挖掘機(jī)的伊斗處并且隨著伊斗移動。 鑒于此，檢測設(shè)備優(yōu)選地被具體實現(xiàn)為輕便且尺寸小的。
[0004] 一種定位地下公共設(shè)施的方式是檢測由公共設(shè)施自身發(fā)出的電磁場。為了運(yùn)樣， 要求公共設(shè)施具有自然產(chǎn)生的電信號，該電信號可W發(fā)射在地面之上可檢測到的電磁場， 諸如，例如供電線路。還為了檢測其它類型的公共設(shè)施（例如被關(guān)掉的路燈的布線系統(tǒng)、未 使用的或者低電壓通信電纜、燃?xì)夤艿阑蛘咚埽?，已知附加方法。在US 4 438 401中，將 不具有自然產(chǎn)生的信號的金屬公共設(shè)施直接連接到信號發(fā)生器。W此方式，電信號可W被 禪合到公共設(shè)施，并且因此可W通過其電磁場檢測到它。US 5 194 812說明了一種用于通 過將導(dǎo)體或者探針引入中空管道（例如，燃?xì)夤艿阑蛘咚埽┲谢蛘咄ㄟ^挨著公共設(shè)施放 置導(dǎo)體（導(dǎo)體或者探針將用作待檢測場的發(fā)送器）檢測中空管道的解決方案。在EP 9 166 139或者EP 2 645 133中，通過用接地柱或者其它地面連接方式將來自AC電流源的電流引 入到±壤中來將場發(fā)射信號禪合到導(dǎo)電地下結(jié)構(gòu)中，其中，電流沿著作為經(jīng)過±壤的最小 阻力的路徑的導(dǎo)電性結(jié)構(gòu)流動。
[0005] 所提及的所有檢測系統(tǒng)都具有W下共性：地下結(jié)構(gòu)需要發(fā)射電磁場，該電磁場足 夠強(qiáng)W在表面之上可檢測到，特別是關(guān)于來自其它源的各種其它電磁場的一直存在的本底 噪聲必須不模糊地可探測。根據(jù)在公共設(shè)施上存在的信號，不同公共設(shè)施發(fā)射的電磁場位 于不同頻率范圍內(nèi)。根據(jù)國家，輸電線通常提供基頻為50化或60化的電流，并且因此，發(fā) 射場具有相同基頻。但是例如在EP 2 362 241中描述的，上述頻率的諧波還可W用于干線 檢測，特別是零序諧波。
[0006] 人工施加到結(jié)構(gòu)的信號（直接或者通過±壤連接）的頻率受無線電通信規(guī)則限 審IJ，運(yùn)些規(guī)則是基于國家的并且被給出W例如避免干擾無線電通信公共設(shè)施。在英國允許 用于一般地理勘測（例如，電纜檢測）的頻率的特殊示例為8kHz或者33kHz的頻率，其由 一些CAT-設(shè)備使用。例如，VLF無線電頻帶范圍（=甚低頻無線電波，例如，在約15曲Z到 60曲Z范圍內(nèi)），特別是在萬米范圍內(nèi)的短波長被已知，W很好地穿透±壤材料，并且由此 可W用于電纜檢測目的。
[0007] 通信線路發(fā)射的場是另一個重要檢測目標(biāo)。對于那些公共設(shè)施，可能不期望特殊 單個頻率，而是必須考慮一頻率范圍。盡管如此，不太被嚴(yán)格規(guī)定的那些頻帶內(nèi)的頻率的發(fā) 射很可能成為主流。
[0008] 例如，如在 W0 2011/104314、W0 2008/064851 或者 W0 2008/064852 中所示的，至U 埋地公共設(shè)施（其可W被認(rèn)為是長載流導(dǎo)體）的深度或距離可W根據(jù)相互W已知間距定位 的兩個拾取點處的信號強(qiáng)度差來確定。
[0009] 運(yùn)里存在的一個問題在于，運(yùn)種深度確定一-其深度對于挖掘任務(wù)來說是非常關(guān) 鍵的值一-對設(shè)備的組件的容差和制造處理非常敏感，特別是對檢測線圈的特征和布置非 常敏感。
[0010] 因此，EP 1 843 177描述了一種工廠校準(zhǔn)鉆機(jī)，其中，各個電纜檢測設(shè)備的獨(dú)立 微調(diào)可W在工廠或者實驗室環(huán)境中確定，特別是在設(shè)備制造之后或者隨后在認(rèn)證機(jī)構(gòu)處確 定。
[0011] 一旦經(jīng)過校準(zhǔn)，檢測設(shè)備經(jīng)常暴露至在工作地點處的非常惡劣的環(huán)境條件、運(yùn)輸 時車內(nèi)的熱沖擊和振動、意外墜落或者撞翻、暴露到直射陽光、雪、雨、水、灰塵等。因此，工 廠校準(zhǔn)數(shù)據(jù)在現(xiàn)場操作中可能是不合適的。特別是，電子器件的老化和溫度漂移W及現(xiàn)場 使用的線圈的移動都可能具有負(fù)面影響。因此，由運(yùn)些設(shè)備確定的深度值的可保證準(zhǔn)確度 水平通常非常低，例如，在幾分米到幾米內(nèi)。
[0012] 因此，其目標(biāo)是改進(jìn)運(yùn)種電纜檢測設(shè)備，特別是改進(jìn)其深度確定的準(zhǔn)確度和/或 可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 一個特殊目的在于改進(jìn)檢測設(shè)備抵抗環(huán)境影響W及電子和機(jī)械容差的魯棒性。
[0014] 其目的在于提供一種用于埋地公共設(shè)施的檢測設(shè)備，其被構(gòu)建為被自校準(zhǔn)，而不 要求外部設(shè)備或者特殊安裝，特別是被現(xiàn)場校準(zhǔn)，使得通過設(shè)備自身就可W在任何時間和 定位進(jìn)行或者驗證校準(zhǔn)。
[0015] 一個特殊目的在于提供一種可調(diào)整大小的檢測設(shè)備，特別是要求較少存儲空間， 同時仍然提供高深度檢測準(zhǔn)確度。
[0016] 那些目的通過實現(xiàn)獨(dú)立權(quán)利要求的特征實現(xiàn)。在從屬專利權(quán)利要求中描述W另選 或者有利方式進(jìn)一步開發(fā)本發(fā)明的特征。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明，通過給設(shè)備提供改進(jìn)的校準(zhǔn)能力，特別是通過提供被構(gòu)建為例如在 現(xiàn)場或者在每次檢測使用之前，通過相應(yīng)校準(zhǔn)方法（優(yōu)選地可W在任何時間和任何地點由 缺乏經(jīng)驗的操作者執(zhí)行）現(xiàn)場校準(zhǔn)的設(shè)備，解決那些目標(biāo)。該校準(zhǔn)優(yōu)選地被快速進(jìn)行，并且 對外部影響是魯棒的。
[0018] 因此本發(fā)明設(shè)及一種移動檢測設(shè)備，該移動檢測設(shè)備用于根據(jù)被阻隔的交流電承 載結(jié)構(gòu)發(fā)出的磁場，評估從設(shè)備到被阻隔的交流電承載結(jié)構(gòu)的距離值。例如，電纜檢測設(shè)備 用于定位在建筑工地處被阻隔在地下的埋地公共設(shè)施（例如，電線、電纜、燃?xì)夤艿阑蛘咚?管等）。因此，該設(shè)備特別被構(gòu)建為確定該公共設(shè)施埋設(shè)的深度。
[0019] 該設(shè)備包括至少第一線圈和第二線圈，各個線圈包括為導(dǎo)電材料的至少一個線 圈。線圈包圍一區(qū)域，并且可W是任意形狀的，例如環(huán)形、圓形、矩形、并且優(yōu)選地是大致平 坦的，高度與所包圍的區(qū)域的外形尺寸相比低得多。
[0020] 線圈布置在檢測設(shè)備處，相互之間在固定位置。可W通過線圈之間的間距限定運(yùn) 些定位，例如，通過線圈軸線的間距，線圈軸線可W被限定在線圈區(qū)域的中屯、并且與該區(qū)域 正交。定位是固定的，運(yùn)意味著線圈不被構(gòu)建為在深度測量期間關(guān)于彼此移動。然而，例如 由于機(jī)械振動、溫度影響等，線圈定位可W隨著時間在小容差內(nèi)變化。
[0021] 在特殊實施方式中，該設(shè)備可W被具體實現(xiàn)為可折疊的、可彎折的或者可伸縮的， 例如，W減小設(shè)備尺寸到第一位置用于存儲和/或運(yùn)輸，并且使設(shè)備擴(kuò)展到第二位置用于 使用，其中，線圈之間的間距增加 W用于良好的檢測結(jié)果，其中，第二位置可W是固定的。在 運(yùn)種實施方式中，下面論述的根據(jù)本發(fā)明的自身校準(zhǔn)可能特別有利，因為固定在第二位置 的精確定位根據(jù)不同的擴(kuò)展可能稍微變化，并且運(yùn)樣的變化可W通過在每次擴(kuò)展之后校準(zhǔn) 來補(bǔ)償。因此，本發(fā)明還設(shè)及一種移動電纜檢測設(shè)備，該移動電纜檢測設(shè)備可W在至少兩個 可固定位置處W機(jī)械方式可調(diào)整大小，特別是可折疊、可彎折或者可伸縮，其中，在各個位 置處，用于檢測的線圈之間的距離不同，該設(shè)備特別包括在此論述的校準(zhǔn)。
[0022] 該設(shè)備還包括用于檢測所述結(jié)構(gòu)的電子信號評估單元。根據(jù)由結(jié)構(gòu)發(fā)出的磁場在 線圈中感應(yīng)的電信號進(jìn)行該檢測。在此，信號評估單元根據(jù)來自至少兩個檢測線圈的電信 號的差值評估從設(shè)備到結(jié)構(gòu)的距離值。
[0023] 特別是，因此信號評估單元可W包括W下至少一個：
[0024] 連接到線圈的放大器電路，用于放大通過來自結(jié)構(gòu)的磁場在線圈中感應(yīng)的電信 號，
[0025] 用于電信號的帶寬限制濾波器，其被構(gòu)建為抑制不期望的頻率范圍和/或避免 混淆，
[0026] 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將放大器電路的濾波輸出數(shù)字化為時間和值離散數(shù)字表示， 和/或
[0027] ·Κ根據(jù)數(shù)字表示的評估（特別是根據(jù)至少第一線圈和第二線圈之間的信號強(qiáng) 度的差值）檢測所述結(jié)構(gòu)的方式構(gòu)建的計算單元。
[0028] 特別是，來自檢測線圈的電信號內(nèi)不包括任何信息內(nèi)容，或者如果運(yùn)樣的信息內(nèi) 容不被檢測設(shè)備評估用于提取信息內(nèi)容本身的目的，當(dāng)通過檢測設(shè)備運(yùn)樣做時，至多用于 該信號的可能識別。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明，檢測設(shè)備包括校準(zhǔn)單元。該校準(zhǔn)單元被構(gòu)建為將設(shè)備的至少第一線 圈或第二線圈中的一個連續(xù)地配置為用于所限定的電激勵信號的發(fā)送器，W在校準(zhǔn)程序期 間發(fā)射磁性校準(zhǔn)場。電激勵信號特別可W在頻率、電流強(qiáng)度和/或調(diào)制中的一個或更多個 方面被限定。
[0030] 由至少第一線圈或第二線圈中的至少其余一個接收或者檢測磁性校準(zhǔn)場，該至少 其余一個線圈當(dāng)前不被配置為發(fā)送器。
[0031] 用于檢測設(shè)備的校準(zhǔn)參數(shù)由校準(zhǔn)單元基于所接收到的校準(zhǔn)場確定，特別是，用于 深度確定的校準(zhǔn)參數(shù)，例如用于至少第一線圈和第二線圈的偏移參數(shù)和/或比例參數(shù)。另 一個校準(zhǔn)參數(shù)例如可W是相移參數(shù)和/或線圈定位參數(shù)。
[0032] 由此確定的校準(zhǔn)參數(shù)然后可W被施加至來自待檢測結(jié)構(gòu)的電信號（為它們的數(shù) 字和/或模擬表示），用于至少第一線圈和第二線圈的不同接收特性和/或信號評估單元 (特別是放大器、濾波器和/或模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的相應(yīng)信號評估路徑的至少部分補(bǔ)償。
[0033] 電激勵信號可W由信號發(fā)生器產(chǎn)生。在一個實施方式中，可W存在通過開關(guān)裝置 選擇性地連接到線圈中的一個的一個信號發(fā)生器，使得校準(zhǔn)單元被構(gòu)建為將相同激勵信號 施加到至少第一線圈和第二線圈的置換（permutation)或接續(xù)（succession)。在另一個實 施方式中，可W存在用于各個檢測線圈的專用激勵信號發(fā)生器。
[0034] 在一個實施方式中，電激勵信號特別可W具有已知電特性，該已知電特性由信號 發(fā)生器的設(shè)計限定或者被測量。例如，在該方面的第一實施方式中，當(dāng)電子信號評估單元的 接收部并聯(lián)連接至被施加到發(fā)送校準(zhǔn)場的檢測線圈中的一個的電激勵信號時，可W通過通 常用于檢測結(jié)構(gòu)的所述接收部測量該激勵信號。在該方面的第二實施方式中，線圈可W選 擇性地切換至接收部或者生成激勵信號源，其中，激勵信號由源的設(shè)計定義（例如，通過設(shè) 計固定或被調(diào)整）或者通過其它手段測量。在該方面的第Ξ實施方式中，在沒有準(zhǔn)確定義 或測量的其電學(xué)特性的知識的情況下，可W施加該激勵信號，如果相同激勵信號被選擇性 地切換至檢測線圈中的一個，則其不僅可W而且被特別使用。
[0035] 在特別是具有多于兩個線圈的實施方式中，不要求電激勵信號具有準(zhǔn)確已知的電 特性，如下進(jìn)一步論述的，但是激勵信號的頻率應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地在設(shè)備的檢測帶寬內(nèi)或者大致 對應(yīng)于來自待檢測的結(jié)構(gòu)的場的頻率。
[0036] 換句話說，在本發(fā)明中，檢測設(shè)備的至少第一線圈和第二線圈可操作作為用于磁 性校準(zhǔn)場的發(fā)送器，通過其余線圈拾取該校準(zhǔn)場，并且由此評估所得到的值，W確定用于線 圈的校準(zhǔn)參數(shù)。因此，根據(jù)本發(fā)明