專利名稱：：一種用于探測埋入式導(dǎo)體的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于探測埋入式導(dǎo)體的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：在掩埋有電力電纜、光纖電纜或公用管道的地方開始挖掘或其他工作之前，確定這些掩埋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。一旦確定了掩埋的公共設(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，其交流地放射出電磁輻射。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(yùn)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(yùn)載AC電源的電纜的結(jié)果的導(dǎo)體再次輻射的，具有達(dá)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，其由掩埋導(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)射器，包括商用的和軍用的。主動模式中，單獨(dú)的信號發(fā)射器產(chǎn)生出具有已知頻率和調(diào)制的交變磁場，其感應(yīng)附近的掩埋導(dǎo)體中的電流。該信號發(fā)射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)射器可以靠近掩埋導(dǎo)體布置且在導(dǎo)體中感應(yīng)信號。該掩埋導(dǎo)體再次輻射信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號。當(dāng)使用主動模式時必須考慮一些因素。當(dāng)發(fā)射器是常規(guī)的由單板電池提供電力時有效產(chǎn)生測試信號的同時盡可能保存電力消耗是很重要的，以便于延長發(fā)射器電池的使用壽命。所以從發(fā)射器輸出的信號能量應(yīng)該降至最小以減少電池消耗。另外，連接到不必要線路和覆蓋線路的高能量信號會造成探測目標(biāo)埋地導(dǎo)體困難。5發(fā)射器能夠被設(shè)置為以一定頻率和波形類型發(fā)射交流測試信號。頻率的選擇取決于許多因素，例如方便的感應(yīng)埋地導(dǎo)體內(nèi)的測試信號和來自周圍信號的干擾。關(guān)于交流測試信號頻率的選擇，高頻率信號通常用于高電阻線路或低絕緣電信線路，盡管沿著導(dǎo)體距離比低頻信號減少的更迅速。中間頻率信號通常用于系統(tǒng)供電電纜和連續(xù)金屬管線而低頻信號用于應(yīng)用定義終端的長途追蹤(地)。頻率最初選擇測試信號可能不適合，由于周圍環(huán)境的千擾信號。信號正在開展的其他鄰近導(dǎo)體在相同的頻率，或具有諧波頻率相同的頻率測試信號可能導(dǎo)致窮人信噪比信號的接收器探測到。由于這種干擾周圍頻率，可能需要改變的頻率測試信號所產(chǎn)生的發(fā)射器，以避免干擾周圍頻率。因此，在掩埋導(dǎo)體中使用發(fā)射器產(chǎn)生交流測試電流時，操作者可能需要反復(fù)設(shè)置發(fā)射器信號功率和頻率，以便使所產(chǎn)生的信號發(fā)射器是一個合適的頻率，這樣被探測的接收器和一個有效的能源。這就需要對于發(fā)射器和接收器有一個單獨(dú)操作者參與，或接收器的操作者反復(fù)在發(fā)射器和位于接收器目標(biāo)地點(diǎn)之間的旅行，所以這個是很費(fèi)時的。SchonstedtInstrumentsCo.的美國專利US6356082揭露了一個探測掩埋導(dǎo)體的系統(tǒng)，包括一個發(fā)射器和一個接收機(jī)，在兩者之間建立一個無線鏈接，從而允許遠(yuǎn)離發(fā)射器的操作員從接收機(jī)處就可以從發(fā)射器處得到重要信息，并且控制發(fā)射器的操作。當(dāng)將一個測試信號應(yīng)用于一個待追蹤的目標(biāo)掩埋導(dǎo)體的時候，如果有第二個掩埋導(dǎo)體非常接近于目標(biāo)導(dǎo)體，就會有困難產(chǎn)生。當(dāng)?shù)诙€導(dǎo)體載有接地回路電流的時候，由于兩個掩埋導(dǎo)體之間的耦合電容或直接接合，載有測試信號的目標(biāo)掩埋導(dǎo)體輻射的場可能會在第二個掩埋導(dǎo)體上感應(yīng)出電流。第二個導(dǎo)體上的感應(yīng)電流會使第二個導(dǎo)體產(chǎn)生再輻射，并且被接收機(jī)接收。因此，當(dāng)追蹤掩埋導(dǎo)體路徑的時候，需要確認(rèn)被追蹤的導(dǎo)體是目標(biāo)導(dǎo)體而不是第二個掩埋導(dǎo)體，因?yàn)闇y試信號從目標(biāo)導(dǎo)體上耦合到第二個掩埋導(dǎo)體上。雷迪有限公司的專利W090/09601描述了一個追蹤一個掩埋的通電導(dǎo)體，具體內(nèi)容如下。一個交流測試信號具有第一和第二部分，其頻率和相位相關(guān)，應(yīng)用于一個目標(biāo)導(dǎo)體，并且電磁場從多個不同的地點(diǎn)被探測。通過考慮第一和第二部分的相位，可以確定被探測到的導(dǎo)體是目標(biāo)導(dǎo)體還是第二個導(dǎo)體。在本申請中我們描述一種改進(jìn)的能克服一些傳統(tǒng)系統(tǒng)中的缺點(diǎn)的探測埋入式導(dǎo)體系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個目的是提供了一個用于探測掩埋導(dǎo)體的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一在掩埋導(dǎo)體中用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置，所述測試電流，包括第一組件和具有第一個組件頻率不相同頻率的第二組件；在所述掩埋導(dǎo)體中，用于探測由測試電流產(chǎn)生的電磁場的裝置，以及用于測定第一組件和第二組件之間相位差的裝置，和用于提供在用于探測電磁場的裝置和用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置之間的通信鏈接；通過通信鏈接，其中用于探測電磁場的裝置和用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置被配置用于測試電磁場裝置可改變第一組件和第二組件之間的相位差。用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置和用于探測電磁場的裝置被配置用于探測電磁場的裝置，去改變第一組件和第二組件之間的相位差，并通過用于探測電磁場的裝置被配置去比較相對參考相位差和第一組件和第二組件之間的相位差，以此計算相位蠕變；當(dāng)相位蠕變高于低門限值和低于高門限值時，用于探測電磁場的裝置被配置去傳送命令到用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置，以此來改變第一組件和第二組件之間的相位差；和用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置被配置來接受從用于探測電磁場的裝置傳送來的命令，以此去改變第一組件和第二組件之間的相位差。用于探測電磁場的裝置包括一用戶界面，和用于探測電磁場的裝置被配置于當(dāng)相位蠕變高于高門限值時傳送警告。該警告包括一第一組件和第二組件其中之一相位反相的警告，或者一通過用于探測電磁場的裝置來探測到的電磁場不能通過掩埋導(dǎo)體中測試電流產(chǎn)生的警告。低門限值是5度，優(yōu)選3度和2度。高門限值是60度，優(yōu)選80度和88度。沿著所述掩埋導(dǎo)體的位置上，參考相位差可以被測定。在用于探測電磁場的裝置和用于產(chǎn)生交流測試電流裝置之間的通信鏈接，是通過每個用于產(chǎn)生交流測試電流裝置和用于探測電磁場的裝置上的收發(fā)器來產(chǎn)生的。通信鏈接可能是一個雙工的或者半雙工無線或有線通信鏈接。無線通信鏈接可以使用藍(lán)牙通信協(xié)議。其中用于探測電磁場的裝置配置于改變第一組件和第二組件之間相位差，而不需要系統(tǒng)操作員的干預(yù)。依靠輸出模塊，用于產(chǎn)生交流測試電流裝置中可能產(chǎn)生所述掩埋導(dǎo)體的測試電流。7因?yàn)樵谒龅难诼駥?dǎo)體中，輸出模塊直接連接到部分掩埋導(dǎo)體上或者在掩埋導(dǎo)體周邊夾住，這樣該輸出模塊放射出一電磁場來感應(yīng)測試電流。用于探測電磁場的裝置包括多個用于探測電磁場的天線，而這些天線是通過在掩埋導(dǎo)體中通過測試電流來產(chǎn)生的，其中每個天線都能輸出典型的電磁場強(qiáng)度信號。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括一用于放大磁場強(qiáng)度信號的放大器。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括將轉(zhuǎn)換磁場強(qiáng)度信號成數(shù)字信號的數(shù)字變換器的模擬裝置；和安排處理數(shù)字信號和隔絕預(yù)定頻段的信號的數(shù)字信號處理器。本發(fā)明的第二個目的是提供了一種探測掩埋導(dǎo)體的方法，其包括提供了一種用于在掩埋導(dǎo)體中產(chǎn)生一交流測試電流的發(fā)射器，該測試電流包括具有第一組件和頻率不同于第一組件的第二組件；提供了在掩埋導(dǎo)體中用于探測電磁場通過測試電流產(chǎn)生的接收器，和用于測定在接收器中第一組件和第二組件之間相位差的接收器；提供了一發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接；和經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接，接收器可改變第一組件和第二組件之間的相位差。接收器可能改變第一組件和第二組件之間相位差，并通過將參考相位差與第一組件和第二組件之間接收器的相位差作比較，以此計算相位蠕變；比較低門限值和高門限值的相位蠕變；當(dāng)相位蠕變高于低門限值和低于高門限值時，就從接收器到發(fā)射器中傳送命令，以此來改變在第一組件和第二組件之間相位差；改變在第一組件和第二組件之間在發(fā)射器中的相位差。接收器包括用戶界面和一警告信息，當(dāng)相位蠕變高于高門限值時，接收器中就會顯示警告信息。該警告包括一第一組件和第二組件其中之一相位相反的警告，或者一通過用于探測電磁場的裝置來探測到的電磁場不能通過掩埋導(dǎo)體中測試電流產(chǎn)生的警告。低門限值是5度，優(yōu)選3度和2度。高門限值是60度，優(yōu)選80度和88度。沿著所述掩埋導(dǎo)體的位置上，參考相位差可以被測定。在接收器和發(fā)射器之間之間有通信鏈接，是通過每個接收器和發(fā)射器上的收發(fā)器來產(chǎn)生的。通信鏈接是一個雙工的或者半雙工無線或有線通信鏈接。無線通信鏈接可以使用藍(lán)牙通信協(xié)議。用于探測電磁場的裝置配置于改變第一組件和第二組件之間相位差，而不需要系統(tǒng)操作員的干預(yù)。其中依靠輸出模塊，所述掩埋導(dǎo)體的測試電流能被用于產(chǎn)生交流測試電流裝置產(chǎn)生，在所述的掩埋導(dǎo)體中，所述的輸出模塊直接連接到部分掩埋導(dǎo)體上或者在掩埋導(dǎo)體周邊夾住，這樣所述的輸出模塊放射出一電磁場來感應(yīng)測試電流。接收器包括多個用于探測電磁場的天線，而這些天線是通過在掩埋導(dǎo)體中通過測試電流來產(chǎn)生的，其中每個天線都能輸出典型的電磁場強(qiáng)度信號。本發(fā)明方法進(jìn)一步包括用于放大磁場強(qiáng)度信號的放大器,和將轉(zhuǎn)換磁場強(qiáng)度信號成數(shù)字信號的數(shù)字變換器的模擬裝置；和安排處理數(shù)字信號和隔絕預(yù)定頻段的信號的數(shù)字信號處理器。通過本發(fā)明的另一目的是提供了一種測試掩埋導(dǎo)體的系統(tǒng)，其包括一用于在掩埋導(dǎo)體中用于產(chǎn)生交流測試電流的發(fā)射器，所述的測試電流包括具有第一組件和頻率不同于第一組件的第二組件；一在掩埋導(dǎo)體中用于探測電磁場通過測試電流產(chǎn)生的接收器，和用于測定在接收器中第一組件和第二組件之間相位差的接收器；一發(fā)射器和接收器之間用于通信鏈接的裝置；其中經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接，接收器可改變第一組件和第二組件之間的相位差。圖1是本發(fā)明的用于探測掩埋導(dǎo)體系統(tǒng)的示意圖圖2是圖1所示系統(tǒng)中發(fā)射器的框圖圖3是圖1所示系統(tǒng)中接收器的框圖圖4為本發(fā)明第一個實(shí)施例使用圖1所示系統(tǒng)設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試信號傳輸功率和頻率方法的流程圖。；圖5為本發(fā)明第二個實(shí)施例使用圖1所示系統(tǒng)設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試信號傳輸功率和頻率方法的流程圖6為本發(fā)明一個實(shí)施例使用圖1所示系統(tǒng)重新設(shè)定由發(fā)射器產(chǎn)生的測試信號的不同頻率分量之間的相位差方法的流程圖。具體實(shí)施例方式圖l是本發(fā)明的用于探測掩埋導(dǎo)體系統(tǒng)的示意圖，通過本發(fā)明的實(shí)施例，包括一個手提式的發(fā)射器5和一個手提式的接收器7。發(fā)射器5的位置靠近掩埋導(dǎo)體3，并充當(dāng)9用于產(chǎn)生交流電流測試信號的裝置。發(fā)射器的一個天線被輸入一個交變電壓，來產(chǎn)生一個連接掩埋導(dǎo)體3周圍的磁場9，從而在掩埋導(dǎo)體3上感應(yīng)一個交流電流測試信號。這個交流電流測試信號作為一個電磁場11被掩埋導(dǎo)體3輻射，發(fā)射器5和接收器7均包括一個通信模塊13，15。每個通信模塊13，15包括一個收發(fā)設(shè)備，可為接收器7和發(fā)射器5之間提供通信鏈接?？刂菩盘柺褂脽o線通信技術(shù)傳輸，如藍(lán)牙(RTM)標(biāo)準(zhǔn)。在其它實(shí)施例中，可以使用其它的有線或無線技術(shù)來為接收器7和發(fā)射器5之間傳輸控制信號。圖2為圖1的系統(tǒng)1中一個便攜發(fā)射器5的框圖。交流電流測試信號由一個輸出模塊21輻射，并且耦合到掩埋導(dǎo)體3上，從而在掩埋導(dǎo)體3上產(chǎn)生交流測試電流。在其它的實(shí)施例中，如果直接接觸導(dǎo)體是可行的，發(fā)射信號可以通過直接連接輸出模塊21和掩埋導(dǎo)體3或?qū)⑤敵瞿K21固定在掩埋導(dǎo)體3的周圍的傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于掩埋導(dǎo)體3。輸出模塊21也可以充斥在一個范圍，從而給該范圍內(nèi)的所有導(dǎo)線通電。由輸出模塊21產(chǎn)生的測試信號由一個信號處理模塊23控制。該信號處理模塊23設(shè)置信號功率，頻率和調(diào)制方式，來應(yīng)用于掩埋導(dǎo)體3。信號處理模塊23和輸出模塊21由一個控制器25控制。發(fā)射器5的操作由操作員通過一個用戶界面模塊27設(shè)定，或者由接收器7發(fā)送到通信模塊15的命令設(shè)定，具體描述如下。用戶界面模塊27傳輸信息給發(fā)射器5的操作員，并且可以包括一個或多個可以顯示信息的顯示器為該儀器的操作員，輸入設(shè)備如鍵盤或觸摸屏，和一個聲音輸入設(shè)備如喇叭或蜂鳴器。除了通信模塊15從接收器7的通信模塊13收/發(fā)發(fā)送和接受命令，通信模塊15還可以使發(fā)射器5與一個個人計算機(jī)或一個個人數(shù)位助理連接(未在圖中示出)。發(fā)射器5還包括一個記憶模塊29和一個電源模塊31，電源模塊包括一個電源如電池和一個電源管理電路。發(fā)射器5包括一個可計算發(fā)射器處的接地復(fù)數(shù)阻抗的工具。接地的復(fù)數(shù)阻抗可通過比較驅(qū)動輸出模塊21的電壓的相位和幅度和輸出模塊21的電流的相位和幅度得到。這些相位之間的關(guān)系取決于應(yīng)用測試信號的負(fù)載(公共設(shè)施)的本性。如果負(fù)載主要是阻性的，那么電流和電壓的相位基本一致。對于一個主要是容性的負(fù)載，電流的相位會超前于電壓的相位達(dá)90度，并且如果負(fù)載主要是感性的，那么電流的相位會滯后于電壓的相位達(dá)90度。便攜發(fā)射器5的各部分設(shè)置在一個外殼內(nèi)(圖中未示出)。圖3是圖1所示系統(tǒng)1的一個便攜接收器7框圖。由掩埋導(dǎo)體3輻射的電磁場11被一個天線模塊31中的天線探測出來。每一個天線輸出一個場強(qiáng)信號代表天線的電磁場。天線模塊31的輸出由信號處理模塊33輸入，其包括一個可以分離預(yù)期頻率的信號信號處理模塊33，和處理這些信號從而獲得他們的特性。信號處理模塊33包括一個預(yù)放大階段，如被探測信號較弱的時候，可放大由天線輸出的場強(qiáng)信號。信號處理模塊33還包括一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將場強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，和一個數(shù)字信號處理模塊，可以處理數(shù)字化了的信號。像發(fā)射器5，接收器7還包括一個控制器35，電源模塊37，通信模塊13，記憶模塊39和用戶界面41。便攜接收器7的各部分設(shè)置在一個外殼內(nèi)(圖中未示出)。接收器7和發(fā)射器5的通信模塊13，15提供一個接收器7和發(fā)射器5之間的通信/數(shù)據(jù)鏈接，從而增強(qiáng)系統(tǒng)l操作員的定位能力，簡化了操作界面，并且?guī)椭粋€用戶同時操作接收器7和發(fā)射器5。在本實(shí)施例中，通信鏈接為一個射頻遙測系統(tǒng)，可在接收器7和發(fā)射器5之間提供半雙工通信。在其它實(shí)施例中，可以使用全雙工的通信鏈接。通過使用長距離藍(lán)牙(RTM)收發(fā)器，如Ezurio(RTM)BTM404長距離藍(lán)牙(RTM)系列，接收器7和發(fā)射器5之間的通信鏈接可以保持在可視距離800米的范圍內(nèi)。這個通信標(biāo)準(zhǔn)在通信鏈接的范圍和接收器7和發(fā)射器5中電池要求的低功率消耗中提供了很好的平衡，從而維持通信鏈接。其它的通信標(biāo)準(zhǔn)也可以應(yīng)用于其它的實(shí)施例中。在本實(shí)施例中，接收器7可以全權(quán)控制發(fā)射器5。通信傳輸層基于標(biāo)準(zhǔn)的串行接口協(xié)議，適用于同步或異步串行數(shù)據(jù)。接收器7作為總線控制器，發(fā)射器5作為從屬設(shè)備。所有從接收器7發(fā)送給發(fā)射器的的命令有發(fā)射器5確認(rèn)，從而使發(fā)射器5和接收器進(jìn)行同步。如果由于校驗(yàn)和誤差或者確認(rèn)信號未被接收器接收，接收器7和發(fā)射器5均假設(shè)該命令未被激活。系統(tǒng)1的第一個實(shí)施例中，接收器命令和發(fā)射器響應(yīng)在表1中給出。表l接收器命令和發(fā)射器響應(yīng)命令—<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>感應(yīng)模式開/關(guān)8KFF開/關(guān)CD波形開/關(guān)ACD波形開/關(guān)增加CDFl相位在第二個實(shí)施例中，接收器7和發(fā)射器5具有擴(kuò)展命令和響應(yīng)，如表2所示。表2第二個實(shí)施例中附加接收器命令和發(fā)射器響應(yīng)命令_請求接地阻抗—請求功率輸出請求電壓輸出~請求電流輸出請求電池電壓在圖1的本發(fā)明的第一個實(shí)施例中，根據(jù)圖4所示的方法，系統(tǒng)l可以通過遙控設(shè)定由發(fā)射器5發(fā)射的測試信號的特性。發(fā)射器5和接收器7被開啟，并且在步驟S101中，發(fā)射器5和接收器7之間的通信鏈接被建立起來。測試信號的特性包括頻率和功率，其中在步驟S103中，頻率和特性通過用戶界面27通過發(fā)射器5初始設(shè)定。測試信號由發(fā)射器5發(fā)射，并且直接或間接的與掩埋導(dǎo)體發(fā)生耦合，從而在掩埋導(dǎo)體3內(nèi)產(chǎn)生交流測試電流。測試信號的頻率被輸入到接收器7，所以接收器7可以監(jiān)控與發(fā)射器5產(chǎn)生的測試信號頻率同頻的信號。在步驟S105中，通過使用已知的放大器，濾波器，信號處理技術(shù)，在測試信號的頻率下，接收器7探測由掩埋導(dǎo)體輻射的電磁場11。在步驟S107中，接收器7在測試信號的頻率下計算測試信號的信噪比。測試信號的信噪比應(yīng)該比高于一個較低的門限值，從而可以處理測試信號，在步驟S109中，接收器7確定在測試信號的頻率下探測到的信號是否高于一個較低的門限值。如果在測試信號的頻率上有噪聲，例如由于相鄰信號的干擾或同頻率的諧波產(chǎn)生的，那么在步驟Slll中，接收器7通過少量的調(diào)整信號頻率來確定一個新的測試信號，如在正負(fù)17赫茲的范圍內(nèi)。是否調(diào)整信號頻率可以由接收器自動進(jìn)行確定(根據(jù)信噪比的估計值)，或者在操作者的要求下手動改變。在步驟S113中，接收器7發(fā)送一個"設(shè)定頻率"和"設(shè)定功率要求"命令給發(fā)射器5，發(fā)射器5通過發(fā)送一個確認(rèn)響應(yīng)給接收器7確認(rèn)該12命令。該方法然后回到步驟S103，并且重復(fù)步驟S103至S113，直到接收器7探測的測試信號的信噪比高于一個較低的門限值。較低的門限值是至少20dB(IO赫茲帶寬)，最佳的是至少12dB(IO赫茲帶寬)和進(jìn)一步最佳的是至少6dB(IO赫茲帶寬)。一旦信噪比確定為高于較低的門限值，然后在步驟S115，接收器7確定由發(fā)射器5發(fā)射的測試信號的傳輸功率是否可以被降低。一個較高的門限值是40dB(10赫茲帶寬)，最佳的是至少50dB(IO赫茲帶寬)和進(jìn)一步最佳的是至少60dB(IO赫茲帶寬)。測試信號的傳輸功率的降低可以降低發(fā)射器5的功率消耗，從而延長了電源模塊29的工作時間，同時可以產(chǎn)生具有接收器7可接收信噪比的測試信號。如果較低的信噪比可以接受，那么在步驟S117中，接收器7確定一個較低的測試信號功率，并且在步驟S113中，接收器7發(fā)送一個"設(shè)定頻率"和"設(shè)定功率要求"命令給發(fā)射器5，發(fā)射器5通過發(fā)送一個確認(rèn)響應(yīng)給接收器7確認(rèn)該命令。該方法然后回到步驟S103，并且重復(fù)步驟S103至S117，直到接收器7探測的測試信號的信噪比高于一個較低的門限值，并且測試信號的傳輸功率為最佳值。一旦這些條件都滿足，在步驟S119中，接收器處理測試信號，從而確定，例如掩埋導(dǎo)體的深度。在本發(fā)明的第二個實(shí)施例中，根據(jù)圖5所示的方法，圖l所示的系統(tǒng)l可以遠(yuǎn)程遙控設(shè)定發(fā)射器5發(fā)射的測試信號的特性。由上所述并參考表3和表4，在第二個實(shí)施例中，接收器7和發(fā)射器5具有一個擴(kuò)展的命令和響應(yīng)集。對于第一個實(shí)施例，在第二個實(shí)施例中，發(fā)射器5和接收器7被開啟，并且在步驟S201中，發(fā)射器5和接收器7之間的通信鏈接被建立起來。中在歩驟S203中，發(fā)射器5測量接地的復(fù)數(shù)阻抗，并且發(fā)送阻抗值給接收器。在本實(shí)施例中，這個步驟是接收器7發(fā)送給發(fā)射器5的"請求接地阻抗"命令的響應(yīng)。在其它實(shí)施例中，一旦發(fā)射器5和接收器7之間的通信鏈路建立起來以后，發(fā)射器5可以周期性的測量并且發(fā)送接地阻抗的測量數(shù)據(jù)給接收器7，或者發(fā)射器可以測量并且發(fā)送接地阻抗的測量數(shù)據(jù)給接收器7。接收器7使用由發(fā)射器5發(fā)送的復(fù)雜阻抗測量數(shù)據(jù)，來初始設(shè)定傳輸?shù)臏y試信號的頻率。如果負(fù)載被確定為是低阻性或主要是感性，那么初始設(shè)定發(fā)射器測試信號為低頻率。如果如果負(fù)載被確定為是高阻性或主要是容性，那么初始設(shè)定發(fā)射器測試信號為高頻率。在步驟S205,接收器7發(fā)射一個"設(shè)定頻率"和一個"設(shè)定功率要求"命令給發(fā)射器5，發(fā)射器5通過發(fā)送一個確認(rèn)響應(yīng)給接收器7確認(rèn)該命令。在步驟S207中，測試信號的功率和頻率由發(fā)射器5根據(jù)接收器7發(fā)送的命令設(shè)定。由發(fā)射器5發(fā)送的測試信號與掩埋導(dǎo)體3產(chǎn)生耦合。在步驟S209中，接收器7探測有掩埋導(dǎo)體3輻射的一個電磁信號11，并且在步驟S211中，對于第一個實(shí)施例，接收器7在測試信號的頻率下計算測試信號的信噪比。在步驟S213中，接收器7確定在測試信號的頻率下探測到的信號是否高于一個較低的門限值。如果信噪比低于門限值，那么在歩驟S215中，如上所述，接收器7通過少量的調(diào)整信號頻率來確定一個新的測試信號。該方法然后回到步驟S205，并且重復(fù)步驟S205至S215，直到接收器7探測的測試信號的信噪比高于門限值。一旦信噪比確定為高于較低的門限值，然后在步驟S217，接收器7確定是否由發(fā)射器5發(fā)射的測試信號的傳輸功率是否可以被降低。如果較低的信噪比可以接受，那么在步驟S219中，接收器7確定一個較低的測試信號功率。該方法然后回到步驟S205，并且重復(fù)步驟S205至S219，直到接收器7探測的測試信號的信噪比高于門限值，并且測試信號的傳輸功率為最佳值。一旦這些條件都滿足，在步驟S221中，接收器處理測試信號，從而確定，例如掩埋導(dǎo)體3的深度。在W090/09601中描述的技術(shù)被應(yīng)用于本發(fā)明中，與發(fā)射器5和接收器7之間的通信鏈路結(jié)合，從而增強(qiáng)操作者的探測能力。在本最佳實(shí)施例中，一個信號分量f,是其它信號分量f2頻率的兩倍。在其它實(shí)施例中，一個信號分量可以為其它信號分量的偶數(shù)整數(shù)倍或次諧波。如果應(yīng)用于目標(biāo)導(dǎo)體的測試信號與附近的第二個導(dǎo)體耦合，那么很可能這個信號的相位與原始信號相反。在相鄰導(dǎo)體間的耦合機(jī)構(gòu)可以是阻性，容性或者是感性的。在阻性耦合的情況下，當(dāng)信號沿低阻抗路徑返回至發(fā)射器有可能出現(xiàn)相位漂移。因此，已知探測信號的分量f,，f2的相位分別是^，和^2，有可能能夠區(qū)別外流的"原始信號"和有害的第二個信號。這種方法叫做電流方向識別。在接收器，加倍較低頻率f2可產(chǎn)生同頻率的兩個信號fi，2f"并分別具有相位^,和2力2。^,-2^2的值為相位不變量，也就是說其具有原始導(dǎo)體的一個值，并且對于相鄰的公共設(shè)施的信號有一個180度的相位偏移。因此，可以毫無異議的確定被探測到的場是否為應(yīng)用了測試信號的目標(biāo)導(dǎo)體輻射的或是被其它導(dǎo)體輻射的。通過這種方法，接收器兩個信號的相位可以被比較，從而識別測試信號應(yīng)用的導(dǎo)體和載有接地回路電流的導(dǎo)體。14當(dāng)兩個頻率分量f，&通過2倍數(shù)分離的時候，高頻率分量n的容性泄漏電流至少是低頻率分量f2的兩倍。這回導(dǎo)致頻率分量f"f2沿導(dǎo)體會有不同的衰減率和相位偏移，從而導(dǎo)致在接收器7產(chǎn)生的頻率分量f\，f,之間的相位差^,-2^的漏電。因此，沿掩埋導(dǎo)體長度上分散的點(diǎn)上測量的相位反轉(zhuǎn)可能是由于測試信號耦合到第二個導(dǎo)體上，或者是由于在頻率分量f,，f2的相位間的相位便宜的累積。當(dāng)沿目標(biāo)導(dǎo)體探測測試信號的時候，為了克服潛在的不確定性，兩個頻率分量f,，f2之間的相位差分別在一個初始相位偏移已知的參考點(diǎn)和一個參考相位差相比較。當(dāng)測量的f,，f2之間的相位差增加的時候，重置參考相位差，從而相位泄漏可以被追蹤。這個技術(shù)被稱為電流方向重置。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，根據(jù)圖6所示的方法，圖1所示的系統(tǒng)1可以重新設(shè)定電流方向測量。在步驟S301中，fnf2之間的初始相位差由在與發(fā)射器5足夠近的位置上的接收器7計算出來，由泄漏導(dǎo)致的相位反轉(zhuǎn)不會發(fā)生。在步驟S303中，在參考位置上由接收器7計算出來的f,，f2之間的相位差被儲存在接收器7的記憶模塊39內(nèi)。接收器7沿掩埋導(dǎo)體3移動，并且在步驟S305中，f2之間下一個相位差被計算，并且在參考位置和電流位置之間的相位泄漏被計算出來。在步驟S307中，如果相位泄漏低于較低的門限值，那么不會有任何動作，并且接收器7繼續(xù)沿掩埋導(dǎo)體3移動，并且進(jìn)行進(jìn)一步的相位測量，然后范圍步驟S303。較低的門限值是5度，最佳是在3度到5度之間，更佳的是2度。在步驟S307中，如果相位泄漏高于較低的門限值，那么在步驟S309中，是否相位泄漏高于較高的門限值可以被確定。如果相位泄漏被確定高于較高的門限值，那么在步驟S311中，接收器確定接收器探測的導(dǎo)體其上的測試信號是從目標(biāo)導(dǎo)體上耦合來的，或者操作員遠(yuǎn)離了參考位置從而發(fā)生了一個大的相位泄漏。接收器發(fā)送一個警告給操作員存在相位反轉(zhuǎn)。在步驟S313中，操作員必須返回最近的參考位置，在這個位置上，已知測試信號沒有耦合至第二個導(dǎo)體上，并在這里繼續(xù)探測。較高的幅度門限值為60度，最佳為80度，更佳為88度。如果相位泄漏在較高和較低的門限值之間，那么在步驟S315中，接收器發(fā)送一個表1中的"增加CDFl相位"命令給發(fā)射器，從而增加f,的相位，因此可以降低f,和f2之間的相位差。在步驟S317中，發(fā)射器5在這個增加f,的相位，并且在步驟S303中，在新的參考位置上的f,和f2之間的相位差被儲存在接收器7中。發(fā)射器5發(fā)送一個"增加CDFl相位"確認(rèn)信息給接收器7.各種改進(jìn)對習(xí)之技術(shù)者而言是顯而易知的，并且所有的改進(jìn)都應(yīng)該落在本發(fā)明的權(quán)利范圍中內(nèi)。本發(fā)明的各個方面都可以應(yīng)用于任何的傳統(tǒng)方式中，例如，使用特定的硬件，或者小型的硬件或軟件。處理設(shè)備可以包括任何適合的帶有程序的設(shè)備，例如通用計算機(jī)，個人數(shù)位助理，移動電話，如WAP或第三代電話等等。既然本發(fā)明可以應(yīng)用為軟件，本發(fā)明的各個方面也可以包括在可編程儀器上的計算機(jī)應(yīng)用。計算機(jī)軟件可以通過任何傳統(tǒng)的載體媒介提供給可編程儀器。載體媒介可包括一個靜態(tài)的載體媒介，如載有計算機(jī)碼的電，光，微波，聲波，射頻信號。這種靜態(tài)的載體媒介的一個例子是在IP網(wǎng)絡(luò)上載有計算機(jī)碼的TCP/IP信號，例如Internet。這種載體媒介還可以包括一個存儲媒介，存儲處理器可讀碼，如軟盤，硬盤，CDROM,磁帶或固態(tài)記憶裝置。權(quán)利要求1、一種用于探測掩埋導(dǎo)體的系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括一在掩埋導(dǎo)體中用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置，所述的測試電流，包括第一組件和具有第一個組件頻率不相同頻率的第二組件；在所述掩埋導(dǎo)體中，用于探測由測試電流產(chǎn)生的電磁場的裝置，以及用于測定第一組件和第二組件之間相位差的裝置，和用于提供在用于探測電磁場的裝置和用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置之間的通信鏈接；通過通信鏈接，其中用于探測電磁場的裝置和用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置被配置用于測試電磁場裝置可改變第一組件和第二組件之間的相位差。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征是其中用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置和用于探測電磁場的裝置被配置用于探測電磁場的裝置，可改變第一組件和第二組件之間的相位差，并通過用于探測電磁場的裝置被配置去比較相對參考相位差和第一組件和第二組件之間的相位差，以此計算相位蠕變；當(dāng)相位蠕變高于低門限值和低于高限值時，用于探測電磁場的裝置被配置去傳送命令到用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置，以此來改變第一組件和第二組件之間的相位差；和用于產(chǎn)生交流測試電流的裝置被配置來接受從用于探測電磁場的裝置傳送來的命令，以此去改變第一組件和第二組件之間的相位差。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是其中用于探測電磁場的裝置包括一用戶界面，和用于探測電磁場的裝置被配置于當(dāng)相位蠕變高于高門限值時傳送警告。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征是其中所述的警告包括一第一組件和第二組件其中之一相位反相的警告。5、根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其特征是其中所述的警告包括一通過用于探測電磁場的裝置來探測到的電磁場不能通過掩埋導(dǎo)體中測試電流產(chǎn)生的警告。6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是所述的低門限值是2度。7、根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是所述的高門限值是88度。8、根據(jù)權(quán)利要求2至7任一所述的系統(tǒng)，其特征是其中沿著所述掩埋導(dǎo)體的位置上，所述的參考相位差可以被測定。9、根據(jù)權(quán)利要求前述任一所述的系統(tǒng)，其特征是其中在用于探測電磁場的裝置和用于產(chǎn)生交流測試電流裝置之間的通信鏈接是通過每個用于產(chǎn)生交流測試電流裝置和用于探測電磁場的裝置上的收發(fā)器來產(chǎn)生的。10、根據(jù)權(quán)利要求前述任一所述的系統(tǒng)，其特征是其中在用于探測電磁場的裝置和用于產(chǎn)生交流測試電流裝置之間所述的通信鏈接是一雙工的或者半雙工通信鏈接。11、根據(jù)權(quán)利要求前述任一所述的系統(tǒng)，其特征是其中在用于探測電磁場的裝置和用于產(chǎn)生交流測試電流裝置之間所述的通信鏈接是一無線或有線通信鏈接。12、根據(jù)權(quán)利要求前述任一所述的系統(tǒng)，其特征是其中用于探測電磁場的裝置配置于改變第一組件和第二組件之間相位差，而不需要系統(tǒng)操作員的干預(yù)。13、根據(jù)權(quán)利要求前述任一所述的系統(tǒng)，其特征是其中依靠輸出模塊，所述掩埋導(dǎo)體的測試電流能被用于產(chǎn)生交流測試電流裝置產(chǎn)生，在所述的掩埋導(dǎo)體中，所述的輸出模塊直接連接到部分掩埋導(dǎo)體上或者在掩埋導(dǎo)體周邊夾住，這樣所述的輸出模塊放射出一電磁場來感應(yīng)測試電流。14、根據(jù)權(quán)利要求前述任一所述的系統(tǒng)，其特征是進(jìn)一步包括將轉(zhuǎn)換磁場強(qiáng)度信號成數(shù)字信號的數(shù)字變換器的模擬裝置；和安排處理數(shù)字信號和隔絕預(yù)定頻段的信號的數(shù)字信號處理器，其中用于探測電磁場的裝置包括多個用于探測電磁場的天線，而這些天線是通過在掩埋導(dǎo)體中通過測試電流來產(chǎn)生的，其中每個天線都能輸出典型的電磁場強(qiáng)度信號。15、一種探測掩埋導(dǎo)體的方法，其特征是所述的方法包括提供了一種用于在掩埋導(dǎo)體中產(chǎn)生一交流測試電流的發(fā)射器，所述的測試電流包括具有第一組件和頻率不同于第一組件的第二組件；提供了在掩埋導(dǎo)體中用于探測電磁場通過測試電流產(chǎn)生的接收器，和用于測定在接收器中第一組件和第二組件之間相位差的接收器；提供了一發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接；和經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接，接收器改變第一組件和第二組件之間的相位差。16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征是其中所述的接收器可能改變第一組件和第二組件之間相位差，并通過將參考相位差與第一組件和第二組件之間接收器的相位差作比較，以此計算相位蠕變；比較低門限值和高門限值的相位蠕變；當(dāng)相位蠕變高于低門限值和低于高門限值時，就從接收器到發(fā)射器中傳送命令，以此來改變在第一組件和第二組件之間相位差；改變在第一組件和第二組件之間在發(fā)射器中的相位差。17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征是其中低門限值是5度。18、根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征是其中高門限值是60度。19、根據(jù)權(quán)利要求15至18任一所述的方法，其特征是其中在接收器和發(fā)射器之間的通信鏈接是一雙工的或者半雙工通信鏈接，以及在接收器和發(fā)射器之間的通信鏈接是無線通信鏈接。20、根據(jù)權(quán)利要求15至19任一所述的方法，其特征是用于探測電磁場的裝置配置于改變第一組件和第二組件之間相位差，而不需要系統(tǒng)操作員的干預(yù)。21、根據(jù)權(quán)利要求15至20任一所述的方法，其特征是其中依靠輸出模塊，所述掩埋導(dǎo)體的測試電流能被用于產(chǎn)生交流測試電流裝置產(chǎn)生，在所述的掩埋導(dǎo)體中，所述的輸出模塊直接連接到部分掩埋導(dǎo)體上或者在掩埋導(dǎo)體周邊夾住，這樣所述的輸出模塊放射出一電磁場來感應(yīng)測試電流。22、根據(jù)權(quán)利要求15至21任一所述的方法，其特征是進(jìn)一步包括-將轉(zhuǎn)換磁場強(qiáng)度信號成數(shù)字信號的數(shù)字變換器的模擬裝置；和安排處理數(shù)字信號和隔絕預(yù)定頻段的信號的數(shù)字信號處理器，其中用于探測電磁場的裝置包括多個用于探測電磁場的天線，而所述的天線是通過在掩埋導(dǎo)體中通過測試電流來產(chǎn)生的，其中每個天線都能輸出典型的電磁場強(qiáng)度信號。23、一種探測掩埋導(dǎo)體的系統(tǒng)，其特征是所述的系統(tǒng)包括-一用于在掩埋導(dǎo)體中用于產(chǎn)生交流測試電流的發(fā)射器，所述的測試電流包括具有第一組件和頻率不同于第一組件的第二組件；一在掩埋導(dǎo)體中用于探測電磁場通過測試電流產(chǎn)生的接收器，和用于測定在接收器中第一組件和第二組件之間相位差的接收器；一發(fā)射器和接收器之間用于通信鏈接的裝置；其中經(jīng)過發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接，接收器可改變第一組件和第二組件之間的相位差。全文摘要一種探測掩埋導(dǎo)體的系統(tǒng)包括一用于在掩埋導(dǎo)體中產(chǎn)生一交流測試電流的發(fā)射器，和在掩埋導(dǎo)體中用于探測電磁場通過測試電流產(chǎn)生的接收器，一發(fā)射器和接收器之間的通信鏈接；所述的測試電流，包括第一組件和具有第一個組件頻率不相同頻率的第二組件；接收器監(jiān)控第一和第二組件的相位蠕變，和控制發(fā)射器在第一和第二組件之間重設(shè)相位差作為相位蠕變增值。文檔編號G01V3/06GK101561514SQ200910118420公開日2009年10月21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)明者約翰·馬克果申請人:雷迪有限公司