專利名稱：探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一用于探測一導(dǎo)電目標(biāo)的探測器。特別是(但并不局限于此)它涉及一用于探測一地下導(dǎo)體例如一暗埋的電纜或管道的探測器。
許多不同用途(電力、燃?xì)?、電信?的暗埋電纜和管道網(wǎng)的劇增意味著對地面的任何挖掘可能是在暗埋的電纜或管道的鄰近處，而且這種挖掘包含損壞或干擾暗埋電纜或管道的的危險，除非可以準(zhǔn)確地知道暗埋電纜或管道的位置。
具體地說，電話、有線電視等光纖通訊系統(tǒng)使用的增長已大大增大了與挖掘有關(guān)的問題。這種光纖通訊系統(tǒng)具有比金屬導(dǎo)體高得多的通訊能力，但由于損壞或干擾光纖通訊系統(tǒng)的代價是很大的。此外，如果出現(xiàn)損壞，修復(fù)光纖通訊線比修復(fù)金屬通訊線更困難?；谶@一原因，光纖通訊系統(tǒng)的所有者和/或經(jīng)營者一般需要在光纖鄰近處進(jìn)行任何挖掘之前，通過合適的探測系統(tǒng)和直觀檢測來準(zhǔn)確地確定光纖通訊線的位置。實踐中，這意味著在鄰近處進(jìn)行任何大范圍的挖掘之前，首先須進(jìn)行一初始挖掘以允許對電纜進(jìn)行正式檢測。此外，每一次用于檢測光纖通訊線的初始探測和挖掘都必須沿著光纖通訊線的長度反復(fù)地進(jìn)行，并且這需要大量的時間和嘗試。
通過一設(shè)置于一手持接收器內(nèi)的合適的天線組件，一種傳統(tǒng)的探測器檢測一導(dǎo)體內(nèi)信號流的交變場。這種裝置適于探測光纖通訊線，因為為保護(hù)起見，這種通訊線都具有一金屬殼，并且可向該金屬殼施加一信號并對其進(jìn)行檢測。
在這種傳統(tǒng)系統(tǒng)中，用戶攜帶著接收器并反復(fù)地在鄰近于目標(biāo)導(dǎo)體處進(jìn)行測量，直至接收器表明已發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)體。然后，為了獲得前述直觀的檢測，在由該探測器確定的位置處進(jìn)行挖掘，直至管道、電纜或者光纖通訊線暴露出來。
本發(fā)明第一方面提供了一種具有至少兩個天線的探測器，其天線間的間距是已知的，每一天線可測量該目標(biāo)在兩個天線間距方向并且垂直于該方向的電磁場分量，然后提供合適的處理裝置來計算出確定探測器相對于產(chǎn)生電磁場的導(dǎo)體的方向與間距的座標(biāo)信息。在下述說明中，對應(yīng)于天線間距的方向?qū)⒈粯?biāo)記為Z方向，而與該目標(biāo)相交的垂直方向被標(biāo)記為Y方向。因此，本發(fā)明可得出目標(biāo)相對于探測器的X和Y座標(biāo)信息。
探測器最好采用地面穿透探頭的形式。則當(dāng)探頭穿透地面時，天線檢測所要探測的地下目標(biāo)導(dǎo)體的電磁信號，并能確定探頭相對于地下目標(biāo)的位置。因此，探頭可朝向地下目標(biāo)進(jìn)入地面且使用者可獲得反映探頭離目標(biāo)間距的信息，從而使探頭更進(jìn)一步地接近地下目標(biāo)而不會產(chǎn)生冒由于外力碰撞而使得探頭損壞地下目標(biāo)的風(fēng)險。
為確定探測器離目標(biāo)的間距，探測器上必須提供至少兩個隔開設(shè)置的天線。由這兩個天線檢測到的電磁場之差可用于計算探測器離目標(biāo)的距離(即間距)，以向操作者產(chǎn)生合適的信息。最好提供三個或更多的天線，因為當(dāng)探測器通過利用檢測天線而靠近地下目標(biāo)時，這可允許進(jìn)行更精確的測量。當(dāng)探測器為一地面穿透探頭時，這尤為有益，因而當(dāng)探頭非?？拷叵履繕?biāo)時，其探測精度可得以改善。
至少地理論上通過檢測兩個天線處的電磁場并進(jìn)行簡單的三角學(xué)計算，可以確定目標(biāo)相對于探測器的位置。然而在實踐中，很有可能由導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁場有偏位現(xiàn)象，例如由于具有其它鄰近導(dǎo)體，因此最好給這種處理裝置提供適當(dāng)補(bǔ)償以修正上述偏位誤差。此外，雖然可以使天線具有共用中心的線圈，但使線圈具有偏移的中心通常更實用，但在這種情形中同樣也須提供適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
雖然可以使每一天線具有兩軸線圈，但最好是提供三軸線圈，因為這可得出更進(jìn)一步的信息，從而可確定目標(biāo)延伸方向相對于Y方向的傾斜。
在一更進(jìn)一步的改進(jìn)中，探測器提供有測傾傳感裝置，從而可確定探測器因而也就是其X方向相對于垂直方向的傾斜。然后處理裝置利用這一傾斜信息，與探測器的定向無關(guān)地以目標(biāo)離探測器的垂直和水平間距(兩參數(shù))來確定目標(biāo)所在的位置。這一點是重要的，因為很難使任何操作者保證探測器處于絕對垂直的狀態(tài)。
本發(fā)明的這一方面可用于探測能傳輸電磁信號的任何導(dǎo)電目標(biāo)。如前所述，本發(fā)明主要涉及通過向暗埋光纖通訊線的金屬殼施加信號并且檢測由其產(chǎn)生的電磁場來探測暗埋的光纖通訊線，但本發(fā)明并不僅限于該應(yīng)用領(lǐng)域。
如前所述，探測器最好帶有三個或多個天線，因為當(dāng)探測器接近目標(biāo)時，它可進(jìn)行更精確的測量。由于可通過任一對天線來確定目標(biāo)相對于探測器的位置，因此根據(jù)探測器與目標(biāo)間的間距可以改變天線對的選擇。當(dāng)自動地進(jìn)行時，這種天線對之間的轉(zhuǎn)換就代表了本發(fā)明的一第二個不同的方面。
亦如前所述，本發(fā)明的探測器可以具有三軸天線，以用于確定要探測的目標(biāo)的相對位置，以及目標(biāo)的延伸方向相對于Y方向的傾斜角度。結(jié)果可以預(yù)測將由位于探測器當(dāng)前位置近旁但仍隔開一定距離的目標(biāo)所產(chǎn)生的磁場。如果探測器之后移向那位置，并測量磁場，則測得的磁場與預(yù)測磁場之間的對應(yīng)性給出這種測量之置信度的大小。通過移動該探測器一預(yù)定的橫向位移可以完成這一操作。但是，通過改變探測器相對于垂直軸的傾斜也可取得類似的效果。由于可由一測傾傳感器測量傾斜的變化，則無須移動探測器一預(yù)定的距離，因為測傾傳感器確定傾斜的任何變化。這就簡化了操作者的動作，因為為了測量對目標(biāo)探測的置信度，操作者僅需改變探測器相對于垂直軸的角度。因此，這種通過移動探測器來獲得測量之置信度代表了本發(fā)明的一第三個獨立方面。
如果探測器為一地面穿透探頭，則由一鉆探裝置來構(gòu)成這種探頭是很正常的，通過操作者將該鉆探裝置鉆入地面地下目標(biāo)的鄰近位置處。使用天線的信息，探測器可以使探頭尖端更加接近地下目標(biāo)，因為操作者獲得有關(guān)于兩者間間距的信息，并可正確地控制探頭的移動。
探頭可以有一外殼，而探頭的其余部分則可從外殼上取下。然后，探頭與外殼一起插入地面，直至到達(dá)了暗埋的目標(biāo)，并且然后將探頭的其余部分從外殼取下，以允許進(jìn)行觀測或維修。例如，可向外殼內(nèi)插入一內(nèi)窺鏡以給出有關(guān)地下目標(biāo)的直觀信息。外殼可留下以用于后續(xù)進(jìn)入，或用作一標(biāo)識器。
另外，探頭留下一空洞，因為這可允許通過內(nèi)窺鏡或其它檢測裝置對地下目標(biāo)進(jìn)行直觀(視覺)檢測，內(nèi)窺鏡或其它檢測裝置插入由探頭留下的空間內(nèi)，該空間是當(dāng)探頭達(dá)到與地下目標(biāo)非常接近并離開地面而留下的。
當(dāng)探頭為一鉆探裝置時，天線的信息可用于控制該鉆探裝置。例如，當(dāng)探頭離地下目標(biāo)很遠(yuǎn)時，鉆探力可以較大從而探頭可很快地移向地下目標(biāo)。當(dāng)探頭接近地下目標(biāo)時，并且為了防止外力碰撞的影響，鉆探力可減小從而當(dāng)探頭到達(dá)與地下目標(biāo)非常鄰近處時，使鉆探力極低。
在本發(fā)明的上述方面，天線檢測目標(biāo)的信號。一般地，是由一獨立的發(fā)送器向目標(biāo)導(dǎo)體施加信號。然而，如果一地面穿透探頭使用這種系統(tǒng)來探測地下目標(biāo)，由具有當(dāng)探頭穿透地面時可能會碰到其它目標(biāo)的危險。對于非金屬目標(biāo)，可通過提供其它檢測傳感裝置來解決這一問題，例如通過雷達(dá)或加速度計能保證探頭的移動可停止或者剛好在碰撞到該目標(biāo)之前停止。所述的其它檢測裝置也可用于有關(guān)固體目標(biāo)的特定檢測和/或探測任務(wù)。但是，如果地下目標(biāo)有一導(dǎo)體，則探頭可帶有一發(fā)送器，它發(fā)送能在地下目標(biāo)上進(jìn)一步感應(yīng)(其它)信號的信號，然后可檢測到上述更進(jìn)一步的信號。例如當(dāng)在要探測的位置處有不同導(dǎo)體的稠密網(wǎng)絡(luò)時，這可能是有益的。
另外，探頭可根據(jù)作用于目標(biāo)上的信號、例如50HZ或60HZ的交流電或無線電信號來檢測和探測地下目標(biāo)。
在另一改進(jìn)中，目標(biāo)上可能有一個或多個能發(fā)送一預(yù)定信號的裝置。這種發(fā)送器是已知的，例如從畜牧業(yè)，它們被稱作射頻信息裝置系統(tǒng)(RFID System)探測器上提供有用于檢測這些發(fā)送裝置的裝置，因此可獲得有關(guān)目標(biāo)的進(jìn)一步的信息。
在本發(fā)明中，可確定目標(biāo)與探測器的空間關(guān)系。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以產(chǎn)生一表示其空間關(guān)系的直觀(視覺)顯示，而不僅是例如改變頻率的聽覺信號。因此，這種直觀顯示的產(chǎn)生構(gòu)成本發(fā)明的第四個方面。
在該第四個方面，探測器例如地面穿透探頭的操作者為了控制探測器的移動，可以利用這一直觀顯示。當(dāng)探測器為一地面穿透探頭如一鉆頭時，用戶可以改變顯示并且改變鉆頭移動的方向，從而使鉆頭靠近地下目標(biāo)。因此用戶可以確保鉆頭總是朝向地下目標(biāo)。由于用戶可獲知有關(guān)間距的直觀顯示(當(dāng)探頭接近目標(biāo)時，可以改變顯示的放大倍數(shù))，因此當(dāng)探頭離目標(biāo)非常鄰近時，用戶就可停止探頭的移動。然而如前所述，最好是可根據(jù)本發(fā)明的第二個方面自動控制探頭的移動速度，以減小意外損壞目標(biāo)的危險。
該第四方面的直觀顯示最好是一平視顯示，它可在用戶的正常視線方向顯示有關(guān)探頭與地下目標(biāo)的空間關(guān)系。這具有使用戶同時觀看顯示并且同時觀看探頭的移動之優(yōu)點。
實際上，這種(頭頂)平視顯示可以用于其它類型的探測器并且因而構(gòu)成了本發(fā)明的第五個方面。
通常的情況是要探測的位置有若干相鄰的目標(biāo)。例如，需要不同用途類似線路的電纜意味著地面穿透探頭的操作者常常需要了解該特定位置的所有地下目標(biāo)。如果所有地下目標(biāo)產(chǎn)生相同的電磁信號，則探測器的天線將僅記錄所產(chǎn)生的總磁場。但是，如果向不同的地下目標(biāo)施加不同的信號，例如不同頻率的信號，則通過對所接收到的信號進(jìn)行合適的調(diào)制，探測器可以區(qū)分不同的目標(biāo)。因此，通過適當(dāng)?shù)姆治?，可以確定探測器離每一地下目標(biāo)的間距，并且每一地下目標(biāo)顯示于顯示器上。因此，操作者可以獲知表示該位置處所有地下目標(biāo)之位置的信息。這一點很重要，例如在確保地面穿透探頭僅靠近具體有關(guān)的地下目標(biāo)而避開其它地下目標(biāo)方面。由于操作者獲知有表示各目標(biāo)的相關(guān)位置的直觀顯示，因為其相對于探測器的位置是已知的，所以操作者可以使地面穿透探頭進(jìn)入與一個地下目標(biāo)非常接近的位置，而避免觸及該位置處的其它地下目標(biāo)。
作為向地下目標(biāo)施加不同信號的一種變化形式，但實踐中并不常用，如果地下目標(biāo)攜帶有前述運(yùn)行信號，且每一運(yùn)行信號產(chǎn)生一用于區(qū)別具體地下目標(biāo)的編碼信號，則可以區(qū)分該位置處的地下目標(biāo)。由于探測器然后可檢測用于識別該位置處的地下目標(biāo)數(shù)目的信息，因而該探測器可以將其接收到的信號分解成對應(yīng)于不同目標(biāo)的不同分量。
如前所述，地面穿透探頭朝向地下目標(biāo)穿入地面。對于很軟的地面，只需用戶向地面穿透探頭施加作用力就可完成這一穿入，但最好提供一機(jī)械驅(qū)動裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，這種驅(qū)動是由反轉(zhuǎn)的質(zhì)量來提供。如果兩個質(zhì)量繞一樞軸點以某角速度旋轉(zhuǎn)，則在樞軸點會產(chǎn)生一凈力，它取決于兩質(zhì)量間的相位以及質(zhì)量本身。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置這些質(zhì)量以及其間的相位，可以使力的變化設(shè)置成使其向下力的幅度大于任何向上的力，即使對于整個時間的平均力為零。則為了使穿透探頭移動，探頭必須克服相對于地面間的摩擦，驅(qū)動力可設(shè)置成使向下的力足以將地面穿透探頭壓入地面，而向上力則不足以克服摩擦，從而不能使地面穿透探頭上移相同的距離，所以具有一向下的凈移動。類似地，通過調(diào)整質(zhì)量旋轉(zhuǎn)的相位，可以重新設(shè)置該系統(tǒng)，從而使向上力的大小超過向下力的大小，因此地面穿透探頭將會從地面脫出。最好是使用兩對這種質(zhì)量以抵消橫向力。
下面結(jié)合附圖，以示例的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，其中

圖1是反映本發(fā)明所述的地面穿透探頭與地下目標(biāo)間關(guān)系的原理圖；圖2表示從頂上看時圖1所示的地面穿透頭；圖3表示測量圖1所示的地面穿透探頭與兩個地下目標(biāo)間關(guān)系的原理圖；圖4表示圖1的地面穿透頭相對于地下目標(biāo)的移動；圖5A表示圖1的地面穿透探頭的實例；圖5B更詳細(xì)地表示該實例的手柄；圖5C更詳細(xì)地表示圖5A之實例天線內(nèi)線圈的布置；圖6表示用于圖1之地面穿透探頭的信號處理系統(tǒng)；
圖7為表示本發(fā)明一探測器的具體實施例的原理圖；圖8～10為圖7的實施例中的工具頭的視圖，其中圖8為橫截面圖，圖9為平面剖視圖，而圖10則為一局部側(cè)視圖；圖11a和11b表示圖8～10的工具頭內(nèi)偏心質(zhì)量的運(yùn)動；圖12為圖8～10之工具頭內(nèi)所具有的加速度特性曲線；圖13為圖7之探測器的平視顯示器產(chǎn)生顯示的原理圖；圖14表示本發(fā)明另一實施例所述的便攜式探測器；圖15更詳細(xì)地表示了圖14之實施例的探測器及其顯示裝置；而圖16示出了圖15之顯示裝置產(chǎn)生的典型的顯示。
正如上面已描述的，上面所討論過的本發(fā)明的各個方面均基于檢測探測器與(地下)目標(biāo)的間距。本發(fā)明尤其涉及檢測一地面穿透探頭與一地下目標(biāo)間的間距，但并不局限于此。下面結(jié)合圖1～4描述構(gòu)成這種檢測之基礎(chǔ)的基本原理。
首先參照圖1，一地面穿透探頭24上具有三個天線21、22、23。天線用于檢測地下目標(biāo)26、如地下帶電的導(dǎo)體所產(chǎn)生的電磁場。這種能夠檢測這種(電磁)輻射的天線之結(jié)構(gòu)其本身已公知，因此將不再進(jìn)一步討論。
一天線21設(shè)置于地面穿透探頭24的尖端，或者離該尖端一已知的距離，另兩個天線22、23則沿該地面穿透探頭24分別離開第一天線21已知的距離S1和S2。地面穿透探頭24確保天線21～23具有已知的間距和固定的方位，從而使被其檢測到的信號可進(jìn)行處理。
當(dāng)?shù)孛娲┩柑筋^24進(jìn)入地面接近于一帶有一交流(AC)信號的地下目標(biāo)26時，天線21和22將檢測到電磁場，使得位置矢量V1和V2可被計算出，并且如以X和Y位置座標(biāo)確定地面穿透探頭24離地下目標(biāo)26的間距。這種計算可通過一合適的處理器25完成，而該處理器25則經(jīng)探頭24與天線21～23相連。
因此，如果B為天線21處檢測到的總磁場，T為在天線22處檢測到的總磁場，
Bh為在天線21處的水平分量，Th為天線22處磁場的水平分量，Bv為天線22處磁場的垂直分量，則X和Y位置座標(biāo)由下式給出Y=SIBhB(BhB+B2T2-Bv2B2)B2T2-1]]>X=YBvBh]]>由于可以計算X和Y座標(biāo)，因此可求出矢量V1和V2的位置。這些方程對于單個導(dǎo)體之簡單情況來說是這樣的，并且作為示例而給出。
此外，如果每一天線21～23都建立在一三軸正交天線系統(tǒng)上，也可得到第三向矢量V3，如圖2所示，從而推導(dǎo)出地面穿透探頭24相對于地下導(dǎo)體26的平面轉(zhuǎn)角θ。因此，通過測知X、Y座標(biāo)以及θ角，用戶可以得到反映地面穿透探頭24、并且特別是其尖端離地下目標(biāo)26之間距的信息。然后用戶可指引(控制)該地面穿透探頭24的移動以減少上述間距，例如(通過)使地面穿透探頭24的尖端迅速接近地下目標(biāo)26。
由上述描述可看出，為了確定地面穿透探頭24的尖端與地下目標(biāo)26的間距，僅需兩個天線21、22。然而，當(dāng)?shù)孛娲┩柑筋^24到達(dá)(靠近)地下目標(biāo)時，可能需要利用第三天線23來確定間距，如圖3所示。當(dāng)間距小時，通過第一和第三天線21、23的測量可更加精確地測量到探頭24之尖端離地下目標(biāo)26的間距。
而且，圖3還表示當(dāng)探頭24的尖端靠近地下目標(biāo)26時，產(chǎn)生其它電磁場如目標(biāo)27的效果下降了，因為僅當(dāng)探頭尖端離地下目標(biāo)26很近時才使用天線23。天線間距與地下目標(biāo)距離比率的變化將會降低來自于目標(biāo)27的信號的相對效果，使之區(qū)別于所需的地下目標(biāo)26。此外，已知的離地下目標(biāo)26的近距離也能使確定信號流的方向以及大小比僅使用較遠(yuǎn)隔開的天線更可靠。
正如前面所提及，處理器25確定探頭24的尖端離地下目標(biāo)26的間距。因此，如果探頭24方位的角度改變了，這也不會影響探頭24尖端離地下目標(biāo)26的間距。因此，如果地面穿透探頭24從圖4中的位置A向B轉(zhuǎn)動一個角度φ，對地下目標(biāo)26之位置的測量將不會變化。類似地，如果探頭24橫向移動，如移動到圖4中的位置C，則從位置A到C的橫向移動相應(yīng)于目標(biāo)26相對于探頭24位置的變化。換言之，目標(biāo)26會保持其絕對位置。
對導(dǎo)出的位置信號的精度可能構(gòu)成阻礙的是探測器軸由其準(zhǔn)確的垂直位置發(fā)生偏斜。這可由結(jié)合一任何合適的兩軸測傾傳感器來克服，該傳感器產(chǎn)生與離垂直引力軸的角偏移置相對應(yīng)的電子數(shù)據(jù)，通過對探測器的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整可計算目標(biāo)的準(zhǔn)確位置。
如圖1和4所述的探測器系統(tǒng)實踐上的局限在于它使用具有共用中心和垂直軸的天線陣列。而這在實際采用中是很難達(dá)到的，即使采用為(矩形)正交線圈所共用的圓芯；采用獨立的螺線管電磁線圈和線圈芯，或者采用其它類型的相應(yīng)的電磁場傳感器陣列，要獲得具有高度精確性的共用中心狀態(tài)也是很難的。因此最好對從天線線圈中心的偏離加入數(shù)字補(bǔ)償調(diào)整。
多天線探測器的位置數(shù)據(jù)精度的另一局限在于其電磁場的干擾。因此需要對所檢測磁場的磁場干擾進(jìn)行數(shù)學(xué)補(bǔ)償調(diào)整，以提高探測精度，或為導(dǎo)出的數(shù)據(jù)建立一可靠性值(置信度)。
考慮到由天線接近的中心之偏離以及磁場干擾而必須進(jìn)行的數(shù)學(xué)調(diào)整意味著前面關(guān)于確定X和Y的方程不能使用，而須要使用更復(fù)雜的方程(下面將要描述)。結(jié)合圖1，但假定地面穿透探頭24傾斜了一角度Ф，則V2=(x+s1cosΦ)2+(y+s1sinΦ)2V1=x2+y2]]>然后可以確定天線21與電纜的角度α以及天線22與電纜的角度β，則天線22的垂直線圈內(nèi)的磁場為T1=Icos(π-β)V2]]>其中I為電纜中的電流。
類似地，天線22線圈的一個水平線圈內(nèi)的磁場為T2=Isin(π-β)V2·cosθ]]>并且天線22之垂直于第一水平線圈的另一水平線圈內(nèi)的磁場為T3=Isin(π-β)V2·sinθ]]>類似地，天線21的垂直線圈內(nèi)的磁場為B1=Icos(π-α)V1]]>天線21的一個水平線圈內(nèi)的磁場為B2=Isin(π-α)V1·cosθ]]>并且天線21的另一水平線圈內(nèi)的磁場為B3=Isin(π-α)V1·sinθ]]>由于由天線21、22測得的信號與磁場直接相關(guān)，在計算電纜的位置時可直接使用這些信號。
因此，天線22處的總磁場T為T=(T12+T22+T32)]]>而天線21處的總磁場為B=(B12+B22+B32)]]>因此V1為一二次方程的解，并且有兩個可能的解V1(1)=S1(BT-1)(B22+B32B+B12+B22+B32T12+T22+T32+B12B22+B32)]]>V1(2)=S1(BT-1)(B22+B32B-B12+B22+B32T12+T22+T32-B12B22+B32)]]>選擇解V1(1)和V2(2)中的哪一個完全取決于天線22處水平磁場的(正負(fù))符號V2=S1(1-BT)T22+T32T+T12+T22+T32B12+B22+B32-T12T22+T32]]>因此，Y=(B1-T1)·[V1V2B·V2-T·V1]]]>X=V1B22+B32B]]>如果兩水平線圈的軸線不相交，則須對上述計算進(jìn)行修正。
確定兩個天線21、22處一個方向的總的水平磁場(水平磁場之和)H2H2＝B2＋T2類似地，確定兩天線21、22垂直方向的水平磁場之和H3H3＝B3＋T3則θ為H2與H3之比的反正切。
則如果兩線圈軸線相距d，需對X進(jìn)行修正為Xcorr＝X＋dsinθ然后對于探頭傾斜的這些偏差加以了修正，并給出從下端傳感器21到電纜26的垂直距離D以及從下端傳感器21到電纜26的水平距離HD＝XcosФ＋YsinФH＝XsinФ＋YcosФ圖5A～5C更詳細(xì)地給出了為本發(fā)明之一實施例的地面穿透探頭的一實例。
在該實施例中，三個天線150A、150B及150C被包置在管狀殼160內(nèi)，從而天線150A、150B和150C間的間距是固定的。因此這些天線相應(yīng)于圖1～4中的天線21～23。
每一天線150A、150B、150C的名義上水平的線圈151和152間成約90°夾角，并且還具有一名義垂直線圈153。當(dāng)把它們設(shè)計置入具有小直徑的管狀殼160內(nèi)時，線圈151、152、153不可避免地具有小的長徑比，因此小的尺寸變化就會導(dǎo)致顯著的垂直度的偏離。此外，每個天線150A、150B、150C的各線圈間的垂直間距意味著三根測量軸線并不共心，雖然這三個天線相互間的垂直間距可由支撐結(jié)構(gòu)154非常精確地控制。支撐結(jié)構(gòu)154一般是由硬質(zhì)塑料制成，在其適當(dāng)位置處設(shè)有槽，用于裝配線圈，如圖5C所示。支撐結(jié)構(gòu)154固置于外管狀殼160內(nèi)。當(dāng)該管用作地面上的便攜式探測器時，可在其上設(shè)一手柄156，或者它可用作鉆探場合中的地面穿透管。管狀殼160上設(shè)有電氣接線裝置157(參見圖5B)并且也可裝設(shè)電路板或其它所需的檢測裝置，例如在158處，或者如在159處設(shè)置測傾傳感器。
能用作圖5中的檢測裝置158的一種可能的傳感器是用于詢問收發(fā)器型(transponder type)標(biāo)志信號的傳感器。這種標(biāo)志信號技術(shù)已經(jīng)公知，且傳感器是以識別標(biāo)志的方法來詢問該信號。該信號輸入一調(diào)頻到其特定載波頻率的收發(fā)器。然后探測器內(nèi)的傳感器158向收發(fā)器傳送能量，通過一調(diào)頻檢波線圈由收發(fā)器內(nèi)的電磁感應(yīng)對能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以向信號中繼電路供能。中繼電路的輸出采用載波頻率，但可通過適當(dāng)裝置進(jìn)行調(diào)制，以對識別信號的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并且因而獲得了信號所代表的目標(biāo)。可通過傳感器158的接收電路進(jìn)行解調(diào)。當(dāng)識辨出信號后，就會產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)娘@示，下面將進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
上面已提及，如果圖1～4的探頭橫向移動、或轉(zhuǎn)動，則對地下目標(biāo)26之位置的測量值將不應(yīng)變化。這就可方便測出地下目標(biāo)26的置信度。參照圖4，假設(shè)在位置A處對地下目標(biāo)26的位置進(jìn)行了測量，則移動地面穿透探頭24一已知距離到位置C處。如果探測器的處理裝置知道位置A和C間的橫向間距，則通過位置A處的測量就可推算位置C處的測量結(jié)果。由于目標(biāo)26的位置不會改變，并且由于位置A和C間的間距是已知的，因此在位置C處由天線21、21測得的磁場是可預(yù)測的。因此，如果將探頭24移到位置C并進(jìn)行測量，則可對位置C處的實際測量值與由位置之A處測量所作的預(yù)測值進(jìn)行比較。如果兩者一致，則置信度高和探測目標(biāo)26的位置精確。但如果位置C處的預(yù)測值與其實測值間具有較大的偏差，則對目標(biāo)26探測的精確性值得懷疑，這樣其置信度就低。這一過程需要得知位置A和C間的間距。因此地面穿透探頭24的使用者必須將探頭移動上述已知的距離。這可能不方便或者實際上很難達(dá)到。然而，通過使探頭24由圖4中的位置A向B轉(zhuǎn)動角度Ф，亦可取得相似的效果。再假設(shè)在位置A處進(jìn)行了測量，則可預(yù)測位置B處的測量結(jié)果，此時假設(shè)已知轉(zhuǎn)角Ф。通過參照圖5所述的測傾傳感器可以測量轉(zhuǎn)角的值，并且將該角的測量用于上述預(yù)測。結(jié)果是，使用者無須將探頭24移動一已知距離，因為可通過測斜傳感器獨立地測得傾斜的角度。因此，使用者(先)確定目標(biāo)在位置A處的位置，(再)傾斜探頭24任意合適的角度Ф，然后處理裝置根據(jù)測得的傾斜角Ф計算出預(yù)測值，同時求得在該傾斜角Ф處的實測值。這使得可對實測值和預(yù)測值進(jìn)行比較，以給出測量的置信度。
圖6示出了每一天線21～23內(nèi)的信號處理系統(tǒng)。從各個天線21～23得到的信號IP經(jīng)放大器30和低通濾波器31傳向模/數(shù)轉(zhuǎn)換器32。低通濾波器31濾掉信號內(nèi)所不希望的頻率，從而由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器32產(chǎn)生的信號可傳至一數(shù)字信號處理器33，以產(chǎn)生幅值和相位信號。圖6也示出了該數(shù)字信號處理器33可用來控制放大器30的增益。因此由每一天線21～23產(chǎn)生的幅值和相位信號傳到微機(jī)34，微機(jī)34計算X、Y以及θ等確定探頭24與地下目標(biāo)26間的關(guān)系的測量值，并且可將其存貯于一合適的記錄系統(tǒng)35中和/或用于進(jìn)行顯示36(例如一平視顯示器)。
圖7示出了本發(fā)明的另一實施例。在該實施例中，地面穿透探頭為由一工具頭41驅(qū)動的鉆探桿40。該鉆探桿40包括前述天線21～23，但這些天線是被包置于鉆探桿40內(nèi)，因此在圖7中不可見。工具頭41通過基站42和電線43接收電能，基站42本身可包括有電源，或者是由一獨立的供電裝置44提供電能。該獨立的供電裝置44在圖7的實施例中為車載式供電裝置，因此整個系統(tǒng)可移動?；?2也包括前述處理器25，它通過電線45接收鉆探桿40內(nèi)天線的信號，電線45也與用戶腰帶上的包46相連。因此，該處理器可通過電線45與包46向平視顯示器47輸送信號，以使使用者馬上可以獲得有關(guān)鉆探桿40的尖端離地下目標(biāo)間的間距的視覺指示。
在基站42內(nèi)可裝備合適的存儲器來存儲由天線得到的數(shù)據(jù)，以提供有關(guān)鉆探桿40相對于地下目標(biāo)運(yùn)動的一更永久的記錄。如果該系統(tǒng)也被設(shè)置成能提供有關(guān)其它電磁場源的告示，或者提供有關(guān)鉆探頭40離地下目標(biāo)非常近的告示，這些告示信號可通過電線45傳向基站42和通過包46傳向用戶的耳機(jī)48。
下面參照圖8～10描述工具頭41對鉆探桿40的驅(qū)動。
圖8之剖視圖表示鉆探桿40是由一套筒50夾緊于空心軸51上，而空心軸51則剛性地固定于工具頭41的殼體52上。手柄53經(jīng)扭轉(zhuǎn)組件54彈性地連接于殼體52上。在圖8中，左側(cè)的手柄53和扭轉(zhuǎn)組件54為剖視，而右側(cè)的手柄53及扭轉(zhuǎn)組件54則為整體視圖。扭轉(zhuǎn)組件54降低由鉆探頭41傳向使用者的振動。最好在鄰近于一個手柄53處設(shè)置一控制開關(guān)55，使使用者可以控制鉆探桿的動作。
由表示工具頭41的平面視圖的圖9可看出，開關(guān)55經(jīng)一電線56連接到控制電機(jī)58的控制裝置57上。圖10的側(cè)視圖中也示出了電機(jī)58，它還示出了電機(jī)58的獨立的殼體59，并也表示了直角齒輪箱60。該齒輪箱60的軸61與電機(jī)58相連，并且通過一齒輪組62與一對反轉(zhuǎn)軸63相聯(lián)。每一這些軸63都剛性地與一偏心輪64相連并且空轉(zhuǎn)地與一相位偏心輪65(phaSed eccentric)相連。采用空轉(zhuǎn)的目的是可調(diào)整偏心輪旋轉(zhuǎn)的凈效應(yīng)以使工具頭41的殼體52振動，從而根據(jù)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向而向下或向上驅(qū)動鉆探桿40。
下面結(jié)合圖11a、11b和12a及12b描述這種驅(qū)動系統(tǒng)的原理。
首先考慮圖11a所示的情況，圖中質(zhì)量m1和m2以相同的角速度w繞各自的軸P1和P2旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)向相反。則在軸P1和P2的支撐區(qū)產(chǎn)生按正弦變化的凈力f。
接著考慮還有兩個質(zhì)量m3和m4分別以角速度w2繞軸P1和P2反向旋轉(zhuǎn)的情況。則如圖11b所示，產(chǎn)生仍然為正弦變化的力f2。因此總的凈力取決于質(zhì)量和角速度，它(角速度)則確定這些質(zhì)量旋轉(zhuǎn)的相位。
由于力f1和f2都為正弦，顯而易見一個周期內(nèi)的凈力將為零。因此乍一看地面穿透探頭將不移動。然而，這沒有考慮地面與地面穿透探頭間的摩擦，在進(jìn)行任何移動之前必須克服這一摩擦。此后才可設(shè)置或者向上或者向下的最大的力，并且由于該最大力比(任何)其它力能更大程度地克服摩擦力，所以這會產(chǎn)生地面穿透探頭的凈移動。
在本發(fā)明的該實施例中，軸線P1和P2對應(yīng)于軸63，并且質(zhì)量m1和m2相等，質(zhì)量m3和m4也如此。此外，假設(shè)m3和m4較小，w2為w1的兩倍。
再假設(shè)質(zhì)量間的相位被選擇或在周期內(nèi)有一點，此時質(zhì)量m1和m3同時位于點P1之上并且類似地質(zhì)量m2和m4位于點P2之上。則合成加速度曲線如圖12中的實線所示。圖12表示向上加速度的最大值在周期內(nèi)的任意時刻都大于向下加速度，雖然在整個周期內(nèi)基于時間的平均加速度將為零。因此必須考慮地面穿透探頭與地面之間的摩擦力。假設(shè)需要圖12中的凈加速度X來克服上述摩擦力。則從圖12可看出，向上加速度足以克服摩擦阻力，因此地面穿透探頭向上移動。然而向下加速度總是不夠克服摩擦力，因此地面穿透探頭總是沒有移動。類似地，將質(zhì)量的相位設(shè)置成使質(zhì)量m1和m3位于點P1之下并且質(zhì)量m2和m4位于點P2之下，則總(凈)加速度對應(yīng)于圖12中的虛線?？扇菀卓闯鱿蛳录铀俣瓤朔Σ亮?，從而使地面穿透探頭移動，而此時向上力則不這樣。
因此，通過適當(dāng)?shù)乜刂瀑|(zhì)量間的相位，則可由旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的作用以及其與摩擦力的相互作用來使地面穿透探頭向上或向下運(yùn)動。
再參照圖7，平視顯示器47給出有關(guān)地面穿透探頭相對于地下目標(biāo)之位置的視覺顯示。該平視顯示器的結(jié)構(gòu)可采用由Fraser-Nash技術(shù)有限公司(Fraser-Nash Technology Limited)生產(chǎn)的顯示器，在這種顯示器中，一圖像投影到一半透明球鏡上從而使由該鏡發(fā)來的光被調(diào)準(zhǔn)并且可由離開一定距離的視察者看到。
本發(fā)明可產(chǎn)生的顯示如圖13所示。該顯示器有三個視窗80、81和82。視窗81是對視窗80內(nèi)出現(xiàn)之圖像繞探頭尖端的放大視圖。每一視窗80和81顯示出地面穿透探頭的圖像83，一對應(yīng)于地面的區(qū)域84以及一關(guān)于地下目標(biāo)的圖像85。因此，使用者可看到地面穿透探頭的圖像83朝向地下目標(biāo)圖像85的靠近，并且因而可以控制地面穿透探頭24的移動，以確得地面穿透探頭24在地面內(nèi)朝向地下目標(biāo)26的正確的移動。因此，使用者可直接看到對應(yīng)于地面穿透探頭24與地下目標(biāo)26間的間距的圖像?？墒褂锰炀€21和22來產(chǎn)生視窗80的圖像，而可使用天線21和23來產(chǎn)生視窗81的圖像。
視窗82具有一第一區(qū)域86，該區(qū)域給出相對于地面穿透探頭縱軸的地下目標(biāo)的圖像85平面視圖，并且也給出有關(guān)地面穿透探頭24與地下目標(biāo)26間間距的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
為了使圖13中相應(yīng)于地面的區(qū)域84具有一水平表面，則使探頭包含一測傾傳感器是有益的，因為該測傾傳感器的信號可用于產(chǎn)生圖13所示的顯示。如果探頭沒有保持在一水平位置，則測傾傳感器的信號可用于使圖像83相對于區(qū)域84傾斜。這不僅對于給使用者給出“探頭傾斜了”的告示是有益的，而且也使用戶在需要傾斜地靠近目標(biāo)時控制探頭(因為直接接近目標(biāo)之上的表面是困難的)。在沒有這樣的測傾傳感器時，使用者必須保持探頭垂直，但這可通過在探頭本身之上設(shè)置一例如水準(zhǔn)儀來取得。然而，在那種情況下，圖13中的顯示不會反映探頭的傾斜并且對應(yīng)于表面的區(qū)域84的邊界將總是垂直于圖像83，即使探頭本身并不垂直。這不會影響探頭向目標(biāo)靠近的顯示，即對應(yīng)于圖像83向圖像85的靠近，但圖13的顯示對了解真實位置的幫助較小。
當(dāng)一地面穿透探頭進(jìn)入地面向地下電纜移動時，可能產(chǎn)生的一問題是在該電纜的非常鄰近處可能會有其它地下目標(biāo)，例如其它實用電纜。如果都產(chǎn)生電磁信號，則由地面穿透探頭的天線檢測到的總信號將對應(yīng)于檢測到的合成信號，從而給出對有意義的地下目標(biāo)之位置的不準(zhǔn)確的測量。如上所述，可通過移動地面穿透探頭一預(yù)定的距離，或使探頭傾斜，和比較目標(biāo)的預(yù)測位置與測量到的位置來驗證測量是否不準(zhǔn)。然而，雖然操作者將知道地下目標(biāo)沒有被準(zhǔn)確地探測到，但他不可能對地下目標(biāo)作準(zhǔn)確的探測。但是，如果在將要探測的位置處的地下目標(biāo)帶有不同頻率的交流電，則由每一地下目標(biāo)產(chǎn)生的電磁信號將類似地處于不同的頻率，并因而可通過對探測器進(jìn)行調(diào)制而分解出這些信號。因此，如果操作者向在要探測的位置處的每一地下目標(biāo)通過一合適的電源施加交流電，則探測器可確定以X和Y座標(biāo)表示的探測器與每一地下目標(biāo)之間的間距。此外，由于所有地下目標(biāo)的位置相對于探測器是已知的，則其相互間的位置也是已知的。因此，圖13所示的顯示可示出一個以上的地下目標(biāo)。這種第二地下目標(biāo)的圖像示于87。因此，通過向在要探測的位置處之地下目標(biāo)施加不同信號，地面穿透探頭的操作者可獲得一示出該位置處所有目標(biāo)的位置的顯示，所以該地面穿透探頭可被控制以靠近感興趣的(有意義的)地下目標(biāo)，并避開所有其它目標(biāo)。
作為另一變型，每一地下目標(biāo)可帶有一運(yùn)行信號。這些運(yùn)行信號本身是已知的，并有一被調(diào)到特定載波頻率的收發(fā)器。當(dāng)收發(fā)器接收到一處于該載波頻率的信號時，則通過一調(diào)頻拾波線圈內(nèi)的感應(yīng)將能量轉(zhuǎn)換給收發(fā)器的中繼電路，以產(chǎn)生一輸出，該輸出被調(diào)制至載波頻率的頻率，從而輸送用于識別運(yùn)行信號的編碼數(shù)據(jù)，并且因而識別了所需的目標(biāo)。如果在一位置處的每一地下目標(biāo)都攜帶這樣的一運(yùn)行信號，并且每一運(yùn)行信號都被調(diào)頻至不同的載波頻率，則通過輸入一由例如探測器本身所產(chǎn)生的處于載波頻率的信號，可觸發(fā)任一目標(biāo)的運(yùn)行信號以識別該目標(biāo)。因此，探測器可識別該位置處的地下目標(biāo)，并再次產(chǎn)生類似于圖13的一直觀(視覺)顯示。
雖然圖7～13的實施例使用一鉆探桿來構(gòu)成地面穿透探頭，但本發(fā)明并不局限于使用這種鉆探桿而可使用諸如刀鏟(blade)之類的其它穿透探頭。而且，雖然示出了采用電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)來驅(qū)動地面穿透探頭，也可用其它驅(qū)動裝置來產(chǎn)生一敲擊或振動作用，例如氣動、液壓或電力裝置。在鉆探桿上也可設(shè)有一機(jī)械式止擋件，來限制鉆探桿穿入地面一預(yù)定的深度。也可在鉆探桿上設(shè)置其上連接套筒的結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)?shù)孛嫠绍洉r，以防止土壤崩坍并保持可見的插入。實際上，可設(shè)置合適的真空抽吸裝置60(見圖7)來吸走穿入地面位置處的物質(zhì)，從而將非常接近于地下目標(biāo)處的極細(xì)層的物質(zhì)清理掉。
圖14表示一便攜式探測器的使用，它是圖7所示鉆探探頭的變型。它包括一大致對應(yīng)于圖5之實施例的探測桿141、以及一信號處理和顯示裝置142，它一般是由肩或/和腰帶支撐；它們分別示于圖15中。
圖16表示了顯示裝置142的一種典型形式的顯示，它示出了地面和探測器的垂直橫截面，以及關(guān)于目標(biāo)線與探測器間間距的位置數(shù)據(jù)。
雖然上面已描述了探測器用于地下目標(biāo)的主要應(yīng)用，但其也可等效地應(yīng)用于地面或地面以上的長導(dǎo)體，例如應(yīng)用于探測一制導(dǎo)線。
權(quán)利要求
1.一具有一地面穿透探頭的探測器，所述探頭具有至少兩個天線(21，22，23)，天線間具有預(yù)定的間距(51，52)，天線(21，22，23)用于檢測由目標(biāo)(26)導(dǎo)體發(fā)出的電磁信號；其特征在于所述探測器具有用于分析電子信號的裝置(25)以確定探測器(24)與目標(biāo)(26)在天線間距(X)方向及與之垂直的(Y)方向的間距。
2.如權(quán)利要求1的探測器，其特征是該探測器包括一地面穿透探頭(24)和天線(21，22，23)位于該地面穿透探頭內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2的探測器，其特征是該地面穿透探頭(24)為一鉆探設(shè)備。
4.如權(quán)利要求3的探測器，它具有根據(jù)地面穿透探頭(24)與目標(biāo)(26)間的間距控制該地面穿透探頭(24)的鉆探力的裝置。
5.如權(quán)利要求2～4之任一項的探測器，其特征是該地面穿透探頭(24)具有一外殼(160)，并且該地面穿透探頭的其余部分可從該外殼上分離。
6.如前述任一權(quán)利要求的探測器，它具有三個天線(21，22，23)。
7.如權(quán)利要求6的探測器，其特征是當(dāng)探測器與目標(biāo)間的間距大于一預(yù)定值時，所述分析裝置(25)用于分析由所述三個天線的第一和第二天線所檢測到的電磁信號；而當(dāng)探測器與目標(biāo)間的間距小于所述預(yù)定值時，所述分析裝置(25)用于分析所述三個天線中的第一和第三天線的電磁信號。
8.如前述任一權(quán)利要求的探測器，它具有一用于在地下目標(biāo)的導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)信號的發(fā)送器。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的探測器，它具有根據(jù)電磁信號產(chǎn)生一表示探頭與目標(biāo)(26)的空間關(guān)系的顯示的裝置。
10.如前述任一權(quán)利要求的探測器，其特征是所述的分析裝置(25)用于預(yù)測可由所述的天線檢測到的對應(yīng)于探測器與目標(biāo)間不同間距的電磁信號。
11.如前述任一權(quán)利要求的探測器，還包括一測傾傳感器。
12.如前述任一權(quán)利要求的探測器，其特征是所述分析裝置(25)在確定探測器與目標(biāo)(26)的間距時可補(bǔ)償電磁信號的干擾或波動。
13.如前述任一權(quán)利要求的探測器，其特征是每一天線(21，22，23)包括至少兩個相互垂直的線圈(151，152，153)。
14.如權(quán)利要求13的探測器，其特征是每一天線(21，22，23)包括三個相互垂直的線圈。
15.如權(quán)利要求13或14的探測器，其特征是線圈的軸線相交。
16.如權(quán)利要求13或14的探測器，其特征是線圈的軸線不相交并且所述的分析裝置(25)在確定探測器與目標(biāo)(26)間的間距時可補(bǔ)償線圈(151，152，153)的相對偏移。
17.前述任一權(quán)利要求的探測器與一目標(biāo)的組合，所述目標(biāo)具有至少一構(gòu)成所述導(dǎo)體的運(yùn)行信號，所述運(yùn)行信號用于產(chǎn)生一編碼信號，所述探測器具有向所述運(yùn)行信號產(chǎn)生一輸入信號以觸發(fā)該編碼信號的裝置和用于從所述該運(yùn)行信號來檢測所述編碼信號的裝置。
18.使用一探測器來探測一目標(biāo)(26)的方法，其中所述探測器具有第一、第二和第三天線(21，22，23)，該方法包括當(dāng)所述探測器與所述目標(biāo)(26)的間距大于一預(yù)定值時，通過所述第一和第二天線(21，22)檢測該目標(biāo)(26)的導(dǎo)體的電磁信號；及當(dāng)該探測器與該目標(biāo)的間距小于所述預(yù)定值時，通過該第一(21)和該第三天線(23)檢測所述目標(biāo)(26)導(dǎo)體的電磁信號。
19.具有至少兩個天線(21，22，23)，且天線間具有一預(yù)定間距的探測器，該天線(21，22，23)用于檢測一目標(biāo)(26)導(dǎo)體的電磁信號；其特征在于該探測器具有預(yù)測電磁信號的裝置(25)，根據(jù)對在一位置由該天線(21，22，23)所檢測到的電磁信號的分析，可由該天線(21，22，23)在另一位置檢測上述預(yù)測電磁信號。
20.如權(quán)利要求19的探測器，它還包括一測傾傳感器。
21.用一具有至少兩個天線(21，22，23)的探測器探測一目標(biāo)(26)的方法，包括當(dāng)該探測器位于第一位置時，用所述天線(21，22，23)檢測目標(biāo)(26)導(dǎo)體的電磁信號；將該探測器由所述第一位置移向一第二位置；及當(dāng)該探測器位于所述第二位置時，用所述天線(21，22，23)檢測目標(biāo)(26)導(dǎo)體的電磁信號；其特征在于當(dāng)該探測器位于所述第二位置時，可根據(jù)在第一位置檢測到的電磁信號進(jìn)行預(yù)測可由該天線(21，22，23)檢測的目標(biāo)(26)導(dǎo)體的電磁信號；及當(dāng)該探測器位于所述第二位置時，對預(yù)測到的電磁信號與檢測到的電磁信號進(jìn)行比較。
22.如權(quán)利要求21的方法，其特征是該探測器由第一位置向第二位置傾斜，并且通過一測傾傳感器來檢測這一傾斜，而且測得的傾斜值用于預(yù)測可由探測器在第二位置檢測的電磁信號。
23.一具有用于檢測一目標(biāo)導(dǎo)體之電磁信號的裝置(21，22，23)的探測器，其特征在于所述探測器具有根據(jù)電磁信號生成一表示探測器與目標(biāo)的空間關(guān)系之顯示器(47)的裝置。
24.如權(quán)利要求8或23的探測器，其特征是用于生成顯示的裝置(47)為用于探頭操作者的一平視顯示器。
25.任一權(quán)利要求8、23或24所述的一探測器與至少兩個目標(biāo)的組合，每一目標(biāo)具有一導(dǎo)體并且每一導(dǎo)體產(chǎn)生電磁信號，每一導(dǎo)體的電磁信號不同，其特征是生成顯示的裝置用于顯示這兩個目標(biāo)間的空間關(guān)系。
26.一探測器具有用于檢測一目標(biāo)(26)導(dǎo)體之電磁信號的裝置，以及用于根據(jù)該電磁信號產(chǎn)生一顯示的裝置(47)，其特征在于用于產(chǎn)生一顯示的裝置為一平視顯示器(47)。
27.一地面穿透探頭，具有一將該探頭驅(qū)入地面的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置具有一對質(zhì)量件(M1，M2，M3，M4)，這些質(zhì)量件可繞一樞軸點(P1，P2)轉(zhuǎn)動，并且還具有將這些質(zhì)量件以一相反的方向和具有預(yù)定的相位繞相應(yīng)的樞軸點驅(qū)動的裝置。
28.如權(quán)利要求27的探頭，具有兩對質(zhì)量(M1，M2，M3)，每對以在其質(zhì)量件之間的預(yù)定相位繞一相應(yīng)的樞軸點(P1，P2)驅(qū)動。
全文摘要
例如一穿透探測器(24)，其上具有相隔一定距離的天線(21，22，23)用于探測目標(biāo)(26)如暗埋電纜的電磁信號，通過使用一適當(dāng)?shù)奶幚砥?25)對信號分析可決定探測器和目標(biāo)(26)之間的距離，它以在天線(21，22，23)之間距方向的(x)和垂直于該方向的(y)表示。生成一顯示器以視覺顯示探測器和目標(biāo)(26)之間距離。若在探測器中加入一測傾傳感器，處理器(25)則可補(bǔ)償調(diào)整探測器的傾斜，從而決定探測器和目標(biāo)(26)之間的水平和垂直距離。通過在一個位置測量探測器和目標(biāo)(26)之間的距離，而預(yù)測它們在第二位置的距離，將探測器移到第二位置，測量在該第二位置處探測器和目標(biāo)的距離，并比較預(yù)測值和實測值。
文檔編號G01S13/00GK1147858SQ951929
公開日1997年4月16日 申請日期1995年5月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月6日
發(fā)明者安德魯·比格斯塔夫·劉易斯, 約翰·羅伯特·科特爾, 格雷厄姆·羅伊·庫珀 申請人:無線電探測有限公司