专利名称：一种探测载流导体的探测装置、系统、及验证系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种探测载流导体的探测装置。
背景技术：
在埋有电缆，光缆或其它公用工程管道或管线的地方开始挖掘或其它作业之前，测定上述埋地的缆索或管线位置以确保它们在进行作业时不被破坏是非常重要的。一旦确 定了埋藏的公共设施的位置，则能够计算该公共设施的位置以确定安全的挖掘深度。载流导体发射可以由电性天线探测到的电磁辐射。如果光缆或非金属公用工程缆索或管线是以少量电子示踪器线路设置的，示踪器线路能够感应一股交流电轮流发射的电 磁辐射。众所周知的使用探测器探测由承载交流电的导体发射的电磁场。如果埋地设施的掩埋深度能够被计算出来，就可以确定一个安全的施工深度。提供给施工人员精确的作业深度值是非常重要的，这样可以避免在作业区域工作时挖掘物被 破坏或者造成人员伤亡。
实用新型内容本实用新型的一个目的是提供一种探测埋地导体的探测装置，该探测装置包括 多个天线，用于探测电磁场；多个绕组，每个绕组缠绕在相对应的天线上，每个绕组与一个 电流源连接，以加载一个预定义的电流到该绕组上，在来所述天线上产生一电磁场，其中， 在天线上感应出一个测试电流；一存储器，用于存储天线的校准数据；和一处理器，用于处 理天线上的测试电流，以判断该测试电流是否在校准数据的校准范围之内。每个天线上测试电流的校准范围为校准数据的士0. 01%。一旦有测试电流超过校准数据的校准范围，处理器将禁止该探测装置工作。所述的若干天线可以是两个或三个平行的天线，这些天线水平朝向，竖直间隔排 列。所述处理器还用于将测试结果存储在存储器中。所述探测装置还包括一用户接口，用于将测试结果传送给用户；一通讯模块，用于 将测试结果传送给其他设备。本实用新型的另一目的是提供一种验证上述探测装置探测操作的系统，该系统包 括一个微处理控制装置，其具有一个用于连通该探测装置的通讯模块的通讯模块，和一个 用于接入网络的通讯模块，其中该微处理控制装置可接收探测装置的测试结果，并将该测 试结果传送到所述的网络。所述系统还包括一个连接到所述网络上的服务器，其中该服务器可以接收来自于 所述微处理控制装置的测试结果。当测试结果表明所述探测装置的操作在校准范围内时， 该服务器还可生成一个校准认证，该校准认证可以从该服务器上下载到该微处理控制装 置。其中，所述网络可以是因特网。本实用新型的另一个目的是提供一种对上述探测装置探测埋地导体的操作进行验证的方法，该方法包括加载一个预定义的电流在绕组上，用以在每个天线上产生探测所 需的电磁场，因此在每个天线上产生测试电流；和对该测试电流进行处理，判断该测试电流 是否在校准数据的校准范围之内。每个天线上测试电流的校准范围为校准数据的士0. 01%。一旦有测试电流超过校准数据的校准范围，处理器将禁止该探测装置工作。所述的若干天线可以是两个或三个平行的天线，这些天线水平朝向，竖直间隔排 列。该方法还包括给探测装置提供一通讯模块；提供一微处理控制装置，其具有一 个通讯模块用于和所述探测装置的通讯模块进行通讯；和通过所述微处理控制装置的通讯 模块将探测装置的测试结果传送到微处理控制装置。该方法还包括所述的微处理控制装置具有一用于接入网络的通讯模块；和将测 试数据从微处理控制装置传送到所述的网络。该方法还包括提供一服务器连接到所述的网络；和通过所述网络将测试数据从 微处理控制装置传送到该服务器。该方法还包括当测试结果表明所述探测装置的操作在校准范围内时，该服务器 生成一个校准认证；从服务器上将该校准认证下载到微处理控制装置。其中，所述网络可以 是因特网。所述探测装置还包括一外壳，该探测装置的其它组件都安装在该外壳内，从而使 得该探测装置便于携带，方便移动。本实用新型的另一目的是提供一种探测埋地导体的系统，该系统包括一个发射 装置用于在埋地导体上产生一个变化电流的测试信号；和一个探测装置用于探测所述发射 装置在埋地导体上产生的测试信号。应用本实用新型探测埋地导体的探测装置，具有以下有益效果可以更加精确便 捷地探测地下的掩埋导体；本装置智能化程度高，能够减少人工操作，等等。
图1是本实用新型探测埋地导体的探测系统的示意图。图2是图1中探测系统的框图。图3是图2中两个天线的示意图。图4是验证图2中探测装置探测操作的系统图。
具体实施方式
根据本实用新型的一个实施例，图1所示的是一个用于探测埋地导体的探测系统 1的示意图，该探测系统1包括一个便携式发射装置3和一个便携式接收/探测装置5。该 发射装置3的位置靠近一个埋地导体7，以在埋地导体7上产生一个变化电流的测试信号。该发射装置3有一个被加载了交流电压的天线，以产生一个电磁场9，该电磁场9 与埋地导体7相关联，因此在埋地导体7上产生一个变化电流的测试信号。该变化电流的 测试信号被埋地导体7以一个电磁场11的方式放射出来，并且该电磁场11可以被所述的 接收装置5探测出来。在其他实施例中，所述的发射装置在埋地导体上所产生的测试信号，可以通过直接连接埋地导体，或是环绕埋地导体等其他已知的现有方式来产生。图2是所述探测系统1的接收装置5的框图。埋地导体11所放射出的电磁场11被一个天线模块13的多个天线探测到。每个天线输出一个代表在其上电磁场11强弱程度 的场强信号。这些输出的场强信号从天线模块13传送到一个信号处理模块15，以分离出 所需的频段，并运用已知技术进行处理，得出这些场强信号的特征。该信号处理模块15包 括一个预放大阶段，当探测到的从天线输出的场强信号较弱时，用于将其进行放大。该信号 处理模块15还包括一个模数转换器，用于把场强信号转换成数字信号；一个数字信号处理 器，用于处理数字信号。所述接收装置5还包括一个通讯模块17，以在该接收装置5和一个微处理控制装 置之间建立通讯/数据连接，所述的微处理控制装置可以是一个PC (Personal Computer) 或一个PDA (Personal DigitalAssistant)(图中未画出)。所述通讯连接可以通过有线或 无线连接的方式实现。此外，该通讯模块17还提供一个和所述发射装置3之间的通讯连接。一个用户接口模块19，用以给接收装置5的操作者传送信息，该用户接口模块19 包括一个或多个显示屏，用于显示信息给装置的操作者；输入设备，如键盘或触摸屏；和 声音输出设备，如喇叭或蜂鸣器。所述接收装置5还包括一个存储模块21和一个供电单元 (Power Supply Unit，PSU)，其包括一个电源管理电路和一个电源，比如电池等。接收装置 5所包括的各种组件由一个控制器25来进行整体控制。当把接收装置5放置在一个放射出电磁场的载流导体上方时，利用现有技术对天 线模块13中至少两个天线产生的电流进行比较，就可计算出埋地导体的埋藏深度。图3中 所示的一个探测装置5包括两个水平朝向，竖直间隔排列的天线B，T。在使用时，将探测装 置5与埋有载流导体7的大地27垂直放置，其中位于底部的天线B靠近大地27的表层。两 个天线的轴相互平行，并且底部天线B和顶部天线T之间的间隔为2s。该埋地导体7距离 大地27的表层的埋藏深度为d (埋地导体7位于底部天线B的下方)，水平方向上距离天线 B, T的位移为χ。该便携式探测装置5的组件都安装在一个外壳内(图中未画出)。当埋地导体7中有变化的电流流过时，埋地导体7发射出一个电磁场，底部天线B 的磁通量为Bb，顶部天线T的磁通密度为Bt，则埋地导体7距离大地27的表层的埋藏深度 可由下式得出<formula>formula see original document page 5</formula>从上面的等式可以看出，要得到一个精确的深度值，底部天线B和顶部天线T必须 进行相互间正确的校准。顶部天线T相对于底部天线B的校准在调试出厂时就已经完成， 并且出厂校准数据存储在存储器21中。本实用新型所提供的探测装置可以进行自我测试 以确保天线的校准在可接受的范围之内，并且本实用新型提供了一种对探测装置的操作进 行验证的方法。在图2和图3中，探测装置5中的每个天线B，T上缠绕有一个绕组29 (虚线部分 所示)，该绕组29缠绕在天线的铁芯上。每个天线连接一个精确的电流源31 (虚线部分所 示)，用以实现集成内置的测试功能。在顶部天线T和底部天线B的相对校准在工厂完成 后，通过利用每个天线相连的精确电流源31来产生一个已知电流在相对应的绕组29上，并且记录天线B，T上产生的电流，顶部天线T和底部天线B各自的校准数据在工厂时就已生成。校准数据存储在探测装置5的存储器21中，以用于之后的校准自检。如果想要检测探测装置5是否在校准范围内工作，用户可以通过用户接口19来启 动校准程序。预定义的测试电流由精确电流源31产生，并流经绕组29在天线B，T上产生 电磁场，由此在天线B，T上分别产生测试电流。将天线B，T输出的测试电流和存储在存储 器21中天线B，T出厂时各自的校准数据进行对比，检验天线B，T的测试电流是否在出厂 校准数据的范围之内。如果天线B，T输出的测试电流均在校准范围之内，那么这次校准测 试通过。每个天线的预设范围是指测试电流在出厂校准数据的士0.01%以内(即万分之 一)。如果天线B，T输出的测试电流，有一个超出校准范围，那么此次校准测试失败。集成 内置的测试结果通过用户接口 19反馈给用户并存储在存储器21中。如果探测装置5的集 成内置测试失败，那么在显示屏上会给出超出校准范围的警示。此外，控制器25将禁用探 测装置5，直到重新校验并测试通过后才可以继续使用。图4所示的是对图2中探测装置5的探测操作进行验证的一个系统。探测装置5 通过其通讯模块17和PC33，PDA35或者其他微处理控制装置(图中未画出)的通讯模块进 行通讯。在图4所示的系统中，探测装置5和PC33，PD35是无线连接的，但在其他实施例 中，探测装置5和其他装置间的通讯也可以通过有线方式连接。PC33和PDA35直接或者通过一个网络37，比如因特网，和一个服务器39相连。该 服务器39可以接入一个存储装置41。校准测试的结果连同探测装置5的一个识别符号(比如一个序列号)一起，可以 从探测装置5的存储器21中上传到PC33或者PDA35，然后再由网络37传送到服务器39， 使得测试结果可以保存在与服务器39关联的存储装置41中，由此根据对测试结果的记录 和分析判断探测装置5的校准测试是过还是失败。如果校准测试的结果为通过，那么服务 器39生成一个可下载到PC33或者PDA35的校准认证。PC33连接一个打印机43，可由打印 机打印出该校准认证，以表明探测装置5通过的校准测试。凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，及熟悉该项技术的 本领域一般技术人员所做出的显而易见的改变，都应为本实用新型的技术范畴。例如，在图中所述的探测装置5包括两个水平方向平行的天线，对于本领域的一 般技术人员很容易想到，还可以包括三个或者更多个水平方向平行的天线，其中部分或者 全部的天线包括一个缠绕在天线铁芯上的绕组，并和精确电流源相连，使得一些或全部的 天线具有集成内置测试功能。本实用新型可以由各种便捷的方式实现，比如使用专用的硬件，或者专用硬件和 软件的结合体。处理仪器可以包括各种适合的程式化的仪器，比如通用计算机，PDA，移动电 话(比如WAP手机，或3G手机)等。由于本实用新型可以由软件实现，因此本实用新型的 各个方面都包括在一个程序控制装置中可执行的计算机软件。该计算机软件可以通过各种 便利的载体媒介提供给程序控制装置。该载体媒介包括一个瞬时的载体媒介，比如一个携 带有计算机代码的电，光，微波，声波或射频信号。
权利要求一种探测埋地导体的探测装置，其特征在于，包括多个用于探测电磁场的天线；多个绕组，每个绕组缠绕在一个相对应的所述天线上，每个绕组连接一电流源，用于在所述的绕组上加载一已知电流，以在所述天线上产生一电磁场，其中，在所述天线上感应出一测试电流；一存储器，用于存储所述天线的校准数据；和一用于处理所述天线上的所述测试电流，并判断所述测试电流是否在所述校准数据的校准范围之内的处理器。
2.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，其中所述的多个天线包括两个平行的 天线，在使用时，所述两个天线水平朝向是竖直间隔排列。
3.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，其中所述的多个天线包括三个平行的 天线，在使用时，所述三个天线水平朝向是竖直间隔排列。
4.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，其中所述的处理器将测试结果存储到 所述的存储器中。
5.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，还包括一用于将测试结果传送给用户 的用户接口。
6.如权利要求1所述的探测装置，其特征在于，还包括一将测试结果输出的通讯模块。
7.—种如权利要求6所述的用于验证探测装置的探测操作的系统， 其特征在于，包括一个微处理控制装置，其具有一用于和所述探测装置的通讯模块进行通讯的通讯模 块，和一用于接入网路的通讯模块，其中，所述微处理控制装置用于从所述探测装置接收测 试数据，并将测试数据传送到网络。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括一个连接到所述网络上的服务器，其 中该服务器可以接收来自于所述微处理控制装置的测试结果。
9.一种探测埋地导体的系统，其特征在于，包括一发射装置用于在埋地导体上产生一变化电流的测试信号；一如权利要求1所述的探测装置用于探测所述发射装置在埋地导体上产生的测试信号。
专利摘要本实用新型提供了一种探测埋地导线的探测装置，其包括多个用于探测电磁场的天线；多个绕组，每个绕组缠绕在一个相对应的线上，每个绕组连接一个电流源，用于加载一个预定义电流。当该预定义电流流经绕组时，在天线上产生电磁场，同时天线上感应出一个测试电流。本实用新型还提供了一种验证探测操作的验证方法，即比较测试电流和存储在探测装置中的校准数据，以验证探测操作的正确性。该装置可以用于探测掩埋于地下的导体。
文档编号G01B7/26GK201555556SQ200920007570
公开日2010年8月18日 申请日期2009年3月2日 优先权日2008年2月29日
发明者凯文·康为, 理查德·戴维皮尔逊 申请人:雷迪有限公司