用于为地下发射选择频率的测量设备及相关方法_3

文档序号:9707262阅读:来源:国知局
中,第一阈值320下方的区域可以被认为是低度噪声区,在 该区域中达到峰值的直条的颜色可以示出为绿色。第一阈值320与第二阈值322之间的区域 可以被认为是中度噪声区,在该区域中达到峰值的直条的颜色可以示出为黄色。鉴于这一 点,直条306和308都将示出为黄色。第二阈值322上方的区域可以被认为是高度噪声区,在 该区域中达到峰值的直条的颜色可以示出为红色。相应地,直条304的颜色将示出为红色。 例如,在使用单色显示器的实例中,通过在噪声直条内打上阴影或使用灰度值,其中直条的 明暗对应于其相关联的噪声值,可以对各种噪声范围定性。要注意的是,使用图9中的暂停 模式按钮232可以进入暂停模式。而且,使用显示屏幕上的按钮可以给操作者提供其他选 项。选择暂停模式可以使显示器16返回到图8的外观。
[0054] 参照图9,应当理解的是,显示器16可以非常多的方式示出实时噪声信息而仍然处 于这里的教导的范围之内。例如,可以将条形图格式修改成使这些直条直接靠在一起并且 每个直条都包括用数字表示的频率指示。此外,条形图格式并非是必需的。在一个途径中, 显示器可以完全依靠数字表示或者可以使用任何其他合适的形式的图形表现,所述数字表 示实质上列出每个频率及其相关联的噪声值。
[0055]图10图示出其中操作者在图3的位置X2处选择了实时显示的显示器16<a2KHZ直条 304延伸至噪声刻度上的约1.8且基于阈值320其颜色可以为绿色,19KHz直条306延伸至噪 声刻度上的约3.2且其颜色可以为黄色,并且33KHz直条308延伸至噪声刻度上的约8.9且其 颜色可以为红色。
[0056]图11图示出其中操作者在图3的位置X3处选择了实时显示的显示器16<a2KHZ直条 304延伸至噪声刻度上的约2.9且基于阈值320其颜色可以为绿色,19KHz直条306延伸至噪 声刻度上的约3.8且其颜色可以为黄色,并且33KHz直条308延伸至噪声刻度上的约5.7且其 颜色可以为黄色。
[0057] 参照图4-6和8,在到达停止点114(图4)时,操作者在显示器16上选择"停止噪声测 量"按钮400 (图8)。作为响应,步骤402 (图6)终止噪声数据的采集。之后,在404,基于对发生 在设备10沿着测量路径移动期间的时间间隔所储存的信息,确定每个所关注的频率的平均 噪声功率。在执行此确定时,可以使用在可选步骤242测量的移动信息来对噪声信息加权, 以解决操作者缺少移动会引发的问题,即是说,操作者缺少移动会趋于不成比例地强调这 些间隔中的至少一些间隔。可替代地,在用户终止噪声测量之前,步骤402令设备10进入405 处的下一测量间隔并将操作引回步骤220,用于下一测量间隔。
[0058] 参照图6、12和13,在406,对操作者呈现屏幕16上的选项(图12 ),以使用自动选择 模式,用于自动选定这些频率其中之一。为了使用该自动选择模式,用户选定"是"按钮410 (图12)。响应于该选择,在一个实施例中,图6的步骤412比较每个频率的平均噪声功率并识 别具有最低值的一个平均噪声功率。然后,步骤414在显示器16上指示选定的频率,例如,如 图13所示,用附图标记416指示。在本示例中,由于下述原因,所以自动选定的频率为12KHz, 所述原因根据接下来对平均噪声功率的特定值的进一步讨论将显而易见。在另一个实施例 中,由于每个频率的噪声值与阈值相关,所以自动选择可以考虑每个频率的噪声值。例如, 可以将下述频率从作为发射频率的可用选择中排除,所述频率其在沿着测量路径的任一点 处的峰值都超过第二阈值322 (参见图9,作为12KHz频率的一个示例)或者保持在第二阈值 上方长于预定的一段时间。作为另一个示例,当一特定频率相对于其他频率保持在第一阈 值320下方较长的一段时间时,自动选择可偏向于选择该特定频率作为发射频率。频率选择 可相对于阈值对噪声性能进行加权。例如,频率选择可侧重于相对于第一阈值320的噪声性 能,其比相对于第二上阈值322的噪声性能更为重要。在其他实施例中,用户例如可使用触 摸屏显示器来标记障碍物和/或其他关注点的位置,从而使提议的钻进路径可以与指定的 障碍物以及相关联的噪声值一起呈现在显示器上。鉴于这一点,了解到,给定频率的噪声值 在障碍物近旁超过第二阈值322,这可以是选择不使用该给定频率作为发射频率的因素。另 一方面,可以忽略在钻进路径的端点处的凹坑近旁超过第二阈值322。在任何实施例中,每 当正采用的选择参数没有提供充分确定的结果时,自动选择特征都可以默认为手动操作模 式。例如,全部频率都可能超过第二阈值322并且另外平均噪声值也相对较接近。
[0059]图13的显示器16提供给操作者使用按钮417切换至手动操作的选项,这将导致对 每个频率都显示平均噪声功率和波峰噪声。当然,如果操作者希望对最佳噪声值作出他或 她自己的决定,则操作者可以选择"否"按钮418,这可导致在中间显示平均和波峰噪声功 率。图13中的显示屏幕在双模式设备中提供按钮419,用于离开噪声测量/设定模式并进入 定位模式。
[0060]现在将注意力引至图6和14。如果操作者选择不使用自动选择特征,则步骤420令 显示器16产生如其在图14中所呈现的外观。对每个频率均示出波峰噪声和平均噪声功率 值。例如,可以基于显示出最高噪声功率的测量间隔来确定给定频率的波峰噪声。当然,波 峰噪声功率的确定可以在正在进行的基础上对其进行监视及更新。分别对应于12KHz、 19KHz和33KHz,用旗形标志(f lag)501、502和504示出波峰噪声值。12KHz的波峰近似为7.1, 19KHz的波峰近似为3.6且33KHz的波峰近似为8.9。分别对应于12KHz、19KHz和33KHz,用直 条506、508和510表示每个频率的平均噪声功率。12KHz的平均噪声值近似为2.2,19KHz的平 均噪声值近似为2.8且33KHz的平均噪声值近似为5.0。要关注的是,尽管12KHz具有最低平 均噪声值,但最低波峰噪声值由19KHz呈现。鉴于这一点,操作者会关注于了解每个波峰噪 声值沿着测量路径发生在何处。在一个实施例中,设备10可以跟踪该信息并且例如邻近于 显示器16上个每个旗形标志指示每个噪声波峰的这类位置。在图14中,对于12KHz、19KHz和 33KHz,每个波峰的X轴位置分别被指示为500、900和650英尺。操作者可以将这些波峰的位 置与沿着预期路径的任何地下障碍物的位置进行比较,以便确保在障碍物区域内保持定位 精度。在本示例中,公共事业130(参见图4和5)位于约450英尺处,非常接近12KHz的波峰噪 声值。在这样的情形中,即使12KHz呈现出最低平均噪声功率,操作者也可选用12KHz以外的 发射频率。操作者可回忆起图9示出的位置 X1的实时显示示出了 19KHz在障碍物130近旁呈 现出最低噪声。当然,操作者可以返回到位置X1重复实时噪声测量。作为另一示例,操作者 可认为接近停止点114的精度是最为重要的。在此情况下,操作者可以基于位置 X3的显示 (图3和11)选定12KHz作为发射器频率。当然,操作者可单根据呈现最低平均噪声值而选择 12KHz〇
[0061] 参照图14,应当理解的是,可以使用以不同颜色表示、打上阴影和/或改变明暗来 相对于阈值320和322适当地强调波峰和平均噪声值。例如,平均值噪声直条506和508的颜 色可以为绿色而平均值噪声直条510的颜色可以为黄色。波峰噪声旗形标志501和504可以 为红色而波峰噪声旗形标志502可以为黄色。在一个实施例中,操作者可以选择显示特征, 其比照X轴标绘出发射器频率中选定的一个频率的噪声功率。此标绘图例如可以从图4提取 的线图之一的形式呈现在显示器16上。
[0062] 现在将注意力转向图15,此图是图示出用于设备10的操作的方法的另一个示例的 流程图,其总体上用附图标记200'表示。要注意的是,方法200'与图6的方法200共有大量步 骤。据此,为了简短的目的,将不再重复对这些共有步骤的描述且读者可以参照以上讨论。 然而,图15中的技术的使用存在不同,其建立了一个或多个指定发射器频率下的噪声。在一 个实施例中,例如,使用可调谐窄带接收器电路来进行噪声测量,上述可调谐窄带接收器相 继连续被调到所关注的每一个频率。在其他实施例中,可以应用数字滤波器技术,与在整个 频谱上的噪声测量不同,这使得确定离散频率下的噪声测量。
[0063]方法200 '以前述步骤202开始,其中,例如如上所述,发射器频率、功率和目标深度 信息可以由操作者输入。在600,设定设备10以接收所关注的第一频率。这可以是任何频率, 但出于简明的目的一般会是最低或最高频率。在本示例中,假设最低频率12KHz为第一频 率,并且将19KHz和33KHz分别作为第二和第三频率。通常,在一个实施例中,可以进行离散 傅立叶变换(DFT)以确定存在于所关注的频率中的噪声。应当理解的是,可以采用任何合适 的技术,包括,例如,戈策尔(Goertzel)滤波器,或作为另一个示例,小波滤波器。在602,设 备10进入进行噪声测量的测量模式。然后,步骤234实施上述暂停特征,其令噪声测量中止 并响应于用户交互而重新继续。在604,对当前频率进行噪声测量和移动监视。在606将所测 得的噪声值与当前频率的移动信息一起保存。如上所述,移动信息是可选的,但可以用于在 测量路径的范围内确定平均噪声值时对数据加权。在610,关于是否要监视另一频率做出决 定。如果要监视,则在612将频率增至所关注的下一频率,并且对作为当前频率的下一频率, 在600开始重复操作。另一方面,如果已对当前间隔的全部所关注的频率都进行了测量,则 操作移至步骤250,所述步骤250对当前间隔按比例放大噪声值并保存。据此,步骤606相继 连续产生一组噪声环境信息,该组信息包含了全部所关注的频率。步骤252提供对来自当前 间隔的值以实时显示的形式进行的显示,如上所述,以提供给操作者以连续监视沿着测量 路径的噪声读取的时机。沿着测量路径的每个间隔都照这样处理,直到在402终止数据采集 为止。剩余的程序与以上描述一致地执行。如上所述,使用图15的技术容易实施显示器16上 的各种显示。
[0064] 参照图1,在其中设备10可用于噪声测量和定位的双模式的实施例中,将会有利的 是,在这两个模式中使用相同的天线和接收器电路。即是说,天线11和接收器部件17可以用 于这两个模式。这样,由于用相同的组件测量噪声环境和定位信号,所以不必确定作为频率 的函数的天线和接收器组合的灵敏度。换言之,该灵敏度对于这两个测量将是相同的。
[0065] 应当理解的是,设备10可容易用于在将要执行的操作程序为缆线定位程序时勘测 噪声环境。例如,操作者可以使用基于缆线对地面的投影的测量路径。当然,操作者可以输 入可用作为缆线定位频率的频率。然而,应当理解的是,施加缆线定位频率会在噪声勘测期 间产生将不存在的错误定位信号。在名称为"DISTINGUISHING FALSE SIGNALS IN CABLE LOCATING"的第7,151,375号美国专利中披露了一种极为有利的系统和方法,所述系统和方 法实质上消除在缆线定位程序期间出现的错误缆线定位信号的作用,其与本发明一起被共 同拥有并通过引用全部并入此中。
[0066]参考图16,可以响应于图6和15的步骤420将显示器输出选项提供给操作者。在步 骤420,屏幕16可以给用户提供大量选项,这些选项可以用任何合适的方式例如上述方式来 选择。例如,一个选择用附图标记450表示并允许用户选择条形图显示,其可以是图14的显 不。
[0067] 结合图16参照图17,选择452允许用户选择对应于一个或多个单独的以及先前选 定的发射器频率的噪声功率的显示,例如其可以如图17中所示呈现为比照距离标绘的噪声 功率。据此,提供并且可显示对于每个选定的频率的电磁噪声的功率谱相对于距离的标绘 图。
[0068] 现在,参考图18并结合图16,另一选择454提供噪声分布图456的显示。这类噪声分 布图可以包含比照距离标绘的频率,并且用颜色、灰度明暗或代表噪声功率的恒定值的等 高线示出该分布图上任何指定位置的噪声值。在本示例中,由于与本讨论相关联的图示限 制,所以使用了等高线458。分布图的大片区域呈现白噪声,其在若干位置用附图标记460指 示。然而,在分布图456上可看见噪声波峰462和464,从而用户可选择用虚线示出的发射器 频率470,用于将要在与分布图456相对应的区域中执行的地下操作,所述发射器频率470避 免了噪声峰值。图16进一步提供选择474,其允许用户返回到自动选择模式并可提供图13中 所示的显示。
[0069]鉴于前述,提供一设备以与系统结合一起使用,在所述系统中,使发射器在操作程 序期间移动经过区域中的地面,所述操作程序会涉及发射定位信号的地下发射器或发射定 位信号的地下缆线。所述信号具有可选自为一组离散频率当中的一个离散频率的发射频 率。作为一个示例,可以基于手边可用的探测器来选择选定的发射频率,所述探测器可以内 置于诸如钻探工具或回拉装置这类地下设备中,其中,每个可用的探测器都被配置用于以 不同的离散频率发射。作为另一示例,可对指定的探测器进行调谐或设定使其以选定的离 散发射频率发射。作为又一示例,指定的探测器可被配置用以同时发射多个离散发射频率, 并且可以对协作的接收器进行调谐使其只接收选定的离散发射频率。在缆线定位的例子 中,地上发射器可以被配置用以令所期望的缆线射出所关注的频率。据此,以合适的方式, 可以将发射频率设定为发射频率
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