專利名稱：一種計算埋入式導體深度的探測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個能計算埋入式導體深度的探測儀。
背景技術(shù)：
在被掩埋的電纜、光纖電纜、或其他公用管道或管子處開始進行挖掘 或其他工作之前，重要的是要確定這種掩埋電纜或者管道的位置，以確保 它們在進行上述工作期間不被損壞。 一旦埋地管道的深度被測定，安全的 挖掘深度就可以被計算出來。
載流導體發(fā)出的電磁輻射可以被電子天線檢測到。如果光纖電纜或非 金屬公用導管或管道匹配有微小的電子示蹤線，交替電流可以被引導在所 述示蹤線上以輻射出電磁輻射。眾所周知使用探測器去檢測傳輸交流電的 導體所放射的電磁場。
其中一類探測器的工作模式是以下兩種之一，即"主動"或"被動"模 式。每個模式都有自己探測的頻率波段。
被動模式包括"功率"模式和"無線"模式。在功率模式中，探測器 才全測導體產(chǎn)生的石茲場，該導體傳輸主要功率供應(yīng)在50/60赫茲的交流電， 或者來自于導體磁場的再次輻射，導致附近的電纜運輸?shù)腁C功率和高次 諧波達到5KHZ。在無線模式中，探測器檢測到由埋入式導體再次輻射的 低頻(VLF)無線能源。原始的低頻(VLF)無線信號的來源是很多商業(yè) 和軍事上的低頻長波發(fā)射機
在主動模式中， 一個信號發(fā)射機產(chǎn)生一公知頻率和調(diào)制的交流磁場， 并引導一電流出現(xiàn)在埋入式導體的附近。信號發(fā)射器可直接連接到導體， 否則直接連通是不可能，一個信號發(fā)射器可放在靠近埋入式導體附近使得 一信號可以引導至該導體。埋入式導體再次輻射的信號由信號發(fā)射器所產(chǎn) 生。
本發(fā)明進一步發(fā)展了現(xiàn)有系統(tǒng)，去計算埋入的載流導體的深度，提供 額外的功能，使用戶獲益更多。

發(fā)明內(nèi)容
依照發(fā)明第一個方面，是提供了一個計算埋入式導體的深度的探測
儀，探測儀包括用來4企測上述導體輻射的電^茲場的多個天線；在所述天 線探測范圍的基礎(chǔ)上計算上述導體深度的手段；以及顯示計算出的上述導 體深度的手段；其中探測儀被設(shè)置為，當滿足一個或多個預設(shè)標準時顯示 計算出的深度。
該探測器進一步包括計算上述導體與探測儀的連線與垂直線之間6 角度的手段，其中預定標準是所述6角在± 10°內(nèi)，最好是在±5。內(nèi)， 或者±2°之間。
該探測器進一步包括計算在所述導體的軸與垂直于天線軸的平面之 間的-角度的手段，其中預設(shè)標準是所述^角在±10°內(nèi)，最好是在士5 。之間，或者± 2。之間。
該探測器進 一 步包括計算在天線附近檢測到的電磁場的二階導數(shù)的 手段，其中預設(shè)標準是二階導數(shù)小于0.5° /S2,最好是少于0.2。 /S 或者 是0.1° /S2。
該探測儀進 一 步包括計算深度計算的標準偏差涉及10赫茲帶寬的手 段，其中預設(shè)標準是深度計算的標準偏差小于5%,最好是小于2%或者 是1%。
該探測器可進一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC,具有由所述天線輸出 的數(shù)字信號的動態(tài)范圍，其中預設(shè)標準是輸入到ADC的信號在ADC的 動態(tài)范圍內(nèi)。
該探測器進一步包括計算在天線附近測得的場大小的 一 階導數(shù)，其中 預設(shè)標準是在天線附近測得的場大小的一階導數(shù)小于每秒信號的5%,最 好少于每秒信號的2%。
該探測器可進一步包括去計算相關(guān)天線的相位，其中預定數(shù)值是天線 之間的不同相位小于5。，最好少于2?；蛘?° 。
依照發(fā)明第二個方面，是提供了一種計算埋入式導體深度的，方法包 括為提供用來檢測上述導體輻射的電磁場的多個天線；在所述天線探測 范圍的基礎(chǔ)上計算上述導體深度；提供一個顯示設(shè)備去顯示計算出的上述 導體的深度；其中探測儀被設(shè)置為，當滿足一個或多個預設(shè)標準時顯示計 算出的深度。
該方法可進一步包括去計算上述導體與4笨測儀的連線與垂直線之間的e角度，其中預定標準是所述6角在±10°內(nèi)，最好是在土5。之間，
或者±2。之間。
該方法可進一步包括去計算在所述導體的軸與垂直于天線軸的平面
之間的0角度，其中預設(shè)標準是所述0角在± 10°內(nèi)，最好是在士5。之 間，或者±2之間。
該方法可進一步包括去計算在天線附近檢測到的電磁場的二階導數(shù)， 其中預設(shè)標準是二階導數(shù)小于0.5° /S2，最好是少于0.2。 /S"或者是0.5 ° /S2。
該方法可進一步包括去計算深度計算的標準偏差涉及10赫茲帶寬， 其中預設(shè)標準是深度計算的標準偏差小于5%,最好是小于2%或者1°/0。
該方法可進一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC,具有由所述天線輸出的 數(shù)字信號的動態(tài)范圍，其中預設(shè)標準是輸入到ADC的信號在ADC的動 態(tài)范圍內(nèi)。
該方法可進一步包括去計算在天線附近測得的場大小的一階導數(shù)，其 中預設(shè)標準是在天線附近測得的場大小的一階導數(shù)小于每秒信號的5%, 最好少于每秒信號的2%。
該方法可進一步包括去計算相關(guān)天線的相位，其中預定數(shù)值是天線之 間的不同相位小于5。，最好少于2?；蛘?。。
依照發(fā)明的第3個方面，是提供一個載體中進行電腦可讀的代碼來控 制微處理器去進行如上所述方法。
依照發(fā)明的第4個方面，是提供了一個計算埋入式導體的深度的探測 儀，探測儀包括多個天線，用來檢測上述導體對電磁場的輻射， 一個微 處理器，配置在探測天線范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上去計算上述導體的深度，一個顯 示設(shè)備去顯示計算出的上述導體的深度，其中，探測儀被設(shè)置為，當滿足 一個或多個預設(shè)標準時顯示計算出的深度。


圖1是一個探測器發(fā)明具體化的一個方框圖
圖2是一個已知探測器的兩個橫向天線的示意圖
圖3是一個圖1的探測器的3個天線的示意圖
圖4是一個被圖3的天線檢測出的處理信號的圖1的探測儀
圖5是一個圖1兩個天線的探測器的示意圖
圖6是一個兩個天線的探測器的進一步的示意圖7是一個框圖1的探測器的部分數(shù)字信號處理塊
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明的一具體便攜式探測器1的方框圖。探測器1包括五個
天線3，其是為了檢測載流導體輻射的電磁信號。每個天線3將天線附近 的電磁場轉(zhuǎn)換為由天線3輸出的場強信號5 。
每個天線的輸出是通過預先放大和轉(zhuǎn)換階段7。如果場強信號5是低， 那么天線3的輸出被均衡過濾器放大和過濾。如果由天線3輸出的場強信 號5是足夠的信號，那么信號直接進入探測器1的下一階段。除了由天線 3輸出，其他輸入也可直接適用于探測器1，例如像夾子，聽診器，水下探 頭和A-fmme故障調(diào)查器的配件。
預先放大和轉(zhuǎn)換階段7的輸出進入一個超外差混合器9?；煲羝麟娐返?目的是恢復所有來自載體的大小和相位信息。
混合器9的輸出進入多媒體數(shù)字信號編解碼器(CODEC) 11。 C0DEC11是一個24比特的stereo delta-sigma模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。這是 一個相對較便宜的設(shè)備，且具有± 1%的缺乏絕對準確度，但是擁有優(yōu)秀的 比例精度
然而，方式是CODEC11在本發(fā)明11中是以下文所述的方式的理想狀 態(tài)的應(yīng)用。CODEC11的上述例子場強信號高達96kHz 。 CODEC] 1的輸 出進入到數(shù)字信號處理模塊13,其中包括數(shù)字信號處理器(DSP )和現(xiàn)場 可編程門陣列(FPGA)。
該探測器1的進一步包括一電源集合(PSU) 15,該PSU15包括如電 池和電源管理電路的電源。一種通訊模塊17提供讓探測器1連接到個人電 腦(PC)或個人數(shù)字助理(PDA)上傳數(shù)據(jù)存儲在探測器1中，以及允許 從POPDA下載到探測器。例如軟件的更新。該探測器1進一步包括記憶 模板19和用戶界面21。用戶界面21可以包括一個或多個用來為設(shè)備操作 者顯示信息的顯示器、如鍵盤或觸摸感應(yīng)的屏幕的輸入設(shè)備、及如揚聲器 或蜂鳴器的音響輸出設(shè)備。便攜式探測器1的組件裝在一個匣子里(未顯示)。
圖2是一個已知探測器的兩個橫向垂直距天線B的示意圖， 一已知才果 測器T在延長垂直小屋范圍內(nèi)(未顯示)。使用探測器支持垂直地面23， 其中載流導體25和底部天線掩埋在接近地面23天線的軸線是水平的，并 且底部天線B與頂端天線T之間的距離是2S。導體25被掩埋在距地面23(及底部天線B以下的)以下深度d的位置，導體25與天線B及T之間 水平距離為x 。
當交流電流入導體25導體，25輻射電磁場。》茲通密度或底部天線的磁 場Bb和頂端天線的；茲場Bt由于載流導體25所產(chǎn)生的電》茲場分別為
^M)、 二《2、" ",
以及
咖)- ~.("22力2十c p;
其中:$是自由空間的滲透性 I是流入導體25的電流。 C是一個頻率變量，稱為共模場失真。
共模場失真是載流導體25所產(chǎn)生的電磁場失真，由于被掩埋的載流導 體25材料的復阻抗。因為地面有一個分布式的復阻抗，共模場失真的結(jié)果 是信號的同質(zhì)失真，由于通過地面返回的電流。地面各種材料的復阻抗， 如干燥的土:t裏，濕粘土和沙子。例如，在頻率83KHz時，導體凈皮掩埋在地 下1.7米在濕粘土中，C的貢獻提供了 34%變化到B的理論價值。 基于測量磁通密度Bb和Bt，埋入式導體的深度等于
②
—____i
將方程(1)和(2)代入方程(3),當X=0，等等。當探測器是以上載流導體
25:
2;
④
一l
2;r(V/ + 2力
由方程(4)可以看出，深度計算使用了兩個天線是依賴共模場，這 是在確定埋入式導體的深度時實際的難題。這一困難通過補償算法在常規(guī) 儀器中得到減輕，這個補償算法接近于共模場失真，而共模場失真是基于 不同地點的測量來將一個，，平均"的油性給予函數(shù)C。這個接近值不是令人 滿意的，由于重要的不同，在干燥土壤與濕粘土之間達到35%的測量數(shù)據(jù)，一般來講，這樣將導致所述掩埋的電流載體導體的深度被低估。
圖3是圖1的探測器的3個水平垂直空間的天線T， M, B的示意圖。 天線的軸是水平的。中間的天線M祐j文置在底部天線B和頂部天線T之 間的中道，每一個天線之間的距離是S,所以-底部天線B和頂端天線T 之間的距離是2S。才艮據(jù)圖2所示，導體25被掩埋在深度d以下的地面23 (底部天線B以下)導體與天線T, M， B之間的水平距離為x。磁通密 度在中間的天線B,M是
<formula>formula see original document page 10</formula>
事實上，當天線是垂直在導體之上時，計算出電流載體導體的深度， 即，側(cè)面X為0時，方程式(l), (2)和(5)變?yōu)?br> <formula>formula see original document page 10</formula>
考慮的便利比率R如下給定:<formula>formula see original document page 10</formula>
將方程式(6)(7)和(8)代入方程式(9)等于
<formula>formula see original document page 10</formula>
該比值R實際上是二階導數(shù)梯度值，獨立于于共模場失真C,筒化方 程(10 )等于
<formula>formula see original document page 10</formula>
出方程式(ll)， d等于3個天線深度方程:因此，方程式(9)和(12)通過比較3個天線在-茲場的密度，提供了一個 計算電流載體導體25的深度的方法。通過使用比例值R,其獨立于掩埋載 流導體中物質(zhì)的復阻抗，方程式(9)和(12)免除需要補償被掩埋載流導體25 中物質(zhì)的共模場作用。這些方程式提供了 一個更好的埋入式導體深度的計 算方法。
方程(1) ， (2)和(5)適用于無限導體傳輸統(tǒng) 一 電流以及在真空中理想放射 場。當這種導體被掩埋在有限電導率的土壤中，二次電流和電磁場產(chǎn)生并 引導至土壤中。另一種可選擇的模式下，方程式(l), (2)和(5)載流導體所產(chǎn) 生的場是如下，其展示了方程式(l), (2)和(5)是怎樣從理論上的純放射場出 發(fā)
其中 V^T7
JUo是自由空間的滲透性 i是中電流流動在導體25 5是地面電導率
Y是一個變量，以便地面電導率與頻率的變化
假設(shè)土壤電導率是同質(zhì)的，如果為每個天線將方程式(13 )替代進 入方程(9 )，可以表明指數(shù)值取消以及共模場效應(yīng)可以在比例分析中 消除。
這一比例計算的先決條件是3個垂直天線T, M， B是正確的校準，大 約的精確度為600, 000分之一 。天線的校準是尊重于頂部和中部天線T, M的相關(guān)性能，以及中部和頂部天線M， B的相關(guān)性能。在探測儀組裝后， 每一個天線依次放在一個已知的磁場內(nèi)，由天線輸出電場強度信號的幅值 和相位是通過頻率的范圍測得。關(guān)于頂部和中部天線與中部和底部天線的 性能比的校準值被計算和儲存在探測儀1的存儲器19,這樣由一對天線輸 出的電場強度信號的比例計算始終精確到大約是600, 000分之一 。
圖4是圖l探測儀1用于處理被圖3的天線3檢測出的信號部分的方 框圖。如果信號被天線T， M, B檢測出是微弱的，由3個天線T， M, B任何一個輸出的模擬量是通過均衡器7傳輸，由一系數(shù)G(w)放大。另外天線T, M, B的輸出量直接進入到電路的下一個階段9。下一個階段9包括兩個多路開關(guān)選擇器，第一個多路開關(guān)選擇器與頂部天線T和中部天線M的信號相結(jié)合，第二個多路開關(guān)選擇器與中部天線M和底部天線B的信號相結(jié)合。
每個多路開關(guān)選擇器的輸出值進入到差動積分(delta-sigma )多媒體數(shù)字信號編解碼器11。差動積分多媒體數(shù)字信號編解碼器是將雙天線的輸出量數(shù)字化的理想多媒體數(shù)字信號編解碼器。因為他們提供了近乎完美的比例準確度。(在采樣帶寬4KHz到96KHz中約1/224 )。因此，方程式(9)的執(zhí)行包括將中部天線的輸出值傳送至兩個多差動積分媒體數(shù)字信號編解碼器11。
參考圖4，當天線T, M， B的輸出量沒有被放大時，方程式(9)變
I i^.C2 —船 "力
其中
B是底部天線的輸出量M是中部天線的輸出量T是頂部天線的輸出量
Cl是多媒體數(shù)字信號編解碼器1的傳遞功能C2是多媒體數(shù)字信號編解碼器2的傳遞功能除以C2,方程式(14)變?yōu)?br> <formula>formula see original document page 12</formula>
Cl/C2的比例是被估算的，是比較通過多媒體數(shù)字信號解碼器11的中部天線M的輸出量的所估計，借助R去計算。
當天線T, M, B的輸出量被放大，方程式(9)變?yōu)?br> 其中GB， GM和GT是放大器分別放大底部和中部天線的增益:除以C 2和B . GB，方程式(16)變?yōu)?br> 二 ci
5 一 S.G^
通過準確校準M. GM/B. GB及T. GT/B. GB，通過C1/C2的比例的計算，通過比較經(jīng)過兩個多媒體數(shù)字信號解碼器11的中部天線的輸出量，R可被計算獲得。
此外，還提供了一種計算由載流導體2 5產(chǎn)生磁場的共模失真的方法，由于埋入導體式材料的復阻抗。如上所述，不同的地面材料，如砂，干燥和潮濕的土壤和干，濕粘土，他們有不同的復阻抗。通過比較用2個天線深度方程式(3 )和3個天線深度方程式(13)的深度測量值，能夠計算共模場失真。
除了如上所述的共模場失真，電磁信號通過載流導體25輻射，可能由在附近導體上的二次耦合所失真。不同于同質(zhì)的普通模場失真，場失真是由于耦合在附近導體導致非徑向場梯度，且不能完全補償。
如果沒有或者少量的失真是由于二次耦合，那么共模場失真的計算值是通過比較2個天線深度方程式(3 )與3個天線深度方程式(1 2 )的的結(jié)果，應(yīng)該等于一個共模場失真，C,小于探測信號的l 0%。
如杲由于二次耦合的失真是重要的，這個將影響一些測量值的準確性，它是去警示重要的二次耦合失真的操作者是有用的，導致由探測儀所得出的讀數(shù)欠缺完整性。如果共模場失真被計算出大于等于被測信號的1 0 %,那么這是存在二次失真一個的指示，探測儀l的操作者能夠被視覺或聽覺警報所警示。
關(guān)于常規(guī)探測儀， 一旦探測器已經(jīng)被放置在正確的位置，按一個在探測儀上的"計算深度"按鈕，深度數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)給操作者。對于深度的計算，正確的位置是，天線垂直于導體之上，以及天線軸垂直于埋入式導體的軸上。
尋找實際中的正確位置，是通過移動探測儀從一邊到另一邊穿過導體，以及在一個垂直的軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)探測儀。當探測儀是定位正確的， 一個峰值響應(yīng)通過一個水平天線檢測，其中，這個水平天線的軸垂直于導體的軸被，以及 一 個空的響應(yīng)通過 一 個垂直天線和 一 個水平天線4全測，他們的軸平4亍于導體的軸。
為了正確和有效地完成深度計算，操作者必須有足夠的技巧和經(jīng)驗去正確的定位探測儀，垂直并結(jié)合于以上導體，此時埋入式導體的深度能夠被準確計算出。當探測儀沒有正確的定位相關(guān)的埋入式導體，如計算深度按鈕被按的情況下， 一個經(jīng)驗不足或者粗心的操作者可能會出現(xiàn)一個錯誤的深度計算。
計算掩埋導體深度的最佳位置可被視為是一個深度計算的"甜蜜點"。本發(fā)明僅當預定數(shù)值是滿意的時，才涉及通過深度計算的顯現(xiàn)結(jié)果去定位"甜蜜點"的困難。
圖5在是圖1的探測儀1底部的2個天線B, v的示意圖。探測儀1距離在地面23以下深度d的埋入式導體25的水平距離是X。探測儀底部的2個天線B和天線V^皮相互靠近的定位在纟果測4義1的腳下， 一個天線B被放置在如上所述的垂直位置，另一個天線V被放置在水平位置，(當探測儀l保持水平)，垂直于底部天線B。連接埋入式導體與底部天線B， V的連線27,它與垂直線的傾斜角度是。
當一奈埋式導體25》丈射；茲場，電流產(chǎn)生于底部天線B和垂直天線V。因為這些天線是直交的，電流產(chǎn)生在天線中，能夠被視為是分別代表解決的被導體25輻射的磁場的垂直和水平的組成部分。因此，角度6可以考慮用方程式計算
<formula>formula see original document page 14</formula>
其中Be是天線底部的磁通密度Bv是水平天線的磁通密度
當探測儀1被水平移動靠近導體25時，也就是垂直間距X減少，BB/Bv減少，e的正切值也趨近于零。
從以上展示的第一個中間的水平天線M和第二個中間水平天線M90來看，圖6是圖1的探測儀1的兩個天線M, M90的進一步的示意圖。探測儀的中間的2個天線M, M90相互靠近的被定位在探測儀1的中間，天線M, M卯被水平放置(當探測儀1位于垂直放置)為互相成直角的位置。探測儀1面向相關(guān)的埋入式導體25,以使得中間的天線M, M90是水平的，角度在導體25的軸和第二個水平中間天線M90之間。即角是^，在導體軸和與平面垂直的中間天線M之間。第 一個中間天線M的高峰反應(yīng)軸應(yīng)該垂直面向上方并直交到埋入式導體25。
當掩埋式導體25放射磁場，電流產(chǎn)生于第 一個水平天線M和第二個水平中間天線M90。因為這些天線是直交的，電流產(chǎn)生在天線中，能夠被視為是分別代表解決的,皮導體25輻射的^t場的垂直和水平的組成部分。因此，角度^可以考慮用方程式計算
<formula>formula see original document page 15</formula>
當M90是天線面向"同向地"導體'.<formula>formula see original document page 15</formula>
當M90是天線面向"異向地"導體其中
BM90是在第二個水平中間的天線M卯的磁通密度
BM是在第 一 個水平中間的天線M的》茲通密度
當探測儀1被旋轉(zhuǎn)在一個垂直軸附近，使第二個中間天線M90變得越來越靠近導體25時，Bb/Bv咸少，^的正切值也趨近于零。
監(jiān)測由兩個中間的天線M, M90和兩個底部天線B， V產(chǎn)生的電流，角度6和0能夠被計算出。這些角度的計算數(shù)值能夠用來決定探測儀1是否位于深度計算的甜蜜點，能夠保證深度計算準確。如果探測儀l甜蜜點的位置被確定，探測儀1將在顯示器21上顯示給用戶計算深度的結(jié)果。
當角度^是在士10之間，最好是在±5之間或者±2之間時，預定數(shù)值表明探測儀1是在甜蜜點上。
進一步的參數(shù)可視為去校驗深度計算的完整性。若參數(shù)滿足預定數(shù)值，深度計算值將被顯示在探測儀1的顯示器上。 一個或者更多的以下參數(shù)可以被參考，最好是以下所有的參數(shù)所求出的數(shù)值滿足預定數(shù)值。這些參數(shù)被視為基于使用2個或者3個水平天線的測量值的深度計算。即使用方程式(3) ( 12)。
圖7是圖1的探測儀的部分數(shù)字信號處理器13的方框圖。來自于天線3的電場強度信號5被采樣在圖1的多媒體數(shù)字信號解碼器11中，與頻率的余弦函數(shù)和正弦函數(shù)的組成成分相結(jié)合，產(chǎn)生了天線3附近探測到的同向的'T，和積分"Q "的電場強度信號的組成成分。無線探測公司申請的
專利GB2400674提供了操作的更為詳細的細節(jié)，其內(nèi)容納入?yún)⒖肌?br> I和Q組成成分流經(jīng)S I N C 5十進制濾波器2 9 。無線探測公司申 請的專利GB2400674提供了 S I N C 5十進制濾波器操作的更為詳細的 細節(jié)，其內(nèi)容納入?yún)⒖肌?br> S I NC 5十進制濾波器的輸出量是下跌采樣31和低通通過一個有限 的脈沖響應(yīng)的濾波器進行過濾。這個程序的結(jié)果是詳細說明在一個狹窄的 帶寬里，天線信號的復階和大小通常為10赫茲，無線探測公司申請發(fā)行 的WO 03/07 1 3 1 1. WO 03/039598和GB24006 7 4提供了更詳細的數(shù)字信號處理任務(wù)的操作，其內(nèi)容納入?yún)⒖肌?br> 通過天線探測到的信號二階導數(shù)的大小，即 /^是一個參數(shù)， 被視為去校驗深度計算的完整性。這個參數(shù)是無關(guān)聯(lián)的噪音越過脈沖響應(yīng) 的濾波器的帶寬的能行測量值，這個數(shù)值應(yīng)該少于0.5/S 2 。最好是少 于0 . 2 /S 2或者少于0 . 1 /S 2。
進一步的參數(shù)是是深度計算的標準偏差，可視為用來校驗深度計算的 完整性。這個參數(shù)表明深度計算是穩(wěn)定的，沒有因為噪音而過分波動。深 度計算標準偏差涉及到一個1 0赫茲的帶寬，它最好小于5 %或者小于2 % ,或者小于1 %
進一步的參數(shù)是在多媒體數(shù)字信號編解碼器的動態(tài)范圍內(nèi)，輸入到其 中的所有信號，可視為用來校驗深度計算的完整性，如果信號輸入到多媒 體數(shù)字信號編碼器中被發(fā)現(xiàn)在多媒體數(shù)字信號編解碼器的動態(tài)范圍之外， 這將導致多媒體數(shù)字信號編解碼器采樣的不準確性。
進一步的參數(shù)是天線測量的信號的一階導數(shù)，即d U / d t ,可視為 用來校驗深度計算的完整性。這個參數(shù)確保手段有效，在這段時間內(nèi)參數(shù) 充當一個反彈道濾波器，使得深度被計算出。信號測量的一階導數(shù)應(yīng)該少 于信號/秒的5 % ,最好信號少于信號/秒的2 %或者1 % 。
進一步的參數(shù)是交叉在(2個或者3個)天線之間用來檢測埋入式導 體的信號輻射的相關(guān)聯(lián)相位，可視為用來校驗深度計算的完整性。天線間 的相位差應(yīng)該少于5。，最好少于2?；蛘? ° 。
一個或者多個以上參數(shù)可以視作去確定深度計算具有良好的完整性。 上述所描述的極限值依賴于信號強度，計算脈沖響應(yīng)的濾波器的帶寬和導 體深度被纟企測。各種修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的且期望在權(quán)利要求書的保 護范圍中包括所有這些修改。
在目前的實施例中，探測儀不僅不停地計算埋入式導體的深度，而且 當達到滿意的預定數(shù)值時，計算的深度將被顯示。在其他實施例中，當達 到滿意的預定數(shù)值時，探測儀可以在用戶的界面上顯示一個圖像或者去制 造一個聽得見的聲音去通知操作者。二者選一的，當達到滿意的預定數(shù)值 時，探測儀可以被設(shè)定使得深度被計算。
權(quán)利要求
1.一種計算埋入式導體深度的探測儀，探測儀包括用來檢測上述導體輻射的電磁場的多個天線；在所述天線探測范圍的基礎(chǔ)上計算上述導體深度的手段；以及顯示計算出的上述導體深度的手段；其中探測儀被設(shè)置為，當滿足一個或多個預設(shè)標準時顯示計算出的深度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其特征在于 所述探測儀進一 步包括計算上述導體與探測儀的連線與垂直線之間e 角度的手段，其中預定標準是所述6角在± 10°內(nèi)。
3. 根據(jù)上述任意一個權(quán)利要求所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其 特征在于所述探測儀進一步包括計算在所述導體的軸與垂直于天線 軸的平面之間的^角度的手段，其中預設(shè)標準是所述0角在± 10。內(nèi)。
4. 根據(jù)上述任意一個權(quán)利要求所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其 特征在于所述探測儀進 一 步包括計算在天線附近檢測到的電磁場的 二階導數(shù)的手段，其中預設(shè)標準是二階導數(shù)小于0.5° /S2。
5. 根據(jù)上述任意一個權(quán)利要求所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其 特征在于所述探測儀進一步包括計算深度計算的標準偏差涉及10赫 茲帶寬的手段，其中預設(shè)標準是深度計算的標準偏差小于5%。
6. 根據(jù)上述任意一個權(quán)利要求所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其 特征在于所述探測器可進一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC,具有由所 述天線輸出的數(shù)字信號的動態(tài)范圍，其中預設(shè)標準是輸入到ADC的信 號在ADC的動態(tài)范圍內(nèi)。
7. 根據(jù)上述任意一個權(quán)利要求所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其 特征在于所述探測器進一 步包括計算在天線附近測得的場大小的一 階導數(shù)，其中預設(shè)標準是在天線附近測得的場大小的 一 階導數(shù)小于每 秒信號的5%。
8. 根據(jù)上述任意一個權(quán)利要求所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其 特征在于所述探測器可進一步包括計算相關(guān)天線的相位，其中預定 數(shù)值是天線之間的不同相位小于5° 。
9. 一種計算埋入式導體深度的方法，其特征在于，該方法包括提供用來^H則上述導體輻射的電^^場的多個天線；在所述天線探測范圍的基礎(chǔ)上計算上述導體深度； 提供一個顯示設(shè)備去顯示計算出的上述導體的深度； 其中探測儀被設(shè)置為，當滿足 一 個或多個預設(shè)標準時顯示計算出 的深度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的計算埋入式導體深度的方法，其特征在于進 一步包括計算上述導體與探測儀的連線與垂直線之間的6角度，其中 預定標準是所述6角在± 10°內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9-10其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的方法， 其特征在于進一步包括計算在所述導體的軸與垂直于天線軸的平面 之間的^角度，其中預設(shè)標準是所述^角在± 10°內(nèi)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-11其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的方法， 其特征在于進一步包括計算在天線附近檢測到的電磁場的二階導數(shù), 其中預設(shè)標準是二階導數(shù)小于0.5° /S2。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9-12其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的方法， 其特征在于進一步包括計算深度計算的標準偏差涉及10赫茲帶寬， 其中預設(shè)標準是深度計算的標準偏差小于5%。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9-13其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的方法， 其特征在于進一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC,具有由所述天線輸出 的數(shù)字信號的動態(tài)范圍，其中預設(shè)標準是輸入到ADC的信號在ADC 的動態(tài)范圍內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9-14其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的方法， 其特征在于進一 步包括計算在天線附近測得的場大小的 一階導數(shù)， 其中預設(shè)標準是在天線附近測得的場大小的一階導數(shù)小于每秒信號的 5%。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9-15其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的方法， 其特征在于進一步包括計算相關(guān)天線的相位，其中預定數(shù)值是天線 之間的不同相位小于5° 。
17. —種計算埋入式導體深度的探測儀，探測儀包括用來檢測上述導體輻射的電磁場的多個天線； 配置在探測天線范圍內(nèi)的基礎(chǔ)上去計算上述導體深度的微處理器；以及顯示計算出的上述導體深度的顯示裝置；其中，探測儀被設(shè)置為，當滿足一個或多個預設(shè)標準時顯示計算出的深度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的計算埋入式導體深度的纟果測儀，其特征在于 其中所述微處理器進一步被配置去計算上述導體與探測儀的連線與垂直線之間e角度的手段，其中預定標準是所述e角在± io。內(nèi)，更好的是在±5。內(nèi)，以及在土2。內(nèi)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其特征 在于其中所述微處理器進一步被配置去計算在所述導體的軸與垂直 于天線軸的平面之間的^角度的手段，其中預設(shè)標準是所述-角在± 10。內(nèi)，更好的是在土5。內(nèi)，以及在士2。內(nèi)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17、 18、或19所述的計算埋入式導體深度的探測儀，其 特征在于其中所述微處理器進一步被配置去計算在天線附近檢測到 的電磁場的二階導數(shù)的手段，其中預設(shè)標準是二階導數(shù)小于0.5。 /S2, 更好的是小于0.2。 /S2，以及小于O.l。 /S2。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17-20其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的探測 儀，其特征在于其中所述微處理器進一步被配置去計算深度計算的 標準偏差涉及10赫茲帶寬的手段，其中預設(shè)標準是深度計算的標準偏 差小于5%,更好的是小于2%,以及小于1%。
22.根據(jù)權(quán)利要求17-21其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的探測 儀，其特征在于所述探測器可進一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC，具 有由所述天線輸出的數(shù)字信號的動態(tài)范圍，其中預設(shè)標準是輸入到 ADC的信號在ADC的動態(tài)范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17-22其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的探測 儀，其特征在于其中所述微處理器進一步被配置去計算在天線附近 測得的場大小的 一 階導數(shù)，其中預設(shè)標準是在天線附近測得的場大小 的一階導數(shù)小于每秒信號的5%，更好的是小于每秒信號的2%,以及 小于每秒信號的1%。
24.根據(jù)權(quán)利要求17-23其中任意一個所述的計算埋入式導體深度的探測 儀，其特征在于其中所述微處理器進一步被配置去計算相關(guān)天線的 相位，其中預定數(shù)值是天線之間的不同相位小于5° ,更好的是小于2 ° ,以及小于1° 。
全文摘要
一種計算掩埋式導體25深度的探測儀1，由多個天線B，M，T組成，去探測由導體25輻射的電磁場，基于對天線B，M，T的探測，去計算上述導體25的深度的手段。當一個或者更多的預定數(shù)值達到滿意時，導體深度的計算值將被顯示。
文檔編號G01B7/26GK101526335SQ20091011842
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者約翰·馬克果 申請人:雷迪有限公司