專利名稱：用于地下結(jié)構(gòu)的非晶體金屬標(biāo)記系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電磁標(biāo)記系統(tǒng)，并且特別涉及一種用于遠(yuǎn)距離探測(cè)和定位難以接近的聚合物結(jié)構(gòu)，例如埋置式塑料管道和容器的系統(tǒng)。
熱塑聚合物，例如聚乙烯，聚氟乙烯和聚丙烯，是用于制造埋置式管道，地下貯藏容器和結(jié)構(gòu)地網(wǎng)的特別具有吸引力的材料。這些材料易于處理，重量輕，相對(duì)便宜，易于連接和修理，并且不同于金屬管道和容器，它們具有很高的耐腐蝕破壞能力。但是，雖然有這些優(yōu)點(diǎn)，這樣的聚合物結(jié)構(gòu)務(wù)必需要經(jīng)常修理和維修。而且，一旦埋置在地下或用別的材料覆蓋，由這些聚合物所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)實(shí)際上不可能用已知的電子傳感器來遠(yuǎn)距離定位。因此，通常需要大范圍挖掘以找到這樣的結(jié)構(gòu)。在定位挖掘期間不能準(zhǔn)確地探測(cè)這樣的聚合物結(jié)構(gòu)的位置會(huì)導(dǎo)致偶然性的破壞。在盛有有毒廢物的高度完整的聚合物容器(HIC’s)情況下，這是一個(gè)特別尖銳的問題，因?yàn)橛赏诰驅(qū)@些容器所造成的偶然性破壞有可能使放射性或化學(xué)上危險(xiǎn)的材料釋放到環(huán)境之中。
在過去，已經(jīng)提出幾種技術(shù)來加快埋置式塑料構(gòu)件，特別強(qiáng)調(diào)的是管道的定位。在聚合物上面埋置亮色標(biāo)志帶在某些程度上增強(qiáng)了探測(cè)能力。但是，標(biāo)志本身需要挖掘來定位，并且有可能在長(zhǎng)時(shí)間后標(biāo)志和埋置式構(gòu)件會(huì)“漂移”，導(dǎo)致定位準(zhǔn)確性較差。研究了金屬箔和磁粒標(biāo)記帶以允許用金屬探測(cè)器或渦流探示器以對(duì)標(biāo)志進(jìn)行遠(yuǎn)距離定位。雖然這種方法能使定位聚合物的探查挖掘最小，但是標(biāo)志漂移的問題仍然存在。
對(duì)埋置式構(gòu)件本身作“標(biāo)志”，以便其對(duì)電子探測(cè)為可見的種種嘗試包括了如Goodman U.S.patent 5,051,034所公開，用嵌入磁粒來標(biāo)記聚合物，或如Keene U.S.patent 4,573,829所公開，在管道的內(nèi)側(cè)上安裝靶線。不幸的是，由這兩種技術(shù)所產(chǎn)生的相對(duì)弱的探測(cè)信號(hào)限制了這些系統(tǒng)在僅埋入淺深的管道中的應(yīng)用。一條簡(jiǎn)單金屬絲導(dǎo)線提供相對(duì)小的靶，然而除非它帶有電流，否則不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)信號(hào)。但是，這種帶電當(dāng)然要求接近金屬絲，這樣使探測(cè)操作復(fù)雜化。當(dāng)使用磁粒時(shí)，為了在一到兩米的典型埋置管道距離下產(chǎn)生強(qiáng)磁信號(hào)，必須對(duì)聚合物添加相當(dāng)數(shù)量的磁性材料。當(dāng)靶距離和尺寸變得較小時(shí)，可能要求超過百分之五十的密度。對(duì)熱塑合金添加這樣高密度的硬質(zhì)微粒會(huì)使這些材料成為埋置構(gòu)件應(yīng)用相當(dāng)具有吸引力的獨(dú)特的和優(yōu)質(zhì)的機(jī)械特性遭到破壞。此外，當(dāng)導(dǎo)電金屬絲或磁粒用作標(biāo)志時(shí)，它們所產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)同鄰近的鐵磁構(gòu)件(例如鐵管或鋼筋條)所產(chǎn)生的信號(hào)類似，以致使探測(cè)信號(hào)帶有程度很高的模糊性和不準(zhǔn)確性。
顯然，所需要的是一種用于標(biāo)記地下聚合物結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，它提供強(qiáng)大和明顯的探測(cè)信號(hào)，但是不犧牲構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的聚合物材料的優(yōu)良機(jī)械特性。理想地，該系統(tǒng)將不僅能夠準(zhǔn)確地探測(cè)比現(xiàn)有技術(shù)較遠(yuǎn)距離處的標(biāo)記地下結(jié)構(gòu)的存在，而且還能夠提供關(guān)于該結(jié)構(gòu)的定向，特點(diǎn)和精確位置的信息，而不管道附近存在其它鐵磁材料所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。最后，該系統(tǒng)應(yīng)該便宜，并且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，使用方便。
一般說來，本發(fā)明是一種用于遠(yuǎn)距離探測(cè)和定位位于障礙物后面或位于地下的不導(dǎo)電非磁性結(jié)構(gòu)的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)波動(dòng)磁場(chǎng)源，至少一個(gè)標(biāo)記，嵌入結(jié)構(gòu)壁的分散區(qū)域中，其包括一個(gè)非晶體磁性金屬靶，當(dāng)受到波動(dòng)磁場(chǎng)作用時(shí)用于產(chǎn)生巴克好森(Barkhausen)響應(yīng)，以及一個(gè)便攜式探測(cè)電路，可沿地面或控制面移動(dòng)，用于遠(yuǎn)距離探測(cè)巴克好森響應(yīng)。該系統(tǒng)優(yōu)選地包括多個(gè)標(biāo)記，按一個(gè)圖形預(yù)先安排在結(jié)構(gòu)壁中，其表示如結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，定向或范圍的信息。便攜式探測(cè)電路的探測(cè)范圍和鄰近標(biāo)記之間的距離選擇成該便攜式探測(cè)電路在沿地面或其它控制面移動(dòng)時(shí)，能同時(shí)探測(cè)至少兩個(gè)標(biāo)記，以便可以容易確定標(biāo)記圖形的定向。該系統(tǒng)特別適合于探測(cè)位于地下或壁中或地板下或鋪砌層下的聚合物結(jié)構(gòu)，例如塑料管道或可處理容器的存在，定向，范圍和特點(diǎn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，標(biāo)記的靶可以由多個(gè)至少具有3比1縱橫比的細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒構(gòu)成。細(xì)長(zhǎng)微粒的縱軸優(yōu)選地相互平行校直，并且頭尾充分靠近，以便相互磁性連接。本發(fā)明人曾意想不到地發(fā)現(xiàn)，這種校直排列細(xì)長(zhǎng)微粒的布置在產(chǎn)生希望強(qiáng)大的和容易探測(cè)的巴克好森響應(yīng)方面，作用非常像單條較粗金屬絲一樣。可選擇地，各標(biāo)記的靶可以用其長(zhǎng)度與其最大直徑之間超過5000比1縱橫比的單條金屬絲構(gòu)成。在兩者中任一實(shí)施例中，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)生的巴克好森響應(yīng)的強(qiáng)度和可探測(cè)性相對(duì)用于構(gòu)成靶和標(biāo)記的磁性非晶體金屬的用量來說達(dá)到最大。但是，當(dāng)使用細(xì)長(zhǎng)微粒來構(gòu)成靶時(shí)，通過改變構(gòu)成金屬的非晶體金屬的定位，密度和比成分，可以在標(biāo)記圖形中編碼附加信息。另外，細(xì)長(zhǎng)微粒比非晶體金屬的細(xì)長(zhǎng)金屬絲相對(duì)容易嵌入管道壁或容器壁或其它聚合物結(jié)構(gòu)壁中。
雖然構(gòu)成標(biāo)記的靶的磁性非晶體金屬可以置入或粘到結(jié)構(gòu)壁上，但是優(yōu)選地直接分散嵌入構(gòu)成結(jié)構(gòu)的聚合物材料中。非晶體金屬可以選擇地預(yù)先嵌入另一種聚合物材料中，其或共同擠壓或獨(dú)立熔合到待探測(cè)的結(jié)構(gòu)壁上或多個(gè)壁上。優(yōu)選地，起初嵌入非晶體金屬的聚合物材料用顏色編碼，以便其在結(jié)構(gòu)上的位置可以容易用視覺確定。這種顏色編碼有利地允許安裝結(jié)構(gòu)的人員來定向結(jié)構(gòu)，以便標(biāo)記最靠近地面或其它控制面。
除了包含非晶體磁性金屬外，本系統(tǒng)的各標(biāo)記還可以另外圍繞非晶體金屬包括鐵氧體微粒。能磁化的鐵氧體微粒和非晶體金屬的合成組合有利地提供幾種備擇的編碼選擇。


圖1是操作中本發(fā)明系統(tǒng)的示意圖，說明一條按照本發(fā)明已作標(biāo)記的地下塑料管道是怎樣可以電子探測(cè)到；圖2是說明本系統(tǒng)各標(biāo)記中的非晶體磁性靶在受到波動(dòng)磁場(chǎng)作用時(shí)是怎樣產(chǎn)生巴克好森響應(yīng)，以及這個(gè)響應(yīng)是怎樣可以被過濾出來，并且在一個(gè)示波器上加以顯示的示意圖；圖3說明本系統(tǒng)的第二實(shí)施例，其中使用具有高縱橫比的絲狀非晶體磁性靶的細(xì)長(zhǎng)標(biāo)記；圖4說明本系統(tǒng)怎樣結(jié)合到地下有毒廢物容器的模制塑料蓋中，以便使這樣的容器及它們的內(nèi)含物的準(zhǔn)確定位變得方便；圖5說明分散易熱熔的標(biāo)記是怎樣可以附加到塑料管道的外壁上；圖6說明標(biāo)記是怎樣可以沿塑料管道共擠壓，以便產(chǎn)生由單個(gè)連續(xù)基體所相互連接的多個(gè)標(biāo)記；圖7是一個(gè)可以用在本系統(tǒng)的標(biāo)記中的多元件靶的放大圖，其中這些元件包括細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒，在它們的長(zhǎng)度與它們的直徑之間至少有3比1的縱橫比；圖8說明在相同連續(xù)基體中多個(gè)標(biāo)記是怎樣可以按不同定向通過共擠壓細(xì)長(zhǎng)非晶體金屬微粒束而構(gòu)成；
圖9說明本系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施例，其中在一個(gè)連續(xù)基體中構(gòu)成多個(gè)標(biāo)記，各標(biāo)記包括多個(gè)非晶體磁性金屬絲，與細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒束相混合；以及圖10說明本系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施例，其中在一個(gè)連續(xù)基體中通過把不同磁性定向的鐵氧體疊在校直的細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒的分布上而構(gòu)成多個(gè)標(biāo)記。
參考圖1，本發(fā)明的發(fā)明系統(tǒng)1一般由三個(gè)構(gòu)件組成，包括一個(gè)發(fā)射電路3，用于產(chǎn)生變動(dòng)電磁場(chǎng)，至少一個(gè)標(biāo)記10，當(dāng)受到磁場(chǎng)作用時(shí)產(chǎn)生巴克好森響應(yīng)，以及一個(gè)接收電路13，用于接收和濾出標(biāo)記10所產(chǎn)生的巴克好森響應(yīng)。
發(fā)射電路3包括一個(gè)交流激發(fā)器5，用于產(chǎn)生變動(dòng)電流，優(yōu)選地具有大約50赫茲的頻率。交流激發(fā)器5的輸出又連接到一個(gè)環(huán)式發(fā)射天線7上，天線7又發(fā)出變動(dòng)電磁場(chǎng)9。發(fā)射電路3和接收電路13(連同它們各自的天線)兩者都可沿地面8(或其它控制面)移動(dòng)，以便探測(cè)地下結(jié)構(gòu)，例如塑料管道26中所存在的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)記10的存在。電路3和13可以由手推車，機(jī)動(dòng)車，或甚至低空飛行的直升飛機(jī)來沿地面移動(dòng)。
現(xiàn)在參考圖1和圖2，本發(fā)明系統(tǒng)1中所使用的各標(biāo)記10包括一個(gè)非晶體磁性金屬靶11，由聚合物材料的基體12所圍繞。靶中所使用的非晶體磁性金屬例如可以是位于Parsippany，New Jersey的Metglas Products所銷售的稱為Metglas合金2714A的鐵，鎳和鈷的合金。如下文將會(huì)更詳細(xì)地看到，這樣的非晶體合金的冶金結(jié)構(gòu)由大磁疇所支配，這些大磁疇通過處理能校直，以便外部交變磁場(chǎng)能同時(shí)和瞬時(shí)激發(fā)磁疇的重新排列，這樣產(chǎn)生稱為巴克好森響應(yīng)的獨(dú)特電磁信號(hào)。構(gòu)成標(biāo)記的靶11的金屬可以是單件非晶體磁性金屬，或多件這樣金屬的細(xì)長(zhǎng)微粒。圍繞靶11的聚合物基體12可以由構(gòu)成結(jié)構(gòu)的相同聚合物材料所構(gòu)成，標(biāo)記10固定在該結(jié)構(gòu)上。
接收電路13包括一個(gè)接收天線14，用于接收標(biāo)記10的金屬靶11響應(yīng)發(fā)射天線7產(chǎn)生的波動(dòng)磁場(chǎng)9而發(fā)出的信號(hào)16。如圖2最佳所見，由靶11產(chǎn)生的信號(hào)16包括一個(gè)正弦載波18，其上疊加一個(gè)巴克好森響應(yīng)20。構(gòu)成接收電路13一部分的電子濾波電路22濾出載波18，僅留下巴克好森響應(yīng)20，以在示波器24的屏上顯示。本發(fā)明系統(tǒng)1中可以使用型式的發(fā)射和接收電路的一個(gè)具體例子在U.S.patent 4,859,991中公開，其整個(gè)說明書這里參考引入。
一個(gè)特定標(biāo)記10的具體巴克好森響應(yīng)高度取決于如構(gòu)成靶的非晶體磁性金屬的比成分，靶的定向，以及靶11中金屬用量和縱橫比這樣的因素。因?yàn)閺奶囟ò?1所引出的具體巴克好森響應(yīng)具有高度區(qū)別和單一的特性，所以即使有鋼管28和鐵筋條30位于塑料管道26的側(cè)面，系統(tǒng)1也能夠容易探測(cè)嵌入塑料管道26的較小分散部分中的標(biāo)記10。
在系統(tǒng)1的優(yōu)選實(shí)施例中，多個(gè)標(biāo)記10沿其所示縱軸嵌入管道26壁中分散部分中。沿管道26縱軸的標(biāo)記10的間隔為系統(tǒng)1的操作員指示管道26的定向。另外，標(biāo)記10可以隔開所選擇的距離L1，L2，對(duì)應(yīng)一個(gè)編碼，其可以告知系統(tǒng)操作員關(guān)于管道的功能(例如是導(dǎo)氣管還是導(dǎo)水管)，管道的制造廠，安裝的數(shù)據(jù)等等，非常像零售商所使用的條形碼。如果在待探測(cè)結(jié)構(gòu)中使用多個(gè)標(biāo)記10，接收電路13的探測(cè)范圍和管道26或其它結(jié)構(gòu)上的標(biāo)記10的間距應(yīng)該安排成接收電路13能一次同時(shí)探測(cè)管道26中至少兩個(gè)標(biāo)記10。用這樣的方式，系統(tǒng)操作員能快速確定管道26或其它結(jié)構(gòu)的定向，并且進(jìn)一步開始快速譯碼管道26中標(biāo)記10的具體縱向間距中所包含的信息。
圖3說明系統(tǒng)1怎樣可以利用如地下塑料盤旋管道32這樣的結(jié)構(gòu)中的細(xì)長(zhǎng)標(biāo)記34。各細(xì)長(zhǎng)標(biāo)記34a到34d包括一個(gè)非晶體磁性金屬絲靶36，其優(yōu)選地在它的直徑與它的長(zhǎng)度之間至少有1比5000的縱橫比。金屬絲靶36如先前所討論那樣嵌入聚合物基體12。當(dāng)施加于像盤旋管道32那樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，使用這樣的金屬絲靶36至少有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，標(biāo)記34b和34c中金屬絲靶36能沿著管道32中彎管或接頭的輪廓線布置這個(gè)事實(shí)使系統(tǒng)操作員可以得到管道32的位置，定向和精確范圍的準(zhǔn)確情況。第二，本申請(qǐng)人曾觀察到，當(dāng)包括靶的金屬構(gòu)成為具有高縱橫比的形狀時(shí)，攜帶巴克好森響應(yīng)的信號(hào)的強(qiáng)度得到顯著加強(qiáng)。因此，在細(xì)長(zhǎng)標(biāo)記34a到34d中使用細(xì)長(zhǎng)金屬絲靶36使探測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度最大，同時(shí)使靶中所需要的非晶體磁性金屬的用量最小。雖然圖3具體示出使用多個(gè)細(xì)長(zhǎng)金屬絲靶36，但是可以替換使用沿結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度連續(xù)布置的單條細(xì)長(zhǎng)金屬絲。
圖4說明本系統(tǒng)1怎樣可以用來準(zhǔn)確地定位有毒廢物容器，并且甚至識(shí)別它們的內(nèi)含物。在本發(fā)明的這個(gè)特定實(shí)施例中，在覆蓋有毒廢物容器38a到38c的頂部的塑料蓋40的周邊嵌入標(biāo)記10的圖形。各容器蓋40中標(biāo)記10的數(shù)目和布置不同，以便指示關(guān)于容器的不同信息(例如所包含的有毒廢物的種類，埋入日期，容器的制造廠等等)。雖然圖中沒有示出，但是沿容器38a到38c的側(cè)壁或底部可以設(shè)置附加標(biāo)記10，以便提供關(guān)于容器的定向和范圍的更多信息。
圖5說明多個(gè)分散易熱熔的標(biāo)記42a到42c是怎樣可以方便地施加到聚合物管道26的壁上。各標(biāo)記42a到42c的聚合物基體44是由受熱時(shí)將會(huì)軟化的熱塑材料構(gòu)成。雖然各標(biāo)記42a到42c用單個(gè)非晶體磁性元件46表示，但是也可以使用多個(gè)元件。一個(gè)具有電阻元件(未示出)和加熱表面50的烙鐵48用來把標(biāo)記42a到42c熔合到聚合物管道26的外壁上。優(yōu)選地，烙鐵48的加熱表面50具有一個(gè)彎曲外形，它與管道26的外徑互補(bǔ)，以便熱量可以均勻地施加到標(biāo)記42a到42c的上表面。在圖5說明的本系統(tǒng)的實(shí)施例中，按照一個(gè)能夠指示如傳過管道26的原料的種類，管道安裝到地下的日期，管道的制造廠等這樣信息的距離編碼，使標(biāo)記42a到42c沿管道26的縱軸線性隔開距離L1，L2。另外，標(biāo)記42a到42c的靶元件46定向的方式還能為一個(gè)編碼提供基礎(chǔ)，該編碼對(duì)提供關(guān)于管道26的信息有用。例如，應(yīng)該注意易熱熔標(biāo)記42b中單個(gè)非晶體磁性靶元件46是怎樣相對(duì)鄰近標(biāo)記42a和42c中的靶元件垂直定向的。由于靶元件46產(chǎn)生的巴克好森響應(yīng)的具體特性部分取決于這些元件相對(duì)發(fā)射和接收電路3和14的發(fā)射和接收天線的定向，因此靶元件定向能對(duì)管道26的制造廠或安裝者希望施加到標(biāo)記42a到42c上的任何編碼方案添加有價(jià)值的附加變量。另外，聚合物基體44可以明顯著色，以便幫助人員把標(biāo)記42a到42c熔合到管道26上，并且把它們安排成希望次序。這種著色還將幫助管道26的安裝者來轉(zhuǎn)動(dòng)管道，以便使標(biāo)記42a到42c定向朝上，以便當(dāng)它們沿地面8掃描來定位管道26并譯碼與標(biāo)記42a到42c的圖形和定向有關(guān)的信息時(shí)，使發(fā)射和接收電路3和14的天線之間的距離最小。
在至此所述的系統(tǒng)1的不同實(shí)施例中，標(biāo)記所取的是具有嵌入單個(gè)靶元件的分散聚合物基體的標(biāo)記10，34和42的形狀。在系統(tǒng)1的另外實(shí)施例中，標(biāo)記可以全部共用相同的連續(xù)基體，并且具有由多個(gè)非晶體金屬材料的元件，例如細(xì)長(zhǎng)微?；蛭⒔z所構(gòu)成的靶，以代替單個(gè)元件。這樣的連續(xù)基體標(biāo)記全部提供這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即用相對(duì)簡(jiǎn)單的共擠壓過程就容易結(jié)合到如管道那樣的聚合物結(jié)構(gòu)的側(cè)壁中。另外，所有標(biāo)記所使用的連續(xù)基體可以像先前所述的標(biāo)記42a到42c的基體那樣由明顯顏色構(gòu)成，以便幫助安裝管道的人員把標(biāo)記側(cè)定向朝上。最后，使用多個(gè)靶元件來代替單個(gè)靶元件不僅提供更多的可編碼變量，以用于存儲(chǔ)關(guān)于管道或其它結(jié)構(gòu)的信息(例如尺寸，直徑，制造廠，使用的材料，分批編號(hào)等等)，而且對(duì)給定量的非晶體磁性材料，還使巴克好森響應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)度最大。
圖6是系統(tǒng)1的一個(gè)實(shí)施例，它利用具有所有上述優(yōu)點(diǎn)的連續(xù)基體標(biāo)記52a到52e。這些標(biāo)記52a到52e由優(yōu)選地沿管道26或其它結(jié)構(gòu)的壁上共擠壓的連續(xù)聚合物基體53構(gòu)成。各標(biāo)記52a到52e包括一個(gè)由多個(gè)靶元件構(gòu)成的靶54a到54e，其在本例中為細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒56?，F(xiàn)在參考圖6和圖7兩圖，細(xì)長(zhǎng)微粒56相對(duì)它們的直徑與它們的長(zhǎng)度各有至少1比3的縱橫比。此外，如說明那樣微粒56優(yōu)選地相對(duì)它們的縱軸相互平行校直，并且還集中為足夠密度，以便當(dāng)受到發(fā)射電路3所產(chǎn)生的波動(dòng)磁場(chǎng)的作用時(shí)，使各個(gè)微粒56可以相互間磁性頭尾作用。從這樣的最小密度所產(chǎn)生的頭尾間距使各不規(guī)則行的細(xì)長(zhǎng)微粒56作用非常像它是這樣的非晶體磁性材料的單條連續(xù)金屬絲。因此用構(gòu)成細(xì)長(zhǎng)微粒56的最小量的非晶體磁性材料來產(chǎn)生最大的巴克好森響應(yīng)。
在各連續(xù)基體標(biāo)記52a到52e的各個(gè)靶54a到54e之內(nèi)使用多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微粒56比單個(gè)磁性元件所構(gòu)成的靶提供更多的變量，這些變量能有利地編碼為提供關(guān)于管道26的信息。具體地，各個(gè)靶54a到54e可以制成較大或較小，并且可以為不同密度。構(gòu)成各分散靶54a到54e的細(xì)長(zhǎng)微粒的成分還可以制成不同，以便提供不同的巴克好森響應(yīng)。當(dāng)然，除了所有尺寸，密度和成分變量之外，還可以使用鄰近標(biāo)記52c到52e之間不同的線性間距L3，L4，以便編碼關(guān)于管道26的有用信息。
圖8說明系統(tǒng)1的另一個(gè)實(shí)施例，它使用連續(xù)基體標(biāo)記60a到60g，能夠以與先前所述連續(xù)基體標(biāo)記52a到52e不相同的方式來編碼信息。如先前所述標(biāo)記那樣，標(biāo)記60a到60g由其中嵌入多個(gè)元件靶62a到62g的連續(xù)基體61構(gòu)成。但是，不是改變細(xì)長(zhǎng)微粒56的密度，而是相對(duì)管道26的縱軸來改變這些微粒56的定向。特別應(yīng)該注意，雖然構(gòu)成靶62a和62c的微粒與管道26的縱軸平行，但是構(gòu)成靶62d和62f的微粒與該軸垂直。此外，構(gòu)成靶62b的微粒相對(duì)管道26的縱軸隨機(jī)校直，而靶62g的微粒相對(duì)該軸傾斜校直。當(dāng)然，認(rèn)為連續(xù)基體標(biāo)記60a到60g中所現(xiàn)存的定向和編碼方案亦不能結(jié)合連續(xù)基體標(biāo)記52a到52e中所使用的密度和尺寸編碼方案是毫無理由的。
圖9說明還結(jié)合了另一種編碼形式的連續(xù)基體標(biāo)記64a，64b。這些標(biāo)記64a，64b各共用一個(gè)基體65，如標(biāo)記52a到52e和60a到60g的基體那樣，基體65優(yōu)選地與管道26或其它結(jié)構(gòu)共擠壓。但是，這些標(biāo)記的靶66a，66b不僅僅由先前所述的細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒56構(gòu)成，而且還進(jìn)一步包括靶金屬細(xì)絲68。細(xì)金屬絲68一般不沿構(gòu)成靶剩于部分的細(xì)長(zhǎng)微粒56的定向布置，而可以如圖所示以隨機(jī)定向排列。靶66a，66b的巴克好森響應(yīng)將按照與構(gòu)成靶剩于部分的平行細(xì)長(zhǎng)微粒56相混合的金屬細(xì)絲68的用量和定向來改變。
圖10說明本系統(tǒng)1的又一個(gè)實(shí)施例，它利用由另一種技術(shù)來編碼的連續(xù)基體標(biāo)記70a到70e。各標(biāo)記70a到70e仍然共用一個(gè)共同連續(xù)基體71，其優(yōu)選地共擠壓到管道26的壁中。但是，本連續(xù)基體71包括所示的永久磁化的鐵氧體微粒72。細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒56以均勻密度并且與管道26的縱軸平行校直，嵌入連續(xù)基體71。不同于先前討論的任何標(biāo)記，標(biāo)記70a到70e的各個(gè)靶73a到73e由基體71中鐵氧體微粒72的分散磁化區(qū)域74a到74e所構(gòu)成。各分散區(qū)域74a到74e的磁場(chǎng)特性不同于各鄰近區(qū)域的磁場(chǎng)特性。磁通量的各分散區(qū)域74a到74e與其中包含的細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒56相互作用，把區(qū)別性電子標(biāo)碼施加到微粒56的產(chǎn)生巴克好森響應(yīng)上。雖然已經(jīng)相對(duì)地下結(jié)構(gòu)敘述了本系統(tǒng)1的各個(gè)不同實(shí)施例，但是應(yīng)該注意到，本系統(tǒng)1適用于任何難以接近的結(jié)構(gòu)(即壁中管道，飛機(jī)翼中液壓線等)。此外，本系統(tǒng)1的各個(gè)不同實(shí)施例不僅適用于由聚合物材料所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，而且適用于由任何不容易電子探測(cè)的材料(即陶瓷，玻璃，木材等)所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。因此本發(fā)明不局限于說明書中所給定的幾個(gè)例子，而只由附加權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種電磁標(biāo)記系統(tǒng)，用于遠(yuǎn)距離探測(cè)和定位一個(gè)不導(dǎo)電非磁性結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)位于一個(gè)具有一個(gè)控制面的障礙物后面，包括用于產(chǎn)生波動(dòng)磁場(chǎng)的裝置；至少一個(gè)標(biāo)記裝置，嵌入所述結(jié)構(gòu)的壁的一個(gè)分散區(qū)域中，并且包括一個(gè)非晶體磁性金屬靶，當(dāng)受到所述波動(dòng)磁場(chǎng)作用時(shí)用于產(chǎn)生一個(gè)包含巴克好森響應(yīng)的信號(hào)；以及便攜式電路裝置，可沿所述控制面移動(dòng)，用于遠(yuǎn)距離探測(cè)所述產(chǎn)生信號(hào)中的所述巴克好森響應(yīng)。
2.權(quán)利要求1的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括多個(gè)標(biāo)記裝置，按一個(gè)圖形安排在所述結(jié)構(gòu)的壁中，用于表示所述結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，定向或范圍。
3.權(quán)利要求2的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少一個(gè)靶由多個(gè)至少具有3比1縱橫比的細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒構(gòu)成。
4.權(quán)利要求3的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記的所述多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微粒的縱軸相互平行校直，并且頭尾充分靠近，以便相互磁性連接。
5.權(quán)利要求4的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少兩個(gè)靶由所述多個(gè)細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒構(gòu)成，并且其中所述兩個(gè)靶中的微粒的校直方向不同，以用于表示關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的信息。
6.權(quán)利要求4的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少兩個(gè)靶由所述多個(gè)細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒構(gòu)成，并且其中構(gòu)成所述兩個(gè)靶的微粒的密度不同，以用于表示關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的信息。
7.權(quán)利要求4的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少兩個(gè)靶包括所述多個(gè)細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒，并且其中所述兩個(gè)靶中微粒的成分不同，以用于表示關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的信息。
8.權(quán)利要求2的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少一個(gè)靶由單條磁性非晶體金屬絲構(gòu)成，該金屬絲其長(zhǎng)度對(duì)其最大寬度至少具有5000比1的縱橫比。
9.權(quán)利要求8的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述單條金屬絲至少一英尺長(zhǎng)。
10.權(quán)利要求8的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少兩個(gè)靶由單條金屬絲構(gòu)成，并且其中所述兩個(gè)靶的所述金屬絲的長(zhǎng)度不同，以用于表示關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的信息。
11.權(quán)利要求8的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少兩個(gè)靶由單條金屬絲構(gòu)成，并且其中兩個(gè)靶的金屬絲中所使用的磁性非晶體金屬的成分不同，以用于表示關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的信息。
12.權(quán)利要求8的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少兩個(gè)靶由單條金屬絲構(gòu)成，并且其中兩個(gè)靶的金屬絲的縱橫比不同，以用于表示關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的信息。
13.權(quán)利要求2的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中當(dāng)沿所述控制面移動(dòng)時(shí)，所述電路裝置能夠同時(shí)探測(cè)至少兩個(gè)所述標(biāo)記裝置的巴克好森響應(yīng)。
14.權(quán)利要求2的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置的巴克好森響應(yīng)的具體電子特性提供一個(gè)標(biāo)識(shí)碼，表示關(guān)于結(jié)構(gòu)的信息，并且其中所述電路裝置包括用于譯碼所述標(biāo)識(shí)碼的裝置。
15.權(quán)利要求2的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記沿所述壁的一段大體上共線性隔開，以便用所述便攜式探測(cè)裝置能確定所述壁的范圍和定向。
16.權(quán)利要求15的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)是細(xì)長(zhǎng)聚合物導(dǎo)管，并且所述標(biāo)記在所述導(dǎo)管的壁上沿其縱軸隔開，以便可以確定所述導(dǎo)管的長(zhǎng)度和定向。
17.權(quán)利要求1的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)由易熔聚合物材料構(gòu)成，并且所述標(biāo)記的非晶體金屬靶熔合到所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)壁的一個(gè)分散部分中。
18.權(quán)利要求17的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)由擠壓所述聚合物材料構(gòu)成，并且所述標(biāo)記包括一個(gè)包含所述非晶體金屬的聚合物帶，其沿所述聚合物材料共擠壓，以便把所述金屬嵌入所述結(jié)構(gòu)的壁中。
19.權(quán)利要求18的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述聚合物帶用顏色編碼，以便指示結(jié)構(gòu)上標(biāo)記的位置，從而在埋置時(shí)能定向所述結(jié)構(gòu)，使標(biāo)記最靠近地表面。
20.權(quán)利要求17的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)是一個(gè)容器，并且所述多個(gè)標(biāo)記裝置圍繞所述容器的一個(gè)蓋來安排。
21.一種電磁標(biāo)記系統(tǒng)，用于相對(duì)地面來遠(yuǎn)距離探測(cè)和定位一個(gè)埋置式聚合物結(jié)構(gòu)，包括用于產(chǎn)生波動(dòng)磁場(chǎng)的裝置；多個(gè)標(biāo)記裝置，各嵌入所述結(jié)構(gòu)的一個(gè)壁中，并且各包括一個(gè)磁性非晶體靶，當(dāng)受到所述波動(dòng)磁場(chǎng)作用時(shí)用于產(chǎn)生一個(gè)包含巴克好森響應(yīng)的信號(hào)，所述多個(gè)標(biāo)記裝置按一個(gè)圖形安排，用于表示關(guān)于所述結(jié)構(gòu)的信息；以及便攜式電路裝置，可沿所述地面移動(dòng)，用于探測(cè)所述產(chǎn)生信號(hào)中的所述巴克好森響應(yīng)。
22.權(quán)利要求21的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中當(dāng)沿所述控制面移動(dòng)時(shí)，所述電路裝置能夠同時(shí)探測(cè)至少兩個(gè)所述標(biāo)記裝置的巴克好森響應(yīng)。
23.權(quán)利要求21的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中至少一個(gè)靶由多個(gè)至少具有3比1縱橫比的細(xì)長(zhǎng)非晶體磁性金屬微粒構(gòu)成，所述微粒相互之間沿它們的縱軸平行校直，并且頭尾充分靠近，以便相互磁性連接。
24.權(quán)利要求21的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述多個(gè)標(biāo)記裝置中至少一個(gè)靶由單條磁性非晶體金屬絲構(gòu)成，該金屬絲其長(zhǎng)度對(duì)其最大寬度至少具有5000比1的縱橫比，并且至少6英寸長(zhǎng)。
25.權(quán)利要求21的電磁標(biāo)記系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)是一個(gè)細(xì)長(zhǎng)聚合物導(dǎo)管，并且所述標(biāo)記在所述導(dǎo)管的壁上沿其縱軸隔開，以便可以確定所述導(dǎo)管的長(zhǎng)度和定向。
全文摘要
為了遠(yuǎn)距離探測(cè)和定位位于障礙物后面的聚合物和其它不導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)，例如地下塑料管道或容器，提供一種電磁標(biāo)記系統(tǒng)，包括一個(gè)波動(dòng)磁場(chǎng)源，一個(gè)嵌入該聚合物結(jié)構(gòu)壁的分散區(qū)域中多個(gè)標(biāo)記的圖形，各標(biāo)記包括一個(gè)非晶體磁性金屬靶，當(dāng)受到波動(dòng)磁場(chǎng)源作用時(shí)用于產(chǎn)生巴克好森響應(yīng)，以及一個(gè)便攜式電路，可沿地面或其它控制面移動(dòng)，用于遠(yuǎn)距離探測(cè)巴克好森響應(yīng)。各標(biāo)記中非晶體磁性材料優(yōu)選地取多個(gè)細(xì)長(zhǎng)微粒形狀，至少具有3比1的縱橫比，并且頭尾安排。標(biāo)記安排的圖形提供關(guān)于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，定向或范圍的信息，可以容易確定標(biāo)記的圖形。
文檔編號(hào)G01V3/00GK1151212SQ95193790
公開日1997年6月4日 申請(qǐng)日期1995年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月25日
發(fā)明者小威廉姆·蓋伊·克拉克, 沃倫·羅伯特·朱克, 威廉姆·阿瑟·拜爾斯, 約翰·約瑟夫·赫勒爾德, 拉金德·庫馬·塞德赫 申請(qǐng)人:西屋電氣公司