CN1129985A - 用于电子标识器的导体探测器适配器 - Google Patents

Abstract

一种使通常的导体探测器能附带检测无源电子标识器的适配器。该适配器包括电子标识器探测器和无线接口装置。电子标识器探测器把标识器检测信号输出到无线接口装置，该接口把信号处理成与导体探测器的输入传感器兼容。无线接口装置包括输出天线。如果导体探测器可接收不同工作频率的测试信号，则无线接口装置也可包括把标识器检测信号选择性地变换到其中一个频率的调制器。电子标识器探测器也可选择性地调节来检测不同的分立的标识器频率。

Description

用于电子标识器的导体探测器适配器

技术领域

本发明一般涉及检测和探测被遮蔽的导体，尤其涉及一种使导体探测器能附带检测无源共振电子标识器的装置。

背景技术

埋于地下管道用于提供各种公用事业用途，包括用于煤气、自来水和污水的管道，以及用于电话、电力和电视的电缆。为了维修或替换毁损的电缆、管道等，对它们的探测常常变得很必要。相反地，为了避免在因其它目的挖掘或开凿时对它们的损害，知道这些管道的大概位置也很重要。

有两种用于探测这些被遮蔽管道的已有技术。第一种技术要求此管道沿其长度具有(或是)一连续导体，诸如不但具有用于输送信号或电力的铜导体，一般还有包围电缆的接地屏蔽的电话、电力和电视电缆等。可用于没有这种连续导体的管道(如煤气、自来水总管)的第二种技术要求在埋入管道时先在接近管道的地方放置电子标识器。

在第一种技术中，对导体直接或感应地加上测试信号(交变电流)，然后导体起天线的作用并沿管道的长度辐射测试信号。然后把探测装置用于检测测试信号的存在，此探测器还可处理信号以确定导体的侧向和它的深度。最早的电缆探测器使用了单个传感器，它在经过电缆附近时检测到单个谷或峰(根据传感器的取向)。许多后来的装置使用了两个或多个传感器，从而把信号合成以提供导体距离的指示。最常见的传感器是铁氧体磁心天线，即电感器。在以下的专利中描述了一些已有技术的探测器：美国专利号

3,617,865     4,438,389

3,860,866     4,542,344

3,889,179     4,520,317

3,988,663     4,639,674

4,091,322     4,665,369

4,134,061     4,672,321

4,220,913     4,686,454

4,295,095     4,843,324

4,387,340     5,001,430

4,390,836     5,093,622

4,427,942

在第二种技术中，电子标识器可以是有源的(例如，具有电池以提供信号)，但由电容器和线圈做成的LC共振电路的无源标识器更常见。一个给定的硬接线的标识器只有单一频率(带宽中心线)，其值根据电路的电容和电感决定。具有辐射天线和拾取天线的无线电收发机用于检测无源标识器。辐射天线间歇地输出调谐至激发标识器的频率。如果具有适合频率的标识器在无线电收发机附近，则该标识器吸收了一部分信号并重新辐射它。在无线电收发机输出信号期间，拾取天线监听任何重新辐射的信号，如果发现一个就通知使用者，并通常提供信号强度的指示。在以下的专利中描述了几个已有技术的标识器：美国专利号

3,836,842    4,873,533

4,334,227    4,947,012

4,712,094    5,017,415

4,761,656    5,045,368

一般来说，探测器电路使用的方法随寻找导体还是标识器而不同。尽管如此，还有一种混合系统，其中信号加到埋于地下的导体，并通过该导体耦合至埋在该导体附近的一个或多个标识器。例如，见专利号为4,119,908、4,767,237和4,862,088的美国专利。在专利号为4,866,388的美国专利中，还用标识器把一个导体与其它的导体耦合，从而测试信号可传到第二个导体而不必直接连接。

然而要把导体探测器和标识器探测器结合在一起有几个困难。首先，大多数无源电子标识器是密封的(电气上绝缘的)因而施加的交变电流不能对它们起作用，即它们没有连到沿管道长度延伸的导体。事实上，常常用标识器来防止沿管道存在连续导体，如在天然气配给线中很轻的敲击也可弄断这样的导体引起泄漏。因为大多数导体探测器自身不能发送可由标识器重新辐射的任何信号，所以标识器的无源和绝缘特性引起了一个问题。当然，如美国专利4,862,088所述，可改变标识器使它与导体实际连接。在该系统中，标识器探测器可放置在具有耦合至共振标识器的金属屏蔽的电缆上的任何一点(地面上)。然而，因为需要对标识器的设计作显著的改变，增加了成本，而且安装需要更多时间和精力，它又不能用于探测未耦合至共振电路的导体，所以此系统不合需要。使用美国专利4,712,094中示出的球形标识器等某些改进的标识器设计也很困难，因为该标识器设计成用于相应于管道的移动(这将破坏’088装置中的电气连接)，并且此标识器内充有水。

然而，在这样结合标识器探测器和导体探测器中的基本限制涉及用于识别有关不同类型公用事业设施的不同标识器的频率惯例。已设定了五个特殊频率：对于煤气83.0kHz；对于电话101.4kHz；对于污水121.6kHz；对于自来水145.7kHz；对于电力169.8kHz(标识器通常也以彩色编码)。因为寻找煤气管道的维修人员的发射机只会发出超过调谐到101.4kHz的电话标识器带宽的83kHz的信号，因而他不会无意地触发电话标识器。当然，这些频率由惯例设定，因而不应把它们作为对本发明的限制。

接着的问题是在导体上感应的相同信号不能触发标识器除非它处于适合的频率。这是由于大多数导体探测器不使用标识器使用的那些频率而使用两个频率(577Hz或33kHz)。于是，因为标识器不会调谐到错误的频率所以通常的导体探测器仍不能检测大多数的标识器(即使它们适用于朝下发送信号)。可使标识器响应于不止一个频率，但它们的成本较高且在寻找发现的不同类型公用事业设施时可引起错误的探测。在美国专利4,119,908、4,866,388和4,767,237中，单一探测器用于导体和标识器，但此探测器只能检测辐射调谐到标识器的特殊频率的信号的导体，即，探测器需要一台发射机(单独的)可调谐至要探测的标识器组中每个频率的。这样做，尤其对只想探测导体而不探测标识器的使用者增加了很多费用。因此，希望设计一个装置，它能检测标识器和导体，而且不必改变基本的导体探测器或标识器的设计。如果该器件能同时检测这两个结构那更好。

发明内容

本发明提供了一种用于导体探测器的适配器，一般包括电子标识器探测器和根据检测到的电子标识器把改变的信号发送到导体探测器输入端的接口装置。接口装置最好是无线的。电子标识器探测器的电路可以是用于无源共振标识器的通常探测器，它可作多档分立频率的设定。由无线接口装置改变标识器探测器的正常输出(一个指出检测到的标识器位置的绝对或相对强度的电子信号)来提供与导体探测器输入端兼容且最好保留有关绝对和相对强度的信息的输出。这样，通常的导体探测器即可用于标识器探测器模式。

电子标识器探测器和无线接口装置最好装在单个主体内，该主体与导体探测器相连，具有适当形状和尺寸，最好把无线接口装置的输出天线装在靠近导体探测器输入天线的地方。此适配器可拆卸地连接至导体探测器，便于对组合的适配器/探测器作手持操作。

无线接口还可设计成与导体探测器的输入选项完全兼容，例如它能根据导体探测器所选的不同的输入频率提供不同频率的输出信号。适配器的主体最好装有用于电子标识器探测器和无线接口装置的轻便电源(电池)。于是，通过简单地断开适配器，组合的适配器/探测器即可在标识器模式和导体模式之间切换。此适配器可选择地具有寂静模式(sleep mode)，其中无线接口装置部分停止工作。而电子标识器探测器维持接通并触发报警器(最好是可闻的)，来提醒使用者附近有标识器。

附图概述

在所附的权利要求书中阐明了本发明的新特点和范围。然而，参考附图可最好地理解本发明，其中：

图1是通常的导体探测器和在它旁边的设计成与导体探测器相配的本发明一个实施例的适配器的透视图；

图2是本发明适配器/探测器系统的侧视图；

图3是示出本发明一个实施例的适配器电子结构的方框图；以及

图4是可与本发明的适配器一起使用的控制面板的平面图。

本发明的最佳实施例

现在参考附图，尤其参考图1和3，示出本发明的标识器探测适配器的一个实施例10和在它旁边的通常的导体探测器12；它们合在一起构成了标识器/导体探测系统14。本发明的适配器可设计成与许多种通常的探测器相配，因而可以理解适配器10仅仅是为所示的特殊探测器10而选用的一个实施例。探测器12基本上是1993年1月29日提交的申请号为08/011,383的美国专利申请中描述的探测器，也类似于专利号为5,093,622的美国专利中示出的探测器。

适配器10有一个形状适合探测器12的天线部分18的主体16。主体1 6可由任何坚固的材料做成，最好采用诸如通用电气公司以XENOY商标出售的聚碳酸酯/聚酯混合物等聚合物。在较佳实施例中，主体16有底座部分20和用以容纳探测器12的天线部分18的槽或空腔22。底座20使组合的适配器/探测器14稳固地向上直立，还可装入以下描述的发射和接收天线。适配器10可用任何方便的办法与天线部分18相接；在较佳实施例中，在天线部分18上形成横条或花键24，它们可被滑动地装入空腔内壁上形成的槽26中。弹簧按扭或杠杆28可拆卸地把天线部分18固定在空腔22中。当然，除了稍微增加其总尺寸和重量以外，适配器10可一直与导体探测器12相连而不削弱它的功能。适配器10也有以下说明的具有一个或几个开关或旋钮32和33的控制面板30。

探测器12具有一个或几个连至信号处理电路36的空间取向的传感器34。在’383的探测器中，传感器包括一对磁场感应线圈，虽然可设想本发明也可变为使用电场电容板。传感器34检测由被探测的电话、电视或电力电缆等导体中的交变电流产生的电磁信号。电流(具有577Hz或33kHz等已知频率)可由通常的发射机单元(未示出)直接或感应地加到导体上。向指示器38提供输出信号的电路36由键盘40控制，且最好由轻便电源即电池42供电。输出信号可包括有关传感器检测到的任何基本信号的绝对或相对强度的信息。这样，该信息显示在指示器38上。也可显示有关导体方向和深度的信息。探测器12也可具有发出信号强度的可闻指示的扬声器44。

现在参考图3，适配器10的电子结构一般包括电子标识器探测器46和无线接口装置48。电子标识器探测器46的电路可以是用于无源共振标识器的通常的标识器探测器电路，可在频率为83.0，101.4，121.6，145.7，169.8kHz时进行检测(见图4)。电子标识器探测器46包括发射机电路50、标识器检波电路52、控制电路54、发射天线56和接收天线58，它们都是通常的部件。本领域的技术人员应知道，发射天线和接收天线可组合成单个天线。

再参考图4，由旋钮33控制电子标识器探测器46的工作，在较佳实施例中，该旋钮33有五档位置，每档位置对应一个常用的公用事业设备频率。当接通适配器10时(处于标识器探测模式或寂静模式)，控制电路54指示发射机50向发射天线56发送间歇信号，激发附近的任何无源标识器60。然后接收天线58(它与发射天线56同轴安装)拾取来自标识器60的重新发射的信号，并把它传到标识器检波电路52。由控制电路54来调整标识器探测器46发射和接收循环的同步。

在通常的标识器探测器中，标识器检波器52的输出将被送到标识器探测器的显示和/或扬声器；然而，在本发明中，它被送到无线接口48。标识器检波电路52连到接口电路62，为提供与导体探测器12的传感器34所需的输入兼容性，该接口电路62对标识器探测器46的输出信号进行滤波、压缩、扩展等调节。在设计来使用’383装置的实施例中，接口电路62是具有可选择性地调节到所需的输出频率的带通滤波器的A类放大器/驱动器。接口电路62的输出由调制器64转换成传感器34的工作频率(例如，577Hz或33kHz)。调制器64由旋钮32控制。调制器64和接口电路62的相应位置可以颠倒并且甚至可把调制器包括在标识器检测电路52中。在较佳实施例中，调制器52是可设定为任何所需的输出频率(下面讨论的577Hz、33kHz、或扬声器70的可闻频率)的正交混频器。

调制器64与输出天线66结合产生电磁信号，该电磁信号完全与导体探测器的输入(传感器34)兼容，并且它可由使用者(根据信号强度)以类似于真正导体信号的方式来翻释。于是，因为使用和了解适配器10需要极少的培训，从而简化了工作人员的探查任务。一个附加的优点是，除了为与适配器10连接而可能作少量改变(诸如增加花键24)等之外，不必对通常的探测器12作任何改变。

输出天线66最好位于适配器10的主体16中，从而它与探测器12的传感器16直接对准，以把已调信号的耦合增至最大。只是为了显示在图2中把天线66和传感器34画得稍稍有些错开。线圈34和66的轴最好不与线圈56的轴对准，它们最好与线圈56的轴正交，以把任何可能的干扰减到最小。因为在轴的中心附近线圈56的输出是零，所以出于同样的原因线圈34最好位于线圈56轴的中心附近。然而，本领域内的技术人员应知道，可改变本发明，(诸如通过提供与探测器12上的外部插座(假定探测器有这样一个插座的话)相配的来自适配器10的插头等方法)以在接口48和探测器12之间提供直接的电气连接。

当检测标识器60时，适配器/探测器14观测到指示的信号强度左右摆动。用此种方式，操作者可确定标识器的位置。当操作者只想探测载有测试信号的埋置导体时，把适配器10关闭。

再参考图4，可看到旋钮32也有五档位置。标有“577”和“33”的两档是等价于“电源开”的位置，并附带设定调制器64的输出频率。“关”位置通过切断来自适配器10的主体16内电池68的电源而使适配器完全停机，而如果电池的电量低则“电池测试”位置将激发可闻报警器。另一种做法，通过把适配器10的输出频率设定为与导体测试信号不同的频率，并使用键盘40在这些频率之间切换，可以使用键盘40有效地接通和断开适配器10。图4中标有“蜂鸣器”的最后一个位置使适配器10进入寂静模式，其中调制器64停止工作，但适配器10剩下的部件仍在工作。在此状态中，如果检测到标识器信号超出预定的阈值，则接口电路62对可闻扬声器70等报警器发出特殊信号，提醒操作者在附近有调谐到所选频率的电子标识器。然后，操作者可从寂静模式转换到标识器探测器模式，并准确测定电子标识器的位置。还应该知道，通过耦合至探测器12的扬声器44，而没有扬声器70，也可进行寂静模式操作。例如，一当检测到的标识器信号的强度经过预定的阈值，天线66就以探测器12的所有工作频率输出可经扬声器闻听的特殊信号。

虽然参考特殊的实施例描述本发明，但并不认为该描述是一个限制。通过参考本发明的描述，所揭示的实施例的各种变更以及本发明的另外的实施例对于本领域中的技术人员是很明显的。例如，当参考申请号为08/011,383的美国专利申请中揭示的特殊导体探测器来描述本发明时，可以认为本发明可同样用于在“已有技术的描述”中给出的其它已有技术的探测器。因此认为可在不背离附加的权利要求书中确定的本发明的精神和范围的情况下作这些改变。

Claims (20)

1.一种使导体探测器能附带探测电子标识器的装置，其特征在于包括：

主体；

使所述主体连到导体探测器的装置；

位于所述主体中的电子标识器探测器装置，用它检测导体探测器附近是否有电子标识器存在；以及

位于所述主体中的接口装置，它根据电子标识器辐射的信号对导体探测器的输入端提供输出信号，所述输出信号一般与导体探测器的输入端兼容。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

导体探测器的输入端包括天线传感器；

所述接口是无线的，它可把所述输出信号以电磁波的形式发送到天线传感器。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述无线接口的所述输出信号提供了由电子标识器辐射的信号的强度的指示。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述电子标识器探测器装置可调谐到多个分立的设定频率中的一个。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述连接装置可拆卸地把所述主体连到导体探测器。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述无线接口装置包括调制器装置，用以把所述输出信号译成导体探测器的工作频率。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述导体探测器设计成可选择地接收不同工作频率的信号，且所述无线接口装置包括：

调制器装置，用于把所述输出信号译成导体探测器的不同工作频率中的一个频率；以及

控制所述调制器装置的切换装置，用于从不同工作频率中选择一个频率。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述电子标识器探测器装置以多个分立的标识器频率的一个频率辐射测试信号，它还包括控制所述调制器装置的切换装置，用于从所述分立的标识器频率中选择一个频率。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于还包括：

用于阻断所述无线接口装置的所述输出信号的切换装置；以及

连到所述无线接口装置的报警器装置，用于指示电子标识器辐射信号的检测。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于：

导体探测器有传感器；

所述无线接口装置具有用于辐射所述输出信号的输出天线；以及

当所述主体连到所述导体探测器时，所述输出天线靠近所述传感器。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述主体包括用于支承导体探测器直立的底座装置。

12.一种使导体探测器能附带探测电子标识器的装置，该导体探测器具有天线部分它装有至少一个用于接收导体辐射的测试信号的传感器，其特征在于该装置包括：

主体；

使所述主体可拆卸地连到导体探测器的装置；

位于所述主体中的电子标识器探测器装置，用它检测导体探测器附近是否有电子标识器存在；以及

位于所述主体中的接口装置，它根据电子标识器发射的信号而向导体探测器的输入端提供输出信号，所述输出信号一般与导体探测器的传感器兼容，且所述无线接口装置包括辐射所述输出信号的输出天线，当所述主体连到导体探测器时所述输出天线位于导体探测器的传感器附近。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于把所述导体探测器设计成可选择地接收不同工作频率的信号，且所述无线接口装置还包括：

调制器装置，用于把所述输出信号译成导体探测器的不同工作频率中的一个频率；以及

控制所述调制器装置的切换装置，用于从不同工作频率中选择一个频率。

14.如权利要求12所述的装置，其特征在于还包括：

用于阻断所述无线接口装置的所述输出信号的切换装置；以及

连到所述无线接口装置的报警器装置，用它指示电子标识器辐射的信号的检测。

15.如权利要求12所述的装置，其特征在于：

导体探测器的传感器具有一根轴线；以及

所述无线接口装置的所述输出天线具有一根轴线，当所述主体连到所述导体探测器时，所述输出天线的轴线一般与所述传感器的轴线对准。

16.如权利要求12所述的装置，其特征在于所述电子标识器探测器装置以多个分立的标识器频率的一个频率发射另一个测试信号，且还包括控制所述电子标识器探测器装置的切换装置，用它从所述分立的标识器频率中选择一个频率。

17.一种用于探测大致为无源、共振、电子标识器的被遮蔽的导体的系统，其特征在于包括：

把第一测试信号加到被遮蔽的导体上的发射机装置；

当从导体辐射出所述测试信号时对其进行检测的导体探测器装置；以及

可拆卸地连到所述导体探测器装置的标识器探测器适配器装置，用于发射第二测试信号并检测由电子标识器重新辐射的任何所述第二信号。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于所述导体探测器装置具有可容纳传感器的天线部分，且所述标识器探测器适配器装置包括：

主体；

位于所述主体中的电子标识器探测器装置，用它检测导体探测器附近是否有电子标识器存在，所述电子标识器探测器装置包括用于提供由电子标识器重新辐射的第二测试信号强度的标识器信号指示的标识器检波器电路；

位于所述主体中的天线接口装置，它根据标识器检波器电路发送的标识器信号对导体探测器的输入端提供输出信号，所述输出信号一般与导体探测器的输入端兼容，且由输出天线辐射；以及

用于把所述主体连到所述导体探测器的装置，从而所述无线接口装置的所述输出天线靠近所述导体探测器的所述传感器。

19.如权利要求17所述的系统，其特征在于所述标识器探测器适配器装置包括：

用于阻断所述无线接口装置的所述输出信号的切换装置；

连到所述无线接口装置的报警器装置，用于指示电子标识器重新辐射的所述第二测试信号的检测。

20.如权利要求18所述的系统，其特征在于：

所述导体探测器装置包括用于有选择地接收不同工作频率的信号的装置；

所述无线接口装置包括用于把所述输出信号译成所述不同工作频率中的一个频率的调制器装置，以及控制所述调制器装置的切换装置，用于从所述不同的工作频率中选出一个频率；

所述电子标识器探测器装置还包括以多个分立的标识器频率中的一个频率发射所述第二测试信号的装置，以及用于从所述分立的标识器频率中选出一个频率的切换装置。

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