專利名稱：用于電子標識器的導體探測器適配器的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及檢測和探測被遮蔽的導體，尤其涉及一種使導體探測器能附帶檢測無源共振電子標識器的裝置。
背景技術：
埋于地下管道用于提供各種公用事業用途，包括用于煤氣、自來水和污水的管道，以及用于電話、電力和電視的電纜。為了維修或替換毀損的電纜、管道等，對它們的探測常常變得很必要。相反地，為了避免在因其它目的挖掘或開鑿時對它們的損害，知道這些管道的大概位置也很重要。
有兩種用于探測這些被遮蔽管道的已有技術。第一種技術要求此管道沿其長度具有(或是)一連續導體，諸如不但具有用于輸送信號或電力的銅導體，一般還有包圍電纜的接地屏蔽的電話、電力和電視電纜等。可用于沒有這種連續導體的管道(如煤氣、自來水總管)的第二種技術要求在埋入管道時先在接近管道的地方放置電子標識器。
在第一種技術中，對導體直接或感應地加上測試信號(交變電流)，然后導體起天線的作用并沿管道的長度輻射測試信號。然后把探測裝置用于檢測測試信號的存在，此探測器還可處理信號以確定導體的側向和它的深度。最早的電纜探測器使用了單個傳感器，它在經過電纜附近時檢測到單個谷或峰(根據傳感器的取向)。許多后來的裝置使用了兩個或多個傳感器，從而把信號合成以提供導體距離的指示。最常見的傳感器是鐵氧體磁心天線，即電感器。在以下的專利中描述了一些已有技術的探測器美國專利號3,617,865 4,438,3893,860,866 4,542,3443,889,179 4,520,3173,988,663 4,639,6744,091,322 4,665,3694,134,061 4,672,3214,220,913 4,686,4544,295,095 4,843,3244,387,340 5,001,4304,390,836 5,093,6224,427,942在第二種技術中，電子標識器可以是有源的(例如，具有電池以提供信號)，但由電容器和線圈做成的LC共振電路的無源標識器更常見。一個給定的硬接線的標識器只有單一頻率(帶寬中心線)，其值根據電路的電容和電感決定。具有輻射天線和拾取天線的無線電收發機用于檢測無源標識器。輻射天線間歇地輸出調諧至激發標識器的頻率。如果具有適合頻率的標識器在無線電收發機附近，則該標識器吸收了一部分信號并重新輻射它。在無線電收發機輸出信號期間，拾取天線監聽任何重新輻射的信號，如果發現一個就通知使用者，并通常提供信號強度的指示。在以下的專利中描述了幾個已有技術的標識器美國專利號3,836,8424,873,5334,334,2274,947,0124,712,0945,017,4154,761,6565,045,368一般來說，探測器電路使用的方法隨尋找導體還是標識器而不同。盡管如此，還有一種混合系統，其中信號加到埋于地下的導體，并通過該導體耦合至埋在該導體附近的一個或多個標識器。例如，見專利號為4,119,908、4,767,237和4,862,088的美國專利。在專利號為4,866,388的美國專利中，還用標識器把一個導體與其它的導體耦合，從而測試信號可傳到第二個導體而不必直接連接。
然而要把導體探測器和標識器探測器結合在一起有幾個困難。首先，大多數無源電子標識器是密封的(電氣上絕緣的)因而施加的交變電流不能對它們起作用，即它們沒有連到沿管道長度延伸的導體。事實上，常常用標識器來防止沿管道存在連續導體，如在天然氣配給線中很輕的敲擊也可弄斷這樣的導體引起泄漏。因為大多數導體探測器自身不能發送可由標識器重新輻射的任何信號，所以標識器的無源和絕緣特性引起了一個問題。當然，如美國專利4,862,088所述，可改變標識器使它與導體實際連接。在該系統中，標識器探測器可放置在具有耦合至共振標識器的金屬屏蔽的電纜上的任何一點(地面上)。然而，因為需要對標識器的設計作顯著的改變，增加了成本，而且安裝需要更多時間和精力，它又不能用于探測未耦合至共振電路的導體，所以此系統不合需要。使用美國專利4,712,094中示出的球形標識器等某些改進的標識器設計也很困難，因為該標識器設計成用于相應于管道的移動(這將破壞’088裝置中的電氣連接)，并且此標識器內充有水。
然而，在這樣結合標識器探測器和導體探測器中的基本限制涉及用于識別有關不同類型公用事業設施的不同標識器的頻率慣例。已設定了五個特殊頻率對于煤氣83.0kHz；對于電話101.4kHz；對于污水121.6kHz；對于自來水145.7kHz；對于電力169.8kHz(標識器通常也以彩色編碼)。因為尋找煤氣管道的維修人員的發射機只會發出超過調諧到101.4kHz的電話標識器帶寬的83kHz的信號，因而他不會無意地觸發電話標識器。當然，這些頻率由慣例設定，因而不應把它們作為對本發明的限制。
接著的問題是在導體上感應的相同信號不能觸發標識器除非它處于適合的頻率。這是由于大多數導體探測器不使用標識器使用的那些頻率而使用兩個頻率(577Hz或33kHz)。于是，因為標識器不會調諧到錯誤的頻率所以通常的導體探測器仍不能檢測大多數的標識器(即使它們適用于朝下發送信號)?？墒箻俗R器響應于不止一個頻率，但它們的成本較高且在尋找發現的不同類型公用事業設施時可引起錯誤的探測。在美國專利4,119,908、4,866,388和4,767,237中，單一探測器用于導體和標識器，但此探測器只能檢測輻射調諧到標識器的特殊頻率的信號的導體，即，探測器需要一臺發射機(單獨的)可調諧至要探測的標識器組中每個頻率的。這樣做，尤其對只想探測導體而不探測標識器的使用者增加了很多費用。因此，希望設計一個裝置，它能檢測標識器和導體，而且不必改變基本的導體探測器或標識器的設計。如果該器件能同時檢測這兩個結構那更好。
發明內容
本發明提供了一種用于導體探測器的適配器，一般包括電子標識器探測器和根據檢測到的電子標識器把改變的信號發送到導體探測器輸入端的接口裝置。接口裝置最好是無線的。電子標識器探測器的電路可以是用于無源共振標識器的通常探測器，它可作多檔分立頻率的設定。由無線接口裝置改變標識器探測器的正常輸出(一個指出檢測到的標識器位置的絕對或相對強度的電子信號)來提供與導體探測器輸入端兼容且最好保留有關絕對和相對強度的信息的輸出。這樣，通常的導體探測器即可用于標識器探測器模式。
電子標識器探測器和無線接口裝置最好裝在單個主體內，該主體與導體探測器相連，具有適當形狀和尺寸，最好把無線接口裝置的輸出天線裝在靠近導體探測器輸入天線的地方。此適配器可拆卸地連接至導體探測器，便于對組合的適配器/探測器作手持操作。
無線接口還可設計成與導體探測器的輸入選項完全兼容，例如它能根據導體探測器所選的不同的輸入頻率提供不同頻率的輸出信號。適配器的主體最好裝有用于電子標識器探測器和無線接口裝置的輕便電源(電池)。于是，通過簡單地斷開適配器，組合的適配器/探測器即可在標識器模式和導體模式之間切換。此適配器可選擇地具有寂靜模式(sleep mode)，其中無線接口裝置部分停止工作。而電子標識器探測器維持接通并觸發報警器(最好是可聞的)，來提醒使用者附近有標識器。
附圖概述在所附的權利要求書中闡明了本發明的新特點和范圍。然而，參考附圖可最好地理解本發明，其中
圖1是通常的導體探測器和在它旁邊的設計成與導體探測器相配的本發明一個實施例的適配器的透視圖；圖2是本發明適配器/探測器系統的側視圖；圖3是示出本發明一個實施例的適配器電子結構的方框圖；以及圖4是可與本發明的適配器一起使用的控制面板的平面圖。
本發明的最佳實施例現在參考附圖，尤其參考圖1和3，示出本發明的標識器探測適配器的一個實施例10和在它旁邊的通常的導體探測器12；它們合在一起構成了標識器/導體探測系統14。本發明的適配器可設計成與許多種通常的探測器相配，因而可以理解適配器10僅僅是為所示的特殊探測器10而選用的一個實施例。探測器12基本上是1993年1月29日提交的申請號為08/011,383的美國專利申請中描述的探測器，也類似于專利號為5,093,622的美國專利中示出的探測器。
適配器10有一個形狀適合探測器12的天線部分18的主體16。主體1 6可由任何堅固的材料做成，最好采用諸如通用電氣公司以XENOY商標出售的聚碳酸酯/聚酯混合物等聚合物。在較佳實施例中，主體16有底座部分20和用以容納探測器12的天線部分18的槽或空腔22。底座20使組合的適配器/探測器14穩固地向上直立，還可裝入以下描述的發射和接收天線。適配器10可用任何方便的辦法與天線部分18相接；在較佳實施例中，在天線部分18上形成橫條或花鍵24，它們可被滑動地裝入空腔內壁上形成的槽26中。彈簧按扭或杠桿28可拆卸地把天線部分18固定在空腔22中。當然，除了稍微增加其總尺寸和重量以外，適配器10可一直與導體探測器12相連而不削弱它的功能。適配器10也有以下說明的具有一個或幾個開關或旋鈕32和33的控制面板30。
探測器12具有一個或幾個連至信號處理電路36的空間取向的傳感器34。在’383的探測器中，傳感器包括一對磁場感應線圈，雖然可設想本發明也可變為使用電場電容板。傳感器34檢測由被探測的電話、電視或電力電纜等導體中的交變電流產生的電磁信號。電流(具有577Hz或33kHz等已知頻率)可由通常的發射機單元(未示出)直接或感應地加到導體上。向指示器38提供輸出信號的電路36由鍵盤40控制，且最好由輕便電源即電池42供電。輸出信號可包括有關傳感器檢測到的任何基本信號的絕對或相對強度的信息。這樣，該信息顯示在指示器38上。也可顯示有關導體方向和深度的信息。探測器12也可具有發出信號強度的可聞指示的揚聲器44。
現在參考圖3，適配器10的電子結構一般包括電子標識器探測器46和無線接口裝置48。電子標識器探測器46的電路可以是用于無源共振標識器的通常的標識器探測器電路，可在頻率為83.0，101.4，121.6，145.7，169.8kHz時進行檢測(見圖4)。電子標識器探測器46包括發射機電路50、標識器檢波電路52、控制電路54、發射天線56和接收天線58，它們都是通常的部件。本領域的技術人員應知道，發射天線和接收天線可組合成單個天線。
再參考圖4，由旋鈕33控制電子標識器探測器46的工作，在較佳實施例中，該旋鈕33有五檔位置，每檔位置對應一個常用的公用事業設備頻率。當接通適配器10時(處于標識器探測模式或寂靜模式)，控制電路54指示發射機50向發射天線56發送間歇信號，激發附近的任何無源標識器60。然后接收天線58(它與發射天線56同軸安裝)拾取來自標識器60的重新發射的信號，并把它傳到標識器檢波電路52。由控制電路54來調整標識器探測器46發射和接收循環的同步。
在通常的標識器探測器中，標識器檢波器52的輸出將被送到標識器探測器的顯示和/或揚聲器；然而，在本發明中，它被送到無線接口48。標識器檢波電路52連到接口電路62，為提供與導體探測器12的傳感器34所需的輸入兼容性，該接口電路62對標識器探測器46的輸出信號進行濾波、壓縮、擴展等調節。在設計來使用’383裝置的實施例中，接口電路62是具有可選擇性地調節到所需的輸出頻率的帶通濾波器的A類放大器/驅動器。接口電路62的輸出由調制器64轉換成傳感器34的工作頻率(例如，577Hz或33kHz)。調制器64由旋鈕32控制。調制器64和接口電路62的相應位置可以顛倒并且甚至可把調制器包括在標識器檢測電路52中。在較佳實施例中，調制器52是可設定為任何所需的輸出頻率(下面討論的577Hz、33kHz、或揚聲器70的可聞頻率)的正交混頻器。
調制器64與輸出天線66結合產生電磁信號，該電磁信號完全與導體探測器的輸入(傳感器34)兼容，并且它可由使用者(根據信號強度)以類似于真正導體信號的方式來翻釋。于是，因為使用和了解適配器10需要極少的培訓，從而簡化了工作人員的探查任務。一個附加的優點是，除了為與適配器10連接而可能作少量改變(諸如增加花鍵24)等之外，不必對通常的探測器12作任何改變。
輸出天線66最好位于適配器10的主體16中，從而它與探測器12的傳感器16直接對準，以把已調信號的耦合增至最大。只是為了顯示在圖2中把天線66和傳感器34畫得稍稍有些錯開。線圈34和66的軸最好不與線圈56的軸對準，它們最好與線圈56的軸正交，以把任何可能的干擾減到最小。因為在軸的中心附近線圈56的輸出是零，所以出于同樣的原因線圈34最好位于線圈56軸的中心附近。然而，本領域內的技術人員應知道，可改變本發明，(諸如通過提供與探測器12上的外部插座(假定探測器有這樣一個插座的話)相配的來自適配器10的插頭等方法)以在接口48和探測器12之間提供直接的電氣連接。
當檢測標識器60時，適配器/探測器14觀測到指示的信號強度左右擺動。用此種方式，操作者可確定標識器的位置。當操作者只想探測載有測試信號的埋置導體時，把適配器10關閉。
再參考圖4，可看到旋鈕32也有五檔位置。標有“577”和“33”的兩檔是等價于“電源開”的位置，并附帶設定調制器64的輸出頻率?！瓣P”位置通過切斷來自適配器10的主體16內電池68的電源而使適配器完全停機，而如果電池的電量低則“電池測試”位置將激發可聞報警器。另一種做法，通過把適配器10的輸出頻率設定為與導體測試信號不同的頻率，并使用鍵盤40在這些頻率之間切換，可以使用鍵盤40有效地接通和斷開適配器10。圖4中標有“蜂鳴器”的最后一個位置使適配器10進入寂靜模式，其中調制器64停止工作，但適配器10剩下的部件仍在工作。在此狀態中，如果檢測到標識器信號超出預定的閾值，則接口電路62對可聞揚聲器70等報警器發出特殊信號，提醒操作者在附近有調諧到所選頻率的電子標識器。然后，操作者可從寂靜模式轉換到標識器探測器模式，并準確測定電子標識器的位置。還應該知道，通過耦合至探測器12的揚聲器44，而沒有揚聲器70，也可進行寂靜模式操作。例如，一當檢測到的標識器信號的強度經過預定的閾值，天線66就以探測器12的所有工作頻率輸出可經揚聲器聞聽的特殊信號。
雖然參考特殊的實施例描述本發明，但并不認為該描述是一個限制。通過參考本發明的描述，所揭示的實施例的各種變更以及本發明的另外的實施例對于本領域中的技術人員是很明顯的。例如，當參考申請號為08/011,383的美國專利申請中揭示的特殊導體探測器來描述本發明時，可以認為本發明可同樣用于在“已有技術的描述”中給出的其它已有技術的探測器。因此認為可在不背離附加的權利要求書中確定的本發明的精神和范圍的情況下作這些改變。
權利要求
1.一種使導體探測器能附帶探測電子標識器的裝置，其特征在于包括主體；使所述主體連到導體探測器的裝置；位于所述主體中的電子標識器探測器裝置，用它檢測導體探測器附近是否有電子標識器存在；以及位于所述主體中的接口裝置，它根據電子標識器輻射的信號對導體探測器的輸入端提供輸出信號，所述輸出信號一般與導體探測器的輸入端兼容。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于導體探測器的輸入端包括天線傳感器；所述接口是無線的，它可把所述輸出信號以電磁波的形式發送到天線傳感器。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述無線接口的所述輸出信號提供了由電子標識器輻射的信號的強度的指示。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述電子標識器探測器裝置可調諧到多個分立的設定頻率中的一個。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述連接裝置可拆卸地把所述主體連到導體探測器。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述無線接口裝置包括調制器裝置，用以把所述輸出信號譯成導體探測器的工作頻率。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述導體探測器設計成可選擇地接收不同工作頻率的信號，且所述無線接口裝置包括調制器裝置，用于把所述輸出信號譯成導體探測器的不同工作頻率中的一個頻率；以及控制所述調制器裝置的切換裝置，用于從不同工作頻率中選擇一個頻率。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述電子標識器探測器裝置以多個分立的標識器頻率的一個頻率輻射測試信號，它還包括控制所述調制器裝置的切換裝置，用于從所述分立的標識器頻率中選擇一個頻率。
9.如權利要求1所述的裝置，其特征在于還包括用于阻斷所述無線接口裝置的所述輸出信號的切換裝置；以及連到所述無線接口裝置的報警器裝置，用于指示電子標識器輻射信號的檢測。
10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于導體探測器有傳感器；所述無線接口裝置具有用于輻射所述輸出信號的輸出天線；以及當所述主體連到所述導體探測器時，所述輸出天線靠近所述傳感器。
11.如權利要求1所述的裝置，其特征在于所述主體包括用于支承導體探測器直立的底座裝置。
12.一種使導體探測器能附帶探測電子標識器的裝置，該導體探測器具有天線部分它裝有至少一個用于接收導體輻射的測試信號的傳感器，其特征在于該裝置包括主體；使所述主體可拆卸地連到導體探測器的裝置；位于所述主體中的電子標識器探測器裝置，用它檢測導體探測器附近是否有電子標識器存在；以及位于所述主體中的接口裝置，它根據電子標識器發射的信號而向導體探測器的輸入端提供輸出信號，所述輸出信號一般與導體探測器的傳感器兼容，且所述無線接口裝置包括輻射所述輸出信號的輸出天線，當所述主體連到導體探測器時所述輸出天線位于導體探測器的傳感器附近。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于把所述導體探測器設計成可選擇地接收不同工作頻率的信號，且所述無線接口裝置還包括調制器裝置，用于把所述輸出信號譯成導體探測器的不同工作頻率中的一個頻率；以及控制所述調制器裝置的切換裝置，用于從不同工作頻率中選擇一個頻率。
14.如權利要求12所述的裝置，其特征在于還包括用于阻斷所述無線接口裝置的所述輸出信號的切換裝置；以及連到所述無線接口裝置的報警器裝置，用它指示電子標識器輻射的信號的檢測。
15.如權利要求12所述的裝置，其特征在于導體探測器的傳感器具有一根軸線；以及所述無線接口裝置的所述輸出天線具有一根軸線，當所述主體連到所述導體探測器時，所述輸出天線的軸線一般與所述傳感器的軸線對準。
16.如權利要求12所述的裝置，其特征在于所述電子標識器探測器裝置以多個分立的標識器頻率的一個頻率發射另一個測試信號，且還包括控制所述電子標識器探測器裝置的切換裝置，用它從所述分立的標識器頻率中選擇一個頻率。
17.一種用于探測大致為無源、共振、電子標識器的被遮蔽的導體的系統，其特征在于包括把第一測試信號加到被遮蔽的導體上的發射機裝置；當從導體輻射出所述測試信號時對其進行檢測的導體探測器裝置；以及可拆卸地連到所述導體探測器裝置的標識器探測器適配器裝置，用于發射第二測試信號并檢測由電子標識器重新輻射的任何所述第二信號。
18.如權利要求17所述的系統，其特征在于所述導體探測器裝置具有可容納傳感器的天線部分，且所述標識器探測器適配器裝置包括主體；位于所述主體中的電子標識器探測器裝置，用它檢測導體探測器附近是否有電子標識器存在，所述電子標識器探測器裝置包括用于提供由電子標識器重新輻射的第二測試信號強度的標識器信號指示的標識器檢波器電路；位于所述主體中的天線接口裝置，它根據標識器檢波器電路發送的標識器信號對導體探測器的輸入端提供輸出信號，所述輸出信號一般與導體探測器的輸入端兼容，且由輸出天線輻射；以及用于把所述主體連到所述導體探測器的裝置，從而所述無線接口裝置的所述輸出天線靠近所述導體探測器的所述傳感器。
19.如權利要求17所述的系統，其特征在于所述標識器探測器適配器裝置包括用于阻斷所述無線接口裝置的所述輸出信號的切換裝置；連到所述無線接口裝置的報警器裝置，用于指示電子標識器重新輻射的所述第二測試信號的檢測。
20.如權利要求18所述的系統，其特征在于所述導體探測器裝置包括用于有選擇地接收不同工作頻率的信號的裝置；所述無線接口裝置包括用于把所述輸出信號譯成所述不同工作頻率中的一個頻率的調制器裝置，以及控制所述調制器裝置的切換裝置，用于從所述不同的工作頻率中選出一個頻率；所述電子標識器探測器裝置還包括以多個分立的標識器頻率中的一個頻率發射所述第二測試信號的裝置，以及用于從所述分立的標識器頻率中選出一個頻率的切換裝置。
全文摘要
一種使通常的導體探測器能附帶檢測無源電子標識器的適配器。該適配器包括電子標識器探測器和無線接口裝置。電子標識器探測器把標識器檢測信號輸出到無線接口裝置，該接口把信號處理成與導體探測器的輸入傳感器兼容。無線接口裝置包括輸出天線。如果導體探測器可接收不同工作頻率的測試信號，則無線接口裝置也可包括把標識器檢測信號選擇性地變換到其中一個頻率的調制器。電子標識器探測器也可選擇性地調節來檢測不同的分立的標識器頻率。
文檔編號G01V3/15GK1129985SQ94193168
公開日1996年8月28日 申請日期1994年7月14日 優先權日1993年8月27日
發明者蒂莫西·A·帕金森, 濟亞德·H·多內 申請人:美國3M公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
