[发明专利]地下管线定位中的信号选择的装置与方法

说明书

斯蒂芬·约翰·彭斯瑞克，乔治·马伊内斯库，扬·德拉恰，拉斯范·加百利·斯特凡诺尤和约翰·马克·罗伊尔

相关申请

本申请要求于2012年4月30日提交的美国临时申请No.61/640,441以及于2013年4月30日提交的美国非临时申请No.13/874,312的优先权，所述申请的全部公开通过全文引用合并于此。

1.技术领域

本公开涉及对地下管线的检测，具体地，涉及地下管线定位中的信号选择。

2.背景技术

地下管道和线缆定位器(通常称为管线定位器)已经存在了许多年，在许多授权专利和其他公开中对此进行了描述。线缆定位器系统通常包括移动接收机和发射机。通过直接电学连接或通过感应来将发射机耦接到目标导体，以便提供关于该目标导体的电流信号。接收机检测并处理在目标导体处由于电流信号而产生的电磁场所导致的信号，所述电流信号可以是通过发射机向目标导体提供的连续波正弦信号。

发射机通常与接收机物理分离，典型分隔距离是若干米，或在一些情况下达到几千米。发射机将电流信号耦合到目标导体，其中电流信号的频率可以是用户从可选频率集合内选择的。向目标导体施加的电流信号的频率可以被称作主动定位频率。然后，目标导体响应于该电流信号，以主动定位频率产生电磁场。

不同定位方法和地下环境可能需要不同的主动频率。主动定位频率的典型范围可以是从若干赫兹(用于在发射机和接收机之间几千米的间隔距离上定位目标导体)到100kHz或更大。在这种范围的环境中，存在对接收机检测到的电磁场的显著无线电频率干扰。因此，管 线定位系统的接收机通常包括高度调谐滤波器，以便防止来自外部源的干扰影响对来自目标导体的预期主动定位频率的信号的测量。可以调谐这些滤波器以便接收在每个可选主动定位频率下的电磁场所导致的信号，拒绝由于除了主动定位频率之外的频率的电磁场所导致的信号。

在管线定位系统中，根据对电磁场的检测而确定的信号强度参数对于得到的电流信号量(即，目标导体中的管线电流)、管线定位器接收机相对导体中心的位置、导体与管线定位器接收机的深度提供了基础，并且信号强度参数还可以被用作峰值指示符或零值指示符的输入(取决于磁场的朝向，检测器对该朝向敏感)。所有管线定位系统测量一个或更多个测量通道的信号强度。

在拥挤的金属管道和线缆的地下应用环境中，常常发生主动定位频率的信号从自目标导体向其它相邻地下导体的耦合。这些导体(管线)不旨在被管道定位系统跟踪，但是通过多种装置(电阻型、电感型或电容型)从目标导体向这些相邻导体耦合电流(称作“泄放”)可以导致管线定位器错误，使得管线定位系统的操作员停止跟踪目标导体(例如，感兴趣的管道或线缆)而开始跟随相邻管线。

在传统接收机中，几乎不可能确定接收机是在跟踪目标导体还是接收机在错误地跟踪相邻导体。在复杂的地下导体拓扑中，来自由于相邻导体内的泄放电流所导致的电磁场的干扰作用可以导致明显不对称的电磁场，称作场失真。此外，试图区分目标导体和相邻导体的传统系统通常依靠于对来自发射机的相位信息的传输，所述发射机可以位于与管线定位器的接收机相距一定距离使得接收这种信息是不可实现的。

因此，需要一种管线定位系统，使用仅利用目标导体(管道或线缆)作为传输介质的信号产生和处理方法，能够准确地确定来自目标导体的信号强度参数，排除可以提供由于电感性或电容型耦合而引起的信号的相邻导体。

发明内容

根据一些实施例，提供了一种用于在地下线缆定位中执行信号选择的发射机和接收机。用于提供关于要定位的管线的信号的发射机包括至少一个直接数字合成器，所述直接数字合成器响应于输入方波信号而产生两个分量频率；以及反馈回路，提供所述输入方波。

一种接收来自地下管线的频率调制信号的方法包括：测量两个频率分离的信号的相位；计算相位分散函数的梯度；以及基于所述梯度确定偏移。另一种接收来自地下管线的信号的方法包括：处理来自一个或更多个天线的输入信号；对所述信号选择波形进行解调；针对发射机相位确立相位参考；获取相位参考和测量到的相位之间的差值，以便提供对信号选择的测量。

下文将参考以下附图更详细地描述这些和其他实施例。

附图说明

图1示出了根据本发明的一些实施例的管线定位器系统的操作。

图2示出了根据本发明的一些实施例，在高电平下实现信号选择的一些方面的发射机。

图3示出了针对图1所示发射机的反馈控制系统。

图4示出了针对图1所示发射机的电流反馈和相位控制回路。