[发明专利]使用两个水平移位测量点的定位器

说明书

技术领域

本发明整体上涉及定位地下目标的领域，并特别涉及在操作卧式钻 床的领域内定位和追踪信号或发射器。

背景技术

水平定向钻孔(HDD)工艺通常使用循踪(walk-over tracking) 技术来跟踪钻孔或设施安装过程，以迅速发现钻头或回拉扩孔钻头正上 方的表面位置，并确定钻头或回拉扩孔钻头距离该表面位置的深度。主 要的追踪工具是地下发射器和手持式表面接收器。设置在钻孔工具或回 拉扩孔钻头内或与其非常接近的发射器通常发射出由单线圈偶极天线 制造出的偶极磁场。发射出的偶极磁场可以同时被用于定位和与上方的 地面接收器进行通信。

常规的接收器通常包含一个三天线装置，三个天线安装在三个直角 坐标轴中的每一个上。当天线装置测量到偶极磁场时，每个天线的输出 正比于沿特定天线的轴向测量的磁通密度的大小。数学分析来自天线的 信号以提供关于钻孔工具相对位置的信息。定位偶极磁场，并由此定位 钻孔工具的方法通常包括两步：沿z轴(纵向)确定其位置然后沿y轴 (左右)确定其位置。本领域普通技术人员应该理解接收器能够利用在 正交于所述表面并通过发射器轴延伸的垂直面(x-z平面)内测量的发 射器生成的水平和垂直磁场分量的振幅和相位而沿纵向方向(沿z轴) 定位发射器。在发射器并未处于水平面内因此发射器的斜度不为0的情 况下，发射器的确定位置可能在接收器正下方也可能不在接收器正下 方。接收器也能够利用在水平面(y-z平面)内的偶极磁场的振幅和相 位而沿左右方向确定单个发射器的位置。但是，左右方向的确定只能在 发射器前方或者后方使用，因为当接收器处于发射器正上方时(使得 z＝0)对于偶极磁场来说没有y分量。目前没有满意的方法可以在天线 装置位于发射器正上方时同时沿纵向和左右方向定位发射器。

发明内容

本发明涉及一种用于追踪地下磁场源的方法。该方法包括将接收器 组件保持在基本水平的平面内，在接收器的两个不同点中的每一处同时 三维地检测来自磁场源的磁场，在水平面内移动接收器，直到在两个点 中的每一处所测得的磁通角均为零为止，然后利用测得的磁场数据三维 地计算磁场源相对于接收器的位置。

本发明进一步涉及一种用于确定磁场源位置的接收器系统。接收器 包括支架和处理器，支架包括把手，两个且仅仅两个由支架支撑并适用 于检测来自磁场源的磁场的三维天线，处理器适用于从两个天线组件中 的每一个接收天线信号并利用天线信号确定磁场源相对于支架的位置。 支架适用于在用把手手持支架时将两个天线保持在基本水平的平面内。

在一个可选实施例中，本发明涉及一种用于检测来自磁场源的信号 的接收器系统。接收器包括支架，由支架支撑并适用于检测来自磁场源 的磁场的至少一个天线组件，适用于从至少一个天线组件接收信号并输 出第一滤波信号的第一滤波器组件，适用于从至少一个天线组件接收信 号并输出第二滤波信号的第二滤波器组件，和适用于分别从两个滤波器 组件接收第一和第二滤波信号并确定关于来自磁场源的磁场的数据是 否已被传送的处理器。第一滤波器组件包括至少一个窄带滤波器。第二 滤波器组件包括至少一个宽带滤波器。

而本发明的另一种应用涉及一种用于引导钻孔工具组件向目标移 动并经过目标的方法。该方法包括将包含位于基本水平的平面内的两个 天线组件的接收器组件设置在目标位置，在两个天线组件中的每一个处 同时三维地检测来自钻孔工具组件的磁场，然后利用通过两个天线组件 测得的磁场计算钻孔工具组件在包含钻孔路径的竖直平面内的位置。接 收组件被定位成使得两个天线组件均位于钻孔工具组件的预定钻孔路 径上。

附图说明

图1是根据本发明构建的用于钻出水平钻孔的水平定向钻孔系统和 追踪系统的示意图。

图2是根据本发明构造的接收器组件的透视图。

图3是用于本发明的天线组件部分切除后的透视图。

图4是构造用于检测和处理由钻孔工具发射的信号的便携式区域监 测系统的方块图。

图5是示出了用于提高发射器定位精度的方法的流程图。

图6是一种发射器和倾斜的接收器之间关系的几何表示。

图7是另一种发射器和倾斜的接收器之间关系的几何表示。

图8是用于另一种接收器使用方法的接收器和发射器之间关系的示 意图。