一种非开挖导向仪的测量点的判断方法技术

本发明专利技术公开了一种非开挖导向仪的测量点的判断方法，所采用的非开挖导向仪包括发射器和接收仪，其特征在于：包括如下步骤：1)所述发射器产生一个不对称双极磁场；2)将所述接收仪移动到导向途径上的一个测量点，所述接收仪内的天线测量得到该测量点的磁场强度的X轴、Y轴和Z轴的分量分别为Bx、By和Bz，根据磁场强度判断测量点在所述发射器的天线的中点的前半区域还是后半区域。

Method for judging measuring point of trenchless guiding instrument

The invention discloses a method for determining the trenchless guiding instrument of measuring points, the trenchless guiding apparatus includes a transmitter and a receiver is adopted, which is characterized by comprising the following steps: 1) the transmitter generates an asymmetric bipolar magnetic field; 2) a measurement point of the mobile receiver to guide on the way, the receiving antenna measurement the magnetic field intensity of the measuring point of the X axis, Y axis and Z axis component are respectively Bx, By and Bz, the midpoint of the measuring point in the judgment of the transmitter antenna according to the magnetic field strength of the first half of the regional or second region.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及非开挖领域，尤其是一种非开挖导向仪的测量点的判断方法。
技术介绍
随着城市建设的大规模发展，需要在城市中铺设截污管或能源(液化气、天然气等)供应管，较常用的方法是开挖槽来埋管埋线，这会造成环境污染，引起交通堵塞，并且存在施工安全隐患。因此，目前也已开发使用了非开挖铺管技术，即一种利用岩土钻掘手段，在路面不挖沟、不破坏大面积地表层的情况下，铺设、修复和更换地下管线的施工技术。使用非开挖技术具有周期短、成本低、污染少、安全性能好等优点，而且不会影响正常的交通秩序。非开挖铺管技术应用较广的为水平导向前进法，其是利用非开挖导向仪引导装有钻头的钻杆进行定向前进来实现。非开挖导向仪包括提供钻头实时的工况-深度、倾角以及钟点方向，让地面的操作人员实时掌握钻孔轨迹以便对后续的操作进行及时的修正，以保证按既定的路线轨迹精确定向，完成非开挖铺管。在非开挖导向仪中因无线结构简单方便而得到广泛应用。该仪器系统包括地下发射器、地上跟踪接收仪以及同步显示器。在用非开挖技术安装地下设施如电缆，光缆，水管，煤气时需要先打一个导向孔。在打导向孔时，一个钻头内装有一个发射器。通过安装在地下钻头上的发射器发出一个交变的双极磁场，由地面操作人员操作便携式的跟踪接收仪，在地面上寻找和跟踪地下钻头及发射器的状态，发射器的状态包含发射器钟点位置，倾角，钻头的深度，及钻进的方向等。一种很理想的期望就是能直接找到接收仪和发射器的相对位置和方向，从而可直接把接收仪放到发射器上方。但是由于精度问题，接收仪在目前的状态下不能满足导向的精度要求。一些提高精度的方法由于要求多个天线并且天线间要求有足够大的距离，导致便携式的设备上并不能实现。目前常用的导向方法是利用发射器发出的双极磁场的一些特征，通过几个步骤来寻找和跟踪地下的发射器。有些能提供比较精确的寻找和跟踪方法，例如专利号为US6496008的美国专利，描述了这样一种方法，利用发射器产生的双极磁场具有对称性，同样强度和方向的磁力线可存在不止一个地点，这种方法利用了对称的这两个点(前导向点和后导向点)在发射器天线的轴线上方及在这两点磁场和水平面垂直的特征。首先找到离接收仪最近的一点，然后再找对称的另一个点，这种方式必需用前、后两个点。如图1所示为发射器天线辐射电磁场在垂直面上的分布图，显示了在2号点和5号点磁力线的大小和方向都一样，由此接收仪测量的磁场向量没办法区分2号点和5号点，同样的问题发生在1号点和4号点，3号点和6号点。采用前、后点导向法提供了一个相对准确快速的导向方法，但这种方法还有很多可以改进的地方。前、后点导向法要求操作人员在地下每增加一个钻杆都要往返于前、后点之间。另外，在导向穿越道路时，往返前、后点可能会增加交通事故的机会；另外一个缺点是在穿越水面时，找到前、后点并做标记来确定钻进方向并不实际。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种快速而安全的非开挖导向仪的测量点的判断方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种非开挖导向仪的测量点的判断方法，所采用的非开挖导向仪包括发射器和接收仪，其特征在于：包括如下步骤：1)所述发射器产生一个不对称双极磁场；2)将所述接收仪移动到导向途径上的一个测量点，所述接收仪内的天线测量得到该测量点的磁场强度的X轴、Y轴和Z轴的分量分别为Bx、By和Bz，根据磁场强度判断测量点在所述发射器的天线的中点的前半区域还是后半区域。在本专利技术一个优选的实施例中，在步骤1)中，所述发射器(1)利用相位调制不对称信号产生不对称双极磁场。在本专利技术另一个优选的实施例中，在步骤1)中，所述发射器(1)利用AM调制信号产生不对称双极磁场。在步骤2)中，所述接收仪包括第一滤波器(21)、第二滤波器(22)，第一PLL线路(31)和第二PLL线路(32)，所述接收仪接收所述发射器(1)产生的信号的频谱的两个峰值，所述第一滤波器(21)过滤其中一个峰值，所述第二滤波器(22)过滤另一个峰值，所述第一PLL线路(31)将所述第一滤波器(21)滤波后的信号频率乘以系数a，所述第二PLL线路(31)将所述第二滤波器(22)滤波后的信号频率乘以系数b，根据两个PLL线路输出的相位差，从而判断测量点的极性。当利用相位调制不对称信号时，一个峰值频率为Fc*(N-1)/N，另一个峰值频率为Fc*(N+1)/N，系数a为(N-1)/2，系数b为(N+1)/2。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过发射器产生不对称双极磁场，使得地面上的接收仪在找到一个测量点后即可确定其极性，判断其所在的区域，避免了操作人员的来回测量，提高了操作的安全性和速度，也能实现在一些特定环境下的测量。附图说明图1为现有技术的发射器天线辐射电磁场在垂直面上的分布图；图2为现有技术的发射器天线辐射电磁场的空间分布图；图3为本专利技术的接收仪的天线的示意图；图4为第一天线测得的磁场在XY平面的示意图；图5为第一天线测得的磁场在XZ平面的示意图；图6为第一天线测得的磁场在YZ平面的示意图；图7为第二天线测得的磁场在XY平面的示意图；图8为第二天线测得的磁场在XZ平面的示意图；图9为第二天线调整后测得的磁场在XY平面的示意图；图10为接收仪位于发射器正上方的示意图；图11为在2号点垂直天线所接收磁场信号波形；图12为在5号点垂直天线所接收磁场信号波形；图13为一种相位调制不对称信号波形；图14为快速调制信号波形；图15为快速载波信号波形；图16为发送的载波信号波形；图17为接收仪同步调制后的信号波形；图18为接收仪判别后的信号波形；图19为接收仪在2号点接收到的信号波形；图20为接收仪在5号点接收到的信号波形；图21为接收仪的框图结构。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。一种非开挖导向仪的导向方法，所采用的非开挖导向仪包括发射器1和接收仪。参见图1和图2，常用的非开挖导向仪，其布置在地下的发射器1内设置有天线，天线的轴和钻机钻室的轴同轴或平行，一个垂直于发射器1的天线的轴通过天线中点的平面，由此将地面上的磁场空间分成两部分：第一平面A和第二平面B，第一平面A位于通过天线中点的平面的一侧，第二平面B位于通过天线中点的平面的另一侧。参见图5，接收仪内设置有两个三维天线，其中一个位于另一个天线的正上方并且具有一定的距离，两个三维天线分别为第一天线51和第二天线52，每个天线的三个轴都互相垂直，天线的每个轴可以由两个串联的线圈组成，每个线圈都用铜箔屏蔽起来，两个三维天线安装在一个不导电的壳体中，壳体通常可以为塑料壳体。其中第二天线52装在第一天线51的正上方，两个天线的距离优选的可以是50厘米，两个天线的相对应的天线轴都指向相同的方向。本专利技术的导向方法，接收仪中的一个天线用于寻找一个目标点，另一个天线则用于确定发射器1的方向，具体地，包括如下步骤：1)发射器1产生一个不对称双极磁场；2)将接收仪移动到导向途径(从入钻点到出钻点之间的区域导向孔经过的路线)上的一个测量点，两个三维天线的其中一个(第一天线51)测量得到该测量点的磁场强度的X轴、Y轴和Z轴的分量分别为Bx、By和Bz，根据磁场强度判断目标点和接收仪的空间位置关系从而确定最近的第一目标点T1，。测量包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非开挖导向仪的测量点的判断方法，所采用的非开挖导向仪包括发射器(1)和接收仪，其特征在于：包括如下步骤：1)所述发射器(1)产生一个不对称双极磁场；2)将所述接收仪移动到导向途径上的一个测量点，所述接收仪内的天线测量得到该测量点的磁场强度的X轴、Y轴和Z轴的分量分别为Bx、By和Bz，根据磁场强度判断测量点在所述发射器(1)的天线的中点的前半区域还是后半区域。

【技术特征摘要】
1.一种非开挖导向仪的测量点的判断方法，所采用的非开挖导向仪包括发射器(1)和接收仪，其特征在于：包括如下步骤：1)所述发射器(1)产生一个不对称双极磁场；2)将所述接收仪移动到导向途径上的一个测量点，所述接收仪内的天线测量得到该测量点的磁场强度的X轴、Y轴和Z轴的分量分别为Bx、By和Bz，根据磁场强度判断测量点在所述发射器(1)的天线的中点的前半区域还是后半区域。2.如权利要求1所述的非开挖导向仪的测量点的判断方法，其特征在于：在步骤1)中，所述发射器(1)利用相位调制不对称信号产生不对称双极磁场。3.如权利要求1所述的非开挖导向仪的测量点的判断方法，其特征在于：在步骤1)中，所述发射器(1)利用AM调制信号产生不对称双极磁场。4.如权利要求2或3所述的非开挖导向仪的测量点的判断方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤瑞·哈巴切肯，金键，
申请(专利权)人：黄山金地电子有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34