DE102004015889A1

DE102004015889A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Orten von Kabeln

Info

Publication number: DE102004015889A1
Application number: DE102004015889A
Authority: DE
Inventors: Richard David Pearson; James Ian King
Original assignee: Radiodetection Ltd
Current assignee: Radiodetection Ltd
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: GB2429298B; US6977508B2; US7235980B2; GB2400674A; GB0622807D0; GB2400674B; DE102004015889B4; US20060158172A1; GB0407362D0; US20040189322A1; GB2429298A

Abstract

Es wird ein Kabelsuchgerät offenbart, das ein Filter aufweist, wobei das Filter Komponenten eines Signals übermittelt, die im Wesentlichen bei bestimmten Harmonischen einer ersten Frequenz ermittelt werden. Ferner kann das Filter das Signal bei bestimmten geradzahligen Harmonischen davon dämpfen. Ein Verfahren zur Detektion und/oder Lokalisierung von Kabeln in derselben Art und Weise ist ebenfalls offenbart.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verringerung von Rauschen in Kabeldetektionssystemen.
Hintergrund der Erfindung
Vor dem Beginn von Ausschachtungen oder sonstiger Arbeit, wo Starkstromkabel oder sonstige Kabel erdverlegt sein können, ist es wichtig, die Position der Kabel zu bestimmen, um sicherzustellen, dass sie nicht während der Arbeit beschädigt werden. Ferner ist es nützlich, den Verlauf erdverlegter oder anderweitig unzugänglicher Starkstromkabel verfolgen zu können. Es ist bekannt, Detektoren zu nutzen, die das elektromagnetische Feld nachweisen, das durch Starkstromkabel ausgesendet wird, die Wechselströme führen.
Das durch ein Starkstromkabel ausgesendete elektromagnetische Feld hat eine Grundfrequenz, die gleich der Frequenz des Wechselstroms ist, der durch das Kabel geführt wird. Es werden hingegen allgemein auch Oberschwingungsfrequenzen (Vielfache in Frequenz) dieser Grundfrequenz ausgesendet. Die Harmonischen werden bei der zweifachen, dreifachen, vierfachen usw. Grundfrequenz ausgesendet. Die zweiten, vierten, sechsten usw. Harmonischen werden geradzahlige Harmonische genannt und die dritten, fünften, siebenten usw. Harmonischen werden ungeradzahlige Harmonische genannt. Frequenzen, die weder geradzahlige, ungeradzahlige Harmonische noch die Grundfrequenz sind, sind nichtharmonische Frequenzen.
Kabel, die nicht direkt Ströme führen, können auch durch Starkströme ermittelt werden, da sie benachbarte Starkstromkabel sind und sogar Freileitungen Signale bei Starkstromkabelfrequenzen und deren Harmonischen auf diese Kabel induzieren können. Erdrückleitungsströme von Geräten können ebenfalls über Nicht-Starkstromkabeln fließen.
Elektromagnetische Signale, die von Starkstromkabeln oder sonstigen Kabeln ausgesendet werden, sind nützlich bei der Detektion von Starkstromkabeln und/oder sonstiger Kabel, da der Detektor nicht an das zu lokalisierende Kabel angeschlossen werden muss und die Signale durch das Kabel ausgesendet werden, ohne dass irgend ein zusätzliches Referenzsignal dem Stromfluss hinzugefügt werden muss. Mit anderen Worten kann das Kabel benutzt werden, während es ermittelt wird, und muss nicht isoliert werden. Deshalb kann ein passiver Sensor oder Detektor für die Detektion des Kabels benutzt werden, und der Stromverbrauch des Detektors ist reduziert. Die Nutzung elektromagnetischer Felder bei der Detektion kann jedoch durch hohe Rauschpegel gefährdet werden, die zusammen mit dem Signal aus dem zu lokalisierenden Kabel ermittelt werden. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich Rauschen auf unerwünschtes, nichtperiodisches Rauschen und periodisches Rauschen außerhalb der Frequenzen, die durch das zu lokalisierende Objekt ausgesendet werden. Derartige Rauschprobleme vermindern die Präzision von Detektion und Lokalisierung und sind deshalb nicht wünschenswert. Deshalb besteht ein Bedarf, die Effekte von Rauschen in ermittelten Signalen zu reduzieren, beispielsweise, um erdverlegte Objekte präziser ermitteln/lokalisieren zu können.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kabelsuchgerät oder Kabellokalisierungsgerät bereitgestellt, das ein Filter aufweist, das die Auswirkungen von Interferenz auf ein elektromagnetisches Feld reduzieren kann, das von einem erdverlegten, unterirdischen oder anderweitig unzugänglichen Objekt ausgesendet wird. Das Filter filtert das am Gerät empfangene Signal und unterdrückt bestimmte Frequenzkomponenten. Nichtharmonische Frequenzen der Frequenz des Wechselstroms, der durch das zu ermittelnde/lokalisierende Kabel geführt wird (Grundfrequenz), werden unterdrückt. Deshalb verringert das System Rauschen, welches nichtperiodisch ist, und Frequenzen des ermittelten Signals, die nicht einem Teil des Signals entsprechen, das von dem zu ermittelnden Kabel ausgesendet wird. Der Störabstand kann deshalb in einem Detektor erhöht werden.

Ferner wurde von den Erfindern festgestellt, dass das von einem typischen Dreiphasenstarkstromkabel ausgehende Signal ein Spektrum hat, das die meiste Energie in den ungeradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz des Wechselstroms, bei wenig Energie in den geradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz enthält. Dies liegt daran, dass geradzahlige Harmonische durch Teilgleichrichtung des Wechselstroms verursacht werden, was durch Energieversorger und Generatoren vermieden wird. Hersteller elektrischer Geräte stellen diese auch so her, dass sie während des Betriebs keinen teilgleichgerichteten Strom abziehen. Deshalb werden in einer Ausführung der Erfindung geradzahlige Harmonische ebenso wie nichtharmonische Frequenzen durch das Filter unterdrückt. Ein hoher Anteil von Rauschen, das einem elektromagnetischen Signal hinzugefügt ist, wird durch das Frequenzspektrum hindurch gestreut, und somit wird das Zurückhalten nur der Grundfrequenz und deren ungeradzahliger Harmonischen einen hohen Anteil des Rauschens herausfiltern. Dies wird jedoch einen hohen Anteil des Signals zurückbehalten und folglich den Störabstand in der Erfindung erhöhen.

In einer Ausführung der Erfindung werden zwei Filter bereitgestellt, von denen eines nichtharmonisches Rauschen beseitigt und das andere nichtharmonisches Rauschen und geradzahlige Harmonische der Grundfrequenz beseitigt. Die Grundfrequenz kann 50 Hz oder 60 Hz oder eine andere Frequenz betragen, wie angemessen. In einer Ausführung der Erfindung wird eine Vielzahl von Filtern bereitgestellt, die nichtharmonisches Rauschen beseitigen. In einer Ausführung der Erfindung wird eine Vielzahl von Filtern bereitgestellt, die nichtharmonisches Rauschen und geradzahlige Harmonische der Grundfrequenz beseitigen. In einer Ausführung der Erfindung wird eine Kombination von zwei Filtertypen (eines, das nichtharmonisches Rauschen beseitigt, und eines, das nichtharmonisches Rauschen und geradzahliges harmonisches Rauschen beseitigt) in Serie angeordnet, um schrittweise das ermittelte Signal zu filtern. In einer Ausführung der Erfindung wird zumindest ein Kammfilter in dem Filter des Geräts genutzt.

In einer Ausführung der Erfindung können sowohl ein passiver Detektor zur Lokalisierung von Starkstromkabeln als auch ein oder mehrere aktive Sensoren genutzt werden. Die aktiven Sensoren oder EMS-Emitter senden elektromagnetische Signale bei einer oder mehreren vorbestimmten Frequenzen aus, die durch EMS (Elektromagnetisches Markiersystem)-Markierer empfangen werden, die gewöhnlich in der Erde verlegt sind. Wenn sie mit einem elektromagnetischen Feld bei bestimmten Frequenzen bestrahlt werden, treten die EMS-Markierer in Resonanz und strahlen ein elektromagnetisches Feld bei derselben Frequenz wie die Anstrahlfrequenz zurück. Dieses zurückgestrahlte Signal wird dann durch einen EMS-Detektor ermittelt. Der EMS-Detektor kann ein separater Detektor zu demjenigen sein, der für das passive Abfühlen genutzt wird, obwohl er in derselben Einheit wie der passive Sensor untergebracht sein kann.

Der EMS-Detektor kann nun die EMS-Markierer ermitteln, die gewöhnlich genutzt werden, um die Position von Kabeln wie nichtmetallischer Kabel zu markieren, und um spezifische Punkte in der Erde zu markieren. EMS-Markierer, die verschiedene Typen erdverlegter Objekte markieren, können so beschaffen sein, dass sie bei verschiedenen Frequenzen in Resonanz zu treten, so dass durch Ermitteln des zurückgestrahlten Felds bei einer bestimmten Frequenz die Position eines spezifischen Typs von Marker und folglich eines spezifischen Typs eines erdverlegten Objekts gefunden werden kann. Die Ausstrahlung derartiger Felder von dem EMS-Emitter könnte mit dem passiven Abfühlen interferieren, wobei in der Tat elektromagnetisches Rauschen erzeugt wird. Wenn hingegen Sendefrequenzen gewählt werden, die mit den hohen Dämpfungsfrequenzen des Filters des Geräts zusammenfallen, interferiert die ausgesendete Strahlung für das aktive Lokalisieren des Geräts nicht mit der passiven Lokalisierung von Starkstromkabeln, da das ausgesendete Signal, das durch das passive System ermittelt wurde, durch das Filter des Geräts herausgefiltert wird. Deshalb können sowohl der passive als auch der aktive Lokalisierungsmodus Objekte gleichzeitig ermitteln.

In einer Ausführung gibt das Gerät die gefilterten Signale repräsentierenden Audiosignale aus bei einer Frequenz, die einer hohen Dämpfungsfrequenz des Geräts entspricht, die dann nicht an das Gerät rückgekoppelt wird, so dass folglich Interferenz im System reduziert wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nunmehr erfolgt die rein beispielhafte Beschreibung von Ausführungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Filter für den Gebrauch in einem Kabelsuchgerät gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung zeigt;
2 eine typische Frequenzantwort für das Filter von 1 zeigt;
3a und 3b weitere Filter für den Gebrauch in einem Kabelsuchgerät gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung zeigen;
4 eine typische Frequenzantwort für das Filter von 3 zeigt;
5 ein Filtersystem zeigt, das eine Anzahl von Filtern von 1 und 3 aufweist;
6 ein alternatives Filtersystem zeigt, das eine Anzahl von Filtern von 1 und 3 aufweist;
7 eine typische Frequenzantwort für das Filtersystem von 5 und 6 zeigt;
8 ein schematisches Diagramm eines Geräts zeigt, das ein Filtersystem gemäß einer der 3, 5 oder 6 enthält;
9 ein schematisches Diagramm eines weiteren Geräts zeigt, das ein Filtersystem gemäß einer der 3, 5, 6 oder 8 enthält und
10 ein schematisches Diagramm eines weiteren Geräts zeigt, das ein Filtersystem gemäß einer der 1, 3, 5 oder 6 enthält.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungen der Erfindung
1 zeigt ein Typ 1-Kammfilter 100 für den Gebrauch in einem Kabelsuchgerät gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung. Das Filter umfasst eine Zeitverzögerungseinheit 110 und einen Addieren 130. In der vorliegenden Ausführung weist ein Signal-Input in das Filter 100 multiple Frequenz komponenten auf. Das Eingangssignal ist gesplittet; eine Hälfte ist verzögert durch ein Zeitintervall Δt' durch die Zeitverzögerungseinheit 110, bevor es an den Addierer 130 ausgegeben wird, während die andere Hälfte direkt in den Addierer 130 eingegeben wird. Der Addierer 130 gibt die Summe der beiden Inputs aus und hat deshalb einen Peak im Durchlass, wenn der Zeitverzug ein exaktes Vielfaches der Zykluslänge oder Periode des Eingangssignals ist.
Ein optionales Hochpassfilter 140 ist ebenfalls enthalten. Das Hochpassfilter beseitigt D.C.-Signale. In einer Ausführung beseitigt das Hochpassfilter auch die Grundfrequenz des durch das Filter 100 hindurchgelassenen Signals. Das Filter 140 kann alternativ weggelassen werden.
Eine typische Frequenzantwort des Typ 1-Filters bei Punkt A ist in 2 wiedergegeben. Die Frequenzantwort liefert Peaks im Durchlass, wenn der Zeitverzug (Δt') gleich der Periode des Signals und bei Vielfachen davon liegt. Das Hochpassfilter, wenn angewendet, beseitigt die Frequenzantwortpeaks bei 0 Hz (d.h. Gleichstrom) und bei 1/Δt' Hz.
3a zeigt ein Schema eines Typ 2-Kammfilters 200a, das in einem Kabelsuchgerät gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung benutzt wird, das entweder allein oder mit einem oder mehreren Typ 1-Kammfiltern gemäß Ausführungen der vorliegenden Erfindung genutzt werden kann. Das Filter 200a weist eine Zeitverzögerungseinheit 210 auf, um ein Eingangssignal zu empfangen, einen Inverter 220, der an die Zeitverzögerungseinheit 210 angeschlossen ist, und einen Addierer 230a, der an den Inverter 220 angeschlossen ist, und um auch das Eingangssignal zu empfangen.
Das Typ 2-Filter 200a arbeitet, indem es zuerst ein Eingangssignal empfängt und splittet. Das Typ 2-Filter 200a unterscheidet sich vom Typ 1-Filter 100 darin, dass es einen Inverter 220 hat. In der vorliegenden Ausführung umfasst das Signal multiple Frequenzkomponenten. Das Eingangssignal ist sowohl gesplittet an die Zeitverzögerungseinheit 210 als auch direkt an den Addierer 230a. Der Inverter 220 empfängt den Output aus der Zeitverzögerungseinheit 210 und kehrt das durch sie empfangene Signal um (multipliziert es mit –1) und gibt das umgekehrte Signal an den Addierer 230a aus. Der Addierer 230a gibt die Summe seiner zwei Inputs aus. Der Addierer 230a hat folglich Peak Durchlass bei Frequenzen, wo der Zeitverzug von Δt den Signal-Output aus der Zeitverzögerungseinheit 210 veranlasst, die Inverse von jenem Input in die Zeitverzögerungseinheit 210 zu sein, da bei derartigen Frequenzen das durch den Inverter 220 umgekehrte Signal durch die Zeitverzögerungseinheit 210 wiederhergestellt ist, und ist dasselbe, wie das Signal direkt dem Addieren 230a zuführt.
Ein alternatives Typ 2-Filter 200b, das in 3b gezeigt ist, lässt den Inverter weg, und der Addierer 230a ist durch einen Subtrahieren 230b ersetzt. Der Subtrahierer 230b subtrahiert, anstatt die beiden dadurch empfangenen Signale zu addieren, das verzögerte Signal von der Zeitverzögerungseinheit 210 von dem direkten empfangenen Signal. Diese Anordnung liefert auch ein Typ 2-Filter für den Gebrauch in einem Kabelsuchgerät gemäß einer Ausführung der Erfindung.
Ein optionales Hochpassfilter 240 wird in Ausführungen der Erfindung mit Typ 2-Filter 200a, 200b verwendet, die in 3a und 3b gezeigt sind. Das Hochpassfilter 240 filtert die Grundfrequenz (1/2 Δt) aus dem Signaloutput aus dem Filter 200a, 200b aus. Das Filter 240 kann alternativ weggelassen werden.
4 zeigt eine typische Frequenzantwort für das Typ 2-Filter 200a, 200b bei Punkt B. In der vorliegenden Ausführung erteilt die Zeitverzögerungseinheit 210 einen Zeitverzug (Δt). Das Filter 200a, 200b hat Spitzendämpfung, wo der Zeitverzug (Δt) derselbe wie die Periode des Eingangssignals oder ein Vielfaches davon ist. Es gibt Peaks im Durchlass bei Frequenzen, die dem halben Weg zwischen den Spitzendämpfungsfrequenzen entsprechen.
Wenn beispielsweise die Typ 1- und Typ 2-Filter angeordnet wären, dass sie denselben Zeitverzug hätten, würde das Typ 1-Filter 100 Peak Durchlass bei Frequenzen liefern, wo das Typ 2-Filter 200a, 200b Spitzendämpfung liefern würde und umgekehrt.
Wenn hingegen verschiedene Zeitverzögerungen für die Typ 1- und Typ 2-Kammfilter verwendet werden, können verschiedene Frequenzdämpfungsprofile erhalten werden. Ein Zeitverzug (Δt') in dem Typ 1-Filter von 1 von 20 ms wird einen hohen Durchlass bei einer Frequenz von 50 Hz haben und alle Harmonischen davon, wie in 2 gezeigt. Zwischen den Peak-Durchlassfrequenzen gibt es Spitzendämpfungsfrequenzen. Das Typ 1-Filter kann deshalb nichtharmonisches Rauschen von einem durch ein Kabelsuchgerät ermittelten Signal beseitigen.
Das Filter 200a, 200b ist angeordnet, um Signale aus einem Kabel zu filtern, das Wechselstrom bei 50 Hz führt, entsprechend der Nutzung im Vereinigten Königreich. Ein Zeitverzug von 10 ms wird verwendet. Für ein Filter in einem Gerät, um Kabel zu ermitteln, die Wechselstrom bei 60Hz führen, z. B. in den Vereinigten Staaten von Amerika, würde der Zeitverzug (Δt) 8,3 ms betragen, und alle folgenden Berechnungen würden sich aus diesem berechneten Zeitverzug ergeben.
Bei Verwendung eines derartigen Zeitverzugs hat das Filter 200a, 200b Spitzen in Dämpfung bei allen geradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz (50 Hz) des Wechselstroms in dem zu ermittelnden Kabel. Das Filter 200a, 200b hat Peaks im Durchlass bei der Grundfrequenz und allen ungeradzahligen Harmonischen davon. Wie vorstehend diskutiert, sind die meisten Signale in typischen Dreiphasenwechselstrom-Kabeln in den ungeradzahligen harmonischen Frequenzen. Deshalb werden durch das Beseitigen einiger oder aller geradzahliger harmonischer Frequenzen die Rauschpegel aus nichtperiodischer Interferenz und Interferenz bei geradzahligen harmonischen Frequenzen reduziert, während die Grund- und ungeradzahligen harmonischen Frequenzen des Signals übertragen werden. Der Störabstand wird deshalb verbessert. Die Grundfrequenz wird auch unterdrückt in dem Fall, wo ein Hochpassfilter 240 genutzt wird.
5 zeigt ein Filtersystem gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung. Das Filtersystem umfasst ein erstes und zweites Typ 1-Kammfilter 510 und 520 des vorstehend diskutierten Typs, und ein erstes und zweites Typ 2-Kammfilter 530 und 540, wie vorstehend diskutiert, kaskadiert, d.h. in Reihe geschaltet. In Ausführungen der Erfindung kann ein einziges Typ 1-Filter 100 mit einem einzigen Typ 2-Filter 200a, 200b genutzt werden. Die gemeinsame Verwendung der beiden Filter wird zur Verringerung geradzahliger Harmonischer und in erhöhter Beseitigung nichtharmonischen Rauschens führen, verglichen mit der Verwendung eines einzigen Typ 1-Filters. Alternativ können multiple Typ 1- und/oder Typ 2-Filter in Kombination genutzt werden, was zu einer erhöhten Beseitigung von nichtharmonischem und geradzahligem harmonischen Rauschen führt.
Wie vorstehend diskutiert, haben die Typ 1-Filter einen Zeitverzug (Δt') von 20 ms. Die Typ 2-Filter haben einen Verzug (Δt) von 10 ms. Die Filter sind so abgestimmt, dass sie Peak-Durchlass bei einer Grundfrequenz von 50 Hz haben. Die Typ 1-Filter reduzieren nichtharmonisches Rauschen, und die Typ 2-Filter reduzieren dann sowohl die geradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz als auch nichtharmonisches Rauschen. Dies entspricht der Detektion von Kabeln, die Wechselstrom bei 50 Hz führen, wie vorstehend erwähnt. Für die Detektion von Strömen bei 60 Hz könnten die Typ 1-Filter 510 und 520 einen Zeitverzug Δt' von 16,6 ms und die Typ 2-Filter 530 und 540 einen Verzug Δt von 8,3 ms haben.
6 zeigt eine alternative Kaskadensystemanordnung, die ebenfalls das nichtharmonische Rauschen und geradzahlige Harmonische der Grundfrequenz reduziert. Das zweite Typ 1-Filter ist ersetzt durch ein Typ 2-Filter. Jedes der Kaskadensysteme wird eine Frequenzantwort erzeugen, die ähnlich zu derjenigen ist, die 7 gezeigt ist. Sonstige Kombinationen derartiger Filter sind auch möglich, um den gewünschten Filtereffekt zu erlangen. Wie in 7 gezeigt, ist das Verstärkungsverhältnis von nichtharmonischen oder geradzahligen harmonischen Frequenzen, die von dem Kaskadensystem ausgegeben werden, zur Verstärkung der Grundfrequenz und ungeradzahligen Harmonischen erhöht ab der Nutzung eines einzelnen Typ 2-Filters und stark verbessert gegenüber dem Eingangssignal. Der Störabstand ist deshalb verbessert. 7 zeigt eine Frequenzantwort für die Detektion von Kabeln sowohl im Vereinigten Königreich als auch in den USA, d. h. Detektion von Kabeln, die entweder 50 Hz oder 60 Hz Wechselstrom führen. Wenn eines oder mehrere der optionalen Hochpassfilter 140, 240 genutzt werden, kann der Peak bei der Grundfrequenz beseitigt werden, und nur ungeradzahlige harmonische Frequenzen werden durch das Kaskadenfiltersystem übermittelt.
8 zeigt ein schematisches Diagramm eines Kabelsuchgeräts einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung, in der ein Filtersystem wie vorstehend beschrieben genutzt wird, zusammen mit einem akustischen Anzeigesystem. Das Gerät umfasst eine Antenne 810, um Signale von einem Starkstromkabel oder einem Kabel mit Starkströmen zu empfangen, die an ihm induziert sind, ein Tiefpassfilter 815, ein Filtersystem 820 wie vorstehend beschrieben, um das empfangene Signal zu filtern, einen Multiplizierer 830, der an den Oszillator 840 zum Frequenzverschieben des gefilterten Signals angeschlossen ist, einen Verstärker 850, um das frequenzverschobene Signal zu verstärken, bevor es aus einem Lautsprecher 860 ausgegeben wird.
Das von einer Antenne 810 in dem Gerät erfasste Signal wird in das Tiefpassfilter 815 eingegeben, um Frequenzkomponenten über einer vorbestimmten Frequenz zu beseitigen. In der vorliegenden Ausführung ist die vorbestimmte Frequenz festgelegt auf 1 kHz. Es wird hingegen für gut erachtet, dass der Wert der vorbestimmten Frequenz in Relation auf den Wert der Grundfrequenz bestimmt wird, die erfasst werden soll. Wenn die zu erfassende Grundfrequenz höher als 50 Hz ist, kann die vorbestimmte Frequenz angemessen geregelt werden.
Das Tiefpass-Signal wird dann in das Filtersystem 820 eingegeben. Das Filtersystem 820 reduziert nichtharmonischen und geradzahlig harmonischen Inhalt des Signals. Wenn einer von mehreren optionalen Hochpassfiltern 140, 240 verwendet wird, kann die Grundfrequenz auch beseitigt werden. Der Signaloutput aus dem Filtersystem 820 wird nun in einen Multiplizierer 830 eingegeben. Wie das gefilterte Signal so empfängt der Multiplizierer 830 auch einen Input von einem Oszillator 840. Der Oszillator schwingt bei einer bestimmten Frequenz, um das Signal frequenzzuverschieben, so dass hohe Dämpfungsfrequenzen des Signals auf hohe Durchlassfrequenzen des Signals nach dem Frequenzverschieben verschoben werden. In der vorliegenden Erfindung ist festgelegt, dass der Oszillator ein Frequenzsignal von 975 Hz in den Multiplizierer eingibt. Der Multiplizierer multipliziert dann das gefilterte Signal, um ein akustisches Frequenzsignal zu erzeugen. Zuzüglich zu der Tatsache, dass das Signal Tonfrequenz ist, da nur ungeradzahlige Harmonische durch das Filtersystem übermittelt werden, die Frequenzverschiebung derart, dass jegliches Rauschen von der akustischen Stufe, das in den Detektor und das Filtersystem rückgekoppelt wird, von einer ungeradzahligen Harmonischen zu einer geradzahligen Harmonischen der Grundfrequenz verschoben wird. Deshalb wird das Filtersystem diese Rückkopplung ausfiltern, und die Audiostufe liefert keine Interferenz in dem ermittelten Signal.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung kann das Filtersystem, das zumindest ein Typ 2-Filter nutzt, in Verbindung mit einem EMS-Markiersystememitter genutzt werden. Dasselbe Prinzip wie in den vorherigen Ausführungen wird in dieser Ausführung genutzt. Eine derartige Ausführung ist in 9 gezeigt. Das System umfasst ein Filter 910 gemäß einer beliebigen der Ausführungen mit einem Typ 2-Filter, einen elektromagnetischen Emitter 920 und einen EMS-Detektor 925. Es ist festgelegt, dass der Emitter 920 eine Burst-Strahlungsfrequenz aussendet, die eine geradzahlige Harmonische der Wechselstromfrequenz in einem zu ermittelnden Kabel 940 ist. Alle Harmonischen dieser geradzahligen harmonischen Burst-Frequenz werden der Reihe nach geradzahlige Harmonische der Frequenz sein, die durch das Kabel 940 geführt wird. Deshalb wird durch das Aussenden von Strahlungsbursts bei einer geradzahligen harmonischen Frequenz des Wechselstroms an dem Kabel 940 die von einem aktiven Lokalisierer ausgesendete Strahlung durch das Filtersystem 910 gedämpft und wird nicht mit der Detektion des Kabels 940 interferieren. Dies ermöglicht beiden Lokalisierungsmodi (aktiv und passiv) gleichzeitig zu arbeiten, selbst innerhalb desselben Geräts, so dass ein Kabel 940 verfolgt werden kann, während der EMS-Detektor 925 auch nach EMS-Markierern 930 sucht, die weitere Merkmale in der Nachbarschaft des Kabels 940 bezeichnen. Alternativ kann ein EMS-Markierer 930 lokalisiert werden, und dann, während noch ein Verweis auf die Position des EMS-Markierers 930 aufbewahrt wird, können jedwede Starkstromkabel 940 in der Nachbarschaft des Geräts ermittelt werden.
10 zeigt ein grundlegendes Kabelsuchgerät gemäß Ausführungen der Erfindung. Das Gerät umfasst ein Filtersystem 1010 wie vorstehend beschrieben, das Kabeldetektionseingangssignale von einem elektromagnetischen Detektionsgerät 1020 empfängt. Das Filtersystem 1010 gibt gefilterte Signale an einen Anzeiger 1020 aus, der die Detektion eines Kabels anzeigt, die auf dem ermittelten Signal basiert.
Die vorliegende Erfindung wurde insbesondere in Bezug auf Kammfilter und spezielle Anordnungen und Kombinationen von Kammfiltern beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass die Erfindung nicht auf diese speziellen Anordnungen und Kombinationen beschränkt ist, sondern dass ein jegliches Filtersystem, das ein Resultat der Dämpfung der nichtharmonischen Signale oder geradzahligen Harmonischen von einer oder mehreren Grundfrequenzen erbringt, zum Umfang der Erfindung gehört.
Die vorliegende Erfindung kann in Hardware, Software, Firmware und/oder Kombinationen davon implementiert werden, einschließlich ohne Einschränkung Gate-Arrays, programmierbare Arrays („PGAs"), Field PGAs („FPGAs"), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen („ASICs"), Prozessoren, Mikroprozessoren, Mikrokontroller und/oder sonstige integrierte Schaltungen, Prozesse und/oder digitale Signalprozessoren und diskrete Hardwarelogik. Die vorliegende Erfindung kann implementiert wer den mit digitaler Elektronik, mit analoger Elektronik und/oder Kombinationen digitaler und analoger Elektronik.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend rein beispielhaft beschrieben, und es können Modifizierungen im Geiste der Erfindung vorgenommen werden. Die Erfindung wurde beschrieben unter Zuhilfenahme funktionaler Baueinheiten und Verfahrensschritte, die die Leistung ihrer spezifizierten Funktionen und Beziehungen veranschaulichen. Die Grenzen dieser funktionalen Baueinheiten und Verfahrensschritte wurden hier willkürlich aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Beschreibung festgelegt. Alternative Grenzen können festgelegt werden, sofern deren spezifizierte Funktionen und Beziehungen zweckmäßig ausgeführt sind. Derartige alternative Grenzen sind somit innerhalb des Umfangs und Geistes der beanspruchten Erfindung. Ein Fachmann wird erkennen, dass diese funktionalen Baueinheiten implementiert werden können durch diskrete Komponenten, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise, zweckdienliche Software abarbeitende Prozessoren und Ähnliches oder jegliche Kombination davon.
Ferner besteht die Erfindung in jeglichen individuellen beschriebenen oder darin impliziten Merkmalen oder in jeglichen in den Zeichnungen gezeigten oder impliziten Merkmalen oder jeglicher Kombination jeglicher derartiger Merkmale oder jeglicher Verallgemeinerung jeglicher derartiger Merkmale oder Kombination, was sich auf deren Äquivalente ausdehnt. Folglich sollten die Breite und der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch irgendeine der vorstehend beschriebenen exemplarischen Ausführungen beschränkt werden. Ein jedes Merkmal, das in der Beschreibung, einschließlich den Ansprüchen, der Zusammenfassung und Zeichnungen offenbart ist, kann durch alternative Merkmale ersetzt werden, die demselben, einem äquivalenten oder ähnlichen Zweck dienen, auch wenn nicht ausdrücklich anderweitig erwähnt.
Jegliche Diskussion des Standes der Technik in der Beschreibung ist kein Eingeständnis, dass derartiger Stand der Technik allgemein bekannt ist oder Bestandteil des allgemeinen Fachwissens ist.
Wenn es der Kontext in der Beschreibung und den Ansprüchen nicht anderweitig klar erfordert, sind die Wörter „aufweisen", „umfassen" und Ähnliches in einem pauschalen Sinne im Gegensatz zu einem ausschließlichen oder erschöpfenden Sinn auszulegen, d. h. im Sinne von „einschließlich, aber nicht darauf beschränkt".

Claims

Kabelsuchgerät, aufweisend: einen Detektor zum Nachweisen eines elektromagnetischen Felds; ein Filtersystem, um Signale vom Detektor zu empfangen und ein gefiltertes Signal auszugeben, wobei das Filtersystem ein erstes Filter aufweist, das einen höheren Durchlassgrad bei einer Vielzahl von Harmonischen einer ersten Frequenz hat als bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz zwischen zwei der besagten Harmonischen der ersten Frequenz, und einen Anzeiger, um die Detektion eines Kabels anzuzeigen, die auf dem gefilterten Signal basiert.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 1, wobei das erste Filter eine höhere Dämpfung bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz als bei der Vielzahl von Harmonischen aufweist.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein zweites Filter, das in Serie mit dem ersten Filter angeordnet ist, das einen höheren Durchlassgrad bei zumindest einer Harmonischen der ersten Frequenz aufweist als bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz der ersten Frequenz.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 1, wobei die erste Frequenz die Frequenz eines Wechselstroms ist, der durch ein zu ermittelndes Kabel geführt wird.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 3, ferner aufweisend zumindest ein weiteres Filter, das in Serie mit dem ersten Filter angeordnet ist, wobei das weitere Filter einen höheren Durchlassgrad bei zumindest einer Harmonischen der ersten Frequenz aufweist als bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz der ersten Frequenz.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 3, ferner aufweisend zumindest ein weiteres Filter, das in Serie mit dem zweiten Filter angeordnet ist, wobei das weitere Filter einen höheren Durchlassgrad bei zumindest einer ungeradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz aufweist als bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz und eine höhere Dämpfung bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz als bei der Vielzahl von Harmonischen.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 3, wobei zumindest eines der ersten und zweiten Filter ein Kammfilter aufweist.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 1, wobei das erste Filter einen höheren Durchlassgrad bei der ersten Frequenz aufweist als bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz der ersten Frequenz.
Kabelsuchgerät, aufweisend: ein erstes Filter, das eine niedrigere Dämpfung bei einer Vielzahl von Harmonischen einer ersten Frequenz aufweist als bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz zwischen zwei der Harmonischen der ersten Frequenz, wobei zumindest eine nichtharmonische Frequenz eine höhere Dämpfung als bei der Vielzahl von Harmonischen aufweist; einen Multiplizierer, um ein gefiltertes Signal vom Filter zu multiplizieren, und einen Oszillator, wobei der Oszillator angepasst ist, um bei einer weiteren vorbestimmten Frequenz zu schwingen, um den Multiplizierer zu treiben, ein frequenzverschobenes Signal auszugeben, wobei Frequenzen des gefilterten Signals, die zumindest einer niedrigeren Dämpfungsfrequenz des Filters entsprechen, frequenzverschoben sind, um mit zumindest einer höheren Dämpfungsfrequenz des Filters zusammenzufallen.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 9, wobei das Filtersystem ferner eine höhere Dämpfung bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz aufweist als bei der Vielzahl von Harmonischen.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 9, ferner aufweisend einen Lautsprecher, der an den Ausgang des Multiplizierers angeschlossen ist, um durch das Ausgangssignal des Multiplizierers getrieben zu werden.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 9, ferner aufweisend einen Sender, um elektromagnetische Strahlung im Wesentlichen bei zumindest einer Frequenz auszusenden, die höheren Dämpfungsfrequenzen des Filters entspricht.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 9, wobei die erste Frequenz die Frequenz eines Wechselstroms ist, der durch ein zu ermittelndes Kabel geführt wird.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 9, ferner aufweisend ein zweites Filter, das in Serie mit dem ersten Filter angeordnet ist, wobei das zweite Filter eine niedrigere Dämpfung bei zumindest einer Harmonischen der ersten Frequenz aufweist als bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz der ersten Frequenz.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 14, ferner aufweisend ein weiteres Filter, das in Serie mit dem zweiten Filter angeordnet ist, wobei das weitere Filter eine niedrigere Dämpfung bei zumindest einer ungeradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz aufweist als bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz der ersten Frequenz und höhere Dämpfung bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen davon als bei der Vielzahl von Harmonischen.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 15, wobei zumindest eines der Filter ein Kammfilter aufweist.
Verfahren zur Rauschminderung in einem Kabelsuchgerät, welches Verfahren umfasst: Filtern eines Kabeldetektions-Eingangssignals, um die relative Stärke von Signalkomponenten bei einer Vielzahl von Harmonischen einer ersten Frequenz gegenüber mindestens einer nichtharmonischen Frequenz zwischen zwei der besagten Harmonischen der ersten Frequenz zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Filtern ferner umfasst, die relative Stärke von Signalkomponenten bei geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz gegenüber der Stärke bei der Vielzahl von Harmonischen der ersten Frequenz zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend, das gefilterte Signal frequenzzuverschieben, um die Filter-Frequenzen einer hohen relativen Stärke frequenzzuverschieben, um mit den Frequenzen einer reduzierten relativen Stärke des gefilterten Signals zusammenzufallen.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner aufweisend das Ausgeben eines akustischen Signals, das dem frequenzverschobenen Signal entspricht.
Verfahren nach Anspruch 19, ferner aufweisend das Aussenden elektromagnetischer Strahlung im Wesentlichen bei zumindest einer Frequenz, die Frequenzen reduzierter Stärke des gefilterten Signals entspricht.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner aufweisend das Wiederholen zumindest eines der Filterschritte.
Kabelsuchgerät, aufweisend: Detektionsmittel zum Nachweisen eines elektromagnetischen Felds; erste Filtermittel zum Empfangen von Signalen von dem Detektionsmittel, zum Übermitteln von Komponenten des Signals im Wesentlichen bei einer Vielzahl von Harmonischen einer ersten Frequenz bei einer höheren Stärke als Komponenten bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz zwischen zwei von besagten Harmonischen der ersten Frequenz und Ausgeben eines gefilterten Signals und Anzeigemittel zum Anzeigen der Detektion eines Kabels, die auf dem gefilterten Signal basiert.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 23, wobei das Filtermittel auch dem Dämpfen des Signals bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz dient.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 24, ferner aufweisend zweite Filtermittel, um Komponenten eines Signals im Wesentlichen bei zumindest einer Harmonischen der ersten Frequenz zu übermitteln und sonstige Frequenzen zu dämpfen.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 24, wobei die erste Frequenz die Frequenz eines Wechselstroms ist, der durch ein zu ermittelndes Kabel geführt wird.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 25, ferner aufweisend weitere Filtermittel zum Übermitteln von Komponenten des Signals im Wesentlichen bei zumindest einer Harmonischen der ersten Frequenz bei einer höheren Stärke als Komponenten bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz der ersten Frequenz.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 25, ferner aufweisend weitere Filtermittel zum Übermitteln von Komponenten des Signals im Wesentlichen bei zumindest einer ungeradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz und Dämpfen des Signals bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 25, wobei zumindest eines der ersten und zweiten Filtermittel ein Kammfilter aufweist.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 23, wobei das erste Filtermittel dazu dient, Signalkomponenten bei der ersten Frequenz bei einer höheren Stärke zu übermitteln als Komponenten bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz der ersten Frequenz.
Kabelsuchgerät, aufweisend: Filtermittel, aufweisend erste Filtermittel, um Komponenten des Signals im Wesentlichen bei einer Vielzahl von Harmonischen der ersten Frequenz zu übermitteln und das Signal bei zumindest einer nichtharmonischen Frequenz zwischen zwei der besagten Harmonischen zu dämpfen; Multiplizierermittel, um ein gefiltertes Signal von den Filtermitteln zu multiplizieren, und Oszillatormittel, um den Multiplizierer zu treiben und die hohen Durchlassfrequenzen der Filtermittel frequenzzuverschieben, damit sie mit zumindest einer hohen Dämpfungsfrequenz des gefilterten Signals zusammenfallen.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 31, wobei das Filtermittel ferner das Signal im Wesentlichen bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz dämpft.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 31, ferner aufweisend Tonausgabemittel, um ein akustisches Signal auszugeben, das dem frequenzverschobenen Signal entspricht.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 31, ferner aufweisend Emissionsmittel zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung im Wesentlichen bei zumindest einer Frequenz, die einer hohen Dämpfungsfrequenz der ersten Filtermittel entspricht.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 31, wobei die erste Frequenz die Frequenz eines Wechselstroms ist, der durch ein zu ermittelndes Kabel geführt wird.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 32, ferner aufweisend weitere Filtermittel zum Übermitteln von Komponenten des Signals im Wesentlichen bei zumindest einer Harmonischen der ersten Frequenz und Dämpfen sonstiger Frequenzen.
Kabelsuchgerät nach Anspruch 32, ferner aufweisend weitere Filtermittel zum Übermitteln von Komponenten des Signals im Wesentlichen bei zumindest einer ungeradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz und Dämpfen des Signals bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz.
Verarbeitungssystem zur Rauschminderung in einem Kabelsuchgerät, wobei das Verarbeitungssystem aufweist: einen Programmspeicher, der Befehle zum Steuern eines Prozessors speichert, und einen Prozessor zum Lesen und Implementieren der Befehle, die in dem Programmspeicher gespeichert sind, wobei die Programmbefehle, die in dem Programmspeicher gespeichert sind, Befehle zum Steuern des Prozessors umfassen, um ein Kabeldetektions-Eingangssignal zu filtern, um die relative Stärke von Signalkomponenten bei einer Vielzahl von Harmonischen einer ersten Frequenz gegenüber mindestens einer nichtharmonischen Frequenz zwischen zwei der Harmonischen zu erhöhen.
Verarbeitungssystem zur Rauschminderung in einem Kabelsuchgerät, wobei das Verarbeitungssystem aufweist: einen Programmspeicher, der Befehle zum Steuern eines Prozessors speichert, und einen Prozessor zum Lesen und Implementieren der Befehle, die in dem Programmspeicher gespeichert sind, wobei die Programmbefehle, die in dem Programmspeicher gespeichert sind, Befehle zum Steuern des Prozessors umfassen, um ein Kabeldetektions-Eingangssignal zu filtern, um die relative Stärke von Signalkomponenten bei einer Vielzahl von ungeradzahligen Harmonischen einer ersten Frequenz gegenüber nichtharmonischen Frequenzen zwischen zwei der ungeradzahligen Harmonischen zu erhöhen und um die relative Stärke von Signalkomponenten bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz gegenüber der Stärke bei der Vielzahl ungeradzahliger Harmonischer zu verringern.
Trägermedium, das einen prozessorlesbaren Code enthält, um einen Prozessor zu steuern, um ein Kabeldetektions-Eingangssignal zu filtern, um die relative Stärke von Signalkomponenten bei einer Vielzahl von Harmonischen einer ersten Frequenz gegenüber zumindest einer nichtharmonischen Frequenz davon zwischen zwei der Harmonischen zu erhöhen.
Trägermedium, das einen prozessorlesbaren Code enthält, um einen Prozessor zu steuern, um ein Kabeldetektions-Eingangssignal zu filtern, um die relative Stärke von Signalkomponenten bei einer Vielzahl von ungeradzahligen Harmonischen einer ersten Frequenz gegenüber nichtharmonischen Frequenzen davon zwischen zwei der ungeradzahligen Harmonischen zu erhöhen und die relative Stärke von Signalkomponenten bei zumindest einer geradzahligen Harmonischen der ersten Frequenz gegenüber der Stärke bei der Vielzahl ungeradzahliger Harmonischer zu verringern.