(57)【要約】  本発明の実施形態は、第１および第２の共振部材１１０、４１０を含む共振組立体１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０を提供し、第１および第２の共振部材はそれぞれ、電磁場により励磁されるとき、それぞれの異なる共振周波数で共振するように構成され、少なくとも１つの共振部材は、不連続ループ１１２、７１０、７６０の自由端間に少なくとも１つの容量性要素１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２が接続される不連続ループを含む。
2013513813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の共振部材(resonant members)（１１０、４１０）を含む共振組立体(resonant assembly)（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）であって、前記第１および第２の共振部材はそれぞれ、電磁場により励磁される(excited)とき、それぞれの異なる共振周波数で共振するように構成され、少なくとも１つの共振部材は、少なくとも１つの容量性要素(capacitive element)（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）を不連続ループ(discontinuous loop)（１１２、７１０、７６０）の自由端(free-ends)間に接続する前記ループを含む、共振組立体。
【請求項２】
少なくとも１つの誘導性要素(inductive element)、および前記ループの前記自由端間に接続される少なくとも２つの容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）を含み、前記組立体は、前記ループが前記電磁場により励磁されるとき、第１および第２の共振周波数で共振するように構成されるようにする、請求項１に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項３】
前記少なくとも２つの容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）の静電容量値、ならびに前記ループおよび少なくとも１つの誘導性要素（７１５、７６５）のインダクタンス値は、前記電磁場による前記ループの励磁が前記組立体の第１および第２の共振モードをほぼ等しく励磁する(excites)ように選択される、請求項２に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項４】
前記少なくとも１つの誘導性要素（７１５、７６５）、および前記ループの前記自由端間に接続される前記少なくとも２つの容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）は、前記第２の共振周波数が前記第１の共振周波数の所定の部分(predetermined portion)となるように構成される、請求項２または３に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの誘導性要素（７１５、７６５）および前記少なくとも２つの容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）は、前記組立体が、前記第１の共振周波数で共振するように構成された、前記ループおよび少なくとも１つの容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）により形成された第１の共振回路と、前記第２の共振周波数で共振するように構成された、前記誘導性要素（７１５、７６５）および少なくとも１つの容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）により形成された第２の共振回路とを含むように構成される、請求項２から４のいずれか１項に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項６】
前記装置は、前記電磁場により励磁するための１つのループのみを含む、請求項２から５のいずれか１項に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項７】
前記ループは、導電材料の複数のループを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項８】
埋設資産(buried assets)に取り付けるために、包囲体内(enclosure)に配置される、請求項１から７のいずれか１項に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項９】
前記第１の共振周波数は、以下の等式により決定され、
【数１】
2013513813.tif 000006
ここで、Ｌ１は、前記ループのインダクタンスであり、Ｃ１は、前記ループの前記自由端に接続される前記少なくとも１つの容量性要素の第１の容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）の静電容量である、請求項１から８のいずれか１項に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項１０】
前記第２の共振周波数は、以下の等式により決定され、
【数２】
2013513813.tif 000007
または
【数３】
2013513813.tif 000008
ここで、Ｃ３は、前記ループの前記自由端に接続される前記少なくとも１つの容量性要素の第２の容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）の静電容量である、請求項９に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項１１】
前記共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）は、送信アンテナ（９１０）および受信アンテナ（９２０）と近接場結合(near-field coupling))する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）。
【請求項１２】
請求項１から１１に記載の共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）と、
送信アンテナ（９１０）と受信アンテナ（９２０）との間で電磁場の近接場結合を特定し(determine)、前記結合(coupling)に基づいて第１および第２の部材の共振周波数により前記共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）に関する(associated with)埋設資産を少なくとも部分的に識別する(identify)ために、電磁場を生成するように構成された検出器装置（９００）とを含む、システム。
【請求項１３】
前記検出器装置（９００）の前記送信アンテナ（９１０）および受信アンテナ（９２０）は、通常は異なるサイズとなる(generally unequally sized)、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記受信アンテナは、前記送信アンテナよりも大幅に大きい(substantially larger)、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記受信アンテナは、前記送信アンテナのサイズのほぼ２倍となる、請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
埋設資産の正体(identity)を特定する方法であって、
共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）の第１および第２の共振部材を励磁するのに送信アンテナから電磁場を生成するステップであって、前記第１および第２の共振部材はそれぞれ、それぞれの異なる共振周波数で共振するように構成され、少なくとも１つの共振部材は、不連続ループ（１１２、７１０、７６０）の自由端間に少なくとも１つの容量性要素（１１４、７２０、７２１、７２２、７７０、７７１、７７２）が接続される前記ループを含む、ステップと、
前記電磁場の複数の周波数で受信アンテナへの前記電磁場の近接場結合を特定するステップと、
前記結合の周波数により前記共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）を少なくとも部分的に識別するステップとを含む、方法。
【請求項１７】
埋設資産に関する共振周波数情報のデータベースと前記第１および第２の共振周波数を比較するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記埋設資産の位置に関する幾何学的位置(geographic location)情報を特定する(determining)ステップと、前記幾何学的位置情報により前記共振組立体（１０５、３０５、４０５、７００、７５０、９３０）を少なくとも部分的に識別する(identifying)ステップとをさらに含む、請求項１６または１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、資産を検出するための装置、および資産を検出する方法に関する。具体的には、限定はされないが、本発明は、埋設資産を検出するための装置および対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
正確な書込記録なしに埋設資産の位置および正体を特定することは、困難な課題である可能性がある。いくつかの場合には、位置の特定は、資産が見つけられるまで、地中に組織的に穴を掘ることにより行われる。他の場合には、地中探知レーダ（ＧＰＲ）が使用され、資産により反射された信号を検出することにより、資産が位置探知される。（ＧＰＲの基準値は、約２００ＭＨｚから約１ＧＨｚまでの範囲の周波数を有する放射線を含む）。
【０００３】
埋設資産の位置探知を行うためのＧＰＲの使用は、含水量の変化、固体組成物、野生生物の存在、および穴を掘る野生生物などにより形成された空洞を含む、ある体積の地面のいくつかの特徴部により放射線が反射される可能性がある欠点がある。したがって、埋設資産の位置を確実に識別するのは難しい可能性がある。
【０００４】
埋設資産を識別するのに、音響技術もまた使用されており、ＧＰＲ技術と同様の欠点があることがわかった。
資産の識別を可能とするために、適当な無線周波数識別タグ（ＲＦＩＤタグ）リーダを使用して、店内の販売品などの埋設されていない資産にＲＦＩＤタグを取り付けることも知られている。通常、ＲＦＩＤタグは、タグ内に電流を誘導するように誘導性のＲＦ磁場内に配置される。電流は、タグによるリーダへのＲＦ送信を行うのに使用される。
【０００５】
誘導性磁場は、ほとんど近接場にあるが、リーダから数メートル以上の資産の位置探知をし、それを識別するのに、そうしたＲＦＩＤタグシステムを使用することは、一般に簡単ではない。
【０００６】
埋設資産の場合には、誘導性ＲＦ電磁波が、空気よりも土壌によって大きく減衰するので、問題は深刻になる。
最近になって、遠方場ＲＦＩＤ技術が開発された。しかし、ＲＦＩＤリーダは、商業的関心のある多くの資産が埋設される地下の深さでＲＦＩＤタグを検出するのに十分大きい励磁信号を生成することができない。
【０００７】
米国特許第３７６９６２３号は、特定の周波数帯内の放射線を通過させ、その周波数帯外の放射線を反射するための２色性プレートを開示する。２色性プレートは、選択された周波数の放射線を通過させるように寸法が決められる、その中に設けられた溝を有する。
【０００８】
米国特許第５８３７９２６号は、レーダ検出を向上させるように調整された受動的電磁共振を有する採鉱を開示する。
ＵＫ  ＨＳＥ（Ｈｅａｌｔｈ  Ｓａｆｅｔｙ  ａｎｄ  Ｅｘｅｃｕｔｉｖｅ（衛星安全委員会事務局））Ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ  Ｐｏｌｉｃｙ  ｆｏｒ  Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｉｒｏｎ  Ｇａｓ  ｍａｉｎｓ  ２００６（鉄ガス主管交換のための実施方針、２００６年）は、プラスチック材料から形成された管と共に老朽化した鋳鉄ガス主管を交換するときの英国ガス分配網作業員に対する、法的拘束力のある要件を開発した。
【０００９】
しかし、プラスチックベースの管を追跡するのに使用される、現在の方法は、効率的でないか、極めて高価であるかのいずれかである。このことは、交換および修理操作を妨げ、不必要な遅延につながる。掘削は、しばしば、第三者資産に対する偶発的損傷、負傷者、および交通渋滞をもたらす。さらに、Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ａｃｔ  ａｎｄ  Ｒｅｃｏｒｄｓ  Ｃｏｄｅ  ｏｆ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｆｏｒ  ｂｕｒｉｅｄ  ａｓｓｅｔｓ（埋設資産用の交通管理法および記録実施基準）は、不正確な記録に大きく悩まされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
プラスチック管などの埋設資産の可視性を向上させるのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様は、添付の特許請求の範囲に規定される。
本発明の第１の態様では、第１および第２の共振部材を含む共振組立体が提供され、第１および第２の共振部材はそれぞれ、電磁場により励磁されるとき、それぞれの異なる共振周波数で共振するように構成され、少なくとも１つの共振部材は、不連続ループの自由端間に少なくとも１つの容量性要素が接続される不連続ループを含む。
【００１２】
本発明の第２の態様では、送信アンテナと受信アンテナとの間の電磁場の近接場結合を特定し、結合に基づいて、第１および第２の部材の共振周波数により共振組立体に関する埋設資産を少なくとも部分的に識別するために、第１の態様による共振組立体、および電磁場を生成するように構成される検出器装置を含むシステムが提供される。
【００１３】
本発明の第３の態様では、埋設資産の正体を特定する方法が提供され、本方法は、共振組立体の第１および第２の共振部材を励磁するのに送信アンテナから電磁場を生成するステップであって、第１および第２の共振部材はそれぞれ、それぞれの異なる共振周波数で共振するように構成され、少なくとも１つの共振部材は、ループの自由端間に少なくとも１つの容量性要素が接続される不連続ループを含む、ステップと、電磁場の複数の周波数で受信アンテナへの電磁場の近接場結合を特定するステップと、結合の周波数により共振組立体を少なくとも部分的に識別するステップとを含む。
【００１４】
本発明の別の態様では、第１および第２の共振部材を含む共振組立体が提供され、第１および第２の部材はそれぞれ、電磁場により励磁されるとき、それぞれの異なる共振周波数で共振するように構成される。
【００１５】
各共振部材は、電磁放射線の２つ以上の周波数（例えば、基本周波数の高調波）の発生源として効果的に働くことにより、電磁場への曝露に応答することができることを理解されたい。しかし、組立体は、振動する電磁場への曝露に対する組立体の２つ以上のそれぞれの共振部材の応答特性が周波数領域において異なるように構成される。このことにより、各組立体は、振動する電磁場に照射されると直ちに、特徴的なサインを供給することを理解されたい。
【００１６】
したがって、いくつかの実施形態では、マイクロプロセッサなどの能動要素を有しない、完全な受動組立体である共振組立体が提供される。さらに、本発明のいくつかの実施形態は、強い非線形挙動を示すダイオードの場合のような電気的非線形性を有しない。さらに、本発明のいくつかの実施形態は、データ記憶要素を含まない。
【００１７】
さらに、本発明のいくつかの実施形態は、２方向通信に周波数シフト手法を用いない。
本発明の実施形態は、組立体の結合を検出し、検出された周波数間の差を特定するように構成することができる。絶対周波数でなく、周波数間の差を測定することにより、本装置は、例えば土壌状態および他の要因による周波数シフトを計算することができる。
【００１８】
したがって、本発明の実施形態は、同時複数周波数電磁応答を有する組立体を提供する。本発明の実施形態は、埋設資産の識別と共に埋設資産の位置を特定することができる。
本発明の実施形態は、地下に資産と共に低コスト共振組立体を埋設することができる。
【００１９】
それぞれの異なる共振周波数の複数の共振部材を設けることにより、各資産（および／または資産の各基準位置）は、周波数領域内に構築される固有の識別コードを提供することができる。したがって、検出される埋設資産のタイプは、固有のコードから識別することができる。
【００２０】
例えば、管または水に関する他の導管、ガス、電力、電気通信インフラ、または他の任意のサービスなどの埋設された公益事業資産は、外部の電磁場励磁に対する、資産の共振部材の周波数応答により識別することができる。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態では、時間領域応答は、地下の資産の深さの測定を行うのに使用することができる。
本発明の実施形態は、漏れの検出、化学物質の検出、および資産の完全性などの埋設資産の状態の監視を可能とする、環境検知および土木工学の適用例を有する。
【００２２】
比較的高い周波数（例えばＧＨｚ領域）などの周波数範囲の信号に応答するように構成された組立体は、管から水漏れが起こり、組立体の周りの土壌が水に浸かった場合など、高いレベルの水分が存在するとき、検出するのが難しくなる可能性がある。これは、少なくとも部分的には、水が、ＧＨｚ領域の電磁放射線を反射し、組立体による反射信号が、土壌中の水分による反射信号により妨害されることが知られているためである。
【００２３】
したがって、いくつかの適用例では、水によって強く反射されない周波数での動作が好ましい。
これらの適用例において、いくつかの場合には、比較的低い周波数の動作が好ましい。したがって、ｋＨｚ領域の周波数で共振するように構成された共振部材を有する共振組立体は、そうした適用例で使用することができる。この領域は、１０ＭＨｚ未満などの低ＭＨｚ領域まで拡張することができる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、２、３、４、５、６、７、８、９、１０またはそれより多い共振部材を含む組立体を提供することができる。
組立体の各共振部材は、誘導性部分および容量性部分を含むことができる。
【００２５】
各共振部材は、直列に結合する誘導性部分および容量性部分を含むことができる。
誘導性部分は、ループの形態の導電部分を含むことが好ましい。
誘導性部分は、複数のループを含む導電部分を含むことが好ましい。
【００２６】
ループは、ほぼ同軸とすることができる。
誘導性部分は、ワイヤのコイルを含むことができる。
容量性部分は、誘導性部分の自由端間に結合することができる。
【００２７】
共振部材は、ほぼ同軸とすることができる。
あるいは、共振部材の２つおよび３つのうちから選択された１つは、互いにほぼ直交することができる。
【００２８】
本発明の第２の態様では、第１の態様による組立体を含む要素が提供される。
この要素は、複数本の管を互いに接続するように構成された継手部材を含むことができる。
【００２９】
継手部材は、管内を通過する材料または物質も通過する開口部を含むことができる。
少なくとも１つの共振部材の誘導性部分は、継手部材の開口部の周りに巻きつけるように構成することができる。
【００３０】
誘導性部分は、電気融合加熱ワイヤを含むことができる。
コンデンサは、電気融合加熱ワイヤの自由端間に結合することが好ましい。
本発明の別の態様では、第１の態様による組立体を含む埋設資産が提供される。
【００３１】
本発明の別の態様では、第１の態様による複数の組立体に結合する支持部材が提供され、支持部材は、埋設資産内に設けられるように構成される。
支持部材は、埋設パイプライン資産の１つまたは複数の隅部の周りで曲がるように構成された柔軟な部材を含むことが好ましい。
【００３２】
支持部材は、ケーブルを含むことができる。
本発明の別の態様では、別の態様による組立体と、組立体の複数の共振部材のそれぞれの共振周波数で組立体を励磁するように構成された電磁場を生成するための手段と、前記複数の共振部材のそれぞれの近接場結合を検出するための手段とを含む、埋設資産を検出するための装置が提供される。
【００３３】
本装置は、第１および第２の共振部材により応答されるように構成された周波数を有する信号を生成するように構成することができる。
本装置は、検出される電磁信号の周波数に対応する出力を提供するように構成することができる。
【００３４】
本装置は、共振組立体の応答にかかる時間、および／または得られる信号の位相に基づいて、組立体の地下深さに対応する出力を提供するように構成することができる。
本装置は、各組立体の応答にかかる時間に基づいて、複数の組立体のそれぞれの相対地下深さに対応する出力を提供するように構成することができる。
【００３５】
本発明の別の態様では、第１および第２の共振部材を含む共振組立体を資産と共に埋設するステップであって、第１および第２の共振部材はそれぞれ、対応する周波数で振動する電磁場に曝されるとき、それぞれの異なる共振周波数で共振するように構成される、ステップと、埋設資産を電磁場に曝露するステップと、組立体の結合を検出し、それにより資産の位置を特定するステップとを含む、埋設資産を検出する方法が提供される。
【００３６】
本方法は、第１および第２の共振部材に対応する周波数を有する信号が検出され、それにより資産の位置が特定されるまで、異なるそれぞれの位置で電磁場を地中に導くステップを含むことが好ましい。
【００３７】
本方法は、信号を地中に導くステップの後、信号が検出されるのに掛かる時間に基づいて、資産の深さを特定するステップをさらに含むことができる。
共振組立体を埋設するステップは、組立体に結合する長尺の柔軟な部材を提供するステップと、柔軟な部材を資産内に取り付けるステップとを含むことができる。
【００３８】
本方法は、資産が埋設された後、柔軟な部材を資産内に取り付けるステップを含むことができる。
長尺の柔軟な部材は、ケーブルを含むことができる。
【００３９】
資産は、加熱ワイヤを含むことができ、本方法は、加熱ワイヤの自由端間に容量性要素を接続することにより、少なくとも１つの共振部材を形成するステップを含む。
本方法は、第１の態様による複数の共振部材を有する組立体を含む要素を提供するステップを含み、本方法は、要素の加熱ワイヤの自由端間に容量性要素を接続することにより、少なくとも１つの共振部材を形成するステップを含むことができる。
【００４０】
したがって、本発明のいくつかの実施形態では、１本の管または継手部材に設けられた導電ループが使用されることを理解されたい。例えば、いくつかの継手部材は、継手部材の壁内に組み込まれた１つまたは複数のワイヤを設けられ、ワイヤの反対の自由端は、接点（電気接点など）をそれと共に形成するように露出する。いくつかの実施形態では、共振部材を形成するように、自由端間にコンデンサが結合する。コンデンサの静電容量の値は、ワイヤの電気抵抗の値に依存する可能性がある。
【００４１】
電気ワイヤは、管、継手部材、または電流をワイヤ中に通して構成要素を加熱することによって電気融合継手を形成することを可能にするための他の構成要素を設けることができる。他の目的で設けられた電気ワイヤも、共振部材を形成するときに有効に使用される。
【００４２】
いくつかの実施形態では、組立体は、誘導性磁場によりもたらされるものなどの近接場電磁信号に応答するように構成することができることを理解されたい。
本発明の別の実施形態では、第１および第２の共振部材を含む共振組立体を資産と共に埋設するステップであって、第１および第２の共振部材はそれぞれ、対応する周波数の電磁信号により励磁されるとき、それぞれの異なる共振周波数で共振するように構成される、ステップと、電磁信号を地中に発射するステップにおいて、この信号は、第１および第２の共振部材の共振周波数となるように構成された周波数を有する、ステップとを含む、埋設資産を検出する方法が提供される。
【００４３】
ここで、本発明の実施形態が、添付の図を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１ａは、管継手部材内に設けられた、本発明の一実施形態による共振要素組立体の概略斜視図である。図１ｂは、管継手要素内に設けられた、本発明の一実施形態による共振要素組立体の概略断面図である。
【図２】図２ａは、共振要素の概略図である。図２ｂは、共振要素の等価回路である。
【図３】図３ａは、それぞれが共振要素組立体と結合する、１対の埋設パイプライン資産の概略図である。図３ｂは、検出器により検出された電磁信号の時間関数としての周波数のプロット図である。
【図４】３つのほぼ同軸の共振部材の組立体を示す図である。
【図５】その長さに沿った離間位置で共振部材組立体と結合するケーブルを示す図である。
【図６】それぞれが互いに直角に方向付けられた、３つの共振部材を有する共振組立体を含む別の継手部材を示す図である。
【図７】本発明の実施形態による共振要素の別の組立体を示す図である。
【図８】本発明の共振組立体の応答を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態によるシステムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明の一実施形態では、本発明の一実施形態による共振組立体１０５は、２本以上の管を互いに接続するように構成された継手１０１（図１）内に組み込まれる。いくつかの実施形態では、継手は、２本の管が互いにほぼ同一直線上にくるように、２本の管を接続するように構成することができる。いくつかの実施形態では、継手１０１は、２本の管が互いにほぼ直交するように、２本の管を接続するように構成することができる。他のタイプの継手１０１も有効である。
【００４６】
各共振組立体１０５は、複数の共振部材１１０を含む。図２（ａ）は、本発明の一実施形態による共振部材１１０を概略的に示す。
図２（ａ）に示すように、各共振部材１１０は、ワイヤ、金属バー、またはストリップなどの導電材料の不連続ループ１１２の形態の電気誘導性部分を有する。容量性要素１１４は、ループ１１２の自由端間に結合し、それにより、インダクタンス、静電容量、および抵抗値を有する共振器を形成する。図２（ｂ）は、共振部材の等価回路を示す。
【００４７】
図１（ｂ）は、共振組立体１０５を構成する３つの共振部材を示す、図１（ａ）の継手１０１の断面図を示す。
図１の実施形態では、共振組立体１０５は、継手１０１内に組み込まれる。本発明の実施形態による共振組立体１０５は、管、バルブ、または埋設資産に結合するタグなどの他の適当な任意の物品内に組み込むことができることを理解されたい。
【００４８】
図１の実施形態では、導電材料のループ１１２は、継手１０１とほぼ同軸である。他の配置も有効である。
図３（ａ）は、第１のパイプライン２００および第２のパイプライン３００の形態の１対の埋設資産の概略図である。各パイプライン２００、３００は、継手２０１、３０１により互いに結合する複数本の管を含む。各継手２０１、３０１は、以上に説明し、図１に示す、その中に組み込まれた共振要素１１０の組立体を有する。
【００４９】
第１のパイプライン２００は、地下ｄ１の距離に埋設され、第２のパイプラインは、地下ｄ２の距離に埋設され、ｄ２はｄ１よりも大きい。
継手２０１は、それぞれ共振周波数ｆ２およびｆ４を有する、２つの共振要素１１０をその中に組み込む。さらに、継手３０１は、それぞれ共振周波数ｆ１およびｆ３を有する、２つの共振要素１１０をその中に組み込まれるが、ｆ４＞ｆ３＞ｆ２＞ｆ１である。
【００５０】
共振要素の相対的周波数の他の構成も有効である。いくつかの実施形態では、１つのパイプラインに関する組立体の共振周波数の特定の組合せは、別のパイプラインに関する組立体の共振周波数の特定の組合せと異なる。
【００５１】
資産が配置される場所を特定することが必要であるとき、地表面に電磁信号が送信され、検出器が、地表面下の共振組立体の対応する結合を検出するために配置される。
図３（ｂ）は、受信機により受信された信号の時間関数としての周波数のプロット図を示す。第１および第２のパイプライン２００、３００に関する継手２０１、３０１はそれぞれ、異なるそれぞれの共振周波数の共振部材のその固有の組合せにより容易に識別することができることが、図３（ｂ）からわかる。
【００５２】
さらに、継手２０１、３０１（したがってパイプライン２００、３００）の相対的深さは、表面で信号を検出するのにかかる相対時間に基づいて特定することができる。一般に、資産が地下に深く配置されるほど、信号が共振組立体から表面まで戻るのにかかる時間が長くなることを理解されたい。深さは、受信信号の位相に基づいて特定することもできる。
【００５３】
したがって、いくつかの実施形態では、組立体の周波数領域応答は、資産のタイプ（例えば、資産が、水管か、ガス管か、電線管か）に関する情報を提供する一方、時間領域または位相の応答は、資産が配置される地下深さに関する情報を提供する。
【００５４】
本発明の一実施形態では、受信機により検出される信号の周波数に対応するデータを受信するように構成されたコンピュータソフトウェアアプリケーションが提供される。本アプリケーションは、受信データに基づいて資産の正体に対応する出力を提供する。他の構成も有効である。例えば、いくつかの実施形態では、ソフトウェアアプリケーションは、受信機により検出される信号の周波数の相対値に対応するデータを受信するように構成される。
【００５５】
ｋＨｚおよび低ＭＨｚ領域などの、すなわち１０ＭＨｚ未満の比較的低い周波数の電磁信号を使用することができる。有利なことに、これらの放射周波数は、埋設資産までより容易に貫通する。本発明の実施形態は、送信機の１波長内などの近接場放射を使用して検出するように構成される。
【００５６】
本発明の一実施形態では、共振要素組立体の鎖が提供され、管などの埋設資産内に設けられるように構成される支持部材に結合する。
一実施形態では、支持部材は、パイプライン資産の設置後に地下に埋設されるパイプライン資産内に設置されるように構成される。支持部材は、電線管、コード、ケーブル、または他の適当な任意の支持部材などの汎用性のある支持部材とすることができる。
【００５７】
部材は、使用中、パイプラインの全長の少なくとも一部分に沿って設けられるように、パイプライン内に引き通すことができ、支持部材に結合する共振部材組立体は、パイプライン上に入射する電磁信号に応答するように構成される。
【００５８】
組立体に照射するのに使用される周波数範囲の振動電磁場に対してほぼ透過的な材料から形成することができることを理解されたい。いくつかの実施形態では、パイプラインは、プラスチック材料から形成される。パイプライン内に共振部材を設置することにより、パイプラインの外部表面またはその近傍に共振組立体を設けるために、アクセス用穴を掘る必要性を回避することができる。「透過的」は、電磁場が、パイプラインの壁の背後の組立体による信号の結合を可能とするように、（たとえあったとしても）十分低い減衰でパイプラインの壁を貫通することができることを意味する。
【００５９】
図４は、多くの組立体３０５の１つが、パイプライン資産内に設けられるように構成されたケーブル３３０に結合することが示される、組立体の鎖３０２の一部分を示す。
図５は、組立体の鎖３０２が埋設パイプライン３９６内に設置された、パイプライン設置の構成を示す。パイプライン３９６は、地表面から埋設パイプライン３９６へのアクセスを可能とするように配置されたアクセス用通路３９５を有する。パイプライン３９６は、鎖３０２の組立体３０５が共振するように構成された周波数の電磁放射がパイプライン３９６の壁を貫通することを可能にするプラスチック材料から形成される。
【００６０】
同様に、鎖３０２の組立体３０５が共振するように構成される周波数は、パイプライン３９６を貫通する物質または媒体により反射される電磁放射線の周波数と異なるように構成される。
【００６１】
組立体３０５は、通常、水分不浸透性のハウジング内に設けられ、それにより、共振要素の電気短絡を防止し、腐食または他の損傷を防止することを理解されたい。
いくつかの実施形態では、１つまたは複数の組立体３０５は、ロッド、またはパイプライン３９６内に挿入されるように構成された他の物品などの個々の物品に結合する。
【００６２】
したがって、本発明のいくつかの実施形態は、位置特定および識別のために、複数のアクセス用穴を掘ることを必要とせず、埋設パイプライン資産を共振部材組立体と共に設けることができる。
【００６３】
図６は、互いに直交する方向に配置され、それにより、本発明の一実施形態による組立体４０５を形成する、３つの共振部材４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃを有する継手４０１を示す。各共振部材４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃは、ほぼ平坦なワイヤコイルを有し、コンデンサがワイヤの自由端間に結合する。いくつかの実施形態では、ワイヤの自由端は、それらの間にコンデンサが存在することなく、互いに直接結合する。
【００６４】
第１のコイル４１０Ａは、継手４０１とほぼ同軸となるように構成され、継手４０１の外周面４０１Ｃの周りに形成されることがわかる。
第２および第３のコイル４１０Ｂ、４１０Ｃは、ほぼ９０°離間した角度位置で継手外周面４０１Ｃに結合し、コイル４１０Ｂ、４１０Ｃは、外周面４０１Ｃのほぼ接線方向に方向付けられる。
【００６５】
この配置は、いくつかの適用例では、電磁放射線の対する組立体４０５の可視性が増大する利点を有する。
図７は、本発明の実施形態による２つの共振組立体を概略的に示す。第１の共振組立体７００を図７（ａ）に示し、第２の共振組立体７５０を図７（ｂ）に示す。共振組立体７００、７５０のそれぞれは、検出器装置により送信される電磁信号を受信するために、不連続ループ７１０、７６０を含む。各共振組立体７００、７５０は、説明するように、２つの共振周波数を有し、各共振組立体に関する埋設資産の識別を少なくとも部分的に可能とする。
【００６６】
図７（ａ）を参照すれば、第１の共振組立体７００は、検出器装置により送信される電磁信号に応答する不連続ループ７１０を含む。不連続とは、ループ７１０の自由端が、共振組立体７００を形成する他の回路要素に接続することを意味する。回路要素は、誘導抵抗性、すなわちマイクロプロセッサなどの能動回路要素と反対の回路要素とすることができる。ループ７１０は、複数のループを含むことができ、すなわち、ループは、検出器から送信される電磁信号を受信するために、ワイヤなどの導電材料の複数巻きのコイルを形成することができる。ループ７１０は、図７（ａ）に表される誘導性要素である。いくつかの実施形態では、ループ７１０のみが、検出器からの電磁信号を直接受信する。各組立体内に存在する他の回路要素は、ループ７１０により受信される電磁信号に応答する。しかし、実質的に、ループ７１０のみが、電磁信号用の受信要素として働く。ループ７１０は、使用中、誘導的に、すなわち、検出器装置の送信および受信コイルに近接場結合し、装置が組立体７００の２つの共振周波数を識別することができるようにする。
【００６７】
第１の共振組立体７００は、第１、第２、および第３のコンデンサ７２０、７２１、７２２ならびにインダクタ７１５を含む。ループ７１０に供給される回路入力を見ると、第２のコンデンサ７２１は、インダクタ７１５と直列であり、そのどちらも第３のコンデンサ７２２と並列構成である。第２および第３のコンデンサ７２１、７２２ならびにインダクタ７１５により形成された回路は、第１のコンデンサ７２０と直列である。第１、第２、および第３のコンデンサ７２０、７２１、７２２ならびにインダクタ７１５は、表面実装要素により形成することができる。不連続ループは、ループ７１０および容量性要素７２０、７２２により形成されることを認めることができる。第２の不連続ループは、インダクタ７２２および容量性要素７２１、７２２により形成されるものとみなすこともできる。図７（ａ）に示す等価回路は、誘導抵抗性要素の他の構成により形成することができることが認識される。
【００６８】
上述のように、共振組立体７００では、ループ７１０は、検出器の送信および受信コイルに直接応答し、組立体は、２つの基準モードに対応する２つの共振周波数を有するように構成される。これを達成するために、ループ７１０内に誘導される電圧は、両モードを励磁すべきである。いくつかの実施形態では、ループ７１０内の誘導電圧は、両モードをほぼ等しく励磁すべきである。いくつかの実施形態では、これは、所定の誘導抵抗性要素の値をほぼ等しく設定することにより達成される。
【００６９】
図７（ａ）に示す回路では、両モードのほぼ等しい励磁は、Ｃ１（７２０）＝Ｃ２（７２１）およびＬ１（７１０）＝Ｌ２（７１５）を設定することにより達成される。その際、組立体７００の第１および第２の共振周波数は、以下のように与えられる。
【００７０】
【数１】
2013513813.tif 000003
【００７１】
図７（ｂ）を参照すれば、共振組立体７５０の第２の実施形態が示される。第１の実施形態７００と同様に、組立体７５０は、検出器との誘導性結合のための不連続ループ７６０を含む。この組立体も、第１、第２、および第３のコンデンサ７７０、７７１、７７２ならびにインダクタ７６５を含む。ループ７６０の端部から見ると、インダクタ７６５および第３のコンデンサ７７２は、並列に配置され、それらの組合せは、第１のコンデンサ７７０と直列である。第１および第３のコンデンサ７７０、７７１ならびにインダクタ７６５を含む組立体は、第２のコンデンサ７７１と並列である。さらに、この組立体は、それぞれインダクタおよび容量性要素により形成された第１および第２の不連続ループを含むものとみなすことができる。第１の実施形態と同様に、両モードのほぼ等しい励磁は、Ｃ１（７７０）＝Ｃ２（７７１）およびＬ１（７６０）＝Ｌ２（７６５）を設定することにより達成される。その際、組立体７５０の第１および第２の共振周波数は、以下のように与えられる。
【００７２】
【数２】
2013513813.tif 000004
【００７３】
共振組立体７００、７５０では、第１の共振周波数は、組立体内の第１のインダクタを形成するループ７６０のインダクタンス、および第１のコンデンサ７７０により決定されることを認めることができる。その際、第２の共振周波数は、ループ７６０のインダクタンスおよび第１のコンデンサ７７０の値が等しいと仮定して、Ｃ３／Ｃ１の比率、その結果第１および第２の共振周波数の比率を制御するように第３のコンデンサ７７２の値を設定することによって決定され、これは、ループ７６０およびインダクタ７６５のインダクタンスがほぼ等しい第２の共振組立体７５０に関して以下に示しているが、同様の関係を第１の共振組立体に関して導くことができる。
【００７４】
【数３】
2013513813.tif 000005
【００７５】
例えば、図７（ｂ）に示す第２の共振組立体では、第１の共振周波数を１．３４ＭＨｚに設定すれば、第３および第１のコンデンサの値は、第２の共振周波数が８００ｋＨｚになるように、Ｃ３／Ｃ１＝０．９に設定することができる。周波数において、第１の共振周波数は、第２の共振周波数よりも高いことがわかる。
【００７６】
図８は、本発明の実施形態の共振回路の周波数応答を示す。単一の共振周波数を有する共振組立体が、番号８１０で示される。図７に示すものなどの、２つの共振周波数を有する共振組立体の応答も示され、８２０は、第１のより高い共振周波数を特定し、８３０は、第２のより低い共振周波数を特定する。図示する共振周波数は、例示の目的に過ぎず、共振周波数の他の値を決定することができることがわかる。
【００７７】
図８から、２つの共振周波数を有する共振組立体の応答の振幅は、単一周波数共振器の振幅よりも低いことが認識される。しかし、上述のように、誘導抵抗性要素の値は、２つの周波数共振組立体の応答の振幅が第１および第２の共振周波数８２０、８３０においてほぼ等しくすることができるように選択することができる。
【００７８】
共振周波数は、２００ｋＨｚから３ＭＨｚの間、いくつかの実施形態では２５０ｋＨｚから２ＭＨｚの間になるように選択することができるが、他の周波数範囲を選択することができることがわかる。埋設資産を識別するために、複数の所定の共振周波数を選択し、共振組立体の第１および第２の共振周波数値をこれらの共振周波数のうちから選択することができる。例えば、１５の共振周波数を決定し、図７に示す組立体の共振周波数をこれら１５の周波数のうちから選択することができるが、他の数の所定の共振周波数を使用することができることが認識される。この例では、共振周波数組立体の１０５の組合せを導くことができる。
【００７９】
本発明の実施形態は、様々な深さ、すなわち地表面下の深さで動作するように設計することができる。例えば、組立体７００、７５０は、１．５ｍまでの深さで動作するように設計することができ、ループ７１０、７６０は、約１５ｃｍの直径である。他の実施形態は、比例的により大きい直径のループを有する、２ｍまたは３ｍまでの深さで使用するために設計することができる。各ループ７１０、７６０内に存在するコイルの直径および数は、組立体７００、７５０と検出器との間、ならびに／または、組立体７００、７５０および検出器の周りに予想される組成物または材料を考慮することにより決定することができる。
【００８０】
組立体７００、７５０は、管、ケーブル、または他の資産などの埋設資産に取り付けるのに適した保護ケースまたは材料内に配置することができる。
図９は、図７に示すものなどの共振組立体９３０に関する検出器装置９００を示す。本発明の実施形態は、検出器９００の近接場動作を使用して埋設資産を検出するように構成される。具体的には、検出器９００は、説明するように、受信アンテナまたは装置のコイルへの組立体の磁気結合に基づいて、組立体９３０の存在および共振周波数を検出する。
【００８１】
検出器は、送信コイル９１０および受信コイル９２０を含む。送信および受信コイル９１０、９２０は、ほぼ等しいサイズとすることができ、または異なるサイズとすることができる。
【００８２】
組立体９３０が存在しないとき、送信コイル９１０と受信コイル９２０との間に磁束線の背景（相互）結合が存在し、背景結合は、幾何学的手段（コイル９１０、９２０の配置）により、または電子的に（例えば、電子的解除信号により）、最小化することができる。検出器９００は、上述の周波数範囲などの所定の周波数スペクトルを掃引するように構成することができ、または、組立体９３０の共振周波数をその中から選択することができる所定の周波数などの、複数の所定の周波数で逐次動作するように構成することができる。
【００８３】
組立体９３０が存在するとき、すなわち、検出器９００が、組立体９３０の近接場動作範囲内にあるとき、磁束を遮断し（または磁束と結合し）、磁束を送信コイル９１０から受信コイル９３０まで結合させる組立体９３０のために、最小化状態が遮断される。この効果の大きさは、遮断される磁束線の数に影響を及ぼすループ７１０、７６０のサイズ、および得られる結合信号の位相にも影響を及ぼす組立体９３０の深さにも依存する。送信電磁場は、組立体ループ７１０、７５０内に起電力を誘導し、組立体９３０は、次いで、それ自体の同一の周波数磁場を生成する。次いで、この生成磁場は、受信コイル９２０内にそれ自体の起電力を誘導し、この起電力により、検出器９００が、組立体９３０の存在または不在を検出し、組立体９３０の共振周波数を識別することが可能となり、それにより、埋設資産の識別が可能となる。
【００８４】
送信および受信コイル９１０、９２０、ならびに組立体９３０のループ７１０、７６０を含むコイルが大きくなるほど、検出効果はより深くなる（より多くの磁束が結合する）。しかし、装置９００の送信／受信コイル９１０、９２０の動作可能なサイズに実用上の限界が存在する。本発明のいくつかの実施形態では、装置の送信コイル９１０および受信コイル９２０は、異なるサイズである。異なるサイズは、組立体９３０により不安定になる磁束の効果を増大させる最適化ルートを提供する一方、検出器９００（送信／受信コイル対９１０、９２０）の全体サイズを低減する。このことは、（所与のサイズの）共振組立体９３０の検出可能深さを増大させる一方、検出器９００の全体サイズの必要な増加量を低減する。したがって、組立体９３０のコストは、低減され、検出器９００の全体サイズは制限される。いくつかの実施形態では、受信コイル９２０は、送信コイル９１０よりも大きい。受信コイルは、いくつかの実施形態では、送信コイルのサイズのほぼ約２倍とすることができる。
【００８５】
いくつかの実施形態では、埋設資産の正体は、共振組立体の複数の共振周波数のみに基づいて特定することができる。例えば、埋設資産の正体は、埋設資産に関する共振周波数情報のデータベースと複数の共振周波数を比較することにより、特定することができる。しかし、本発明のいくつかの実施形態では、埋設資産の識別は、識別される埋設資産の数および可能な周波数検出の分解能に依存し、幾何学的位置情報にも基づく。例えば、共振組立体が複数の共振周波数（説明する例では、１５の可能な共振周波数が、共振周波数の１０５の組合せを提供する）のうちから選択される第１および第２の共振周波数を有する、本発明の一実施形態では、埋設資産の識別は、幾何学的位置情報に部分的に基づく。幾何学的位置情報は、ＧＰＳ信号などの受信された無線信号から導くことができる。
【００８６】
本明細書の説明および特許請求の範囲を通して、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「含む（ｃｏｎｔａｉｎ）」およびそれらの用語の変形形態、例えば「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、「限定はされないが、含む」ことを意味し、他の部分、添加物、要素、整数、またはステップを除外することを目的としない（および除外しない）。
【００８７】
本明細書の説明および特許請求の範囲を通して、単数形は、文脈が別途要求しなければ、複数形を含む。具体的には、不定冠詞が使用される場合、本明細書は、文脈が別途要求しなければ、複数も単数も企図するものと理解されたい。
【００８８】
本発明の特定の態様、実施形態、または例と併せて説明した特徴、整数、特性、複合物、化学的部分、またはグループは、本明細書に説明した他の任意の態様、実施形態、または例と不適合でなければ、それらに適用可能であることを理解されたい。
【図１ａ】
2013513813.tif 000009
【図１ｂ】
2013513813.tif 000010
【図２ａ】
2013513813.tif 000011
【図２ｂ】
2013513813.tif 000012
【図３ａ】
2013513813.tif 000013
【図３ｂ】
2013513813.tif 000014
【図４】
2013513813.tif 000015
【図５】
2013513813.tif 000016
【図６】
2013513813.tif 000017
【図７ａ】
2013513813.tif 000018
【図７ｂ】
2013513813.tif 000019
【図８】
2013513813.tif 000020
【図９】
2013513813.tif 000021
【国際調査報告】
2013513813.tif 000022
2013513813.tif 000023
2013513813.tif 000024