JP2000206266A - メモリ―内蔵可搬型重力計及び重力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】重力データと重力計の内部の温度や気圧，電源
電圧の変化をメモリーに記憶できるメモリー内蔵可搬型
重力計の提供，及び，人の判断に頼ることなく重力値を
求めることができる重力測定方法を提供することであ
る． 【解決手段】重力の変化に対応するアナログ信号をデジ
タル値に変換するアナログ／デジタル変換器１０と，該
アナログ／デジタル変換器による重力データを記憶する
メモリー２０と，測定した重力データが安定したことを
検出する信号レベル比較回路３０と，該メモリーの重力
データを外部機器に読み込ませるデータ伝送手段４０
と，電源用電池５０とを，おもりやバネが入っている恒
温漕とともに一体に組み込む．そして，重力データが安
定したかどうかをチェックしつつ，一連の測定を行い，
測定した重力データやその他のデータに基づき，重力デ
ータに含まれるドリフトや飛びを自動的に補正する．

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，地下構造を求めた
り地下資源の調査のために野外で使用するメモリー内蔵
可搬型重力計及び重力測定方法に関する．

【０００２】

【従来の技術】地下構造を求めたり，地下資源の調査を
目的として重力測定を行う場合に使用される重力計は，
おもりをバネでつるした構成であり，おもりの移動量か
ら重力を求めるが，精度の高いバネを用いておもりの移
動量を正確に求めることが必要である．このため，素材
を吟味したバネを用いておもりをつるし，おもりの支え
方を工夫し，かつ，おもりやバネを恒温漕に入れてバネ
常数を安定させて使用する．現時点では，野外において
は，恒温漕を有するラコスト・ロンバーグ重力計やシン
トレクス重力計が使用されることが多い．野外における
測定に使用するこれらの重力計は，重力の値が既知であ
る地点や，国内や国外に設けられている重力検定線で測
定を行ってバネ定数を決める．

【０００３】これらの重力計では，バネのクリープによ
るドリフトが避けられないし，重力計の運搬中にデータ
に飛びが出ることがある．これらのドリフトや飛びを補
正しなければ正確な重力の値が求められない．また，恒
温漕を有していても，直射日光を避けて測定を行い， １）重力計内部の温度の変化により電子回路が受ける影
響， ２）重力計のケースが熱膨張により変形し，おもりの位
置が変わる影響，を少なくしたり， ３）電源電圧の変化により電子回路が受ける影響， ４）重力計のケースが気圧の変化により変形し，おもり
の位置が変わる影響，等による重力の測定結果の乱れを
補正する必要がある．

【０００４】上記した従来の重力計による測定では，お
もりをクランプして運搬し，運搬時におもりが振動しな
いようにする．そして，測定点でそのクランプをはずし
重力を測定する．けれども，クランプをはずした直後の
バネの過渡特性は重力計毎に異なっており，バネが平衡
点にたっして重力データが安定になった状態を人が判断
しなければならない．

【０００５】長距離を移動したり，重力差の大きい地域
で測定する場合，状況に合わせて，重力計内部のおもり
の位置をバネによって調整する必要があり，ときには，
気圧の急変に伴い，おもりの位置を調整しなければなら
ない．

【０００６】細心の注意をしつつ測定点で重力測定を行
い，ときどき，重力が既知である地点で重力を測定した
り，測定基点に戻って重力を繰り返し測定する．そし
て，重力値が既知である地点や測定基点のデータとの比
較を行って，温度，気圧，電源電圧のデータを参考にし
つつ，重力データに含まれるドリフトによるずれ，原因
不明の偶発的なデータの飛び，系統的なデータの違いを
補正し，測定地点の重力を求める．これらの補正にあた
っては，熟練した人の判断が要求される．

【０００７】これらの従来装置は，長時間の測定データ
を記憶するメモリーを内蔵していないし，耐水圧性を備
えていない．また，重力計内部や側面の温度を記憶した
り，重力計内部の気圧を記憶したり，電源電圧を記憶す
る手段を有していない．

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
かんがみなされたものであり，その目的とするところ
は， １）重力データや，重力データの補正に関連する重力計
内部の温度，気圧，電源電圧の変化を内部メモリーに保
存する機能や， ２）バネが平衡点にたっしたことを自動的に判断し，測
定の終了を表示したり，外部に出力する機能を有するメ
モリー内蔵可搬型重力計の提供，及び， ３）メモリーに保存した，重力データの補正に関わる温
度や気圧のデータを，重力のデータと比較して，重力デ
ータに含まれるドリフトや系統的な違いを補正したり，
重力データに含まれる偶発的なデータの飛びを補正し， ４）人の判断に頼ることなく重力値を求めることが可能
な，重力測定方法を提供することである．

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のメモリー内蔵可
搬型重力計は，請求項１に記載されるように，重力の変
化に対応するアナログ信号をデジタル値に変換するアナ
ログ／デジタル変換器と，該アナログ／デジタル変換器
の出力である重力データを記憶するメモリーと，測定し
た重力データが安定したことを検出する信号レベル比較
回路と，該メモリーに記憶された重力データを外部機器
に読み込ませるデータ伝送手段と，電源用電池とを，一
体に組み込んで構成されたことを特徴とする．

【００１０】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計は，請
求項２に記載されるように，おもりに作用する重力とつ
り合う電子回路による力に対応したアナログ信号を，デ
ジタルデータに変換する手段を備えたことを特徴とす
る．

【００１１】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計は，請
求項３に記載されるように，温度計が一体に組み込ま
れ，該温度計により，重力計の内部や側面の温度が測定
され，温度変化のデータとともに重力変化のデータが，
前記メモリーに記憶されることを特徴とする．

【００１２】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計は，請
求項４に記載されるように，気圧計が一体に組み込ま
れ，該気圧計により，重力計の内部や側面の気圧が測定
され，温度変化．気圧変化のデータとともに重力変化の
データが，前記メモリーに記憶されることを特徴とす
る．

【００１３】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計は，請
求項５に記載されるように，前記のアナログ／デジタル
変換器により，重力計の内部電源の電圧が測定され，温
度変化，気圧変化，電源電圧の変化のデータとともに重
力変化のデータが，前記メモリーに記憶されることを特
徴とする．

【００１４】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計は，請
求項６に記載されるように，スケジューラーが一体に組
み込まれ，該スケジューラーにより，おもりのクランプ
を操作するスケジュールや，アナログ信号をデジタル変
換して前記メモリーに記憶するスケジュールが予め設定
されていることを特徴とする．

【００１５】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計は，請
求項７に記載されるように，マイクロプロセッサが一体
に組み込まれ，該マイクロプロセッサの制御信号によ
り，該測定装置の作動内容が制御されることを特徴とす
る．

【００１６】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計は，請
求項８に記載されるように，ボーリング孔において重力
を測定できる耐水圧性の機能を備えたことを特徴とす
る．

【００１７】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計は，請
求項９に記載されるように，海底において重力を測定後
に，浮上する機能を備えたことを特徴とする．

【００１８】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計による
重力測定方法は，請求項１０に記載されるように，請求
項１，請求項２，請求項３，請求項４，請求項５，請求
項６，請求項７，請求項８又は請求項９のいずれかに記
載のメモリー内蔵可搬型重力計により重力を測定する工
程と，測定した重力データを前記メモリーに記憶する工
程と，測定した温度，気圧，電源電圧のデータを前記メ
モリに記憶する工程と，前記メモリーに記憶されたデジ
タルデータを外部機器に読み込ませる工程と，読み込ん
だ重力データに基づき，必要に応じて温度変化，気圧変
化，電源電圧の変化を用い重力データの補正を行い，目
的とする場所の重力を求める工程と，から，一連の工程
が構成されることを特徴とする．

【００１９】本発明のメモリー内蔵可搬型重力計による
重力測定方法は，請求項１１に記載されるように，ボー
リング孔や海中において深度を変えつつ請求項１０記載
の一連の工程に基づいて重力を求め，測定地点の重力の
垂直分布を求めることを特徴とする．

【００２０】

【発明の作用効果】請求項１に記載の本発明によるメモ
リー内蔵可搬型重力計は，重力変化に対応するおもりの
移動量をアナログ信号に変換し，そのアナログ信号をア
ナログ／デジタル変換器でデジタル値に変換し，その出
力である重力データをメモリーに記憶する機能を有す
る．また，請求項２に記載されるように，おもりに作用
する重力とつり合う電子回路による力に対応したアナロ
グ信号をデジタル値に変換し，その出力である重力デー
タをメモリーに記憶する機能を有する．重力の測定にあ
たっては，重力計を運搬した後に自動又は手動でクラン
プをはずし，その直後から重力を測定する．同時に，重
力データの補正に関連する重力計の内部や側面の温度，
重力計の内部や側面の気圧，電源電圧を測定し，重力デ
ータとともに内蔵のメモリーに記憶する．特に，従来装
置では，実施することができなかった，信号レベル比較
回路で重力データが安定になったことを検出し，安定に
なった状態を表示したり，信号として出力しつつ，測定
が終わったらおもりを自動又は手動でクランプ状態にす
る．

【００２１】本発明によるメモリー内蔵可搬型重力型に
より重力測定をする場合，測定点で重力を測定後，とき
どき測定基点に戻り，測定点で重力を測定したり，重力
値が既知である地点で重力を測定して，一連の重力観測
を継続し，重力データを温度，気圧，電源電圧のデータ
とともに内部メモリーに保存する．

【００２２】本発明による重力計の場合は，メモリー内
蔵可搬型重力計を運搬後にクランプをはずし，その直後
から，温度，気圧，電源電圧のデータとともに重力デー
タがメモリーに記憶される．このため，過渡特性を含め
バネが安定して行く過程が記録でき，バネが平衡点にた
っしたときの重力データが正確に分かる．また，重力値
が既知である地点のデータや測定基点での複数回の測定
データを，温度，気圧，電源電圧のデータとともに比較
することができ，ドリフトの量やデータの飛びを，人が
判断する場合より正確に推定できる．このように，本発
明による重力計であれば，人の判断に頼ることなく自動
的に測定地点の重力を求めることができる．しかも，測
定を継続していた間の全てのデータが記録されているた
め，偶発的な誤差がなくなるまで，何回でもデータの見
直しが行える．

【００２３】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する．

【００２４】図１は，本発明によるメモリー内蔵可搬型
重力計１の構成図である．本重力計１は，重力変化に対
応するアナログ信号をデジタル値に変換するアナログ／
デジタル変換器１０と，該アナログ／デジタル変換器１
０の出力である重力データを記憶するメモリー２０と，
測定した重力データが安定したことを検出する信号レベ
ル比較回路３０と，該メモリー２０に記憶された重力デ
ータを外部機器（図示せず）に読み込ませるためのデー
タ伝送手段４０と，電源用電池５０とを備え，これらの
計器１０，２０，３０，４０，５０はおもりやバネが入
っている恒温漕（図示せず）とともに重力計１に一体に
組み込まれている．

【００２５】アナログ／デジタル変換器１０は，重力の
作用で移動するおもりの移動量に対応するアナログ信号
や，おもりに作用する重力とつり合う電子回路による力
に対応したアナログ信号に接続され，重力データを作成
するものである．

【００２６】メモリー２０は，アナログ／デジタル変換
器１０に接続され，アナログ／デジタル変換器１０の出
力である重力データを記憶するものである．

【００２７】本発明によるメモリー内蔵可搬型重力計１
では，重力計１を運搬した後に自動又は手動でクランプ
をはずし，その直後から自動的に重力を測定する．そし
て，重力計１の過渡特性を考慮しつつ，重力データが安
定したことを信号レベル比較回路３０で検出し，データ
が安定した状態を表示したり，信号として出力する．

【００２８】データ伝送手段４０は，メモリー２０に接
続され，メモリー２０に記憶された重力データを外部機
器（図示せず）に読み込ませるためのものであり，一連
の測定が終了した後で，ケーブルが接続され，ケーブル
を介してメモリー２０内部の重力データをパソコン等の
外部機器に送るコネクター，又は，電磁波，超音波，赤
外線，可視線等を媒体とする非接触の手段で，重力デー
タを外部機器に送る電子回路より構成されている．ここ
で，外部機器は，データ伝送手段４０を介して読み込ん
だ重力データに基づいて，測定データの補正を行って重
力値を求めるものである．

【００２９】電源用電池５０は，重力の変化に対応する
アナログ信号を作成する手段や，アナログ／デジタル変
換器１０，メモリー２０，重力データが安定したことを
検出する信号レベル比較回路３０，データ伝送手段４０
の電源となるものである．

【００３０】次に，上記のように構成されたメモリー内
蔵可搬型重力計１を用いて重力を測定する方法について
図２に基づいて説明する．

【００３１】まず，重力検定線の測定点や重力の値が既
知である重力既知点１００に，温度計６０や気圧計７０
を一体に組み込んだ，図３に示す本発明による構成のメ
モリー内蔵可搬型重力計１を運搬し，重力計１に電源を
入れるとともにおもりのクランプを自動又は手動ではず
し重力を測定する．この場合には，重力計１のアナログ
出力を温度，気圧，電源電圧とともにアナログ／デジタ
ル変換器１０でデジタルデータに変換しメモリー２０に
記憶する．そして，重力値が安定になったことが信号レ
ベル比較回路３０で検出されるまで測定を続ける．その
後，重力計１のおもりを自動又は手動でクランプした状
態にして，重力計１の電源を入れたままで測定の基点と
なる測定基点１１０に移動する．

【００３２】測定の基点となる測定基点１１０では，先
と同様に，おもりのクランプをはずし，重力値が安定に
なるまで，重力，温度，気圧，電源電圧を測定しつつ，
これらのデータをメモリー２０に記憶する．その後，お
もりをクランプした状態にして，次の測定点１２０に移
動する．

【００３３】測定点１２０では，おもりのクランプをは
ずして重力を測定し，信号レベルが安定したら，おもり
をクランプした状態にする．この作業を繰り返しつつ，
測定点１３０，１４０，１５０で重力の測定を行って，
ときどき，重力の値が既知である重力既知点，例えば，
１６０，１７０で重力を測定したり，測定基点１１０に
戻って重力を測定する．繰り返し測定した測定基点１１
０や，重力が既知である重力既知点１６０，１７０にお
ける重力データは，測定した重力のデータからドリフト
や飛びを除去するために使用する．

【００３４】測定が数日に及ぶ場合は，あらかじめスケ
ジュールしておけば，宿泊中であっても地下室等で重力
の測定を続けることは可能で，そのデータをメモリー２
０に記憶できる．一定の間隔で測定した連続した重力デ
ータは，重力データのドリフトの除去に有効である．こ
の例のように数日に及ぶ測定の場合，スケジューラー８
０やマイクロプロセッサ９０を一体として組み込んだ図
４に示すような構成のメモリー内蔵可搬型重力計１を用
い，スケジューラー８０やマイクロプロセッサ９０の制
御で，重力計１に組み込まれているメモリー２０等の電
源を入れたり切ったりできれば，重力型１の消費電流を
抑えることができる．

【００３５】図５に基づいて，ボーリング孔２００にお
いて本発明によるメモリー内蔵可搬型重力計１を用いて
重力を測定する方法について説明する．

【００３６】スケジューラー８０やマイクロプロセッサ
９０で制御可能な重力計１を用い，おもりのクランプを
自動ではずしたりクランプした状態にするスケジュール
をセットする．その後，前記の例と同様に，重力が既知
である重力既知点２１０において重力を測定し，次に岩
盤２等の地下に掘削したボーリング２００の孔口に設け
た測定基点２２０で重力を測定する．そして，スケジュ
ールされた重力計１をワイヤーに吊してボーリング坑内
を降下させ，スケジュールされた時間には重力計を測定
点，例えば，測定点２３０，２４０，２５０，２６０で
静止する．重力計１が静止した状態であれば，自動でク
ランプをはずし，重力を測定することができ，重力デー
タをメモリー２０に保存しつつ，重力データが安定した
らおもりを自動でクランプした状態にする．その後に，
重力計１を降下させて次の測定点で静止し，重力の測定
をする．

【００３７】このように，スケジュールにしたがって重
力計１を順次降下させ，予定した一連の位置で重力を測
定した後に重力計１を引き揚げ，測定基点２２０で重力
を測定する．あらかじめスケジュールにしたように一連
の測定を終えたら，再び重力計１を降下させて同様の一
連の測定を繰り返す．測定基点２２０と垂直方向への一
連の測定を複数回繰り返し，最後に重力が既知である重
力既知点２１０で重力の測定を行って重力計の電源を切
り測定を終える．このようなボーリング孔２００におけ
る測定は，スケジューラー８０やマイクロプロセッサ９
０で重力計１を制御する機能が組み込まれていなければ
できない測定である．

【００３８】図２の実施例では，地表で行った測定で得
た重力の平面分布から，地下の構造を求めたが，図５で
示す実施例では，ボーリング孔２００で行った測定で得
た重力の垂直分布から地下の構造を求める．今までは，
重力の垂直分布は高層ビルやタワーで求められただけで
あるが，調査の対象となる地下で垂直方向の重力の測定
が行えれば，地下の構造が推定しやすい．また，地表に
おいて精密な重力測定が行えない海域等では，海岸付近
で重力の垂直分布が分かれば，海域の地下構造が推定で
き資源の調査に有益である．

【００３９】前記した実施例はボーリング孔２００で重
力の測定を実施する方法であったが，船舶上に測定基点
を設けて，図５で示した実施例と同様に，海中において
重力の垂直分布を求めれば，海域での地下構造が正確に
推定できる．また，水平や，斜めに掘削したボーリング
孔を利用して，その方向の重力分布を求めることができ
る．

【００４０】また，請求項９で記載の浮上する機能を備
えたメモリー内蔵可搬型重力計１であれば，海底の重力
も測定でき，前記した方法による海中での重力の垂直分
布のデータと合わせ解析すれば，海域での地下構造がよ
り正確に推定できる．

【００４１】なお，電源用電池５０として充電可能な電
池を使用すれば，コネクターを介して充電したり，電磁
誘導で充電でき，電池を交換する手間及び頻度を少なく
できる．

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるメモリー内蔵可搬型重力計の構
成図である．

【図２】 一実施例によるメモリー内蔵可搬型重力計の
仕様態様図である．

【図３】 他の実施例によるメモリー内蔵可搬型重力計
の構成図である．

【図４】 さらに他の実施例によるメモリー内蔵可搬型
重力計の構成図である．

【図５】 他の実施例によるメモリー内蔵可搬型重力計
で垂直方向の重力分布を求める仕様態様図の断面図であ
る．

【符号の説明】

１ メモリー内蔵可搬型重力計 ２ 岩盤 １０ アナログ／デジタル変換器 ２０ メモリー ３０ 信号レベル比較回路 ４０ データ伝送手段 ５０ 電源用電池 ６０ 温度計 ７０ 気圧計 ８０ スケジューラー ９０ マイクロプロセッサ １００ 重力既知点 １１０ 測定基点 １２０ 測定点 １３０ 測定点 １４０ 測定点 １５０ 測定点 １６０ 重力既知点 １７０ 重力既知点 ２００ ボーリング孔 ２１０ 重力既知点 ２２０ 測定基点 ２３０ 測定点 ２４０ 測定点 ２５０ 測定点 ２６０ 測定点

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】おもりをバネにつりさげ，そのおもりとバ
   ネを恒温漕に入れ，重力変化に対応したおもりの移動量
   をアナログ信号の変化として検出する重力計であって，
   重力の変化に対応するアナログ信号をデジタル値に変換
   するためのアナログ／デジタル変換器と，該アナログ／
   デジタル変換器の出力である重力データを記憶するため
   のメモリーと，測定した重力データが安定したことを検
   出するための信号レベル比較回路と，該メモリーに記憶
   された重力データを外部機器に読み込ませるためのデー
   タ伝送手段と，電源用電池とを，一体に組み込んで構成
   されたことを特徴とするメモリー内蔵可搬型重力計．
2. 【請求項２】おもりに作用する重力とつり合う電子回路
   による力に対応したアナログ信号を，デジタルデータに
   変換する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載
   のメモリー内蔵可搬型重力計．
3. 【請求項３】温度計が一体に組み込まれ，該温度計によ
   り，重力計の内部や側面の温度が測定され，温度変化の
   データとともに重力変化のデータが，前記メモリーに記
   憶されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいず
   れかに記載のメモリー内蔵可搬型重力計．
4. 【請求項４】気圧計が一体に組み込まれ，該気圧計によ
   り，重力計の内部や側面の気圧が測定され，温度変化，
   気圧変化のデータとともに重力変化のデータが，前記メ
   モリーに記憶されることを特徴とする請求項１，請求項
   ２又は請求項３のいずれかに記載のメモリー内蔵可搬型
   重力計．
5. 【請求項５】前記のアナログ／デジタル変換器により，
   重力計の内部電源の電圧が測定され，温度変化，気圧変
   化，電源電圧の変化のデータとともに重力変化のデータ
   が，前記メモリーに記憶されることを特徴とする請求項
   １，請求項２，請求項３又は請求項４のいずれかに記載
   のメモリー内蔵可搬型重力計．
6. 【請求項６】スケジューラーが一体に組み込まれ，該ス
   ケジューラーにより，おもりのクランプを操作するスケ
   ジュールや，アナログ信号をデジタル変換して前記メモ
   リーに記憶するスケジュールが予め設定されていること
   を特徴とする請求項１，請求項２，請求項３，請求項４
   又は請求項５のいずれかに記載のメモリー内蔵可搬型重
   力計．
7. 【請求項７】 マイクロプロセッサが一体に組み込ま
   れ，該マイクロプロセッサの制御信号により，該測定装
   置の作動内容が制御されることを特徴とする請求項１，
   請求項２，請求項３，請求項４，請求項５又は請求項６
   のいずれかに記載のメモリー内蔵可搬型重力計．
8. 【請求項８】 ボーリング孔において重力を測定できる
   耐水圧性の機能を備えたことを特徴とする請求項１，請
   求項２，請求項３，請求項４，請求項５，請求項６又は
   請求項７のいずれかに記載のメモリー内蔵可搬型重力
   計．
9. 【請求項９】 海底において重力を測定後に，浮上する
   機能を備えたことを特徴とする請求項１，請求項２，請
   求項３，請求項４，請求項５，請求項６，請求項７又は
   請求項８に記載のメモリー内蔵可搬型重力計．
10. 【請求項１０】 請求項１，請求項２，請求項３，請求
    項４，請求項５，請求項６，請求項７，請求項８又は請
    求項９のいずれかに記載のメモリー内蔵可搬型重力計に
    より重力を測定する工程と，測定した重力データを前記
    メモリーに記憶する工程と，測定した温度，気圧，電源
    電圧のデータを前記メモリに記憶する工程と，前記メモ
    リーに記憶されたデジタルデータを外部機器に読み込ま
    せる工程と，外部機器に読み込まれた重力データに基づ
    き，必要に応じて測定した温度，気圧，電源電圧のデー
    タを用いて測定した重力データの補正を行い，目的とす
    る場所の重力を求める工程と，から，一連の工程が構成
    されることを特徴とする重力測定方法．
11. 【請求項１１】 ボーリング孔や海中において深度を変
    えつつ請求項１０記載の一連の工程に基づいて重力を求
    め，測定地点の重力の垂直分布を求めることを特徴とす
    る重力測定方法．