JP2005292011A - 電磁ログセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁ログセンサにおいて、船舶の進行方向に抵抗する水を取り入れる流路を形成し、その流路に非接触式の検出電極を配置すると共に、その流路の周囲を同電位で囲むようにして、外部からの電位差によるノイズが発生しない電磁ログセンサを提供する。
【解決手段】 電磁ログセンサは、船舶の進行方向に抵抗する水を取り入れることができる一対の流路と、前記一対の流路に対して磁界を生成する励磁コイルと、前記一対の流路のそれぞれに絶縁状態で配置した検出電極と、前記一対の流路のそれぞれに流路を取り囲むように配置すると共に前記検出電極の周囲に所定間隔だけ離した状態で配置したガード電極と、を備えてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁ログセンサに関し、詳しくは船舶の航行速度を測定する電磁ログセンサに関するものである。

従来技術における電磁ログセンサは、船舶の航行速度計として利用され、図８及び図９に示すように、筒形状に形成した筐体１１０を船底に貫通させ、その先端部を水中に突出させて使用する。この電磁ログセンサの先端部には、コア１１１に巻かれたコイル１１２と、船舶の進行方向に対して左右に一対の電極１１３ａ、１１３ｂとが配設された構成になっている。
このコイル１１２に励磁電流ｉｏを流すと、水中に磁界Φが存在する時に、船舶が図９に示す矢印で示す進行方向に沿って移動する。すると、電極１１３ａ、１１３ｂからは起電力ｅｏが検出される。これは水（海水）を導体と考えた場合、磁界中を移動する導体中に起電力が発生する、所謂、ファラデーの電磁誘導の法則を応用したものである。
こうして、磁界Φの強度が一定である場合には電極１１３ａ、１１３ｂからは、船底と水との相対速度に比例した大きさの速度信号（起電力）が検出される。

特開平１１−２３３１０号公報（第２頁〜３頁 第２図）

しかし、従来技術で説明した電磁ログセンサでは、先端部に電極があり、この電極が水（海水）と直接接するため、電極を含む先端部外皮表面に付着物等による汚損が生じ、出力の変動が生じるという問題がある。
又、このような出力の変動が生じるのを防ぐために、電極を含む先端部の付着物を除くメンテナンス作業を定期的に行わなければならないという問題もある。
更に、電極が水（海水）と直接接するため、この電極が汚損されていなくとも、流体浮遊物との接触により、ノイズが発生するという問題がある。

従って、電極の汚損による出力の変動が生じることなく、定期的なメンテナンス作業を必要とすることなく、流体浮遊物との接触によるノイズの発生のない電磁ログセンサに解決しなければならない課題を有する。

上記課題を解決するために、本願発明の電磁ログセンサは、次に示す構成にしたことである。
（１）電磁ログセンサは、船舶の進行方向に抵抗する水を取り入れることができる一対の流路と、前記一対の流路に対して磁界を生成する励磁コイルと、前記一対の流路のそれぞれに絶縁状態で配置した検出電極と、前記一対の流路のそれぞれに流路を取り囲むように配置すると共に前記検出電極の周囲に所定間隔だけ離した状態で配置したガード電極と、を備えてなる。
（２）前記ガード電極には、前記検出電極で検出された信号を増幅し、該増幅した信号をフィードバックして印加するようにしたことを特徴とする（１）に記載の電磁ログセンサ。
（３）前記励磁コイルは、前記一対の流路を挟んだ位置に設けたことを特徴とする（１）に記載の電磁ログセンサ。
（４）前記一対の流路は、半円筒形状に形成して、その直線部分を背中合わせに形成したことを特徴とする（１）に記載の電磁ログセンサ。

（５）電磁ログセンサは、船舶の進行方向に対して水が通過する両側の側壁内側に絶縁状態で配置した一対の検出電極と、前記一対の検出電極を挟んだ位置に磁界を生成する励磁コイルと、前記一対の検出電極のそれぞれを覆うように所定の間隔を持って配置したガード電極と、を備えてなる。
（６）前記ガード電極には、前記検出電極で検出された信号を増幅し、該増幅した信号をフィードバックして印加するようにしたことを特徴とする（５）に記載の電磁ログセンサ。

本発明の電磁ログセンサは、検出電極を非接触式であるため、絶縁物付着による影響をほとんど受けなく、また、測定対象流体の周囲を同電位で囲むため、外部からの電位差によるノイズが発生しないという効果がある。

以下、本発明の第１の実施例の電磁ログセンサについて、図面を用いて詳細に説明する。

本発明の第１の実施例の電磁ログセンサは、図１〜図４に示すように、筐体１１の両側に船舶の進行方向（図２参照）に抵抗する水を取り込むために半円筒形状に形成して、その直線部分を背中合わせにした流路１２ａ、１２ｂを一対形成し、この一対の流路１２ａ、１２ｂを挟む中央位置に鉄心１５にコイル１６を巻回した励磁コイル１７を配置し、それぞれの流路１２ａ、１２ｂに対して絶縁させた位置に検出電極１３ａ、１３ｂを備えた構成になっている。そして、この検出電極１３ａ、１３ｂの外側には、これらの検出電極１３ａ、１３ｂの全体を覆い且つ流路１２ａ、１２ｂを覆うように検出電極１３ａ、１３ｂとは絶縁を保持したガード電極１４ａ、１４ｂが配置されている。一対の流路１２ａ、１２ｂのそれぞれには基準電位を検出するためのアース電極１８ａ、１８ｂが設けられている。このアース電極１８ａ、１８ｂは接液タイプ或は非接液タイプのどちらでもよく、実施例の場合は非接液タイプの構造となっている。

検出電極１３ａ、１３ｂは、図４に示すように、それぞれ高入力インピーダンスを持つプリアンプ１９ａ、１９ｂの非反転入力端（＋）に接続され、その反転入力端（−）はそれぞれガード電極１４ａ、１４ｂに接続されると共にこれらのプリアンプ１９ａ、１９ｂの出力端に接続されている。そして、プリアンプ１９ａ、１９ｂの出力端は差動増幅器２０の入力端にそれぞれ接続されている。
このように、ガード電極１４ａ、１４ｂには、検出電極１３ａ、１３ｂで検出された信号をプリアンプ１９ａ、１９ｂで増幅し、この増幅した信号をフィードバックして印加する構成になっている。

このような構成の電磁ログセンサにおいて、励磁コイル１７が励磁されると検出電極１３ａ、１３ｂ近傍に磁界ができるため、船が図２に示す船舶進行方向に航走して一対の流路１２ａ、１２ｂに水（海水）が流れることにより励起される起電力は、１対の流路１２ａ、１２ｂのそれぞれに設けた検出電極１３ａ、１３ｂにより検出される。検出電極１３ａ、１３ｂは非接液タイプの容量式電極が採用され、一対の流路１２ａ、１２ｂのそれぞれの検出電極１３ａ、１３ｂ及び同電位のガード電極１４ａ、１４ｂで囲んで測定対象流体を同電位で取り囲むことにより外来ノイズを防ぐことができるのである。

次に、本願発明の第２の実施例の電磁ログセンサについて、図面を参照して説明する。

第２の実施例の電磁ログセンサは、図５〜図７に示すように、筒状の筐体１１Ａに形成され、その筐体１１Ａに対して船舶の進行方向（図６参照）に対して水が通過する両側の側壁内側に絶縁状態で配置した一対の検出電極１３ｃ、１３ｄと、この一対の検出電極１３ｃ、１３ｄを挟んだ位置に磁界を生成する鉄心１５とコイル１６からなる励磁コイル１７と、一対の検出電極１３ｃ、１３ｄのそれぞれの全体を覆うように所定の間隔を持って配置したガード電極１４ｃ、１４ｄと、を備えた構成になっている。

そして、水（海水）が流れる側壁面のそれぞれには基準電位を検出するためのアース電極１８ｃ、１８ｄが設けられている。このアース電極１８ｃ、１８ｄは接液タイプ或は非接液タイプのどちらでもよく、実施例の場合は非接液タイプの構造となっている。

検出電極１３ｃ、１３ｄは、図７に示すように、それぞれ高入力インピーダンスを持つプリアンプ１９ａ、１９ｂの非反転入力端（＋）に接続され、その反転入力端（−）はそれぞれガード電極１４ｃ、１４ｄに接続されると共にこれらのプリアンプ１９ａ、１９ｂの出力端に接続されている。そして、プリアンプ１９ａ、１９ｂの出力端は差動増幅器２０の入力端にそれぞれ接続されている。
このように、ガード電極１４ｃ、１４ｄには、検出電極１３ｃ、１３ｄで検出された信号をプリアンプ１９ａ、１９ｂで増幅し、この増幅した信号をフィードバックして印加する構成になっている。

このような構成の電磁ログセンサにおいて、励磁コイル１７が励磁されると検出電極１３ｃ、１３ｄ近傍に磁界ができるため、船が図６に示す船舶進行方向に航走して筐体１１Ａの両側面に水（海水）が流れることにより励起される起電力は、両壁面に設けた検出電極１３ｃ、１３ｄにより検出される。検出電極１３ｃ、１３ｄは非接液タイプの容量式電極が採用され、一対の検出電極１３ｃ、１３ｄ及び同電位のガード電極１４ｃ、１４ｄで囲んで測定対象流体を同電位の状態で検出するため、外来ノイズを防ぐことができるのである。

電磁ログセンサにおいて、船舶の進行方向に抵抗する水を取り入れる流路を形成し、その流路に非接触式の検出電極を配置すると共に、その流路の周囲を同電位で囲むため、外部からの電位差によるノイズが発生しない電磁ログセンサを提供する。

本願発明の第１の実施例の電磁ログセンサのうちセンサ部分を示した説明図である。 同、センサの平面図である。 同、センサ部分を一部拡大して示した説明図である。 同、回路を含めた電磁ログセンサの説明図である。 本願発明の第２の実施例の電磁ログセンサのうちセンサ部分を示した説明図である。 同、センサの平面図である。 同、回路を含めた電磁ログセンサの説明図である。 従来技術における電磁ログセンサを示す説明図である。 同、センサの平面図である。

符号の説明

１１ 筐体
１１Ａ 筐体
１２ａ 流路
１２ｂ 流路
１３ａ 検出電極
１３ｂ 検出電極
１３ｃ 検出電極
１３ｄ 検出電極
１４ａ ガード電極
１４ｂ ガード電極
１４ｃ ガード電極
１４ｄ ガード電極
１５ 鉄心
１６ コイル
１７ 励磁コイル
１８ａ アース電極
１８ｂ アース電極
１８ｃ アース電極
１８ｄ アース電極
１９ａ プリアンプ
１９ｂ プリアンプ
２０ 差動増幅器。

Claims (6)

1. 船舶の進行方向に抵抗する水を取り入れることができる一対の流路と、
   前記一対の流路に対して磁界を生成する励磁コイルと、
   前記一対の流路のそれぞれに絶縁状態で配置した検出電極と、
   前記一対の流路のそれぞれに流路を取り囲むように配置すると共に前記検出電極の周囲に所定間隔だけ離した状態で配置したガード電極と、
   を備えてなる電磁ログセンサ。
2. 前記ガード電極には、前記検出電極で検出された信号を増幅し、該増幅した信号をフィードバックして印加するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電磁ログセンサ。
3. 前記励磁コイルは、前記一対の流路を挟んだ位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁ログセンサ。
4. 前記一対の流路は、半円筒形状に形成して、その直線部分を背中合わせに形成したことを特徴とする請求項１に記載の電磁ログセンサ。
5. 船舶の進行方向に対して水が通過する両側の側壁内側に絶縁状態で配置した一対の検出電極と、
   前記一対の検出電極を挟んだ位置に磁界を生成する励磁コイルと、
   前記一対の検出電極のそれぞれを覆うように所定の間隔を持って配置したガード電極と、
   を備えてなる電磁ログセンサ。
6. 前記ガード電極には、前記検出電極で検出された信号を増幅し、該増幅した信号をフィードバックして印加するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の電磁ログセンサ。
   

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