JPH01123185A - 地中埋設物の磁気的位置検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は埋設管等の地中埋設物の位置を磁気的に検知す
る方法、特に該地中埋設物に電＠誘導により電流を流し
、この誘導電流により発生する磁場を検知して地中埋設
物の位置を検知する方法に関するものである。

（従来の技術およびその問題点） ガス管、水道管等の導電性の地中埋設物の位置、即ち地
上対応位置と深さを検知する方法としては、通常は、手
軽で比較的検知精度が良いことから磁気的検知方法が多
く使用されている。そしてかかる磁気的検知方法では、
地中埋設物に交流電流を流し、この交流電流により周囲
に発生する磁場の分布から検知する方法が最も多く採用
されており、この場合、地中埋設物に交流電流を流す方
法としては、その一端に交流電流源を直接に接続して流
す直接法と、送信器からの電１１誘導によって流す誘導
法（あるいは間接法）とがある。

一般に直接法では、検知対象の地中埋設物のみに電流を
流すことができるので間接法に比べて検知精度が良いと
いう長所を有する反面、この地中埋設物に地上露出部が
ないと適用できないという短所を有する。一方、誘導法
では、地中埋設物に地上露出部がない場合にも適用でき
るという長所を有する反面、検知対象の地中埋設物以外
の伯の導電性の地中埋設物が近接して存在する場合には
、該他の地中埋設物にも誘導電流が流れるので、これら
により発生する磁場の分布状態は、単一の地中埋設物に
流れる電流によって発生する円筒状の磁場分布とは異な
ってしまい、検知対象の地中埋設物の検知精度が悪化す
るという短所がある。そこで、これを図に基づいて説明
する。

第６図（ａ）は検知対象の地中埋設物○以外の他の導電
性の地中埋設物が近接して存在しない場合に於いて、地
中埋設物０に紙面の手前側から奥側方向に流れる誘導電
流によって発生する磁場Ｍの分布、即ち円筒状磁場分布
を模式的に表わしたもので、第７図（ａ）　、（ｂ）は
夫々この磁場Ｍの水平方向、垂直方向成分の分布を、地
中埋設物Ｏの地上対応位置ｐを原点とする水平方向く×
方向）距離に対して表わしたものである。この第７図（
ａ）、（ｂ）かられかるように、磁場Ｍの水平方向成分
は前記地上対応位２ｉｎ　（ｘ−０）に於いて最大値で
、ここから離れるにつれて低い値となる曲線状の分布と
なり、また垂直方向成分は該位置ｐに於いて零となる曲
線状の分布となる。そして、かかる曲線の傾きは地中埋
設物０が深い程小さくなる。従つて受信器により、これ
らの成分を測定し、それらの大きざと、傾ぎとから地中
埋設物Ｏの地上対応位Ｉ２ｐと深さを精度良く検知する
ことができるのである。

次に第６図（ｂ）は、検知対象の地中埋設物０に近接し
て他の導電性の地中埋設物Ｏ′が存在し、この地中埋設
物Ｏ′にも地中埋設物Ｏと等しい誘導電流が流れている
とした場合に於いて発生ずる磁場Ｍ′の分布を模式的に
表わしたもので、また第８図（ａ）　、（ｂ）は夫々こ
の磁場Ｍ′の水平方向、垂直方向成分の分布の一例を、
検知対象の地中埋設物Ｏの地上対応位置ｐを原点とする
水平方向く×方向）距離に対して表わしたものである。

かかる図かられかるように、近接した地中埋設物０′に
流れる誘導電流に影響されて、磁場Ｍ′の分布は前述の
円筒状の磁場Ｍの分布から大きく歪んでしまう。例えば
第８図（ａ）　、（ｂ）の分布に於い′ては、水平方向
成分が最大となる位置及び垂直成分が零となる位置は検
知対象の地中埋設物Ｏの地４対応ｐ位ｔａからｆｈた位
Ｕ、ｐ’　　（ｘ＝０．５）となり、従って前述の方法
により位置検知を行なうと、検知誤差を生じ、精度が悪
い。

本発明は以上の点に鑑みて創案されたもので、即ち、以
上のように、検知対象の地中埋設物に近接して、他の導
電性の地中埋設物が存在している場合に於いても、誘導
法を適用して高精度に検知対象の地中埋設物を検知し得
る方法を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 前述の目的を達成するために、本発明は、送信器から電
磁誘導によって導電性の地中埋設物に誘導電流を流し、
この誘導電流により該地中埋設物の周囲に発生するｒａ
ｍの分布を受信器により検知して該地中埋設物の位置を
検知する方法に於いて、前記送信器は、地中埋設物に対
する磁束鎖交状態を可変に構成し、前記受信器により・
磁場分布を測定して、これと所定の円筒状磁場分布のず
れを検知しながら前記磁束鎖交状態を変化させ、このず
れを最小とするように前記送信器を調節して、この時の
測定磁場分布により対象とする地中埋設物の位置を検知
することを要旨とするものである。

（作用） 次に本発明の作用を、基本概念を表わした第１図（ａ）
　、（ｂ）　、（ｃ）に基づいて説明する。図に於いて
符号１は地面、０は検知対象の地中埋設物、０′は該地
中埋設物Ｏに近接している他の地中埋設物を示すもので
ある。また符号２は送信器を示すもので、この送信器２
は後述する実施例に示すような各種の構成で地中埋設物
ｏ、ｏ’に対する磁束鎖交状態を可変に構成するのであ
るが、この図に於いては、仮想的に示すコイル３の軸１
の向きを変えて磁束鎖交状態を可変とする構成として表
わしている。次に符号４は受信器を示すもので、この受
信器４は水平方向の各位置の１ｉ１１揚の大ぎさを測定
して、磁場分布を測定可能であれば後述する実施例に示
すような各種の構成で良いが、この図に於いては水平方
向に移動して各位置の磁場測定を行なう構成としている
。しかして、第１図（ａ）に示すようにコイル３の軸１
が地中埋設物０゜０′の図中右側に在る場合、コイル３
からの磁束φは地中埋設物ｏ、ｏ’の両方に同方向に鎖
交して、図示の時点に於いては紙面の手前側から奥側方
向に誘導電流が流れ、そして磁場Ｍ′が発生する。図の
状態に於いては地中埋設物０に流れる誘導電流の方が大
きいので磁場Ｍ′の分布は歪んだ楕円筒状となり、前記
円筒状磁場分布から大きくずれ、また図中上下方向の適
宜の直線に対して線対称ともならない。

次に第１図（ｂ）に示すようにコイル３の軸夕が地中埋
設物０，０′間に在る場合、コイル３からの磁束φは、
地中埋設物ｏ、ｏ’　に夫々逆方向に鎖交するので、図
示の時点に於いては、地中埋設物Ｏには紙面の手前側か
ら奥側方向に、また地中埋設物Ｏ′には逆方向に誘導電
流が流れる。従ってかかる誘導電流による磁場Ｍ′の分
布はやはり前記円筒状磁場分布から大きくずれる。

そこで次に第１図（ａ）の状態から第１図（ｂ）の状態
の方向に、または第１図（ｂ）の状態から第１図（ａ）
の状態の方向に磁束鎖交状態を変化させて、第１図（Ｃ
）に示すようにコイル３の軸ｌを地中埋設物Ｏ′に向け
ると、この磁束鎖交状態に於いては、地中埋設物０′に
誘導電流が生じず、地中埋設物Ｏにのみ紙面の手前側か
ら奥側方向の誘導電流が流れる。このため、地中埋設物
０の周囲にのみ磁場Ｍが発生し、この磁場Ｍの分布は前
記円筒状磁場分布となる。そして、この円筒状磁場分布
から対象とする地中埋設物０の地上対応位置ｐと深さを
精度良く検知し得ることは前述した通りである。

従って、受信器４により磁場分布を測定し、この測定磁
場分布と前記円筒状磁場分布のずれを検知しながら、前
記送信器２による地中埋設物０゜０′に対する磁束鎖交
状態を変化させ、このずれを最小とするように前記送信
器２を１１１ｉＬ、、、即ち第１図（Ｃ）のような状態
として、この時の測定磁場分布により、対象とする地中
埋設物Ｏの位置を精度良く検知し得るのである。

このように本発明に於いては、測定磁場分布と所ｒの円
筒状１ｉ１１１分布のずれを検知する動作が必要である
が、かかるずれの検知は次のような方法で容易に行なう
ことができる。

まず、その−は、水平方向の各位置に於ける水平方向磁
場成分と垂直方向磁場成分の比が、位置に対して直線的
に変化するかどうか測定して検知する方法である。第９
図（ａ）は、第７図（ａ）、（ｂ）に夫々示した水平方
向磁場成分と垂直方向磁場成分の比の値を位置に対して
表わしたものであり、また第９図（ｂ）は第８図（ａ）
　、（ｂ）に関して、同様に比の値を位置に対して表わ
したものである。

かかる図かられかるように、円筒状磁場分布に於いては
、前記比の値が位置に対して直線的に変化するのに対し
て、この円筒状磁場分布からずれた磁場分布に於いては
、図中点線で示した直線的変化からずれてしまう。

このことから、例えば前記受信器４により測定した測定
磁場分布の水平、垂直方向−成分の比から最小二乗法等
の手法によって直線をあてはめ、近似した直線と測定値
との残差の二乗和を以って円筒状磁場分布からのずれに
対応する量とすることができ、かかるずれに対応する量
を最小とするように前記送信器２を制御することは容易
である。

次に、ずれを検知する他の方法としては、水平方向の各
位置に於ける水平方向または垂直方向磁場成分の絶対値
がある位置に対して線対称であるかどうかを測定して検
知する方法を適用することもできる。これは前述したよ
うに、第１図（ａ）の状態に於いては、磁場Ｍ′の分布
は歪んだ楕円筒状となり、図中上下方向の適宜の直線に
対して線対称とならないのに対して、円筒状に於いては
線対称となることを利用するものである。

（実施例） 次に本発明の詳細な説明する。

まず第２図は本発明に適用する送信器２及び受信器４の
一実施例の構成を模式的に表わしたものである。この実
施例は、送信器２に地表に対して垂直方向と水平方向に
軸を向けた一対のコイル３ａ、３ｂを設け、該一対のコ
イル３ａ、３ｂに流す交流電流の大きさを夫々変化させ
ることにより、地中埋設物に対する磁束鎖交状態を変化
させるものである。符号５ａ、５ｂは電流の大きさを可
変の可変交流電流源で、この可変交流電源５ａ。

５ｂは情報受信制御部６により制御する。

かかる構成に於いて、垂一方向に軸１１を向けたコイル
３ａからは第３図（ａ）に示すように磁場が発生し、ま
た水平方向に軸Ｊ１２を向けたコイル３ｂからは第３（
ｂ）に示すように磁場が発生する。

これら２つの磁場を重ね合わせると、第３図（Ｃ）に示
すような合成磁場となり、かかる合成磁場に於ける軸象
は前記軸４１（Ｊ２）から角度θ傾き、この角度θは各
コイル３ａ、３ｂに流す電流を変えることにより変化さ
せることができ、こうして前述したように地中埋設物に
対する磁束鎖交状態を変化させることができるのである
。

次に受信器４には、磁場の大ぎさを測定するための磁気
センサ６と、この磁気センサ６の信号を処理し、測定磁
場分布と所定の円筒状磁場分布とのずれを検知し、これ
を情報送信部７に伝達すると共に、地中埋設物の位置を
算出する信号処理部８を設けている。情報送信部７は信
号処理部８からの信号を電波または光ファイバ等の媒体
９を介して送信器２の情報受信制御部６に送信するもの
である。実施例に於いては磁気センサ６は、水平方向の
複数位置に対応させた複数のセンサ部Ｓｔ　。

Ｓ２．・・・、Ｓｎを設けて、この複数のセンサ部によ
り磁場分布を測定しているが、前述したように単一また
は少数のセンサ部を水平方向に移動させて磁場分布を測
定するようにすることもできる。

また、前述した各コイル３ａ、３ｂへの通電は連続的に
同時に行なう他、間欠的あるいは時分割で行なうことも
でき、この場合の所定の磁場分布の測定は受信器４側で
対応させることができる。

次に第４図は本発明に適用する送信器２の他の実施例を
示すものであり、この実施例に於いては、送信器２に、
水平方向の軸１０の回りに回転５可能なコイル３を設け
、このコイル３を回転させることにより前記軸Ａの向ぎ
を変化させて地中Ｊ！］！設物に対する磁束鎖交状態を
変化させるものである。

このコイル３は、前記情報受信制御部６に制御された回
転装置１１により行なうものである。尚、この第４図に
於ける受信器４の構成は第２図の構成と同様であるため
説明は省略する。

次に第５図は本発明に適用する送信器２の更に他の実施
例を示すものであり、この実施例に於いては、送信器２
に、地表に対して横方向に移動自在なコイル３を設け、
このコイル３を横方向に移動させることにより、前記軸
Ａを移動させ、こうして地中埋設物に対する磁束鎖交状
態を変化させるものである。図に於いてコイル３は、垂
直方向に軸を向けたコイルのみを示しているが、このコ
イル３としては前述の２＊施例の構成を適、用しても良
いことは勿論である。図に於いて、コイル３は案内部材
１２に沿って移動自在な基体１３に設置し、この基体１
３を情報受信制御部６に制御された移動装置１４により
移動するものである。

（発明の効果） 本発明は以上の通り、送信器からｍ磁誘導によって導電
性の地中ｊ！！設物に誘導Ｎ流を流し、この誘導電流に
より該地中埋設物の周囲に発生する磁場の分布を受信器
により検知して、該地中埋設物の位置を検知する誘導法
を適用しながら、対象とする地中埋設物に近接する他の
地中埋設物の影響をなくすことにより、高精度に対象地
中埋設物の位置を検知することができ、従って、直接法
では困難であった、地上露出部の存在しない地中埋設物
であっても高精度に位置検知を行なえるという効果があ
る。かくして本発明はガス管や水道管等の保守、取換工
事等に於いて作業を効率化し、コストの低減、安全性の
確保を達成し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）は本発明の基本概念
を表わした模式的説明図、第２図は本発明に適用する装
置の一実施例を模式的に表わした系統説明図、第３図（
ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）は第２図の装置に於ける送信
器の動作を模式的に表わした説明図、第４図、第５図は
本発明に適用する装δの他の実施例を模式的に表わした
系統説明図、第６図（ａ）　、（ｂ）は地中埋設物が単
一の場合、複数の場合に於ける磁場分布の模式的説明図
、第７図（ａ）　、（ｂ）は第６＠（ａ）のＩｉｉ場分
重分布々水平方向、垂直方向成分を水平方向位置に対応
して表わした説明図、第８図（ａ）　、（ｂ）　ハｌＷ
６図（ｂ）　ｆ）磁ｊｊ１分布ｆ）夫々水平方向、垂直
方向成分を水平方向位置に対応して表わした説明図、第
９図（ａ）　、（ｂ）は、夫々第７図、第８図に示した
磁場分布の水平方向成分と垂直方向成分の比の値を位置
に対して表わした説明図である。 符号０．０′・・・地中埋設物、Ｍ、Ｍ’・・・磁場、
１・・・地面、２・・・送信器、３・・・コイル、４・
・・受信器、５・・・可変交流電流源、６・・・情報受
信制御部、７・・・情報送信部、８・・・信号処理部、
９・・・媒体、１ｏ・・・軸、１１・・・回転装置、１
２・・・案内部材、１３・・・基体、１４・・・移動装
置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信器から電磁誘導によって導電性の地中埋設物
   に誘導電流を流し、この誘導電流により該地中埋設物の
   周囲に発生する磁場の分布を受信器により検知して該地
   中埋設物の位置を検知する方法に於いて、前記送信器は
   、地中埋設物に対する磁束鎖交状態を可変に構成し、前
   記受信器により磁場分布を測定して、これと所定の円筒
   状磁場分布のずれを検知しながら前記磁束鎖交状態を変
   化させ、このずれを最小とするように前記送信器を調節
   して、この時の測定磁場分布により対象とする地中埋設
   物の位置を検知することを特徴とする地中埋設物の磁気
   的位置検知方法
2. （２）送信器には、地表に対して垂直方向と水平方向に
   軸を向けた一対のコイルと夫々のコイルに電流を流す交
   流電流源を設け、該一対のコイルに流す交流電流の大き
   さを夫々変化させることにより、地中埋設物に対する磁
   束鎖交状態を変化させることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の地中埋設物の磁気的位置検知方法
3. （３）送信器には、水平方向の軸の回わりに回転可能な
   コイルと該コイルに電流を流す交流電流源を設け、該コ
   イルを回転させることにより、地中埋設物に対する磁束
   鎖交状態を変化させることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の地中埋設物の磁気的位置検知方法
4. （４）送信器には、地表に沿って横方向に移動自在なコ
   イルと該コイルに電流を流す交流電流源を設け、該コイ
   ルを横方向に移動させることにより、地中埋設物に対す
   る磁束鎖交状態を変化させることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の地中埋設物の磁気的位置検知方法
5. （５）測定磁場分布と所定の円筒状磁場分布のずれは、
   水平方向の各位置に於ける水平方向磁場成分と垂直方向
   磁場成分の比が、位置に対して直線的に変化するかどう
   かを測定して検知することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の地中埋設物の磁気的位置検知方法
6. （６）測定磁場分布と所定の円筒状磁場分布のずれは、
   水平方向の各位置に於ける水平方向または垂直方向磁場
   成分の絶対値が、ある位置に対して線対称であるかどう
   かを測定して検知することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の地中埋設物の磁気的位置検知方法
7. （７）受信器は、地表に対して水平方向と垂直方向の磁
   場成分を検知する磁気センサと、その出力信号を処理す
   る信号処理回路とから成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の地中埋設物の磁気的位置検知方法