JPH01265189A - 地下比抵抗探査におけるデータ処理方法および装置 - Google Patents

地下比抵抗探査におけるデータ処理方法および装置

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JPH01265189A
JPH01265189A JP63094876A JP9487688A JPH01265189A JP H01265189 A JPH01265189 A JP H01265189A JP 63094876 A JP63094876 A JP 63094876A JP 9487688 A JP9487688 A JP 9487688A JP H01265189 A JPH01265189 A JP H01265189A
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Koji Tsubota
坪田 浩二
Kazumitsu Noritake
則竹 和光
Nobuhiko Shiga
志賀 信彦
Akira Saito
章 斎藤
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Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Mitsui Mineral Development Engineering Co Ltd
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Mitsui Mineral Development Engineering Co Ltd
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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〕 本発明は自然環境中の電磁場を測定することにより地下
比抵抗を探査する場合のデータ処理技術に係わり、特に
、信号源として送電線を流れる商用周波数信号を用い、
S/N比を向上させると共に、データ処理時間を大幅に
短縮することができる地下比抵抗探査におけるデータ処
理方法および装置に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、地下構造の調査、ウラン鉱床の探査、ウラン鉱
床を取り巻く地質環境1査、石油鉱床や地熱地帯の探査
等に自然環境中の電磁場を測定する地下比抵抗探査技術
が用いられている。
このような地下比抵抗探査技術として、例えば地磁気の
変動による誘導電磁場の比(電磁波動インピーダンス)
の測定によって地下の比抵抗を求める方法(MT法)が
ある。また、潜水艦のナビゲーション用に発射されてい
る数10KHzオーダーの電磁波を信号源とし、深度の
浅い所を対象としてMT法と同様の原理で探査を行うV
LF法、熱帯地方で頻発する雷により発生し、lHNを
通して伝播してくる数Hzオーダーの電磁波を信号源と
してMT法と同様の原理で探査を行うELFMT法等が
実用化されている。また、人工的に電磁場を発生させて
地下比抵抗を求めるC S AMT法も広く用いられて
いる。
この他、直流電流を強制的に地中に流して比抵抗を測定
する比抵抗法、人工的に地震波を発生させてその反射波
を検出する浅層反射法(M I N r−3O3IE法
)等も用いられている。
【発明が解決すべきLl!fi) しかしながら、MT法では低周波の電磁場を測定するた
めに測定時間が極めて長くなるという欠点がある。また
VLF法およびELMT法はいずれも簡便な探査法であ
るが、前者は使用する周波数が数10KHzと比較的高
く、探査できる深度が浅いという問題がある。また後者
は3〜60H2の周波数帯を使用し、信号強度が弱く不
安定であるため、大きなイングクションコイルやゲイン
が大きく安定度の良い増幅器が必要となり、装置が大が
かりになり、コストがかかるという問題がある。また人
工的に電磁場を作りだす方法では、測定点毎に装置を設
置して電磁場を発生させるため、広範囲に手早く探査す
ることができないという問題がある。しかも、これらの
従来の測定方法においては、検出した信号を高速フーリ
エ変換して、周波数領域へ変換し、これをスタックして
S/N比を向上させるようにしており、データ取得毎に
高速フーリエ変換を繰返し実施するために非常に演算時
間がかかり、スタック回数をそれほど多くとれないとい
う問題がある。
また、比抵抗法は人手を要し、またMINI−3O5I
 E法の場合は多くの人手と大掛かりな装置を必要とし
、コストがかかるという問題がある。
一方、地下構造の探査に対する需要は、土木、建設のた
めの地盤調査や地熱、石油、鉱床、地下水の探査などの
分野で高まっており、手軽に比抵抗の探査ができる装置
の開発が待たれていた。
°  本発明は上記問題点を解決するためのもので、高
精度にかつ簡便に測定でき、しかもデータ処理時間を短
縮することができる地下比抵抗探査におけるデータ処理
方法および装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
そのために本発明の地下比抵抗探査におけるデータ処理
方法は、自然環境中の電磁場を測定し、両者の比から地
下比抵抗を求める地下比抵抗探査方法において、送電線
を流れる商用周波数信号を1信号源とし、検出した電場
、磁場信号を商用周波数信号に同期してサンプリングし
て時間領域で加算することを特徴とし、また地下比抵抗
探査におけるデータ処理装置は、自然環境中の電磁場を
測定し、地下比抵抗を探査する装置において、電磁場を
検出する検出手段、商用周波数信号に同期した信号を発
生する同期信号発生回路、検出信号を同期信号に応じて
サンプリングするサンプリング回路、サンプリングした
データを加算する加算回路、加算データを高速フーリエ
変換する高速フーリエ変換回路、フーリエ変換してデー
タから電場、磁場あるいは電場と磁場の比を出力する出
力回路とからなることを特徴とする。
〔作用〕
本発明は信号源として送電線を流れる商用周波数信号を
用い、ここから発射される商用周波数信号により誘起さ
れる自然環境中における電場、磁場を検出し、検出した
値を商用周波数信号に同期した信号でサンプリングして
時間領域で加算し、加算結果を高速フーリエ変換して電
場、磁場あるいは電場と磁場の比を出力するものであり
、検出データを商用周波数信号に同期した信、号でサン
プリングして時間領域で加算することにより、信号強度
は加算回数に比例して増大するのに対し、ノイズ成分は
周期性がないので加算により増大せず、その結果S/N
比を向上させることが可能となる。
また1度の高速フーリエ変換で済まずことができるので
データ処理時間を大幅に短縮することが可能となり、装
置も大掛かりとならず前便かつ精度よく地下比抵抗を求
めることができる。
〔実施例〕
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第1図〜第4図は本発明を説明するための図で、第1図
は本発明の構成を示す図、第2図は処理フローを示す図
、第3図、第4図は本発明のデータ取1′1F方法を説
明するための図である。
図中、lは同期信号発生回路、2は測定器、3はサンプ
リング回路、4は加算回路、5はFF7回路、6は出力
回路、10は送電線、11は電磁波エネルギー、12は
導体、13は電磁波エネルギー、14は地表面、20は
測定器、21は電場センサ、22は磁場センサである。
本発明は第3図に示すように送電線10から放射される
電磁波エネルギー11を信号源として用いている。TL
E31波エネルギー11が地下に伝播し、例えば地下に
導体12が存在する場合には、導体12には電磁波エネ
ルギー11により誘導電流が流れ、或いは導電性層があ
る場合にはそこに渦電流が流れる。その結果、破線で示
す電磁波エネルギー13が放射される。そこで、地上に
おいて、例えば第4図に示すような電場センサ21、磁
場センサ22を用い、送電線から放射される1次電磁場
、地中を流れる電流により放射される2次電磁場の和の
電場成分、磁場成分をそれぞれ検出する。電場センサ2
1は、実際には電極を20〜30m程度離して電極間電
位差を検出して電界強度(V/m)を測定する。
ところで、自然環境中の電磁場を測定して地下構造の探
査を行う場合、従来から商用周波数の信号はノイズとし
て除去されてきた。本発明はこのノイズとして除去され
てきた商用周波数信号を植種的に信号源として、利用し
ようというものである。
検出した電場と磁場とから地下比抵抗は(1)式により
求められる。
ρ=(1,26X10’/f)  lEx/Hyl” 
 −(1)但しρは比抵抗(Ω・m)、fは周波数(1
/5ee)、Exは送電線に平行な電場成分(V/m)
、Hyは送電線に垂直な方向の磁場成分(A/m)であ
る。
次に第1図により本発明について説明する。
第3図に示す送電線に流れる商用周波信号を信号源とし
た時に自然環境中に存在する電場、磁場を測定器2で検
出する。一方、商用周波数信号に同期した信号を同期信
号発生回路1で発生させ、検出した信号をサンプリング
回路3で同期信号に同期させてサンプリングする。こう
して抽出した測定データを時間領域で加算回路4におい
て加算する。送電線の発生する電磁場は商用周波数の周
期をもっており、その強さは送電電流に比例し、送電線
を流れる電流の周期は高精度に制御されている。一方、
その他の自然環境中にある電磁場は商用周波数と同じよ
うな周期の周期性はほとんどない。サンプリングされた
データ中には送電線の発生する電磁場とその他の環境中
のTL電磁場和を測定することになるが、サンプリング
回路3で商用周波数信号と同期してサンプリングしてい
るので商用周波数の電磁場のみがスタンキング回数に比
例して増加する。一方その他の自然環境中の電磁場はそ
の周期とは関係がないので、スタンキング回数と比例し
て増加せず、その結果、商用周波数電磁場のみが強調さ
れ、S/N比を向上し、電流の測定精度を向上させるこ
とができる。
次に第2図により本発明による地下比抵抗探査の処理フ
ローを説明する。
ステップ■においては、各パラメータの読み込みを行う
0例えば、MNの長さ(電極間隔)、サンプリング時間
、増幅器のゲイン、電力線周波数(50Hzまたは60
 Hz )というパラメータを読み込む、このデータを
元にデータサンプリングを行い、サンプリングしたデー
タをメモリにおいて加算する(ステップ■、■)、そし
て、サンプリング時間が終了したか否か判断しくステッ
プ■)、終了していない間はステップ■に戻って同様の
データサンプリングを行う、こうしてサンプリング時間
が終了すると、得られたデータを高速フーリエ変換し、
(ステップ■)、各周波数成分毎にデータを読み込んで
(ステップ■)、電場、磁場あるいは電場と磁場の比率
を演算してそれを出力する(ステップ■)。これを全て
の周波数成分に対して行って処理を終了する。本発明の
データ処理においては、高速フーリエ変換を時間データ
のスクッキング部分から除いているので、スタック回数
は電磁波の波長とスタック回数自体に依存し、従来のよ
うにデータ取得毎にフーリエ変、換ずろ必要がないため
処理時間を大幅に短縮することができる。
第5図〜第8図は本発明によるデータ処理により得られ
た電磁場の波形を示す図で、第5図は商用周波#&電磁
場の強度を示す図である。第6図は商用周波数以外の自
然環境中における電磁場の強さを示す図である。この第
5図と第6図の電磁場を重ね合わせたのが第7図で、こ
れをサンプリングして100回スタックした結果が第8
図に示す図である。第8図から分かるように、商用周波
数の電磁場信号の強さに対し、それ以外の自然環境中の
電磁場が抑制されてS/N比を大幅に向上させることが
できることが分かる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、信号源として高精度に周
波数制御された商用周波数信号を用い、この周期性を利
用して時間1頁域でスタックし、その結果を高速フーリ
エ変換を行うようにしたので、非常に血便かつ高精度に
測定することができると共に換算時間を大幅に短縮する
ことが可能となる。
また、スタック回数は事実上無制限にすることができる
ので、その回数を増やすことにより測定精度を大幅に向
上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明を説明するための図で、第1図
は本発明の構成を示す図、第2図は処理フローを示す図
、第3図、第4図は本発明のデータ取得方法を説明する
ための図、第5図〜第8図は本発明によるデータ処理に
より得られた電磁場の波形を示す図である。 l・・・同期信号発生回路、2・・・測定器、3・・・
サンプリング回路、4・・・加算回路、5・・・FF7
回路、6・・・出力回路、10・・・送電線、11・・
・電磁波エネルギー、12・・・導体、14・・・地表
面、13・・・電磁波エネルギー、20・・・測定器、
21・・・電場センサ、22・・・磁場センサ。 出 願 人 動力炉・核燃料開発事業団(外1名)代理
人弁理士  蛭 川 昌 信(外4名)第3図 第4図 第5図 第7図 第6図 第8図 00                4αO吟間(m
s)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)自然環境中の電磁場を測定し、両者の比から地下
    比抵抗を求める地下比抵抗探査方法において、送電線を
    流れる商用周波数信号を信号源とし、検出した電場、磁
    場信号を商用周波数信号に同期してサンプリングし、時
    間領域で加算することを特徴とする地下比抵抗探査にお
    けるデータ処理方法。
  2. (2)加算して得られたデータを高速フーリエ変換して
    出力する請求項1記載の地下比抵抗探査におけるデータ
    処理方法。
  3. (3)自然環境中の電磁場を測定し、地下比抵抗を探査
    する装置において、電磁場を検出する検出手段、商用周
    波数信号に同期した信号を発生する同期信号発生回路、
    検出信号を同期信号に応じてサンプリングするサンプリ
    ング回路、サンプリングしたデータを加算する加算回路
    、加算データを高速フーリエ変換する高速フーリエ変換
    回路、フーリエ変換したデータから電場、磁場あるいは
    電場と磁場の比を出力する出力回路とを備えた地下比抵
    抗探査におけるデータ処理装置。
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