JPH0415501A - 金属長尺物埋設位置測定装置 - 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］ この発明は、地中に埋設された金属長尺物例えば電気ケ
ーブル、それらを収納した金属管、ガス管、水道管等を
、地上から電磁誘導方式を利用して、その埋設位置およ
び深さを測定する方法上装置に関するものである。

［従来の技術］ 地中に埋設された金属長尺物、例えば電気ケーブル、そ
れらを収納した金属管、ガス管、水道管等を地上から探
査する従来の方法として、送信コイルにより金属長尺物
に誘導電流を生じさせる一方、受信コイルを水平に移動
して、上記誘導電流による磁界によって得られる出力電
圧が最大値を示す位置を求め、その直下に金属長尺物が
埋設されていることを検知し、さらにその位置で受信コ
イルの高さを変化させて、受信コイルの上下２箇所の出
力電圧を演算して深度を測定していた。

すなわち、第６図（イ）および（ロ）に示すように、金
属長尺物１が埋設されているであろうと思われる地上に
おいて、送信コイル６Ｉに発信器６２からある周波数の
パルス電流または交流電流を流すと、それによって作ら
れた磁界Ｈｅ、により、金属長尺物ｌに誘導電流Ｉが流
れる。この誘導電流■によって作られる円筒磁界ＨＢ３
内に受信コイル６３を置けば、そのコイル６３に電流が
流れ、電圧計６４によってコイル６３の両端間の電圧が
測定される。

このとき地上において受信コイル６３のコイル軸を水平
にした状態で水平移動させ、同時にその向きも変えて、
出力電圧の最大となる位置および向きを求めれば、その
位置の直下に長尺物１が埋設されていることになり、ま
たそのコイル軸に直交する方向に長尺物ｌが走っている
ことになる。

すなわち第６図（ロ）に示すように、ある位置Ｌ＋にお
いて受信コイル６３を、そのコイル軸を水平に置いて向
きを変え、電圧計６４に表示される出力電圧の最大値と
なる向きを求める。この向きが金属長尺物Ｉに直交する
向きである。この位置におけろ磁界の強さをＨｌその水
平方向成分をＨＸ、金属長尺物Ｉと受信コイル６３とを
結ぶ直線の長さをＲ１その垂直方向成分をＤ、その水平
方向成分をし、上記の磁界の水平方向成分をＨｘ、それ
と上記長さＲの直線方向とのなす角を０表すれば、水平
方向成分の磁界の強さは、　Ｈｘ＝Ｈｓｉｎθ、Ｈ＝に
／Ｒ，Ｄ／Ｒ＝ｓｉｎθ　であるからＨＸ＝ＫＤ／（Ｌ
’＋Ｄ’） ただし、Ｋは誘導電流の大きさに比例して定められる常
数 であって、水平方向成分の距離Ｌ＝Ｏが磁界の強さＨｘ
を最大にする位置であり、したがって受信コイル６３を
水平に移動してその出力電圧が最大となる位置し。の直
下に金属長尺物Ｉが存在することが分かる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように、従来の測定方法は、受信コイル６３を水
平移動させて、そこに誘起される電流が最大である位置
し。、すなわち電圧計６４の出力電圧の最大となったと
ころの位置を求めるものであるが、受信コイル６３のあ
る受信装置を測定者が手に持って水平に移動するために
、受信コイル６３の高さ、コイル軸の水平度、長尺物に
対する直角の向き等の微少な相違により、出力電圧の測
定値に個人差が生じ易く、また出力電圧の最大値を示す
位置は、測定者の眼で識別し難い範囲が広いために、正
確な埋設位置および深さを確定することは困難であった
。

［課題を解決するための手段］ この発明の埋設位置測定方法とその装置は、上記の測定
者による測定値の個人差を少なくし、かつ埋設位置およ
び深さを正確に確定することができるようにしたもので
あって、その測定方法は、送信コイルまたは受信コイル
のいずれか一方のコイル軸の向きを、地表からほぼ同一
高さの異なる２つの位置において、その２つの位置を含
み、地表面に直交する面内で回転させ、送信コイルのコ
イル電流によって生じた長尺物の誘導電流が零であるこ
とが測定されたときの水平位置からの回転角を求め、こ
れら２つの位置の間の距離と上記のそれぞれの回転角と
から長尺物の埋設位置を求めるものである。

さらにこの発明の埋設位置測定装置は 水平面内で間隔を置いて平行な２つの回転軸のそれぞれ
に、コイル軸が同一平面内にあってかつ上記回転軸に直
交して設けられた２つの送信コイル、 これら送信コイルに切り替えスイッチを介して接続され
た発信器、 上記切り替えスイッチに連動する切り替えスイッチを介
して駆動される上記回転軸の回転角検出器、 上記回転角、上記送信コイルによって埋設金属長尺物に
生じる誘導電流等を入力してその長尺物の位置を算出す
る演算処理器、および 受信器 からなる送信装置と、 上記誘導電流を検出する受信コイル、およびその誘導電
流を前記送信装置の受信器へ送信する送信器 とからなる受信装置と からなるものである。

［作用］ この発明の金属長尺物の埋設位置測定方法によれば、送
信コイルのコイル電流によって作られる磁界が金属長尺
物を横切ることによって長尺物に誘導電流が生じるが、
その電流が零であることが測定されるように送信コイル
または受信装置の受信コイルのいずれか一方のコイル軸
の向きを回転させ、水平位置からの回転角を２つの異な
る位置で求めるようにしたので、後述するように、上記
誘導電流が零であることが測定される回転角の範囲が非
常に狭いことから、非常に正確に金属長尺物の埋設位置
を求めることができる。

また、この発明のもう１つの埋設位置測定装置によれば
、回転角を測定すべき２箇所の間隔を定めて回転軸に直
交して２つの送信コイルを設け、それらの回転により金
属長尺物の誘導電流が零となったときの」二足の２箇所
の回転角が演算処理器に入力され、上記の２箇所の予め
定められた間隔をも演算処理器に人力設定しておくこと
により、地表における位置と同時に埋設深さの位置もそ
の表示器に表示させることができる。

［実施例］ 第１図を参照してこの発明の金属長尺物の埋設位置測定
装置の実施例をまず最初に説明する。

１１は送信装置、１２はこれと組みをなす受信装置であ
って、送信装置ＩＩには２つの送信コイルＩ　３Ａ、Ｉ
　３ａが設けられており、これらは水平面内にあって間
隔を置いて平行に設けられた回転軸１４Ａ、１４Ｂに同
一平面内で直交して取り付けられ、それぞれモータＩ　
５Ａ、Ｉ　５ｅによって回転される。Ｉ　６Ａ　、Ｉ　
６ａは上記回転軸１４ＡＳ１４Ｂにそれぞれ設けられた
回転角検出器で、これによって上記送信コイル１３Ａ、
１３ｅのそれぞれのコイル軸の水平位置からの回転角が
検出される。１７は発信器で、切り替えスイッチＳＷＩ
により上記送信コイル＋３Ａまたは１３ｓのいずれか一
方に切り替え接続される。また１８は」二足モータ１５
Ａ、１５Ｂに切り替えスイッチＳＷ２を通して接続され
る電源で、切り替えスイッチＳＷＩとＳＷ２とは連動し
、発信器Ｉ７が送信コイル１３Ａ側に接続されていると
きは、電源１８は切り替えスイッチＳＷ２によりモータ
１５Ａ側に接続されるようにしである。Ｉ９は上記受信
器１２の無線送信器からの埋設金属長尺物ｌの誘導電流
値の大きさに関する信号を受ける無線受信器、２０はそ
の受信器Ｉ９で受けた誘導電流値に関する情報と上記回
転角検出器１６Ａ、１６１３からのそれぞれの回転角に
関する情報とから演算処理をして金属長尺物の埋設位置
および深さを算出する演算処理器、２Ｉはその演算処理
の結果と誘導電流値、２つの回転角等を表示する表示器
である。

また、上記受信装置１２は、受信コイル２２と検波増幅
器２３と無線送信器２４とからなり、埋設金属長尺物Ｉ
の誘導電流値に関するパルス信号を無線で送信し、送信
装置１１の無線受信器１９で受信するようになっている
。

つぎに、その測定の操作を同図を参照して説明する。

まず、金属長尺物１が埋設されているであろうとされて
いる場所に、送信装置１１と受信装置１２とを持ってき
て、発信器Ｉ７からスイッチＳＷｌを通して送信コイル
１３Ａにパルス電流を流し、それで作られる磁界により
地中に埋設されている金属長尺物１に誘導電流Ｉを生じ
させる。この誘導電流Ｉは、それによって作られる円筒
磁界に受信装置１２の受信コイル２２を交叉させること
により、そこにパルス電流が誘起され、検波増幅器２３
で増幅されて、無線送信器２４からのパルス波で送信器
１１の無線受信器１９に受信される。

そして演算処理器２０を通して表示器２１にそのときの
パルス電流、受信コイル２２の出力電圧または誘導電流
が表示される。

上記において、送信装置１１を水平移動してかつその向
きを変えると・、送信コイルＩ３Ａが金属長尺物１の直
上に近付くにしたがって、またコイル軸が長尺物１に直
交する向きに近付くにしたがって、誘導電流Ｉは大とな
り、同様に受信装置１２も直上に近付くにしたがって、
またその受信コイル２２の向きが長尺物１に直交する向
きに近付くにしたがって誘導電流Ｉの測定値が大となる
ことは容易に理解されるであろう。

つぎに、送信コイル＋３Ａを、電源Ｉ８からＳＷ２を通
してモータＩ５Ａを回転させ、送信コイル＋３Ａのコイ
ル軸が金属長尺物１に向けられると、そこに生じていた
誘導電流Ｉは零（０）となるはずである。したがって、
誘導電流■が零（０）となったときのコイル軸の方向に
金属長尺物ｌが存在するであろうことが分かる。

同様にして、発信器Ｉ７のスイッチＳＷＩを送信コイル
＋３ｅ側に切り替え、そうすることにより電源１８のＳ
Ｗ２はモータ１５ａ側に切り替わり、送信コイル１３ａ
を回転させ、誘導電流Ｉが零（０）と表示されたときの
コイル軸の方向に金属長尺物Ｉが存在するであろうこと
が知られる。

こうして、送信コイル１３Ａ、１３８間の長さおよびそ
の両端の角が求められ、三角形の１辺、とその両端の２
角が定まることから、金属長尺物Ｉの埋設位置および深
さを求めることができる。

」二足の測定の方法の理解を容易にするために、その基
本原理を第２図ないし第４図を参照して説明する。

まず第２図において、■は地中に埋設されている金属長
尺物、２は地表面、Ｉ７は発信器、Ｉ３は送信コイルで
、そのコイル軸は金属長尺物１に直交する面内に置かれ
ているとし、Ｒを送信コイル１３と金属長尺物Ｉとの間
を結ぶ直線の長さ、Ｄをその垂直方向成分の長さ、Ｌを
同じく水平方向成分の長さ、θは長さＲの直線と長さし
の直線とのなす角とする。

いま送信コイル１３のコイル軸が水平に置かれていると
すると、そのときに金属長尺物ｌに誘導される電流Ｉは Ｉ＝Ｋｓｉｎθ／ＲＫは常数 Ｒ＝　Ｌ　２＋　Ｄ　’、ｓｉｎθ−Ｄ／Ｒであるから
、Ｄ二〇のとき誘導電流Ｉ−〇となり、またＬ−０のと
き誘導電流ｌは最大値となる。

つぎに第２図と同じ構成で第３図（イ）に示すごとく、
送信コイル１３のコイル軸の向きを、それが含まれる金
属長尺物Ｉに直交する面内て、すなわち地表面２に直交
する平面内で水平位置より角θ１だけ回転させた場合に
ついてみると、１−Ｋｓｉｎ（θ−θ、）／Ｒ であって、誘導電流Ｉはθ、の関数で、θ、−〇のとき
誘導電流■は零（０）となる。

その様子を第３図（ロ）に示す。第３図において縦軸は
誘導電流■、横軸はコイル軸が水平位置から回転された
回転角である。この図から分かるように誘導電流Ｉが零
（０）となる近傍では非常に急峻な変化を示し、したが
ってθ、＝θなる送信コイル１３の向きが埋設金属長尺
体Ｉの位置を正確に示し、θ、がθを僅か離れただけで
も誘導電流ｌが流れ、しかも大きく変化することがわか
るであろう。一方θ、−９０°＋θでは誘導電流Ｉは最
大値となるが、その近傍にあっても値の変化は少なく、
したがって最大値を示す位置はかなりの誤差を生じ易い
こととなる。

つぎに第４図（イ）に示すように、さらに送信コイルＩ
３を、それが含まれる金属長尺物１に直交する面内てあ
って、地表の同し高さの異なる２箇所の位置り、Ｌ２に
おいて、誘導電流■が零（０）になるように回転させる
。このときのコイル軸の位置し１における水平位置から
の回転角をＯＡ、位置し２における水平位置からの回転
角をθＢとしたとき、それらの変化に対する金属長尺物
１に流れる誘導電流Ｉの変化を第４図（ロ）および（ハ
）に示す。図中、縦軸は誘導電流Ｉ、横軸は回転角ＯＡ
およびθＢである。

いま、各位置しいし２間の距離をＬＡ　ｅ　、それらの
位置から金属長尺物１までの水平方向成分の距離をＩ、
ＡＸＬＢ、垂直方向成分の距離をＤとすれば、 ＬＡ　　Ｂ　　＝　ＬＡ　　＋、ＬＢ　　＝　ＬＤ＝　
Ｌ　Ａ　ｔａｎθＡ　＝　Ｌ　Ｂ　ｔａｎＯＢ上の２式
から Ｄ　＝　Ｌ　ｔａｎθＡ　ｔａｎＯＢ　／　（ｔａｒ＋
ｆ９　Ａ　＋　ｔａｎＯＢ）ＬＡ＝Ｌｔａｎθｓ／（ｔ
ａｎｏＡ＋ＬａｎθＢ）または Ｌ　Ｂ　−Ｌ　ｔａｎθＡ　／（ｔａｎθＡ　＋ｔａｎ
θｒ３）として、埋設された金属長尺物の位置および深
さを求めることができる。

」二足の説明のおいては、送信コイル１３のコイル軸を
、２箇所において、同一平面内に置き、かつ金属長尺物
１に直交する面内で、コイル軸の向きを回転させる場合
について説明したが、第５図（イ）および（ロ）に示す
ように、地表面２に対して高さが同一の位置でかつ直交
する面内ではあるが、金属長尺物Ｉには直交しない面内
の２箇所の位置で送信コイル■３のコイルの軸の向きを
回転させるようにしても全く同様にして埋設位置および
深さを求めることができる。この場合２箇所におけるコ
イル軸が含まれる平面が金属長尺物Ｉとのなす角が直角
よりも小さくなれば、それにしたがって誘導電流■が小
さくなるだけであるので、上記の直角よりもかなり小さ
くならない限り、すなわち誘導電流■があまり小さくな
らない限り、埋設置５− 位置を正確に求めることができる。

この測定方法のさらに基本原理によれば、送信コイルに
よる２箇所の高さは地表面から異なる高さでもよく、ま
た２箇所におけるコイル軸を含ろかつそれが回転する面
は地表面に対して傾斜していてもよいことは、あまり実
際的ではないが、容易に分かるであろう。

なお、上記の実施例においては、送信コイル１３Ａ、１
３ｅのコイル軸の向きを回転させて、金属長尺物に誘導
される電流を変化させる場合を説明したが、別の実施例
として、１つの送信コイルで金属長尺物に誘導電流を生
じさせておき、受信装置側において、異なる位置で２つ
の受信コイルのコイル軸の向きを回転させて、誘導電流
は実際には流れているが、測定値が零（０）となるよう
な水平位置からの回転角を求め、それらの回転角と２つ
の受信コイル間の距離とから、受信装置側における金属
長尺物の埋設位置を求めることができることは容易に理
解されよう。

［発明の効果］ −１に の発明の金属長尺物埋設位置測定方法にｊ；れば、金属
長尺物に生じさせる誘導電流の測定値が零（０）になっ
たときの送信または受信コイルのコイル軸の向きの回転
角を測定するようにしたので、そのときの誘導電流の変
化は僅かな回転角の変化に対して大きく変化し、その回
転角を非常に正確に求めることができ、送信または受信
コイルで測定する２箇所の位置で、そのコイル軸の回転
面を含む平面が金属長尺物に正確に直交しなくても、誘
導電流の測定値が零（０）となるコイル軸の回転角は非
常に正確に読み取ることができ、したがって金属長尺物
の埋設位置および深さを非常に正確に求めることができ
る。

またもう１つのこの発明の測定装置によれば、２つの送
信コイルが定間隔で設けられ、それぞれ地表面に対して
直交する面内で回転されるようにし、上記定間隔の設定
値においてそれぞれの回転角を演算処理器に入力するよ
うにしであるので、測定現場にその装置を持ち込んで測
定操作を行えば、上記測定方法で述べたと同様に、正確
に金属長尺物に埋設位置および深さを求めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の金属長尺物埋設位置測定装置の構造
を示すブロック線図を含む斜視図、第２図ないし第５図
はこの発明の測定方法の基本原理を説明するための金属
長尺物に対して送信コイルを操作する状態を示すもので
、第２図はその正面図、第３図（イ）は同じくその正面
図、同図（ロ）は誘導電流と送信コイルの回転角との関
係を示す曲線図、第４図（イ）は正面図、同図（ロ）お
よび（ハ）は誘導電流と送信コイルの回転角との関係を
示す曲線図、第５図（イ）および（ロ）はもう１つの操
作状態を示す正面図および平面図および第６図は従来の
測定方法を説明するための測定装置の簡略斜視図である
。 Ｉ；金属長尺物、２．地表面、１１；送信装置、１２、
受信装置、１３．１３Ａ、１３Ｂ：送信コイル、１４Ａ
、１４Ｂ；回転軸、１５Ａ１１５８：モータ、１６Ａ、
１６日：回転角検知器、１７；発信器、Ｉ８．電源、１
９：無線受信器、２０演算処理器、２１：表示器、２２
：受信コイル、２３；検波増幅器、２４：無線送信器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信コイルのコイル電流によつて埋設金属長尺物
   に誘導電流を生じさせ、その電流を受信装置で測定する
   ことにより上記金属長尺物の埋設位置を測定する方法に
   おいて、 送信コイルまたは受信装置の受信コイルのいずれか一方
   のコイル軸の向きを、その軸を含み、地表面に直交する
   平面内において回転させ、 送信コイルのコイル電流によつて生じた上記埋設金属長
   尺物の誘導電流が、零であることが測定されたときの上
   記コイル軸の水平位置からの回転角を求め、 さらに、上記位置とは異なるが地表からほぼ同一高さの
   位置おいて、上記コイル軸の回転面と同一面内でコイル
   軸の向きを回転させて、上記と同様にコイル軸の水平位
   置からの回転角を求め、上記コイルの上記２つの測定位
   置の間の距離と上記のそれぞれの回転角とから長尺物の
   埋設位置を求める ことを特徴とする金属長尺物埋設位置測定方法。
2. （２）水平面内で間隔を置いて平行な２つの駆動回転軸
   のそれぞれに、コイル軸が同一面内にあつてかつ上記回
   転軸に直交して設けられた２つの送信コイル、 これら送信コイルに切り替えスイッチを介して接続され
   た発信器、 上記切り替えスイッチに連動する切り替えスイッチを介
   して駆動される上記回転軸の回転角検出器、 上記回転角、上記送信コイルによつて埋設金属長尺物に
   生じる誘導電流等を入力してその長尺物の位置を算出す
   る演算処理器、および 受信器 からなる送信装置と 上記誘導電流を検出する受信コイル、およびその誘導電
   流を前記送信装置の受信器へ送信する送信器 からなる受信装置と からなることを特徴とする金属長尺物埋設位置測定装置
   。