JPH05107366A

JPH05107366A - 地中埋設物を探査する方法とその装置

Info

Publication number: JPH05107366A
Application number: JP26504091A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Yasumori; 森雅一安; Masato Masuyama; 山正人益
Original assignee: TOUDEN SEKKEI KK
Current assignee: TOUDEN SEKKEI KK
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】物標１０以外の導電性管体２０が存在してい
ても、正しい物標１０の位置を特定できる地中埋設物の
探査方法とこの方法を実施する装置を提供することにあ
る。【構成】地中埋設物探査装置は、垂直方向の高さが互
いに異なる少なくとも２個の垂直磁界検出器４１，４３
と少なくとも１個の水平磁界検出器４２とを装備した磁
界検出装置４０と、距離検出器４４と、前記検出器４
１，４２，４３，４４からの信号を処理して、各測定位
置での磁界の同相成分と直角成分を分離して求め、別管
２０による磁界の歪みを排除し、物標１０のみの磁界を
求め、物標１０の埋設位置を特定する測定本体３０とで
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地中に埋設された金
属管（以下、物標という）に直接あるいは間接的な方法
で交流電流を流し、この電流が地表面上に作る磁界分布
を磁界センサによって測定し、この分布の形から物標の
水平位置および深さを標定する地中埋設物の探査方法、
およびこの方法を実施するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】実際の現場では、物標が埋設されている
土壌の組成は複雑であり、また地中には物標以外の金属
管路・磁性体などの各種埋設物、更に地上には各種の金
属物体が存在し、これ等による磁界が物標の作る磁界に
影響を及ぼし、地表面上の観測磁界を歪ませ、物標の水
平位置および深さの標定を困難なものにしている。

【０００３】物標に平行に別の金属管（以下、別管とい
う）が埋設されており、これが二次回路を形成し得るよ
うになっていると、物標電流による磁界によって、別管
に誘導電流が生じ、これが周囲に磁界を作って物標電流
による磁界を歪ませ、物標の位置推定を困難なものにす
る。

【０００４】誘導電流による上記の効果を無視してい
る、従来の物標位置の同定方法では、実際の作業現場で
正しい物標位置と測定された見掛け上の物標位置との間
に、条件の悪い場合、１m 程度にもなる誤差を与える可
能性がある。それ故、この埋設物を堀り出したり、探査
する場合、判断を誤り、思わぬ位置を掘りおこす場合が
ある。このような状況では、特に市街地の道路のような
立て込んだ場所で作業の進捗を遅らせ、無駄な作業を強
いることになり、極めて不便、作業効率を著しく低下さ
せる結果となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は、物標以外の導電性管体が存在していても、正しい
物標の位置を特定でき、無駄な作業や誤った作業を完全
に排除できる、地中埋設物の探査方法、およびこの方法
を実施できる装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、地中に埋設された物標１０に交流電流を流し、
この電流が地表面上に作る磁界分布を、水平方向の磁界
Ｈ_hのみ検出し、互いに垂直位置の異なる少なくとも２
個の磁界検出器４１，４３と垂直方向の磁界Ｈ_vのみを
検出する少なくとも１個の磁界検出器４２とによって測
定し、これ等の磁界Ｈ_h,Ｈ_vの分布形状から物標１０の
水平位置および深さを標定する地中埋設物探査方法の場
合、電磁誘導によって別管２０に流れる電流によって生
じる別管磁界を、物標１０を流れる電流で生じる物標磁
界と位相が直角の成分を分離・測定し、この磁界成分を
用いて所定の演算を行い、物標磁界と位相が同相の成分
から別管磁界の寄与を除去して、純粋な物標磁界を求め
て物標１０の水平位置および深さを標定することことに
よって解決されている。

【０００７】更に、上記の課題は、この発明により、地
中に埋設された物標１０に交流電流を流し、この電流が
地表面上に作る磁界分布を、水平方向の磁界Ｈ_hのみ検
出し、互いに垂直位置の異なる少なくとも２個の磁界検
出器４１，４３と垂直方向の磁界Ｈ_vのみを検出する少
なくとも１個の磁界検出器４２とによって測定し、これ
等の磁界Ｈ_h,Ｈ_vの分布形状から物標１０の水平位置お
よび深さを標定する地中埋設物探査装置の場合、 −上記磁界検出器４１，４２，４３を装備した地表面上
を移動可能な磁界検出装置４０と、 −前記磁界検出装置４０の移動距離を検出する距離検出
器４４と、 −測定本体３０と、で構成され、前記測定本体３０に、 −上記検出器４１，４２，４３，４４の検出信号を受け
入れ、各測定位置で測定された水平磁界Ｈ_hと垂直磁界
Ｈ_vの同相成分と直角成分を別々に分離して、求めたア
ナログ値をデジタル値に変換した後、記憶器に保管し、
プログラムによって指定されている所定の演算式に基づ
き、記憶された磁界の同相・直角成分から別管２０によ
る磁界の影響を除去して、純粋な物標１０の磁界のみを
求める演算処理を行う演算処理手段と、 −諸測定を所定順序で行う手順および上記演算処理を行
う手順のプログラムを記憶し、このプログラムに従って
順次処理を実行させるシーケンス制御手段と、 −物標１０に印加する所定周波数の交流電流を発生させ
る手段と、が設けてあることによって解決されている。

【０００８】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。

【０００９】

【作用】ここでは、簡単のため、図１に示すように、別
管２０が１本で物標１０に平行に存在しているものと
し、物標に流した電流Ｉ₁からの誘導により、容易に二
次回路を形成し得る形状になっている場合を考察する。

【００１０】別管が複数本埋設されていたり、あるいは
他の形状の物体が埋設されており、これ等が二次回路を
形成し得るような場合でも、それ等は通常充分に距離が
離れているので、別管の影響は物標に最も近い１本につ
いて考察すれば、実用上充分な精度が得られる。

【００１１】両回路間の相互インダクタンスをＭとする
と、図１の下に示すような等価回路を考えることができ
る。

【００１２】この等価回路の助けで、次の回路方程式が
成り立つ、（Ｒ₁＋ｊωＬ₁）Ｉ₁＋ｊωＭＩ₂＝Ｅ (1) ｊωＭＩ₁＋（Ｒ₂＋ｊωＬ₂）Ｉ₂＝０ (2) (2) により、複素係数ｋを用いて、Ｉ₂＝ｋＩ₁ ｋ＝−ｊωＭ／（Ｒ₂＋ｊωＬ₂） (3) となる。

【００１３】特に、ωＬ₂≪Ｒ₂の場合（低い周波数の
場合）は、Ｉ₂はＩ₁より位相が約90度遅れる。また、
ωＬ₂≫Ｒ₂の場合（高い周波数の場合）は、Ｉ₂はＩ
₁に対してほぼ逆位相となる。

【００１４】図２に示すように、物標１０と別管２０が
地中に埋設されていて、これを観測位置Ｐで観測した場
合の水平磁界Ｈ_hおよび垂直磁界Ｈ_vを求める。ここ
で、相互の位置関係と関連する磁界を規定する下記の記
号を導入する。

【００１５】Ｄ：地表面から物標までの垂直深さｄ：地表面から別管までの垂直深さｓ：物標から観測位置Ｐまでの水平距離ｓ₀：物標と別管の間の水平距離ｈ：地表面から観測位置までの垂直距離Ｈ₁：物標を流れる電流によって生じる磁界Ｈ₂：別管を流れる電流によって生じる磁界Ｈ₀：物標の真上の地表面での物標によって生じる磁
界。

【００１６】更に、これ等の位置に関する量を物標１０
の地表面からの垂直深さＤで下記のように規格化する。
即ち、ｈ／Ｄ → ｈ，ｄ／Ｄ → ｄｓ₀／Ｄ → ｓ₀，ｓ／Ｄ → ｓ次いで、Ｈ₁とＨ₂から合成される磁界の水平成分Ｈ_h
と垂直磁界Ｈ_vも上記の磁界Ｈ₀で規格化する。即ちＨ_h／Ｈ₀ → Ｈ_h，Ｈ_v／Ｈ₀→ Ｈ_v で表す。この規格化によって、合成磁界Ｈ_h，Ｈ_vは下
記のように表せる。

【００１７】

【外１】

【００１８】別管が存在しなければ（即ち、上式でｋ＝
０），物標の位置は等式(4) と(5)のそれぞれ第１項か
ら、容易に求まる。物標の水平位置は、(5) から、Ｈ_v＝０ (6) を満たす水平位置ｓから、あるいは式(4) のＨ_hが最大
値を示す水平位置ｓから定まる。また、垂直位置は、
(6)式を満たす水平位置、つまり、物標の真上の位置
（図２の場合、ｓ＝０）を求め、この水平位置で、しか
もそれぞれ地表面および地表面より高さｈ₀のところの
水平磁界Ｈ_h ⁰，Ｈ_h ^hを用いて、(4) の第１項から、

【００１９】

【外２】

【００２０】として求まる。

【００２１】ここで、複素係数ｋを実数部α，虚数部β
を用いて表すと、ｋ＝−α−ｊβ (8) となる。更に、 (8)式を地表面での水平磁界（ｈ＝０）
に対する (4)式に代入して、この式の右辺の実数部と虚
数部をそれぞれＡとＢで表すと、Ｈ_p＝Ａ−ｊＢ (9) ここで、

【００２２】

【外３】

【００２３】これ等の値を複素平面で表示すると図３の
ように表せる。物標１０からの磁界のみの振幅Ａ₁に対
して別管からの磁界の振幅Ｃは同相成分Ａ₂と直角成分
Ｂに分解できる。この場合、

【００２４】

【外４】

【００２５】である。

【００２６】同様に、地表面における垂直合成磁界Ｈ_v
は式 (5)より実数部をＤ，虚数部をＥとして、Ｈ_v＝Ｄ−ｊＥ (13) で表せる。ここで、

【００２７】

【外５】

【００２８】位相角φは、

【００２９】

【外６】

【００３０】となる。

【００３１】以上の関係式を要約すると、式 (10) と
(14) の右辺第２項はそれぞれ別管の影響であり、別管
が存在しなければこれ等の項は零であり、同時に式 (1
1) と(15)の値も零である。式 (10) の第２項は式の形
から明らかなようにｓ₀の位置を中心に左右対称な陣笠
状になっており、式 (11) のＢも同様である。

【００３２】物標位置（水平、深さ）の標定に誤差をも
たらす大きな原因は、合成磁界の空間分布が歪むことで
あり、この歪は物標磁界に別管磁界が重なることによっ
て生じる。

【００３３】従って、合成磁界の中から物標磁界の水平
成分および垂直成分のみを選択検出できれば、別管磁界
とは無関係に式 (6)と式 (7)によって物標位置を特定で
きる（水平位置は式 (6), 垂直位置は式 (7)) 。

【００３４】しかし、合成水平磁界は式 (9)に示す通
り、物標磁界に別管磁界の同相分が加わった磁界Ａおよ
び物標磁界から位相が 90 度遅れた直角成分Ｂとから成
っており、上記の選択検出が困難であれば、次のように
して精度向上を図ることができる。

【００３５】先ず、磁界成分Ｂは別管に単独に別管電流
の直角成分が流れた場合の磁界であるから、式 (6)と
(7)を別管に適用して別管位置（ｄ，ｓ₀）を特定でき
る。

【００３６】次に、この（ｄ，ｓ₀）の位置に物標電流
と同相で適当な大きさの電流が流れたときの磁界を計算
し（この磁界で別管磁界の逆位相成分を打ち消す）、こ
れを磁界Ａに加え、その大きさを適当に調節して合成磁
界がＡの第１項のみ残るようにする。第１項のみであれ
ば、式 (6)と式 (7)によって物標位置を特定することが
できる。

【００３７】第１項のみ残ったか否かの判定は磁界分布
の対称性、即ちピークを中心に左右に陣笠状分布になっ
ているか否かを見ればよい。

【００３８】垂直磁界を利用して深さを測定する場合に
ついても同様である。

【００３９】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づき、この発明
をより詳しく説明する。

【００４０】図４には、この発明による埋設物探査装置
の全体のブロック回路図が示してある。この装置を大別
すると、測定本体３０と磁界検出装置４０およびこの検
出装置に付属する距離検出器４４で構成されている。

【００４１】磁界検出装置４０は、磁界に対する主検出
方向が水平方向を向いた第一水平コイル４１と第二水平
コイル４３および主検出方向が垂直方向を向いた垂直コ
イル４２を装備している。この場合、第一および第二水
平コイル４１，４３は、磁界検出装置４０の中で互いに
異なる垂直位置に、しかも同じ水平位置に固定設置され
ている。そして、この磁界検出装置４０には地表面上を
移動できるようにするため、下部に車輪（図示せず）が
設けてある。

【００４２】距離検出器４４は、地表面上の特定の位置
を基準にして、そこから前記磁界検出装置４０が移動し
た距離を検出するもので、この磁界検出装置４０内に設
けることもできるし、必要とあれば、磁界検出装置４０
とは異なる装置に設置できる、あるいは手動で移動距離
を検出する検出器であってもよい。しかし、何れの方式
を採用するにしても、基準位置から磁界検出装置４０が
移動した距離を正確に測定できることが大切である。

【００４３】測定本体３０の発振制御部３７には、一定
の周波数ｆ₀の交番電圧を発生させる基準電圧発生器が
内蔵されている。この出力電圧を電力増幅器３８に導入
し、そこで一定の周波数ｆ₀の交番駆動電流に変換し、
変換した電流を導線Ｌ₅を介して物標１０に印加する。
なお、発振制御部３７には出力信号の周波数ｆ₀と振幅
を可変できる自動ないしは手動の周波数可変設定器（図
示せず）が具備されている。物標１０に印加された交番
電流によって生じる磁界は、地表面上で第一水平コイル
４１，垂直コイル４２、第二水平コイル４３によって検
出され、それ等の検出信号は、それぞれ対応する導線Ｌ
_1,Ｌ_2,Ｌ₃を介して測定本体３０に導入される。更に、
距離検出器４４によって検出された距離検出信号は導線
Ｌ₄を介して測定本体３０に供給される。この測定本体
３０には距離測定回路３６が内蔵されていて、例えばロ
ータリーエンコーダとそれに取り付けられた車輪から成
る距離検出器４４によって検出されたアナログ検出信号
がデジタル出力信号に変換されて、中央演算部３５に出
力される。なお、電源部３９は、測定本体３０中の各回
路要素に必要な供給電源（例えば、５Ｖおよび／または
15 Ｖの電圧電源)を発生させる回路で、電源部３９に
対する主供給電源は商用電源、例えば AC 100 Ｖの電源
あるいはバッテリーから供給される。

【００４４】導線Ｌ_1,Ｌ_2,Ｌ₃を介して測定本体３０に
導入された検出信号は、例えばアナログスイッチ等で構
成できる入力切換器３１に導入される。この入力切換器
３１は３種の検出信号の一つを順次所定のサイクルで一
定の分割時間の間、その中を通過させて、入力切換器３
１の出力端から出力させるマルチプレクサで構成されて
いる。時間分割の切換周期の制御信号は図示していない
中央演算部３５中のパルス発生器で形成され、そこから
入力切換器３１の制御入力端に導入される。もちろん、
切換周期は物標１０に印加させる交番励起電流の周波数
ｆ₀より充分長く選択されている。入力切換器３１の出
力信号は、例えば低域濾波器と増幅器で構成されている
ノイズ除去回路３２を経由して同期検波器３３に導入さ
れる。

【００４５】同期検波器３３では、ノイズ除去回路３２
の出力信号を物標１０に印加する励起電流に対して同相
成分と 90 度位相のずれた直角成分を分離して取り出す
同期検波信号処理が行われる。この信号処理は、磁界検
出コイル４１，４２，４３の各々に対して各分割時間内
に行われる。信号処理されたアナログ信号は、アナログ
・デジタル変換器３４に供給され、ここで対応するデジ
タル信号に変換され、中央演算部３５に導入される。

【００４６】図５には中央演算部３５の内部構成要素が
更に詳細に図示してある。この中央演算部３５の中に
は、測定本体３０の中で種々の制御を順次実行するため
のプログラムを収納できる、例えばリードオンリメモリ
で構成されている制御記憶器ＲＯＭ，測定結果あるいは
途中での演算結果を一時的に保管する、例えばランダム
アクセスメモリで構成される一時記憶器ＲＡＭ，制御入
力信号を導入するためのキーボードＫＢＤ，演算結果あ
るいは測定メニュー等を表示および印字する表示部ＣＲ
Ｔと印字装置ＰＲＴ，全ての演算処理と制御シーケンス
を司るマイクロプロセッサμＰ，および上に列記した各
種構成要素ＲＯＭ，ＲＡＭ，μＰ等とアナログ・デジタ
ル変換器３４と距離測定回路３６からのデジタル出力信
号をデジタル的に結び付けるバス結線ＢＵＳで構成され
ている。従って、一時記憶器ＲＡＭには、検出コイル４
１，４２，４３によって検出された各測定位置での磁界
検出信号の同相成分と直角成分がそれぞれ記憶される。
また、制御記憶器ＲＯＭには、以下で詳細に説明する３
種の測定モードでの各演算処理を実行する手順や演算方
式（所謂アルゴリズム、例えば式 (4), (5), (6), (7),
(9)− (11), (13) −(15) の中の必要なもの）が保管
されている。その外、中央演算部３５の中には、発振制
御部３７からの一定周波数ｆ₀の出力信号をトリガー信
号として、入力切換器３１の時間分割サイクルの周期を
指定する制御入力信号を形成するタイミング回路ＤＶも
ある。このタイミング回路ＤＶは一定周波数ｆ₀を基本
周期としてこの整数倍のサイクルで測定データを一時記
憶器ＲＡＭに入出力させる動作を指定するシーケンス制
御の基本周波数も形成する。

【００４７】次に、別管による磁界の歪みを除去するた
め、つまり既に説明した式 (10) と式 (14) のそれぞれ
第２項を除去ないしは殆ど無視できる程度の値に低減さ
せ、純粋に物標１０のみの電流で生じる磁界に実質上す
るため、この発明によれば、特に有利な３種の測定モー
ドを提唱している。

【００４８】測定モード（Ｉ）この測定モードでは、物標１０に流す一定交番電流の周
波数ｆ₀は固定されている。測定のステップ１〜９は下
記の通りである。

【００４９】１．物標１０に任意の一定周波数ｆ₀の一
定電流を流す。

【００５０】２．測定領域内の地表面の任意の１地点に
おける磁界（水平磁界、垂直磁界）を検出コイル４１，
４２，４３で測定する。

【００５１】３．測定した磁界（水平磁界、垂直磁界）
を、同期検波器３３で物標電流に対する同相成分と直角
成分とに分離して記憶する。

【００５２】４．地表面で、物標１０に対して垂直と考
えられる方向へ検出コイル４１，４２，４３を直線的に
移動させ、一定間隔毎に測定した磁界のデータを求め記
憶する。

【００５３】５．水平および垂直両磁界の直角成分の有
無を調べる。有なら下記ステップ６に、無なら下記ステ
ップ９に移行させる。

【００５４】６．上記ステップ５で求めた磁界分布デー
タを各地点の水平および垂直両磁界の同相成分データに
代数的に加える。

【００５５】７．合成水平磁界が左右対称になったか？
（ No あるいは Yes）８． No の場合、上記ステップ５の分布の符号および大
きさを変えて、上記６，７の計算を Yesになるまで反復
繰り返す。

【００５６】９． Yesの場合、合成水平磁界および合成
垂直磁界を使って物標１０の位置を特定する。

【００５７】この測定モードでは、一旦求めた磁界を基
に図３で別管による磁界の直角成分Ｂを電算機内の演算
処理だけで、適当な大きさに代数的に可変し、丁度同相
成分Ａ₂にして、合成磁界（水平または垂直）の成分か
ら除去している。

【００５８】一定周波数ｆ₀は２ Hz 〜２ kHzで、好ま
しくは、 20 Hz〜 225Hzの範囲に選択して使用される。

【００５９】測定モード（II) この測定モードでは、物標１０に流す交番電流の周波数
は固定される。従って、発振制御部３７から供給する交
番電圧の周波数は可変できる必要がある。測定のステッ
プ１〜６は下記の通りである。

【００６０】１．周波数を変化させ、別管電流の作る水
平磁界の直角成分が最大になる周波数の物標電流を流
す。

【００６１】２．その周波数を固定し、地表面の任意の
１地点の磁界の強度（水平磁界および垂直磁界）をサー
チコイルで測定する。

【００６２】３．上記両磁界を同期検波器３３で、物標
電流に対する同相成分と直角成分とに分離して記憶す
る。

【００６３】４．検出コイル４１，４２，４３を地表面
上で直線的に移動させ、一定間隔毎にデータを測定して
記憶する。

【００６４】５．各測定点の水平磁界および垂直磁界の
直角成分を同相成分に代数的に加える。

【００６５】６．上記データ（物標電流による地表面の
磁界分布）により物標１０の水平位置および深さを特定
する。

【００６６】この測定モードでは、適当な周波数を選択
して、別管による磁界の垂直成分Ｂと同相成分Ａ₂を等
しくし（図３を参照、即ち、図中のθを 45 °にす
る）、中央演算装置中で合成磁界中のＡ₂を代数的に同
相成分Ａから除去して、純粋な物標１０のみの磁界Ａ₁
を求めている。

【００６７】この場合、周波数の可変範囲は、２ Hz 〜
２ kHzで使用すると、効果的である。従って、発振制御
回路３７に内蔵された発振器はこの可変範囲を満たすよ
うに、設計される。

【００６８】測定モード（III) この測定モードでも、励起電流に対して周波数が可変さ
れる。測定のステップ１〜３は下記の通りである。

【００６９】１．測定領域の任意の一点において、別管
電流の直角成分が作る水平磁界が最大となるように物標
電流の周波数を調整する。

【００７０】２．物標電流の周波数を上記ステップ１の
周波数の１/20 〜１/5にする。

【００７１】３．測定モードＩ，IIと同様にして、水平
磁界、垂直磁界を測定して記録し、その分布より物標位
置を特定する。

【００７２】この測定モードでは、印加電流の周波数を
１/20 〜１/5にすることによって、別管の磁界成分Ｃを
実質上Ａ₁より充分小さくして無視できる状態にするこ
とに相当する。

【００７３】この場合、周波数の可変範囲は、２ Hz 〜
２ kHzで使用すると、効果的である。従って、発振制御
回路３７に内蔵された発振器はこの可変範囲を満たすよ
うに、設計される。

【００７４】以上、この発明を例示的な図面に基づき説
明したが、この発明の範囲を逸脱することなく種々の変
形、改良を導入することができる。しかし、この発明は
このような例示的に示したものに限定されるものでな
く、特許請求の範囲に規定するものであれば、全てこの
発明の範囲にある。

【００７５】例えば、図４の測定本体３０の３個の磁界
検出器４１，４２，４３に対してノイズ除去回路、同期
検出器、アナログ・デジタル変換器をそれぞれ１個づつ
設け、入力切換器３１を使用しない並列回路も考えられ
る。

【００７６】また、磁界検出器４１，４２，４３をサー
チコイルとして説明したが、これ等を半導体素子、例え
ばホール素子、磁気抵抗素子で構成することもできる。
その場合、これ等の素子に使用される定電流源回路を用
意する必要がある。

【００７７】更に、図５で説明した中央演算部３５に付
属する入出力装置、つまり表示部ＣＲＴ，キーボードＫ
ＢＤあるいはプリンタＰＲＴは、必要に応じて適宜選択
して全部またはその一部のみを設置できる。また、どの
入出力装置も設置しない方式も考えられる。

【００７８】その外、中央演算部３５の中で使用した二
つの記憶器をフロッピーデイスクあるいはハードデイス
クで構成することもできる。この場合には、デイスクを
駆動させる駆動装置、および入出力信号の復号化と符号
化用の処理回路も付属させることは当然必要になる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による地
中埋設物探査方法と装置により、物標の位置を正確に特
定でき、誤った掘削作業を防止でき、作業効率を高める
ことができる。それ故、この発明による地中埋設物探査
装置は、市街地のような立て込んだ歩道や道路での掘り
起こし作業に特に有利に使用できる。また、この発明に
よる地中埋設物探査装置は、比較的小型で軽量に作成で
きるので、単に測定に便利でなく、移動時の輸送や測定
時の移動や保守にも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】地中に埋設された物標と別管の幾何学的な配
置、およびそれ等を流れる電流に対する等価回路を示す
模式図である。

【図２】物標、別管および観測位置の間の幾何学的な相
対関係を指定するための模式配置図である。

【図３】物標電流および別管電流によって誘起する個別
磁界の位相の相対関係を示す図である。

【図４】この発明による測定装置の総合ブロック回路図
である。

【図５】中央演算処理部の内部回路の詳細を示すブロッ
ク回路図である。

【符号の説明】

１０物標２０別管３０測定本体３１入力切換器３２ノイズ除去回路３３同期検波器３４アナログ・デジタル変換器３５中央演算部３６距離測定回路３７発振制御部３８電力増幅器３９電源部４０磁界検出装置４１第一水平コイル４２垂直コイル４３第二水平コイル４４距離検出器Ｌ₁〜Ｌ₅ 導線ＲＯＭ制御記憶器ＲＡＭ一時記憶器 μＰマイクロプロセッサＣＲＴ表示部ＫＢＤキーボードＰＲＴプリンタＢＵＳバス結線ＤＶタイミング回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地中に埋設された物標１０に交流電流を
流し、この電流が地表面上に作る磁界分布を、水平方向
の磁界Ｈ_hのみ検出し、互いに垂直位置の異なる少なく
とも２個の磁界検出器４１，４３と垂直方向の磁界Ｈ_v
のみを検出する少なくとも１個の磁界検出器４２とによ
って測定し、これ等の磁界Ｈ_h,Ｈ_vの分布形状から物標
１０の水平位置および深さを標定する地中埋設物探査方
法において、電磁誘導によって別管２０に流れる電流に
よって生じる別管磁界のうち、物標１０を流れる電流で
生じる物標磁界と位相が直角の成分を分離・測定し、こ
の磁界成分を用いて所定の演算を行い、物標磁界と位相
が同相の成分から別管磁界の寄与を除去して、純粋な物
標磁界を求めて物標１０の水平位置および深さを標定す
ることを特徴とする地中埋設物探査方法。
【請求項２】別管磁界の寄与を除去するには、以下の
測定ステップが使用される：１．物標１０に任意の一定周波数ｆ₀の一定電流を流
す、２．測定領域内の地表面の任意の１地点における磁界
（水平磁界、垂直磁界）を検出コイル４１，４２，４３
で測定する、３．測定した磁界（水平磁界、垂直磁界）を、同期検波
器３３で物標電流に対する同相成分と直角成分とに分離
して記憶する、４．地表面で、物標１０に対して直角と考えられる方向
へ検出コイル４１，４２，４３を直線的に移動させ、一
定間隔毎に測定した磁界のデータを求め記憶する、５．水平および垂直両磁界の直角成分の有無を調べる。
有なら下記ステップ６に、無なら下記ステップ９に移行
させる、６．上記ステップ５で求めた磁界分布データを各地点の
水平および垂直両磁界の同相成分データに代数的に加え
る、７．合成水平磁界が左右対称になったか？（ No あるい
は Yes）８． No の場合、上記ステップ５の分布の符号および大
きさを変えて、上記６，７の計算を Yesになるまで反復
繰り返す、９． Yesの場合、合成水平磁界および合成垂直磁界を使
って物標１０の位置を特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の地中埋設物探査方
法。
【請求項３】別管磁界の寄与を除去するには、以下の
測定ステップが使用される：１．周波数を変化させ、別管電流の作る水平磁界の直角
成分が最大になる周波数の物標電流を流す、２．その周波数を固定し、地表面の任意の１地点の磁界
の強度（水平磁界および垂直磁界）をサーチコイルで測
定する、３．上記両磁界を同期検波器３３で、物標電流に対する
同相成分と直角成分とに分離して記憶する、４．検出コイル４１，４２，４３を地表面上で直線的に
移動させ、一定間隔毎にデータを測定して記憶する、５．各測定点の水平磁界および垂直磁界の直角成分を同
相成分に代数的に加える、６．上記データ（物標電流による地表面の磁界分布）に
より物標１０の水平および深さを特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の地中埋設物探査方
法。
【請求項４】別管磁界の寄与を除去するには、以下の
測定ステップが使用される：１．測定領域の任意の一点において、別管電流の直角成
分が作る水平磁界が最大となるように物標電流の周波数
を調整する、２．物標電流の周波数を上記ステップ１の周波数の１/2
0 〜 1/5にする、３．同様にして、検出コイル４１，４２，４３を地表面
上で直線的に移動させ、水平磁界、垂直磁界を測定して
記録し、その分布より物標位置を特定する、ことを特徴とする請求項１に記載の地中埋設物探査方
法。
【請求項５】地中に埋設された物標１０に交流電流を
流し、この電流が地表面上に作る磁界分布を、水平方向
の磁界Ｈ_hのみ検出し、互いに垂直位置の異なる少なく
とも２個の磁界検出器４１，４３と垂直方向の磁界Ｈ_v
のみを検出する少なくとも１個の磁界検出器４２とによ
って測定し、これ等の磁界Ｈ_h,Ｈ_vの分布形状から物標
１０の水平位置および深さを標定する地中埋設物探査装
置において、 −上記磁界検出器４１，４２，４３を装備した地表面上
を移動可能な磁界検出装置４０と、 −前記磁界検出装置４０の移動距離を検出する距離検出
器４４と、 −測定本体３０と、で構成され、前記測定本体３０に、 −上記検出器４１，４２，４３，４４の検出信号を受け
入れ、各測定位置で測定された水平磁界Ｈ_hと垂直磁界
Ｈ_vの同相成分と直角成分を別々に分離して、求めたア
ナログ値をデジタル値に変換した後、記憶器に保管し、
プログラムによって指定されている所定の演算式に基づ
き、記憶された磁界の同相・直角成分から別管２０によ
る磁界の影響を除去して、純粋な物標１０の磁界のみを
求める演算処理を行う演算処理手段と、 −諸測定を所定順序で行う手順および上記演算処理を行
う手順のプログラムを記憶し、このプログラムに従って
順次処理を実行させるシーケンス制御手段と、 −物標１０に印加する所定周波数の交流電流を発生させ
る手段と、が設けてあることを特徴とする地中埋設物探査装置。
【請求項６】水平磁界Ｈ_hと垂直磁界Ｈ_vの同相成分
と直角成分を分離するため、測定本体３０には物標１０
に印加する所定周波数の交流電流を供給する発振制御部
３７の前記所定周波数に一致するトリガー信号を基準に
して同期させて分離する同期検波器３３が設けてあるこ
とを特徴とする請求項５に記載の地中埋設物探査装置。
【請求項７】磁界検出器４１，４２，４３の検出信号
を時間分割して順次演算処理するため、マルチプレクサ
で構成された入力切換器３１が測定本体３０の入口に装
備されていて、時間分割の周期は前記トリガー信号の周
期の整数倍に設定されていることを特徴とする請求項５
または６に記載の地中埋設物探査装置。
【請求項８】前記演算処理手段と前記シーケンス制御
手段は、請求項２の測定手順に従うプログラムを内蔵し
ていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記
載の地中埋設物探査装置。
【請求項９】前記演算処理手段と前記シーケンス制御
手段は、請求項３の測定手順に従うプログラムを内蔵し
ていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記
載の地中埋設物探査装置。
【請求項１０】前記演算処理手段と前記シーケンス制
御手段は、請求項４の測定手順に従うプログラムを内蔵
していることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に
記載の地中埋設物探査装置。
【請求項１１】測定本体３０の中央演算処理部３５に
は、指令入力と測定結果をモニターできる表示部ＣＲ
Ｔ，指令入力信号を入力できるキーボードＫＢＤ，およ
び指令入力と測定結果を印字記録させるプリンターの何
れか１つまたはそれ以上のものが付属していることを特
徴とする請求項５〜１０の何れか１項に記載の地中埋設
物探査装置。
【請求項１２】物標１０に印加する交番電流の周波数
の範囲は、２ Hz〜２ kHz, 好ましくは 20 Hz〜 225Hz
であることを特徴とする請求項５〜１１の何れか１項に
記載の地中埋設物探査装置。