JPS6056280A

JPS6056280A - 埋設長尺体の埋設深度測定方法及び装置

Info

Publication number: JPS6056280A
Application number: JP58164846A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ando; 正敏安藤; Shigenori Hasegawa; 長谷川　重則
Original assignee: NIPPON BUTSURI TANKO KK; Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: NIPPON BUTSURI TANKO KK; Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1983-09-07
Filing date: 1983-09-07
Publication date: 1985-04-01
Also published as: JPH0249676B2

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、海底面下に埋設されている海底ケーブルや・
千イゾライン等又は陸の地面下に埋設されているケーブ
ル等の埋設長尺体の埋設深度を測定する埋設長尺体の埋
設深度測定方法及び装置復に関するものである。

（従来技術〕近年、海底クープルや・９イブライン等の長尺体を海底
に布設する場合、錨や漁具等によって外傷を受けるのを
防止するため海底下１〜２ｍ程度の深さに埋設すること
が一般的になっている。しかしながら、海底面は潮流の
影響を受け、底質の移動により初期の埋設深度が変化す
る。従って、埋設長尺体のメンテナンスのため定期的に
埋設深度を測定し、埋設深度が不足している場合には、
その部分の再埋設等の防護対策を施している。

従来、海底ケーブルの埋設深さの６１１１定は、埋設さ
れているケーブルの導体又は測定用の専用の導体に５〜
１．　ＯＡ程度の交流の電流を流し、アンペールの法則
により導体周辺に磁場を発生させ、この状態で複数個の
サーチコイルを前後方向に所定間隔で固定した埋設深度
測定装Ｖｉヲケーブルに対して直交する方向に移動させ
、磁界によって成るサーチコイルに誘起された電圧が最
大となった同一時刻に他のサーチコイルに誘起される電
圧の大きさにより埋設深度を測定するものであった。

しかしながら、このような埋設深度の測定方法では、ケ
ーブルの導体に測定用の電流ヲカコして外部に積極的に
漏洩磁界を作る必要があるので、一般的にはケーブルの
送電を停止しなければならない等の問題があり、また送
水管等のノイプラインや通信ケーブル等の測定用の大き
な電流を流せる４休をもたない埋設長尺体の場合には、
埋設深度の測定を行えない欠点があった。

（発明の目的）本発明の目的は、埋設長尺体に電ＩＸを流さなくても埋
設深度の６＋１１定を行うことができる埋設長尺体の埋
設深度測定方法及び装置を提供するにある。

（発明の原理）本発明は、埋設長尺体は鎧装鉄線や鉄管等の磁性体金偏
え、この磁性体が地球磁場により数ガウス程度に弱く磁
化されている点に着目し、この磁性体の弱い磁界を磁気
センサーで効率よく検出して埋設長尺体の埋設深度を測
定するのである。

地球磁場で磁化されている磁性体を有する埋設長尺体に
磁気センサーを近づけたとき、磁気センサーに表われる
起電圧（Ｅ）は次式で示される。

。＝１泪−蟻アークｄｔ　ｄｘ　ｄｔここに、Ｘ二検知磁気の水平成分ｄＸ　／　ｄ　ｘ−場所による磁力の変化ｄ　ｘ／　ｄ
　ｔ　−＠気センサーの移動速度上式から起電圧（Ｅ）
　金大きくするためには、磁気センサー中を通過する全
磁束を多くするか、或は磁気センサーの移動速度（曳航
速度〕を速くすることが有効である。

しかし、磁気センサーの移動速度を大きくする七いりこ
とは、例えば海底面上を走行するセンサー搬送体に磁気
センサー全搭載して該センサー搬送体を船で曳航してい
る場合には、船の速度を上げることであり、それには限
界がある。陸上でも同様のことが言える。

このことから本発明では、センサー搬送体の速度に関係
なく、磁気センサーの方を別に速く動力・して起電圧（
Ｅ）を高くし、測定精度及び測定可能深度の増大を図る
ものである。

センサー搬送体の速度に関係なく磁気センサーを速く動
かす動かし方としては、磁気センサーを往復運動させる
か、或は磁気センサーを回転運動させることが考えられ
る。

（発明の構成）本願の第１の発明は、磁気センサーを搭載したセンサー
搬送体を被探査面上で走行させて前記磁気センサーで前
記被探査面下の埋設長尺体が出す磁界を検出して前記埋
設長尺体の埋設深度を測定する埋設長尺体の埋設深度１
ｌｌｌｌ定方法において、前記磁気センサーを前記セン
サー搬送体上で移動させ、前記磁気センサーの前記被探
査面に対するぢ動速度を上げ、地球磁場で磁化されてい
る前記埋設長尺体の磁界音検出することを特徴とするも
のである。

本願の第２の発明は、磁気センサー（ｒ−搭１ｊ１！　
したセンサー搬送体を被探査面上で走行させて前記磁気
センサーで前記被探査面下の埋設−長尺体が出す磁界を
検出して前記埋設長尺体の埋設性Ｊ隻を測定する埋設長
尺体の埋設深度測定装置において、「′ｉｉＪ記センサ
ー搬送体は非磁性体を主体として形成され、前記センサ
ー搬送体上には前記磁気センサーを前記センサー搬送体
の進行方向に往復移動させるセンサー往復移動機構が搭
載されていることを特徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図及び第２図に示すように本実施例の埋設長尺体の
埋設深度測定装置１は、被探査而としての海底面２の下
に埋設されている海底ケーブルの如き埋設長尺体３の埋
設深度を測定するためのものであって、海底面２上に置
かれて曳索４を介して調査船５により曳航され海底面２
上を走行するようになっている。

この埋設深度測定装置１は、例えば長さが約５ｍ１幅が
４ｍ程度の大きさを有する非磁性体を主体として形成さ
れたセンサー搬送体６を備え、このセンサー搬送体６の
前後には、走行中に該装置１が浮き上らないように制御
する羽根状の非磁性体よりなる昇降舵７が所要の傾きで
取付けられている。センサー搬送体６及び昇降舵７を形
成する非磁性体としては、例えばアルミニウム、ジュラ
ルミン、木材、ＦＲＰ等を用いることができる。センサ
ー搬送体６上には、その幅方向の一方の側の前後と、他
方の側の前後とにそれぞれ磁気センサーとしてのセンサ
ーコイルｓ、＋８２．８３１８４が搭載されている。こ
れらセンサーコイル８１〜８４はケーブル９を経て調査
船５上の制御及びデータ処理部１０に接続され、埋設栗
度測出のデータ処理が行われるようになっている。また
、センサー搬送体６上には、各センサーコイル８１〜８
４をセンサー搬送体６の走行とけ別個にこのセンサー搬
送体６の進行方向に速い速度で柱径移動させるセンサー
往復移動機構１１１〜１１４が搭載されている。

第３図及び第４図はセンサー往復移動機構１１＋〜１１
４の具体例を示したものである。いずれも同じ惜造とな
っているので、センサーコイルは８として代表させ、セ
ンサー往復移動機構は１１として代表させて説明する。

このセンサー往復移動機構１１は、非磁性体よりなる水
密の円筒状ケース１２全備え、このケース１２内にセン
サーコイル８が非磁性体よりなるセンサーケース１３内
に収容されて配置されている。センサーケース１３は往
復駆動軸１４の中間に支持されている。この往復駆動軸
１４はケース１２に取付けられた１対のガイドフレーム
１５によりセンサー搬送体６の進行方向に往復移動自在
に支持されている。往復駆動軸１４の端部には関節ビン
１６にて連接棒１７の一端が連結され、この連接棒１７
の他端はクランク機構１８に連結されている。クランク
機構１８はクランク軸１９に一体のクランク円盤２゜と
、このクランク円盤２ｏに偏心して取付けられたクラン
クビン２１とから成っている。このクランクビン２１に
連接棒１７の他端が回動自在に連結されている。クラン
ク軸１９にはベベルギア２２が固着され、このベベルギ
ア２２けモーフ２３の出力軸２４のベベルギア２５に噛
み合ゎされている。出力軸２４け軸受２６で支持されて
いる。センサーケース１３にはブラケット２７が突設さ
れ、このブラケット２７とその左右のガイドフレーム１
５との間には緩衝用スプリング２８が介在されてセンサ
ーケース１３の往復移動の折返し時の緩衝作用を行うよ
うになっている。

第５図は本実施例の装置の電気系統図を示したものであ
る。図において、２９はセンサー搬送体６上に設けられ
ているセンサー部、１ｏは船上に設けられている前述し
た制御及びデータ処理部でアル。センサー部２９は、セ
ンサーコイル８を往復移動させるセンサー往復移動機構
１１と、センサーコイル８の出力を増幅する前置増幅器
３０とからなっている。制９印及びデータ処理部１０け
、センサー往復移動機Ｊ＋ｌｉマ１１に制御信号を送っ
てセンサーコイル８の移動速度を制御する速度制御器３
１と、前置増幅器３０の出力信号を電圧増幅する主増幅
器３２と、速度制御器３１からの制御信号によりｆｔｊ
制御されて主増幅器３２が出す信号のうちからセンサー
コイル８の発生周波数のみを選択増幅する同調増幅器３
３と、この同調増幅器３３の出力を整流して直流波形を
得る絶対値増幅器３４と、この絶対値増幅器３４の出力
を入力して演算をし埋設深度を算出する演算器３５と、
その出力を表示する辰示器３６とＪｈら成っている。セ
ンサー部２９は各センサーコイル８１〜８４毎に設けら
れており、船上の制御及びデータ処理部１０は各センサ
ー部２９に対して共用されるようになっている。

次に、このような埋設深度測定装ＰＣＩを用いた埋設長
尺体３の埋設深度測定方法について説明する。この装置
１は、前述したように調査船５で牽引して海底面２上を
走行させる。また、速度側位１１器３１の操作により各
センサー往復律動機構１１を、駆動し、各センザーコイ
ル８１〜８４ｆ、センサー搬送体６上で往復移動させる
。これらセンサーコイル８．〜８４の動作については同
じなので、センサーコイル８として代表させて説明する
。センサーコイル８には、地球磁場など平行磁場のみの
場合は起電圧は生じないが、地球磁嚇で鎧装鉄線等が磁
化されて渦状に弱い磁場が発生している埋設長尺体３の
近傍に来ると、センサーコイル８の速い往復運動により
起電圧が高められてセンサーコイル８の往復運動に伴い
、往復で丁度１サイクルの交流波形が生ずる。この交流
波形信月を、前置増幅器３０で増幅して船上の主増幅器
３２に導き電圧増幅し、更に同調増幅器３３によってＳ
／Ｎを改善する。往復運動の時間当りの回数は速度制御
器３１によって成る範囲内のＷＩＡ節が可能であ抄、ま
たそれによりセンサーコイル８に発生する交流電圧の周
波数も変化する。同Ｗ、′４増幅器３３は速度制御器３
Ｊの出すｆｉｉｌｌ　ｉ’；Ｉｌｌ信号により、センサ
ーコイル８の発生周波数のみを選択増幅すると、例えば
第６図（ａ）　（ｂ）　（ｅ）に示す如き交流波形が得
られる。このような出力は、次に絶対値増幅器３４に入
力して整流し、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す如き直
流出力とする。このように波形が変るのは、磁極の位置
が埋設長尺体３の布設された方向や地球上の位置で変る
ためである。これは地磁気の３要素である伏角、偏角、
水子分力によるためで、特にこの場合は伏角による影響
が大きい。長尺体３が東西方向に布設されている場合に
は、第８図（ａ）に示すように約４５°〜５０°の頌き
でＮ、Ｓの磁極が長尺体３の断面上に出来ると考えられ
る。また、長尺体３が南北方向に布設されている場合に
は、第８図（ｃ）に示すようにＮ、Ｓ極は長尺体３の上
下にあると考えらｆする。たたし、以上のことは日本付
近での話であって、同じ東西方間に布設されていても、
例えば赤道付近では第８図（ｂ）のようにほぼ水平位置
にＮ、Ｓのａｔ極ができると考えられる。第９図（ａ）
　（ｂ）　（ｃ）に示す波形は、第８図（、）　（ｂ）
　（ｃ）のような向きで磁４？ｉ、−ｑ有する埋設長尺
体３の上方でこれに対して直交するようにセンサー搬送
体６を移動したとき得られる波形を整流した波形である
。これらの波形の両端が時間軸と交わる点間の幅を波形
の周期Ｔと考えた場合、長尺体自体が小径の円形をなし
、磁極内も小さいため発生する磁場もほぼ円形に近い０
このため磁極の位置によって周期Ｔに及ぼす影響は極め
て小さいものと考えられる。

そこで、代表的な例として第９図（ｂ）に示す波形につ
いて見ると、長尺体３から発生している磁場とセンサー
コイル８の位置及びその点での起電圧との関係を示すと
第１０図のようになる。センサーコイル８の移動方向を
矢印の方向とし、センサーコイル８の各ルートでの時間
的に異なる位置’ｌｒｌ。

■、■又はＩＶ、Ｖ、Ｖ＋とした場合、センサーコイル
８は磁場圏外から磁束密度が疎の位置Ｉ又は■に入り、
次第に密のところに進み、埋設長尺体３の直上の位置■
又は■で最も磁束密度が密な点全通り、次第に磁束密度
が疎の位Ｇｑ■又は■の方へ抜けて行く。この時、セン
サーコイル８に生ずる起電圧はコイル８を通過する磁束
密度によって変化し、磁極の直上で最高値を示す。また
、この磁束に対してセンサーコイル８がほぼ直角となる
点線で示した位置１．１■、■及び■では起電圧は殆ん
ど零となって第１１図に示すような電圧波形となる。同
図において、Ｄｌは埋設長尺体３とセンサーコイル８と
の距離がＤＩの場合の電圧波形を示し、Ｄｌは埋設長尺
体３とセンサーコイル８との距離がＤｌの場合の電圧波
形を示している。従って、埋設長尺体３とセンサーコイ
ル８との距離がり、の場合は電圧波形Ｄ１の周期はＴ１
となり、埋設長尺体３とセンサーコイル８との距離が離
れてＤｌとなると周期は延びてＴ２となる。

この距離り上層）υＩＴとは、はぼ比例関係にありＴ−
一・α　・・・・・　（１） ■ で示すことができる。ここに、■はセンサーコイルの走
行速度、αは比例定数である。

絶対値増幅器３４の出力信号を入力として演算器３５でなる演算を行うことにより埋設長尺体３の埋設深度りを
得て、これを表示器３６に表示させる。

次に、本実施例でセンサーコイルを４個使用すると次に
３つの効果を得ることができる。

（イ）　センサーコイルの移動速度の旧イｒｊｆｉな測
定を行うことができる。

本例では、センサーコイル８Ｉと８□及ヒ８３と８４と
の間隔を予め一定の距離ｌに定めている。

このようにしてセンサー搬送体６を；“１５２図に示す
ように埋設長尺体３に対して６１ぼ直角に曳航すると、
先ずセンサーコイル８１と８３によって検出され、２４
！１２図（イ）（うのような電圧波形がイリられ、次に
センサーコイル８２と８４によって検出され、第１２図
（ロ）に）のような電圧波形か得られ、これら電圧波形
の山と山の相互間の時間ｔｔ６ｉ１１ればからセンサー
コイルの移動速度Ｖを容易に得ることができる。このよ
うにすると、（１）式はとなり、ｌは予め定められた既
知の一定値であるゆえｌ／α−にとｋ　＜と、１゛Ｄ＝−−・Ｋ　・・・・・・・　（５）となり、予め実
験によりＫの値をめておけば容易に埋設深度のγす出を
行うことができる。また、Ｋの値をめて第１３図のよう
なグラフを作っても、Ｔ／ｌから容易に埋設深度りをめ
ることができる。

（ロ）埋設長尺体ｔ・その他の磁性体かの判別を行うこ
とができる。

実際の海底には、磁性体の投拾物が多数散乱しており、
海底ケーブル等の埋設長尺体の埋設深度測定作業時に支
陣をきたす。しかるに、本実施例のようにセンサーコイ
ル８１と８３及び８２と８４とをそれぞれＳなる距離（
例えば、４ｍ程度）だけ離しておくと、埋設長尺体３の
場合はセンサーコイル８１と８．３及び８□と８４の出
力波形は殆んど同一振幅、同一波形となるはずであるが
、著しく振幅や波形が違う場合や、どちらか一方のみの
センサーコイルから出力が得られる場合には測定の目的
物でない七輪理回路等の使用により判断することができ
る。

（ハ）　埋設長尺体とセンサー搬送体との交叉角度の測
定を行うこ七ができる。

埋設長尺体３の埋設深度を正確に測定するためには、セ
ンサー搬送体６を埋設長尺体３とほぼ直角に曳航させる
こ七が重要である。第２図に示すように、埋設長尺体３
（破線表示）とセンサー搬送体６とのなす角度が直角の
ときには検出波形〔絶対値増幅器３４の出力波形〕は＠
１２図に実線で示すようになるが、しかし実際には埋設
長尺体３に直角にセンサー搬送体６を曳航させることが
できず、例えば第２図に１点鎖線で示すように埋設長尺
体３′がセンサー搬送体６に対して傾斜状態となったと
きには検出波形は第１２図に破線で示すよウニなり、セ
ンサーコイル８３と８４の検出波形はセンサーコイル８
１と８２の検出波形よりもΔｔだけ早く現われる。この
ことからセンサー搬送体６の曳航方向が埋設長尺体３に
７Ｘ４シ直交していなかったことが判り、直交するよう
な修整方向を定めることができる。捷だ、この時調査船
５の航行方向から埋設長尺体３の埋設方向もめることが
できる。

なお、本発明は前述したように海底の埋設長尺体ばかり
でなく、陸上の埋設長尺体でも同様にしてその埋設深度
を測定することができる。

（発明の効果）以上説明したように本発明に係る埋設長尺体の埋設深度
側、定力法では、磁気センサーをセンサー搬送体上で動
かずことにより検出感度を上げるようにしているので、
埋設長尺体に城流を流さずに、この埋設長尺体が地球磁
場で磁化されて出している弱い磁界を効率よく検出して
その埋設深度を測定することができる。従って、本発明
によれば、従来測定が困難であった・セイゾラインとか
送水管等の埋設深度でも容易に測定することができる。

また、本発明の埋設長尺体の埋設深度測定装置では、磁
気センサーを往復移動機構で移動させるようにしている
ので、センサー搬送体上での磁気センサーの移動を容易
に行わせることができると共に、このような往復移動タ
イプの機構によれば磁気センサーを被探査面に対して平
行する向きに容易に移動させることができ、埋設深度の
探査上好適である。更に、センサー搬送体は非磁性体で
構成しているので、弱い磁界の検出の妨げにならず好適
である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の埋設深度測定装置の一実施
例の使用状態の側面図及び平面図、第３図及び第４図は
本実施例で用いているセンサー往復移動機構の縦断平面
図及び縦断側面図、第５図は本発明の装置の電気的構成
の一例を示すプロ。り図、第６図（−）　（ｂ）　（Ｃ）はセンサーコイル
の出力波形図、第７図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は第６図
（、）　（ｂ）　（ｃ）の波形の整流、波形図、第８図
（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）は埋設長尺体の磁界の状態を示
す説明図、第９図（、）　（ｂ）　（ｃ）は第８図（ａ
）　（ｂ）　（ｃ）の磁界の検出波形図、第１０図及び
第１１図は埋設深度の測定原理を説明するための埋設長
尺体と磁界とセンサーコイルの関係を示す図及び埋設深
度の相違と波形の変化を示す図、第１２図は各センサー
コイルの出力波形の関係を示す図、第１３図は埋設深度
とＴ／ｌとの関係を示す図である。１・・・埋設深度１１１１＋定装置、２・・被探査面、
３・・埋設長尺体、４・・・曳索、５・・調査船、６・
センサー搬送体、８１〜８４・・・センサーコイル、９
・・ケーブル、１０・・・制御及びデータ処理部、１１
１〜】１４・・センサー往復移動機構、３ｏ・・・前置
増幅器、３２・・主増幅器、３３・同調増幅器、３４・
・・絶対値増幅器、３５・・演算器、３６・・・表示器
。第３図第４図第５図Ｈ々ｌ第６図第７図？（Ｓ８図（θ−）　＜７り　＜Ｃ）甫９ドＩ（広）　ｃノ）　に）２１″ＮｌＯ図第１１図第１２１ヌ１第１３図＋９．！Ｒ風Ｉ〜　−一啼　Ｄ　０す

Claims

【特許請求の範囲】

（１）磁気センサーを搭載したセンサー搬送体を被探査
面」二で走行させて前記磁気センサーで前記被探査面下
の埋設長尺体が出す磁界を検して前記埋設長尺体の埋設
深度を測定する埋設長尺体の埋設法度測定方法において
、前記磁気センサーを前記センサー搬送体上で移動させ
、前記磁気センサーの前記被探査面に対する移動速度を
上げ、地球磁場で磁化されている前記埋設長尺体の磁界
全検出することを特徴とする埋設長尺体の埋設深度測定
方法。
（２）　磁気センサーを搭載したセンサー搬送体を被探
査面上で走行させて前記磁気センサーで＾１」記被探査
面下の埋設長尺体が出す磁界を検出して前記埋設長尺体
の埋設深度を測定する埋設長尺体の埋設深度測定装置に
おいて、前記センサー搬送体は非磁性体を主体として形
成され、前記センサー搬送体上には前記磁気センサーを
前記センサー搬送体の進行方向に往復移動させるセンサ
ー往復移動機構が搭載されていることを特徴とする埋設
長尺体の埋設深度′６１す定装置。