JP2006145360A - 単独型地下探査装置、ケーブル型地下探査装置および海底地下探査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 絶えず押し寄せる波浪によって海水が揺動している領域においても、波浪の影響を受けない正確な地下探査を可能とする浅海域における単独型地下探査装置の提供。
【解決手段】単独型地下探査装置１は、偏平形状に形成されかつ取付面を設けたフレーム２と、フレーム２の取付面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに取り付けられかつ所定の長さのアームに固定された電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、フレーム２に固定された磁場センサー４ａ，４ｂと、電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび磁場センサー４ａ，４ｂで検出した検出信号を取り込み時刻とともに記憶するデーター収集装置５を内蔵する筒状圧力容器６とから構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば２００メートル以下の浅海域において、その地下の構造や地下流体、地下物性等を観測するための単独型地下探査装置、ケーブル型地下探査装置およびその装置を利用する海底地下探査方法に関する。

従来、海底の地下探査は、探査領域に海水域が存在し、海上から操作可能な装置を海底に沈めて、所定期間のデーターを取得、記憶され、しかる後、これを引き上げて、蓄積されたデータを解析することによって行われている。
従来のこの種の探査測定装置としては、例えば、米国特許第５７７０９４５号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。図１２は、前述した米国特許第５７７０９４５号公報に記載されている従来の探査測定装置の概略構成を示す図であり、図１３は、同米国特許第５７７０９４５号公報（特許文献１）に記載されている従来の探査測定装置に使用される電場センサーの概略構成を示す図である。

この図１２に示される探査測定装置は、主として高深度領域の測定のためのものであって、およそ深海底石油探査のＭＴ測定システムユニットとして構成される。すなわち、この測定装置は、４チャンネルのディジタルデータで記録するためのプロセッサ、磁場アンプ、電場アンプからなり、これらが防水された圧力ケース１１２に収容されている第１のユニットと、超音波ナビゲーション／リリースシステム１１６、磁力計コイル１２２，１２４等が収容される第２の圧力ケース１１４からなる第２ユニットと、５メータ長の磁場電極アーム１３９〜１４２の先端に取り付けられた４個の銀ー塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）電極１１８〜１２から成る第３のユニットと、水平磁場を測定する磁気誘導コイルセンサ１２２，１２４からなる第４のユニットから構成されている。
そして、これらは、浮揚および海底設置のため耐蝕性プラスチックで覆われたガラス球１２６およびコンクリート製アンカー１２８が配置されたアルミフレーム１０２に装着されている。

前記磁場電極アーム１３９〜１４２は、直径が２インチオーダーの半硬質プラスチック（例えば、ポリエチレンまたはポリプロピレン）の５ｍ長の内部に被覆電線が配置されたパイプからなり、これらのアームにより、１０ｍの直交した２個の双極子を形成する。
前記４個の銀−塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）電極１１８−１２１は、銀被覆のロッド４０２を形成するプラスチックまたはプラスチックでコーティングされた金属で作られた１２５［ｃｍ］の不活性なアルミ箔片で直径ロッドの周囲に巻き付けられることによって構成される。

そして、図１３に示すように、水面下のコネクタ４０４の導体は銀被覆ロッド４０２の片端に半田付けされ、また、ジョイントはエポキシ４０８を使用するプラスチック・キャップ４０６から挿入される。多孔性のポリエチレンで作られたチューブ４１０にはキャップ４０６が接続されており、そして、銀被覆ロッド４０２とチューブ４１０の内壁の間の間隙には６対１の容量比率で混ぜられた珪藻土と塩化銀の混合物のフィラー４１２が充填された構造を有する。そして、端部にエンドキャップ４１４を付けた後に、組み立てられた電極を食塩溶液に浸して多孔質材料を真空下で食塩溶液で飽和状態にして密封する。また、塩化銀で銀被覆ロッド４０２の表面をコーティングし、１片のアルミ箔を電極としてＮ食塩水溶液中で電気的に接続する。

なお、図１２に示す符号１４４は磁気コンパスであり、本システムを海底に展開設置する際やデータ取得の際に位置情報を取得・記録するためのものである。浮揚は、図示外船舶ユニットからの切り放し命令を受け取り次第、図示外切り放し装置内部のバッテリーから電流を流し、銅線を加熱させ、前記アンカー１２８から当該システムを切り放す。

図１４は、上述した従来の探査測定装置を用いて、浅海域における地下探査を実施する際の測定概略図である。この図１４において、上述した従来の深海用の地下探査測定装置を用い、水深１５［ｍ］程度から２００［ｍ］程度の海域（図１４において「新規開設技術要素」と示す領域）に複数の観測点を設け、それぞれの測点においてそれぞれ電場および磁場を測定してみた。
また、図１４に示されるように、海岸から約５００［ｍ］のところ（図１４において「海域」の「既存技術」と示す領域）に上記従来の地下探査測定装置を配置し、参照のために陸上（図１４において「陸域」と示す）でも水平磁場を観測した。なお、図１４に示す「海域」において、「点々の領域」で示された符号Ｒは堆積層を示し、この堆積層Ｒの図示上で符号Ｓは「海」を示しており、この堆積層Ｒの図示下で符号Ｔは基盤岩を示している。

図１５は、測点１における電場の周波数解析結果を示すグラフであり、上のグラフが測点１における電場（Ｅｘ）の周波数解析結果であり、下のグラフが測点１における電場（Ｅｙ）の周波数解析結果を示すものである。また、図１６は同時点における測点３における磁場の周波数解析結果を示すグラフであり、上のグラフが測点３における磁場（Ｈｘ）の周波数解析結果を示すグラフであり、下のグラフが測点３における磁場（Ｈｙ）の周波数解析結果を示すグラフである。これらの図１５および図１６は、別途提出の写真を図面化したものである。
これらの図１５および図１６から明らかなように、０．１［Ｈｚ］近辺で卓越したデータが採取されていることが解る。そして、それは、特に、測定日である２００２年３月２２日から２８日のうち、２３日から２６日にかけてのデータに卓越した数値が現れていることが解る。
なお、図１５、図１６において、「細かい点々で示す領域Ｂは、波浪ノイズ（中） を表し、「中位の点々で示す領域Ｅ」は自然界の電磁場強度（中）を表し、「荒い点々で示す領域Ｄ」は自然界の電磁場強度（強）を表し、「短い斜め線で示す領域Ｃ」は、波浪ノイズ（弱）を表し、「太いハッチングで示す領域Ａ」は波浪ノイズ（強）を表し、「細いハッチングで示す領域Ｆ」は自然界の電磁場強度（弱）を表すものである。

そこで、この原因を探るため、同時点での波高を測定した。図１７は、観測時の波高を示すもので、測定日時２００２年３月２３日から２６日にかけての現場海域測点１の南側５００ｍの地点での波高を示すものである。
これらの図１５、図１６および図１７から明らかなように、上記図１５、図１６に現れる０．１［Ｈｚ］近辺の卓越した数値は、測定海域の波浪による浅海域のいわゆる浅海ノイズが影響していると推定した。
米国特許第５７７０９４５号公報

上述した従来の地下探査測定装置を使用し、波浪により機器動揺の影響を受けやすい水深数［ｍ］から約２００［ｍ］までの大陸棚以浅領域（以下、「浅海域」という）では、常時波浪または低層流が存在し、精密な海底の地下電磁法探査は困難であるということがわかった。
すなわち、深海領域で使用される従来の海底地下探査装置を使用した場合には、浅海で特有の打ち寄せる波浪の影響により、装置が振動され、それが浅海ノイズとして発生する。したがって、従来の深海域で使用される海底地下探査装置は、浅海域特有の波浪によって影響され、正確な地下構造を把握することができないという問題点を有する。
また、水深１５［ｍ］より浅い所では、従来の測定装置を使う限りでは測定自体ができなかった。

そこで、本願発明者らは、この浅海域の波浪によって生じるノイズを低減した海底地下探査装置の改良を試みたものであって、絶えず押し寄せる波浪によって海水が揺動している領域においても、波浪の影響を受けない正確な地下探査を可能とする浅海域における単独型地下探査装置、ケーブル型地下探査装置および海底地下探査方法を提案することを第１の目的とする。
また、本願発明者らは、水深５［ｍ］以下の浅い海域においても測定を可能とし、水深１５［ｍ］以浅の地下探査の可能とする浅海域における単独型地下探査装置、ケーブル型地下探査装置および海底地下探査方法を提案することを目的とする。

上記第１の目的を達成するため、本願請求項１の発明に係る単独型地下探査装置は、偏平形状に形成されかつ取付面を設けたフレームと、前記フレームの取付面に取り付けられかつ所定の長さのアームに固定された電場センサーと、前記フレームに固定された磁場センサーと、前記電場センサーおよび前記磁場センサーで検出した検出信号を取り込み時刻とともに記憶するデーター収集装置を内蔵する筒状圧力容器とを備えたことを特徴とするものである。
本願請求項２に係る発明では、本願請求項１に係る発明において、前記アームは前記フレームを中心とし十字形状に配置されるとともに前記各アームの先端には前記電場センサーがそれぞれ配置されており、かつ、前記磁場センサーは前記フレームを中心とし十字形状に配置されるとともに前記アームの十字形状に平行に配置されていることを特徴とするものである。
本願請求項３に係る発明では、本願請求項１に係る発明において、前記フレームには、アンカー・ブイに連結される吊り具を備えたことを特徴とするものである。
本願請求項４に係る発明では、本願請求項１に係る発明において、前記フレームの前記取付面の前記アームおよび前記電場センサーの除いた取付面には、上側から底側に向かって広がる傾斜面を形成してなる付属部材が装着できるようにしたことを特徴とするものである。
本願請求項５に係る発明では、本願請求項１に係る発明において、前記筒状圧力容器は、当該容器の一端部に、前記電場センサーからの検出信号を取り込むためのコネクタ、前記磁場センサーからの検出信号を取り込むためのコネクタ、バキューム用コネクタおよび内部回路と外部回路とを結ぶインターフェース用コネクタを設けてなり、かつ、前記筒状圧力容器内に設けられたデーター収集装置は、前記電場センサーおよび前記磁場センサーからの信号を増幅する増幅回路を配置したアンプボードと、前記アンプボードからの信号を処理して時刻とともに記憶手段に記憶させる信号処理手段を備えた処理ボードと、前記各ボードに電力を供給する電池とを備えたことを特徴とするものである。
上記第２の目的を達成するために、本願請求項６に係る発明のケーブル型地下探査装置は、データー収集装置を内蔵する筒状圧力容器と、当該筒状圧力容器の一端に設けたコネクタに一端側が着脱可能なケーブルとを備え、前記ケーブルは、当該ケーブル上に一定間隔で電場センサーが設けられており、かつ、前記各電場センサーからの各検出信号を前記データー収集装置にそれぞれ導けるように回路構成されており、前記筒状圧力容器と前記ケーブルとを交互に直列状態に連結可能にしてなることを特徴とするものである。
本願請求項７に係る発明では、本願請求項６に係る発明において、前記ケーブルは、その一端側にコネクタが、その他端側に連結具がそれぞれ設けられており、前記筒状圧力容器の他端側には連結具が設けられていることを特徴とするものである。
上記第１の目的を達成するため、本願請求項８に係る発明の海底地下探査方法は、前記単独型地下探査装置をアンカードブイ方式により水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、自然電場および／または自然電場を測定することを特徴とするものである。
上記第１の目的を達成するため、本願請求項９の発明に係る海底地下探査方法は、前記単独型地下探査装置をアンカードブイ方式により水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、人工的に電場および／または磁場を発生させる発生装置から電場または磁場を発生させるとともに、前記人工電場および／または人工磁場を測定することを特徴とするものである。
上記第１の目的を達成するため、本願請求項１０の発明に係る海底地下探査方法は、前記単独型地下探査装置をアンカードブイ方式により水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、人工的に電場および／または磁場を発生させる発生装置から電場または磁場を発生させるとともに、前記人工電場、自然電場および／または人工磁場、自然磁場を同時に測定することを特徴とするものである。
上記第２の目的を達成するため、本願請求項１１の発明に係る海底地下探査方法は、前記ケーブル型地下探査装置を直列状態に連結し、水深数２００メートル以下の浅海域に直線状に配置し、自然電場を測定することを特徴とするものである。
上記第２の目的を達成するため、本願請求項１２の発明に係る海底地下探査方法は、前記ケーブル型地下探査装置を直列状態に連結し、水深数２００メートル以下の浅海域に直線状に配置し、人工的に電場を発生させる電場発生装置から電場を発生させるとともに、前記人工電場を測定することを特徴とするものである。
上記第２の目的を達成するため、本願請求項１３の発明に係る海底地下探査方法は、前記ケーブル型地下探査装置を直列状態に連結し、水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、人工的に磁場を発生させる電場発生装置から電場を発生させるとともに、前記人工電場を自然電場と同時に測定することを特徴とするものである。

本願発明による単独型地下探査装置によれば、絶えず押し寄せる波浪によって海水が揺動している浅海域においても、波浪の影響を受けない正確な地下探査を可能とする。
また、本発明によるケーブル型地下探査装置によれば、水深５［ｍ］以浅の海域においても正確に地下構造の探査を可能とすることができるという利点がある。
さらに、本願発明による海底地下探査方法によれば、絶えず押し寄せる波浪によって海水が揺動している浅海域においても、波浪の影響を受けない正確な地下探査ができるとともに、水深５［ｍ］以浅の海域においても正確に地下構造の探査を可能とすることができるという利点がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態および実施例を説明する。
［第１の実施の形態および実施例］
図１ないし図７は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例を説明するためのものである。
ここに、図１は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置を示す斜視図である。図２は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置のフレームの詳細構成を拡大して示す斜視図である。

この図１において、当該単独型地下探査装置１は、フレーム２と、前記フレーム２に対して前記フレーム２を中心に十字形状に設けられた電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、前記フレーム２に対して前記フレーム２を中心に十字形状に設けられた磁場センサー４ａ，４ｂと、前記電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび前記磁場センサー４ａ，４ｂで検出した検出信号を取り込み時刻とともに記憶するデーター収集装置を内蔵する筒状圧力容器６と、図示しないアンカー・ブイに連結される吊り具７とを備えたものである。

また、前記フレーム２は、図１および図２に示すように、図示高さ方向（深さ方向）の辺の長さが他の辺（横方向の辺（例えば６６５［ｍｍ］および縦方向の辺（例えば６６５［ｍｍ］））より相当短い（他の辺の約１／２程度の長さ）偏平六面体形状に形成されており、前記偏平六面体形状の図示側面には四つの取付面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが形成されている。また、前記フレーム２の図示上側には、前記上側辺に合致するプレート２ｐが設けられている。また、プレート２ｐには、透孔２ｈ，２ｈ，…が多数穿設されている。また、前記フレーム２のプレート２ｐ取付面側の四隅には、吊り具７を取り付けるための取付金具９，９，９，９が固定されている。また、前記フレーム２の取付面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには、磁場センサー４ａ，４ｂを固定する取付座２ｊ，ｋが設けられている。さらに、前記フレーム２には、前記筒状圧力容器６を固定する取付座２ｒが設けられている。

前記フレーム２の取付面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには、所定の長さ（例えば５［ｍ］）のアーム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの各一端がそれぞれ取り付けられている。前記各アーム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの先端（他端）にはそれぞれ電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが固定されている。これにより、前記フレーム２を中心に前記アーム８ａ，８ｃと、前記アーム８ｂ，８ｄとで十字形状に形成されており、前記電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄも結果として十字形状に配置されることになる。なお、前記アーム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、それぞれ例えば５メータ長のアーム形状に形成されている。また、各電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、前記アーム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの先端にそれぞれ取り付けられており、前記各電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは銀−塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）電極から構成されている。前記各電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの構造は、従来のものと同一構造を有する。

また、前記フレーム２の取付面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには、図１および図２に示すように、筒状の磁場センサー４ａ，４ｂが固定できるようになっている。各磁場センサー４ａ，４ｂは、同一構造であるため、他の代表のセンサーを代表させて磁場センサー４ａを説明することにする。すなわち、磁場センサー４ａは、水平磁場を測定するセンサーであって、磁気誘導コイルを筒状体の内部に設けたものである。

図３は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置の筒状圧力容器の詳細構成を拡大して示す斜視図である。
この図３において、前記筒状圧力容器６は、当該容器の一端部側に、前記電場センサー３ａ，３ｃを１チャンネル、前記電場センサー３ｂ，３ｄを１チャンネルとする検出信号を取り込むためのコネクタ６ａと、前記磁場センサー４ａを１チャンネル、磁場センサー４ｂを１チャンネルとする検出信号を取り込むためのコネクタ６ｂと、当該容器内を真空状態にするためのバキューム用コネクタ６ｃと、当該容器内部回路と当該容器外部回路とを結ぶインターフェース用コネクタ６ｄとを設けられている。

図４は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置の筒状圧力容器内の構造物の配置状態の詳細構成を拡大して示す斜視図である。
この図４において、前記筒状圧力容器６の内部には、データー収集装置５が設けられている。この筒状圧力容器６の内部に配置されたデーター収集装置５は、図４に示すように、前記電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄからの信号を増幅する増幅回路を配置したアンプボード５ａと、前記アンプボード５ａからの信号および前記磁場センサー４ａ，４ｂからの検出信号を処理して時刻とともに記憶手段に記憶させる信号処理手段を搭載した演算処理（ＣＰＵ）ボード５ｂと、前記各ボード５ａ，５ｂに電力を供給する電池（図示せず）とから構成されている。なお、ＣＰＵボード５ｂには、さらに、信号処理手段を形成するところの、Ａ／Ｄ変換ボード５ｃと、デジタルコンパスボード５ｄと、クロックボード５ｅと、フラッシュメモリ５ｆと、その他の処理回路とを搭載している。

図５は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置の筒状圧力容器内のデーター収集装置の詳細を説明するための回路である。
この図５において、前記データー収集装置５は、アンプボード５ａ上に搭載され回路構成された増幅度を制御可能なアンプ５１，５１と、Ａ／Ｄ変換ボード５ｃ上に搭載され回路構成されたモデュレータ５２，５２およびデシメーションフィルター５３，５３と、ＣＰＵボード５ｂ上に搭載された、デジタルコンパスボード５ｄ、クロックボード５ｅ、フラッシュメモリ５ｆ、その他周辺回路５４および中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）５５とから構成されている。

なお、前記電場センサー３ａ，３ｃからの検出信号は一方のアンプ５１に、前記電場センサー３ｂ，３ｄからの検出信号は他方のアンプ５１に入力されている。前記磁場センサー４ａ，４ｂからの検出信号は、前記一方のモデュレータ５２に入力されている。他方のモデュレータ５２には、前記アンプ５１，５１の出力信号が入力されている。前記モデュレータ５２，５２は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。前記モデュレータ５２，５２からの出力信号は、デシメーションフィルター５３を介してＣＰＵボード５ｂのＣＰＵ５５に入力されるようになっている。ＣＰＵ５５は、予め定められたにプログラムに従って信号処理を行い、パラレルバス５６を介してクロックボード５ｅ上のクロック回路５７から取り込んだ時刻データとともに、パラレルバス５６を介してフラッシュメモリ５ｆに格納する。前記ＣＰＵ５５は、パラレルバス５６を介して他の周辺回路５４に接続されている。

なお、符号５８はタイミングクロック回路、符号５９はＲＡＭ、符号６０はインターフェース回路である。また、前記ＣＰＵ５５には、温度センサー６１からの温度検出信号がＡＤ変換回路６２を介して入力されるようになっている。また、ＣＰＵ５５には、デジタルコンパス６３からのデジタルコンパス情報が入力されるようになっている。符号６５はアナログ回路用電池であり、符号６６はデジタル回路用電池である。符号６７は電源レギュレータ回路、符号６８，６９は電力コンバータである。

以上のことから、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置１は、偏平形状に形成されかつ取付面を設けたフレーム２と、前記フレーム２の取付面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに取り付けられかつ所定の長さのアーム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに固定された電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、前記フレーム２に固定された磁場センサー４ａ，４ｂと、前記電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄおよび前記磁場センサー４ａ，４ｂで検出した検出信号を取り込み時刻とともに記憶するデーター収集装置５を内蔵する筒状圧力容器６とを備えたことを特徴とするものである。

なお、前記フレーム２の前記取付面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄにおいて、前記アーム８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄおよび前記磁場センサー４ａ，４ｂを除いた取付面２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄには、プレート２ｐが設けられた上側から底側に向かって広がる傾斜面を形成してなる付属部材が装着できるようにしてある。これにより、波浪の影響を少なくすることができる。
このような構成の単独型地下探査装置１は次のようにして使用される。

図６は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置の使用状態を示す斜視図である。
上記単独型地下探査装置１は、図６に示すように、フレーム２に取り付けられた吊り具７にロープ１３を連結してある。また、海上に浮かぶブイ１４と海中内にあるアンカー１６とが連結されている状態のアンカードブイ方式により、前記ンカー１６に前記ロープ１３の他端を結束し、水深数２００メートル以下の浅海域の海底に前記単独型地下探査装置１を配置し、電場および電場の双方を測定する。

このようなアンカードブイ方式により、前記単独型地下探査装置１を水深数２００メートル以下の浅海域の海底に配置し、電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより電場を、磁場センサー４ａ，４ｂにより磁場を検出し、それらの検出信号を前記フレーム２に固定した筒状圧力容器６内のデーター収集装置５に取り込む。
前記データー収集装置５においては、前記電場センサー３ａ，３ｃからの検出信号は一方のアンプ５１に、前記電場センサー３ｂ，３ｄからの検出信号は他方のアンプ５１に入力される。また、前記磁場センサー４ａからの検出信号、前記磁場センサー４ｂからの検出信号は、前記一方のモデュレータ５２に直接入力される。他方のモデュレータ５２には、前記アンプ５１，５１で増幅された出力信号が入力される。

前記モデュレータ５２，５２は、それぞれ入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。前記モデュレータ５２，５２からの出力信号は、デシメーションフィルター５３を介してＣＰＵボード５ｂのＣＰＵ５５に入力される。
前記ＣＰＵ５５は、予め定められたにプログラムに従って信号処理を行い、パラレルバス５６を介してクロックボード５ｅ上のクロック回路５７から取り込んだ時刻データとともに、パラレルバス５６を介してフラッシュメモリ５ｆに格納する。これにより、フラッシュメモリ５ｆには、時刻に従った電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄからの電場検出信号および磁場センサー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄからの磁場検出信号がつぎつぎと格納されることになる。このフラッシュメモリ５ｆに格納された信号は、例えば図７に示すようなものとなる。

ここに、図７は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置により収集した電場データおよび磁場データを従来装置で収集したデータとともに示す特性図である。また、図７（ａ）は本発明に係る単独型地下探査装置で測定した電場データ、図７（ｂ）は本発明に係る単独型地下探査装置で測定した磁場データ、図７（ｃ）は従来装置で測定した電場データ、図７（ｄ）は従来装置で測定した磁場データである。また、図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、縦軸は周波数を表しており、横軸は日時を表している。なお、これら図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、別途添付する写真を図面化したものである。

本発明に係る単独型地下探査装置で測定した電場データは、図７（ａ）に示すように、図示上から、「中位の点々で示す層Ｅ」、「大まかな荒い点々で示す層Ｄ」が分布しており、その「大まかな荒い点々で示す層Ｄ」の中に「短い斜線で示す層Ｃ」と、「細かい点々で示す層Ｂ」が点在している。
これに対して、従来装置で測定した電場データは、図７（ｃ）に示すように、図示上から、「中位の点々で示す層Ｅ」の次に、「短い斜線で示す層Ｃ」が存在し、ついで「細かい点々で示す層Ｂ」や「ハッチングで示す領域Ａ」が混在する形状をしている。

これら図７（ａ）（ｃ）において、「中位の点々で示す層Ｅ」は、自然界の電磁場強度（中）を表している。「大まかな荒い点々で示す層Ｄ」は、自然界の電磁場強度（強）を表している。「短い斜線で示す層Ｃ」は、波浪ノイズ（弱）を表している。「細かい点々で示す層Ｂ」は、波浪ノイズ（中）を表している。「ハッチングで示す領域Ａ」は波浪ノイズ（強）を表している。また、「ハッチングで示す領域Ｆ」は自然界の電磁場強度（弱）を表している。

本発明に係る単独型地下探査装置で測定した磁場データは、図７（ｂ）に示すように、図示上から、「中位の点々で示す層Ｅ」、「大まかな荒い点々で示す層Ｄ」、「細かい点々で示す層Ｂ」が順に分布しており、その「細かい点々で示す層Ｂ」の下に「短い斜線で示す層Ｃ」が存在している。
これに対して、従来装置で測定した磁場データは、図７（ｅ）に示すように、図示上から、「中位の点々で示す層Ｅ」、「細かい点々で示す層Ｂ」、「短い斜線で示す層Ｃ」の層が存在している。

これら図７（ｂ）（ｄ）において、「中位の点々で示す層Ｅ」は、自然界の電磁場強度（中）を表している。「大まかな荒い点々で示す層Ｄ」は、自然界の電磁場強度（強）を表している。「短い斜線で示す層Ｃ」は、波浪ノイズ（弱）を表している。「細かい点々で示す層Ｂ」は、波浪ノイズ（中）を表している。「ハッチングで示す領域Ａ」は、波浪ノイズ（強）を表している。また、「ハッチングで示す領域Ｆ」は、自然界の電磁場強度（弱）を表している。
上記図７からもわかるように、浅海域において従来装置で波浪の影響のノイズである１［Ｈｚ］付近のノイズが観測されてしまうのに対して、本発明に係る単独型地下探査装置で測定した電磁場データは１［Ｈｚ］付近のノイズが除去されていことがわかる。

本発明による単独型地下探査装置によれば、絶えず押し寄せる波浪によって海水が揺動している浅海域においても、波浪の影響を受けない正確な地下探査を可能とする。
さらに、本発明による海底地下探査方法によれば、絶えず押し寄せる波浪によって海水が揺動している浅海域においても、波浪の影響を受けない正確な地下探査ができるとともに、水深５［ｍ］以浅の海域においても正確に地下構造の探査を可能とすることができるという利点がある。

なお、上記単独型地下探査装置１において、前記単独型地下探査装置をアンカードブイ方式により水深数２００メートル以下の浅海域に配置する。
また、人工的に電場および／または磁場を発生させる発生装置を陸上あるいは船上に配置し、当該発生装置から電場および／または磁場を発生させる。
そして、前記単独型地下探査装置１により、前記人工電場および／または人工磁場を測定することもできる。
また、前記単独型地下探査装置１をアンカードブイ方式により水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、人工的に電場および／または磁場を発生させる発生装置を陸上あるいは船上に配置し、当該発生装置から電場および／または磁場を発生させる。
そして、前記単独型地下探査装置１により、前記人工電場と自然電場および／または人工磁場と自然磁場を同時に測定することもできる。
これらにより、自然電場あるいは自然磁場ではわからないノイズの影響などを、予め定めた人工電場、人工磁場を供給して測定することにより、除いた測定を可能にすることができる。

［第２の実施の形態および実施例］
図８ないし図１１は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例を説明するためのものである。

ここに、図８は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置を示す構成図である。図９は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置の一部を構成するケーブルの構成を拡大して示す断面図である。

この図８において、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置８１を構成する単位装置８１ａは、データー収集装置８５ａを内蔵する筒状圧力容器８６ａと、当該筒状圧力容器８６ａの一端に設けたコネクタに一端側が着脱可能なケーブル８７ａとからなる。同様に、ケーブル型地下探査装置８１を構成する単位装置８１ｂは、データー収集装置８５ｂを内蔵する筒状圧力容器８６ｂと、当該筒状圧力容器８６ｂの一端に設けたコネクタに一端側が着脱可能なケーブル８７ｂとからなる。

前記ケーブル型地下探査装置８１は、前記筒状圧力容器８６ａ、前記ケーブル８７ａ、前記筒状圧力容器８６ａ、前記ケーブル８７ａ、…というように前記筒状圧力容器と前記ケーブルとが交互に直列状態に連結可能にして構成されている。この図８では、前記単位装置８１ａの前記筒状圧力容器８６ａの他方の部分に、前記単位装置８１ｂのケーブル８７ｂの先端部を結合部９１によって結合している。また、前記単位装置８１ａのケーブル８７ａの先端にはロープ９２、チェーン９３を介してアンカー９４に連結されている。また、前記単位装置８１ｂの前記筒状圧力容器８６ｂの他方の部分は、ロープ９２、チェーン９３を介してアンカー９４に連結されている。なお、符号９５はブイである。

前記ケーブル８７ａ，８７ｂは、当該ケーブル８７ａ，８７ｂ上に一定間隔で電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈが設けられている。また、前記ケーブル８７ａ（８７ｂ）は、図９に示すように、前記各電場センサー３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈからの各検出信号を各導線ｍａ，ｍｂ，ｍｃ，ｍｄ，ｍｅ，ｍｆ，ｍｇ，ｍｈを介して前記データー収集装置８５ａ，８５ｂにそれぞれ導けるような回路構成にされている。前記ケーブル８７ａ（８７ｂ）は、図９では、電場センサー３ｃがケーブル外皮上に設けられており、この電場センサー３ｃを導線ｍｃにこの電場センサー３ｃを接続し、また、導線ｍｄ，ｍａ，ｍｂ，ｍｅ，ｍｆ，ｍｇ，ｍｈにはケーブルの先端側の電場センサー３ｄ、３ａ，３ｂ，３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈが接続されるようになっている。

図１０は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置の筒状圧力容器の詳細構成を拡大して示す斜視図である。
この図１０において、前記筒状圧力容器８６ａ（８６ｂ）は、当該容器の一端部側に、前記電場センサー３ａ，３ｂ間，前記電場センサー３ｃ，３ｄ間，前記電場センサー３ｅ，３ｆ間および前記電場センサー３ｇ，３ｈ間を独立チャンネルとして検出信号を取り込むためのコネクタ８８ａと、当該容器内を真空状態にするためのバキューム用コネクタ８８ｃと、当該容器内部回路と当該容器外部回路とを結ぶインターフェース用コネクタ８８ｄとを設けられている。また、前記筒状圧力容器８６ａ（８６ｂ）は、筒の両端に連結具８６ｒ，８６ｓがそれぞれ設けられている。なお、図示しないが他の筒状圧力容器も同一構成である。

図１１は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置の筒状圧力容器内のデーター収集装置の詳細を説明するための回路である。
この図１１において、前記データー収集装置８５ａは、基本的には、データー収集装置５の回路構成とまったく同一構成としており、異なる構成部分は前記電場センサー３ａ，３ｂ間，前記電場センサー３ｃ，３ｄ間，前記電場センサー３ｅ，３ｆ間および前記電場センサー３ｇ，３ｈ間の電場信号を独立して入力できるようにするとともに、それぞれ独立して増幅できるアンプを搭載したアンプボード５ａ，５ａを設けた点にある。なお、前記データー収集装置８５ｂも、他のデーター収集装置も、前記データー収集装置８５ａと同一回路構成になっている。

このような構成のケーブル型地下探査装置８１は、次のように使用する。
前記ケーブル型地下探査装置８１は、前記筒状圧力容器８６ａ、前記ケーブル８７ａ、前記筒状圧力容器８６ａ、前記ケーブル８７ａ、…というように前記筒状圧力容器と前記ケーブルとが交互に直列状態に連結されるようにし、浅海域において、海岸線に対して直角方向に例えば海岸から深い方に向かって直線状に配置する。
すなわち、直線状態のケーブル型地下探査装置８１を、水深数２００メートル以下、すなわち海岸から数［ｍ］の深さから数十［ｍ］の浅海域に、海岸に直角方向に直線状に配置する。そして、このケーブル型地下探査装置８１により、自然電場を測定する。

これにより、水深５［ｍ］以浅の海域においても正確に地下構造の探査を可能とすることができることになる。
なお、上記ケーブル型地下探査装置８１において、前記ケーブル型地下探査 装置８１を水深数２００メートル以下、すなわち例えば海岸から数［ｍ］の深さから数十［ｍ］の浅海域に配置する。
また、人工的に電場を発生させる電場発生装置を陸上あるいは船上に配置し、当該発生装置から電場を発生させる。

そして、上記ケーブル型地下探査装置８１により、前記人工電場を測定することもできる。
また、上記ケーブル型地下探査装置８１を、前述した水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、人工的に電場を発生させる発生装置を陸上あるいは船上に配置し、当該発生装置から電場を発生させる。
そして、上記ケーブル型地下探査装置８１により、前記人工電場と自然電場を同時に測定することもできる。
これらにより、自然電場あるいは自然磁場ではわからないノイズの影響などを、予め定めた人工電場、人工磁場を供給して測定することにより、除いた測定を可能にすることができる。

このように本発明による海底地下探査方法によれば、絶えず押し寄せる波浪によって海水が揺動している浅海域においても、上記直線状のケーブル型地下探査装置８１が波浪の移動方向に平行に配置されているため、波浪の影響を受けることなく正確な地下探査ができるとともに、水深５［ｍ］以浅の海域においても正確に地下構造の探査を可能とすることができるという利点がある。

図１は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置を示す斜視図である。 図２は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置のフレームの詳細構成を拡大して示す斜視図である。 図３は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置の筒状圧力容器の詳細構成を拡大して示す斜視図である。 図４は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置の筒状圧力容器内の構造物の配置状態の詳細構成を拡大して示す斜視図である。 図５は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置の筒状圧力容器内のデーター収集装置の詳細を説明するための回路である。 図６は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置の使用状態を示す斜視図である。 図７は、本発明を実施するための第１の最良の形態および実施例に係る単独型地下探査装置により収集した電場データおよび磁場データを従来装置で収集したデータとともに示す特性図である。 図８は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置を示す構成図である。 図９は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置の一部を構成するケーブルの構成を示す断面図である。 図１０は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置の筒状圧力容器の詳細構成を拡大して示す斜視図である。 図１１は、本発明を実施するための第２の最良の形態および実施例に係るケーブル型地下探査装置の筒状圧力容器内のデーター収集装置の詳細を説明するための回路である。 図１２は、前述した特許文献１に記載されている従来の探査測定装置の概略構成を示す図である。 図１３は、前述した特許文献１に記載されている従来の探査測定装置に使用される電場センサーの概略構成を示す図である。 図１４は、上述した従来の探査測定装置を用いて、浅海域における地下探査を実施する際の測定概略図である。 図１５は、測点１における電場の周波数解析結果を示すグラフである。 図１６は、同時点における測点３における磁場の周波数解析結果を示すグラフである。 図１７は、観測時の波高を示す図である。

符号の説明

１…単独型地下探査装置
２…フレーム
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ…電場センサー
４ａ，４ｂ…磁場センサー
５…データー収集装置
６…筒状圧力容器
７…吊り具
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…アーム
９…取付金具
５１…アンプ
５２…モデュレータ
５３…デシメンションフィルタ
５５…ＣＰＵ
８１…ケーブル型地下探査装置
８５ａ，８５ｂ…データー収集装置
８６ａ，８６ｂ…筒状圧力容器
８７ａ，８７ｂ…ケーブル

Claims (13)

1. 偏平形状に形成されかつ取付面を設けたフレームと、
   前記フレームの取付面に取り付けられかつ所定の長さのアームに固定された電場センサーと、
   前記フレームに固定された磁場センサーと、
   前記電場センサーおよび前記磁場センサーで検出した検出信号を取り込み時刻とともに記憶するデーター収集装置を内蔵する筒状圧力容器と
   を備えたことを特徴とする単独型地下探査装置。
2. 前記アームは前記フレームを中心とし十字形状に配置されるとともに前記各アームの先端には前記電場センサーがそれぞれ配置されており、かつ、前記磁場センサーは前記フレームを中心とし十字形状に配置されるとともに前記アームの十字形状に平行に配置されていることを特徴とする請求項１記載の単独型地下探査装置。
3. 前記フレームには、アンカー・ブイに連結される吊り具を備えたことを特徴とする請求項１記載の単独型地下探査装置。
4. 前記フレームの前記取付面の前記アームおよび前記電場センサーの除いた取付面には、上側から底側に向かって広がる傾斜面を形成してなる付属部材が装着できるようにしたことを特徴とする請求項１記載の単独型地下探査装置。
5. 前記筒状圧力容器は、当該容器の一端部に、前記電場センサーからの検出信号を取り込むためのコネクタ、前記磁場センサーからの検出信号を取り込むためのコネクタ、バキューム用コネクタおよび内部回路と外部回路とを結ぶインターフェース用コネクタを設けてなり、
   かつ、前記筒状圧力容器内に設けられたデーター収集装置は、前記電場センサーおよび前記磁場センサーからの信号を増幅する増幅回路を配置したアンプボードと、前記アンプボードからの信号を処理して時刻とともに記憶手段に記憶させる信号処理手段を備えた処理ボードと、前記各ボードに電力を供給する電池とを備えたことを特徴とする請求項１記載の単独型地下探査装置。
6. データー収集装置を内蔵する筒状圧力容器と、当該筒状圧力容器の一端に設けたコネクタに一端側が着脱可能なケーブルとを備え、
   前記ケーブルは、当該ケーブル上に一定間隔で電場センサーが設けられており、かつ、前記各電場センサーからの各検出信号を前記データー収集装置にそれぞれ導けるように回路構成されており、
   前記筒状圧力容器と前記ケーブルとを交互に直列状態に連結可能にしてなることを特徴とするケーブル型地下探査装置。
7. 前記ケーブルは、その一端側にコネクタが、その他端側に連結具がそれぞれ設けられており、
   前記筒状圧力容器の他端側には連結具が設けられていることを特徴とする請求項６記載のケーブル型地下探査装置。
8. 前記単独型地下探査装置をアンカードブイ方式により水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、自然電場および／または自然電場を測定することを特徴とする海底地下探査方法。
9. 前記単独型地下探査装置をアンカードブイ方式により水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、人工的に電場および／または磁場を発生させる発生装置から電場または磁場を発生させるとともに、前記人工電場および／または人工磁場を測定することを特徴とする海底地下探査方法。
10. 前記単独型地下探査装置をアンカードブイ方式により水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、人工的に電場および／または磁場を発生させる発生装置から電場または磁場を発生させるとともに、前記人工電場、自然電場および／または人工磁場、自然磁場を同時に測定することを特徴とする海底地下探査方法。
11. 前記ケーブル型地下探査装置を直列状態に連結し、水深数２００メートル以下の浅海域に直線状に配置し、自然電場を測定することを特徴とする海底地下探査方法。
12. 前記ケーブル型地下探査装置を直列状態に連結し、水深数２００メートル以下の浅海域に直線状に配置し、人工的に電場を発生させる電場発生装置から電場を発生させるとともに、前記人工電場を測定することを特徴とする海底地下探査方法。
13. 前記ケーブル型地下探査装置を直列状態に連結し、水深数２００メートル以下の浅海域に配置し、人工的に磁場を発生させる電場発生装置から電場を発生させるとともに、前記人工電場を自然電場と同時に測定することを特徴とする海底地下探査方法。

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