JP2009020030A - Device for measuring underwater electromagnetic field - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、外部から水中に信号を印加し、その信号に付随して生じる電位差や磁界を測定する水中電磁界測定装置に関する。
The present invention relates to an underwater electromagnetic field measuring apparatus that applies a signal from outside to water and measures a potential difference and a magnetic field generated accompanying the signal.
水中(海中)の状況、水中(海中)における目標体などの検出のため、水中(海中)の電位差や磁界を検出することが行われている。従来、海中における電位差測定装置として、図7に示すように、信号発生用電源装置1と、信号発生用電源装置1に接続される信号電圧印加用の電極2A,2Bと、電位差測定用の電極3A,3Bと、増幅・表示電子回路ユニット4とを備えてなるものが開示されている(例えば特許文献1参照)。
In order to detect underwater (underwater) conditions and target bodies underwater (underwater), a potential difference or magnetic field in the water (underwater) is detected. Conventionally, as shown in FIG. 7, as a potential difference measuring device in the sea, a signal generating
この電位差測定装置は、電極2A,2B及び電位差測定用の電極3A,3Bを海中8に設けて、信号発生用電源装置1より電極2A,2Bに信号電圧を印加し、信号発生用電源装置1のプラス極→電極2A→海水8→電極2B→信号発生用電源装置1のマイナス極の経路で通電される。このとき抵抗率を有する海水中に電流が流れ、海水中に信号発生用電源装置1から出力された電流値に応じた電位差信号が発生する。この電位差信号を電位差測定用の電極3A,3Bによって検出する。
In this potential difference measuring device,
また、船体に信号発生装置を設けると共に、海中に電界センサを設け、この電界センサにより海中の電界を測定し、船舶を抽出する水中電界測定装置が開示されている(例えば特許文献2参照)。
上記した従来の電位差測定装置などの水中電磁界測定装置において、信号発生器より水中(海中)に印加する信号は直流のほかに交流信号、パルス信号なども可能であるところから、本願の発明者は、直流信号に比し、交流信号の方が測定中のドリフト等のノイズが少ないことに着目し、交流を信号源として水中での電位差や磁界を測定する水中電磁界測定装置の実現を試みた。 In the above-described conventional underwater electromagnetic field measurement device such as a potential difference measurement device, the signal applied to the water (underwater) from the signal generator can be an alternating current signal, a pulse signal, etc. in addition to direct current. Focused on the fact that AC signals have less noise such as drift during measurement compared to DC signals, and attempted to realize an underwater electromagnetic field measurement device that measures potential differences and magnetic fields in water using AC as a signal source. It was.
実験の過程で、信号発生器により、発生させた交流信号を水中に設置した2つの信号印加用の電極から水中に印加し、その信号に付随して生じる電位差や磁界を信号受信器により検出する場合、印加する交流信号の波形を図6の(a)に示すものとしたところ、この交流信号の極性反転時に、図6の(b)に示すように検出電界信号の波形に歪みを生じることが判明した。そのため、電位差や磁界の測定が正しく行えない、という問題があった。 In the course of the experiment, the signal generator applies the generated AC signal to the water from the two signal application electrodes installed in the water, and the signal receiver detects the potential difference and magnetic field that accompany the signals. In this case, when the waveform of the AC signal to be applied is shown in FIG. 6A, the waveform of the detected electric field signal is distorted as shown in FIG. 6B when the polarity of the AC signal is inverted. There was found. For this reason, there is a problem that the measurement of the potential difference and the magnetic field cannot be performed correctly.
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、水中における交流信号印加を安定化し、印加信号に付随して生じる電位差や磁界を正しく測定し得る水中電磁界測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and provides an underwater electromagnetic field measuring apparatus that stabilizes the application of an alternating current signal in water and can correctly measure a potential difference and a magnetic field that accompany the applied signal. For the purpose.
この発明の水中電磁界測定装置は、信号発生器と、前記信号発生器により発生させた信号を水中に印加するために信号印加用電極と、前記信号発生器により発生した信号に付随して生じる電位差及び磁界を検出するための信号受信器とから構成されるものにおいて、前記信号発生器は交流に該交流の波高値以上のオフセットを重畳して出力することを特徴とする。 The underwater electromagnetic field measuring apparatus according to the present invention is generated in association with a signal generator, a signal applying electrode for applying a signal generated by the signal generator into the water, and a signal generated by the signal generator. A signal receiver for detecting a potential difference and a magnetic field is characterized in that the signal generator outputs an alternating current with an offset greater than the peak value of the alternating current.
この発明によれば、信号発生器より出力される交流信号に、この交流の波高値以上のオフセットを重畳して出力するので、水中印加信号に歪みが生じることなく、したがって水中印加信号として、交流信号を用いることができ、直流を用いた場合に比べ、測定中に生じるドリフト等のノイズの影響を低減した測定が可能となる。そして従来に比し、水中における電位差、磁界をより正しく測定できるようになった。 According to the present invention, since an offset equal to or higher than the peak value of the alternating current is superimposed on the alternating current signal output from the signal generator, the underwater applied signal is not distorted. A signal can be used, and measurement with reduced influence of noise such as drift occurring during measurement can be performed as compared with the case of using direct current. Compared to the prior art, the potential difference and magnetic field in water can be measured more correctly.
以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。図1はこの発明の一実施形態水中電磁界測定装置の概略を説明するための模式図である。図2は、同実施形態実施形態水中電磁界測定装置の回路構成を示すブロック図である。この実施形態水中電磁界測定装置は、図1に示すように、交流信号発生器10と、この交流信号発生器10より発生させた信号を水中に印加するための信号印加用の電極12A,12Bと、この電極12A,12Bより水中に印加された信号に付随して生じる電位差や磁界などの物理量を検出するための信号受信器20とから構成される。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of an underwater electromagnetic field measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of the underwater electromagnetic field measuring apparatus according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the underwater electromagnetic field measuring apparatus according to this embodiment includes an
この水中電磁界測定装置により、例えば水中の電位差を測定する場合は、信号受信器20のセンサ素子21としての電極21A,21Bを用い、信号発生器10で交流信号を発生し、信号印加用の電極12A,12Bを介して水中に印加する。これにより電極12A,12B間に水中電流が流れ、この電流に関連して生じる電極21A、21B間における電位差が、信号受信器20の回路部(制御器)20Aにて検出される。
For example, when measuring an underwater potential difference with this underwater electromagnetic field measurement device, an alternating current signal is generated by the
もっとも、上記した図1の構成は、図7で示した回路で発生信号を交流信号としたものと同様であり、本願発明の特徴は、信号発生器1の回路構成にある。以下、各回路について図2の回路を参照して説明する。
However, the configuration of FIG. 1 is the same as that of the circuit shown in FIG. 7 in which the generated signal is an AC signal, and the feature of the present invention is the circuit configuration of the
この実施形態水中電磁界測定装置において、交流信号を発生させる信号発信系(信号発生器)10は、交流信号発信器11と、オフセット電圧源13と、増幅回路14と、から構成されている。交流信号発信器11は、図3に示すようにゼロ点を中心に+(プラス)、−(マイナス)と正弦変化する交流信号Vaを出力する。オフセット電圧源13は、オフセット電圧Vosを出力する。増幅回路14は、交流信号発信器11よりの交流信号Vaと、オフセット電圧源13よりのオフセット電圧Vosを入力に受け、交流信号Vaにオフセット電圧Vosを重畳させて、図4に示すようにオフセット分Vosを中心に、上下に正弦変化する信号Voを出力する。オフセット電圧Vosは、交流信号の波高値Vmより、大となるように設定している。オフセット電圧Vosは、内蔵するボリュウムにより設定変更可能に構成されている。
In this embodiment of the underwater electromagnetic field measuring apparatus, a signal transmission system (signal generator) 10 that generates an AC signal includes an AC signal transmitter 11, an
信号受信系20は、信号発信系10より出力された信号に付随して生じる電位差及び磁界などの物理量を検出するための回路であって、電位差を検出するセンサ素子21である電極21A,21Bと、増幅回路22と、記録器23とを備えている。
The
ここでは、信号受信系20で電位差(電界)を検出するため、センサ素子として2個の電界検出用の電極を用いているが、信号受信系20で、磁気を検出する場合は、センサ素子21としてフラックスゲート型などの磁気センサが使用される。増幅回路22はセンサ素子21で検出された信号を増幅し、さらに目的とする交流信号を抽出するフィルタ機能を備えている。記録器23は、増幅回路22より出力される検出信号値を記録する。
Here, in order to detect a potential difference (electric field) by the
この実施形態水中電磁界測定装置において、信号発信系10より出力される印加信号Voの波形は、1周期分は、図4に示した通りであり、さらに所定の数サイクル分を示すと、図5の(a)に示す波形となる。そして、この波形の印加信号Voが電極12A,12B間に印加され、この印加信号Voに付随してセンサ素子21で検出される例えば電界信号の波形は、図5の(b)に示す通りとなる。この図5の(b)の波形と、図6の(b)の波形を比較してみると、図6の(b)では、極性切替部分で歪みが発生しているのに対し、図5の(b)では、信号極性切替がないため、歪が発生していない。したがって、この実施形態水中磁界測定装置は、信号受信系20により検出される電界信号は、歪むことなく、安定した計測が可能となる。
In this embodiment of the underwater electromagnetic field measuring apparatus, the waveform of the applied signal Vo output from the
10 信号発信系(信号発生器)
11 交流信号発信器
12A,12B 信号印加用の電極
13 オフセット電圧源
14 増幅回路
20 信号受信系(信号受信器)
21 センサ素子
21A,21B 電位差検出用電極
22 増幅回路
23 記録器
10 Signal transmission system (signal generator)
11
21 Sensor element 21A, 21B Potential
Claims (1)
前記信号発生器は、交流に該交流の波高値以上のオフセットを重畳した信号を出力することを特徴とする水中電磁界測定装置。
To detect a signal generator, a signal application electrode for applying a signal generated by the signal generator into the water, and a potential difference and a magnetic field that accompany the application of the signal generated by the signal generator In the underwater electromagnetic field measuring device composed of the signal receiver of
The underwater electromagnetic field measuring apparatus, wherein the signal generator outputs a signal in which an offset equal to or higher than a peak value of the alternating current is superimposed on the alternating current.
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-
2007
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