JP2676368B2

JP2676368B2 - 高耐熱深部型ボアホールスキャナ装置

Info

Publication number: JP2676368B2
Application number: JP63139924A
Authority: JP
Inventors: 義直堀; 公雄宮川; 修松原; 幸生岩丸; 岳司原田
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1997-11-12
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JPH01308906A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はボアホールスキャナ装置、特に高熱環境下に
あるばかりでなく、深さの深いボーリング孔の孔壁面調
査に有用なボアホールスキャナ装置に関するものであ
る。

（従来技術とその問題点）地盤調査の手段として岩盤に掘削したボーリング孔の
孔壁面を、ボアホールスキャナ装置により観察する方法
は有効である。しかし地熱発電用の噴気を得るための地
盤調査のように、ボーリング孔の深さが1000〜3000m、
孔内温度が100〜300℃にも達する場合には、従来のボア
ホールスキャナ装置による調査は困難である。

即ち従来のボアホールスキャナ装置は例えば第１図に
示すように、テレビカメラ（ａ）とミラー（ｂ）とを孔
路方向の移動速度と同期をとりながら回転させるように
して孔壁面（ｃ）を螺旋状に走査し、これにより得られ
た画像信号を地上に送って画像処理を行い、これにより
ボーリング孔全長に亘る展開画像をテレビ受像装置に表
示したり、ビデオテープに収録し再生して調査に使用す
るものである。

しかしこのようにテレビカメラを用いて、得られた孔
壁画像を電気信号に変換して地上に送る方式では、一般
に60℃以上の使用環境では熱的破損や動作の不良を招き
易い複雑な電子機器よりなる回路をプローブ内に持つ。
従ってこの方式はボーリング孔が深い場合であっても減
衰少なく信号を地上に伝達しうる利点を有するが、前記
のような高温環境下における使用を可能とするために
は、プローブ内収容機器の熱防禦が必要となる。このた
めプローブの巨大化を招くばかりでなく、経験によれば
従来技術による熱防禦では100℃における１時間の使用
が限度である。従って、調査を間欠的に行わざるを得な
くなるため、作業能率を極めて悪くし調査コストを著し
く高くする欠点がある。また孔壁面画像を電気信号に変
換して地上に送る方法では、外来雑音の影響を受け易く
画質の低下を招くおそれがある。

（発明の目的）本発明は従来のものより高い耐熱性能をもち、しかも
深いボーリング孔であっても調査が可能なボアホールス
キャナ装置を提供して、地熱発電用噴気孔の調査，高い
温度の各種配管の内壁調査などに寄与するようにしたも
のである。

（問題点を解決するための本発明の手段）本発明の特徴とするところは、地上において発光さ
せた光を光ファイバによりプローブ内に伝送して孔壁に
当て、その反射光を電気信号に変換することなく再び光
ファイバにより地上に送って画像処理したのちテレビ受
像機に展開画像として映し出すようにして、高温に弱い
テレビカメラなどの複雑な回路装置のプローブ内から地
上に配置するようにした点にある。また地上からの送
出光として長距離においても減衰を著しく少なくでき、
しかも外来雑音信号による影響を受けにくいレーザ光を
用いることにより、安定かつ良質な孔壁面の展開画像を
映し出せるようにし、以上により、従来のものに比べて
耐熱性能にすぐれるばかりでなく、深いボーリング孔の
場合にも調査が可能なボアホールスキャナ装置を提供で
きるようにしたのものである。次に本発明を一実施例に
より詳細に説明する。

（実施例）第２図は本発明の一実施例構成図、第３図はプローブ
の構成を示す断面図である。第２図においてＡはプロー
ブ、Ｂは光ファイバケーブル、Ｃは制御卓であって、プ
ローブＡは第３図の如き構成をもつ。第３図において
（１）は円筒状の主ケース、（２）は上部端栓であっ
て、光ファイバケーブルを水密を保ってプローブ内に引
込むための防水ブッシングを有し、防水用Ｏリングを介
してケース（１）に螺合される。（３）は断面が円環状
の透明覗き窓体、（４）は下部端栓であって、覗き窓体
（３）は防水用Ｏリングを介してケース（１）の下端に
螺合され、下部端栓（４）は防水用Ｏリングを介して覗
き窓体（３）の下端に螺合されてプローブケースを形成
する。（５）は画像用光ファイバであって、その下端先
端面がケース（１）の中心軸と一致するようにケース
（１）に設けた固定台（1a）により保持される。（６）
は集光レンズであって、光ファイバの先端露呈面に接し
て設けられる。（７）は反射鏡、（８）は反射鏡支持体
であって円筒状をなし、ミラーの中心軸が光ファイバ
（５）の先端面の中心と一致すると共に先端面に対して
45゜の角度をもち、しかも覗き窓体（３）に位置するよ
うに反射鏡（７）を支持し、図示しない軸受により両端
を支承されて回転する。（９）はモータ例えば永久磁石
モータであって、反射鏡支持体（８）を回転軸として同
軸的に設けた永久磁石回転子（9a）と、これに対向する
ようにケース（１）に固定された固定子（9b）とからな
る。（10）は回転角度検出用円板であって、その板面の
半径方向には１乃至複数本の永久磁石を内蔵したスリッ
トを有し、反射鏡支持体（８）の上端に同軸的に固定さ
れる。（11）は回転角度検出用光ファイバ、（12）は集
光レンズであって、上記角度検出用円板（10）に正対す
るように固定台（1a）によってケース（１）に固定さ
れ、前記光ファイバ（５）、モータ（９）の電源線、吊
下用テンションワイヤなどと共に第２図のケーブルＢを
形成してプローブＡを制御卓Ｃに接続する。

次に第２図に戻って（13）はプローブ昇降用のロー
ラ、（14）はケーブルドラム、（14a）はその回転駆動
モータであって、ドラム（14）の回転によりケーブルＢ
を上下してプローブＡをボーリング孔Ｄ内に上下降させ
る。（15）は深度検出装置、（15a）は案内ローラ、（1
5b）は計測ローラ、（15c）は計測ローラと同軸の深度
信号を送出するエンコーダである。Ｃは制御卓であって
次の各部を備える。（16）はレーザ光の発光部、（17）
（18）は送受光分離部例えばプリズムやハーフミラー、
（19）は画像用レンズ、（20）は角度検出用レンズであ
って、送受光分離部（17）は発光部（16）からのレーザ
光を画像用光ファイバ（５）内に送りこみ、返って来た
反射レーザ光を分離して画像用レンズ（19）に投射し、
また分離部（18）は発光部（16）からのレーザ光を角度
検出用光ファイバ（11）内に送り込み、返って来た反射
レーザ光を分離して角度検出用レンズ（20）に投射す
る。（21）（22）は受光部であって、画像用レンズ（1
9）又は角度検出用レンズ（20）からの反射レーザ光信
号を電気信号にそれぞれ変換する。（23）（24）はそれ
ぞれ増幅器、（25）（26）はアナログ・デジタル変換
器、（27）はカウンタであって、前記角度検出用円板
（10）のスリット毎に発生する信号をスタートストップ
信号としてクロックパルスを計数して反射鏡（７）の回
転角度、即ちモータ（９）の回転角度を検出する。（2
8）は同期回路であって、ここにはアナログ・デジタル
変換器（25）（26）によってデジタル化された上記反射
鏡（７）の回転角度信号、および孔壁像の信号および深
度検出装置（15）のエンコーダ（15c）からのデジタル
化深度信号が加えられる。（29）は入出力回路、（30）
は中央処理装置、（31）は主メモリ装置、（32）はデー
タセレクタ、（33）はデジタル・アナログ変換器、（3
4）はディスプレイ装置である。そして同期回路（28）
に入力された孔壁像信号は中央処理装置（30）により回
転角度信号と深度信号をアドレス指定信号として主メモ
リ装置（31）内に一旦書込まれる。一方深度検出装置
（15）の深度信号とプローブＡからの回転角度信号は、
同期回路（28）においてプローブＡの降下速度信号と反
射鏡（７）の回転速度信号に変換されて、降下速度と回
転速度の同期が行われる。そしてこれを同期信号として
デジタル・アナログ変換器（33）はデータセレクタ（3
2）から読出された主メモリ装置（31）からのデジタル
信号を、アナログ信号に変換して輝度信号としてディス
プレイ装置（34）に順次入力し、孔壁面を展開画像とし
て表示する。

（発明の効果）以上のように本発明では従来装置のようにテレビカ
メラを用いて孔壁面像を電気信号に変換して地上に伝送
することなく、レーザ光によって直接孔壁面像を地上に
伝送する。従って従来装置のように信号処理のための高
温に弱い複雑な電子機器を用いた回路をプローブから地
上に配置することができ、電子機器に比べて遥かに高い
耐熱性能を持たせることが可能な反射鏡回転用のモー
タ、光ファイバの耐熱温度によって定まり、従来より高
い温度の環境での使用が可能となる。また信号処理のた
めの電子回路の追放により、プローブ内は光ファイバ、
反射鏡の回転機構などの簡単なもののみとなるのでプロ
ーブ全体の小型化が可能となる。本発明ではテレビカ
メラを用いないので反射鏡のみを回転させればよい。従
って回転駆動用のモータを小型に形成できる。しかもモ
ータの負荷が少なくなるので反射鏡の高速回転が可能と
なり、それだけ計測速度を向上して能率的な作業が可能
となる。本発明では孔壁面の照射光としてレーザ光を
用いるので長い距離を減衰少なく伝送でき、しかも従来
の電気信号に変換して伝送するもののように外来雑音信
号の影響を受けにくい。従って、深部の計測であっても
安定かつ良質な画像を得ることができる。従って本発明
によれば従来装置より高い温度環境しかも深部での計測
が可能なボアホールスキャナ装置を提供できる。

（他の実施例）以上では１本の光ファイバを送受光に兼用した場合を
例にとって説明したが、送受光にそれぞれ独立の光ファ
イバを用いても実施できる。また反射鏡に代えてプリズ
ムを用いることができる。第４図はその例を示すもの
で、図において（35）は受光用光ファイバであって、プ
ローブケース（１）の中心に先端面が位置するように固
定される。（36）は送光用光ファイバであって、受光用
光ファイバ（35）の外側に固定される。（37）は筒状の
プリズム支持体で、モータにより回転する。（38）はプ
リズム、（39）（40）はそれぞれ円環状の反射鏡であ
る。そしてこれらは送光用光ファイバ（36）からのレー
ザ光を〔反射鏡（39）→反射鏡（40）→プリズム（3
8）〕の経路で孔壁面に当て、これからの反射光をプリ
ズム（38）とプリズム支持体（37）の中空部を経て受光
用光ファイバ（35）に入力するようにプローブケース
（１）内に配置されるもので、この場合地上側の制御卓
に送受光の分離部を設ける必要のないことは云うまでも
ない。

また従来と同様にプローブ内に方位計を設けて、その
検出信号を画像と同期してディスプレイ装置に表示する
こともできる。この場合方位計としては耐熱性の高いも
のを使用する。

また角度検出用円板と深度検出装置による回転速度情
報、降下速度情報を用いて、反射鏡駆動用モータの回転
速度やケーブルドラムの駆動用モータの回転数を、電源
の変動などにかかわらず設定された値に一定になるよう
にフィードバック制御することもできる。また反射鏡の
回転速度またはプローブの降下速度の何れか一方の設定
値を変えた場合、この情報を用いて回転速度または降下
速度に適合した速度となるように制御することもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の原理図、第２図および第３図は本発
明の一実施例を示す図およびプローブの断面構成図、第
４図は本発明の他の実施例を示す断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩丸幸生神奈川県横須賀市金沢区釜利谷木ケ谷 1688―４ (72)発明者原田岳司東京都八王子市絹ケ丘３―32―４ (56)参考文献特開昭62−198272（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−186693（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−102112（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−192244（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】地上に設けた発光部からのレーザ光を壁面
観測孔内に昇降自在に設けられたプローブ内に導き、調
査壁面からの反射レーザ光を地上の制御卓に導く画像用
光ファイバを備えた高耐熱深部型ボアホールスキャナ装
置であって、前記プローブは、前記画像用光ファイバによって導かれ
たレーザ光を調査壁面に投射し、その調査壁面からの反
射レーザ光を前記画像用光ファイバに投射する光屈折機
構と、該光屈折機構を水平に回転動作せしめる回転駆動源と、前記光屈折機構と同一速度で水平に回転する共に、その
回転面に回転角度を検出するスリットが設けられている
回転角度検出用円板と、発光部からのレーザ光を前記回転角度検出用円板に投射
し、前記スリットによる回転角度信号としての反射光を
地上の制御卓に導く回転角度検出用光ファイバとから構
成され、前記制御卓は、前記プローブからの前記回転角度検出用
光ファイバによる反射レーザ光を電気信号に変換された
回転角度信号と、前記プローブの昇降手段に設けられた
該プローブの深度信号とにより、前記光屈折機構の回転
速度と前記プローブの昇降速度を所定の関係で同期をと
って駆動せしめる制御手段と、前記画像用光ファイバの反射レーザ光による孔壁像信号
から孔壁面を展開画像としてディスプレイ装置に表示せ
しめる制御手段とから構成されている高耐熱深部型ボア
ホールスキャナ装置。