JP2869946B2 - 船舶に伴う水中電界を測定することにより海底下の電気伝導率を求める方法 - Google Patents
船舶に伴う水中電界を測定することにより海底下の電気伝導率を求める方法Info
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- JP2869946B2 JP2869946B2 JP21379396A JP21379396A JP2869946B2 JP 2869946 B2 JP2869946 B2 JP 2869946B2 JP 21379396 A JP21379396 A JP 21379396A JP 21379396 A JP21379396 A JP 21379396A JP 2869946 B2 JP2869946 B2 JP 2869946B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地中の電気伝導率
測定方法として、測定領域が海底下である場合の海底下
の電気伝導率を求める方法に関する。
測定方法として、測定領域が海底下である場合の海底下
の電気伝導率を求める方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】地中の電気伝導率を測定する従来の方法
には、地中に埋めた電流供給用電極２本と電位測定用電
極２本により電気伝導率を測定する四極法などの直接地
面に電極を埋める方法や、中短波・中波程度の電波の偏
波状態を測定することにより地中の電気伝導率を計算す
る電波法などがある。
には、地中に埋めた電流供給用電極２本と電位測定用電
極２本により電気伝導率を測定する四極法などの直接地
面に電極を埋める方法や、中短波・中波程度の電波の偏
波状態を測定することにより地中の電気伝導率を計算す
る電波法などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気伝導率測定方法によって海底下の電気伝導率を測定
する場合、四極法などの電極を直接地面に埋める方法で
は、電極の埋設作業を海底で行わなければならないとい
う作業上の困難が生じる。また、海水中では電磁波強度
の減衰が大きいため電波法による測定は不可能となる。
電気伝導率測定方法によって海底下の電気伝導率を測定
する場合、四極法などの電極を直接地面に埋める方法で
は、電極の埋設作業を海底で行わなければならないとい
う作業上の困難が生じる。また、海水中では電磁波強度
の減衰が大きいため電波法による測定は不可能となる。
【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、海底に対する煩雑な施工作業を行うことな
く、船舶を航走させたときの水中電流によって生じる水
中電界の測定値を用いて海底下の電気伝導率を容易に測
定することができる海底下の電気伝導率を求める方法を
提供することを目的としている。
のであり、海底に対する煩雑な施工作業を行うことな
く、船舶を航走させたときの水中電流によって生じる水
中電界の測定値を用いて海底下の電気伝導率を容易に測
定することができる海底下の電気伝導率を求める方法を
提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による請求項１の発明は、船舶４を航走さ
せ、前記船舶の船底の金属品間に流れる水中電流によっ
て生じる水中電界を海底６に設置した電界センサ１によ
り水平、鉛直の各成分について測定し、この測定された
水中電界の水平、鉛直成分の最大振幅の比を用いた計算
から海底６下の電気伝導率を求めることを特徴とする。
め、本発明による請求項１の発明は、船舶４を航走さ
せ、前記船舶の船底の金属品間に流れる水中電流によっ
て生じる水中電界を海底６に設置した電界センサ１によ
り水平、鉛直の各成分について測定し、この測定された
水中電界の水平、鉛直成分の最大振幅の比を用いた計算
から海底６下の電気伝導率を求めることを特徴とする。
【０００６】請求項１の海底下の電気伝導率を求める方
法において、前記船底の金属品は２つの電極でなる。
法において、前記船底の金属品は２つの電極でなる。
【０００７】本発明によれば、測定領域において船舶４
を航走させると、船舶４の船底の金属品間に流れる水中
電流によって水中電界が生じる。この水中電界は海底６
に設置された電界センサ１によって測定される。この測
定値と海面５及び海底６を境界として考慮した計算から
海底６下の電気伝導率が求められる。また、この海底６
下の電気伝導率を求める際、電界センサ１による測定値
にノイズが少なく信号が明確な場合には、電界センサ１
により測定された水中電界の水平、鉛直成分の最大振幅
の比を測定値から直接読み取ることで計算を簡略でき
る。
を航走させると、船舶４の船底の金属品間に流れる水中
電流によって水中電界が生じる。この水中電界は海底６
に設置された電界センサ１によって測定される。この測
定値と海面５及び海底６を境界として考慮した計算から
海底６下の電気伝導率が求められる。また、この海底６
下の電気伝導率を求める際、電界センサ１による測定値
にノイズが少なく信号が明確な場合には、電界センサ１
により測定された水中電界の水平、鉛直成分の最大振幅
の比を測定値から直接読み取ることで計算を簡略でき
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１は本発明による海底下の電気
伝導率を求める方法が適用される測定システムの概略構
成を示す図である。
伝導率を求める方法が適用される測定システムの概略構
成を示す図である。
【０００９】図１に示すように、測定システムは、海底
６に設置された電界センサ１と、電界センサ１による測
定信号を伝送する水中ケーブル２と、水中ケーブル２を
介して伝送される電界センサ１の測定信号の受信及び記
録を行う処理装置３と、水中電界の発生源となる船舶４
とを備えて概略構成される。
６に設置された電界センサ１と、電界センサ１による測
定信号を伝送する水中ケーブル２と、水中ケーブル２を
介して伝送される電界センサ１の測定信号の受信及び記
録を行う処理装置３と、水中電界の発生源となる船舶４
とを備えて概略構成される。
【００１０】ここで、船底金属品が複雑に配置された船
舶では、後述する測定方法において船舶４を単一なモー
メントとして計算する方法が不適切となる場合があるた
め、船底に２本の電極を設けることで単一のモーメント
をつくり、後述する測定方法により海底６下の電気伝導
率を求めている。
舶では、後述する測定方法において船舶４を単一なモー
メントとして計算する方法が不適切となる場合があるた
め、船底に２本の電極を設けることで単一のモーメント
をつくり、後述する測定方法により海底６下の電気伝導
率を求めている。
【００１１】また、船舶４の船底に設けられる２本の電
極としては、例えばスクリュー等の船体付属の金属と、
これに接続した異種金属により構成することができる。
極としては、例えばスクリュー等の船体付属の金属と、
これに接続した異種金属により構成することができる。
【００１２】次に、上記のように構成される測定システ
ムを用いて海底下の電気伝導率を求める方法について説
明する。
ムを用いて海底下の電気伝導率を求める方法について説
明する。
【００１３】まず、海底６に設置した３軸の電界センサ
１により海上を一定方向に直進する船舶４の水中電界波
形を水平・鉛直成分について測定する。その際、同時に
船舶４の位置を光学的方法等により測定するとともに、
海水の電気伝導率を伝導率計等を用いて測定する。
１により海上を一定方向に直進する船舶４の水中電界波
形を水平・鉛直成分について測定する。その際、同時に
船舶４の位置を光学的方法等により測定するとともに、
海水の電気伝導率を伝導率計等を用いて測定する。
【００１４】上記測定において、電界センサ１直下の海
底６を原点として図２のように座標軸をとり、電界セン
サ１の位置（以降、「測定点」という。）を（０，０，
−ｚ１）、船舶４の航走コースをｘ軸と平行にｙ＝ｙ
０，ｚ＝−ｚ０−ｚ１と表す。また、船舶４のモーメン
トをＰ＝（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）とし、海水の電気伝導率
をσ１とすると、船舶４が測定点につくる電界の各成分
Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚは数１、数２、数３で表される。
底６を原点として図２のように座標軸をとり、電界セン
サ１の位置（以降、「測定点」という。）を（０，０，
−ｚ１）、船舶４の航走コースをｘ軸と平行にｙ＝ｙ
０，ｚ＝−ｚ０−ｚ１と表す。また、船舶４のモーメン
トをＰ＝（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）とし、海水の電気伝導率
をσ１とすると、船舶４が測定点につくる電界の各成分
Ｅｘ，Ｅｙ，Ｅｚは数１、数２、数３で表される。
【００１５】
【数１】
【００１６】
【数２】
【００１７】
【数３】
【００１８】但し、ｒは測定点と船舶４の最近接距離で
あり、次式で表される。
あり、次式で表される。
【００１９】
【数４】
【００２０】また、ｔは次のように定義したパラメータ
である。
である。
【００２１】
【数５】
【００２２】Ａ１（ｔ），Ａ２（ｔ），Ａ３（ｔ）は次
のように定義した関数である。
のように定義した関数である。
【００２３】
【数６】
【００２４】
【数７】
【００２５】
【数８】
【００２６】次に、海面５及び海底６を境界として考慮
し、モーメントＰの海面５・海底６に対する鏡像モーメ
ントＩｓ（Ｐ），Ｉｂ（Ｐ）とし、Ｉｓ（Ｐ）の海底６
に対する鏡像モーメントをＩｂ（Ｉｓ（Ｐ））として、
これらの鏡像モーメントが測定点につくる電界を考え
る。尚、電気双極子モーメントによる水中電界強度は距
離の３乗に比例して減衰することから、上記以外の鏡像
モーメントの寄与は測定値に対して十分に小さいものと
して無視する。
し、モーメントＰの海面５・海底６に対する鏡像モーメ
ントＩｓ（Ｐ），Ｉｂ（Ｐ）とし、Ｉｓ（Ｐ）の海底６
に対する鏡像モーメントをＩｂ（Ｉｓ（Ｐ））として、
これらの鏡像モーメントが測定点につくる電界を考え
る。尚、電気双極子モーメントによる水中電界強度は距
離の３乗に比例して減衰することから、上記以外の鏡像
モーメントの寄与は測定値に対して十分に小さいものと
して無視する。
【００２７】各鏡像モーメントの強度及び最接近距離ｒ
は次表のようになる。
は次表のようになる。
【００２８】
【表１】
【００２９】但し、ｋ２，ｋ３は海水、空気、海底６の
電気伝導率をそれぞれσ１，σ２，σ３として次のよう
に定義する。
電気伝導率をそれぞれσ１，σ２，σ３として次のよう
に定義する。
【００３０】
【数９】
【００３１】表１のモーメント強度、最近接距離を数
１，数２，数３に代入し、各鏡像モーメントが測定点に
つくる電界を計算する。
１，数２，数３に代入し、各鏡像モーメントが測定点に
つくる電界を計算する。
【００３２】以上の計算により求めた実モーメント及び
鏡像モーメントが測定点につくる電界の総和を計算し、
境界を考慮した測定点での電界の表式を求める。
鏡像モーメントが測定点につくる電界の総和を計算し、
境界を考慮した測定点での電界の表式を求める。
【００３３】こうして求めた測定点における電界の表式
において、空気の電気伝導率σ２は海水の電気伝導率σ
１に対して十分に小さいので、σ２＝０とし、σ１，ｙ
０，ｚ０，ｚｄ，ｚ１は実測値より既知量となる。
において、空気の電気伝導率σ２は海水の電気伝導率σ
１に対して十分に小さいので、σ２＝０とし、σ１，ｙ
０，ｚ０，ｚｄ，ｚ１は実測値より既知量となる。
【００３４】一方、実モーメントＰと海底６下の電気伝
導率σ３によって決まる量ｋ３は未知量である。そこ
で、この未知量を最小自乗法及び電界波形Ｅｘ，Ｅｚの
最大振幅の比Ｅｚp-p ／Ｅｘp-p から求める。
導率σ３によって決まる量ｋ３は未知量である。そこ
で、この未知量を最小自乗法及び電界波形Ｅｘ，Ｅｚの
最大振幅の比Ｅｚp-p ／Ｅｘp-p から求める。
【００３５】まず、数１、数３においてｚｄ，ｚ１をｚ
０に対する微小量として無視すると数１、数３は係数ａ
０，ａ１，ａ２，ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３を用いて次の
ように書ける。
０に対する微小量として無視すると数１、数３は係数ａ
０，ａ１，ａ２，ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３を用いて次の
ように書ける。
【００３６】
【数１０】
【００３７】
【数１１】
【００３８】上式の係数ａ０，ａ１，ａ２，ｃ０，ｃ
１，ｃ２，ｃ３を実測値より最小自乗法を用いて求め
る。
１，ｃ２，ｃ３を実測値より最小自乗法を用いて求め
る。
【００３９】こうして求めた係数ａ０，ａ１，ａ２，ｃ
０，ｃ１，ｃ２，ｃ３を数１０、数１１に代入して電界
波形Ｅｘ，Ｅｚを計算し、その最大振幅Ｅｚp-p ，Ｅｘ
p-pの比Ｅｚp-p ／Ｅｘp-p を求める。
０，ｃ１，ｃ２，ｃ３を数１０、数１１に代入して電界
波形Ｅｘ，Ｅｚを計算し、その最大振幅Ｅｚp-p ，Ｅｘ
p-pの比Ｅｚp-p ／Ｅｘp-p を求める。
【００４０】次に、実モーメントＰは船首尾方向のモー
メントと仮定し、Ｐｙ＝Ｐｚ＝０とし、ｙ０＝０とする
と数１，数２，数３は次式のようになる。
メントと仮定し、Ｐｙ＝Ｐｚ＝０とし、ｙ０＝０とする
と数１，数２，数３は次式のようになる。
【００４１】
【数１２】
【００４２】
【数１３】
【００４３】
【数１４】
【００４４】但し、ｔ２，ｔ３，ｔ４は以下の通りであ
る。
る。
【００４５】
【数１５】
【００４６】
【数１６】
【００４７】
【数１７】
【００４８】数１２、数１４より、Ｅｘ，Ｅｚの最大振
幅を与えるｔを求め、数１２、数１４に代入し最大振幅
Ｅｚp-p 、Ｅｘp-p の表式を求める。
幅を与えるｔを求め、数１２、数１４に代入し最大振幅
Ｅｚp-p 、Ｅｘp-p の表式を求める。
【００４９】上で求めたＥｚp-p 、Ｅｘp-p の表式か
ら、Ｅｚp-p ／Ｅｘp-p を計算し、Ｐｘを消去してＥｚ
p-p ／Ｅｘp-p とｋ３の関係式を求める。
ら、Ｅｚp-p ／Ｅｘp-p を計算し、Ｐｘを消去してＥｚ
p-p ／Ｅｘp-p とｋ３の関係式を求める。
【００５０】こうして求めたＥｚp-p ／Ｅｘp-p とｋ３
の関係式から、最小自乗法によって求めた最大振幅の比
Ｅｚp-p ／Ｅｘp-p の値を与えるｋ３を求める。
の関係式から、最小自乗法によって求めた最大振幅の比
Ｅｚp-p ／Ｅｘp-p の値を与えるｋ３を求める。
【００５１】このｋ３から数９を用いて、海底６下の電
気伝導率σ３を求めることができる。
気伝導率σ３を求めることができる。
【００５２】ところで、上記実施の形態では、各成分の
電界波形及び最大振幅値を、数１０、数１１に最小自乗
法を適用することにより求めているが、測定値にノイズ
が少なく信号が明確な場合には、直接測定値から最大振
幅値を読みとることにより、これらの手順を省略するこ
とができる。
電界波形及び最大振幅値を、数１０、数１１に最小自乗
法を適用することにより求めているが、測定値にノイズ
が少なく信号が明確な場合には、直接測定値から最大振
幅値を読みとることにより、これらの手順を省略するこ
とができる。
【００５３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、海水中での作業は電界センサ、及び電界セン
サからの測定信号を伝送するための水中ケーブルの設置
作業だけで済み、従来のような電極の埋設作業等の海底
に対する煩雑な施工作業を行うことなく、船舶を航走さ
せたときの微弱な水中電流によって生じる水中電界の測
定値を用いて海底下の電気伝導率を容易に測定すること
ができる。
によれば、海水中での作業は電界センサ、及び電界セン
サからの測定信号を伝送するための水中ケーブルの設置
作業だけで済み、従来のような電極の埋設作業等の海底
に対する煩雑な施工作業を行うことなく、船舶を航走さ
せたときの微弱な水中電流によって生じる水中電界の測
定値を用いて海底下の電気伝導率を容易に測定すること
ができる。
【図１】本発明による海底下の電気伝導率を求める方法
が適用される測定システムの概略構成図
が適用される測定システムの概略構成図
【図２】本発明による海底下の電気伝導率を求める方法
の原理を示す説明図
の原理を示す説明図
１…電界センサ、２…水中ケーブル、３…処理装置、４
…船舶、５…海面、６…海底。
…船舶、５…海面、６…海底。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 正 神奈川県横浜市中区かもめ町40番地 三 波工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 27/02 G01D 21/00
Claims (2)
- 【請求項１】 船舶（４）を航走させ、前記船舶の船底
の金属品間に流れる水中電流によって生じる水中電界を
海底（６）に設置した電界センサ（１）により水平、鉛
直の各成分について測定し、この測定された水中電界の
水平、鉛直成分の最大振幅の比を用いた計算から海底下
の電気伝導率を求めることを特徴とする海底下の電気伝
導率を求める方法。 - 【請求項２】 前記船底の金属品は２つの電極でなる請
求項１記載の海底下の電気伝導率を求める方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21379396A JP2869946B2 (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 船舶に伴う水中電界を測定することにより海底下の電気伝導率を求める方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21379396A JP2869946B2 (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 船舶に伴う水中電界を測定することにより海底下の電気伝導率を求める方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1062466A JPH1062466A (ja) | 1998-03-06 |
| JP2869946B2 true JP2869946B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=16645151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21379396A Expired - Lifetime JP2869946B2 (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 船舶に伴う水中電界を測定することにより海底下の電気伝導率を求める方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2869946B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4515230B2 (ja) * | 2004-09-06 | 2010-07-28 | ユニバーサル特機株式会社 | 移動体位置等推定検出方法、装置及び移動体位置等推定検出方法のプログラム |
| JP2006250703A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Universal Shipbuilding Corp | 海底質の導電率推定方法、システム及び装置並びに海底質の導電率推定方法のプログラム |
| JP4494268B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2010-06-30 | ユニバーサル特機株式会社 | 探知ブイ |
| JP5002823B2 (ja) * | 2010-07-07 | 2012-08-15 | 防衛省技術研究本部長 | 船体の周辺ｕｅｐ計算方法 |
-
1996
- 1996-08-13 JP JP21379396A patent/JP2869946B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1062466A (ja) | 1998-03-06 |
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