JP3101258B2

JP3101258B2 - 三次元磁気探査器

Info

Publication number: JP3101258B2
Application number: JP2954299A
Authority: JP
Inventors: 就行畑山
Original assignee: 日本ビスタテック株式会社
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2019-02-08
Also published as: JP2000227481A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元磁気探査器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の磁気探査器としては、２個の磁気
センサを同一軸上に例えば約１ｍの間隔で配置し、２個
の磁気センサの磁気量の差分計算結果により地中の磁性
物体(鉄）を探査していた。例えば図５と図６を参照す
ると、従来の磁気探査器(20)は、２個の磁気センサ(A)
(B)を同一軸上に例えば約１ｍの間隔で配置したもので
ある。そして、磁気探査器(20)はコード(21)の先端部に
取り付けられ、地中に掘削されたボーリング孔(22)内に
探査器(20)が吊下げ状に徐々に降ろされ、探査器(20)の
移動（下降）により、局部的な磁場が存在すると、２個
の磁気センサ(A)(B)が受ける磁場の大きさに差が生じ、
信号を発生することにより、地中の所定深さの磁性物体
(イ)(ロ)(ハ) を探査するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気探査器には、つぎのような問題があった。１．従来の磁気探査器(20)では、２個の磁気センサ(A)
(B)による検知範囲(A1)(B1)がいずれも平面的なもので
あるため、探査対象磁性物体(イ)(ロ)(ハ) が、磁気センサ
(A)(B)の検知範囲(A1)(B1)のどこに存在していても反応
した。すなわち、磁性物体(イ)(ロ)(ハ) が水平方向のどの
方位に存在するか不明であった。２．つぎに、複数の磁性物体(イ)(ロ)(ハ) が磁気センサ検
知範囲(A1)(B1)内に存在する場合に、その個数が不明で
ある。３．磁性物体(イ)(ロ)(ハ) の数が増加すれば、磁気量は増
大するが、個数を限定することは困難であった。４．磁気探査器(20)を常に移動させなければ探査を行な
うことができない。

【０００４】本発明の目的は、上記の従来技術の問題を
解決し、３つの指向性を有する磁気センサを略同一位置
に具備することにより、地中の磁性物体を三次元的に探
査することができて、磁性物体の水平方向の方位を確認
することができるとともに、磁性物体の個数や大きさを
特定することでき、しかも磁気探査器を水平または垂直
方向に移動させることなく、定点においても磁気探査を
行なうことが可能である三次元磁気探査器を提供しよう
とするにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による三次元磁気探査器は、非磁性体金属
容器からなるケーシング内に、３つの指向性を有する磁
気センサを略同一位置に具備する磁気センサ部と、磁気
センサ部の回転機構とが収められ、磁気センサ部の上端
部にコードの先端部が接続され、ケーシングに水平方向
回転制御アームが揺動自在に具備せしめられており、地
中の所定深さにおいて３つの指向性を有する磁気センサ
による水平方向、垂直前後方向、および垂直左右方向の
検知範囲をもってＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の磁気量
の計測を行なうとともに、回転機構により磁気センサ部
を所定角度ずつ回転させ、各角度における磁気量データ
によりパソコンにおいて立体的な作図を行なって、回転
角度が同一深さで１８０°になると、その深さの磁気量
データの収集作業を終了し、つぎに、磁気探査器の磁気
センサ部の角度を元の状態に戻し、その後磁気探査器を
コードの繰出しにより、つぎの計測深さまで降下させ、
その深さにおいて、磁気量を計測して記録するととも
に、磁気センサ部を一定角度ずつ回転させて、同様にデ
ータ収集を行ない、以下、順次それぞれの深さでのデー
タ記録を繰り返して、地中の磁性物体を三次元的に探査
することを特徴としている。上記磁気センサ部および回
転機構は、繰出し長さを計測し得るエンコーダのコード
の先端部に取り付けられ、地中に掘削されたボーリング
孔に磁気センサ部および回転機構が吊下げ状に降ろされ
て、地中の所定深さの磁性物体を三次元的に探査するも
のである。また、上記三次元磁気探査器において、揺動
自在な水平方向回転制御アームは棒状であって、それぞ
れバネ力により中央部の軸を中心として常に水平状態に
戻るように付勢され、水平方向回転制御アームの両端部
にローラが取り付けられ、地中に掘削されたボーリング
孔の内周に沿う非磁性体ガイド管には複数の凹溝がガイ
ド管の全長にわたってかつ円周方向に所定間隔おきに設
けられて、水平方向回転制御アーム両端部のローラが嵌
め入れられて案内されることにより、ケーシングの回転
が阻止されるようになされている。

【０００６】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面に示す一実施例について説明する。ここで、図１は、
本発明の三次元磁気探査器(1) により地中の磁性物体の
探査状態を示している。図２と図３は、本発明の三次元
磁気探査器(1) の構造の詳細を示すものである。図４
は、本発明による探査器(1) の三次元磁気探査の原理を
説明するためのものである。

【０００７】図１〜図３を参照すると、本発明による三
次元磁気探査器(1) は、非磁性体金属容器からなるケー
シング(3) 内に収められた例えば３つの指向性を有する
磁気センサを略同一位置に具備する磁気センサ部(2)
と、磁気センサ部(2) の下側において回転駆動軸(5) に
より接続された内蔵モータ（回転機構）(4) とを備えて
おり、３つの指向性を有する磁気センサを具備する磁気
センサ部(2) を内蔵モータ(4) により一定角度で回転さ
せる。磁気センサ部(2) の上端部には、コード(6) の先
端部が接続され、コード(6)の磁気センサ部(2) 寄り部
分には、水平方向回転制御アーム（コネクタ）(7) が接
続されている。そして、地中(G) の磁性物体を探査する
場合、磁気探査器(1) のケーシング(3) の下端寄り部分
には、両端部にローラ(10)を有する２つの棒状の水平方
向回転制御アーム(8) が、それぞれの中央部に枢軸(9)
が取り付けられた状態で揺動自在に具備せしめられてい
る。棒状の水平方向回転制御アーム(8) は、それぞれバ
ネ力により中央部の軸(9) を中心として常に水平状態に
戻るように付勢されている。一方、地中(G) に掘削され
たボーリング孔(11)の内周に沿って非磁性体ガイド管(1
2)がボーリング孔(11)の全長にわたって設けられてお
り、かつガイド管(12)には、磁気探査器(1) の棒状水平
方向回転制御アーム(8) の両端部のローラ(10)を嵌め入
れて案内しかつ磁気探査器(1) のケーシング(3) の回転
を阻止するための合計４つの凹溝(13)がガイド管(12)の
全長にわたってかつ円周方向に所定間隔おきに設けられ
ている。磁気探査器(1) を吊持するコード(6) の上端部
は、地上においてコード繰出し・巻取り検出器（エンコ
ーダ）(16)を具備する電動コード巻取りドラム(14)に巻
き取られ、電動コード巻取りドラム(14)には、先端部に
ローラ(16)を有するアーム(15)を備えている。地中(G)
の磁気探査器(1) の磁気センサ部(2) の３つの指向性を
有する磁気センサからコード(6) を介して送られてきた
磁気量の信号は、磁気センサ信号数値変換器(17)におい
て数値に変換され、パソコン(18)に出力されて、記録さ
れる。磁気探査器(1) を吊持するコード(6) の繰出し・
巻取り長さは、電動コード巻取りドラム(14)をパソコン
(18)により制御し、コード(6) の繰出し量をエンコーダ
(16)で検出し制御する。

【０００８】上記において、本発明による三次元磁気探
査器(1) を用いて地中の磁性物体を探査するには、まず
準備として、地中(G) にボーリング孔(11)を掘削し、該
ボーリング孔(11)の全長にわたって凹溝(13)付き非磁性
体ガイド管(12)を挿入する。つぎに、磁気探査器(1) を
ボーリング孔(11)のガイド管(12)内に挿入する。このと
き、磁気探査器(1) の棒状水平方向回転制御アーム(8)
両端部のローラ(10)を凹溝(13)内に嵌め入れる。磁気探
査器(1) の挿入深さは、電動コード巻取りドラム(14)を
パソコン(18)により制御し、コード(6) の繰出し量をエ
ンコーダ(16)で検出して制御する。磁気探査器(1) の挿
入深さは、一定間隔となるようにパソコン(18)で制御し
ながら、磁気探査器(1) を挿入する。ボーリング孔(11)
のガイド管(12)内において、磁気探査器(1) の３つの指
向性を有する磁気センサよりなる磁気センサ部(2) が一
定の深さに到達すると、磁気探査を開始する。この段階
で、磁気センサ部(2) の３つの指向性を有する磁気セン
サからコード(6) を介して送られてきた磁気量の信号
を、磁気センサ信号数値変換器(17)において数値に変換
し、パソコン(18)に出力された磁気量の数値を記録す
る。

【０００９】つぎに、内蔵モータ(4) の作動により磁気
センサ部(2) を一定角度回転させ、その回転後の角度に
おいて磁気量を計測する。図４に示すように、この実施
形態では、磁気探査器(1) の磁気センサ部(2) は３つの
指向性を有する磁気センサを具備しており、例えばＸ
軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向の磁気量の計測が可能で、か
つそれぞれの磁気センサは、水平方向、垂直前後方向、
および垂直左右方向の検知範囲(Xa)(Ya)(Za)を有してい
る。この磁気センサ部(2) が一定角度回転することによ
り、この検知範囲が立体的なものとなり、回転後の角度
において計測された磁気量の信号を、磁気センサ数値変
換器(17)において数値に変換し、パソコン(18)に出力さ
れた磁気量の数値を記録する。記録の終了後、つぎの角
度に磁気センサ部(2) を回転し、磁気量を計測して、記
録する。以下、順次そのデータ記録を繰り返し、回転角
度が同一深さで１８０°になると、その深さの磁気量デ
ータの収集作業が終了する。

【００１０】つぎに、磁気探査器(1) の磁気センサ部
(2) の角度を元の状態に戻し、その後磁気探査器(1) を
コード(6) の繰出しにより、つぎの計測深さまで降下さ
せる。そして、その深さにおいて、磁気量を計測して記
録するとともに、内蔵モータ(4) の作動により磁気セン
サ部(2) を一定角度ずつ回転させて、同様にデータ収集
を行ない、回転角度が同一深さで１８０°になると、そ
の深さのデータ収集を終了する。以下、順次それぞれの
深さでのデータ記録を繰り返す。

【００１１】ここで、磁気センサ部(2) の回転角度は、
例えば１０°ずつとし、磁気探査器(1) の磁気センサ部
(2) の深さの移動は、０．５ｍずつとする。地中(G) の
予定深さまでのデータ収集が完了すれば、電動コード巻
取りドラム(14)の作動によりコード(6) を巻き上げ、デ
ータ収集作業を終了する。パソコン(18)に表示された磁
気量の収集データには、各々の深さデータと角度データ
が１つのデータ（表）として記録されている。３つの指
向性を有する磁気センサによるＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸
方向の磁気量をベクトルと想定して、深さと角度から、
Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸方向、すなわち水平方向、垂直
前後方向、および垂直左右方向の座標をプロットするこ
とができ、パソコン(18)において立体的な作図が可能と
なる。

【００１２】上記本発明の磁気探査器(1) によれば、地
中(G) における磁性物体を三次元的に探査することがで
きて、磁性物体の水平方向の方位を確認することができ
るとともに、磁性物体の個数や大きさを特定することで
きる。

【００１３】

【発明の効果】本発明による三次元磁気探査器は、上述
のように、非磁性体金属容器からなるケーシング内に、
３つの指向性を有する磁気センサを略同一位置に具備す
る磁気センサ部と、磁気センサ部の回転機構とが収めら
れ、磁気センサ部の上端部にコードの先端部が接続さ
れ、ケーシングに水平方向回転制御アームが揺動自在に
具備せしめられており、地中の所定深さにおいて３つの
指向性を有する磁気センサによる水平方向、垂直前後方
向、および垂直左右方向の検知範囲をもってＸ軸、Ｙ
軸、およびＺ軸方向の磁気量の計測を行なうとともに、
回転機構により磁気センサ部を所定角度ずつ回転させ、
各角度における磁気量データによりパソコンにおいて立
体的な作図を行なって、回転角度が同一深さで１８０°
になると、その深さの磁気量データの収集作業を終了
し、つぎに、磁気探査器の磁気センサ部の角度を元の状
態に戻し、その後磁気探査器をコードの繰出しにより、
つぎの計測深さまで降下させ、その深さにおいて、磁気
量を計測して記録するとともに、磁気センサ部を一定角
度ずつ回転させて、同様にデータ収集を行ない、以下、
順次それぞれの深さでのデータ記録を繰り返して、地中
の磁性物体を三次元的に探査するもので、本発明によれ
ば、地中の磁性物体を三次元的に探査することができ
て、磁性物体の水平方向の方位を確認することができる
とともに、磁性物体の個数や大きさを特定することでき
る。また、磁気探査器を水平または垂直方向に移動させ
ることなく、定点においても磁気探査を行なうことが可
能であるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略断面図で、探査
器により地中の磁性物体の探査状態を示している。

【図２】本発明による探査器の三次元磁気探査の原理を
説明する磁気センサ部分の拡大説明図である。

【図３】本発明による探査器の拡大断面図である。

【図４】図３のＩーＩ線に沿う拡大断面図である。

【図５】従来の探査器により地中の磁性物体の探査状態
を示す概略断面図である。

【図６】図５のIIーII線に沿う拡大断面図である。

【符号の説明】

１三次元磁気探査器２３つの指向性を有する磁気センサを具備する
磁気センサ部３非磁性体金属容器からなるケーシング４内蔵モータ（磁気センサ部の回転機構）６コード８水平方向回転制御アーム９軸１０ローラ１１ボーリング孔１２非磁性体ガイド管１３凹溝１４電動コード巻取りドラム１６コ−ド繰出し・巻取り検出器（エンコ−ダ）１７磁気センサ信号数値変換器１８パソコンＧ地中

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 3/08 G01V 3/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性体金属容器からなるケーシング
(3) 内に、３つの指向性を有する磁気センサを略同一位
置に具備する磁気センサ部(2) と、磁気センサ部(2) の
回転機構(4) とが収められ、磁気センサ部(2) の上端部
にコード(6) の先端部が接続され、ケーシング(3) に水
平方向回転制御アーム(8) が揺動自在に具備せしめられ
ており、地中(G) の所定深さにおいて３つの指向性を有
する磁気センサによる水平方向、垂直前後方向、および
垂直左右方向の検知範囲(Xa)(Ya)(Za)をもってＸ軸、Ｙ
軸、およびＺ軸方向の磁気量の計測を行なうとともに、
回転機構(4) により磁気センサ部(2) を所定角度ずつ回
転させ、各角度における磁気量データによりパソコン(1
8)において立体的な作図を行なって、回転角度が同一深
さで１８０°になると、その深さの磁気量データの収集
作業を終了し、つぎに、磁気探査器(1) の磁気センサ部
(2) の角度を元の状態に戻し、その後磁気探査器(1) を
コード(6) の繰出しにより、つぎの計測深さまで降下さ
せ、その深さにおいて、磁気量を計測して記録するとと
もに、磁気センサ部(2) を一定角度ずつ回転させて、同
様にデータ収集を行ない、以下、順次それぞれの深さで
のデータ記録を繰り返して、地中(G) の磁性物体を三次
元的に探査することを特徴とする、三次元磁気探査器。
【請求項２】揺動自在な水平方向回転制御アーム(8)
は棒状であって、それぞれバネ力により中央部の軸(9)
を中心として常に水平状態に戻るように付勢され、水平
方向回転制御アーム(8) の両端部にローラ(10)が取り付
けられ、地中(G) に掘削されたボーリング孔(11)の内周
に沿う非磁性体ガイド管(12)には複数の凹溝(13)がガイ
ド管(12)の全長にわたってかつ円周方向に所定間隔おき
に設けられて、水平方向回転制御アーム(8) 両端部のロ
ーラ(10)が嵌め入れられて案内されることにより、ケー
シング(3) の回転が阻止されるようになされている、請
求項１記載の三次元磁気探査器。