JP3127088B2

JP3127088B2 - 比抵抗トモグラフィー法測定装置

Info

Publication number: JP3127088B2
Application number: JP29335094A
Authority: JP
Inventors: 浩一鈴木; 逸男川崎; 信豪城森; 義則東
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 2001-01-22
Anticipated expiration: 2016-01-22
Also published as: JPH08152482A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高温岩体発電の開発
等において、掘削した地熱井より造成したフラクチャー
の進展方向を探る際などに使用される比抵抗トモグラフ
ィー法測定装置に関するもので、特にそのような測定作
業を高速化するための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】高温岩体発電の開発等を行うにあたって
比抵抗トモグラフィー法が有効な方法として知られてい
る。この方法では、例えば約１０００ｍの破砕井を掘削
し、この破砕井から大容量水圧破砕を行って地盤中にフ
ラクチャーを造成するとともに、水圧破砕中にＡＥ観測
や流電電位法などによりこのフラクチャーのおおよその
進展方向を推定して、その方向に同じく約１０００ｍの
生産井を掘削する。そして、これらの破砕井や生産井、
それに地上の複数カ所の測点に各電極を配置し、そのう
ちの一部の電極に送信信号を流すとともに、他の電極で
の電流値及び電位値を測定する。これによって各電極間
の比抵抗値の３次元的分布を知ることができる。また、
一般にフラクチャーの形成場所では比抵抗値が低くなる
という事実があるため、上記の比抵抗値の３次元的分布
に基づいてフラクチャーの進展方向を正確に探ることが
できる。

【０００３】このような比抵抗トモグラフィー法測定装
置は装置本体と測定部よりなるが、この測定部のうち地
上部分は芯線にビニル等の樹脂を被覆した周知のケーブ
ルに接続される電極を配置してなる。

【０００４】一方、測定部のうち破砕井や生産井すなわ
ち地熱井に挿入される部分は、従来、金属製被覆のケー
ブルを使用し、その先端に一つの電極を接続していた。
それは、地熱井がその深部においておよそ２００度から
２６０度もの高温を有することに起因して、通常のビニ
ル等の樹脂を被覆材として使用することができないから
である。

【０００５】また、装置本体は受信信号を増幅する受信
増幅部を有するが、この受信増幅部は受信信号の広範囲
の電圧（数μＶ〜数十Ｖ）に対応するために、受信増幅
部内の増幅回路の利得を調整する利得調整手段を設け
て、受信信号の電圧の大きさに対して適切な増幅回路の
利得レンジ切り換えを手動により調整している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の比抵抗トモグラフィー法測定装置では、利得調
整手段における利得を信号の電圧の範囲に応じて手動等
により調整しなければならないために、測定作業に時間
がかかるという問題があった。

【０００７】また、測定部のうち地熱井中に挿入される
部分は、金属製被覆のケーブルの先端に電極を接続した
構造であるので、多数の電極を該ケーブルに配置するこ
とができない。このため、たとえば少数の電極を取り付
けたケーブルを地熱井中で移動させつつ測定を行うな
ど、この点でも作業速度が遅いという問題があった。

【０００８】そこで、この発明の目的は、比抵抗トモグ
ラフィー法測定を精度良く高速に行えるような測定装置
を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、両極性の送
信信号を送信位置から地盤に向けて送信し、前記送信位
置から離れた複数の受信位置において前記送信信号に応
じた受信信号を検出して、前記送信位置と前記複数の受
信位置との間の地盤の比抵抗の３次元分布を測定するた
めの比抵抗トモグラフィー法に使用される測定装置を対
象としており、上記の課題を解決するために、請求項１
の発明の装置には、まず、(a)複数の測点にそれぞれ設
置される複数の電極と、前記複数の電極のうち対応する
電極に接続された複数のケーブルとを有する測定部と、
(b)前記複数の電極のうち送信電極として選択された電
極に、前記ケーブルを介して両極性の送信信号を送出す
る送信部と、(c)前記測定部のうち受信電極として選択
された電極から前記ケーブルを介して入力された両極性
の受信信号につき、当該受信信号の極性を検出する極性
検出手段と、(d)前記極性検出手段における検出結果に
基づいて、正の符号のみを持つ第１の信号へと前記受信
信号を変換する第１の信号変換手段と、(e)前記第１の
信号を対数増幅して第２の信号を得る対数増幅手段と、
(f)前記極性検出手段における検出結果に基づいて、前
記第２の信号の極性を時間的に切り替えることにより、
前記受信信号に応じた極性を持つ両極性の出力信号へと
前記第２の信号を変換する第２の信号変換手段とを設け
ており、前記出力信号に基づいて前記比抵抗を特定する
ためのデータが得られる。

【００１０】請求項２の発明の装置では、請求項１記載
の装置において、非測定時に地盤に生じている自然電位
を検出し、測定時には当該自然電位に応じて前記受信信
号のレベルを補正する自然電位補正手段をさらに設けて
いる。

【００１１】また、請求項３の発明の装置では、請求項
１または２記載の装置において、前記複数の電極は複数
の地熱井用電極を含み、前記複数のケーブルの一部は地
熱井中に挿入される地熱井用ケーブルとなっている。

【００１２】そして、前記地熱井用ケーブルは、それぞ
れが芯線をフッ素樹脂により被覆して形成された複数の
信号線が束ねられ、さらにその束の上からフッ素樹脂で
被覆してなり、前記複数の地熱井用電極は、前記複数の
信号線にそれぞれ接続されるとともに、前記地熱井用複
数の電極は前ケーブルの先端部より所定間隔毎に装着さ
れている。

【００１３】さらに請求項４の発明の装置では請求項１
ないし３のいずれかの装置において、前記複数の電極の
うちの一つを前記送信部に接続し、かつ前記送信部に接
続されない他の電極を所定本数毎に順次前記受信部に切
り替え接続する切り替え部をさらに設けており、前記対
数増幅手段は前記所定本数に応じた数だけ並列に設けら
れている。

【００１４】

【作用】以上のように構成された請求項１記載の比抵抗
トモグラフィー法測定装置では、入力信号を対数増幅す
るので、受信信号の広範囲の電圧レンジについて利得を
変更することなく増幅することができる。実際の比抵抗
の算出に必要とされるデータは、対数変換の逆変換すな
わち指数変換によって得ることができる。

【００１５】また、対数増幅においては負極性のレベル
の信号を増幅できないことに対応して、この発明では、
両極性の受信信号をいったん正の極性に変換して対数増
幅しており、対数増幅後は元の両極性に戻している。

【００１６】また、請求項２記載の発明では、非測定時
に測定された自然電位は測定時の受信信号からキャンセ
ルされるため、測定精度が向上する。

【００１７】さらに、請求項３記載の発明では、地熱井
用ケーブルにフッ素樹脂による被覆が採用されるが、フ
ッ素樹脂は高熱に耐えるとともに、一本のケーブルに多
数の電極を設置することができ、地熱井中の多数の測点
に各電極を設置することができる。

【００１８】さらに、請求項４記載の発明では、切り替
え部によって送信電極や受信電極を選択可能であり、ま
た、選択された複数の受信用電極で得られたそれぞれの
受信信号につき並列的に対数増幅が可能であるため、測
定の高速性がさらに高まる。

【００１９】

【実施例】

【００２０】

【１．測定環境および装置の配置】以下、この発明の実
施例について図面を参照して説明する。図１は、この実
施例の比抵抗トモグラフィー法測定装置の配置図であ
り、この装置は、測定装置本体２００および測定部１０
０を備えている。この装置を高温岩体発電の開発に使用
する際には、地熱地帯に約１０００ｍの破砕井１を掘削
して、この破砕井１で大容量水圧破砕を行うことによっ
て、地下約７００〜１０００ｍにフラクチャー３を造成
する。そして、水圧破砕中にＡＥ観測や流電電位法等に
より、フラクチャー３の進展方向を推定し、その推定し
たフラクチャー３の進展方向に破砕井１から一定距離離
して深度１０００ｍ程度の生産井２を掘削する。このよ
うにして、本測定装置を使用する実験場が造成される。

【００２１】本測定装置のうち測定装置本体２００は、
上記のようにして造成された実験場において、その１カ
所に設置される。また、測定部１００は、地上に配置さ
れる地上用測定部１００Ｓと地熱井中に配置される地熱
井用測定部１００Ｇとの集合として構成されており、３
次元的に分布した複数の測点に３次元的に分散配置され
ている。

【００２２】地上用測定部１００Ｓは、地上の各測点に
埋設配置された複数の電極１０Ｓを有しており、地上の
遠方にも遠電極１０Ｆが埋設されている。これらの電極
１０Ｓ，１０Ｆはそれぞれ、ケーブル２０Ｓ，２０Ｆを
介して測定装置本体２００と電気的に接続されている。

【００２３】また、地熱井用測定部１００Ｇは破砕井１
および生産井２（すなわち地熱井）の内部の各測点に配
置された複数の電極１０Ｇを有しており、これらの電極
１０Ｇは、ケーブル２０Ｇに装着されるとともにこのケ
ーブル２０Ｇを介して測定装置本体２００と電気的に接
続されている。

【００２４】

【２．測定部１００の詳細】上記のように、地上用測定
部１００Ｓは地上の各測点に設置される複数の電極１０
Ｓ，１０Ｆと、これらを測定装置本体２００に接続する
ケーブル２０Ｓ，２０Ｆからなっているが、このケーブ
ル２０Ｓ，２０Ｆは、芯線の周囲にビニル等の樹脂を被
覆した周知のケーブルで十分使用可能である。

【００２５】一方、地熱井用測定部１００Ｇでは、図２
に拡大して示すケーブル２０Ｇが使用される。このケー
ブル２０Ｇは、複数の信号線（たとえば２０本の信号
線）３０をフッ素樹脂製の絶縁被覆４０内に収容し、そ
の下部に複数の電極（たとえば２０個の電極）１０Ｇを
一定間隔（たとえば５ｍ間隔）で規則的に装着してな
る。このうち、各信号線３０は、芯線３１をフッ素樹脂
により被覆して形成されている。

【００２６】図３は図２のケーブル２０Ｇのうち電極１
０Ｇ付近での一部破断拡大図であり、また図４（ａ）は
図３のIV−IV線に沿った断面図である。これらの図に示
されているように、ケーブル２０Ｇの中心にはパラ系ア
ラミド繊維製のロープを使用したテンションメンバ４１
が設けられ、上記複数の信号線３０がその周囲を取り巻
くように配置されている。そして、各信号線３０の隙間
にはガラスウール４２が充填してある。また、信号線３
０の集合の上にはフッ素樹脂製の押さえテープ４３が巻
かれており、さらにその上にフッ素樹脂製のシース４４
が設けられるともに、これらが絶縁被覆４０によって被
覆されている。

【００２７】電極１０Ｇは、図３および図４（ａ）に示
すように、所定長さＤＬ（たとえば１．５ｍ）の範囲内
において帯状の導体４５が絶縁被覆４０の外周に巻装さ
れて構成されている。そして、この導体４５には、複数
の信号線３０のうちの対応する１本が絶縁被覆４０を貫
いて位置Ｗにおいて半田付けされ、それによってこれら
の電気的接続が達成されている。

【００２８】なお、図２および図３における距離表示ラ
ベル４７は、ケーブル２０Ｇの先端から所定間隔ごとに
付設されて、先端からの距離を表示するためのものであ
る。また、図２に示すように、各信号線３０には、ケー
ブル２０Ｇ上のどの位置（深さ）における電極と接続さ
れているかを表示する電極番号表示ラベル４８が取り付
けられている。

【００２９】図４（ｂ）は信号線３０を２本使用したと
きの断面図である。信号線３０が２本の場合にはケーブ
ルの自重が軽くなるので地熱井に挿入したときに引っ張
り強度をそれほど必要とせず、図４（ａ）におけるパラ
系アラミド繊維製のテンションメンバ４１はこの図４
（ｂ）の場合には省略できる。

【００３０】

【３．測定装置本体２００の詳細】図５に示すように、
各電極１０Ｓ，１０Ｇ，１０Ｆはケーブル２０Ｓ，２０
Ｇ，２０Ｆによって装置本体２００の入出力ポート２０
０Ｐに電気的に接続されている。装置本体２００は、切
り替え部２００Ｗを介してポート２００Ｐに接続された
送信部２００Ｔと受信部２００Ｒとを備えている。この
うち送信部２００は、方形波状の両極性交流信号（図１
０（ａ）参照）を発生し、遠電極２０Ｆのひとつと；
切り替え部２００Ｗによって多数の電極１０Ｓ，１０
Ｇのうち選択されたひとつの電極；との間にこの信号を
送信する。また、受信部２００Ｒは、遠電極２０Ｆの
他のひとつと；切り替え部２００Ｗによって多数の電
極１０Ｓ，１０Ｇのうち選択された複数の電極（ただし
送信用として選択された電極を除く）；との間の電圧お
よび電流を受信信号として受信する。また、この受信部
２００Ｒは、後述する対数増幅部などを備えている。

【００３１】上述したように、切り替え部２００Ｗは送
信部２００Ｔおよび受信部２００Ｒにおける送信用電極
および受信用電極の選択のために設けられている。さら
に、データ処理／制御部２００ＣはＣＰＵ２０１や記憶
装置２０２を有しており、上記の送信部２００Ｔ，受信
部２００Ｒおよび切り替え部２００Ｗの制御を行うとと
もに、受信部２００Ｒで処理された後のデータの演算や
記憶を行う。なお、この図５および後述する図６におけ
る「信号線Ｌ」は、図２の地下用ケーブル２０Ｇについ
ては「信号線３０」に相当し、他のケーブル２０Ｓ，２
０Ｆについてはその中を通っている信号線に相当する。

【００３２】送信部２００Ｔが発生する送信信号（図９
（ａ））は、方形波状の交流信号（両極性のＤＣ繰返し
パルス信号）であって、その出力電圧は２５〜４００Ｖ
の切り替えが可能であり、最大出力電流は１Ａである。
また、出力時間は１，２，４，８秒の４通りあり、ＣＰ
Ｕ２０１により最適な出力電圧および出力時間に制御さ
れる。

【００３３】なお、送信信号としてこのような方形波状
の交流信号を使用する理由は、測定に適するように波
形が定常部分（直流部分）を有することが好ましい一方
で；単純な直流信号では送信電極から一定の極性の信
号が送信され、それらの電極付近の物質が電気分解され
てしまうという事情があるため、単純な直流信号でない
方が好ましい；という２つの条件を満足させるためであ
る。

【００３４】切り替え部２００Ｗの詳細構成が図６に示
されている。この切り替え部２００Ｗにおいては、地上
用測定部２００Ｓ及び地熱井用測定部２００Ｇからの各
信号線Ｌ（最大１１２本）が１４本毎の８つの信号線群
ＬＧ１〜ＬＧ８に分類されてそれぞれグループ化されて
おり、このうちのひとつの信号線群をスイッチング回路
２１１で順次に選択し、これをマルチチャンネル受信信
号ＭＳとして後段の受信部１００Ｒに並列的に与える。
また、この切り替え部１００Ｗでは、スイッチング回路
２１２で送信のための信号線の選択も行う。これらの選
択はＣＰＵ２０１からの切り替え信号によって達成され
る。送信用の信号線および受信用の信号線群とは、あら
かじめ定められた順序で選択されることによって、種々
の電極位置から送信した場合の各電極位置での電位が検
出されることになる。

【００３５】受信部１００Ｒにおいては、複数（具体的
には１４個）の対数増幅部２５０が並列的に設けられて
おり、選択されたマルチチャンネル受信信号ＭＳを構成
する１４本の信号線上の受信信号をそれぞれ対数増幅す
る。この対数増幅部２５０のそれぞれの詳細構成と動作
とについては次に説明する。

【００３６】

【４．対数増幅部２５０の詳細】ひとつの対数増幅部２
５０の詳細が図７に示されている（他も同様である）。

【００３７】入力されたマルチチャンネル受信信号ＭＳ
（図５）のうちの対応するひとつの信号が入力端子ＩＮ
を介してＩＮされ、バッファアンプ２５１で増幅され
る。また、このようにして増幅された受信信号はスイッ
チング回路ＳＷ１に与えられるが、このスイッチング回
路ＳＷ１の出力側は、通過端子ＴＨＲとフィルタ側端子
ＦＩＬとを有している。このうちフィルタ側端子ＦＩＬ
は、受信信号から商用周波数を除去するための５０Ｈｚ
および６０Ｈｚのノッチフィルタ（Ｎフィルタ）２５３
Ａ，２５２Ｂの直列接続を介して、上記通過端子ＴＨＲ
と共通接続されている。装置の較正などを行う際にはこ
のスイッチング回路ＳＷ１は通過端子ＴＨを選択する
が、測定時にはフィルタ側端子ＦＩＬを選択する。

【００３８】次段には自然電位補正回路２６０が設けら
れている。自然電位補正回路２６０はキャパシタＣ１を
備えるとともに、このキャパシタＣ１の出力側はスイッ
チング回路ＳＷ２を介して接地されている。

【００３９】非測定時にはスイッチグ回路ＳＷ２はオン
（閉）にされる。ここで接地電位が正の場合には、接地
側からキャパシタＣ１に正の電荷が移動して蓄積され、
それに応じた電位だけキャパシタＣ１の出力側端子Ｙが
高電位になる。接地電位が負の場合にはこの逆である。
一方、測定時にはスイッチグ回路ＳＷ２がオフ（開）に
される。このため、キャパシタＣ１に入力される受信信
号（図１０（ｂ））は、キャパシタＣ１を通過する段階
で、キャパシタＣ１の蓄積電荷に応じた電位だけオフセ
ットされ、これによって受信信号のうち自然電位に相当
する電位分が補正される（図１０（ｃ）参照）。

【００４０】なお、受信信号やそれを処理して得られる
各信号は、この図１０や後述する図１１のような単純な
波形ではなく、地盤の状態に応じた種々の変化を持つの
が通例であるが、ここでは各回路の基本的機能を明示す
るために模式的に単純な波形を示している。

【００４１】図７に戻って、自然電位補正回路２６０を
通過した受信信号ＳＧ１は、ＬＯＧアンプ部２７０に入
力される。また、このＬＯＧアンプ部２７０には温度補
正回路２８０と極性検出回路２５４とが付随している。

【００４２】図８はこれらのＬＯＧアンプ部２７０など
の内部構成を示す図である。ＬＯＧアンプ部２７０にＩ
Ｎされた信号ＳＧ１は２つに分岐されてその一方はその
ままスイッチング回路ＳＷ３の第１入力端子ＩＮ１に与
えられる。また、他方は極性反転回路２７１よってその
極性の反転を受けて信号ＳＧ２となりスイッチング回路
ＳＷ３の第２入力端子入力ＩＮ２に与えられる（図１０
（ｄ）参照）。

【００４３】一方、信号ＳＧ１は極性検出回路２８０に
も与えられている。この極性検出回路２８０は信号ＳＧ
１（図１０（ｃ））の極性を検出し、それが正であれば
スイッチング回路ＳＷ３を第１入力端子ＩＮ１側に接続
し、負であれば第２入力端子ＩＮ２側に接続する。した
がって、信号ＳＧ１，ＳＧ２を時分割的に合成され、ス
イッチング回路ＳＷ３の出力は図１０（ｅ）に示すよう
に、常に正の極性またはゼロレベルの合成信号ＳＧ３と
なる。

【００４４】この信号ＳＧ３には、バイアス・温度補正
回路２８０で発生した正のレベルのバイアス信号Ｂが加
算され、信号ＳＧ４となる（図１０（ｆ）：ただしこの
図ではバイアスＢの大きさを誇張して描いてある）。信
号ＳＧ３のレベルは正の値またはゼロであるが、バイア
スＢが正の値であることによって、信号ＳＧ４は常に正
の極性を持つ信号となっている。

【００４５】信号ＳＧ４は次段のＬＯＧアンプ（対数増
幅器）２７３において対数増幅がされる。バイアスＢを
付加する前の信号ＳＧ３のレベルをＸ（Ｘ≧０）とした
とき、この対数増幅は、入力（Ｘ＋Ｂ）に対して、

【００４６】

【数１】Ｙ＝Ｋ・ＬＯＧ₁₀（Ｘ＋Ｂ）−Ｋで表される信号Ｙを出力するようになっている。ただし
ＫはＬＯＧアンプ２７３の利得係数である。

【００４７】この実施例において受信信号そのものをＬ
ＯＧアンプ２７３に入力するのではなく、その極性検出
に基づいて信号ＳＧ３とし、さらにバイアスＢを付加す
るのは以下のような理由による。

【００４８】すなわち、一般にＬＯＧアンプはその入力
が正のレベルでないと正確な増幅動作を行わない。それ
は対数関数の引数は正でなければならないからである。
一方、送信信号が両極性の信号であることに対応して受
信信号も両極性の信号である。したがって、仮に受信信
号をそのままＬＯＧアンプ２７３に入力すると、受信信
号が負およびゼロのレベルの期間では正確な増幅動作が
行われないことになる。そこでこの実施例ではＬＯＧア
ンプ２７３の入力が常に正となるように、極性検出に基
づく負のレベル期間の反転と、正バイアスＢを付加する
ことによるゼロレベル発生の防止とを行っている。な
お、バイアスＢには温度補正値が含まれるが、これにつ
いては後述する。

【００４９】このようにすることによって、受信信号が
微弱な場合には大きな増幅率で、また受信信号のレベル
が高い場合には小さな増幅率で増幅するというＬＯＧア
ンプを、両極性の信号を使用する比抵抗トモグラフィー
法に有効に利用できるようにしている。その結果、ひと
つのチャンネルについてはひとつのアンプで広いレンジ
の受信信号の増幅を可能とすることができ、利得の調整
などを必要としない。

【００５０】このように受信信号を常に正のレベルの信
号に変換してから対数増幅したことに対応して、対数増
幅後には元の極性に戻す構成が設けられる。具体的に
は、まず、対数増幅後の信号ＳＧ５（図１１（ａ））が
次段の極性反転回路２７４（図８）に与えられる。この
極性反転回路２７４は入力された信号ＳＧ５の極性を反
転して信号ＳＧ６とする（図１１（ｂ））。

【００５１】これらの信号ＳＧ５，ＳＧ６はスイッチン
グ回路ＳＷ４に入力される。このスイッチング回路ＳＷ
４は極性検出回路２５４によって切り替え制御を受ける
ようになっており、受信側信号ＳＧ１の極性が正のとき
には信号ＳＧ５を、受信側信号ＳＧ１の極性が負のとき
には信号ＳＧ６を選択する。したがって、出力信号Ｓou
t（図１１（ｃ））は、受信信号に応じて両極性に戻さ
れた信号となっている。

【００５２】この信号ＳoutはＣＰＵ２０１（図５）に
与えられる。信号ＳoutのレベルをＰとしたとき、ＣＰ
Ｕ２０１は、

【００５３】

【数２】Ｑ＝１０^(P/K+1)−Ｂの指数演算（すなわち対数演算の逆演算）を行い、それ
によって受信信号Ｘの線形増幅結果に相当する信号Ｑを
求める。また、ＣＰＵ２０１は信号Ｑのレベルを積分し
て単位時間あたりの積分値を求め、その値から地殻の被
測定区間での比抵抗値を演算し、記憶装置２０２（図
５：たとえばフロッピーディスク）に記憶される。この
比抵抗値を求める演算自身は比抵抗トモグラフィー法に
おける公知のものであるため、ここでの説明は省略す
る。

【００５４】ところで、図８のバイアス・温度補正回路
２８０は、対数増幅にあたっての温度補正すなわち装置
環境の温度による信号レベルの変動を補正する回路部分
を含んだ負帰還増幅回路として構成されている。具体的
には、このバイアス・温度補正回路２８０は差動増幅器
２８１を備えており、測定開始前におけるＬＯＧアンプ
２７３の出力信号がこの差動増幅器２８１に入力され
る。この信号は差動増幅器２８１において極性を反転さ
れつつ増幅され、スイッチング回路ＳＷ５を介してキャ
パシタＣ２に与えられる（この時点では、スイッチング
回路ＳＷ５はオン（閉）とされている）。

【００５５】このキャパシタＣ２の他方端子は接地され
ている。したがって、受信信号がない状態においては、
環境の温度に応じてＬＯＧアンプ２７３から出力される
温度依存電圧（の反転）に応じた電荷が蓄積され、キャ
パシタＣ２の両端電圧には温度に依存する反転電圧（以
下「温度反転電圧」）が現れる。

【００５６】一方、このバイアス・温度補償回路２８０
に含まれるバッファアンプ２８２は、温度反転電圧がゼ
ロの場合に、抵抗２８３を介して信号ＳＶ３に微少な正
の電圧（たとえば＋１０μＶ）を基礎バイアスＢ0とし
て与えるように構成されている。また、温度反転電圧が
ゼロでない場合には、バッファアンプ２８２から信号Ｓ
Ｇ３に加算されるバイアスＢは、温度反転電圧に応じた
付加バイアスＢTを含むようになる。

【００５７】このような回路構成においては、バイアス
・温度補正回路２８０のＬＯＧアンプ２７３への負帰還
作用によって、温度反転電圧がＬＯＧアンプ２７３の出
力が「０」になるまで変動し、ＬＯＧアンプ２７３の出
力が「０」になると温度反転電圧は一定値に落ち着く。
その結果、バイアスＢ＝Ｂ0＋ＢTは、温度の値にかかわ
らず、信号ＳＧ３が０のときにＬＯＧアンプ２７３の出
力が０となるような補正状態となる。なお、基礎バイア
スＢ0の値は、あらかじめ想定される温度反転電圧の変
動幅の上限値よりも大きな値で選択されている。したが
って、付加バイアスＢTが負であっても、全バイアスＢ
は常に正の値となる。

【００５８】測定開始前にスイッチング回路ＳＷ５はオ
フ（開）とされる。これによって、キャパシタＣ２の両
端電圧は上記一定の温度反転電圧に保持され、その電圧
がバッファアンプ２８２と抵抗２８３を介してＬＯＧア
ンプ２７３の入力側信号ＳＧ３に付加される。したがっ
て、温度反転電圧に応じてＬＯＧアンプ２７３の入力側
信号ＳＧ４は補正された値となり、これによってＬＯＧ
アンプ２７３における温度補正がなされる。

【００５９】なお、既述した数２の演算はＣＰＵ２０１
で行われるため、ＣＰＵ２０１はバイアスＢの値を知る
必要がある。この実施例では、あらかじめわかっている
基礎バイアスＢ0の値をＣＰＵ２０１における全バイア
スＢの近似値として使用しているが、ＣＰＵ２０１での
演算において温度補正値ＢTまで含めたい場合には、バ
イアス・温度補正回路２８０の出力である全バイアスＢ
の値をモニタし、その値をＣＰＵ２０１に知らせるよう
に構成してもよい。

【００６０】

【５．全体的プロセス】以上のような構成の比抵抗トモ
グラフィー法測定装置の全体的な動作を図９を参照して
説明する。即ち、ＣＰＵ２０１に、送信周期、全電極数
および送信用電極をどの電極にするか等の測定条件を入
力すると（ステップＳ１）、その送信用電極に対して受
信用のブロック（信号線群）が一つ選択される（ステッ
プＳ２）。そして、２５〜４００Ｖの最小の出力電圧の
うち最小の出力電圧２５Ｖの交流信号を送信用に設定さ
れた電極から送信する（ステップＳ３）。

【００６１】さらに受信中であるかどうかの判定を行い
（ステップＳ４）、受信中でないと判断すると、ＬＯＧ
アンプ２７３に関連して設けられたスイッチイング回路
ＳＷ２，ＳＷ５をオンにしてキャパシタＣ１，Ｃ２にそ
れぞれ自然電位に相当する電荷とＬＯＧアンプ２７３の
温度等による補正量に相当する電荷を蓄え（ステップＳ
５）、ステップＳ４により受信中であると判定されるま
で、各スイッチイング回路ＳＷ２，ＳＷ５はオンにされ
た状態で持続される。

【００６２】ステップＳ４において受信中であると判断
されると、スイッチイング回路ＳＷ２，ＳＷ５はオフに
される（ステップＳ６）。極性検出回路２５４は受信信
号の極性が「正」あるかどうかを判定し（ステップＳ
７）、「正」でないと判定されると、各極性反転回路２
７１，２７４による極性反転信号が選択される一方（ス
テップＳ８）、ステップＳ７において受信信号の極性が
「正」であると判定されたときには極性非反転信号が選
択される。この状態で増幅された交流信号の電圧値およ
び電流値が測定される（ステップＳ９）。

【００６３】そして、求めた電流値から送信した交流信
号の出力電圧が最適かどうかを判定し、最適でないと判
断したときには（ステップＳ１０）、出力電圧２５〜４
００Ｖの範囲で少し出力電圧を替えて送信し（ステップ
Ｓ１１）、その後、ステップＳ４からステップＳ１０ま
での動作を繰り返す。この最適判断については、得られ
た電圧が所定の条件を満足しているかどうかを判断基準
とし、たとえばノイズが大きいときなどには「最適でな
い」と判定することができる。

【００６４】ステップＳ１０において出力電圧が最適で
あると判定されると、得られた電圧値および電流値から
演算処理されて比抵抗値が求められて、外部に設けられ
たフロッピーディスク等に保存される（ステップＳ１
２）。

【００６５】その後、全ブロックの測定が終了したかど
うかの判定がなされ（ステップＳ１３）、終了していな
いと判定されると測定がされていないブロックについて
ステップＳ３からステップＳ１３までの動作が繰り返さ
れ、ステップＳ１３において全ブロックの測定が終了し
たという判定がなされると本装置の動作は終了する。そ
して、次の送信用の電極を設定すると、再び上記の動作
がなされる。

【００６６】

【６．実施例装置の利点】以上のような実施例の比抵抗
トモグラフィー法測定装置では、ＬＯＧアンプの使用に
よって広いレンジでの受信信号の増幅が可能であり、利
得調整などの作業が不要になるため、測定作業の速度が
向上する。

【００６７】ＬＯＧアンプ２７３の入力側および出力側
に極性反転回路２７１，２７４を設け、極性検出回路２
５４により検出した入力信号の極性が負の時のみその入
力側および出力側において極性を反転させているので、
方形波状の交流信号の極性が負のときにも増幅でき、か
つ出力された信号はもとの入力時の極性を有する。

【００６８】また、地熱井用測定部１００Ｇは、そのケ
ーブル２０Ｇにフッ素樹脂を被覆材として使用している
ので、地熱井深部の高温（たとえば２００〜２６０度）
に耐えることができ、かつその先端から所定間隔（５ｍ
間隔）毎に電極１０Ｇを配置してあるので１本のケーブ
ルで多数の電極１０Ｇを地熱井中に配置することができ
る。このため、ケーブルの移動などを行わずに多数の測
点での測定が可能であって、測定作業の速度向上に寄与
する。

【００６９】また、各ケーブルを構成する信号線３０の
本数が多くその自重が重いときには、テンションメンバ
２２としてパラ系アラミド繊維性のロープを使用してい
るので、引っ張り強度を補強することができる。

【００７０】さらに、キャパシタＣ１により自然電位に
よる交流信号のズレを補正しているので、より正確な測
定をすることが可能である。

【００７１】さらに、ＬＯＧアンプ部には負帰還増幅回
路として構成された温度補正回路２８０が設けられ、Ｌ
ＯＧアンプ２７３の温度等によるズレ量をキャパシタＣ
２により補正するので、さらに正確な測定が可能であ
る。

【００７２】また、測定部のケーブルの絶縁材にフッ素
樹脂を使用して多数の測点に各電極を配置するととも
に、各信号線と受信部もしくは送信部との接続を切り替
え部により切り替え、さらに得られた多数の交流信号を
並列的に複数のＬＯＧアンプ部により増幅しているの
で、多数の測点による自動測定を精度よく高速に行うこ
とができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の比抵抗ト
モグラフィー法測定装置は、入力信号を対数増幅するの
で、受信信号の広範囲の電圧レンジに対応して増幅する
ことができる。このため、増幅レンジが異なる複数の線
形増幅器を使い分ける必要がなく、測定の高速化を図る
ことができる。また、対数増幅前後の極性変換によっ
て、対数増幅が有効に機能する。

【００７４】請求項２記載の発明では、非測定時に測定
された自然電位によって測定時の受信信号が補正される
ため、測定精度が向上する。

【００７５】請求項３記載の発明では、地熱井用ケーブ
ルに耐熱性樹脂であるフッ素樹脂が採用され、一本のケ
ーブルに多数の電極を設置することができるため、地熱
井中にの多数の測点に各電極を設置することができる。
このため、電極の移動などを行う必要がなく、測定がさ
らに高速化する。

【００７６】請求項４記載の発明では、切り替え部によ
って送信電極や受信電極を選択可能であり、また、選択
された複数の受信用電極で得られたそれぞれの受信信号
につき並列的に対数増幅が可能であるため、測定の高速
性がさらに高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例にかかる比抵抗トモグラフィ
ー法測定装置の配置図である。

【図２】実施例装置に使用されるケーブルと電極とを示
す図である。

【図３】図２の一部破断拡大図である。

【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図である。

【図５】実施例装置の電気的全体構成を示す図である。

【図６】切り替え部の内部構成を示すブロック図であ
る。

【図７】対数増幅部の回路図である。

【図８】ＬＯＧアンプ部付近の詳細回路図である。

【図９】実施例装置の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１０】実施例装置で現れる信号のタイムチャートで
ある。

【図１１】実施例装置で現れる信号のタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１破砕井（地熱井）２生産井（地熱井）３フラクチャー１０Ｓ，１０Ｇ電極１０Ｆ遠電極２０Ｓ，２０Ｇ，２０Ｆケーブル３０，Ｌ信号線４０フッ素樹脂製の絶縁被覆４１パラ系アラミド繊維製テンションメンバ４２ガラスウール４３フッ素樹脂製の押さえテープ４４フッ素樹脂製のシース１００測定部１００Ｓ地上用測定部１００Ｇ地熱井用測定部２００測定装置本体２００Ｔ送信部２００Ｒ受信部２００Ｗ切り替え部２００Ｃデータ処理／制御部２０１ＣＰＵ２０２記憶装置２７０ＬＯＧアンプ部２７３ＬＯＧアンプ２５４極性検出回路２７１，２７４極性反転回路２７２バイアス回路２８０バイアス・温度補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川崎逸男大阪府堺市浜寺船尾町西５丁68番地株式会社日本地殻調査内 (72)発明者城森信豪大阪府堺市浜寺船尾町西５丁68番地株式会社日本地殻調査内 (72)発明者東義則千葉県佐倉市宮前１丁目13番４号有限会社千葉電子研究所内 (56)参考文献特開平５−100044（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−22964（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−60403（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 3/24 E21B 47/00 E21B 47/01 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】両極性の送信信号を送信位置から地盤に
向けて送信し、前記送信位置から離れた複数の受信位置
において前記送信信号に応じた受信信号を検出して、前
記送信位置と前記複数の受信位置との間の地盤の比抵抗
の３次元分布を測定するための比抵抗トモグラフィー法
に使用される測定装置において、複数の測点にそれぞれ設置される複数の電極と、前記複
数の電極のうち対応する電極に接続された複数のケーブ
ルとを有する測定部と、前記複数の電極のうち送信電極として選択された電極
に、前記ケーブルを介して両極性の送信信号を送出する
送信部と、前記測定部のうち受信電極として選択された電極から前
記ケーブルを介して入力された両極性の受信信号につ
き、当該受信信号の極性を検出する極性検出手段と、前記極性検出手段における検出結果に基づいて、正の符
号のみを持つ第１の信号へと前記受信信号を変換する第
１の信号変換手段と、前記第１の信号を対数増幅して第２の信号を得る対数増
幅手段と、前記極性検出手段における検出結果に基づいて、前記第
２の信号の極性を時間的に切り替えることにより、前記
受信信号に応じた極性を持つ両極性の出力信号へと前記
第２の信号を変換する第２の信号変換手段と、を備え、前記出力信号に基づいて前記比抵抗の特定のためのデー
タが得られることを特徴とする比抵抗トモグラフィー法
測定装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、非測定時に地盤に生じている自然電位を検出し、測定時
には当該自然電位に応じて前記受信信号のレベルを補正
する自然電位補正手段、をさらに備えたことを特徴とす
る比抵抗トモグラフィー法測定装置。
【請求項３】請求項１または２記載の装置において、前記複数の電極は複数の地熱井用電極を含み、前記複数のケーブルの一部は地熱井中に挿入される地熱
井用ケーブルとなっており、前記地熱井用ケーブルは、それぞれが芯線をフッ素樹脂
により被覆して形成された複数の信号線が束ねられ、さ
らにその束の上からフッ素樹脂で被覆してなり、前記複数の地熱井用電極は、前記複数の信号線にそれぞ
れ接続されるとともに、前記地熱井用複数の電極は前ケ
ーブルの先端部より所定間隔毎に装着されてなることを
特徴とする比抵抗トモグラフィー法測定装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の装
置において、前記複数の電極のうちの一つを前記送信部に接続し、か
つ前記送信部に接続されない他の電極を所定本数毎に順
次前記受信部に切り替え接続する切り替え部をさらに備
え、前記対数増幅手段は前記所定本数に応じた数だけ並列に
設けられていることを特徴とする比抵抗トモグラフィー
法測定装置。