JP3205953B2 - 地盤変位測定方式 - Google Patents

地盤変位測定方式

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JP3205953B2
JP3205953B2 JP20954995A JP20954995A JP3205953B2 JP 3205953 B2 JP3205953 B2 JP 3205953B2 JP 20954995 A JP20954995 A JP 20954995A JP 20954995 A JP20954995 A JP 20954995A JP 3205953 B2 JP3205953 B2 JP 3205953B2
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文男 坂田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は交流磁場を信号伝送
手段として用いる地盤変位測定方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、海底軟弱地盤に盛土を行う場合、
地盤の沈下や側方移動が問題とされていた。この場合、
沈下計や傾斜計といった地盤の変位を測定する測定セン
サが使用されている。これらの測定センサと海上の測定
装置間の信号伝送にはケーブルによる伝送方式と、測定
センサ部に電池を内蔵させて磁気信号としてセンサの検
出信号を無線で海上へ伝送する方式が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測定セ
ンサの信号路としてケーブルを用いた場合、海底地盤の
沈下量や側方移動量が大きい所では測定センサの信号ケ
ーブルが切断されることが多く、伝送方法としては不適
切とされることが多かった。さらに、波や潮流の動きが
あるため、長期にわたる計測を行う場合にはケーブルの
強度をかなり高める必要があり、コストの点からもケー
ブルを用いずに信号を送る信号伝送方式が必要となって
いる。
【0004】この対策として、電波や音波を用いる伝送
方式が考えられているが、電波を用いる方式では海水や
地盤による電波の減衰によって信号を検出することがほ
とんど不可能になるという欠点があった。また、音波を
用いる方式では送信部上方にある盛土や地盤中を伝播す
る際の減衰により信号を検出することがほとんど不可能
という欠点があった。
【0005】これらの理由から交流磁気を信号伝送手段
として用いる磁気信号伝送手段が一般的に用いられる傾
向になりつつある。ところが、磁気信号の発生には測定
自体の消費電力に比べて多大の電力を消費するため、従
来のような連続動作では電池寿命が著しく短くなる。こ
のため、長期間にわたる観測ではかなりの量の電池を必
要とするという欠点があった。
【0006】図3は従来の地盤変位測定装置の構成を示
す図である。水底下の地盤100の表面部または内部に
配置される信号送信部50は、地盤の傾斜を測定する傾
斜計51、伝送される磁気信号の搬送波の基準周波数信
号を発振する発振回路や傾斜計51の出力で発振回路の
出力を変調する変調回路及び変調された信号を増幅する
増幅回路から構成される変調・増幅部52、変調・増幅
部52の出力を磁気信号に変換する送信コイル53、前
記各部に電力を供給する電源部を耐水容器54に収容し
て構成されている。
【0007】水面上に配置される受信部60は、磁気信
号を受信して電気信号に変換する受信コイル61、受信
コイル61の出力信号から傾斜計51で検出された信号
を復調する復調回路及び復調信号を記録する記録器とか
ら成る復調・記録部62、前記各部に電力を供給する電
源部とをフロート63に組み込んで構成されている。
【0008】地盤変位情報は連続して送信され、水面上
で連続記録される。また、記録器に記録される信号は、
データを回収した後にデータ再生を行う方式となってお
り、受信信号に重畳されている雑音成分は周囲状況によ
り日々変動する要因が有るため、常に受信信号が最大レ
ベルとなる送信コイル直上に受信コイルを置く必要があ
る。
【0009】従来方式では、記録される信号は信号送信
部より送信された変調波を復調して記録し、データ再生
を行う方式となっている。このことから、受信信号に重
畳される雑音成分が周囲状況により日々変動するため、
雑音除去に対して最適な処理を行う必要があり、処理回
路が複雑で大型となり、操作性、経済性に問題があっ
た。
【0010】また、従来方式では、送受信コイルが持つ
磁気信号の指向特性は、半波長アンテナと同様な形状
で、コイルの軸方向に8字形指向性を示す。水底に設置
した送信部の送信コイル軸方向は垂直であるため、受信
コイルを送信部直上の水面に置いた時に磁気信号の受信
レベルは最大となる。一方、受信コイルの位置が信号送
信部の直上より移動するにつれて指向性と幾何学的距離
で受信レベルは減少する。このため、水底より送信され
る測定データを収集するために受信目的地へ定期的に向
かい、最大受信感度を得るためには送信部の直上水面に
受信コイルを設定することが必要となる欠点があった。
【0011】本発明は、このような欠点のない新しい検
出伝送技術を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による地盤変位測
定方式は、信号送信部と受信部とを備え、前記信号送信
部は、水底下の地盤の表面部または内部に設置したセン
サと、搬送波信号を発生し前記センサからの検出信号で
変調した変調波を増幅する変調・増幅部と、この変調・
増幅部の出力を受けて磁気信号に変換する送信コイル
と、電力供給のタイミングを規定するためのタイマ回路
と、前記各部に電力を供給する電源部とを含み、前記タ
イマ回路により予め設定した時刻において前記各部に電
力を供給して、水底下より前記検出信号を磁気信号とし
て水面へ送信を行い、前記受信部は、前記送信コイルか
ら送信された磁気信号を受信するために水面付近に配置
した複数の受信コイルと、該複数の受信コイルにより受
信された磁気信号を変調波に変換する複数の変換回路
と、該複数の変換回路の信号を記録する複数チャンネル
記録器と、これらの回路に電力を供給する電源部と、前
記変換回路の出力を受けて前記記録器に電源を供給する
トリガ回路とからなり、前記信号送信部からの磁気信号
を検出して変調波を記録し、前記記録器の記録内容を回
収して再生し、前記センサからの検出信号に復調するこ
とを特徴とする。
【0013】本発明による地盤変位測定方式はまた、信
号送信部と受信部とを備え、前記信号送信部は、水底下
の地盤の表面部または内部に設置したセンサと、搬送波
信号を発生し前記センサからの検出信号で変調した変調
波を増幅する変調・増幅部と、この変調・増幅部の出力
を受けて磁気信号に変換する送信コイルと、電力供給の
タイミングを規定するための第1のタイマ回路と、前記
各部に電力を供給する第1の電源部とを含み、前記第1
のタイマ回路により予め設定した時刻において前記各部
に電力を供給して、水底下より前記検出信号を磁気信号
として水面へ送信を行い、前記受信部は、前記送信コイ
ルから送信された磁気信号を受信するために水面付近に
配置した複数の受信コイルと、該複数の受信コイルによ
り受信された磁気信号を変調波に変換する複数の変換回
路と、該変換回路の信号を記録する複数チャンネル記録
器と、電力供給のタイミングを規定するための第2のタ
イマ回路と、前記受信部の各部に電力を供給する第2の
電源部とからなり、前記第2のタイマ回路を前記第1の
タイマ回路に同期させることにより、送信時刻の前後を
含めた時間において受信と記録を行い、記録内容を回収
して再生し、前記センサからの検出信号に復調すること
を特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の地盤変位測定方式では、地盤情報を受
信する位置にブイあるいはフロートを配置して複数の受
信コイルと受信回路系および記録器を配置することによ
り、定期的に水底より送信される地中情報を一旦記録器
に集録させ、気象条件などの理由によるデータ回収が不
能な日が連続するような場合でも、測定データに欠測を
生じさせることなく、連続した水底データの収集が可能
となる。
【0015】また、本発明の地盤変位測定方式では、受
信部に配置される受信コイルを複数にすることにより、
受信コイルの位置にずれが生じても複数の受信コイルの
うち送信コイルの直上に近い受信コイルに最大の受信信
号が得られ、一番遠い受信コイルに最少の受信信号が得
られる。各受信コイルには同じ雑音成分信号が受信信号
に重畳しているため、最大の受信信号を記録したチャン
ネルと最少の受信信号を記録したチャンネルを引算すれ
ば雑音成分が打ち消され受信信号が残ることとなり、信
号対雑音比は改善され、信号伝送の信頼性が向上するこ
とになる。
【0016】
【発明の実施の形態】次に実施例を挙げ、本発明の地盤
変位測定方式について、図面を参照して説明する。図1
は本発明による地盤変位測定方式の第1の実施例の構成
を示す図である。水底下の地盤100の表面部または内
部に配置される信号送信部10は、地盤の傾斜を測定す
る傾斜計11、伝送される磁気信号の搬送波を発生する
発振回路や傾斜計11の出力で発振回路の出力を変調し
増幅する変調・増幅部12、変調・増幅部12の出力を
磁気信号に変換する送信コイル13、電力供給のタイミ
ングを規定するためのタイマ回路14、タイマ回路14
の起動により前記各部に電力を供給する電源部15を耐
水容器に収容して構成されている。
【0017】水面上に配置される受信部20は、磁気信
号16を受信して電気信号に変換する複数の受信コイル
21−1,21−2,21−3、何れかの受信コイルに
磁気信号16が検出された際にトリガ信号を発生するト
リガ回路22、複数の受信コイルの電気信号を変調信号
に変換する多チャンネル変換回路23、変換された信号
を多チャンネルにて記録する記録器24、前記各部に電
力を供給する電源部25とから構成されている。なお、
受信コイル21−1〜21−3はそれぞれ、フロート2
6−1〜26−3に組み込まれており、フロート26−
1〜26−3は距離を隔てて海上に浮上するようにされ
ている。
【0018】地盤変位情報は、信号送信部10のタイマ
回路14の起動により地盤変位信号を送信し、水面上の
何れかの受信コイルが受信信号を検出したらトリガ回路
22により記録器24に電源を供給して記録が行われ
る。これにより送信時間を間欠送信とすることにより、
送信電源の長寿命化を計ると共に、受信部20をブイあ
るいはフロート26−1などに固定させることにより、
データ収集の間隔を長くすることが可能となる。
【0019】また、記録器24としては磁気レコーダの
ような長時間の記録が可能なものが好ましく、記録され
る信号は信号送信部10より送信された変調波を記録で
あり、データを回収した後にデータ再生を行う方式とな
っている。このため、受信信号に重畳される雑音成分の
除去においても、最大の受信信号が得られた受信コイル
の再生データにより、最少の受信信号が得られた再生デ
ータを引算することにより、信号対雑音比を改善するこ
とができる。
【0020】図2は本発明による地盤変位測定方式の第
2の実施例の構成を示す図である。信号送信部10は、
図1に示された実施例と同じであり、傾斜計11、搬送
波の基準周波数信号を発振する発振回路や傾斜計11の
出力で発振回路の出力を変調する変調回路及び変調され
た信号を増幅する増幅部とから成る変調・増幅部12、
変調・増幅部12の出力を磁気信号に変換する送信コイ
ル13、タイマ回路14、タイマ回路14の起動により
前記各部に電力を供給する電源部15を耐水容器に組み
込んで構成されている。
【0021】受信部20は、図1のトリガ回路22に代
えて電力供給のタイミングを規定するためのタイマ回路
27を設ける点が異なり、磁気信号を電気信号に変換す
る複数の受信コイル21−1〜21−3、複数の受信コ
イルの出力信号から変調波信号に変換する多チャンネル
変換回路23、変調波信号を記録する記録器24、前記
各部に電力を供給する電源部25とから構成されてい
る。受信コイル21−1〜21−3はそれぞれ、フロー
ト26−1〜26−3に組み込まれている。
【0022】地盤変位情報は、信号送信部10のタイマ
回路14の起動により地盤変位信号を送信し、受信部2
0のタイマ回路27を信号送信部10のタイマ回路14
と同期させることで所定の時間に受信部20の各部に電
源を供給する。その結果、信号送信部10の送信タイミ
ングに同期して受信信号の記録を行うことができる。こ
のようにして送信時間を間欠送信とすることにより送信
電源の長寿命化を計ると共に、受信部20をフロート2
6−1に固定させることにより、データ収集の間隔を長
くすることが可能となる。
【0023】また、本発明における信号処理方法による
信号対雑音比の改善は、例えば送信期間の後に一定期間
記録した雑音成分だけの受信信号の低減の様子から確認
することができる。なお、実施例では、センサとして傾
斜計を示したが、このセンサは沈下計等の他のセンサで
も良いことは言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、地中情報を磁気信号により海底より海上へ送信
するシステムにおいて、送信信号を検出して記録する方
式と、送信時刻に同期して送信信号を検出して記録する
方式を用いることにより、受信信号に重畳されている雑
音成分の除去において、海上での雑音成分は均一で連続
性を示すことが多いため、雑音の振幅と位相を調整して
受信信号より除去するなどの方式により最適の信号処理
を雑音成分に応じて選択できる特徴がある。また、受信
コイルを複数設けることにより潮位や潮流による受信ブ
イの位置変動に対しても信号の受信強度の減少を第1の
受信コイル以外の受信コイルから得られる受信信号を利
用することにより常に良好な受信状態を維持することが
可能となるなど、本発明による方式では海底地盤の変位
情報を海底から海面上にケーブルを用いずに伝送させる
ことにより、地盤の移動による各種の変位を定期的に得
ることができる点、信頼性および経済性を向上すべく得
られる効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の構成を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例の構成を示す図である。
【図3】従来例の構成を示す図である。
【符号の説明】
10 信号送信部 13 送信コイル 20 受信部 21−1〜21−3 受信コイル 26−1〜26−3 フロート 100 地盤 110 盛土
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 21/00 G01C 13/00 G01D 9/00 G08C 19/00 H04B 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号送信部と受信部とを備え、前記信号
    送信部は、水底下の地盤の表面部または内部に設置した
    センサと、搬送波信号を発生し前記センサからの検出信
    号で変調した変調波を増幅する変調・増幅部と、この変
    調・増幅部の出力を受けて磁気信号に変換する送信コイ
    ルと、電力供給のタイミングを規定するためのタイマ回
    路と、前記各部に電力を供給する電源部とを含み、前記
    タイマ回路により予め設定した時刻において前記各部に
    電力を供給して、水底下より前記検出信号を磁気信号と
    して水面へ送信を行い、前記受信部は、前記送信コイル
    から送信された磁気信号を受信するために水面付近に配
    置した複数の受信コイルと、該複数の受信コイルにより
    受信された磁気信号を変調波に変換する複数の変換回路
    と、該複数の変換回路の信号を記録する複数チャンネル
    記録器と、これらの回路に電力を供給する電源部と、前
    記変換回路の出力を受けて前記記録器に電源を供給する
    トリガ回路とからなり、前記信号送信部からの磁気信号
    を検出して変調波を記録し、前記記録器の記録内容を回
    収して再生し、前記センサからの検出信号に復調するこ
    とを特徴とする地盤変位測定方式。
  2. 【請求項2】 信号送信部と受信部とを備え、前記信号
    送信部は、水底下の地盤の表面部または内部に設置した
    センサと、搬送波信号を発生し前記センサからの検出信
    号で変調した変調波を増幅する変調・増幅部と、この変
    調・増幅部の出力を受けて磁気信号に変換する送信コイ
    ルと、電力供給のタイミングを規定するための第1のタ
    イマ回路と、前記各部に電力を供給する第1の電源部と
    を含み、前記第1のタイマ回路により予め設定した時刻
    において前記各部に電力を供給して、水底下より前記検
    出信号を磁気信号として水面へ送信を行い、前記受信部
    は、前記送信コイルから送信された磁気信号を受信する
    ために水面付近に配置した複数の受信コイルと、該複数
    の受信コイルにより受信された磁気信号を変調波に変換
    する複数の変換回路と、該変換回路の信号を記録する複
    数チャンネル記録器と、電力供給のタイミングを規定す
    るための第2のタイマ回路と、前記受信部の各部に電力
    を供給する第2の電源部とからなり、前記第2のタイマ
    回路を前記第1のタイマ回路に同期させることにより、
    送信時刻の前後を含めた時間において受信と記録を行
    い、記録内容を回収して再生し、前記センサからの検出
    信号に復調することを特徴とする地盤変位測定方式。
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