JP3285530B2 - Method for guiding tunnel excavation path in propulsion method and apparatus therefor - Google Patents
Method for guiding tunnel excavation path in propulsion method and apparatus thereforInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、推進工法におけ
るトンネル掘削路の誘導方法およびその装置に関するも
ので、特に、直進掘削および曲進掘削のいずれにおいて
も掘削路を効率的に誘導するための技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for guiding a tunnel excavation path in a propulsion method, and particularly to a technique for efficiently guiding an excavation path in both straight excavation and curved excavation. About.
【0002】[0002]
【従来の技術】トンネルの推進工法は、地上の交通を阻
害せず、かつ周囲への騒音の拡散も少ないなどの多くの
利点がある。このため、推進工法は、電力ケーブルなど
のエネルギー伝送路の埋設用トンネルのほか、電話線や
光ファイバケーブルなどの情報伝送路の埋設用トンネル
などなどの種々のトンネルの掘削において利用されてい
る。2. Description of the Related Art A tunnel propulsion method has many advantages such as not hindering traffic on the ground and reducing the diffusion of noise to the surroundings. For this reason, the propulsion method is used in excavation of various tunnels, such as tunnels for burying energy transmission paths such as power cables and information transmission paths such as telephone lines and optical fiber cables.
【0003】ところが、推進工法においてはトンネルの
掘削現場の位置やその時点での掘削方向を地表の目標点
との関係で直接に確認できないために、トンネル掘削路
を誘導するための特別の技術が必要とされる。推進工法
におけるこのような誘導方法としては、従来、以下のよ
うなものが知られている。However, in the propulsion method, since the position of the tunnel excavation site and the direction of the excavation at that time cannot be directly confirmed in relation to the target point on the ground surface, a special technique for guiding the tunnel excavation path is required. Needed. As such a guidance method in the propulsion method, the following is conventionally known.
【0004】まず、第1の従来技術は人力によるもので
あって、切羽付近に設置したターゲットを測量によって
トンネル後方から見通して、切羽の方向性の監視を行う
ものである。First, the first prior art is based on human power, and monitors the direction of the face by observing a target placed near the face from behind the tunnel by surveying.
【0005】また、第2の従来技術は、切羽付近に設置
したターゲットにトンネル後方からレーザビーム照射
し、トンネル後方のレーザトランシットによって切羽の
方向性を監視を行うものである。In the second prior art, a laser beam is irradiated from the back of a tunnel to a target placed near a face, and the direction of the face is monitored by a laser transit behind the tunnel.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、第1の従来
技術では、推進工法のトンネル構内は狭いために直進掘
削においても測量作業が困難であり、多大の作業時間が
かかるという問題がある。However, in the first prior art, there is a problem that surveying work is difficult even in straight excavation because the tunnel yard of the propulsion method is narrow, and it takes a lot of work time.
【0007】また、最近開発されている曲進掘削では、
屈曲部分の内張管も工事の進展に伴って移動するという
推進工法の特殊性があるために、屈曲部分ごとに基準点
を設置できない。このため、測量の必要性が生じるごと
に坑口から測量しなおさねばならず、測量に費やす時間
および人手がさらに増大している。[0007] In the recently developed curved excavation,
Due to the peculiarity of the propulsion method in which the lining pipe at the bent portion also moves as the construction progresses, a reference point cannot be set for each bent portion. For this reason, every time the necessity of surveying arises, the survey must be performed again from the wellhead, and the time and labor required for the survey are further increased.
【0008】一方、第2の従来技術は直進掘削において
は有効であるが、レーザ光の直進性によって曲進掘削で
はその使用が困難である。これに関して、曲進掘削では
屈曲部分ごとに反射鏡やレーザ光送受信装置を設置する
ことも考えられる。しかしながら、上記のように推進工
法では屈曲部分の内張管も工事の進展に伴って移動する
ために、工事の進展に伴ってその都度、反射鏡やレーザ
光送受信装置を設置し直さなければならない。このた
め、このような改良を行ったとしても、時間や人手のロ
スは大きいものになる。On the other hand, the second prior art is effective in straight excavation, but is difficult to use in curved excavation due to the straightness of laser light. In this regard, in curved excavation, it is conceivable to install a reflecting mirror or a laser light transmitting / receiving device for each bent portion. However, as described above, in the propulsion method, since the lining pipe of the bent portion also moves with the progress of the construction, the reflecting mirror and the laser light transmitting / receiving device must be re-installed each time with the progress of the construction. . For this reason, even if such an improvement is made, the loss of time and labor will be great.
【0009】[0009]
【発明の目的】この発明は従来技術における上記の問題
の克服を意図しており、トンネルの推進工法において、
直進掘削および曲進掘削のいずれにも適用可能であると
ともに、効率的に掘削路を誘導できる技術を提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to overcome the above-mentioned problems in the prior art.
An object of the present invention is to provide a technique that can be applied to both straight excavation and curved excavation and that can efficiently guide an excavation path.
【0010】[0010]
【発明の基本原理】上記の目的を達成するために、この
発明では電波波長帯の電磁波を使用する。In order to achieve the above object, the present invention uses electromagnetic waves in a radio wave band.
【0011】レーザ光などの光波長帯の電磁波と異なっ
て電波波長帯の電磁波は地中を伝播可能であるため、地
中に電磁波を放射してそれを切羽付近で受信し、その受
信方向や受信強度を判定することによってトンネルのそ
の後の掘削誘導を行う。Unlike electromagnetic waves in the optical wavelength band, such as laser light, electromagnetic waves in the radio wave band can propagate through the ground. Therefore, electromagnetic waves are radiated into the ground and received near the face, and the receiving direction and The subsequent excavation guidance of the tunnel is performed by determining the reception intensity.
【0012】周知のように、空中と比較して地中では電
磁波の減衰が比較的大きい。しかしながら、トンネルの
掘削誘導に使用される距離は通信などで使用されるほど
には長距離ではないため、電波波長帯の電磁波を使用
し、実質的に電磁波が減衰してしまわない程度の距離
(たとえば数十〜数百m)だけ離れた位置からの掘削誘
導には十分に耐えるものである。As is well known, the attenuation of electromagnetic waves is relatively greater in the ground than in the air. However, since the distance used for guiding the excavation of the tunnel is not long enough to be used for communication and the like, the electromagnetic wave in the radio wave wavelength band is used, and the distance that does not substantially attenuate the electromagnetic wave ( For example, it can sufficiently withstand excavation guidance from a position distant from tens to hundreds of meters.
【0013】地中に存在する金属(たとえば既設の水道
管)などを磁気的に検知して掘削誘導するような技術も
考えられるが、このような受動的な方法と比較してこの
発明では積極的に電磁波を送信してそれを検知している
ため、検出地点での磁場強度も大きく、検知精度も高い
ものとなる。A technique for magnetically detecting underground metal (for example, an existing water pipe) or the like to guide the excavation is conceivable, but the present invention is more active than such a passive method. Since the electromagnetic wave is transmitted and detected, the magnetic field intensity at the detection point is large and the detection accuracy is high.
【0014】なお、以下では、その時点での切羽から掘
削をさらに進めるべき方向、すなわち掘削誘導方向とし
て適正な方向を「適正誘導方向」と呼ぶことにする。In the following, the direction in which the excavation should be further advanced from the face at that time, that is, the direction appropriate as the excavation guiding direction will be referred to as the “proper guiding direction”.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】このような基本原理に基
づいて構成された請求項1の発明では、トンネル掘削方
向の前方の基準位置において前記トンネル掘削路を誘導
すべき方向をコイル軸方向として配置された送信コイル
から電波波長帯の電磁場を送信するとともに、前記電磁
波をトンネル掘削路の切羽付近で受信して受信信号を求
め、前記受信信号の位相検波を行って前記受信信号の絶
対値と位相極性とを算出し、前記絶対値と前記位相極性
との双方に基づいて前記トンネル掘削路と前記基準位置
との空間的関係を特定し、前記空間的関係に基づいて前
記トンネル掘削路を誘導することを特徴とする。According to the present invention, the tunnel excavation path is guided at a reference position in front of the tunnel excavation direction.
Transmit coil arranged with the direction to be set as the coil axis direction
Transmits an electromagnetic field in the radio waveband from the
A wave is received near the face of the tunnel excavation road to obtain a received signal.
Therefore, the phase detection of the received signal is performed to isolate the received signal.
Calculate a pair value and a phase polarity, and calculate the absolute value and the phase polarity.
Based on both identifying the spatial relationship between the reference position and the tunneling path between, characterized by guiding the tunnel excavation path based on the spatial relationship.
【0016】また、請求項2の発明では、請求項1の方
法において、前記電磁波として指向性を有する電磁波を
使用することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the method of the first aspect, an electromagnetic wave having directivity is used as the electromagnetic wave.
【0017】請求項3の発明では、請求項2の方法にお
いて、前記基準位置を地中位置に設定してあることを特
徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the method of the second aspect, the reference position is set to an underground position.
【0018】請求項4の発明では、請求項3の方法にお
いて、前記トンネル掘削路を誘導すべき方向をコイル軸
方向として前記地中位置に前記送信コイルを配置し、前
記切羽付近に配置した受信コイルで前記電磁波を受信す
ることにより、前記受信コイルの受信強度が最小になる
受信コイル軸方向を前記地中位置に向かう方向に対して
直角としたことを特徴とする。[0018] In the invention of claim 4 is the method of claim 3, the direction should induce the tunneling path placing the transmitter coil to the ground position as the coil axis direction, and disposed near the working face receiving Receiving the electromagnetic wave with a coil minimizes the reception intensity of the receiving coil
With respect to the direction toward the receiving coil axis direction to the ground position
It is characterized by a right angle .
【0019】請求項5の発明では、請求項2の方法にお
いて、前記基準位置を地表位置に設定してあることを特
徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the method of the second aspect, the reference position is set to a ground surface position.
【0020】[0020]
【0021】[0021]
【0022】一方、請求項6の発明は、推進工法におい
てトンネル掘削路を誘導するための装置であって、(a)
トンネル掘削方向の前方の基準位置に設置可能であり、
前記トンネル掘削路を誘導すべき方向をコイル軸方向と
して電波波長帯の電磁場を送信する送信コイルを備えた
送信手段と、(b)前記電磁波をトンネル掘削路の切羽付
近で受信し、前記電磁場の受信信号の絶対値と位相極性
とを検出する受信手段と、(c)前記絶対値に応じた大き
さを有するとともに前記位相極性に応じた正負符号を有
する量を表示する表示手段とを備えることを特徴とす
る。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for guiding a tunnel excavation path in a propulsion method, wherein (a)
It can be installed at the reference position in front of the tunnel excavation direction,
Transmitting means having a transmission coil for transmitting an electromagnetic field in a radio wave wavelength band with the direction in which the tunnel excavation path should be guided as a coil axis direction; and (b) receiving the electromagnetic wave near a face of the tunnel excavation path, Receiving means for detecting an absolute value and a phase polarity of a received signal, and (c) display means for displaying an amount having a magnitude corresponding to the absolute value and having a sign according to the phase polarity. It is characterized by.
【0023】また、請求項7の発明は、請求項6の装置
において、前記送信手段が、(a-1)地中の第1の基準位
置に配置されて前記トンネル掘削路を誘導すべき方向Y
にコイル軸を一致させた第1の送信コイル(21)と、
(a-2) 地上の第2の基準位置に配置されて鉛直方向Z
にコイル軸を一致させた第2の送信コイル(31)とを
備える。また、これに対応して、前記受信手段が、(b-
1) 水平コイル(11Y)と、(b-2) 前記水平コイル
(11Y)と直行する鉛直面(XZ)内に配置され、対
称軸が鉛直方向ZとされたV型コイル(11V)とを備
えている。さらに、前記表示手段が、(c-1) 前記水平
コイル(11Y)の受信信号を、その位相極性に応じた
正負符号を持たせて表示する第1メータ(260)と、
(c-2) 前記V型コイル(11V)の受信信号の鉛直成
分を、その位相極性に応じた正負符号を持たせて表示す
る第2メータ(360Z)と、(c-3) 前記V型コイル
(11V)の受信信号の水平成分を、その位相極性に応
じた正負符号を持たせて表示する第3メータ(360
X)とを備えている。According to a seventh aspect of the present invention, in the apparatus of the sixth aspect , the transmitting means is disposed at a first reference position in the ground to guide the tunnel excavation path. Y
A first transmitting coil (21) whose coil axis is aligned with
(a-2) It is located at the second reference position on the ground and is in the vertical direction Z
And a second transmission coil (31) whose coil axis is matched. Correspondingly, the receiving means may be configured as (b-
1) A horizontal coil (11Y) and (b-2) a V-shaped coil (11V) arranged in a vertical plane (XZ) perpendicular to the horizontal coil (11Y) and having a symmetric axis in the vertical direction Z. Have. Further, the display means (c-1) a first meter (260) for displaying the reception signal of the horizontal coil (11Y) with a sign according to the phase polarity thereof,
(c-2) a second meter (360Z) for displaying the vertical component of the received signal of the V-shaped coil (11V) with a sign according to the phase polarity thereof, and (c-3) the V-shaped coil A third meter (360) that displays the horizontal component of the received signal of the coil (11V) with a sign according to the phase polarity of the signal.
X).
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】※ <全体構成および基本原理>
図1はこの発明の実施形態を適用する状況例を示す図で
あり、推進工法によって地中にトンネル1を掘削してい
る状況が模式的に示されている。また、図2は図1を上
方から透視的に見て電磁波の送信部および受信部に関係
する部分のみを示した模式的平面図である。これらの図
1,図2においては、説明の便宜上、地表面Hに対して
平行な面(水平面)をXY方向とし、鉛直方向をZ方向
とする直角座標系が定義されている。また、ここではX
方向として、その時点でトンネル1の掘削誘導を行うべ
き方向にとっているが、これは便宜的なものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS * <Overall configuration and basic principle>
FIG. 1 is a diagram showing an example of a situation to which an embodiment of the present invention is applied, and schematically shows a situation where a tunnel 1 is being excavated in the ground by a propulsion method. FIG. 2 is a schematic plan view showing only a portion related to a transmission unit and a reception unit of the electromagnetic wave when seeing FIG. 1 from above. In FIGS. 1 and 2, for the sake of convenience of description, a rectangular coordinate system is defined in which a plane (horizontal plane) parallel to the ground surface H is defined as the XY directions and a vertical direction is defined as the Z direction. Here, X
As the direction, the direction in which the excavation guidance of the tunnel 1 is to be performed at that time is taken, but this is for convenience.
【0025】掘削機2は推進工法において周知のもので
あり、切羽3を掘削しつつトンネル1を掘り進める。以
下で詳述するように、掘削方向の前方の地表および地中
にそれぞれ配置された送信部20A,30Aから電波波
長帯の電磁波を地中に送信し、それを受信部10Aで受
信することによって、掘削機2による以後の掘削方向を
誘導できるようになっている。図示例では、受信部10
Aは掘削機2の後方に張り出した支持体2B上に配置さ
れている。The excavator 2 is a well-known propulsion method, and excavates the tunnel 3 while excavating the face 3. As described in detail below, by transmitting electromagnetic waves in the radio waveband from the transmitting units 20A and 30A disposed in the ground and underground in the excavation direction, respectively, and receiving them by the receiving unit 10A. The direction of the subsequent excavation by the excavator 2 can be guided. In the illustrated example, the receiving unit 10
A is disposed on a support 2B projecting backward from the excavator 2.
【0026】掘削機2は金属製の部品を多く含むため、
電磁波は掘削機2をそのまま透過することができない。
しかしながら、光波と異なり、伝播領域の電磁波は掘削
機2の後方にまで回り込むことができるため、掘削機2
の存在は電磁波の受信に本質的な障害とはならない。Since the excavator 2 includes many metal parts,
The electromagnetic wave cannot pass through the excavator 2 as it is.
However, unlike the light wave, the electromagnetic wave in the propagation area can go around to the rear of the excavator 2, so that the excavator 2
Is not an essential obstacle to the reception of electromagnetic waves.
【0027】そして、図1,図2においては直進トンネ
ル1が示されているが、この実施形態の方法では地中を
伝播する電磁波を利用するため、図2中に破線で示す曲
進トンネル1aであってもこの誘導方法は適用可能であ
る。それは、この発明の方法の実施には、抗口から切羽
3までの区間での測量を行う必要はないためのである。Although FIG. 1 and FIG. 2 show the straight tunnel 1, the method of this embodiment utilizes electromagnetic waves propagating in the ground, so that the curved tunnel 1a shown by a broken line in FIG. However, this guidance method is applicable. This is because it is not necessary to carry out surveying in the section from the entrance to the face 3 in order to carry out the method of the present invention.
【0028】以下、各部の構成と動作を順次に説明す
る。Hereinafter, the configuration and operation of each section will be sequentially described.
【0029】※ <地中送信系の概要>トンネル1の掘
削方向の前方にはボーリング坑5が掘られており、その
中の地中基準位置RDには可搬性の地中送信部20Aが
配置されている。この地中送信部20Aにおいては、図
3に示すように送信コイル21と、この送信コイル21
に約1kHzの送信用電力を供給する送信回路部22と
が、電磁波透過性を有する材料(たとえば樹脂)で形成
されたケース中に収容されている。送信コイル21のコ
イル軸A21は図1および図2におけるトンネル1の誘導
方向、より具体的には切羽3付近に向かう方向(X方
向)とされている。図1の地表には可搬性の送信電源部
20Bが置かれており、ボーリング坑5を通したケーブ
ル20Cによって図3の送信回路部22へと電源供給を
行う。送信コイル21から輻射される電磁波は、この送
信コイル21のコイル軸A21を対称軸とするような対称
性を持った指向性を有する電磁波である。* <Outline of underground transmission system> A boring pit 5 is dug in front of the tunnel 1 in the direction of excavation, and a portable underground transmission unit 20A is disposed at an underground reference position RD therein. Have been. In the underground transmission unit 20A, as shown in FIG.
And a transmission circuit section 22 for supplying a transmission power of about 1 kHz to a case, which is housed in a case made of a material (for example, resin) having electromagnetic wave permeability. Coil axis A 21 is the guidance direction of the tunnel 1 in FIGS. 1 and 2 of the transmitter coil 21, and more specifically there is a direction (X direction) toward the vicinity of the working face 3. A portable transmission power supply unit 20B is placed on the ground surface in FIG. 1, and supplies power to the transmission circuit unit 22 in FIG. The electromagnetic wave radiated from the transmission coil 21 is a directional electromagnetic wave having symmetry such that the coil axis A 21 of the transmission coil 21 is a symmetric axis.
【0030】※ <地表送信系の概要>一方、図1およ
び図2において、トンネル1の掘削方向の前方の地表で
かつトンネル1の掘削目標位置の上方に相当する地表基
準位置Pには可搬性の地表送信部30Aが配置されてい
る。この地表送信部30Aにおいては、図4に示すよう
に送信コイル31と、この送信コイル31に約1kHz
の送信用電力を供給する送信回路部32とが、電磁波透
過性を有する材料(たとえば樹脂)で形成されたケース
中に収容されている。図3の地中送信部20Aと異な
り、図4の送信コイル31のコイル軸A31は鉛直方向Z
となっている。図1に示すようにこの地表送信部20A
の近傍には同じく可搬性の送信電源部30Bが置かれて
おり、ケーブルによって図4の送信回路部32へと電源
供給を行う。* <Overview of Ground Transmission System> On the other hand, in FIGS. 1 and 2, the ground reference position P corresponding to the ground surface in the excavation direction of the tunnel 1 and above the target excavation position of the tunnel 1 is portable. Is disposed. In the ground surface transmitting unit 30A, as shown in FIG. 4, a transmitting coil 31 and approximately 1 kHz
And a transmission circuit section 32 that supplies the transmission power of the transmission power are housed in a case formed of a material (for example, resin) having electromagnetic wave transparency. Unlike underground transmission unit 20A of FIG. 3, the coil axis A 31 of the transmitting coil 31 of FIG. 4 is a vertical direction Z
It has become. As shown in FIG.
, A portable transmission power supply 30B is also provided, and supplies power to the transmission circuit 32 of FIG. 4 by a cable.
【0031】この送信コイル31から輻射される電磁波
もまた、この送信コイル31のコイル軸A31を対称軸と
するような対称性を持った指向性を有する電磁波であ
る。The electromagnetic wave radiated from the transmission coil 31 is also a directional electromagnetic wave having symmetry such that the coil axis A 31 of the transmission coil 31 is a symmetric axis.
【0032】※ <受信系の概要>図1の受信部10A
の内部構成の概要が図5に透視図として示されている。
図5において、電磁波透過性を有する材料(たとえば樹
脂)のケース13の中には3つの受信コイル11Y,1
1a,11bが配置されている。ケース13の正面13
Fがトンネル1の現在の適正誘導方向に向いた状態での
方位関係で言えば、その配置関係は以下のようになって
いる。* <Outline of the receiving system> The receiving unit 10A of FIG.
5 is shown in a perspective view in FIG.
In FIG. 5, three receiving coils 11Y and 11Y are contained in a case 13 made of a material (for example, resin) having electromagnetic wave transmission.
1a and 11b are arranged. Front 13 of case 13
Speaking of the azimuth relationship in a state where F is directed to the current appropriate guidance direction of the tunnel 1, the arrangement relationship is as follows.
【0033】第1の受信コイル11Yは、そのコイル
軸AYが、水平面内でかつトンネル1の現在の掘削方向
に対してほぼ直角の方向、すなわち図1の座標系で言え
ば切羽3の面にほぼ平行な方向Yを向くように配置され
ている。この第1の受信コイル11Yは、後述するよう
に図1の地中送信部20Aからの電磁波を受信して、切
羽3の水平方向(左右方向)の誘導を行うためなどに使
用される。The first receiving coil 11Y has a coil axis A Y in a direction substantially perpendicular to the current excavation direction of the tunnel 1 in the horizontal plane, that is, the surface of the face 3 in the coordinate system of FIG. Are arranged so as to face a direction Y substantially parallel to. The first receiving coil 11Y is used for receiving an electromagnetic wave from the underground transmission unit 20A in FIG. 1 and guiding the face 3 in the horizontal direction (left and right direction), as described later.
【0034】第2の受信コイル11aと第3の受信コ
イル11bとは互いに結線されてベクトル受信コイル1
1Vとして使用されるものである。そして、第2の受信
コイル11aと第3の受信コイル11bとのそれぞれの
コイル軸Aa、Abが、切羽3にほぼ直角な垂直面内でか
つ鉛直軸Zに対して対称にV型になるようにこれらの受
信コイル11a,11bが配置されている。これらの一
対のコイル11a,11bからなるベクトル検出コイル
11Vは、主として上下方向(深さ方向)の掘削誘導を
行うとともに、図1の地表送信部30Aからの電磁波を
受信して地表基準位置RPの直下まで掘削を誘導するた
めにも使用される。The second receiving coil 11a and the third receiving coil 11b are connected to each other and
It is used as 1V. Then, each of the coil axis A a of the second receiver coil 11a and the third receiving coil 11b, A b is a V-type symmetrical with respect to substantially a perpendicular vertical plane and the vertical axis Z in the working face 3 These receiving coils 11a and 11b are arranged so as to be as follows. The vector detection coil 11V composed of the pair of coils 11a and 11b mainly performs excavation guidance in the vertical direction (depth direction) and receives the electromagnetic wave from the ground surface transmission unit 30A in FIG. It is also used to guide excavation to just below.
【0035】これら2つの受信コイル11a,11bの
コイルの巻方向は同方向でもよく、逆方向でもよいが、
この実施形態の装置ではコイル11a,11bのコイル
の巻方向は同方向(たとえば右巻き)とされている。受
信コイル11a,11bの受信電圧は、それらの相互接
続点から取り出した配線Gを基準電位として検出する。The winding directions of the coils of these two receiving coils 11a and 11b may be the same or opposite.
In the apparatus of this embodiment, the winding directions of the coils 11a and 11b are the same (for example, clockwise). The reception voltage of the reception coils 11a and 11b is detected using the wiring G taken out from the interconnection point as a reference potential.
【0036】受信部10Aにはまた受信回路部12が内
蔵されており、各コイル11X,11a,11bから伸
びる配線が、この受信回路部12に接続されている。受
信回路部12はケーブル10Cを介して図1のモニタ部
10Mに接続されている。このモニタ部10Mは、受信
部10Aでの受信状況をモニタして表示する。また、掘
削機2を遠隔操縦で操作し、掘削方向を維持または変更
するための可搬性の掘削機操作部2A(図1)が地表に
設置されており、破線で示すケーブル2Bを介して掘削
機2に接続されている。The receiving section 10A also has a built-in receiving circuit section 12, and wiring extending from each of the coils 11X, 11a, 11b is connected to the receiving circuit section 12. The receiving circuit unit 12 is connected to the monitor unit 10M in FIG. 1 via a cable 10C. The monitor 10M monitors and displays the reception status of the receiver 10A. In addition, a portable excavator operation unit 2A (FIG. 1) for remotely operating the excavator 2 to maintain or change the excavation direction is installed on the ground surface, and excavates via a cable 2B shown by a broken line. Connected to the device 2.
【0037】図1の掘削機2からその後方に伸びる支持
体2Bには受信部駆動機構2Dを設けてあり、これによ
って受信部10Aの向きを遠隔操縦で変化させるように
しておくことができる。このような向きの変更は、水平
面内の旋回および垂直方向への俯仰との双方を含む。ま
た、ケーブル2Bは掘削機2自身の遠隔操作のためだけ
でなく、この受信部回転機構2Dの遠隔制御信号をも伝
送できるようになっている。掘削機操作部2Aにはこの
受信部回転機構2Dの遠隔操作のための操作部も設けて
おくことができる。A support 2B extending rearward from the excavator 2 of FIG. 1 is provided with a receiver drive mechanism 2D, whereby the direction of the receiver 10A can be changed by remote control. Such changes in orientation include both turning in the horizontal plane and vertical elevation. The cable 2B can transmit not only the remote control of the excavator 2 itself but also a remote control signal of the receiving unit rotating mechanism 2D. The excavator operation unit 2A may be provided with an operation unit for remote-controlling the receiving unit rotation mechanism 2D.
【0038】なお、モニタ部10Mおよび掘削機操作部
2Aへの電源供給は、たとえば12Vのバッテリ駆動で
行うことができる。The power supply to the monitor unit 10M and the excavator operation unit 2A can be performed, for example, by driving a 12V battery.
【0039】※<掘削方向誘導の原理>以上の各部の詳
細な回路構成を説明する前に、このシステムによる掘削
方向の誘導原理について先に説明しておく。図6は、地
中に配置した送信コイル21と、受信部10中の受信コ
イル11Yとの位置関係を上方から見た模式図である。
ただし、破線は送信電磁波における磁束線の対称分布性
を示している。この図6において、送信コイル21の軸
A21の延長線上に受信コイル11Yがあり、かつ受信コ
イル11Yの軸AYが送信コイル21の軸方向A21と直
角である(すなわちちょうどY方向にあり、適正誘導方
向になっている)ような状態F1では、受信コイル11
Yの中心を対称軸として、逆方向かつ同じ大きさの磁束
がこの受信コイル11Yの一端側の半分と他端側の半分
とをそれぞれ貫く。したがって、受信コイル11Yの受
信強度は最小(理想的にはゼロ)になる。図6では磁束
が静磁場として描かれているが、上記の事情は送信電磁
波が交流波であって磁束分布が動的に変化することを考
慮しても変わらない。それは、上記の事情が空間の対称
性に基づいているからである。* <Principle of Guiding Direction of Excavation Direction> Before describing the detailed circuit configuration of each part described above, the principle of guiding the excavating direction by this system will be described first. FIG. 6 is a schematic view of the positional relationship between the transmitting coil 21 disposed underground and the receiving coil 11Y in the receiving unit 10 as viewed from above.
However, the broken line indicates the symmetric distribution of the magnetic flux lines in the transmission electromagnetic wave. In FIG. 6, there are receiver coils 11Y on the extension line of the axis A21 of the transmitter coil 21, and there the axis A Y of the receiving coil 11Y is perpendicular to the axial direction A 21 of the transmitting coil 21 (i.e. just in the Y direction, In the state F1 as shown in FIG.
With the center of Y as the axis of symmetry, magnetic fluxes in the opposite direction and of the same magnitude penetrate through the half on one end and the half on the other end of the receiving coil 11Y. Therefore, the reception intensity of the reception coil 11Y becomes minimum (ideally zero). Although the magnetic flux is depicted in FIG. 6 as a static magnetic field, the above situation does not change even if the transmission electromagnetic wave is an alternating current wave and the magnetic flux distribution changes dynamically. This is because the above situation is based on spatial symmetry.
【0040】これに対して、受信コイル11Yの軸AY
が状態F2のようにY方向から傾いていたり、受信コイ
ル11Yの軸AYが状態F3のように送信コイル21の
軸A2 1からはずれていたりすると、受信コイル11Yの
中を通る磁束の対称性が失われ、受信コイル11Yの両
端には電圧が現れる。この受信強度(正確には受信した
電磁波の振幅)は対称状態F1からのズレの大きさに応
じて増大し、また、受信電圧の位相は対称状態F1から
の受信コイル11Yの方向ズレの極性を反映している。On the other hand, the axis A Y of the receiving coil 11Y
There or tilted from the Y direction as in the state F2, the axis A Y of the receiving coil 11Y is or are off-axis A 2 1 transmission coil 21 as a state F3, symmetry of the magnetic flux passing through the inside of the receiving coils 11Y And the voltage appears at both ends of the receiving coil 11Y. This reception intensity (more precisely, the amplitude of the received electromagnetic wave) increases in accordance with the magnitude of the deviation from the symmetric state F1, and the phase of the reception voltage changes the polarity of the direction deviation of the receiving coil 11Y from the symmetric state F1. Reflects.
【0041】したがって、受信コイル11Yの受信電圧
から送信コイル21と受信コイル11Yとの方向関係を
知ることができる。そして受信コイル11Yは受信部1
0A(図1、図5)内に存在するから、トンネル1の切
羽3の付近での受信部10Aが、その時点において地中
送信部20A(したがって地中基準位置RDに向かう方
向)と水平面内(切羽3から見たときには左右方向)で
整合しているかどうかを知ることができる。Accordingly, the direction relationship between the transmission coil 21 and the reception coil 11Y can be known from the reception voltage of the reception coil 11Y. The receiving coil 11Y is connected to the receiving unit 1
0A (FIGS. 1 and 5), the receiving unit 10A near the face 3 of the tunnel 1 is located at that point in time with the underground transmitting unit 20A (therefore, the direction toward the underground reference position RD) and the horizontal plane. (Right and left directions when viewed from the face 3).
【0042】すなわち、切羽3付近において、受信部1
0Aの第1の受信コイル11Yの受信強度が最小(理想
的にはゼロ)になる方向を捜せば、その方向がすなわち
地中基準位置RDに向かう適正誘導方向ということにな
り、その方向に掘削機2で掘り進めれば所定のラインに
沿ってトンネル1を掘削していくことができる。That is, in the vicinity of the face 3, the receiving unit 1
If a direction in which the reception intensity of the first receiving coil 11Y of 0A is minimized (ideally, zero) is found, the direction is a proper guiding direction toward the underground reference position RD, and excavation is performed in that direction. If the tunnel 2 is excavated, the tunnel 1 can be excavated along a predetermined line.
【0043】また、その時点で目標とする方向よりも切
羽3が右にずれているか、それとも左にずれているか
は、受信コイル11Yの受信電圧の位相で知ることがで
きる。Whether the face 3 is shifted rightward or leftward from the target direction at that time can be known from the phase of the received voltage of the receiving coil 11Y.
【0044】ここにおいて、図2のボーリング坑5内に
おける送信部20Aの設置深さと向き(したがって、そ
の中に内蔵されている送信コイル21の軸A21の方向)
は、トンネル1の掘削計画から定めることができるもの
である。切羽3では常に地中基準位置RDに向かって掘
削を行えばよい。[0044] In this case, the installation depth and direction of the transmitting portion 20A in the boring pits 5 in FIG. 2 (thus, the direction of the axis A 21 of the transmitting coil 21, which is built therein)
Can be determined from the excavation plan of the tunnel 1. In the face 3, excavation may always be performed toward the underground reference position RD.
【0045】また、図6において受信コイル11Yの方
向が送信コイル21の軸A21の方向から著しくずれた状
態F4にあるようなときにこの受信コイル11Yの受信
強度がゼロに近くなる場合もあり得る。しかしながら、
掘削方向の誘導は適正誘導方向に沿って順次に行われる
ため、このような異常なすれが生じることは少なく、状
態F1またはその近傍の状態で検出が行われることが通
例であるため、この問題が実質的な影響を生じることは
ない。Further, in some cases the direction of the receiving coil 11Y is close reception intensity of the receiver coil 11Y is zero such as when there is significantly deviated state F4 from the direction of the axis A 21 of the transmitting coil 21 in FIG. 6 obtain. However,
Since the guidance of the excavation direction is performed sequentially along the appropriate guidance direction, such abnormal sparseness rarely occurs, and the detection is usually performed in the state F1 or in the vicinity thereof. Has no substantial effect.
【0046】ところで、コイル軸の向きをX方向とした
受信コイルを配置し、その受信コイルが検出する磁場が
最大になる方向を掘削誘導方向とすることもできる。し
かしながら、この実施形態のように最小磁場方向をとら
えるようにすれば、後述するような他の利点があるた
め、この実施形態では方向誘導において主として最小磁
場方向を検知するように構成し、最大磁場方向の検知に
よる誘導は補助的に使用する。By the way, it is also possible to arrange a receiving coil in which the direction of the coil axis is the X direction, and set the direction in which the magnetic field detected by the receiving coil becomes maximum as the excavation guiding direction. However, if the direction of the minimum magnetic field is detected as in this embodiment, there are other advantages as described later. Therefore, in this embodiment, the direction guidance is mainly configured to detect the direction of the minimum magnetic field, and the maximum magnetic field is detected. Guidance by direction detection is used as an auxiliary.
【0047】一方、受信コイル11Yについての上記の
原理と同様の理由で、コイル軸をZ方向とした別の受信
コイルを設ければ、その受信コイルの受信電圧を検知す
ることよって、トンネル1の切羽3の付近での受信部1
0Aの向きが、その時点において地中送信部20Aに向
かう適正誘導方向(したがって地中基準位置RDに向か
う方向)と垂直面内(上下方向)でずれているかどうか
を知ることができる。つまり第1の受信コイル11Yは
主として水平面内での掘削方向検知用として設けられる
が、この別の受信コイルは垂直面内での掘削方向検知用
である。On the other hand, if another receiving coil having the coil axis in the Z direction is provided for the same reason as the above-described principle of the receiving coil 11Y, the reception voltage of the receiving coil is detected, and the Receiver 1 near face 3
It is possible to know whether or not the direction of 0A is deviated in the vertical plane (vertical direction) from the appropriate guidance direction toward the underground transmitting unit 20A (the direction toward the underground reference position RD) at that time. That is, the first receiving coil 11Y is provided mainly for detecting the digging direction in the horizontal plane, while the other receiving coil is used for detecting the digging direction in the vertical plane.
【0048】このような理由から、Z軸方向をコイル軸
とするような別の受信コイルを設けてもよいが、この実
施形態ではこのような深さ方向での方向誘導を図5のベ
クトル受信コイル11Vを使用して行うようにしてい
る。For this reason, another receiving coil having the coil axis in the Z-axis direction may be provided. In this embodiment, such direction guidance in the depth direction is performed by the vector reception shown in FIG. This is performed using the coil 11V.
【0049】このベクトル受信コイル11Vは後述する
ようにX方向コイルとZ方向コイルとの双方の機能を有
するが、ここで上記の受信コイル11Yを含めて各受信
コイルの使用目的を下記の「関係表1」として整理して
おき、後に適宜に参照する。ただし、 「Yコイル」=受信コイル11Y 「Xコイル」=ベクトル受信コイル11VのうちX成分 「Zコイル」=ベクトル受信コイル11VのうちZ成分 とする。The vector receiving coil 11V has both functions of an X-direction coil and a Z-direction coil as described later. Here, the purpose of use of each receiving coil including the above-mentioned receiving coil 11Y is described in the following "Relationship". It is organized as "Table 1" and will be referred to later as appropriate. Here, “Y coil” = receiving coil 11Y “X coil” = X component of vector receiving coil 11V “Z coil” = Z component of vector receiving coil 11V.
【0050】この「関係表1」のうちについては既に
説明した。The relation table 1 has already been described.
【0051】[関係表1] ●方向検知時 Xコイル…最大検知(左右上下方向誘導補助) Yコイル…最小検知(左右方向誘導) Zコイル…最小検知(上下方向誘導) ●目標位置検知時 Xコイル…最小検知(前後ズレ判定) Yコイル…最小検知(左右ズレ判定) Zコイル…最大検知(前後左右ズレ判定補助) ベクトル受信コイル11Vの作用は次のようなものであ
る。まず、このベクトル受信コイル11Vの機能のう
ち、垂直面内(上下方向ないしは深さ方向)での方向誘
導について説明する。ベクトル受信コイル11V中の第
2のコイル11aと第3のコイル11bとのそれぞれの
受信電圧のベクトル差を求めることを考える。ここで、
図5に示すように接地点Gは両コイル11a,11bの
中間から取り出すため、2つのコイル11a,11bの
受信電圧の符号の取り方は逆になる。一方、ベクトル受
信コイル11Vを構成する両コイル11a,11bは近
接して配置されているため、外部の絶対座標系(XYZ
座標系)で見たときにはそれらにおける電磁場の方向や
大きさは共通である。このため、これら両コイル11
a,11bの受信電圧のベクトル差をとると、それぞれ
のコイルのZ成分は相殺される。[Relation Table 1] ● At the time of direction detection X coil: maximum detection (left / right vertical guidance assistance) Y coil: minimum detection (left / right guidance) Z coil: minimum detection (vertical guidance) ● at target position detection X Coil: minimum detection (judgment of front / rear misalignment) Y coil: minimum detection (judgment of left / right misalignment) Z coil: maximum detection (assistance of judgment of front / rear misalignment) The operation of the vector receiving coil 11V is as follows. First, among the functions of the vector receiving coil 11V, directional guidance in a vertical plane (up and down or depth direction) will be described. It is assumed that the vector difference between the reception voltages of the second coil 11a and the third coil 11b in the vector reception coil 11V is determined. here,
As shown in FIG. 5, since the ground point G is taken out from the middle between both coils 11a and 11b, the signs of the received voltages of the two coils 11a and 11b are reversed. On the other hand, since both coils 11a and 11b constituting the vector receiving coil 11V are arranged close to each other, an external absolute coordinate system (XYZ
When viewed in a coordinate system, the direction and magnitude of the electromagnetic field in them are common. Therefore, these two coils 11
When the vector difference between the received voltages a and 11b is obtained, the Z components of the respective coils are canceled.
【0052】これに対して、X方向についてはコイル1
1a,11bは互いに逆向きのコイルと等価であるか
ら、これらのコイル11a,11bの受信電圧のベクト
ル差をとると、これは、この2つのコイル11a,11
bの結合をX軸方向に伸びる1本のコイルと見なしたと
きの受信電圧に相当する。上記「関係表1」での用語に
合わせてそれを「Xコイル」と呼ぶことにすると、ベク
トル受信コイル11Vが適正誘導方向にあるときには、
このXコイルは地中送信コイル21のコイル軸A21と同
軸になり、受信電圧が最大になる。そして、それよりも
左右上下のいずれにずれても受信電圧が低下する。した
がって、方向誘導においてはこのXコイルは左右上下の
誘導に利用可能である。ただし、後述するようにこのよ
うな最大電圧の検知よりも最小電圧の検知の方が勝るた
め、このXコイルによる方向誘導は補助的に使用される
(「関係表1」のの行を参照)。On the other hand, in the X direction, the coil 1
Since 1a and 11b are equivalent to coils in opposite directions, a vector difference between the reception voltages of these coils 11a and 11b is calculated as follows.
This corresponds to the reception voltage when the coupling of b is regarded as one coil extending in the X-axis direction. If it is referred to as “X coil” in accordance with the term in the above “Relation Table 1”, when the vector receiving coil 11V is in the appropriate guiding direction,
The X coil becomes coaxial with the coil axis A 21 of the ground transmitter coil 21, receives voltage is maximized. Then, the received voltage decreases even if it is shifted left, right, up, or down. Therefore, in direction guidance, this X coil can be used for left, right, up and down guidance. However, since the detection of the minimum voltage is superior to the detection of the maximum voltage as described later, the direction guidance by the X coil is used in an auxiliary manner (see the row of "Relation Table 1"). .
【0053】次に、ベクトル受信コイル11Vを構成す
る第2のコイル11aと第3のコイル11bとのそれぞ
れの受信電圧のベクトル和を考える。Next, the vector sum of the reception voltages of the second coil 11a and the third coil 11b constituting the vector reception coil 11V will be considered.
【0054】このようなベクトル和を考えると今度はそ
れぞれのZ成分が相殺され、この2つのコイル11a,
11bはZ軸方向に伸びる1本のコイルと見なすことが
できる。これを「Zコイル」と呼ぶことにすると、ベク
トル受信コイル11Vが適正誘導方向にあるときには、
Yコイル(受信コイル11Y)と同様の原理で、このZ
コイルの受信電圧が最小になる。そして、それよりも上
下のいずれにずれても受信電圧の絶対値が上昇する。し
たがって、方向誘導においてはこのZコイルは上下方向
(垂直方向)の誘導に利用される。(「関係表1」の
の行を参照)。In consideration of such a vector sum, each Z component is canceled out, and the two coils 11a, 11a,
11b can be regarded as one coil extending in the Z-axis direction. If this is called a "Z coil", when the vector receiving coil 11V is in the appropriate guiding direction,
According to the same principle as that of the Y coil (receiving coil 11Y), this Z
The receiving voltage of the coil is minimized. Then, the absolute value of the reception voltage increases regardless of whether it is shifted upward or downward. Therefore, in direction guidance, this Z coil is used for guidance in the vertical direction (vertical direction). (See row in "Relation Table 1").
【0055】受信コイル11Yおよびベクトル受信コイ
ル11Vはまた、どこまで掘削を進めればよいか、ない
しはどこで掘削方向を変更すればよいかという掘削到達
目標点の検知にも使用することができる。The receiving coil 11Y and the vector receiving coil 11V can also be used to detect the excavation target point as to how far the excavation should be advanced or where the excavation direction should be changed.
【0056】このうち、ベクトル受信コイル11Vによ
る目標点検知は以下の原理による。すなわち、図7に示
すように送信コイル31からの磁束は軸A31を中心とす
る回転対称性を有するから、ベクトル受信コイル11V
の対称中心軸Aabが送信コイル31の軸A31に一致した
状態P1では、第2と第3の受信コイル11a,11b
の受信電圧は等しくなる。したがって、この場合にはこ
れらの電圧の差(仮想的なXコイルの受信電圧)は最小
(理想的にはゼロ)になる。Of these, the target point detection by the vector receiving coil 11V is based on the following principle. That is, since the magnetic flux from the transmitter coil 31 as shown in FIG. 7 has a rotational symmetry about the axis A 31, vector receiver coil 11V
In the state P1 in which the center axis A ab of symmetry of the axis coincides with the axis A 31 of the transmission coil 31, the second and third reception coils 11a and 11b
Are equal. Accordingly, in this case, the difference between these voltages (virtual X coil reception voltage) is minimized (ideally, zero).
【0057】これに対してベクトル受信コイル11Vの
軸Aabが送信コイル31の軸A31の直下からはずれた状
態P2では、第2と第3の受信コイル11a,11bの
受信電圧は異なってくる。そして、その差は軸A31の直
下からの距離に応じて増加する。このため、第2と第3
の受信コイル11a,11bの受信電圧の差をモニタし
つつ、それが最小になるように掘削を誘導すれば、掘削
到達目標点に相当する地表基準位置RPの直下まで掘削
できる(「関係表1」の)。この目標点から前後にず
れると、受信電圧は正または負の方向に増大する。On the other hand, in a state P2 in which the axis A ab of the vector reception coil 11V is displaced from immediately below the axis A 31 of the transmission coil 31, the reception voltages of the second and third reception coils 11a and 11b are different. . Then, the difference increases with distance from directly below the axis A 31. Therefore, the second and third
By monitoring the difference between the receiving voltages of the receiving coils 11a and 11b and guiding the excavation so as to minimize the difference, the excavation can be performed directly below the ground reference position RP corresponding to the target point of excavation (see "Relation Table 1"). "of). When it deviates from this target point back and forth, the received voltage increases in the positive or negative direction.
【0058】受信コイル11Yについても同様であるが
(「関係表1」の)、ズレ方向によって位相が反転す
るのは左右方向である。The same applies to the receiving coil 11Y (see "Relationship Table 1"), but the phase is inverted in the left-right direction depending on the direction of deviation.
【0059】これに対してベクトル受信コイル11Vの
2つのコイル11a,11bの受信電圧の和(仮想的な
Zコイルの受信電圧)は、地表基準位置RPの直下で最
大になり、それから前後左右のいずれにずれても絶対値
が減少する。これは、目標点誘導の補助に利用可能であ
る(「関係表1」の)。On the other hand, the sum of the reception voltages of the two coils 11a and 11b of the vector reception coil 11V (the reception voltage of the virtual Z coil) becomes the maximum immediately below the ground reference position RP, and then the front, rear, left and right In any case, the absolute value decreases. This can be used to assist the target point guidance (of "Relation Table 1").
【0060】※<送信部の回路構成>図8は、地中送信
部20Aおよび地表送信部30Aの回路構成を示す図で
ある。地中送信部20Aおよび地表送信部30Aは、基
本的に送信コイルの軸方向が異なるだけであり、他の構
成は実質的に同じである。* <Circuit Configuration of Transmitter> FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of the underground transmitter 20A and the ground surface transmitter 30A. The underground transmission unit 20A and the ground surface transmission unit 30A basically differ only in the axial direction of the transmission coil, and the other configurations are substantially the same.
【0061】送信部20A,30Aのそれぞれの内部回
路は、精密周波数発信部110と発信コイル部120と
に大別される。精密周波数発信部110においては、水
晶発振器111で5MHzのメガヘルツ波を発生し、1
/5000分周回路112においてその周波数を逓減し
て1kHzの高周波とする。そして、矩形波バッファ1
13において矩形高周波とする。この矩形高周波を発信
コイル部120内の同調用キャパシタCと送信コイル2
1(または31)との直列共振回路に与えることにより
1kHzの同調成分を取り出し、送信コイル21(3
1)から1kHzの電磁波を放射する。The internal circuits of the transmitting units 20A and 30A are roughly divided into a precision frequency transmitting unit 110 and a transmitting coil unit 120. In the precision frequency transmission unit 110, the crystal oscillator 111 generates a 5 MHz megahertz wave,
In the / 5000 frequency dividing circuit 112, the frequency is reduced to a high frequency of 1 kHz. And a rectangular wave buffer 1
13 is a rectangular high frequency. This rectangular high frequency is transmitted to the tuning capacitor C in the transmitting coil unit 120 and the transmitting coil 2.
1 (or 31), the tuning component of 1 kHz is taken out, and the transmission coil 21 (3
From 1), an electromagnetic wave of 1 kHz is radiated.
【0062】ここにおいて、送信周波数として1kHz
を選択しているのは、この1kHz付近では自然電流
(雑音)が比較的少ないためである。また、後述するよ
うに受信部では位相検波を行うが、その受信結果に応じ
て掘削誘導の方向を決定するための操作時間を含めて、
約10秒程度は周波数精度を保ちうるようにされてい
る。Here, the transmission frequency is 1 kHz.
Is selected because the natural current (noise) is relatively small around 1 kHz. Also, as will be described later, the receiving unit performs phase detection, but includes an operation time for determining the direction of excavation guidance according to the reception result,
The frequency accuracy is maintained for about 10 seconds.
【0063】また、送信コイル21(31)からはでき
るだけ高電力の電磁波を送信することが好ましいため、
発振コイル部120内のLC直列共振回路においては直
列抵抗成分を下げてQ値を増大させるようにしている。Since it is preferable to transmit as high an electromagnetic wave as possible from the transmission coil 21 (31),
In the LC series resonance circuit in the oscillation coil section 120, the series resistance component is reduced to increase the Q value.
【0064】なお、図8中の要素111〜113が、図
3の送信回路部22および図4の送信回路部23中に収
容される部分である。The elements 111 to 113 in FIG. 8 are parts accommodated in the transmission circuit section 22 in FIG. 3 and the transmission circuit section 23 in FIG.
【0065】使用する電磁波としては上記のように1k
Hz付近が最も好ましいが、それ以外にも、好ましい範
囲としてたとえば0.5kHz〜5kHzの範囲、さら
には0.1kHz〜100kHz程度の範囲の電磁波を
採用可能である。短距離の誘導でで足りる場合には、電
波波長帯の中でさらに高い周波数範囲から選択してもよ
い。The electromagnetic wave used is 1 k as described above.
Hz is most preferable, but other than that, a preferable range is, for example, a range of 0.5 kHz to 5 kHz, and furthermore, an electromagnetic wave in a range of about 0.1 kHz to 100 kHz can be adopted. If short-range guidance is sufficient, a higher frequency range may be selected in the radio wave wavelength band.
【0066】※<受信部の回路構成> ※ <Y誘導>図9は受信部10Aのうち、第1の受
信コイル11Yで受信した信号を検波して表示するため
の部分を示す回路図である。この受信部内の受信コイル
部210では、受信コイル11Yの両端電圧を入力バッ
ファ回路211でバッファして増幅する。* <Circuit Configuration of Receiving Unit> * <Y Lead> FIG. 9 is a circuit diagram showing a part of the receiving unit 10A for detecting and displaying a signal received by the first receiving coil 11Y. . In the receiving coil section 210 in the receiving section, the voltage between both ends of the receiving coil 11Y is buffered and amplified by the input buffer circuit 211.
【0067】このようにして増幅された受信信号は狭波
同調増幅部(バンドパスフィルタ)220を通ることに
より、受信信号のうち1kHz付近の成分を選択的に透
過させる。これにより、雑音成分がカットされ、最小受
信強度の検出に適した信号になる。The received signal thus amplified passes through a narrow-wave tuning amplifier (band-pass filter) 220 to selectively transmit a component near 1 kHz in the received signal. As a result, the noise component is cut off, and the signal becomes suitable for detecting the minimum reception intensity.
【0068】このようにして実質的に1kHz付近の周
波数成分だけとされた受信信号は次段の二位相検波部2
30に入力される。この二位相検波部230の入力段に
おいて受信信号Vinは2つの系列に分岐される。第1の
単位検波回路231aは、送信周波数(この実施形態の
例では約1kHz)と同じ周波数fの基準信号vによっ
てスイッチ133aを開閉するタイミング回路232a
を備えている。また、第2の単位検波回路231bは、
同じ周波数fでかつ第1のタイミング回路232aとは
90度ずれた位相の信号jvでスイッチ133bを開閉
する第2のタイミング回路232bを備えている。な
お、図において記号「j」は虚数単位であり、「jv」
は「v」に対して90度だけずれた位相成分の信号であ
ることを示す。The received signal substantially having only the frequency component near 1 kHz in this way is supplied to the next-stage two-phase detector 2.
30 is input. At the input stage of the two-phase detector 230, the received signal Vin is branched into two streams. The first unit detection circuit 231a is a timing circuit 232a that opens and closes the switch 133a with the reference signal v having the same frequency f as the transmission frequency (about 1 kHz in this embodiment).
It has. Also, the second unit detection circuit 231b
A second timing circuit 232b that opens and closes the switch 133b with a signal jv having the same frequency f and a phase shifted by 90 degrees from the first timing circuit 232a is provided. In the figure, the symbol “j” is an imaginary unit, and “jv”
Indicates that the signal has a phase component shifted by 90 degrees from “v”.
【0069】これらのうち、まず第1の単位検波回路2
31aの作用につき、図10を参照して説明する。この
図10のうち図10(a)は受信信号Vinの波形を近似的
に表現したものであり、図10(b)はタイミング回路2
32aによるスイッチ231aの開閉(ON/OFF)
のタイミング信号TSを示している。Of these, first, the first unit detection circuit 2
The operation of 31a will be described with reference to FIG. 10 (a) is an approximate representation of the waveform of the received signal Vin, and FIG. 10 (b) is a timing circuit 2
Opening / closing (ON / OFF) of switch 231a by 32a
Is shown.
【0070】まず、図10に例示してあるように受信信
号Vinとタイミング信号TSとの位相がそろっている場
合には、受信信号Vinのうち正の極性部分だけが切り出
され、図10(c)のような半波波形になる。それを第9
の平滑回路234aで平滑化することにより、受信信号
Vinの強度を示す受信強度信号V0が得られる。ただ
し、この受信強度信号V0は正負の符号付きの信号であ
り、受信信号Vinが図10(a)の波形を反転させたもの
であれば、受信強度信号V0の符号はマイナスになる。First, when the phase of the received signal Vin and the timing signal TS are aligned as illustrated in FIG. 10, only the positive polarity portion of the received signal Vin is cut out, and FIG. ). Ninth
, A reception intensity signal V 0 indicating the intensity of the reception signal Vin is obtained. However, the reception intensity signal V 0 is a signal with a positive or negative sign, and if the reception signal Vin is the one obtained by inverting the waveform of FIG. 10A, the sign of the reception intensity signal V 0 becomes negative.
【0071】一方、図9の第2の検波回路231bで
は、図10(b)と90度だけ位相がずれたスイッチング
がなされる。したがって、図10(a)に例示したように
受信信号Vinがスイッチング信号vと位相が揃っている
ときには受信信号Vinの正極性部分と負極性部分とを半
分ずつ切り出すことになり、平滑後には受信強度信号V
t(図9)はゼロとなる。On the other hand, the second detection circuit 231b of FIG. 9 performs switching with a phase shift of 90 degrees from that of FIG. 10B. Therefore, when the received signal Vin is in phase with the switching signal v as illustrated in FIG. 10A, the positive and negative portions of the received signal Vin are cut out by half, and the received signal is smoothed. Intensity signal V
t (FIG. 9) becomes zero.
【0072】逆に、受信信号Vinがスイッチング信号v
と90度だけ位相がずれているときには、第2の検波回
路231bからの受信強度信号Vtが有限値となり、第
1の検波回路231aからの受信強度信号V0はゼロと
なる。On the contrary, when the received signal Vin is the switching signal v
If when only the phase is shifted 90 degrees, the received intensity signal V t from the second detection circuit 231b is a finite value, the reception strength signal V 0 which from the first detection circuit 231a is zero.
【0073】電子回路理論において周知のように、任意
の信号(ここでは受信信号Vin)をその位相を考慮して
ベクトル形式で表現したとき、図11に示すように90
度だけずれた2つの信号位相軸vおよびjvへの成分に
分解可能であり、それら2つの成分をベクトル合成すれ
ば、元の信号Vinの絶対値と位相とを得ることができ
る。As is well known in electronic circuit theory, when an arbitrary signal (here, received signal Vin) is expressed in a vector format in consideration of its phase, as shown in FIG.
It can be decomposed into components into two signal phase axes v and jv which are shifted by a degree, and if the two components are vector-combined, the absolute value and phase of the original signal Vin can be obtained.
【0074】この原理に従って、図9のベクトル合成部
240では、二位相検波部230の2系統の出力V0、
Vtをベクトル合成する。具体的には、絶対値/位相算
出回路241が、[0074] In accordance with this principle, the vector combining section 240 in FIG. 9, two systems of output V 0 which binary phase detection section 230,
The V t to the vector synthesis. Specifically, the absolute value / phase calculation circuit 241 calculates
【0075】[0075]
【数1】V=(V0 2+Vt 2)1/2 によって受信電圧の絶対値Vを受信強度として求めると
ともに、受信電圧の位相に関する情報θを算出する。受
信電圧の位相については、厳密式として## EQU1 ## The absolute value V of the reception voltage is obtained as the reception intensity according to V = (V 0 2 + V t 2 ) 1/2 , and the information θ regarding the phase of the reception voltage is calculated. Regarding the phase of the received voltage,
【0076】[0076]
【数2】θ=arctan(Vt/V0) を算出してもよいが、この装置では受信コイル11Yが
適正誘導方向に対して水平面内で左右どちらの方向にず
れているかを知れば足りるため、正負の符号のみで位相
を表現する。[Number 2] θ = arctan (V t / V 0) may be calculated, sufficient knowing whether the receive coil 11Y is deviated right or left direction in a horizontal plane with respect to the proper guidance direction in the device Therefore, the phase is expressed only by the positive and negative signs.
【0077】ここで、正負の符号の定め方の例として図
12を参照する。この図12の例では、基準周波数fを
持つ信号vの位相と、これに対して90度ずれた位相を
持つ信号jvとを座標軸とする2次元位相空間を想定
し、受信電圧の合成ベクトルが第1または第2象限にあ
るときに「正の位相」、第3または第4象限にあるとき
に「負の位相」と定義する。ただし、jv座標軸上のベ
クトルについては、jv軸の正の方向を「正の位相」、
jv軸の負の方向を「負の位相」としておく。したがっ
て、たとえば受信電圧ベクトルが図示のVeである場合
には正の位相となり、Vgである場合には負の位相とな
る。Here, FIG. 12 will be referred to as an example of how to determine the positive and negative signs. In the example of FIG. 12, assuming a two-dimensional phase space in which the phase of the signal v having the reference frequency f and the signal jv having a phase shifted by 90 degrees with respect to the coordinate axis are assumed, the composite vector of the received voltage is It is defined as "positive phase" when in the first or second quadrant and "negative phase" when in the third or fourth quadrant. However, regarding the vector on the jv coordinate axis, the positive direction of the jv axis is defined as “positive phase”,
The negative direction of the jv axis is defined as “negative phase”. Therefore, for example, when the received voltage vector is Ve shown in the figure, it has a positive phase, and when it is Vg, it has a negative phase.
【0078】このような位相の極性を定義した場合にお
いて、受信コイル11Yを水平面内で回転させたような
場合を考えると、たとえば図12のVeの状態から同じ
位相のままで序々にベクトルの長さ(絶対値)が減少
し、適正誘導方向では実質的にベクトルの長さがほぼゼ
ロになる。そして、適正誘導方向を過ぎてさらに受信コ
イル11Yを回転させると今度はVgの方向(Veの逆方
向)にベクトルが伸び始め、その後に序々にベクトルの
長さ図示のVgの状態に至る。When the polarity of such a phase is defined and the receiving coil 11Y is rotated in a horizontal plane, for example, the vector length is gradually increased from the state of Ve in FIG. (Absolute value), and the vector length becomes substantially zero in the proper guiding direction. Then, when the receiving coil 11Y is further rotated past the appropriate guiding direction, the vector starts to expand in the direction of Vg (the reverse direction of Ve), and then the vector length gradually reaches the state of Vg shown in the figure.
【0079】したがって、トンネルの掘削誘導において
各受信コイルを内蔵した受信部10Aの方向を任意の方
向から序々に変化させたとき、最初はいずれかの極性で
有限の受信電圧値が観測され、それから次第に電圧値が
減少して最小値(理想的にはゼロ)に到達する。その方
向が適正誘導方向であるが、この適正誘導方向を行きす
ぎたときには逆の極性の方に電圧が振れる。したがっ
て、これによって「向きを変化させ過ぎた」ことを認識
可能であり、逆方向に戻すことによって最終的に適正誘
導方向を特定可能である。Therefore, when the direction of the receiving unit 10A incorporating each receiving coil is gradually changed from an arbitrary direction in the excavation guidance of the tunnel, a finite receiving voltage value is firstly observed in any polarity, and then, The voltage value gradually decreases and reaches a minimum value (ideally zero). The direction is the proper guiding direction, but when the proper guiding direction is exceeded, the voltage swings in the opposite polarity. Accordingly, it is possible to recognize that "the direction has been changed too much", and to return to the opposite direction, it is possible to finally specify the appropriate guidance direction.
【0080】図12のように位相の極性を定義した場合
には、位相を表現する情報としてV0成分の符号だけを
知ればよい。また、V0成分がゼロの場合のみ、Vt成分
が正であるか負であるかを参照する。V0成分およびVt
成分の双方がゼロの場合は絶対値がゼロであるから極性
はいずれに定義してあっても実質的に同じである。[0080] When defining the polarity of the phase is as shown in FIG. 12, it may only sign of V 0 component as information representing the phase. Only when the V 0 component is zero, it is referred whether the V t component is positive or negative. V 0 component and V t
When both components are zero, the absolute value is zero, so that the polarity is substantially the same regardless of the definition.
【0081】具体的には、図9の絶対値/位相算出回路
241が、上記の判断基準に従ってV0成分およびVt成
分の符号を判定し、[0081] Specifically, the absolute value / phase calculation circuit 241 in FIG. 9, to determine the sign of V 0 component and the V t component according to the above criteria,
【0082】[0082]
【数3】 θ=+1 (正極性の位相の場合) θ=−1 (負極性の位相の場合) となるような位相信号θを発生する。ただし、ここにお
ける「+1」、「−1」は論理値として相互に識別され
ていれば足りる。また、図12のjv軸上に受信電圧ベ
クトルがある場合は例外的な場合に過ぎないため、同相
成分V0の符号のみによって位相情報θを得てもよい。## EQU00003 ## A phase signal .theta. Is generated such that .theta. = + 1 (in the case of a positive polarity phase) and .theta. =-1 (in the case of a negative polarity phase). However, it is sufficient that “+1” and “−1” here are mutually identified as logical values. In addition, since the case where the reception voltage vector is on the jv axis in FIG. 12 is only an exceptional case, the phase information θ may be obtained only by the sign of the in-phase component V 0 .
【0083】なお、図12は一例に過ぎず、どの半平面
を「正」にするかは任意に定めることができる。適正誘
導方向をはさんで極性が反転しさえすればよいためであ
る。FIG. 12 is merely an example, and it is possible to arbitrarily determine which half plane is “positive”. This is because it suffices that the polarity be reversed only across the appropriate guidance direction.
【0084】図9の受信強度信号Vと位相信号θとは対
数増幅部250に入力される。LOGアンプ251は受
信強度信号Vを入力して対数増幅を行う。これは、受信
強度が最小値付近である領域のスケールを拡大し、それ
からかなり離れた方向についてはスケールを圧縮するこ
とにより、装置のダイナミックレンジを有効に利用する
ためである。これにより、限られたダイナミックレンジ
を使用して、有効適正誘導方向からかなり大きくはずれ
ている範囲は荒く、適正誘導方向に近づくと精密に方向
検知を行うことができる。The received signal V and the phase signal θ shown in FIG. 9 are input to the logarithmic amplifier 250. The LOG amplifier 251 receives the reception intensity signal V and performs logarithmic amplification. This is to effectively use the dynamic range of the apparatus by expanding the scale of the area where the reception intensity is near the minimum value and compressing the scale in a direction far away from the scale. As a result, using a limited dynamic range, the range that deviates considerably from the effective proper guidance direction is rough, and the direction can be accurately detected when approaching the proper guidance direction.
【0085】LOGアンプ251の出力は、The output of the LOG amplifier 251 is
【0086】[0086]
【数4】log(V) となるが、仮にその入力が受信強度Vの2乗であって
も、出力は## EQU4 ## Even if the input is the square of the reception strength V, the output is log (V).
【0087】[0087]
【数5】2・log(V) のように2倍になるだけでる。このため、既述した数1
の絶対値計算において平方根を求める処理は省略してお
いてもかまわない。## EQU5 ## It can only be doubled as in 2.log (V). Therefore, the number 1 described above
In the calculation of the absolute value of, the process of finding the square root may be omitted.
【0088】対数増幅された信号は次段の位相付与回路
252に与えられ、位相信号θで表現された位相(この
例では位相の極性)が付与される。したがって、対数増
幅部250の最終的出力は、受信信号Vinの強度を対数
変換し、位相に応じた符号を付与したものとなる。The logarithmically amplified signal is applied to the next-stage phase applying circuit 252, where the phase represented by the phase signal θ (the polarity of the phase in this example) is applied. Therefore, the final output of the logarithmic amplifier 250 is obtained by logarithmically converting the intensity of the received signal Vin and adding a sign corresponding to the phase.
【0089】これを次段のメータ260で表示すること
により、受信信号Vinの強度と位相極性とを視認可能と
なる。この情報は左右方向の方向誘導のほか、位置誘導
にも利用可能である。By displaying this on the next meter 260, the intensity and phase polarity of the received signal Vin can be visually recognized. This information can be used for left-right direction guidance as well as position guidance.
【0090】なお、図9の回路構成要素のうち、入力バ
ッファ回路211は図5の受信回路部12内に設けられ
るが、狭波同調増幅部220から対数増幅部250まで
の部分は受信回路部12に収納してもよく、図1のモニ
タ部10Mに収納されてもよい。The input buffer circuit 211 of the circuit components in FIG. 9 is provided in the receiving circuit section 12 in FIG. 5, but the portion from the narrow-wave tuning amplifier section 220 to the logarithmic amplifier section 250 is the receiving circuit section. 12 may be stored in the monitor unit 10M of FIG.
【0091】※ <XZ誘導>図13は、第2の受信
コイル11aおよび第3の受信コイル11bで受信した
信号を検波して誘導などを行うための回路を示す図であ
る。* <XZ induction> FIG. 13 is a diagram showing a circuit for detecting and inducing signals received by the second receiving coil 11a and the third receiving coil 11b.
【0092】まず、第2の受信コイル11aおよび第3
の受信コイル11bで受信した各信号は、それぞれ受信
コイル部310a,310b内の入力バッファ回路31
1a,311bでそれぞれバッファして増幅される。First, the second receiving coil 11a and the third receiving coil 11a
The signals received by the receiving coil 11b are input buffer circuits 31 in the receiving coil units 310a and 310b, respectively.
The signals are respectively buffered and amplified at 1a and 311b.
【0093】このようにして増幅された各受信信号は狭
波同調増幅部(バンドパスフィルタ)320a,320
bをそれぞれ通ることにより、受信信号のうち送信周波
数に対応する周波数成分(この実施形態の例では1kH
z付近の成分)を選択的に透過させる。これにより、雑
音成分がカットされ、最小受信強度の検出に適した信号
になる。Each of the received signals amplified in this manner is supplied to a narrow-wave tuning amplifier (band-pass filter) 320a, 320
b, the frequency component corresponding to the transmission frequency of the received signal (1 kHz in this embodiment)
(a component near z) is selectively transmitted. As a result, the noise component is cut off, and the signal becomes suitable for detecting the minimum reception intensity.
【0094】このようにして実質的に送信周波数成分だ
けとされた受信信号は次段の二位相検波部330a,3
30bに入力される。これらの二位相検波部330a,
330bの構成と動作とは、図9の二位相検波部230
と同じである。[0094] The received signal, which is essentially only the transmission frequency component in this manner, is transmitted to the next-stage two-phase detectors 330a and 330a.
30b. These two-phase detectors 330a,
The configuration and operation of 330b are the same as those in the two-phase detector 230 of FIG.
Is the same as
【0095】したがって、一方の二位相検波部330a
からは、位相が基準信号vと同相の成分Va0と逆相の成
分Vatとが出力され、他方の二位相検波部330bから
も、位相が基準信号vと同相の成分Vb0と逆相の成分V
btとが出力される。Therefore, one of the two-phase detectors 330a
From the phase reference signal v and the component V at the in-phase component V a0 opposite phase are output, from the other of the two phase detection unit 330b, a phase reference signal v in phase with the component V b0 reverse phase Component V of
bt is output.
【0096】次段のベクトル合成部340では、これら
4つの出力Va0、Vat、Vb0、Vbtから、 (1) v成分の和(Va0+Vb0) (2) v成分の差(Va0−Vb0) (3) jv成分の和(Vat+Vbt) (4) jv成分の差(Vat−Vbt) を求めて出力する。In the next stage of the vector synthesis section 340, (1) the sum of the v components (V a0 + V b0 ) (2) the difference between the v components (V a0 , V at , V b0 , V bt ) V a0 -V b0) (3) the sum of jv component (V at + V bt) ( 4) the difference between the jv component (V at -V bt) the determined output.
【0097】これらのうち、v成分の和(Va0+Vb0)
と、jv成分の和(Vat+Vbt)とは次段の絶対値/位
相算出回路342に与えられてそれらのベクトル合成が
なされ、ベクトル和の絶対値として、Of these, the sum of the v components (V a0 + V b0 )
And the sum of the jv components (V at + V bt ) are provided to the absolute value / phase calculation circuit 342 at the next stage, and their vectors are synthesized, and as the absolute value of the vector sum,
【0098】[0098]
【数6】 Vz=[(Va0+Vb0)2+(Vat+Vbt)2]1/2 が算出される。これは、上下方向の方向誘導のための情
報になるとともに、位置誘導にも利用される。[6] Vz = [(V a0 + V b0) 2 + (V at + V bt) 2] 1/2 is calculated. This becomes information for direction guidance in the vertical direction, and is also used for position guidance.
【0099】また、v成分の差(Va0−Vb0)と、jv
成分の差(Vat−Vbt)とは他方の絶対値/位相算出回
路343に与えられてそれらのベクトル合成がなされ、
ベクトル差の絶対値として、The difference between the v components (V a0 −V b0 ) and jv
The difference between the components (V at −V bt ) is given to the other absolute value / phase calculation circuit 343, and their vector synthesis is performed.
As the absolute value of the vector difference,
【0100】[0100]
【数7】 Vx=[(Va0−Vb0)2+(Vat−Vbt)2]1/2 が算出される。これは、左右上下方向の方向誘導の補助
として使用されるとともに、位置誘導のための情報にも
なる。Vx = [(V a0 −V b0 ) 2 + (V at −V bt ) 2 ] 1/2 is calculated. This is used as assistance for direction guidance in the left, right, up and down directions, and is also information for position guidance.
【0101】位相についても同様であり、水平誘導につ
き図12で説明したような定義に従って、The same applies to the phase. According to the definition described with reference to FIG.
【0102】[0102]
【数8】 θz=+1 (ベクトル和が正極性の位相の場合) θz=−1 (ベクトル和が負極性の位相の場合)(8) θz = + 1 (when the vector sum has a positive polarity phase) θz = −1 (when the vector sum has a negative polarity phase)
【0103】[0103]
【数9】 θx=+1 (ベクトル差が正極性の位相の場合) θx=−1 (ベクトル差が負極性の位相の場合)のよ
うな位相極性情報が得られる。## EQU9 ## Phase polarity information such as θx = + 1 (when the vector difference has a positive polarity phase) θx = −1 (when the vector difference has a negative polarity phase) is obtained.
【0104】これらのうち、受信強度信号(絶対値信
号)Vzと位相極性信号θzとは次段の対数増幅部350
Z内に与えられ、LOGアンプ351Zにおいて受信強
度信号Vzの対数増幅がなされるとともに、位相付与回
路352Zにおいて位相信号θzで表現された位相極性
が付与される。Among them, the reception intensity signal (absolute value signal) Vz and the phase polarity signal θz are supplied to the logarithmic amplifier 350 at the next stage.
Z, the logarithmic amplification of the reception intensity signal Vz is performed in the LOG amplifier 351Z, and the phase polarity represented by the phase signal θz is provided in the phase providing circuit 352Z.
【0105】同様に、他方の受信強度信号(絶対値信
号)Vxと位相極性信号θxとは次段の対数増幅部350
X内に与えられ、LOGアンプ351Xにおいて受信強
度信号Vxの対数増幅がなされるとともに、位相付与回
路352Xにおいて位相信号θxで表現された位相極性
が付与される。Similarly, the other received intensity signal (absolute value signal) Vx and the phase polarity signal θx are compared with the logarithmic amplifier 350 at the next stage.
X, the logarithmic amplification of the reception intensity signal Vx is performed in the LOG amplifier 351X, and the phase polarity represented by the phase signal θx is provided in the phase providing circuit 352X.
【0106】そして、これらを次段のメータ360Z,
360Xでそれぞれで表示することにより、(a) Xコイ
ルの受信信号の強度および位相極性、(b) Zコイルの受
信信号の強度および位相極性、が視認可能となる。Then, these are connected to the next-stage meter 360Z,
By displaying each of them at 360X, (a) the intensity and phase polarity of the received signal of the X coil and (b) the intensity and phase polarity of the received signal of the Z coil become visible.
【0107】なお、図13の回路構成要素のうち入力バ
ッファ回路311a,311bは図5の受信回路部12
内に設けられるが、狭波同調増幅部320a,320b
から対数増幅部350Z,350Xまでの部分は受信回
路部12に収納してもよく、図1のモニタ部10Mに収
納されてもよい。The input buffer circuits 311a and 311b of the circuit components of FIG.
, The narrow-wave tuning amplifiers 320a and 320b
1 to the logarithmic amplifiers 350Z and 350X may be housed in the receiving circuit unit 12 or may be housed in the monitor unit 10M in FIG.
【0108】また、図9の回路の説明中で行った変形事
項は、この図13の回路においても適用可能である。Further, the modifications made in the description of the circuit of FIG. 9 can be applied to the circuit of FIG.
【0109】※<モニタ部10Mの外観例>図14はモ
ニタ部10Mの外観例を示している。モニタ部10Mは
ケーシングCSの上面に、図9および図13で説明した
メータ260,360X,360Zを配列してなる。ま
た、電源スイッチなどの他の操作スイッチや各種表示部
をあわせて配置する。* <External Example of Monitor Unit 10M> FIG. 14 shows an external example of the monitor unit 10M. The monitor unit 10M has the meters 260, 360X, and 360Z described in FIGS. 9 and 13 arranged on the upper surface of the casing CS. In addition, other operation switches such as a power switch and various display units are arranged together.
【0110】メータ260を例にとれば、中央部にゼロ
点があり、左右にプラス・マイナスの電圧指示目盛があ
る。他のメータも同様である。Taking the meter 260 as an example, there is a zero point at the center and plus and minus voltage indicating scales on the left and right. The same applies to other meters.
【0111】それぞれのメータの近傍には、方向誘導の
際の判断基準が文字表示されている。メータ260の例
では、方向誘導の際には左右方向の誘導表示として読み
取り、最小値の方向を捜す旨が、そして目標点までの位
置誘導(ポイント誘導)の際にも同様であることが示さ
れている。メータ360Y,360Zについては、方向
誘導の際と位置誘導の際とで、メータの読みの最大値を
見るか最小値を見るかが異なる。In the vicinity of each meter, a criterion for directional guidance is displayed in characters. In the example of the meter 260, it is shown that the direction is read as a left-right direction guidance display when searching for a direction, the direction of the minimum value is searched, and the same applies to the position guidance (point guidance) to the target point. Have been. Regarding the meters 360Y and 360Z, whether to look at the maximum value or the minimum value of the meter reading differs between the direction guidance and the position guidance.
【0112】※<掘削誘導の方法>以上のような構成を
有するこの掘削路誘導装置は次のようにして使用するこ
とができる。* <Excavation Guidance Method> The excavation path guidance apparatus having the above configuration can be used as follows.
【0113】まず、図1のように配置した地中送信部2
0A中の送信コイル21から電磁波を一定期間(たとえ
ば10秒程度)放射する。既述したように、地中送信部
20Aからの電磁波は、トンネル1の掘削計画図を参照
してトンネル1を誘導すべき方向を特定し、それへ向け
て発射される。送信部20Aの設置位置での方位の特定
は、コンパスその他の既知の手段で行えばよい。First, the underground transmission unit 2 arranged as shown in FIG.
An electromagnetic wave is radiated from the transmission coil 21 during 0A for a certain period (for example, about 10 seconds). As described above, the electromagnetic wave from the underground transmitter 20A specifies the direction in which the tunnel 1 is to be guided with reference to the excavation plan of the tunnel 1 and is emitted toward it. The azimuth at the installation position of the transmission unit 20A may be specified by a compass or other known means.
【0114】このような送信が行われると、トンネル1
内で掘削機2の後方に設置した受信部10Aでそれを受
信し、モニタ部10M(図14)におけるメータのう
ち、特に左右方向誘導用のメータ260と上下方向誘導
用のメータ360Zとの表示状態に着目する。When such transmission is performed, tunnel 1
It is received by the receiving unit 10A installed behind the excavator 2 in the inside, and among the meters in the monitor unit 10M (FIG. 14), in particular, the display of the meter 260 for the left-right guidance and the meter 360Z for the vertical guidance are shown. Focus on the state.
【0115】モニタ部Mのこれらのメータをオペレータ
が目視し、左右方向誘導用のメータ260と上下方向誘
導用のメータ360Zとの双方がそれぞれ最小値(理想
的にはゼロ)になるまで受信部駆動機構2Dを遠隔操作
して受信部10Aを左右上下にゆっくりと首振り回転さ
せることにより、その地点での適正誘導方向を捜す。残
りのメータ360Xの最大値方向はその際の補助として
利用可能である。The operator observes these meters of the monitor section M, and the receiving section until both the left-right guidance meter 260 and the vertical guidance meter 360Z reach their minimum values (ideally zero). By remotely operating the drive mechanism 2D and slowly swinging the receiving unit 10A right and left and up and down, an appropriate guiding direction at that point is searched. The direction of the maximum value of the remaining meter 360X can be used as an aid in that case.
【0116】そしてそのような適正誘導方向が見つかっ
た場合には、掘削機2の本体を遠隔操作してその適正誘
導方向に掘削方向を誘導する。モニタ部10Mでの表示
がプラス・マイナスの極性符号付きであるため、適正誘
導方向を捜すにあたって、首振り回転を始めた側から見
て適正誘導方向を通り過ぎた場合にはメータの逆の極性
方向に振れてしまうため、そのような通り過ぎが生じた
ことを直ちに知ることができ、早期に戻り操作を行わせ
ることができる。When such a proper guiding direction is found, the body of the excavator 2 is remotely operated to guide the excavating direction in the proper guiding direction. Since the display on the monitor unit 10M has a plus / minus polarity sign, when searching for a proper guidance direction, if the vehicle passes through the proper guidance direction when viewed from the side where the swing rotation is started, the opposite polarity direction of the meter is used. Therefore, it can be immediately known that such a passing has occurred, and the returning operation can be performed early.
【0117】以後の掘削作業の途中においても適宜にモ
ニタ部10Mを参照して、適正誘導方向への掘削がなわ
れているかを監視し、それからずれそうなときには誘導
方向の修正を行う。During the subsequent excavation work, it is monitored whether or not the excavation in the appropriate guiding direction is being performed by referring to the monitor unit 10M as appropriate. If the deviation is likely to occur, the guiding direction is corrected.
【0118】一方、このような方向誘導のための送信と
は別の期間に地表送信部30Aから地中に向けてほぼ鉛
直方向に電磁波を放射する。そして、Y方向のメータ2
60とX方向のメータ360Xとの強度が最小値(ほぼ
ゼロ)になって地表基準位置RPの直下であることがわ
かれば、掘削をいったん中断する。これに際しては、Z
方向のメータ360Zの表示が最大になったかどうかを
補助的に利用可能である。On the other hand, an electromagnetic wave is radiated in a substantially vertical direction from the ground surface transmitting unit 30A into the ground during a period different from the transmission for such direction guidance. And the meter 2 in the Y direction
If the intensity of the meter 60X and the meter 360X in the X direction reaches the minimum value (substantially zero) and is found to be immediately below the ground reference position RP, the excavation is temporarily stopped. In this case, Z
It is possible to additionally use whether the indication of the direction meter 360Z is maximized.
【0119】そして新たな基準位置を設定し、そこから
の電磁波を用いて同様の作業を進めることができる。Then, a new reference position is set, and the same operation can be performed using the electromagnetic wave from the new reference position.
【0120】ここにおいて、方向誘導と位置誘導とを別
々に行っているのは、地中送信部20Aからの電磁波
と、地表送信部30Aからの電磁波との混信を避けるた
めであるが、それぞれの送信および受信周波数をずらせ
ておくような場合には同時に送信し、それぞれの波長を
分離してもかまわない。Here, the direction guidance and the position guidance are performed separately in order to avoid interference between the electromagnetic wave from the underground transmission unit 20A and the electromagnetic wave from the ground surface transmission unit 30A. When the transmission and reception frequencies are shifted, the transmission may be performed simultaneously and the respective wavelengths may be separated.
【0121】また、掘削方向の変更を行う場合には、次
の目標方向に図1のボーリング坑5と同様のボーリング
坑を堀り、そこに地中送信部21Aを移すとともに、新
たな掘削到達目標点に地表送信部31Aを移動させて、
上記と同様の掘削誘導を行えばよい。When the excavation direction is changed, a boring pit similar to the boring pit 5 in FIG. 1 is dug in the next target direction, the underground transmitting section 21A is moved there, and a new excavation arrival is performed. Move the ground surface transmitter 31A to the target point,
Excavation guidance similar to the above may be performed.
【0122】※<受信信号強度の最小値検出の利点>と
ころで、既述したように、受信コイル11Yは、切羽3
(正確には、切羽3の付近に配置した受信部10A)の
向きが適正誘導方向に一致するとその受信強度が最小に
なることを主に利用している、これに対して、仮にX方
向に伸びる受信コイルの受信電圧を参照し、その受信強
度が最大になる方向を検出して掘削誘導をするように構
成してもよい。実際、この実施形態の装置においては、
方向誘導においてXコイル(ベクトル受信コイルVのX
成分)の受信電圧が最大になることを補助的に利用して
いる。* <Advantage of Detection of Minimum Value of Received Signal Strength> As described above, the receiving coil 11Y is
(Accurately, the receiving unit 10A arranged in the vicinity of the face 3) mainly uses the fact that the receiving intensity is minimized when the direction matches the proper guiding direction. The excavation may be guided by detecting the direction in which the reception intensity becomes maximum with reference to the reception voltage of the extending reception coil. In fact, in the device of this embodiment,
In the direction guidance, the X coil (X of the vector receiving coil V)
(Component) is used as a supplement.
【0123】このように最大強度の検出を補助的にのみ
使用しているのは、最小強度の検出の方が、 適正誘導方向の特定におけるシャープネスが高まるな
ど、検出処理そのものにおいて有利であるとともに、 対数増幅の効果などが大きく、検出結果の表示にも適
している、という利点があるためである。その理由は以
下の通りである。The reason why the detection of the maximum intensity is used only as an auxiliary is that the detection of the minimum intensity is more advantageous in the detection processing itself, such as increasing the sharpness in specifying the appropriate guidance direction. This is because there is an advantage that the effect of logarithmic amplification and the like are large and suitable for displaying a detection result. The reason is as follows.
【0124】まず、の点については、図15のように
コイル軸がX方向に向いたコイル11Xを想定し、その
受信電圧の最大強度を検知するようにした構成を想定す
る。このとき、受信コイル11Xが垂直面内で矢印RT
のように傾いた状態ZSを考える。この場合、受信コイ
ル11Xを貫く磁束は受信コイル11Xが水平である場
合とは異なるものとなる。すなわち、このような構成の
場合には、水平面内での方向誘導のために設けられた受
信コイル11Xに垂直面内方向への傾きが生じると、水
平面内の磁束成分だけでなく垂直面内の磁束成分も受信
信号に影響することになる。このため、このような構成
の場合には受信電圧が最大になる方向を特定するにあた
ってのシャープネスがあまり高くない。First, as for the point (1), it is assumed that the coil 11X has a coil axis oriented in the X direction as shown in FIG. 15 and the maximum intensity of the received voltage is detected. At this time, the receiving coil 11X moves in the vertical plane with the arrow RT.
Consider a state ZS inclined as shown in FIG. In this case, the magnetic flux passing through the receiving coil 11X is different from the case where the receiving coil 11X is horizontal. That is, in the case of such a configuration, when the receiving coil 11X provided for direction guidance in the horizontal plane is inclined in the vertical in-plane direction, not only the magnetic flux component in the horizontal plane but also the vertical The magnetic flux component also affects the received signal. For this reason, in the case of such a configuration, sharpness in specifying the direction in which the reception voltage becomes maximum is not so high.
【0125】これに対して図16のように受信コイル1
1Yの軸をY方向とすれば、受信コイル11Yが垂直面
内で矢印RTのように傾いても受信コイル11Yの軸方
向は実質的に変化しない。一方、図16におけるもうひ
とつの垂直面内すなわちYZ平面内で受信コイル11Y
が傾けば、この受信コイル11Yのコイル軸はその方向
に傾く。しかしながら、この場合にも磁束分布の対称性
(回転対称性)から図16の状態の受信コイル11Yを
貫く総磁束量は実質的に変化しないため、この傾きによ
る実質的な影響もない。On the other hand, as shown in FIG.
Assuming that the axis of 1Y is the Y direction, the axial direction of the receiving coil 11Y does not substantially change even if the receiving coil 11Y is inclined as indicated by the arrow RT in the vertical plane. On the other hand, the receiving coil 11Y in another vertical plane in FIG.
Is inclined, the coil axis of the receiving coil 11Y is inclined in that direction. However, also in this case, since the total magnetic flux amount passing through the receiving coil 11Y in the state of FIG. 16 does not substantially change due to the symmetry (rotation symmetry) of the magnetic flux distribution, there is no substantial effect due to this inclination.
【0126】このように、図16の構成では受信コイル
11Yの垂直面内の傾きによる実質的な影響はなく、水
平面内での適正誘導方向が特にシャープに定まることに
なる。すなわち、垂直方向の傾きの影響を排除して水平
面内での方向誘導をより正確に行うには、受信信号が最
小になる方向をとらえるようにすることが好ましいこと
になる。ここでは水平面内での方向誘導について考えた
が、この事情は他の方向誘導や位置誘導でも同様であ
る。As described above, in the configuration shown in FIG. 16, there is no substantial effect due to the inclination of the receiving coil 11Y in the vertical plane, and the appropriate guiding direction in the horizontal plane is determined particularly sharply. That is, in order to more accurately perform direction guidance in a horizontal plane by eliminating the influence of the vertical tilt, it is preferable to capture the direction in which the received signal is minimized. Here, the direction guidance in the horizontal plane was considered, but the same applies to other direction guidance and position guidance.
【0127】このような事情はさらに図17によっても
理解できる。この図17は受信コイルを各方向に向けた
ときに受信電圧の強度がどのように変化するかという方
向依存性を模式的に示す図である。ただし、この図17
では受信信号の極性をも考慮して受信強度に正負の符号
を付けている。This situation can be further understood from FIG. FIG. 17 is a diagram schematically illustrating the direction dependency of how the intensity of the reception voltage changes when the reception coil is oriented in each direction. However, FIG.
In the above, the sign of the received signal is given a positive or negative sign in consideration of the polarity of the received signal.
【0128】送信コイルから発射された電磁波による磁
束の方向分布は、近似的に三角関数によって表現するこ
とができる。そして、最大強度方向付近では余弦関数的
な偶の対称性を持つとともに、最大強度方向からの微少
な方向ズレに対しての受信強度の変化率は小さい。The direction distribution of the magnetic flux due to the electromagnetic wave emitted from the transmission coil can be approximately expressed by a trigonometric function. In the vicinity of the maximum intensity direction, there is an even symmetry like a cosine function, and the rate of change of the reception intensity with respect to a slight deviation from the maximum intensity direction is small.
【0129】したがって、最大強度方向を検出するよう
に構成した場合には、その検出におけるシャープネスが
低いとともに、最大強度方向からずれた状態においては
最大強度方向からいずれの側にずれているかまでは区別
できないため、受信強度の絶対値だけを知るにとどま
る。Therefore, in the case of detecting the maximum intensity direction, the sharpness in the detection is low, and in the state shifted from the maximum intensity direction, it is determined to which side the maximum intensity direction is shifted. Since it is impossible, only the absolute value of the reception intensity is known.
【0130】これに対して最小強度方向を検出するよう
に構成した場合には、図16のように最小強度方向付近
では正弦関数的な奇の対称性を持ち、最小強度方向から
の微少な方向ズレに対しての受信強度の変化率が大き
い。このため、検出におけるシャープネスが高いととも
に、最小強度方向からずれた状態においては受信信号の
極性によって、最小強度方向からいずれの側にずれてい
るかまでも区別できる。On the other hand, when the minimum intensity direction is configured to be detected, the sine function has an odd symmetry near the minimum intensity direction as shown in FIG. The rate of change of the reception intensity with respect to the deviation is large. For this reason, the sharpness in the detection is high, and in the state shifted from the direction of the minimum intensity, it is possible to distinguish to which side from the direction of the minimum intensity by the polarity of the received signal.
【0131】これらが、受信電圧の最小の方向を検知す
ることを主に使用する第1の利点である。These are the first advantages mainly using the detection of the minimum direction of the reception voltage.
【0132】また、第2の利点に対応する上記につい
ては、受信強度が最大の付近で検知を行うようにする
と、その最大値付近の差を増幅して細かく表示しようと
しても、増幅器のダイナミックレンジをオーバーしてし
まい、出力が飽和してしまうという事情がある。これに
対してゼロ強度付近の最小電圧は十分に増幅可能であ
り、上記のように対数増幅を行えば、適正誘導方向に相
当する最小値(ゼロ強度)付近は詳細に、かつ最小値か
らかなり離れた大きな強度部分はおおまかに表示するこ
とが可能である。これは、まずおおまかに適正誘導方向
のあたりに方向づけを行い、その後に受信部11Aの方
向を微妙に変化させて適正誘導方向を定めるというよう
なトンネル掘削での方向誘導操作に特に適している。Regarding the above-mentioned corresponding to the second advantage, when the detection is performed near the maximum reception intensity, the difference near the maximum value is amplified and the dynamic range of the amplifier is increased even if an attempt is made to display the difference in detail. And the output is saturated. On the other hand, the minimum voltage near zero intensity can be sufficiently amplified, and if logarithmic amplification is performed as described above, the vicinity of the minimum value (zero intensity) corresponding to the appropriate guiding direction is detailed and considerably reduced from the minimum value. Large, distant portions can be displayed roughly. This is particularly suitable for the direction guidance operation in tunnel excavation in which the direction is roughly adjusted to the vicinity of the appropriate guidance direction, and then the direction of the receiving unit 11A is slightly changed to determine the appropriate guidance direction.
【0133】以上の理由により、この実施形態の装置で
は受信電圧の最小値を指標として誘導を行うように構成
されているのである。For the above reasons, the device of this embodiment is configured to perform guidance using the minimum value of the reception voltage as an index.
【0134】※<実施形態による主な効果と変形例>以
上のように、この実施形態の方法では基準位置からの電
波波長帯の電磁波の放射と、切羽3付近によるそれの検
出とを通じて基準位置と切羽との空間位置関係を求め、
それによって掘削誘導を行っているために、直進掘削で
あるか曲進掘削であるかにかかわらず、効率的に掘削誘
導が可能である。* <Main Effects and Modifications According to Embodiment> As described above, in the method according to the present embodiment, the reference position is determined through the emission of electromagnetic waves in the radio waveband from the reference position and the detection thereof near the face 3 And the spatial relationship between the face and
As a result, excavation guidance is performed, so that excavation guidance can be efficiently performed regardless of whether straight excavation or curved excavation is performed.
【0135】[0135]
【0136】また、モニタ部10Mをトンネル1の坑内
に入れておく場合には、適正誘導方向を捜すために受信
部10Aの方向を変化させる作業を手作業で行っても良
い。また、受信部10Aの出力信号を掘削機2の推進制
御部に与えることにより、常に適正誘導方向に向かって
掘削するような自動制御も可能である。When the monitoring unit 10M is placed in the tunnel of the tunnel 1, the operation of changing the direction of the receiving unit 10A may be performed manually in order to search for an appropriate guiding direction. Further, by providing the output signal of the receiving unit 10A to the propulsion control unit of the excavator 2, it is possible to perform automatic control such that the excavation is always performed in the appropriate guidance direction.
【0137】すなわち、適正誘導方向を検知して掘削を
進める方向を特定した後にどのような方法で掘削機2を
コントロールするかは任意である。That is, the method of controlling the excavator 2 after detecting the appropriate guiding direction and specifying the direction in which the excavation proceeds is arbitrary.
【0138】また、上記の実施形態のように指向性を有
する電磁波を利用する方が好ましいが、無指向性の電磁
波であっても切羽から見れば発信部が存在する方向とそ
れ以外の方向とでは受信電圧が異なるから、方向誘導の
原理を阻害するものではない。Further, it is preferable to use an electromagnetic wave having directivity as in the above-described embodiment. Since the received voltages are different, the principle of direction guidance is not hindered.
【0139】さらに、互いに離れた複数の基準位置にそ
れぞれボーリング抗を掘削し、それらからの電磁波を切
羽で受信すれば、三角測量の原理によって、方向だけで
なく切羽の2次元的ないしは3次元的な位置を特定する
ことができる。この場合も、時間的にずらせて各ボーリ
ング抗からの電磁波を発射してもよく、波長を変えて同
時に送信・受信してもよい。Further, if boring holes are excavated at a plurality of reference positions apart from each other, and electromagnetic waves from the boring holes are received by the face, not only the direction but also the two-dimensional or three-dimensional shape of the face can be obtained by the principle of triangulation. Position can be specified. Also in this case, the electromagnetic waves may be emitted from the respective boring holes with a time lag, or transmitted and received at the same time by changing the wavelength.
【0140】[0140]
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の方法
では、地中を伝播可能な高周波の電磁波を利用して切羽
の方向や位置を確認できるため、トンネルの推進工法に
おいて、直進掘削だけでなく曲進掘削においても掘削路
の誘導を正確に行うことができる。As described above, in the method of the present invention, the direction and position of the face can be confirmed by using high-frequency electromagnetic waves that can propagate in the ground. In addition, even in curved excavation, the guidance of the excavation path can be accurately performed.
【0141】また、切羽付近で電磁波を受信するだけで
よいため、第2の従来技術と異なり、曲進掘削において
内張管が移動すると反射鏡やレーザ送受信装置を設置し
直す必要がない。このため、作業時間や人手も少なくて
すみ、効率的な掘削路誘導が可能である。Further, since it is only necessary to receive an electromagnetic wave near the face, unlike the second prior art, when the liner moves in the curved excavation, it is not necessary to install a reflecting mirror or a laser transmitting / receiving device again. For this reason, work time and manpower are reduced, and efficient excavation path guidance is possible.
【0142】特に、請求項2の発明では指向性を有する
電磁波を利用することにより、切羽の方向や位置の特定
がより正確になる。In particular, in the second aspect of the present invention, the direction and position of the face are more accurately specified by using the electromagnetic wave having directivity.
【0143】請求項3の発明では、基準位置を地中位置
としているため、その方向への直進性を確認するために
特に有効である。According to the third aspect of the present invention, since the reference position is the underground position, it is particularly effective for confirming the straightness in that direction.
【0144】また、請求項4の発明では、上記の地中位
置に向かう方向で電磁波の受信強度が最小になるように
しているため、ダイナミックレンジを大きくとらなくて
も受信信号を増幅しやすいという利点もある。In the invention of claim 4, since the reception intensity of the electromagnetic wave is minimized in the direction toward the underground position, it is easy to amplify the reception signal without increasing the dynamic range. There are advantages too.
【0145】請求項5の発明では、基準位置を地表位置
としているため、その地表位置の直下への到達性を確認
するために特に有効である。According to the fifth aspect of the present invention, since the reference position is the ground surface position, it is particularly effective for confirming the reachability immediately below the ground surface position.
【0146】[0146]
【0147】[0147]
【0148】また、請求項6および請求項7の発明は上
記の請求項1の方法などの実施に適した装置となってい
る。The invention according to claim 6 and claim 7 is an apparatus suitable for carrying out the method according to claim 1 or the like.
【0149】[0149]
【図1】この発明の実施形態を適用する状況例を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a situation to which an embodiment of the present invention is applied.
【図2】図1を上方から透視的に見て電磁波の送信部お
よび受信部に関係する部分のみを示した模式的平面図で
ある。FIG. 2 is a schematic plan view showing only a portion related to a transmitting unit and a receiving unit of the electromagnetic wave when seeing FIG. 1 from above;
【図3】地中送信部20Aの内部構成の概要を示す構成
図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an outline of an internal configuration of an underground transmission unit 20A.
【図4】地表送信部30Aの内部構成の概要を示す構成
図である。FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an outline of an internal configuration of a ground surface transmission unit 30A.
【図5】受信部10Aの内部構成の概要を示す透視図で
ある。FIG. 5 is a perspective view illustrating an outline of an internal configuration of a receiving unit 10A.
【図6】地中に配置した送信コイル21と、受信部10
中の受信コイル11Yとの位置関係を上方から見た模式
図である。FIG. 6 shows a transmitting coil 21 disposed underground and a receiving unit 10
It is the schematic diagram which looked at the positional relationship with the receiving coil 11Y inside from above.
【図7】地表に配置した送信コイル31と、受信部10
中のベクトル受信コイル11Vとの位置関係を上方から
見た模式図である。FIG. 7 shows a transmitting coil 31 arranged on the ground surface and a receiving unit 10
It is the schematic diagram which looked at the positional relationship with the vector receiving coil 11V in the middle from the upper part.
【図8】地中送信部20Aおよび地表送信部30Aの回
路構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a circuit configuration of an underground transmission unit 20A and a ground surface transmission unit 30A.
【図9】受信部10Aのうち、第1の受信コイル11Y
で受信した信号を検波して表示するための部分を示す回
路図である。FIG. 9 shows a first receiving coil 11Y of the receiving unit 10A.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a part for detecting and displaying a signal received by the control unit.
【図10】受信信号の位相検波の原理を示す波形図であ
る。FIG. 10 is a waveform chart showing the principle of phase detection of a received signal.
【図11】受信信号の位相分解の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of phase decomposition of a received signal.
【図12】位相極性の定義のための説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram for defining a phase polarity.
【図13】受信部10Aのうち、ベクトル受信コイル1
1Vで受信した信号を検波して表示するための部分を示
す回路図である。FIG. 13 shows a vector receiving coil 1 of the receiving unit 10A.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a part for detecting and displaying a signal received at 1V.
【図14】モニタ部10Mの外観例を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the appearance of a monitor unit 10M.
【図15】受信電圧の最大強度を検知するようにした構
成の場合の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram in the case of a configuration in which the maximum intensity of the reception voltage is detected.
【図16】受信電圧の最小強度を検知するようにした構
成の場合の説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of a case in which a minimum intensity of a reception voltage is detected.
【図17】受信電圧の最大強度の検知と最小強度の検知
との比較のための説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram for comparison between detection of the maximum intensity of the reception voltage and detection of the minimum intensity.
1 トンネル 2 掘削機 3 切羽 10A 受信部 10M モニタ部 30A 地表送信部 20A 地中送信部 11Y 受信コイル 11V ベクトル受信コイル 250,350Z,350X 対数増幅部 260,360Z,360X メータ Reference Signs List 1 tunnel 2 excavator 3 face 10A receiving unit 10M monitoring unit 30A ground surface transmitting unit 20A underground transmitting unit 11Y receiving coil 11V vector receiving coil 250, 350Z, 350X logarithmic amplifier 260, 360Z, 360X meter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳本 充陽 大阪府大阪市北区中之島3−3−22 関 西電力株式会社内 (72)発明者 東 義則 千葉県佐倉市宮前1−13−4 (56)参考文献 特開 平4−336196(JP,A) 特開 平5−79281(JP,A) 実開 昭64−42415(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 9/06 311 G01B 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Mitsuyo Yoshimoto 3-3-22 Nakanoshima, Kita-ku, Osaka City, Osaka Prefecture Kansai Electric Power Co., Inc. (72) Yoshinori Higashi 1-13-4 Miyamae, Sakura City, Chiba Prefecture (56) References JP-A-4-336196 (JP, A) JP-A-5-79281 (JP, A) JP-A-64-42415 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7) , DB name) E21D 9/06 311 G01B 7/00
Claims (7)
する方法であって、 トンネル掘削方向の前方の基準位置において前記トンネ
ル掘削路を誘導すべき方向をコイル軸方向として配置さ
れた送信コイルから電波波長帯の電磁場を送信するとと
もに、前記電磁波をトンネル掘削路の切羽付近で受信し
て受信信号を求め、 前記受信信号の位相検波を行って前記受信信号の絶対値
と位相極性とを算出し、 前記絶対値に応じた大きさと前記位相極性に応じた正負
符号とを持つ量によって前記トンネル掘削路と前記基準
位置との空間的関係を特定し、 前記空間的関係に基づいて前記トンネル掘削路を誘導す
ることを特徴とするトンネル掘削路誘導方法。1. A method of guiding a tunnel excavation path in a propulsion method, comprising: a step of guiding a tunnel excavation path at a reference position in front of a tunnel excavation direction; Transmitting the electromagnetic field of the band, receiving the electromagnetic wave near the face of the tunnel excavation path to obtain a received signal, performing phase detection of the received signal to calculate the absolute value and phase polarity of the received signal, The spatial relationship between the tunnel excavation path and the reference position is specified by an amount having a magnitude according to an absolute value and a sign according to the phase polarity, and guiding the tunnel excavation path based on the spatial relationship. A method for guiding a tunnel excavation path.
を特徴とするトンネル掘削路誘導方法。2. The method according to claim 1, wherein an electromagnetic wave having directivity is used as the electromagnetic wave.
るトンネル掘削路誘導方法。3. The method according to claim 2, wherein the reference position is set to an underground position.
して前記地中位置に前記送信コイルを配置し、 前記切羽付近に配置した受信コイルで前記電磁波を受信
することにより、前記受信コイルの受信強度が最小にな
る受信コイル軸方向を前記地中位置に向かう方向に対し
て直角としたことを特徴とするトンネル掘削路誘導方
法。4. The method according to claim 3, wherein the transmitting coil is arranged at the underground position with a direction in which the tunnel excavation path is to be guided as a coil axis direction, and the electromagnetic wave is received by a receiving coil arranged near the face. A tunnel excavation path guidance method, characterized in that the direction of the receiving coil axis at which the receiving intensity of the receiving coil is minimized by receiving is perpendicular to the direction toward the underground position.
るトンネル掘削路誘導方法。5. The method according to claim 2, wherein the reference position is set to a ground surface position.
するための装置であって、 (a) トンネル掘削方向の前方の基準位置に設置可能で
あり、前記トンネル掘削路を誘導すべき方向をコイル軸
方向として電波波長帯の電磁場を送信する送信コイルを
備えた送信手段と、 (b) 前記電磁波をトンネル掘削路の切羽付近で受信
し、前記電磁場の受信信号の絶対値と位相極性とを検出
する受信手段と、 (c) 前記絶対値に応じた大きさを有するとともに前記
位相極性に応じた正負符号を有する量を表示する表示手
段と、 を備えることを特徴とするトンネル掘削路誘導装置 。6. Guiding a tunnel excavation path in a propulsion method
Apparatus for it, can be installed in front of the reference position of (a) a tunnel excavation direction
Yes, the direction to guide the tunnel excavation path is the coil axis
A transmission coil that transmits an electromagnetic field in the radio waveband as the direction
And transmitting means including, (b) receiving the electromagnetic wave in the vicinity of the working face of the tunnel boring path
Detecting the absolute value and phase polarity of the received signal of the electromagnetic field.
Receiving means, (c) having a size according to the absolute value and
A display means for displaying a quantity having a sign according to the phase polarity
Tunneling path guiding device, characterized in that it comprises a stage, a.
ル掘削路を誘導すべき方向Yにコイル軸を一致させた第
1の送信コイル(21)と、 (a-2) 地上の第2の基準位置に配置されて鉛直方向Z
にコイル軸を一致させた第2の送信コイル(31)と、 とを備えるとともに、 前記受信手段が、 (b-1) 水平コイル(11Y)と、 (b-2) 前記水平コイル(11Y)と直行する鉛直面
(XZ)内に配置され、対称軸が鉛直方向ZとされたV
型コイル(11V)と、 を備え、 前記表示手段が、 (c-1) 前記水平コイル(11Y)の受信信号を、その
位相極性に応じた正負符号を持たせて表示する第1メー
タ(260)と、 (c-2) 前記V型コイル(11V)の受信信号の鉛直成
分を、その位相極性に応じた正負符号を持たせて表示す
る第2メータ(360Z)と、 (c-3) 前記V型コイル(11V)の受信信号の水平成
分を、その位相極性に応じた正負符号を持たせて表示す
る第3メータ(360X)と、 を備えることを特徴とするトンネル掘削路誘導装置 。7. The apparatus according to claim 6, wherein said transmitting means comprises: (a-1) said transmission means is disposed at a first reference position underground;
The coil axis is aligned with the direction Y to guide the excavation path.
(A-2) a transmission coil (21) located at a second reference position on the ground and in a vertical direction Z
A second transmission coil (31) provided with a capital, it said receiving means, which is matched to the coil axis and (b-1) horizontal coil (11Y), (b-2) the horizontal coil (11Y) Vertical face
(XZ) and V whose symmetry axis is the vertical direction Z
Includes a type coil (11V), and the display means, the received signal (c-1) the horizontal coil (11Y), the
The first mail that is displayed with a plus / minus sign corresponding to the phase polarity
(260) and (c-2) the vertical composition of the reception signal of the V-shaped coil (11V).
Minutes are displayed with a sign according to their phase polarity.
(C-3) a second meter (360Z) of the V-shaped coil (11V);
Minutes are displayed with a sign according to their phase polarity.
That a third meter (360X), tunnel boring path guiding device, characterized in that it comprises a.
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