JP3858003B2 - Magnetic exploration method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、土中に埋設された磁性物体をその固有の磁気成分から探査する磁気探査方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
橋脚の基礎付近に埋設された鉄製構造物(鋼管杭、鋼矢板など)の位置や大きさを探査する磁気探査装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1の磁気探査装置は、X方向、Y方向またはZ方向への指向性を個々に有する3つの磁気センサが、ケーシング内の略同一位置に配設された磁気センサ部と、磁気センサ部の回転機構とを備えている。
特許文献1の装置による探査方法は、地面を掘削して形成された掘削孔に磁気センサ部を挿入し、磁気センサ部が掘削孔の所定深さ位置に達したとき、回転機構により磁気センサ部をその軸線を中心にして所定角度ずつ回転させる。このとき、それぞれの角度位置で磁気センサ部の回転を停止し、その後、磁気量を計測して磁気量データを収集し、磁性物体を三次元的に探査する。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−227481号公報(第1頁、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の磁気探査装置によれば、磁気探査時において、このように掘削孔の所定深さ位置で回転機構により磁気センサ部を所定角度ずつ回転させて磁性物体を探査していた。そのため、連続的な磁気探査を行うことができず、また探査時の操作が面倒であるとともに作業性が悪く、探査に長時間を要していた。
そこで、例えば回転機構により磁気センサ部を回転させながら連続的に磁気探査を行うことが考えられる。ところが、この方法を採用すれば測定誤差が大きくなる。それは、測定中に磁気センサ(電磁コイル)が少しでも軸線回りに回転すると、大きな測定誤差が生じてしまうからである。しかも、この方法であっても、掘削孔の軸線方向への磁気センサ部の移動だけは、測定に際して磁気センサ部を定位置で回転させる必要があることから、所定ピッチごとに磁気センサ部を停止させなければならない。以上のことから、磁気センサ部を回転させる従来の磁気探査は実用的でなかった。
【0005】
【発明の目的】
この発明は、連続的な磁気探査を行うことが可能で、探査の作業性が良く、探査精度も高まり、しかも探査時間の短縮化を図ることができる磁気探査方法およびその装置を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、移動中の移動体がガイド管内で軸線回りに回転するおそれが解消され、これにより探査中の動揺ノイズが減少し、大きな測定誤差の発生を防止することができる磁気探査方法およびその装置を提供することを、その目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、地面を鉛直に掘削して形成された掘削孔に、非磁性体のガイド管を挿入する管挿入工程と、地中に埋設された磁性物体を検出する第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とが、移動方向の両側部に離間して配置された移動体を、前記第1の磁気センサ部側の端部を下に向けて前記ガイド管に移動自在に挿入する移動体挿入工程と、該ガイド管に挿入された移動体を、前記ガイド管の軸線方向に向かって移動させながら、前記第1の磁気センサ部および第2の磁気センサ部を用いて、前記磁性物体を同時に磁気探査する磁気探査工程とを備え、前記第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とは、特定の1軸方向のみの感度が高い3つの磁気センサを、各軸が互いに直交するようにX方向、Y方向、Z方向に個々に配置した3軸磁気センサで、前記磁気探査工程では、前記第1の磁気センサ部が、前記磁性物体と同じ垂直面内で該磁性物体の上端と直交する位置に達した時、次式に基づき、前記磁性物体の磁界の強さを計測して磁性探査を行う磁気探査方法である。
ここで次式とは、
【0007】
【数3】
【0008】
mは、磁気量
rは、第1の磁気センサ部から磁性物体までの距離
H1は、第1の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
H2は、第2の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
Xp,Yp,Zpは、第1の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
xp,yp,zpは、第2の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
dは、第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部との距離である。
【0009】
掘削孔は鉛直な孔である。掘削孔の直径、深さは限定されない。
ガイド管の素材は、非磁性体であれば限定されない。例えばアルミニウムでもよい。また、ガイド管の直径、長さは、掘削孔の直径、深さに応じて適宜変更される。
磁気探査される磁性物体の素材は限定されない。例えば、鉄、ニッケルなどの磁性を有する金属であればよい。磁性物体の形状、大きさも任意である。
【0010】
第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とは、同じ構造で同じ検出精度を有するものが好ましい。また、異なる構造で異なる検出精度のものでもよい。ただし、検出精度が異なるものの場合には、移動体の移動方向とは反対側の端部に配置された磁気センサ部の精度を高める方が好ましい。これは、磁性物体の検出時において、常時、移動体の移動方向の端部側に配置された磁気センサ部の方が、それとは反対側の磁気センサ部に比べて、磁性物体より遠くなるためである。
移動体における両磁気センサ部の具体的な位置、および、両磁気センサ部の離間距離は限定されない。両磁気センサ部が、移動体の移動方向の両側部に離間していればよい。移動体の素材、形状は限定されない。移動体の大きさ(直径)は、ガイド管の直径に応じて変更される。
【0011】
第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部との区別は限定されない。例えば、進行方向の磁気センサ部を第1の磁気センサ部とし、進行方向とは反対側の磁気センサ部を第2の磁気センサ部としてもよい。または、これとは反対でもよい。さらには、移動方向に関係なく、一方の磁気センサ部を第1の磁気センサ部とし、他方の磁気センサ部を第2の磁気センサ部としてもよい。
移動体の移動手段は限定されない。例えば、駆動源を有してガイドローラをガイド溝内で転動して移動させてもよい。また、ウインチを利用した自動昇降により移動させてもよい。
【0012】
両磁気センサ部による磁気探査方法は、3軸磁気センサによる探査方法であれば限定されない。各磁気センサ部を構成する3つの磁気センサは、各軸線をX方向およびY方向さらにはZ方向に向け、互いに近接配置することができる。磁気センサの種類は限定されない。例えば、磁気発振方式の磁気センサを採用することができる。その他、フラックスゲート型磁気センサでもよい。フラックスゲート型磁気センサとは、高透磁率磁性コアのB−H特性が入力磁界によりシフトすることを利用した磁気センサである。
検出データの値の差とは、両磁気センサ部のX方向の成分の差だけでも、両磁気センサ部のY方向の成分の差だけでも、両磁気センサ部のZ方向の成分の差だけでもよい。また、両磁気センサ部のX方向の成分およびY方向の成分だけでもよいし、両磁気センサ部のX方向の成分とZ方向の成分だけでもよい。または、両磁気センサ部のY方向の成分とZ方向の成分だけでもよい。さらには、両磁気センサ部の全ての成分でもよい。
【0013】
請求項2に記載の発明は、前記磁気探査工程での移動体の移動は、前記ガイド管に、該ガイド管の軸線方向に沿って形成されたガイド溝内で、前記移動体に設けられたガイドローラを転動させることで行う請求項1に記載の磁気探査方法である。
ガイド管の軸線方向とは直交する面でのガイド溝の断面形状は限定されない。例えば、コの字形またはU字形でもよい。ガイド溝は、例えばガイド管の軸線方向の全長にわたって形成される。
【0014】
請求項3に記載の発明は、地面を鉛直に掘削して形成された掘削孔に挿入される非磁性体のガイド管に、該ガイド管の軸線方向に向かって移動自在に挿入され、該移動方向の両側部には、地中に埋設された磁性物体を同時に検出する第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とがそれぞれ離間配置された移動体と、該移動体を、前記ガイド管内で、該ガイド管の軸線方向に沿って、かつ前記第1の磁気センサ部側の端部を下に向けて移動させる移動手段と、前記移動体を移動させながら、前記第1の磁気センサ部により得られた検出信号に基づき、前記磁性物体を磁気量として演算処理する演算処理手段とを備え、前記第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とは、特定の1軸方向のみの感度が高い3つの磁気センサを、各軸が互いに直交するようにX方向、Y方向、Z方向に個々に配置した3軸磁気センサで、前記演算処理手段では、前記第1の磁気センサ部が、前記磁性物体と同じ垂直面内で該磁性物体の上端と直交する位置に達した時、予め記憶された次式に基づき、前記磁性物体の磁界の強さを計測する磁気探査装置である。
ここで次式とは、
【0015】
【数4】
【0016】
mは、磁気量
rは、第1の磁気センサ部から磁性物体までの距離
H1は、第1の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
H2は、第2の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
Xp,Yp,Zpは、第1の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
xp,yp,zpは、第2の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
dは、第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部との距離である。
【0017】
請求項4に記載の発明は、前記ガイド管には、該ガイド管の軸線方向に向かってガイド溝が形成され、前記移動体にはガイド溝を転動するガイドローラが設けられた請求項3に記載の磁気探査装置である。
【0018】
【作用】
請求項1の磁気探査方法および請求項3の磁気探査装置によれば、磁性物体の磁気探査時において、移動体は、第1の磁気センサ部側の端部を下に向け、その軸線方向に向かってガイド管内を移動しながら、第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とにより、土中に埋設された例えば長尺な鋼管杭(鋼矢板)などの帯磁物(強磁性物体)を探査する。帯磁物は長軸方向に磁化されている。そのため、磁気探査時において、測定位置から帯磁物の磁極のいずれかまでの距離が帯磁物の長軸方向の長さより短い場合、帯磁物を磁気単極として捉えるのが一般的である。
そこで、第1の磁気センサ部が、磁性物体と同じ垂直面内で磁性物体の上端と直交する位置に達した時、磁気量mの帯磁物から距離rだけ離れた地点での帯磁物の磁界の強さHは、次式で求められる。
【0019】
【数5】
【0020】
移動体の両端部には、軸線方向に向かって距離dだけ離れた位置に、第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とがそれぞれ配設されている。そのため、第1の磁気センサ部が検出した磁界の強さH1と、第2の磁気センサ部が検出した磁界の強さH2とは、次式で求められる。
【0021】
【数6】
【0022】
Xp,Yp,Zpは、第1の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
xp,yp,zpは、第2の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
dは、第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部との距離である。
【0023】
これにより、従来の磁気センサ部を軸線回りに回転させるものとは異なり、連続的に磁性物体の磁気探査を行うことができる。よって、磁気探査の作業性が高まり、探査時間を短縮することができる。しかも、移動体の移動方向に向かって離間した2つの磁気センサ部により磁性物体を同時に検出するので、磁性物体を正確に探査することができる。
【0024】
そして、両磁気センサ部には、それぞれ特定の1軸方向のみに感度が高い3つの磁気センサが、各軸を互いに直交するように配置された3軸磁気センサを採用している。そのため、土中に埋設された磁性物体は、第1の磁性センサ部および第2の磁性センサ部において、X方向、Y方向、Z方向の3軸方向から立体的に探査されることになる。これにより、磁性物体の磁化の強さ、位置を正確に把握することが可能になり、探査精度を高めることができる。
【0025】
特に、請求項2の磁気探査方法および請求項4の磁気探査装置によれば、移動体のカイド管内での移動時、移動体は、ガイド管のガイド溝内でガイドローラを転動させながら移動する。その結果、移動中の移動体は、ガイド管内でその軸線回りに回転するおそれが解消される。よって、探査中の移動体の動揺ノイズが減少し、大きな測定誤差を発生させることなく、探査することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
図1〜図6において、10はこの発明の一実施例に係る磁気探査装置で、この磁気探査装置10は、地面を掘削して形成された掘削孔11に挿入される非磁性体のガイド管12に、ガイド管12の軸線方向に向かって移動自在に挿入され、移動方向の両側部には、地中に埋設された磁性物体13を検出する第1の磁気センサ部14と第2の磁気センサ部15とがそれぞれ離間配置された移動体16と、移動体16を、ガイド管12内で、ガイド管12の軸線方向に沿って移動させる移動手段17と、移動体16を移動させながら、第1の磁気センサ部14により得られた検出信号に基づき、磁性物体13を磁気量として演算処理するパソコン(演算処理手段)とを備えている。
【0027】
一実施例では、磁気探査装置10を用いて、磁性物体13の位置、磁化の強さを探査する(図1)。ここでの磁性物体13は、橋脚の基礎付近に埋設された鉄製構造物、具体的には鋼管杭、鋼矢板などである。
移動体16は、チタンからなる円柱形状の本体部16aを有している(図2)。移動体16の本体部16aの若干小径化した上端部側の端面には、吊下用のワイヤ19と電気接続用のケーブル20とが連結されている。また、本体部16aの若干大径化した下端部には、第1の磁気センサ部14が埋設されている。そして、移動体16の上端部付近には、第2の磁気センサ部15が埋設されている。両磁気センサ部14,15の離間した距離dは25cmである。また、移動体16の軸線方向の両端部には、フランジ16bを介して、軸線回りに90度毎に合計4つのガイドローラRがそれぞれ配設されている。
【0028】
次に、第1の磁気センサ部14および第2の磁気センサ部15を詳細に説明する。
両磁気センサ部14,15は、特定の1軸方向のみの感度が高い3つの磁気センサ(XセンサSx、YセンサSy、ZセンサSz)を、各軸が互いに直交するように配置した3軸磁気センサである(図2)。ここでは、各磁気センサSx,Sy,Szとして、全て磁気発振方式の同じ磁気センサ(株式会社エムティアイ製、製品名HM−3510)を採用している。
【0029】
第1の磁気センサ部14からの検出信号は、接続ボックス21、第1の磁気センサ部14用の3軸磁界測定器22AおよびA/D変換器23を経て、パソコン18に入力される(図3)。そして、パソコン18内で時分割的にインターフェイス回路(I/O)とバスとを介して、演算部(CPU)で演算処理され、データ化(第1の検出データ)される。また、第2の磁気センサ部15からの検出信号は、接続ボックス21、第2の磁気センサ部15用の3軸磁界測定器22BおよびA/D変換器23を経て、パソコン18に入力される。そして、同様にデータ化(第2の検出データ)される。3軸磁界測定器22A,22Bは、株式会社エムティアイ製、製品名HM−3510である。これは、直流磁界のX、Y、Z軸成分を同時に計測可能で、最小分解能は0.1マイクロテスラである。
パソコン18に内蔵されたROMには、磁性物体の磁界の強さを計測し、磁性探査時に利用される次式が登録されている。
【0030】
【数7】
【0031】
mは、磁気量
rは、第1の磁気センサ部から磁性物体までの距離
H1は、第1の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
H2は、第2の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
Xp,Yp,Zpは、第1の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
xp,yp,zpは、第2の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
dは、第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部との距離である。
【0032】
次に、図1〜図6を参照して、一実施例に係る磁気探査装置10を使用した磁気探査方法を説明する。ここでは、磁性物体13は鋼管杭で、測定位置から磁性物体13の上側の磁極までの距離が、磁性物体13の長軸方向の長さより短いものとする。
まず、図4に示すように、探査地点にボーリングマシン24を据え付け、所定深さの掘削孔11を鉛直に形成する。具体的には、地面の探査地点上にやぐら25を組み、ボーリングマシン24を設置する。ボーリングマシン24は、駆動源となる発動機29のほか、回転、給進装置を備えたスイベルヘッド、ホイスト、トランスミッションなどにより構成される。
【0033】
掘削時には、ボーリングマシン24により、探査地点に垂設された挿入案内パイプ33を介して、短尺な管状のケーシング(鉄製)を順次継ぎ足しながら、地面を所定の探査長分だけ鉛直に掘削する。これにより、掘削後、長尺なケーシング34が組み立てられる。ケーシング34の内径は、例えば140mmである。次に、ケーシング34内に、短尺な塩化ビニル樹脂製の塩ビ管50を、順次、継ぎ足しながら挿入する。塩ビ管50の内径は、例えば110mmである。
その後、塩ビ管50に、直径92mmの短尺なアルミニウム製のガイド管12を順次継ぎ足しながら挿入する。これにより、掘削孔11内に、所定長さの塩ビ管50を介して、長尺なガイド管12が鉛直に挿入される。ガイド管12には、その軸線周りに90度毎に合計4つのガイド溝12aが形成されている(図5(a))。各ガイド溝12aは、移動体16の走行用の溝で、ガイド管12の軸線方向の全長にわたって形成されている。ガイド管12の孔底側の端部は、保護キャップにより蓋止めされている。
【0034】
その後、図1に示すように、探査地点の周辺からボーリングマシン24を撤去し、探査地点の真上に、電動ウインチ35が搭載された三脚36を配置する。三脚36と電動ウインチ35とにより移動手段17が構成される。電動ウインチ35は、三脚36の3本の脚部の軸支部に設けられ、移動体16の上端面に連結されたワイヤ19の巻き取り、繰出しを行う。その後、作業者が移動体16をガイド管12の上端の開口部からガイド管12の管内に挿入する。電動ウインチ35をワイヤ19の繰り出し側に操作し、移動体16をガイド管12内に徐々に挿入して行く。
このとき、移動体16はガイド管12を下降しながら、第1の磁気センサ部14と第2の磁気センサ部15とにより、土中の磁性物体13(基礎鋼管杭など)を磁気探査する。両磁気センサ部14,15からの検出信号は、接続ボックス21、3軸磁界測定器22およびA/D変換器23を経て、パソコン18にそれぞれ入力される。そして、パソコン18内で時分割的にインターフェイス回路(I/O)とバスとを介して、演算器(CPU)で演算処理され、データ化される。このとき、第1の磁気センサ部14からのデータは第1の検出データとなる。また、第2の磁気センサ部15からのデータは、第2の検出データとなる。
【0035】
前述したように、鋼管杭の磁性物体13は、その長軸方向に磁化されている。しかも、測定位置から磁性物体13の磁極(上端)までの距離は、磁性物体13の長軸方向の長さより短い。そのため、慣用的に磁性物体13を磁気単極として捉えることができる。
よって、磁気量mの磁性物体13から距離rだけ離れた地点での磁性物体13の磁界の強さHは、次式で求められる。
【0036】
【数8】
【0037】
移動体16の両端部には、軸線方向に向かって距離dだけ離れた位置に、第1の磁気センサ部14と第2の磁気センサ部15とがそれぞれ配設されている(図6)。dは25cmである。そのため、第1の磁気センサ部14が検出した磁界の強さH1と、第2の磁気センサ部15が検出した磁界の強さH2とは、次式で求められる。
【0038】
【数9】
【0039】
Xp,Yp,Zpは、第1の磁気センサ部14の3軸方向の磁界の強さ
xp,yp,zpは、第2の磁気センサ部15の3軸方向の磁界の強さである。
【0040】
これにより、従来の磁気センサ部を軸線回りに回転させるものとは異なり、連続的に磁性物体13の磁気探査を行える。よって、磁気探査の作業性が高まり、探査時間を短縮することができる。しかも、移動体16の移動方向に離間した2つの磁気センサ部14,15を用いて磁性物体13を同時に探査するので、磁性物体13を正確に探査することができる。また、前記式(1) 〜式(4) を利用し、両磁気センサ部14,15による磁性物体13の同時検出を行うようにしたので、回路プログラムの設定を簡単に行うことができる。
【0041】
さらに、両磁気センサ部14,15では、XセンサSx、YセンサSy、ZセンサSzにより磁性物体13が3軸方向から立体的に探査される。このように3軸方向から同時に磁気探査するようにしたので、磁性物体13の磁化の強さ、位置を正確に把握することができ、探査精度が高まる。しかも、磁気探査装置10は、従来装置のように両磁気センサ部14,15が軸線回りに回転しない。すなわち、移動体16に伴って、鉛直方向に移動するだけで探査が行える。その結果、磁性物体13の連続的な磁気探査を行うことができる。よって、磁気探査の作業性が高まり、探査時間を短縮することができる。
また、移動体16の移動時、移動体16は、ガイド管12のガイド溝12a内でガイドローラRを転動させながら移動する。そのため、移動中の移動体16は、ガイド管12内でその軸線回りに回転するおそれが解消される。よって、探査中の移動体16の動揺ノイズが減少し、大きな測定誤差を発生させることなく、探査することができる。
【0042】
【発明の効果】
請求項1の磁気探査方法および請求項3の磁気探査装置によれば、磁気探査時、移動体をガイド管内でその軸線方向に移動させながら、両磁気センサ部により磁性物体を同時に検出して磁気探査するので、土中の磁性物体を連続的に探査することができる。その結果、磁気探査の作業性が高まり、探査時間を短縮することができる。しかも、探査精度を高めることができる。
さらに、両磁気センサ部には3軸磁気センサを配設したので、土中の磁性物体を立体的に探査することができる。その結果、磁性物体の磁化の強さ、位置を正確に把握することができ、探査精度がより以上に高まる。
【0043】
特に、請求項2の磁気探査方法および請求項4の磁気探査装置によれば、ガイド管のガイド溝内で走行ローラを転動させて移動体を移動させるように構成したので、移動中の移動体が、ガイド管内でその軸線回りに回転するおそれが解消される。その結果、動揺ノイズが減少し、大きな測定誤差が発生しなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例に係る磁気探査装置による磁気探査作業中を示す説明図である。
【図2】 この発明の一実施例に係る磁気探査装置の一部を構成する移動体の正面図である。
【図3】 この発明の一実施例に係る磁気探査装置の電気制御系を示すブロック図である。
【図4】 この発明の一実施例に係る磁気探査方法における地面に掘削孔を形成し、その掘削孔にガイド管を挿入する工程を示す説明図である。
【図5】 (a)は、この発明の一実施例に係る磁気探査装置に利用される挿入案内パイプおよびガイド管の正面図である。 (b)は、この発明の一実施例に係る磁気探査装置に利用されるガイド管の低面図である。
【図6】 この発明の一実施例に係る磁気探査方法における両磁気センサ部による磁性物体の検出方法を示す模式図である。
【符号の説明】
10 磁気探査方装置、
11 掘削孔、
12 ガイド管、
12a ガイド溝、
13 磁性物体、
14 第1の磁気センサ部、
15 第2の磁気センサ部、
16 移動体、
18 パソコン(磁気探査手段)、
R ガイドローラ、
Sp Xセンサ(磁気センサ)、
Sp Yセンサ(磁気センサ)、
Sp Zセンサ(磁気センサ)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic exploration method and apparatus for exploring a magnetic object embedded in soil from its inherent magnetic component.
[0002]
[Prior art]
As a magnetic exploration device for exploring the position and size of an iron structure (steel pipe pile, steel sheet pile, etc.) embedded in the vicinity of the foundation of a pier, for example, one described in Patent Document 1 is known. The magnetic exploration device of Patent Document 1 includes a magnetic sensor unit in which three magnetic sensors each having directivity in the X direction, the Y direction, or the Z direction are disposed at substantially the same position in the casing, and the magnetic sensor unit Rotation mechanism.
In the exploration method using the apparatus of Patent Document 1, the magnetic sensor unit is inserted into a drilling hole formed by excavating the ground, and when the magnetic sensor unit reaches a predetermined depth position of the drilling hole, the magnetic sensor unit is rotated by a rotating mechanism. Is rotated by a predetermined angle around the axis. At this time, the rotation of the magnetic sensor unit is stopped at each angular position, and then the magnetic quantity is measured to collect the magnetic quantity data, and the magnetic object is probed three-dimensionally.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-227481 A (first page, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional magnetic exploration apparatus, during the magnetic exploration, the magnetic object is searched by rotating the magnetic sensor unit by a predetermined angle by the rotation mechanism at the predetermined depth position of the excavation hole. For this reason, continuous magnetic exploration cannot be performed, the operation during exploration is troublesome and workability is poor, and the exploration takes a long time.
Therefore, for example, it is conceivable to continuously perform magnetic exploration while rotating the magnetic sensor unit by a rotating mechanism. However, if this method is employed, the measurement error increases. This is because a large measurement error occurs if the magnetic sensor (electromagnetic coil) rotates around the axis even a little during measurement. In addition, even with this method, the magnetic sensor unit must be rotated at a fixed position for measurement only when the magnetic sensor unit is moved in the axial direction of the drilling hole. I have to let it. From the above, the conventional magnetic exploration for rotating the magnetic sensor unit has not been practical.
[0005]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention provides a magnetic exploration method and apparatus that can perform continuous magnetic exploration, improve exploration workability, increase exploration accuracy, and reduce exploration time. And that is the purpose.
In addition, the present invention eliminates the possibility that the moving moving body rotates around the axis in the guide tube, thereby reducing the fluctuation noise during the search and preventing the occurrence of a large measurement error. It is an object of the present invention to provide a device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a tube insertion step of inserting a non-magnetic guide tube into an excavation hole formed by excavating the ground vertically, and a first detection of a magnetic object embedded in the ground. The magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit are arranged on the guide tube with the moving body arranged on both sides in the moving direction spaced apart from each other with the end on the first magnetic sensor unit side facing down. A movable body insertion step for movably inserting the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit while moving the movable body inserted into the guide tube toward the axial direction of the guide tube. And a magnetic exploration step for magnetic exploration of the magnetic object at the same time, wherein the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit include three magnetic sensors having high sensitivity only in one specific axial direction. , X direction, Y direction, Z direction individually so that each axis is orthogonal to each other In three-axis magnetic sensors location, in the magnetic survey step, the first magnetic sensor unit, when it reaches a position perpendicular to the upper end of the magnetic body in the same vertical plane and the magnetic object, according to the following formulas The magnetic exploration method performs magnetic exploration by measuring the magnetic field strength of the magnetic object.
Here, the following equation is
[0007]
[Equation 3]
[0008]
m is the magnetic quantity r is the distance from the first magnetic sensor unit to the magnetic object H 1 is the magnetic field strength of the magnetic object detected by the first magnetic sensor unit H 2 is the second magnetic sensor unit The magnetic field strength of the magnetic object detected by Xp, Yp, Zp is the magnetic field strength in the three-axis direction of the first magnetic sensor unit. Xp, yp, zp is the three-axis direction of the second magnetic sensor unit. The strength d of the magnetic field is the distance between the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit.
[0009]
Wellbore is a vertical hole. The diameter and depth of the borehole are not limited.
The material of the guide tube is not limited as long as it is a non-magnetic material. For example, aluminum may be used. Further, the diameter and length of the guide tube are appropriately changed according to the diameter and depth of the excavation hole.
The material of the magnetic object to be magnetically explored is not limited. For example, any metal having magnetism such as iron or nickel may be used. The shape and size of the magnetic object are also arbitrary.
[0010]
It is preferable that the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit have the same structure and the same detection accuracy. Further, different structures with different detection accuracy may be used. However, when the detection accuracy is different, it is preferable to increase the accuracy of the magnetic sensor unit arranged at the end opposite to the moving direction of the moving body. This is because when detecting a magnetic object, the magnetic sensor unit arranged on the end side in the moving direction of the moving body is always farther than the magnetic object compared to the magnetic sensor unit on the opposite side. It is.
The specific position of both magnetic sensor parts in a moving body and the separation distance of both magnetic sensor parts are not limited. Both magnetic sensor parts should just be spaced apart in the both sides of the moving direction of a moving body. The material and shape of the moving body are not limited. The size (diameter) of the moving body is changed according to the diameter of the guide tube.
[0011]
The distinction between the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit is not limited. For example, the magnetic sensor unit in the traveling direction may be the first magnetic sensor unit, and the magnetic sensor unit on the side opposite to the traveling direction may be the second magnetic sensor unit. Or it may be the opposite. Furthermore, regardless of the moving direction, one magnetic sensor unit may be the first magnetic sensor unit, and the other magnetic sensor unit may be the second magnetic sensor unit.
The moving means of the moving body is not limited. For example, a guide source may be provided and the guide roller may roll and move in the guide groove. Moreover, you may move by the automatic raising / lowering using a winch.
[0012]
The magnetic search method using both magnetic sensor units is not limited as long as it is a search method using a three-axis magnetic sensor. The three magnetic sensors constituting each magnetic sensor unit can be arranged close to each other with their axes directed in the X direction, Y direction, and further in the Z direction. The kind of magnetic sensor is not limited. For example, a magnetic oscillation type magnetic sensor can be employed. In addition, a flux gate type magnetic sensor may be used. A fluxgate type magnetic sensor is a magnetic sensor that utilizes the fact that the BH characteristic of a high permeability magnetic core is shifted by an input magnetic field.
The difference in the value of the detected data may be only the difference in the X direction component of both magnetic sensor units, the difference in the Y direction component of both magnetic sensor units, or the difference in the Z direction component of both magnetic sensor units. Good. Further, only the X-direction component and the Y-direction component of both magnetic sensor units may be used, or only the X-direction component and the Z-direction component of both magnetic sensor units may be used. Alternatively, only the Y-direction component and the Z-direction component of both magnetic sensor units may be used. Furthermore, all components of both magnetic sensor units may be used.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, the movement of the moving body in the magnetic exploration step is provided in the moving body in a guide groove formed in the guide tube along the axial direction of the guide tube. The magnetic exploration method according to claim 1 performed by rolling a guide roller.
The cross-sectional shape of the guide groove in a plane orthogonal to the axial direction of the guide tube is not limited. For example, it may be U-shaped or U-shaped. The guide groove is formed over the entire length in the axial direction of the guide tube, for example.
[0014]
The invention according to claim 3 is inserted into a non-magnetic guide tube inserted into a drilling hole formed by excavating the ground vertically , and is movable in the axial direction of the guide tube. A moving body in which a first magnetic sensor unit and a second magnetic sensor unit that simultaneously detect magnetic objects embedded in the ground are spaced apart from each other on both sides of the direction; A moving means for moving the end on the first magnetic sensor section side downward along the axial direction of the guide pipe in the pipe , and the first magnetic sensor while moving the moving body Based on a detection signal obtained by the unit, and a calculation processing means for calculating the magnetic object as a magnetic quantity, wherein the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit are only in a specific one-axis direction. Three magnetic sensors with high sensitivity, each axis is orthogonal to each other X direction so that, in the Y-direction, the three-axis magnetic sensor disposed individually in the Z direction, in the processing means, said first magnetic sensor unit, of the magnetic body in the same vertical plane and the magnetic object When reaching a position orthogonal to the upper end, the magnetic exploration device measures the magnetic field strength of the magnetic object based on the following formula stored in advance.
Here, the following equation is
[0015]
[Expression 4]
[0016]
m is the magnetic quantity r is the distance from the first magnetic sensor unit to the magnetic object H 1 is the magnetic field strength of the magnetic object detected by the first magnetic sensor unit H 2 is the second magnetic sensor unit The magnetic field strength of the magnetic object detected by Xp, Yp, Zp is the magnetic field strength in the three-axis direction of the first magnetic sensor unit xp, yp, zp is the three-axis direction of the second magnetic sensor unit The strength d of the magnetic field is the distance between the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the guide tube, a guide groove is formed in an axial direction of the guide tube, and the movable body is provided with a guide roller for rolling the guide groove. The magnetic exploration device described in 1.
[0018]
[Action]
According to the magnetic exploration method of claim 1 and the magnetic exploration apparatus of claim 3, when the magnetic exploration of the magnetic object is performed , the moving body faces the end on the first magnetic sensor portion side downward and in the axial direction Magnetic material (ferromagnetic object) such as a long steel pipe pile (steel sheet pile) embedded in the soil by the first magnetic sensor part and the second magnetic sensor part while moving in the guide pipe Exploring. The magnetic material is magnetized in the major axis direction. Therefore, at the time of magnetic exploration, when the distance from the measurement position to one of the magnetic poles of the magnetic material is shorter than the length in the major axis direction of the magnetic material, the magnetic material is generally regarded as a magnetic single pole.
Therefore, when the first magnetic sensor unit reaches a position perpendicular to the upper end of the magnetic object in the same vertical plane as the magnetic object, the magnetic field of the magnetic substance at a point away from the magnetic object having the magnetic quantity m by the distance r. Is obtained by the following equation.
[0019]
[Equation 5]
[0020]
A first magnetic sensor unit and a second magnetic sensor unit are disposed at both ends of the moving body at positions separated by a distance d in the axial direction. Therefore, the magnetic field strength H 1 detected by the first magnetic sensor unit and the magnetic field strength H 2 detected by the second magnetic sensor unit are obtained by the following equations.
[0021]
[Formula 6]
[0022]
Xp, Yp, Zp is the strength of the magnetic field in the three-axis direction of the first magnetic sensor part. Xp, yp, zp is the strength of the magnetic field in the three-axis direction of the second magnetic sensor part. It is the distance between the magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit.
[0023]
Thereby, unlike what rotates the conventional magnetic sensor part around an axis line, a magnetic search of a magnetic object can be performed continuously. Therefore, the workability of magnetic exploration is improved and the exploration time can be shortened. In addition, since the magnetic object is simultaneously detected by the two magnetic sensor units separated in the moving direction of the moving body, the magnetic object can be accurately searched.
[0024]
Each of the magnetic sensor units employs a three-axis magnetic sensor in which three magnetic sensors each having high sensitivity only in a specific one-axis direction are arranged so that the respective axes are orthogonal to each other. Therefore, the magnetic object embedded in the soil is three-dimensionally searched from the three axial directions of the X direction, the Y direction, and the Z direction in the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit. As a result, it is possible to accurately grasp the magnetization intensity and position of the magnetic object, and the search accuracy can be improved.
[0025]
In particular, according to the magnetic exploration method of claim 2 and the magnetic exploration apparatus of claim 4, when the moving body moves in the guide tube, the moving body moves while rolling the guide roller in the guide groove of the guide tube. To do. As a result, the possibility that the moving moving body rotates around its axis within the guide tube is eliminated. As a result, the noise of the moving object under search is reduced, and the search can be performed without causing a large measurement error.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 6,
[0027]
In one embodiment, the
The moving
[0028]
Next, the first
Both
[0029]
The detection signal from the first
In the ROM built in the
[0030]
[Expression 7]
[0031]
m is the magnetic quantity r is the distance from the first magnetic sensor unit to the magnetic object H 1 is the magnetic field strength of the magnetic object detected by the first magnetic sensor unit H 2 is the second magnetic sensor unit The magnetic field strength of the magnetic object detected by Xp, Yp, Zp is the magnetic field strength in the three-axis direction of the first magnetic sensor unit xp, yp, zp is the three-axis direction of the second magnetic sensor unit The strength d of the magnetic field is the distance between the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit.
[0032]
Next, a magnetic exploration method using the
First, as shown in FIG. 4, the
[0033]
During excavation, the
Thereafter, a short
[0034]
Thereafter, as shown in FIG. 1, the
At this time, the moving
[0035]
As described above, the
Therefore, the magnetic field strength H of the
[0036]
[Equation 8]
[0037]
A first
[0038]
[Equation 9]
[0039]
Xp, Yp, Zp are the magnetic field strengths in the three-axis direction of the first
[0040]
Thereby, unlike the conventional one in which the conventional magnetic sensor unit is rotated around the axis, the magnetic exploration of the
[0041]
Furthermore, in both the
Further, when the moving
[0042]
【The invention's effect】
According to the magnetic exploration method of claim 1 and the magnetic exploration apparatus of claim 3, during magnetic exploration, the magnetic object is simultaneously detected by both magnetic sensor portions while moving the moving body in the guide tube in the axial direction. Since exploration is performed, magnetic objects in the soil can be explored continuously. As a result, the workability of magnetic exploration is improved and the exploration time can be shortened. In addition, the search accuracy can be increased.
Furthermore, since the three-axis magnetic sensor is provided in both magnetic sensor units, the magnetic object in the soil can be explored in three dimensions. As a result, the magnetization intensity and position of the magnetic object can be accurately grasped, and the exploration accuracy is further increased.
[0043]
In particular, according to the magnetic exploration method of claim 2 and the magnetic exploration apparatus of claim 4, the moving roller is moved by rolling the traveling roller in the guide groove of the guide tube. The risk of the body rotating around its axis in the guide tube is eliminated. As a result, fluctuation noise is reduced and no large measurement error occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a magnetic exploration operation performed by a magnetic exploration apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a moving body constituting a part of the magnetic exploration device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an electric control system of the magnetic exploration apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a process of forming a drilling hole in the ground and inserting a guide tube into the drilling hole in the magnetic exploration method according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 (a) is a front view of an insertion guide pipe and a guide pipe used in the magnetic survey apparatus according to one embodiment of the present invention. (B) is a bottom view of a guide tube used in a magnetic exploration device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a magnetic object detection method using both magnetic sensor units in the magnetic exploration method according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Magnetic exploration device,
11 drilling holes,
12 guide tube,
12a guide groove,
13 Magnetic objects,
14 1st magnetic sensor part,
15 2nd magnetic sensor part,
16 Mobile body,
18 PC (magnetic exploration means),
R guide roller,
Sp X sensor (magnetic sensor),
Sp Y sensor (magnetic sensor),
Sp Z sensor (magnetic sensor).
Claims (4)
地中に埋設された磁性物体を検出する第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とが、移動方向の両側部に離間して配置された移動体を、前記第1の磁気センサ部側の端部を下に向けて前記ガイド管に移動自在に挿入する移動体挿入工程と、
該ガイド管に挿入された移動体を、前記ガイド管の軸線方向に向かって移動させながら、前記第1の磁気センサ部および第2の磁気センサ部を用いて、前記磁性物体を同時に磁気探査する磁気探査工程とを備え、
前記第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とは、特定の1軸方向のみの感度が高い3つの磁気センサを、各軸が互いに直交するようにX方向、Y方向、Z方向に個々に配置した3軸磁気センサで、
前記磁気探査工程では、前記第1の磁気センサ部が、前記磁性物体と同じ垂直面内で該磁性物体の上端と直交する位置に達した時、次式に基づき、前記磁性物体の磁界の強さを計測して磁性探査を行う磁気探査方法。
rは、第1の磁気センサ部から磁性物体までの距離
H1は、第1の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
H2は、第2の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
Xp,Yp,Zpは、第1の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
xp,yp,zpは、第2の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
dは、第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部との距離である。A tube insertion step of inserting a non-magnetic guide tube into the excavation hole formed by excavating the ground vertically ;
A moving body in which a first magnetic sensor unit and a second magnetic sensor unit for detecting a magnetic object embedded in the ground are arranged apart on both sides in the moving direction is referred to as the first magnetic sensor unit. A movable body insertion step of movably inserting the guide tube with the side end facing downward ;
The magnetic object is simultaneously magnetically explored using the first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit while moving the moving body inserted in the guide tube in the axial direction of the guide tube. A magnetic exploration process,
The first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit include three magnetic sensors having high sensitivity only in one specific axial direction in the X direction, the Y direction, and the Z direction so that the respective axes are orthogonal to each other. 3 axis magnetic sensor arranged individually,
In the magnetic exploration step, when the first magnetic sensor unit reaches a position orthogonal to the upper end of the magnetic object in the same vertical plane as the magnetic object, the magnetic field strength of the magnetic object is calculated based on the following equation. Magnetic exploration method that measures the magnetic field and conducts magnetic exploration.
該移動体を、前記ガイド管内で、該ガイド管の軸線方向に沿って、かつ前記第1の磁気センサ部側の端部を下に向けて移動させる移動手段と、
前記移動体を移動させながら、前記第1の磁気センサ部により得られた検出信号に基づき、前記磁性物体を磁気量として演算処理する演算処理手段とを備え、
前記第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部とは、特定の1軸方向のみの感度が高い3つの磁気センサを、各軸が互いに直交するようにX方向、Y方向、Z方向に個々に配置した3軸磁気センサで、
前記演算処理手段では、前記第1の磁気センサ部が、前記磁性物体と同じ垂直面内で該磁性物体の上端と直交する位置に達した時、予め記憶された次式に基づき、前記磁性物体の磁界の強さを計測する磁気探査装置。
rは、第1の磁気センサ部から磁性物体までの距離
H1は、第1の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
H2は、第2の磁気センサ部が検出した磁性物体の磁界の強さ
Xp,Yp,Zpは、第1の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
xp,yp,zpは、第2の磁気センサ部の3軸方向の磁界の強さ
dは、第1の磁気センサ部と第2の磁気センサ部との距離である。A non-magnetic guide tube inserted into a drilling hole formed by excavating the ground vertically is inserted movably in the axial direction of the guide tube. A moving body in which a first magnetic sensor unit and a second magnetic sensor unit that simultaneously detect a magnetic object embedded in the first and second magnetic sensor units are spaced apart from each other;
Moving means for moving the movable body in the guide tube along the axial direction of the guide tube and with the end on the first magnetic sensor unit side facing down ;
Computation processing means for computing the magnetic object as a magnetic quantity based on the detection signal obtained by the first magnetic sensor unit while moving the moving body,
The first magnetic sensor unit and the second magnetic sensor unit include three magnetic sensors having high sensitivity only in one specific axial direction in the X direction, the Y direction, and the Z direction so that the respective axes are orthogonal to each other. 3 axis magnetic sensor arranged individually,
In the arithmetic processing means, when the first magnetic sensor unit reaches a position orthogonal to the upper end of the magnetic object in the same vertical plane as the magnetic object, the magnetic object is based on the following stored formula: Magnetic exploration device that measures the strength of the magnetic field.
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