JP4272246B2

JP4272246B2 - Electromagnetic exploration device and electromagnetic search data processing method

Info

Publication number: JP4272246B2
Application number: JP2007247827A
Authority: JP
Inventors: 英一荒井; 弘行片山; 一夫増田; 歳彦林; 竜起永石; 肇太田
Original assignee: Japan Oil Gas and Metals National Corp
Current assignee: Japan Oil Gas and Metals National Corp
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2027-09-25
Also published as: JP2009079931A

Description

この発明は、代表的に地質調査や地下資源探査などに用いられる電磁探査装置および電磁探索データ処理方法に関し、より特定的には超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ）を用いた構成に関する。 The present invention relates to an electromagnetic exploration apparatus and an electromagnetic exploration data processing method typically used for geological surveys and underground resource exploration, and more particularly to a configuration using a superconducting quantum interference element (SQUID).

従来から、地質調査や地下資源探査などに用いられる電磁探査技術が実用化されている。この電磁探査技術では、代表的に地質の電気的物性（比抵抗）が測定される。このような地質の電気的物性を測定する方法として、地表面から地下の探査対象に向けて、周期的に変化する１次磁場を発生するとともに、この１次磁場によって発生する２次磁場を測定する方法が知られている（たとえば、特許文献１や非特許文献１）。 Conventionally, electromagnetic exploration techniques used for geological surveys and underground resource exploration have been put into practical use. This electromagnetic exploration technique typically measures the electrical properties (resistivity) of geology. As a method of measuring the electrical properties of such geology, a primary magnetic field that changes periodically is generated from the ground surface toward an underground exploration target, and a secondary magnetic field generated by the primary magnetic field is measured. There are known methods (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

より詳細には、１次磁場が時間的に変動することによって、地表面にはその変動を妨げる方向に誘導電流が発生する。この誘導電流は、伝播経路にある地質の比抵抗の大きさに応じて減衰するが、この減衰に伴う誘電電流の時間的変化を妨げる方向に新たな誘導電流が発生する。このような誘導電流の発生プロセスが繰返されて、あたかも誘導電流が地下深部に伝播していくような現象を生じる。このような現象は「スモークリング」とも称されている。このような誘導電流は、伝播経路の比抵抗に応じて減衰するため、この誘電電流が発生する磁場を時間の関数として測定することにより、地下地質の比抵抗分布（主に断面図）を取得することができる。すなわち、誘導電流は、時間の経過とともに、その半径を広げながら深部方向に拡散する。送信ループに流していた一定電流を瞬間的に遮断した場合、深部方向に拡散する誘導電流の深度である拡散深度δは、電流を遮断してからの経過時間ｔを用いてδ＝（２ｔ／σμ）^１／２（σ：地下の導電率、μ：地下の透磁率）と表すことができる。したがって、測定時間をより長くすることによって、より深部までの比抵抗分布を取得することができる。 More specifically, when the primary magnetic field varies with time, an induced current is generated on the ground surface in a direction that prevents the variation. This induced current attenuates according to the magnitude of the geological resistivity in the propagation path, but a new induced current is generated in a direction that prevents temporal change of the dielectric current accompanying this attenuation. Such a process of generating an induced current is repeated, and a phenomenon occurs as if the induced current propagates to the deep underground. Such a phenomenon is also called “smoke ring”. Since such induced current decays according to the resistivity of the propagation path, the resistivity distribution of the underground geology (mainly cross-sectional view) is obtained by measuring the magnetic field generated by this dielectric current as a function of time. can do. In other words, the induced current diffuses in the deep direction with increasing radius with time. When the constant current flowing in the transmission loop is instantaneously interrupted, the diffusion depth δ, which is the depth of the induced current that diffuses in the depth direction, is expressed as δ = (2t / σμ) ^1/2 (σ: underground conductivity, μ: underground permeability). Therefore, by increasing the measurement time, it is possible to obtain a specific resistance distribution up to a deeper portion.

従来、このような２次磁場の測定には、金属導線からなる受信コイルを用いた誘導コイル型磁力計が用いられてきた。この誘導コイル型磁力計は、原理的に、磁場の大きさではなくその時間微分を測定する。これに対して、超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：Superconducting Quantum Interference Device；以下、「ＳＱＵＩＤ」とも称す）を用いて、磁場の大きさを直接測定する構成が提案されている。磁場の時間的変化は、磁場の時間微分の時間的変化に比較して緩やかであり、かつその値も大きい。さらに、ＳＱＵＩＤによれば、より微小な磁場を検出できるので、誘導コイル型磁力計よりもより遅い時間までデータを取得することができる。したがって、ＳＱＵＩＤを用いることにより誘導コイル型磁力計より深部についての比抵抗分布を取得することができる。 Conventionally, an induction coil type magnetometer using a receiving coil made of a metal conductor has been used for measuring such a secondary magnetic field. In principle, this induction coil type magnetometer measures not the magnitude of the magnetic field but its time derivative. On the other hand, a configuration has been proposed in which the magnitude of the magnetic field is directly measured using a superconducting quantum interference device (SQUID) (hereinafter also referred to as “SQUID”). The temporal change of the magnetic field is more gradual and the value thereof is larger than the temporal change of the time derivative of the magnetic field. Furthermore, according to the SQUID, since a finer magnetic field can be detected, data can be acquired until a later time than the induction coil magnetometer. Therefore, by using the SQUID, it is possible to obtain a specific resistance distribution for a deep portion from the induction coil type magnetometer.

ところで、ＳＱＵＩＤで発生する磁場は、磁束量子φ_０（＝２．０７×１０^−１５Ｗｂ）の単位で量子化されている。そのため、ＳＱＵＩＤに磁束量子φ_０を超える振幅をもつ変動磁場が入力すると、別の量子化状態に遷移してしまう。すなわち、ＳＱＵＩＤ単独では、磁束量子φ_０を超える振幅をもつ変動磁場を正確に測定することができない。そこで、ＦＬＬ（Flux Locked Loop）と呼ばれる回路を用いて、外部磁場を打ち消すためのフィードバック磁場をＳＱＵＩＤに与えることで、測定範囲を拡大させる構成が一般的に採用される。
特開平７−１１０３８２号公報内田利弘、斎藤章、「電磁法探査システムの開発動向」、物理探査、社団法人物理探査学会、第４７巻第６号、ｐｐ４７２−５００ By the way, the magnetic field generated by the SQUID is quantized in units of magnetic flux quantum φ ₀ (= 2.07 × 10 ⁻¹⁵ Wb). For this reason, when a variable magnetic field having an amplitude exceeding the magnetic flux quantum φ ₀ is input to the SQUID, a transition to another quantization state occurs. That is, in the SQUID itself, it is impossible to accurately measure the variable magnetic field having an amplitude greater than the flux quantum phi _0. Therefore, a configuration is generally employed in which a measurement range is expanded by giving a feedback magnetic field for canceling an external magnetic field to a SQUID using a circuit called FLL (Flux Locked Loop).
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-110382 Toshihiro Uchida, Akira Saito, “Development Trends of Electromagnetic Exploration System”, Geophysical Exploration, Japan Society for Geophysical Exploration, Vol. 47, No. 6, pp 472-500

ＦＬＬ回路はフィードバック制御系を含んでおり、フィードバック磁場の発生には動作遅れ（１次遅れ）が不可避である。ここで、より深部における比抵抗分布を取得するために、より大きな１次磁場を発生すると、ＳＱＵＩＤに入力する磁場も大きくなる。その結果、ＳＱＵＩＤに入力する磁場の時間的変化がＦＬＬ回路の応答速度（スルーレート）を超えると、ＳＱＵＩＤが異なる量子化状態に遷移してしまい、測定信号にステップ的な測定誤差が発生するという課題があった。 The FLL circuit includes a feedback control system, and an operation delay (first-order delay) is inevitable for the generation of the feedback magnetic field. Here, if a larger primary magnetic field is generated in order to obtain a specific resistance distribution in a deeper portion, the magnetic field input to the SQUID also increases. As a result, when the temporal change of the magnetic field input to the SQUID exceeds the response speed (slew rate) of the FLL circuit, the SQUID transitions to a different quantization state, and a stepwise measurement error occurs in the measurement signal. There was a problem.

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、より正確に検出結果を出力することのできる電磁探査装置およびそれに向けられた電磁探索データ処理方法を提供することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic exploration apparatus capable of outputting detection results more accurately and an electromagnetic search data processing method directed thereto. It is to be.

この発明のある局面に従う電磁探査装置は、探査対象に向けて周期性の変動磁場を発生する送信部と、ＳＱＵＩＤを含み、探査対象に応じて発生する磁場を検出する検出部と、検出部による検出結果を収集するデータ処理装置とを備える。検出部は、ＳＱＵＩＤに入力する外部磁場を打ち消すための磁場を発生するフィードバックコイルと、ＳＱＵＩＤが発生する電圧に応じてフィードバックコイルに電流を供給するフィードバック回路部とを含む。データ処理装置は、検出部によって連続的に検出された磁場のデータから、変動磁場の各周期に対応付けて、複数の各時間データを生成する時間データ生成手段と、複数の各時間データのうち、所定の基準値に対して所定量のずれが生じている時間データを除外する除外手段と、複数の時間データのうち、除外されなかった残余の時間データに基づいて、探査対象を示す探査結果を出力する出力手段とを含む。 An electromagnetic exploration device according to an aspect of the present invention includes a transmission unit that generates a periodically varying magnetic field toward a search target, a detection unit that includes a SQUID and detects a magnetic field generated according to the search target, and a detection unit. And a data processing device for collecting detection results. The detection unit includes a feedback coil that generates a magnetic field for canceling an external magnetic field input to the SQUID, and a feedback circuit unit that supplies a current to the feedback coil in accordance with a voltage generated by the SQUID. The data processing device includes time data generating means for generating a plurality of time data in association with each cycle of the varying magnetic field from the magnetic field data continuously detected by the detection unit, and a plurality of time data , An exclusion means for excluding time data in which a predetermined amount of deviation has occurred with respect to a predetermined reference value, and an exploration result indicating an exploration target based on the remaining time data not excluded from the plurality of time data Output means for outputting.

好ましくは、所定量は、ＳＱＵＩＤの単一磁束量子に相当する出力電圧に基づいて定められる。 Preferably, the predetermined amount is determined based on an output voltage corresponding to a single flux quantum of SQUID.

好ましくは、変動磁場の時間波形は、ゼロ区間を挟んで正方向パルスと負方向パルスとが周期的に繰返されるパルス波形である。除外手段は、正方向パルスがゼロへ戻るタイミングから所定期間前における値と、負方向パルスがゼロへ戻るタイミングから同一の所定期間前における値とに基づいて、所定量のずれが生じているか否かを判断する。 Preferably, the time waveform of the varying magnetic field is a pulse waveform in which a positive direction pulse and a negative direction pulse are periodically repeated across a zero interval. The exclusion means determines whether or not a predetermined amount of deviation has occurred based on a value before a predetermined period from the timing when the positive direction pulse returns to zero and a value before the same predetermined period from the timing when the negative direction pulse returns to zero. Determine whether.

また好ましくは、変動磁場の時間波形は、ゼロ区間を挟んで正方向パルスと負方向パルスとが周期的に繰返されるパルス波形である。除外手段は、正方向パルスがゼロへ戻るタイミングから所定期間経過時における値と、負方向パルスがゼロへ戻るタイミングから同一の所定期間経過時における値とに基づいて、所定量のずれが生じているか否かを判断する。 Preferably, the time waveform of the varying magnetic field is a pulse waveform in which a positive direction pulse and a negative direction pulse are periodically repeated across a zero interval. The exclusion means generates a predetermined amount of deviation based on the value at the time when the predetermined period has elapsed from the timing when the positive direction pulse returns to zero and the value at the time when the same predetermined period has elapsed from the timing when the negative direction pulse returns to zero. Determine whether or not.

好ましくは、出力手段は、残余の時間データを対応の時間毎に平均化することで探査結果を算出する。 Preferably, the output means calculates the search result by averaging the remaining time data for each corresponding time.

この発明の別の局面に従えば、電磁探査装置における電磁探索データ処理方法を提供する。電磁探査装置は、探査対象に向けて周期性の変動磁場を発生する送信部と、ＳＱＵＩＤを含み、探査対象に応じて発生する磁場を検出する検出部とを備える。検出部は、ＳＱＵＩＤに入力する外部磁場を打ち消すための磁場を発生するフィードバックコイルと、ＳＱＵＩＤが発生する電圧に応じてフィードバックコイルに電流を供給するフィードバック回路部とを含む。電磁探索データ処理方法は、検出部によって連続的に検出された磁場のデータを収集するステップと、連続的に検出された磁場のデータから、変動磁場の各周期に対応付けて、複数の時間データを生成するステップと、複数の各時間データのうち、所定の基準値に対して所定量のずれが生じている時間データを除外するステップと、複数の各時間データのうち、除外されなかった残余の時間データに基づいて、探査対象を示す探査結果を出力するステップとを備える。 According to another aspect of the present invention, an electromagnetic search data processing method in an electromagnetic exploration device is provided. The electromagnetic exploration apparatus includes a transmission unit that generates a periodic variable magnetic field toward a search target, and a detection unit that includes a SQUID and detects a magnetic field generated according to the search target. The detection unit includes a feedback coil that generates a magnetic field for canceling an external magnetic field input to the SQUID, and a feedback circuit unit that supplies a current to the feedback coil in accordance with a voltage generated by the SQUID. The electromagnetic search data processing method includes a step of collecting magnetic field data continuously detected by the detection unit, and a plurality of time data corresponding to each period of the varying magnetic field from the continuously detected magnetic field data. Generating a plurality of pieces of time data, excluding time data having a predetermined amount of deviation from a predetermined reference value, and a plurality of pieces of time data not being excluded. And a step of outputting a search result indicating the search target based on the time data.

この発明によれば、より正確に検出結果を出力することができる。 According to the present invention, the detection result can be output more accurately.

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

（全体構成）
図１は、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１の概略構成図である。 (overall structure)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electromagnetic exploration device 1 according to an embodiment of the present invention.

図２は、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１を用いた電磁探査方法の概略を示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing an electromagnetic exploration method using the electromagnetic exploration device 1 according to the embodiment of the present invention.

図１および図２を参照して、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１は、代表的に地質調査や地下資源探査などに用いられ、探査対象の電気的物性（比抵抗）の３次元分布などを測定することができる。 Referring to FIGS. 1 and 2, electromagnetic exploration device 1 according to an embodiment of the present invention is typically used for geological surveys and underground resource exploration, and has three-dimensional electrical properties (resistivity) to be explored. Distributions can be measured.

より具体的な構成として、電磁探査装置１は、検出部２と、データ処理装置３と、コントローラ４０と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部４２と、パルス発振部４４と、送信機４６と、送信ループコイル４８とを含む。 As a more specific configuration, the electromagnetic exploration device 1 includes a detection unit 2, a data processing device 3, a controller 40, an A / D (Analog to Digital) conversion unit 42, a pulse oscillation unit 44, and a transmitter 46. And a transmission loop coil 48.

送信機４６は、パルス発振部４４で発生するパルス信号（周期信号）に応じて、送信ループコイル４８に所定の送信電流を流すことで、送信ループコイル４８から探査対象に向けて磁場（以下、「１次磁場」とも称す）を発生する。送信ループコイル４８への送信電流を瞬時に遮断することにより、地表面にはその変動を妨げる方向に誘導電流が発生する。この誘導電流は、伝播経路にある地質の比抵抗の大きさに応じて減衰するが、この減衰に伴う誘電電流の時間的変化を妨げる方向に新たな誘導電流が発生する。このような誘導電流の発生プロセスが繰返されて、あたかも誘導電流が地下深部に伝播していくような現象（スモークリング）を生じる。 The transmitter 46 causes a predetermined transmission current to flow through the transmission loop coil 48 in accordance with a pulse signal (periodic signal) generated by the pulse oscillating unit 44, so that a magnetic field (hereinafter, referred to as an exploration target) is transmitted from the transmission loop coil 48. (Also referred to as “primary magnetic field”). By instantaneously interrupting the transmission current to the transmission loop coil 48, an induced current is generated on the ground surface in a direction that prevents the fluctuation. This induced current attenuates according to the magnitude of the geological resistivity in the propagation path, but a new induced current is generated in a direction that prevents temporal change of the dielectric current accompanying this attenuation. Such a process of generating an induced current is repeated, and a phenomenon (smoke ring) is generated as if the induced current is propagated to the deep underground.

地表付近に配置された検出部２は、このような誘導電流によって発生する２次磁場を検出し、その検出結果をＡ／Ｄ変換部４２を介して、データ処理装置３へ出力する。この２次磁場は、誘導電流の減衰状態、すなわち伝播経路にある探査対象の比抵抗に応じた値を示す。また、２次磁場は誘電電流の伝播に伴って発生するので、２次磁場の時間的変化における経過時間は、深度に対応する。そのため、２次磁場の時間的変化に基づいて、比抵抗の地下方向のプロファイルを取得することができる。 The detection unit 2 disposed near the ground surface detects a secondary magnetic field generated by such an induced current, and outputs the detection result to the data processing device 3 via the A / D conversion unit 42. This secondary magnetic field shows a value corresponding to the decay state of the induced current, that is, the specific resistance of the search target in the propagation path. Further, since the secondary magnetic field is generated along with the propagation of the dielectric current, the elapsed time in the temporal change of the secondary magnetic field corresponds to the depth. Therefore, it is possible to acquire the underground profile of the specific resistance based on the temporal change of the secondary magnetic field.

検出部２は、超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：Superconducting Quantum Interference Device；以下「ＳＱＵＩＤ」とも称す。）２０と、ＦＬＬ回路２２とを含み、探査対象に応じて発生する磁場を検出する。検出部２からはＳＱＵＩＤ２０に入力する磁束に応じた電圧値が測定信号として出力される。なお、本実施の形態では、１個の検出部２を含む電磁探査装置１を例示するが、検出部２の個数は２個まで可能である。また、１個のＳＱＵＩＤ２０から構成される検出部２を例示するが、その検出面をたとえば水平方向と垂直方向とにそれぞれ向けた複数のＳＱＵＩＤ２０によって検出部を構成してもよい。 The detection unit 2 includes a superconducting quantum interference device (SQUID) 20 and an FLL circuit 22, and detects a magnetic field generated according to a search target. A voltage value corresponding to the magnetic flux input to the SQUID 20 is output from the detection unit 2 as a measurement signal. In this embodiment, the electromagnetic exploration device 1 including one detection unit 2 is illustrated, but the number of detection units 2 can be up to two. Moreover, although the detection part 2 comprised from one SQUID20 is illustrated, you may comprise a detection part by several SQUID20 which each faced the detection surface to the horizontal direction and the vertical direction, for example.

Ａ／Ｄ変換部４２は、検出部２によって連続的に検出される電圧値（アナログ値）をデジット値に逐次変換して、データ処理装置３へ出力する。 The A / D conversion unit 42 sequentially converts the voltage value (analog value) continuously detected by the detection unit 2 into a digit value and outputs the digit value to the data processing device 3.

データ処理装置３は、Ａ／Ｄ変換部４２から出力される検出部２による検出結果を連続的に収集する。特に、データ処理装置３は、後述するようなデータ処理方法に従って、検出結果に含まれる誤差を含むデータを除外した上で、探査結果を算出する。なお、算出された探査結果は、データ処理装置３のディスプレイなどに表示される。 The data processing device 3 continuously collects detection results output from the A / D converter 42 by the detector 2. In particular, the data processing device 3 calculates the search result after excluding data including an error included in the detection result according to a data processing method as described later. The calculated search result is displayed on the display of the data processing device 3 or the like.

パルス発振部４４は、送信機４６を駆動するための周期性の発振信号（代表的に、周期パルス信号）を出力し、データ処理装置３からの送信指令に応答して、周期、波形および信号強度などを変更可能に構成される。 The pulse oscillating unit 44 outputs a periodic oscillation signal (typically, a periodic pulse signal) for driving the transmitter 46, and in response to a transmission command from the data processing device 3, the period, waveform, and signal It is configured to be able to change the strength.

送信機４６と送信ループコイル４８とは、探査対象に向けて磁場を発生する送信部であり、送信機４６は、パルス発振部４４からの発振信号を増幅し、送信ループコイル４８に当該増幅した送信電流を流すとともに、送信ループコイル４８はこの電流に応じて、１次磁場を発生する。 The transmitter 46 and the transmission loop coil 48 are transmission units that generate a magnetic field toward the search target, and the transmitter 46 amplifies the oscillation signal from the pulse oscillation unit 44 and amplifies the transmission loop coil 48 with the amplification. While sending a transmission current, the transmission loop coil 48 generates a primary magnetic field in response to this current.

（検出部）
図３は、この発明の実施の形態に従う検出部２の一部断面側面図である。 (Detection unit)
FIG. 3 is a partial cross-sectional side view of detection unit 2 according to the embodiment of the present invention.

図３を参照して、検出部２は、ＳＱＵＩＤ２０を超電導状態に維持するための冷却媒体を格納する容器部２４と、冷却媒体に浸漬されたＳＱＵＩＤ２０と、熱侵入を防ぐ蓋部２８と、蓋部２８を貫通しＳＱＵＩＤ２０と接続されたＦＬＬ回路２２とを含む。 Referring to FIG. 3, the detection unit 2 includes a container unit 24 that stores a cooling medium for maintaining the SQUID 20 in a superconducting state, a SQUID 20 that is immersed in the cooling medium, a lid unit 28 that prevents heat intrusion, and a lid. And FLL circuit 22 that passes through part 28 and is connected to SQUID 20.

ＳＱＵＩＤ２０としては、ニオブ化合物などからなる低温超電導体、もしくはセラミックスなどからなる高温超電導体のいずれで構成してもよいが、本実施の形態に従う電磁探査装置１では、高温超電導体を用いる場合について説明する。高温超電導体は、約７７Ｋで超電導状態となるため、冷却媒体として液体窒素ＬＮ２（沸点：７７．３Ｋ）が用いられる。なお、低温超電導体を用いる場合には、冷却媒体として液体ヘリウム（沸点：４．２Ｋ）を用いる必要がある。 The SQUID 20 may be composed of either a low-temperature superconductor made of a niobium compound or the like, or a high-temperature superconductor made of ceramics, etc., but the electromagnetic exploration apparatus 1 according to the present embodiment will explain a case where a high-temperature superconductor is used. To do. Since the high-temperature superconductor enters a superconducting state at about 77K, liquid nitrogen LN2 (boiling point: 77.3K) is used as a cooling medium. In addition, when using a low temperature superconductor, it is necessary to use liquid helium (boiling point: 4.2K) as a cooling medium.

容器部２４は、代表的にガラスエポキシなどの非導電性の材料で構成されており、容器外部からの熱侵入を抑制するために、その外周には真空層２６が形成されている。また、蓋部２８も同様に、ガラスエポキシなどの非導電性の材料で構成されており、ネジなどによって容器部２４と密着する。 The container portion 24 is typically made of a non-conductive material such as glass epoxy, and a vacuum layer 26 is formed on the outer periphery of the container portion 24 in order to suppress heat intrusion from the outside of the container. Similarly, the lid portion 28 is made of a non-conductive material such as glass epoxy and is in close contact with the container portion 24 by screws or the like.

図４は、ＳＱＵＩＤ２０による磁場検出の原理を説明するための図である。
図５は、ＳＱＵＩＤ２０へ入力する磁束と出力電圧との関係を示す図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of magnetic field detection by the SQUID 20.
FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the magnetic flux input to the SQUID 20 and the output voltage.

図４を参照して、ＳＱＵＩＤ２０は、ループ状に形成された超電導材料からなり、そのループ上に２個のジョセフソン接合ＪＪが形成される。このジョセフソン接合ＪＪは、絶縁材料を２つの超電導材料で積層した構造を有し、他の部分に比較して超電導材料としての特性が低い。そのため、ジョセフソン接合ＪＪは、ＳＱＵＩＤ２０の中で、最も早く超電導状態から常電導状態に移行する。すなわち、ループを流れる電流が所定の制限値を超えると、ＳＱＵＩＤ２０には常電導状態の部分が生じるが、この制限値はジョセフソン接合ＪＪによって制限されることになる。 Referring to FIG. 4, SQUID 20 is made of a superconducting material formed in a loop shape, and two Josephson junctions JJ are formed on the loop. This Josephson junction JJ has a structure in which an insulating material is laminated with two superconducting materials, and its characteristics as a superconducting material are low as compared with other portions. Therefore, the Josephson junction JJ shifts from the superconducting state to the normal conducting state earliest in the SQUID 20. That is, when the current flowing through the loop exceeds a predetermined limit value, a portion of the SQUID 20 in the normal conduction state is generated, but this limit value is limited by the Josephson junction JJ.

ところで、ＳＱＵＩＤ２０は、超電導状態においては、自身を貫く磁束を排除するような現象（マイスナー効果）を生じる。より具体的には、外部からの磁束がＳＱＵＩＤ２０を貫通しようとすると、この磁束を打ち消すための遮蔽電流が流れる。そこで、ジョセフソン接合ＪＪが超電導状態を維持できる制限値に略等しいバイアス電流を外部から与えておくと、外部からの磁束を打ち消すための遮蔽電流が加わることで、ジョセフソン接合ＪＪは部分的に常電導状態に移行し、電気抵抗が発生する。この電気抵抗は、遮蔽電流の大きさ、すなわち入力する磁束の大きさに依存するので、電気抵抗に起因して生じる出力電圧を測定することで、検出部２に生じる磁場を検出することができる。 By the way, SQUID20 produces the phenomenon (Meissner effect) which excludes the magnetic flux which penetrates self in a superconducting state. More specifically, when an external magnetic flux attempts to penetrate the SQUID 20, a shielding current for canceling this magnetic flux flows. Therefore, if a bias current substantially equal to the limit value at which the Josephson junction JJ can maintain the superconducting state is given from the outside, a shielding current for canceling the magnetic flux from the outside is added, so that the Josephson junction JJ partially Transition to the normal conducting state and electrical resistance is generated. Since this electric resistance depends on the magnitude of the shielding current, that is, the magnitude of the input magnetic flux, the magnetic field generated in the detection unit 2 can be detected by measuring the output voltage caused by the electric resistance. .

このＳＱＵＩＤ２０に生じる磁場は、磁束量子φ_０（＝２．０７×１０^−１５Ｗｂ）の単位で量子化される。そのため、図５に示すように、入力する磁束に対するＳＱＵＩＤ２０の出力電圧は、磁束量子φ_０の単位で同様の特性が繰り返し表れることになる。これは、マイスナー効果がＳＱＵＩＤ２０に侵入する磁束を排除するように作用する一方で、ＳＱＵＩＤ２０内に磁束が一旦侵入すると、磁束量子φ_０の単位でその磁束を閉じ込めるように作用するからである。 The magnetic field generated in the SQUID 20 is quantized in units of magnetic flux quantum φ ₀ (= 2.07 × 10 ⁻¹⁵ Wb). Therefore, as shown in FIG. 5, the output voltage of SQUID20 to the input magnetic flux would occur often similar characteristics in units of the flux quantum phi _0. While this acts to eliminate the magnetic flux Meissner effect enters the SQUID20, the magnetic flux penetrates temporarily into SQUID20, since acts to confine the magnetic flux in units of the flux quantum phi _0.

図５に示すように、同一の出力電圧に複数の磁束が対応することになるので、量子化状態が既知でなければ、ＳＱＵＩＤ２０に入力する磁束の大きさを出力電圧に基づいて一意に決定することはできない。そこで、以下に述べるようなＦＬＬ（Flux Locked Loop）回路２２を用いて、磁場を検出する。 As shown in FIG. 5, since a plurality of magnetic fluxes correspond to the same output voltage, if the quantization state is not known, the magnitude of the magnetic flux input to the SQUID 20 is uniquely determined based on the output voltage. It is not possible. Therefore, a magnetic field is detected using an FLL (Flux Locked Loop) circuit 22 as described below.

図６は、この発明の実施の形態に従うＦＬＬ回路２２の概略の回路構成を示す図である。 FIG. 6 shows a schematic circuit configuration of FLL circuit 22 according to the embodiment of the present invention.

図６を参照して、ＦＬＬ回路２２は、ＳＱＵＩＤ２０を特定の量子化状態に維持するとともに、ＳＱＵＩＤ２０の出力電圧を測定する。より具体的には、ＦＬＬ回路２２は、ＳＱＵＩＤ２０の両端に発生する電圧を積分して出力するとともに、ＳＱＵＩＤ２０に近接して配置されたフィードバックコイル２１から、この積分電圧に応じたフィードバック磁場をＳＱＵＩＤ２０に与える。このフィードバック磁場は、ＳＱＵＩＤ２０に入力する外部磁場を打ち消すためのものである。このようなフィードバック磁場によって、ＳＱＵＩＤ２０に入力する磁束を実質的にゼロに維持し、量子化状態の遷移による誤差発生を抑制する。ＳＱＵＩＤ２０に入力する磁束を実質的にゼロに維持することで、検出対象に応じて発生する２次磁場の大きさを直接的に測定することができる。 Referring to FIG. 6, FLL circuit 22 maintains SQUID 20 in a specific quantization state and measures the output voltage of SQUID 20. More specifically, the FLL circuit 22 integrates and outputs a voltage generated at both ends of the SQUID 20, and a feedback magnetic field corresponding to the integrated voltage is supplied to the SQUID 20 from the feedback coil 21 disposed in the vicinity of the SQUID 20. give. This feedback magnetic field is for canceling the external magnetic field input to the SQUID 20. By such a feedback magnetic field, the magnetic flux input to the SQUID 20 is maintained at substantially zero, and error generation due to transition of the quantization state is suppressed. By maintaining the magnetic flux input to the SQUID 20 to be substantially zero, the magnitude of the secondary magnetic field generated according to the detection target can be directly measured.

より具体的な構成として、ＦＬＬ回路２２は、ＳＱＵＩＤ２０の両端に生じる電圧を差動増幅する差動増幅器２２１と、演算増幅器２２２，２２６と、コンデンサ２２３と、抵抗器２２４，２２５と、可変抵抗器２２７とを含む。 As a more specific configuration, the FLL circuit 22 includes a differential amplifier 221 that differentially amplifies a voltage generated at both ends of the SQUID 20, operational amplifiers 222 and 226, a capacitor 223, resistors 224 and 225, and a variable resistor 227.

演算増幅器２２２とコンデンサ２２３とは積分器を構成し、演算増幅器２２２の増幅率およびコンデンサ２２３の容量によって定まる時定数τをもつ。この時定数τは、ＦＬＬ回路としての応答速度（スルーレート）を定めるものであり、時定数τが小さいほど、その応答速度は高くなるが、安定性が低下するので、応答速度および安定性を考慮して適切に設定される。この積分器（演算増幅器２２２およびコンデンサ２２３）からＳＱＵＩＤ２０についての測定信号（電圧信号）が出力される。演算増幅器２２２の出力には、抵抗器２２４を介してフィードバックコイル２１が接続されており、ＳＱＵＩＤ２０が発生する電圧に応じた電流がフィードバックコイル２１へ供給される。 The operational amplifier 222 and the capacitor 223 constitute an integrator and have a time constant τ determined by the amplification factor of the operational amplifier 222 and the capacitance of the capacitor 223. This time constant τ determines the response speed (slew rate) of the FLL circuit. The smaller the time constant τ, the higher the response speed, but the stability decreases, so the response speed and stability are reduced. It is set appropriately in consideration. A measurement signal (voltage signal) for SQUID 20 is output from this integrator (operational amplifier 222 and capacitor 223). The feedback coil 21 is connected to the output of the operational amplifier 222 via a resistor 224, and a current corresponding to the voltage generated by the SQUID 20 is supplied to the feedback coil 21.

また、抵抗器２２４とフィードバックコイル２１との間には、電源ラインから可変抵抗器２２７、演算増幅器２２６、および抵抗器２２５が直列に接続されており、ＳＱＵＩＤ２０の電圧出力のゼロレベルを調整するために、フィードバックコイル２１へ供給される初期電流の微調整が可能になっている。 Further, a variable resistor 227, an operational amplifier 226, and a resistor 225 are connected in series between the resistor 224 and the feedback coil 21 from the power supply line so as to adjust the zero level of the voltage output of the SQUID 20. In addition, the initial current supplied to the feedback coil 21 can be finely adjusted.

以上のような構成によって、検出部２は、１次磁場を受けて、検出対象に応じて発生する２次磁場の大きさを直接的に測定することができる。なお、図６に示すＦＬＬ回路２２の回路構成と本願請求項に係る発明との対応関係については、差動増幅器２２１と、演算増幅器２２２と、コンデンサ２２３と、抵抗器２２４とが「フィードバック回路」に相当する。 With the configuration as described above, the detection unit 2 can receive the primary magnetic field and directly measure the magnitude of the secondary magnetic field generated according to the detection target. Regarding the correspondence between the circuit configuration of the FLL circuit 22 shown in FIG. 6 and the claimed invention, the differential amplifier 221, the operational amplifier 222, the capacitor 223, and the resistor 224 are “feedback circuits”. It corresponds to.

図７は、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１における送信電流および発生する２次磁場を説明するための時間波形である。 FIG. 7 is a time waveform for illustrating the transmission current and the generated secondary magnetic field in electromagnetic survey apparatus 1 according to the embodiment of the present invention.

図７（ａ）は、送信ループコイル４８に供給される送信電流を示し、図７（ｂ）は、計測する２次磁場を示し、図７（ｃ）は、計測する２次磁場の時間微分を示す。 7A shows the transmission current supplied to the transmission loop coil 48, FIG. 7B shows the secondary magnetic field to be measured, and FIG. 7C shows the time derivative of the secondary magnetic field to be measured. Indicates.

図７（ａ）に示すように、送信ループコイル４８にパルス状の送信電流が供給されると、図７（ｂ）に示すような２次磁場が発生する。図７（ｂ）に示す２次磁場の時間微分は、図７（ｃ）に示すような波形となる。従来の誘導コイル型磁力計は、この図７（ｃ）に示すような２次磁場の時間微分を測定するものであったので、その測定感度に限界があった。本実施の形態に従う検出部２は、図７（ｂ）に示すような２次磁場の大きさそのものを測定できるため、より微小な２次磁場を長時間にわたって測定することができる。すなわち、より深部についての比抵抗分布を取得することができる。 As shown in FIG. 7A, when a pulsed transmission current is supplied to the transmission loop coil 48, a secondary magnetic field as shown in FIG. 7B is generated. The time derivative of the secondary magnetic field shown in FIG. 7B has a waveform as shown in FIG. Since the conventional induction coil type magnetometer measures the time derivative of the secondary magnetic field as shown in FIG. 7C, its measurement sensitivity is limited. Since detection unit 2 according to the present embodiment can measure the magnitude of the secondary magnetic field itself as shown in FIG. 7B, it can measure a smaller secondary magnetic field over a long period of time. That is, it is possible to obtain a specific resistance distribution for a deeper portion.

（ＦＬＬ回路の動作）
次に、図８を参照して、ＦＬＬ回路２２を構成するＦＬＬ回路の動作、およびそこから出力される測定信号に発生するステップ的な誤差について説明する。 (Operation of FLL circuit)
Next, with reference to FIG. 8, the operation of the FLL circuit constituting the FLL circuit 22 and the step error generated in the measurement signal output therefrom will be described.

図８は、ＦＬＬ回路の動作原理を説明するための図である。図８（ａ）は、あるタイミングにおける定常状態を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す定常状態からＦＬＬ回路の応答速度（スルーレート）を超える時間的な磁場変動が印加された場合を示す。 FIG. 8 is a diagram for explaining the operating principle of the FLL circuit. FIG. 8A shows a steady state at a certain timing, and FIG. 8B shows a temporal magnetic field fluctuation that exceeds the response speed (slew rate) of the FLL circuit from the steady state shown in FIG. 8A. The case where it was done is shown.

図８（ａ）を参照して、まず定常状態において、ＦＬＬ回路は、ＳＱＵＩＤ２０へ入力する外部磁場を打ち消すように、フィードバックコイル２１（図６）からフィードバック磁場を発生させる。すなわち、フィードバックコイル２１は、その発生するフィードバック磁場ＢｆによってＳＱＵＩＤ２０へ入力する磁束がＳＱＵＩＤ２０へ入力する外部磁束Φｉｎ（＝外部磁場Ｂｉｎと有効断面積Ａｅｆｆとの積に相当）と略同一となるように動作する。そして、ＦＬＬ回路からは、このフィードバック磁場Ｂｆを発生するための電流に応じた電圧が測定信号として出力される。このようにして、ＳＱＵＩＤ２０へ入力する外部磁場Ｂｉｎに応じた測定信号を取得することができる。 Referring to FIG. 8A, first, in a steady state, the FLL circuit generates a feedback magnetic field from the feedback coil 21 (FIG. 6) so as to cancel the external magnetic field input to the SQUID 20. That is, in the feedback coil 21, the magnetic flux input to the SQUID 20 by the generated feedback magnetic field Bf is substantially the same as the external magnetic flux Φin (= corresponding to the product of the external magnetic field Bin and the effective sectional area Aeff) input to the SQUID 20. Operate. A voltage corresponding to the current for generating the feedback magnetic field Bf is output as a measurement signal from the FLL circuit. In this manner, a measurement signal corresponding to the external magnetic field Bin input to the SQUID 20 can be acquired.

このような定常状態においては、ＦＬＬ回路は、ＳＱＵＩＤ２０の出力電圧を、最大感度を得るためにＳＱＵＩＤ２０へ入力する磁束と出力電圧との関係上（ＳＱＵＩＤ２０のφ−Ｖ特性）のｄＶ／ｄφが最大となる位置に維持しようと、フィードバックコイル２１へ供給する電流を制御する。以下では、このような位置をロック点ＬＯＣＫ１とも称し、ロック点ＬＯＣＫ１を維持しようとする動作をＦＬＬ回路のロック動作とも称す。 In such a steady state, the FLL circuit has a maximum dV / dφ of the output voltage of the SQUID 20 because of the relationship between the magnetic flux input to the SQUID 20 and the output voltage in order to obtain the maximum sensitivity (φ-V characteristic of the SQUID 20). The current supplied to the feedback coil 21 is controlled so as to maintain the position. Hereinafter, such a position is also referred to as a lock point LOCK1, and an operation for maintaining the lock point LOCK1 is also referred to as a lock operation of the FLL circuit.

上記のようなロック動作中において、外部磁場がＢｉｎからΔＢｉｎだけ時間的に変化した場合を考える。なお、この外部磁場の時間的変化ΔＢｉｎ／ΔｔはＦＬＬ回路の応答速度（スルーレート）以下であるとする。この場合には、ＦＬＬ回路のロック動作によって、フィードバック磁場ＢｆもΔＢｆだけ増加する。このフィードバック磁場Ｂｆの増加によって、ＳＱＵＩＤ２０へ入力する磁束が実質的にゼロとなり、ロック点ＬＯＣＫ１は維持される。 Consider a case where the external magnetic field changes in time from Bin by ΔBin during the locking operation as described above. It is assumed that the temporal change ΔBin / Δt of the external magnetic field is equal to or less than the response speed (slew rate) of the FLL circuit. In this case, the feedback magnetic field Bf also increases by ΔBf due to the locking operation of the FLL circuit. Due to the increase in the feedback magnetic field Bf, the magnetic flux input to the SQUID 20 becomes substantially zero, and the lock point LOCK1 is maintained.

次に、図８（ｂ）を参照して、上記のようなロック動作中において、外部磁場ＢｉｎがＦＬＬ回路の応答速度を超えるような時間的変化ΔＢｉｎ／Δｔを生じる場合を考える。この場合にも、外部磁場Ｂｉｎの増加に伴って、ＦＬＬ回路はフィードバック磁場Ｂｆを増加させようとするが、このフィードバック磁場Ｂｆの増加に動作が遅れ、その結果、ＳＱＵＩＤ２０に磁束量子φ_０を超える磁束が入力されてしまうと、磁束量子φ_０の単位でＳＱＵＩＤ２０に磁束が侵入する。このＳＱＵＩＤ２０に一旦侵入した磁束は、ＳＱＵＩＤ２０内に閉じ込められ、ＳＱＵＩＤ２０の量子化状態は隣接する状態に遷移する。このようにＳＱＵＩＤ２０に閉じ込められた磁束を打ち消すために、ＦＬＬ回路は、この閉じ込められた磁束に対応するフィードバック磁場Ｂｆを発生する必要があり、ロック点はＬＯＣＫ１からＬＯＣＫ２へステップ的に遷移してしまう。この結果、ＦＬＬ回路からの測定信号もこの磁束量子φ_０に相当する単位でステップ的に変化することになる。すなわち、ＦＬＬ回路からの測定信号は、磁束量子φ_０によってＳＱＵＩＤ２０が発生する電圧分だけステップ的に変化する。なお、以下の説明では、このようなロック点のステップ的な遷移を「オフセット」とも称し、測定中にこのオフセットが発生しているデータを「オフセット発生データ」とも称す。 Next, with reference to FIG. 8B, a case will be considered in which a temporal change ΔBin / Δt occurs such that the external magnetic field Bin exceeds the response speed of the FLL circuit during the lock operation as described above. Also in this case, with the increase of the external magnetic field Bin, although FLL circuit it is attempted to increase the feedback magnetic field Bf, delay operations to the increase of the feedback magnetic field Bf, a result, more than flux quantum phi ₀ to SQUID20 When the magnetic flux from being input, the magnetic flux enters the SQUID20 in units of the flux quantum phi _0. The magnetic flux that has once entered the SQUID 20 is confined in the SQUID 20, and the quantization state of the SQUID 20 changes to an adjacent state. In order to cancel the magnetic flux confined in the SQUID 20 as described above, the FLL circuit needs to generate a feedback magnetic field Bf corresponding to the confined magnetic flux, and the lock point transitions stepwise from LOCK1 to LOCK2. . As a result, the stepwise change in the unit also measure signals from FLL circuit corresponding to the flux quantum phi _0. That is, the measurement signal from the FLL circuit, SQUID20 voltage amount corresponding stepwise change generated by the magnetic flux quantum phi _0. In the following description, stepwise transition of such a lock point is also referred to as “offset”, and data in which this offset occurs during measurement is also referred to as “offset generation data”.

本実施の形態に従う電磁探査装置１は、測定信号中に含まれるこのようなステップ的な変化が発生しているものを除外した上で、探査対象の電気的物性を示す探査結果を出力する。 The electromagnetic exploration apparatus 1 according to the present embodiment outputs a search result indicating the electrical physical property of the search target after excluding those in which such stepwise changes included in the measurement signal are generated.

（オフセット発生データの除外方法）
次に、図９および図１０を用いて、送信ループコイル４８が発生する周期性の変動磁場（１次磁場）および検出部２によって検出される磁場について説明する。 (Exclusion method of offset occurrence data)
Next, a periodic variation magnetic field (primary magnetic field) generated by the transmission loop coil 48 and a magnetic field detected by the detection unit 2 will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

図９は、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１において発生する磁場の時間波形である。図９（ａ）は、送信ループコイル４８で発生する１次磁場を示し、図９（ｂ）は、ＳＱＵＩＤ２０で測定される測定信号を示す。図１０は、ＳＱＵＩＤ２０における磁場の時間的変化を示す模式図である。 FIG. 9 is a time waveform of the magnetic field generated in electromagnetic survey apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. 9A shows a primary magnetic field generated by the transmission loop coil 48, and FIG. 9B shows a measurement signal measured by the SQUID 20. FIG. 10 is a schematic diagram showing a temporal change of the magnetic field in the SQUID 20.

図９（ａ）を参照して、送信ループコイル４８で発生する１次磁場の時間波形は、ゼロ区間を挟んで正方向パルスと負方向パルスとが周期的に繰返されるパルス波形である。本実施の形態では、正方向パルスが発生してから、次に正方向パルスが発生するまでの期間を１次磁場の１周期とする。図１０に示すように、１／４周期毎に発生するトリガのタイミングで正方向パルスと負方向パルスとが周期的に繰返される。この１次磁場に対して、図９（ｂ）に示すように、ＳＱＵＩＤ２０では、探査対象に応じて発生する２次磁場に加えて、送信ループコイル４８で発生する１次磁場が検出される。これらを分離するため、正方向パルスおよび負方向パルスが遮断されるタイミング、すなわち正方向パルスがゼロへ戻るタイミングおよび負方向パルスがゼロへ戻るタイミングをそれぞれ基準タイミングとし、この基準タイミング以降にＳＱＵＩＤ２０から出力される測定信号に基づいて、探査対象の電気的物性が測定される。 Referring to FIG. 9A, the time waveform of the primary magnetic field generated by the transmission loop coil 48 is a pulse waveform in which a positive direction pulse and a negative direction pulse are periodically repeated across a zero interval. In the present embodiment, the period from the generation of the positive direction pulse to the generation of the next positive direction pulse is defined as one cycle of the primary magnetic field. As shown in FIG. 10, the positive direction pulse and the negative direction pulse are periodically repeated at the timing of a trigger generated every quarter period. With respect to this primary magnetic field, as shown in FIG. 9B, the SQUID 20 detects the primary magnetic field generated in the transmission loop coil 48 in addition to the secondary magnetic field generated according to the search target. In order to separate them, the timing at which the positive direction pulse and the negative direction pulse are cut off, that is, the timing at which the positive direction pulse returns to zero and the timing at which the negative direction pulse returns to zero are set as reference timings. Based on the output measurement signal, the electrical property of the search object is measured.

これは、基準タイミング以降から次のパルスが発生するまでの期間においては、１次磁場がゼロに維持されるので、ＳＱＵＩＤ２０で測定される磁場は２次磁場のみとなるからである。 This is because the primary magnetic field is maintained at zero during the period from the reference timing to the generation of the next pulse, so that the magnetic field measured by the SQUID 20 is only the secondary magnetic field.

図１１は、この発明の実施の形態に従うＳＱＵＩＤ２０が出力する測定信号の時間波形である。図１１（ａ）は、オフセットが発生していない場合を示し、図１１（ｂ）は、オフセットが発生している場合を示す。 FIG. 11 is a time waveform of the measurement signal output from SQUID 20 according to the embodiment of the present invention. FIG. 11A shows a case where no offset occurs, and FIG. 11B shows a case where an offset occurs.

図１２および図１３は、この発明の実施の形態に従うＦＬＬ回路から出力される測定信号の一例を示す時間波形である。図１２および図１３は、図１１における２次磁場に相当する計測信号を主に表示しており、１次磁場に相当する測定信号は表示されていない。また、ソフトウェア処理の関係上、必ずしも正負の測定信号が交互に表示されていない。 12 and 13 are time waveforms showing an example of the measurement signal output from the FLL circuit according to the embodiment of the present invention. 12 and 13 mainly display measurement signals corresponding to the secondary magnetic field in FIG. 11, and do not display measurement signals corresponding to the primary magnetic field. Further, positive and negative measurement signals are not necessarily displayed alternately because of software processing.

図１２は、オフセットが発生していない場合を示し、図１３（ａ）では、頻繁にオフセットが発生している。また、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の一部の波形を拡大表示したものである。 FIG. 12 shows a case where no offset occurs, and in FIG. 13A, an offset frequently occurs. FIG. 13B is an enlarged view of a part of the waveform shown in FIG.

図１１（ａ）を参照して、オフセットが発生していない状態では、送信ループコイル４８から何らの１次磁場も発生していない期間おける測定信号の出力は、所定の基準値に収束する。 Referring to FIG. 11A, in the state where no offset is generated, the output of the measurement signal during a period in which no primary magnetic field is generated from the transmission loop coil 48 converges to a predetermined reference value.

一方、図１１（ｂ）を参照して、たとえば、正方向パルスの遮断に伴う磁場変化によってオフセットが生じた場合には、そのオフセットの発生時点以降の波形全体にずれを生じる。すなわち、オフセットが発生すると、負の基準値に対して所定のオフセットだけずれて収束することになる。 On the other hand, referring to FIG. 11B, for example, when an offset is generated due to a magnetic field change accompanying the cutoff of the positive direction pulse, the entire waveform after the occurrence of the offset is shifted. That is, when an offset occurs, it converges with a predetermined offset with respect to the negative reference value.

図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、オフセットが生じた場合には、１次磁場を発生していない（１次磁場の強度がゼロ）期間において、測定信号が基準値からずれている部分が発生していることがわかる。 As shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), when an offset occurs, the measurement signal falls from the reference value during a period in which the primary magnetic field is not generated (the primary magnetic field intensity is zero). It turns out that the part which has shifted | deviated has generate | occur | produced.

再度、図１１（ｂ）を参照して、具体的には、１次磁場の同一周期において、正方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ１前における強度値Ｖ１^（ｐ）と、負方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ１前における強度値Ｖ１^（ｎ）との差の絶対値｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜が、基準値に対して所定のしきい値Ｔｈ１より大きくずれているか否かを判断することで、オフセットの有無を判断することができる。 Referring to FIG. 11B again, specifically, in the same period of the primary magnetic field, the intensity value V1 ^(p) before the period T1 from the reference timing for the positive direction pulse and the negative direction pulse Whether or not the absolute value | V1 ^(p) −V1 ⁽ⁿ⁾ | of the difference from the intensity value V1 ⁽ⁿ⁾ before the period T1 from the reference timing is largely deviated from the predetermined threshold Th1 with respect to the reference value. By determining this, it is possible to determine the presence or absence of an offset.

すなわち、対象の周期において、オフセットが発生している場合には、｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜は、基準値から磁束量子φ_０に相当する電圧値の単位で偏差を生じる。そこで、単一の磁束量子φ_０によってＳＱＵＩＤ２０が発生する電圧分に基づいて予め定めたしきい値Ｔｈ１と、｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜とを比較して、オフセットの有無を判断することができる。 That is, when an offset occurs in the target cycle, | V1 ^(p) −V1 ⁽ⁿ⁾ | has a deviation from the reference value in units of voltage values corresponding to the magnetic flux quantum φ ₀ . Therefore, the threshold Th1 which predetermined based by a single flux quantum phi ₀ in voltage of the SQUID20 ^{^{occurs, | V1 (p) -V1 (}} n) | is compared with, determines whether an offset can do.

なお、この期間Ｔ１は、調査したい深度に加えて、１次磁場がゼロから所定の振幅まで立ち上がって安定した状態となるような時間を考慮して設定される。 This period T1 is set in consideration of the time during which the primary magnetic field rises from zero to a predetermined amplitude and becomes stable in addition to the depth to be investigated.

同様に、１次磁場の同一周期において、正方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ２経過時における強度値Ｖ２^（ｐ）と、負方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ２経過時における強度値Ｖ２^（ｎ）との差の絶対値｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜が、基準値に対して所定のしきい値Ｔｈ２より大きくずれているか否かを判断することで、オフセットの有無を判断することもできる。 Similarly, in the same cycle of the primary magnetic field, the intensity value at the period T2 elapses from the reference timing for the forward pulse V2 ^(p), the intensity value V2 during the period T2 elapses from the reference timing of the negative going pulses ^{(n )} the absolute value of the difference between ^{| V2 (p) -V2 (n} ) | is, by determining whether the deviation larger than the predetermined threshold Th2 for the reference value to determine whether an offset You can also.

すなわち、対象の周期において、オフセットが発生している場合には、｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜は、基準値から磁束量子φ_０に相当する電圧値の単位で偏差を生じる。そこで、単一の磁束量子φ_０によってＳＱＵＩＤ２０が発生する電圧分に基づいて予め定めたしきい値Ｔｈ２と、｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜とを比較して、オフセットの有無を判断することができる。 That is, in the period of the target, if the offset has ^{occurred, | V2 (p) -V2 (} n) | produces a deviation in the unit of the voltage value corresponding to the flux quantum phi ₀ from the reference value. Therefore, a threshold Th2 which predetermined based by a single flux quantum phi ₀ in voltage of the SQUID20 ^{^{occurs, | V2 (p) -V2 (}} n) | is compared with, determines whether an offset can do.

なお、この期間Ｔ２は、探査対象で生じる２次磁場が十分に減衰した状態となるように設定される。 The period T2 is set so that the secondary magnetic field generated in the search target is sufficiently attenuated.

上述の２つのいずれのケースにおいてロック外れが発生しているため、差の絶対値｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜および｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜の両方に基づいて、オフセットの有無を判断する必要がある。 Because unlocking occurs in two either case described above, the absolute value of the difference ^{^{| V1 (p) -V1 (n}} ) | and ^{^{| V2 (p) -V2 (n}} ) | based on both, It is necessary to determine whether there is an offset.

以下、このような処理を実現するための構成について説明する。
（データ処理装置）
図１４は、この発明の実施の形態に従うデータ処理装置３の概略のハードウェア構成を示す模式図である。 Hereinafter, a configuration for realizing such processing will be described.
(Data processing device)
FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic hardware configuration of data processing apparatus 3 according to the embodiment of the present invention.

図１４を参照して、データ処理装置３は、代表的にコンピュータによって実現され、オペレーティングシステム（ＯＳ：Operating System）を含む各種プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）３００と、ＣＰＵ３００でのプログラムの実行に必要なデータを一時的に記憶するメモリ部３１２と、ＣＰＵ３００で実行されるプログラムを不揮発的に記憶するハードディスク部（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）３１０とを含む。また、ハードディスク部３１０には、後述するような処理を実現するためのプログラムが予め記憶されており、このようなプログラムは、ＦＤＤドライブ３１６またはＣＤ−ＲＯＭドライブ３１４によって、それぞれフレキシブルディスク３１６ａまたはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）３１４ａなどから読取られる。 Referring to FIG. 14, data processing device 3 is typically implemented by a computer, and executes a CPU (Central Processing Unit) 300 that executes various programs including an operating system (OS), and a program executed by CPU 300. A memory unit 312 that temporarily stores data necessary for execution and a hard disk unit (HDD: Hard Disk Drive) 310 that stores a program executed by the CPU 300 in a nonvolatile manner are included. In addition, the hard disk unit 310 stores a program for realizing processing as will be described later, and such a program is stored in the flexible disk 316a or the CD-ROM by the FDD drive 316 or the CD-ROM drive 314, respectively. It is read from a ROM (Compact Disk-Read Only Memory) 314a or the like.

ＣＰＵ３００は、キーボードやマウスなどからなる入力部３０８を介してユーザなどからの指示を受取るとともに、プログラムの実行によって測定される測定結果などをディスプレイ部３０４へ出力する。また、ＣＰＵ３００は、インターフェイス部３０６を介して、Ａ／Ｄ変換部４２から検出結果を受信したり、パルス発振部４４に送信指令を与えたりする。 The CPU 300 receives an instruction from the user or the like via the input unit 308 including a keyboard and a mouse, and outputs a measurement result measured by executing the program to the display unit 304. Further, the CPU 300 receives the detection result from the A / D conversion unit 42 or gives a transmission command to the pulse oscillation unit 44 via the interface unit 306.

（制御構造）
次に、図１５を参照して、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１におけるデータ処理を実現するための制御構造について説明する。 (Control structure)
Next, referring to FIG. 15, a control structure for realizing data processing in electromagnetic survey apparatus 1 according to the embodiment of the present invention will be described.

図１５は、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１のデータ処理に係る制御構造を示すブロック図である。なお、図１５に示すブロック図は、データ処理装置３のＣＰＵ３００（図１４）がハードディスク部３１０などに予め格納されているプログラムをメモリ部３１２などに展開して実行することで実現される。 FIG. 15 is a block diagram showing a control structure relating to data processing of electromagnetic survey apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. The block diagram shown in FIG. 15 is realized by the CPU 300 (FIG. 14) of the data processing device 3 developing and executing a program stored in advance in the hard disk unit 310 or the like in the memory unit 312 or the like.

図１５を参照して、データ処理装置３は、送信制御部３５２と、バッファ部３５４と、データ格納部３７０と、抽出部３５６と、判断部３５８と、正規化部３６０と、出力部３６２とをその機能として含む。なお、データ格納部３７０は、ハードディスク部３１０（図１４）などの所定位置に形成される。 Referring to FIG. 15, the data processing device 3 includes a transmission control unit 352, a buffer unit 354, a data storage unit 370, an extraction unit 356, a determination unit 358, a normalization unit 360, and an output unit 362. Is included as its function. The data storage unit 370 is formed at a predetermined position such as the hard disk unit 310 (FIG. 14).

送信制御部３５２およびバッファ部３５４は、検出部２による探査対象からの応答である２次磁場を測定するための機能構成である。より具体的には、送信制御部３５２は、ユーザから開始指令を受けると、予め定められた設定に従って、パルス発振部４４（図１）に送信指令を与えるとともに、送信ループコイル４８で発生する１次磁場の同期データをバッファ部３５４へ通知する。すなわち、ユーザは、所望の探査対象場所に検出部２を設置した後、入力部３０８（図１４）を操作して、探査の開始指令をデータ処理装置３へ入力する。すると、送信制御部３５２が予め定められた設定に応じた送信指令をパルス発振部４４へ与え、パルス発振部４４から送信ループコイル４８への送信電流の供給が開始される。 The transmission control unit 352 and the buffer unit 354 are functional configurations for measuring a secondary magnetic field that is a response from the search target by the detection unit 2. More specifically, when receiving a start command from the user, the transmission control unit 352 gives a transmission command to the pulse oscillating unit 44 (FIG. 1) according to a predetermined setting and is generated by the transmission loop coil 48. The next magnetic field synchronization data is notified to the buffer unit 354. That is, after installing the detection unit 2 at a desired search target location, the user operates the input unit 308 (FIG. 14) to input a search start command to the data processing device 3. Then, the transmission control unit 352 gives a transmission command corresponding to a predetermined setting to the pulse oscillating unit 44, and supply of transmission current from the pulse oscillating unit 44 to the transmission loop coil 48 is started.

バッファ部３５４は、送信制御部３５２からの１次磁場の同期データに対応付けて、検出部２からの検出結果をデータ格納部３７０に順次格納する。ここで、検出結果は、代表的にＳＱＵＩＤ２０で検出される磁場強度の連続的な時間データである。 The buffer unit 354 sequentially stores the detection results from the detection unit 2 in the data storage unit 370 in association with the primary magnetic field synchronization data from the transmission control unit 352. Here, the detection result is continuous time data of the magnetic field strength typically detected by the SQUID 20.

抽出部３５６は、データ格納部３７０に格納された検出結果から、１次磁場の各周期に対応付けて、時間データを順次生成する。すなわち、時間データは、１磁場の１周期分に相当する、ＳＱＵＩＤ２０で検出される磁場強度の時間データである。そして、抽出部３５６は、このように生成した時間データを判断部３５８へ出力する。 The extraction unit 356 sequentially generates time data in association with each period of the primary magnetic field from the detection result stored in the data storage unit 370. That is, the time data is time data of the magnetic field intensity detected by the SQUID 20 corresponding to one period of one magnetic field. Then, the extraction unit 356 outputs the time data thus generated to the determination unit 358.

判断部３５８は、各時間データに対して、上述の図１１（ｂ）に示すような判断処理を実行する。すなわち、判断部３５８は、各時間データに対して、正方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ１前における強度値Ｖ１^（ｐ）と、負方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ１前における強度値Ｖ１^（ｎ）とを取得する。そして、判断部３５８は、これらの強度値の差の絶対値｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜と所定のしきい値Ｔｈ１を比較する。さらに、判断部３５８は、｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜がしきい値Ｔｈ１とを超えていれば、当該時間データではオフセットが生じていると判断し、正負両データを無効なデータとして取り扱う。 The determination unit 358 performs determination processing as shown in FIG. 11B described above for each time data. That is, the determination unit 358, for each time data, and intensity values in the period T1 before the reference timing for the forward pulse V1 ^(p), the intensity value in the period T1 before the reference timing of the negative going pulses V1 ^{( n)} . Then, the determination unit 358 compares the absolute value | V1 ^(p) −V1 ⁽ⁿ⁾ | of the difference between these intensity values with a predetermined threshold Th1. Furthermore, if | V1 ^(p) −V1 ⁽ⁿ⁾ | exceeds the threshold value Th1, the determining unit 358 determines that an offset has occurred in the time data, and sets both positive and negative data as invalid data. Treat as.

また、判断部３５８は、各時間データに対して、正方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ２経過時における強度値Ｖ２^（ｐ）と、負方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ２経過時における強度値Ｖ２^（ｎ）とを取得する。そして、判断部３５８は、これらの強度値の差の絶対値｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜と所定のしきい値Ｔｈ２とを比較する。さらに、判断部３５８は、｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜がしきい値Ｔｈ２を超えていれば、当該時間データではオフセットが生じていると判断し、正負両データを無効なデータとして取り扱う。 In addition, the determination unit 358, for each time data, the intensity value V2 ^(p) when the period T2 has elapsed from the reference timing for the positive direction pulse and the intensity value when the period T2 has elapsed from the reference timing for the negative direction pulse. V2 ⁽ⁿ⁾ is acquired. Then, the determination unit 358 compares the absolute value | V2 ^(p) −V2 ⁽ⁿ⁾ | of the difference between these intensity values with a predetermined threshold value Th2. Furthermore, if | V2 ^(p) −V2 ⁽ⁿ⁾ | exceeds threshold value Th2, determination unit 358 determines that an offset has occurred in the time data, and sets both positive and negative data as invalid data. handle.

以上のような処理を行なった後、判断部３５８は、無効なデータではない時間データを正規化部３６０へ出力する。すなわち、判断部３５８は、抽出部３５６で順次生成される複数の時間データのうち、オフセットが生じている時間データを除外する。 After performing the processing as described above, the determination unit 358 outputs time data that is not invalid data to the normalization unit 360. That is, the determination unit 358 excludes the time data in which the offset is generated from the plurality of time data sequentially generated by the extraction unit 356.

正規化部３６０は、判断部３５８から出力される複数の時間データに対して、当該複数の時間データの全体平均から、たとえば計算して得られた標準偏差から外れたデータをさらに除外する。 The normalization unit 360 further excludes, for the plurality of time data output from the determination unit 358, data that deviates from the standard deviation obtained by calculation, for example, from the overall average of the plurality of time data.

具体的には、正規化部３６０は、判断部３５８から出力される複数の時間データのうち、所定数（たとえば、１００個程度）の時間データを読み出して、各時間における平均値および標準偏差を算出する。そして、正規化部３６０は、時間データの各々に対して、算出した平均値から所定しきい値（たとえば、標準偏差に所定割合を乗じた値）の範囲外にあるものを除外し、残余の時間データを出力部３６２へ出力する。 Specifically, the normalization unit 360 reads a predetermined number (for example, about 100) of time data among the plurality of time data output from the determination unit 358, and calculates the average value and the standard deviation at each time. calculate. Then, the normalization unit 360 excludes those that are outside the range of a predetermined threshold (for example, a value obtained by multiplying the standard deviation by a predetermined ratio) from the calculated average value for each of the time data. The time data is output to the output unit 362.

ここで、各時間における平均値および標準偏差とは、抽出した複数の時間データの間で、各時間軸上の同一時刻における測定値に対して算出されるものであり、原理的には時間軸上の測定周期に沿って算出することができる。なお、各時間データを時間軸上で複数の領域に分割するとともに、領域別に定めたしきい値を用いて判断してもよい。 Here, the average value and standard deviation at each time are calculated with respect to the measured values at the same time on each time axis among the extracted time data, and in principle, the time axis It can be calculated along the upper measurement period. Each time data may be divided into a plurality of areas on the time axis, and determination may be made using a threshold value determined for each area.

出力部３６２は、正規化部３６０から出力される複数の時間データに基づいて、これらを代表する時間データである探査結果を出力する。具体的には、出力部３６２は、これらの時間データに対して、各時間軸上の同一時刻における強度値を平均化することで、探査結果を算出する。 Based on the plurality of time data output from the normalization unit 360, the output unit 362 outputs a search result that is time data representing these. Specifically, the output unit 362 calculates the search result by averaging the intensity values at the same time on each time axis with respect to these time data.

図１６は、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１によって取得された探査結果の一例を従来例と比較して示すグラフである。図１６（ａ）は、従来の電磁探査装置によって出力された探査結果を示し、図１６（ａ）は、本実施の形態に従う電磁探査装置によって出力された探査結果を示す。 FIG. 16 is a graph showing an example of an exploration result obtained by the electromagnetic exploration device 1 according to the embodiment of the present invention in comparison with a conventional example. FIG. 16A shows the exploration result output by the conventional electromagnetic exploration device, and FIG. 16A shows the exploration result output by the electromagnetic exploration device according to the present embodiment.

図１６（ａ）に示すように、オフセットによる誤差を含むデータを除外しなかった場合には、基準タイミングから遅い時間領域におけるデータが欠落しているのがわかる。これは、より深度の深い範囲（基準タイミングから遅い時間領域）のデータを取得するために、１次磁場の強度を高くすると、測定結果にオフセットによる誤差が生じ、十分な精度の探査結果を得ることができない。すなわち、このオフセットによる誤差に起因して、１次磁場の強度が制限されてしまい、十分な深度における探査結果を取得することはできない。 As shown in FIG. 16A, when data including an error due to an offset is not excluded, it can be seen that data in a time region later than the reference timing is missing. In order to acquire data in a deeper range (slow time region from the reference timing), if the primary magnetic field strength is increased, an error due to an offset occurs in the measurement result, and a sufficiently accurate search result is obtained. I can't. That is, due to the error due to the offset, the intensity of the primary magnetic field is limited, and a search result at a sufficient depth cannot be acquired.

一方、図１６（ｂ）に示すように、本実施の形態に従う電磁探査装置１によれば、１次磁場を大きくした場合に生じるオフセットによる誤差を除外した上で、探査結果を生成することができる。そのため、より精度の高い探査結果を得ることができる。また、多数回の測定のうち、たとえその割合がわずかであっても、いずれかの周期においてオフセットが発生していないデータが得られれば、そのオフセットが発生していないデータに基づいて探査結果を算出できる。そのため、より深度の深い範囲のデータを取得することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 16B, according to the electromagnetic exploration device 1 according to the present embodiment, it is possible to generate the exploration result after excluding the error due to the offset that occurs when the primary magnetic field is increased. it can. Therefore, a more accurate search result can be obtained. In addition, even if only a small percentage of the measurements are taken, if the data with no offset is obtained in any period, the exploration result is based on the data with no offset. It can be calculated. Therefore, data in a deeper range can be acquired.

（処理手順）
以上のような制御構造の処理手順をまとめると、以下のようなフローチャートになる。 (Processing procedure)
The processing procedure of the control structure as described above is summarized as a flowchart as follows.

図１７は、この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１における処理手順を示すフローチャートである。 FIG. 17 is a flowchart showing a processing procedure in electromagnetic survey apparatus 1 according to the embodiment of the present invention.

図１７を参照して、データ処理装置３のＣＰＵ３００は、ユーザから開始指令を受けると、予め定められた設定に従って、送信指令をパルス発振部４４に対して出力する（ステップＳ１００）。この送信指令に応答して、パルス発振部４４がパルス信号の発生を開始し、このパルス信号に応じて、送信機４６が送信ループコイル４８に所定の送信電流の供給を開始する。さらに、この送信電流によって、送信ループコイル４８からは１次磁場の発生が開始する（ステップＳ１０２）。この１次磁場によって、探査対象に応じた２次磁場が発生する。 Referring to FIG. 17, when receiving a start command from the user, CPU 300 of data processing device 3 outputs a transmission command to pulse oscillating unit 44 in accordance with a predetermined setting (step S100). In response to the transmission command, the pulse oscillating unit 44 starts generating a pulse signal, and the transmitter 46 starts supplying a predetermined transmission current to the transmission loop coil 48 in response to the pulse signal. Furthermore, generation of a primary magnetic field from the transmission loop coil 48 is started by this transmission current (step S102). By this primary magnetic field, a secondary magnetic field corresponding to the object to be searched is generated.

一方、データ処理装置３のＣＰＵ３００は、１次磁場の同期データに対応付けて、検出部２からの検出結果をデータ格納部３７０に順次格納する（ステップＳ１０４）。そして、データ処理装置３のＣＰＵ３００は、予め定められた期間にわたって検出結果を取得したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。予め定められた期間にわたって検出結果を取得していなければ（ステップＳ１０６においてＮＯ）、ステップＳ１０４以下の処理が繰返される。 On the other hand, the CPU 300 of the data processing device 3 sequentially stores the detection results from the detection unit 2 in the data storage unit 370 in association with the synchronization data of the primary magnetic field (step S104). Then, the CPU 300 of the data processing device 3 determines whether or not the detection result has been acquired over a predetermined period (step S106). If the detection result has not been acquired over a predetermined period (NO in step S106), the processes in and after step S104 are repeated.

一方、予め定められた期間にわたって検出結果を取得していれば（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、データ処理装置３のＣＰＵ３００は、ハードディスク部３１０に格納されている検出結果を読み出して、１次磁場の各周期に対応付けて時間データを順次生成する（ステップＳ１０８）。そして、データ処理装置３のＣＰＵ３００は、生成した時間データに対して、正方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ１前における強度値Ｖ１^（ｐ）と、負方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ１前における強度値Ｖ１^（ｎ）とを読出す（ステップＳ１１０）。そして、ＣＰＵ３００は、これらの強度値の差の絶対値｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜が所定のしきい値Ｔｈ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ１１２）。 On the other hand, if the detection result has been acquired over a predetermined period (YES in step S106), CPU 300 of data processing device 3 reads the detection result stored in hard disk unit 310 and outputs each primary magnetic field. Time data is sequentially generated in association with the period (step S108). Then, the CPU 300 of the data processing device 3 performs, for the generated time data, the intensity value V1 ^(p) before the period T1 from the reference timing for the positive direction pulse and the period T1 before the period T1 from the reference timing for the negative direction pulse. The intensity value V1 ⁽ⁿ⁾ is read (step S110). Then, the CPU 300 determines whether or not the absolute value | V1 ^(p) −V1 ⁽ⁿ⁾ | of the difference between these intensity values exceeds a predetermined threshold value Th1 (step S112).

｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜がしきい値Ｔｈ１を超えていなければ（ステップＳ１１２においてＮＯ）、ＣＰＵ３００は、当該時間データに対して、正方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ２経過時における強度値Ｖ２^（ｐ）と、負方向パルスについての基準タイミングから期間Ｔ２経過時における強度値Ｖ２^（ｎ）とを読出す（ステップＳ１１４）。そして、ＣＰＵ３００は、強度値の差の絶対値｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜がしきい値Ｔｈ２を超えているか否かを判断する（ステップＳ１１６）。｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜がしきい値Ｔｈ２を超えていなければ（ステップＳ１１６においてＮＯ）、ＣＰＵ３００は、当該時間データを有効なものとして取り扱う（ステップＳ１１８）。 If | V1 ^(p) −V1 ⁽ⁿ⁾ | does not exceed threshold value Th1 (NO in step S112), CPU 300 determines that the time T2 has elapsed from the reference timing for the positive direction pulse with respect to the time data. And the intensity value V2 ⁽ ⁿ⁾ when the period T2 has elapsed from the reference timing for the negative direction pulse are read (step S114). Then, the CPU 300 determines whether or not the absolute value | V2 ^(p) −V2 ⁽ⁿ⁾ | of the intensity value exceeds the threshold value Th2 (step S116). If | V2 ^(p) −V2 ⁽ⁿ⁾ | does not exceed threshold value Th2 (NO in step S116), CPU 300 treats the time data as valid (step S118).

これに対して、｜Ｖ１^（ｐ）−Ｖ１^（ｎ）｜がしきい値Ｔｈ１を超えている場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、または｜Ｖ２^（ｐ）−Ｖ２^（ｎ）｜がしきい値Ｔｈ２を超えている場合（ステップＳ１１６においてＹＥＳ）には、当該時間データを無効なものとして取り扱う（ステップＳ１２０）。 In ^{^{contrast, | V1 (p) -V1 (}} n) | if exceeds the threshold value Th1 (YES in step S112), or ^{^{| V2 (p) -V2 (n}} ) | is threshold Th2 Is exceeded (YES in step S116), the time data is treated as invalid (step S120).

そして、ＣＰＵ３００は、検出結果から生成されるすべての時間データに対して処理が完了したか否かを判断する（ステップＳ１２２）。検出結果から生成されるすべての時間データに対しての処理がまだ完了していなければ（ステップＳ１２２においてＮＯ）、ステップＳ１１０以下の処理が繰返される。 Then, CPU 300 determines whether or not processing has been completed for all time data generated from the detection result (step S122). If the processing for all the time data generated from the detection result is not yet completed (NO in step S122), the processing in step S110 and subsequent steps is repeated.

一方、検出結果から生成されるすべての時間データに対しての処理が完了していれば（ステップＳ１２２においてＹＥＳ）、ＣＰＵ３００は、ステップＳ１１８において有効なものとされた時間データのうち、所定数の時間データに対して、各時間における平均値および標準偏差を算出する（ステップＳ１２４）。そして、ＣＰＵ３００は、この算出した平均値および標準偏差に基づいて、当該時間データ群のうち全体の平均から大きく逸脱する時間データを除外する（ステップＳ１２６）。 On the other hand, if the processing has been completed for all the time data generated from the detection result (YES in step S122), CPU 300 determines a predetermined number of time data validated in step S118. For the time data, an average value and a standard deviation at each time are calculated (step S124). Then, the CPU 300 excludes time data greatly deviating from the overall average in the time data group based on the calculated average value and standard deviation (step S126).

さらに、ＣＰＵ３００は、除外されずに残った時間データに対して、各時間軸上の同一時刻における強度値を平均化することで、探査結果を算出する（ステップＳ１２８）。最終的に、ＣＰＵ３００は、ステップＳ１２８において算出した探査結果を出力する（ステップＳ１３０）。なお、探査結果の出力先として、ＣＰＵ３００は、この探査結果をディスプレイ部３０４に視覚的な表示したり、この探査結果のデータをハードディスク部３１０に格納したりする。 Further, the CPU 300 calculates the search result by averaging the intensity values at the same time on each time axis with respect to the time data remaining without being excluded (step S128). Finally, the CPU 300 outputs the search result calculated in step S128 (step S130). As an output destination of the search result, the CPU 300 visually displays the search result on the display unit 304 or stores the search result data in the hard disk unit 310.

なお、探査対象をより精度よく調査するために、測点を複数設定する場合には、各測点において、図１７に示すフローチャートのうち、ステップＳ１００〜ステップＳ１０６における処理を予め実行しておき、その後、ステップＳ１０８〜ステップＳ１３０に係る処理を一括して実行してもよい。 In addition, in order to investigate a search object more accurately, when setting a plurality of measuring points, the processing in steps S100 to S106 in the flowchart shown in FIG. Then, you may perform the process which concerns on step S108-step S130 collectively.

この発明の実施の形態によれば、送信ループコイル４８から発生する１次磁場によって探査対象に応じて発生する２次磁場の大きさそのものを測定することができるので、２次磁場の時間微分を測定する従来の誘導コイル型磁力計を用いる構成に比較して、より深部について探査することができる。 According to the embodiment of the present invention, the magnitude of the secondary magnetic field generated according to the search target can be measured by the primary magnetic field generated from the transmission loop coil 48. As compared with the configuration using the conventional induction coil type magnetometer to be measured, it is possible to search deeper.

特に、検出部２によって測定される２次磁場の時間データのうち、オフセットの発生の有無を判断するとともに、オフセットが生じたものを除外した上で、探査結果を算出する。これにより、１次磁場の各周期に対応して取得される時間データのうち、少しでもオフセットが生じていない時間データを取得できれば、正確な探査結果を算出できる。すなわち、ある程度のオフセットの発生を許容できるので、１次磁場の強度を高めることができる。この結果、１次磁場の強度をより高めて、より深度の深い範囲のデータを取得することができる。 In particular, among the time data of the secondary magnetic field measured by the detection unit 2, it is determined whether or not an offset has occurred, and the search result is calculated after excluding the offset occurrence. As a result, if the time data that does not cause any offset among time data acquired corresponding to each period of the primary magnetic field can be acquired, an accurate search result can be calculated. That is, since the occurrence of a certain amount of offset can be allowed, the strength of the primary magnetic field can be increased. As a result, it is possible to increase the intensity of the primary magnetic field and acquire data in a deeper range.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an electromagnetic exploration device 1 according to an embodiment of the present invention. この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１を用いた電磁探査方法の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the electromagnetic exploration method using the electromagnetic exploration apparatus 1 according to embodiment of this invention. この発明の実施の形態に従う検出部２の一部断面側面図である。It is a partial cross section side view of the detection part 2 according to embodiment of this invention. ＳＱＵＩＤ２０による磁場検出の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the magnetic field detection by SQUID20. ＳＱＵＩＤ２０へ入力する磁束と出力電圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnetic flux input into SQUID20, and an output voltage. この発明の実施の形態に従うＦＬＬ回路２２の概略の回路構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic circuit configuration of FLL circuit 22 according to an embodiment of the present invention. この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１における送信電流および発生する２次磁場を説明するための時間波形である。It is a time waveform for demonstrating the transmission current and the secondary magnetic field which generate | occur | produce in the electromagnetic survey apparatus 1 according to embodiment of this invention. ＦＬＬ回路の動作原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of operation of a FLL circuit. この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１において発生する磁場の時間波形である。It is a time waveform of the magnetic field which generate | occur | produces in the electromagnetic survey apparatus 1 according to embodiment of this invention. ＳＱＵＩＤ２０における磁場の時間的変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the time change of the magnetic field in SQUID20. この発明の実施の形態に従うＳＱＵＩＤ２０が出力する測定信号の時間波形である。It is a time waveform of the measurement signal which SQUID20 according to embodiment of this invention outputs. この発明の実施の形態に従うＦＬＬ回路から出力される測定信号の一例を示す時間波形である。It is a time waveform which shows an example of the measurement signal output from the FLL circuit according to embodiment of this invention. この発明の実施の形態に従うＦＬＬ回路から出力される測定信号の一例を示す時間波形である。It is a time waveform which shows an example of the measurement signal output from the FLL circuit according to embodiment of this invention. この発明の実施の形態に従うデータ処理装置３の概略のハードウェア構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the schematic hardware constitutions of the data processor 3 according to embodiment of this invention. この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１のデータ処理に係る制御構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure which concerns on the data processing of the electromagnetic survey apparatus 1 according to embodiment of this invention. この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１によって取得された探査結果の一例を従来例と比較して示すグラフである。It is a graph which shows an example of the exploration result acquired with the electromagnetic exploration apparatus 1 according to embodiment of this invention compared with a prior art example. この発明の実施の形態に従う電磁探査装置１における処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence in the electromagnetic exploration apparatus 1 according to embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１電磁探査装置、２検出部、３データ処理装置、２０ＳＱＵＩＤ、２１フィードバックコイル、２２ＦＬＬ回路、２４容器部、２６真空層、２８蓋部、４０コントローラ、４２変換部、４４パルス発振部、４６送信機、４８送信ループコイル、２２１差動増幅器、２２２，２２６演算増幅器、２２３コンデンサ、２２４，２２５抵抗器、２２７可変抵抗器、３０４ディスプレイ部、３０６インターフェイス部、３０８入力部、３１０ハードディスク部、３１２メモリ部、３１４ＣＤ−ＲＯＭドライブ、３１４ａＣＤ−ＲＯＭ、３１６ＦＤＤドライブ、３１６ａフレキシブルディスク、３５２送信制御部、３５４バッファ部、３５６抽出部、３５８判断部、３６０正規化部、３６２出力部、３７０データ格納部、ＪＪジョセフソン接合、ＬＮ２液体窒素。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic exploration apparatus, 2 detection part, 3 data processing apparatus, 20 SQUID, 21 feedback coil, 22 FLL circuit, 24 container part, 26 vacuum layer, 28 lid part, 40 controller, 42 conversion part, 44 pulse oscillation part, 46 Transmitter, 48 Transmitting loop coil, 221 Differential amplifier, 222,226 Operational amplifier, 223 Capacitor, 224,225 Resistor, 227 Variable resistor, 304 Display unit, 306 Interface unit, 308 Input unit, 310 Hard disk unit, 312 Memory unit, 314 CD-ROM drive, 314a CD-ROM, 316 FDD drive, 316a flexible disk, 352 transmission control unit, 354 buffer unit, 356 extraction unit, 358 judgment unit, 360 normalization unit, 362 output unit, 3 0 data storage unit, JJ Josephson junction, LN2 liquid nitrogen.

Claims

A transmitter that generates a periodically varying magnetic field toward the exploration target;
A detection unit including a SQUID and detecting a magnetic field generated according to the search target;
A data processing device for collecting detection results by the detection unit;
The detector is
A feedback coil that generates a magnetic field for canceling an external magnetic field input to the SQUID;
A feedback circuit unit that supplies current to the feedback coil according to a voltage generated by the SQUID,
The data processing device includes:
Time data generating means for generating a plurality of time data in association with each cycle of the varying magnetic field from magnetic field data continuously detected by the detection unit;
Exclusion means for excluding time data in which a predetermined amount of deviation occurs with respect to a predetermined reference value among the plurality of time data,
Wherein the plurality of the time data, on the basis of the time data not excluded residual, viewed including an output means for outputting a search result indicating the search target,
The time waveform of the varying magnetic field is a pulse waveform in which a positive direction pulse and a negative direction pulse are periodically repeated across a zero interval,
The excluding means detects the deviation of the predetermined amount based on a value before a predetermined period from the timing when the positive direction pulse returns to zero and a value before the same predetermined period from the timing when the negative direction pulse returns to zero. An electromagnetic exploration device that determines whether or not it has occurred .

A transmitter that generates a periodically varying magnetic field toward the exploration target;
A detection unit including a SQUID and detecting a magnetic field generated according to the search target;
A data processing device for collecting detection results by the detection unit;
The detector is
A feedback coil that generates a magnetic field for canceling an external magnetic field input to the SQUID;
A feedback circuit unit that supplies current to the feedback coil according to a voltage generated by the SQUID,
The data processing device includes:
Time data generating means for generating a plurality of time data in association with each cycle of the varying magnetic field from magnetic field data continuously detected by the detection unit;
Exclusion means for excluding time data in which a predetermined amount of deviation occurs with respect to a predetermined reference value among the plurality of time data,
Wherein the plurality of the time data, on the basis of the time data not excluded residual, viewed including an output means for outputting a search result indicating the search target,
The time waveform of the varying magnetic field is a pulse waveform in which a positive direction pulse and a negative direction pulse are periodically repeated across a zero interval,
The excluding means is configured to determine the predetermined amount based on a value at the time when a predetermined period has elapsed from the timing at which the positive direction pulse returns to zero and a value at the time at which the same predetermined period has elapsed from the timing at which the negative direction pulse returns to zero. An electromagnetic exploration device that determines whether or not a deviation has occurred .

The predetermined amount is determined on the basis of the voltage corresponding to a single flux quantum of the SQUID, the electromagnetic survey system according to claim 1 or 2.

The output means calculates the search result by averaging the time data of the residual for each corresponding time, the electromagnetic survey system according to any one of claims 1-3.

An electromagnetic search data processing method in an electromagnetic exploration device,
The electromagnetic exploration device
A transmitter that generates a periodically varying magnetic field toward the exploration target;
A detection unit that includes a SQUID and detects a magnetic field generated according to the search target,
The detector is
A feedback coil that generates a magnetic field for canceling an external magnetic field input to the SQUID;
A feedback circuit unit that supplies current to the feedback coil according to a voltage generated by the SQUID,
The electromagnetic search data processing method includes:
Collecting magnetic field data continuously detected by the detection unit;
Generating a plurality of time data in association with each cycle of the varying magnetic field from the continuously detected magnetic field data;
Excluding time data in which a predetermined amount of deviation has occurred with respect to a predetermined reference value among the plurality of time data; and
A step of outputting a search result indicating the search target, based on the remaining time data not excluded among the plurality of time data ,
The time waveform of the varying magnetic field is a pulse waveform in which a positive direction pulse and a negative direction pulse are periodically repeated across a zero interval,
In the step of excluding the time data, based on the value before a predetermined period from the timing when the positive direction pulse returns to zero and the value before the same predetermined period from the timing when the negative direction pulse returns to zero, An electromagnetic search data processing method for determining whether or not a quantitative deviation has occurred .

An electromagnetic search data processing method in an electromagnetic exploration device,
The electromagnetic exploration device
A transmitter that generates a periodically varying magnetic field toward the exploration target;
A detection unit that includes a SQUID and detects a magnetic field generated according to the search target,
The detector is
A feedback coil that generates a magnetic field for canceling an external magnetic field input to the SQUID;
A feedback circuit unit that supplies current to the feedback coil according to a voltage generated by the SQUID,
The electromagnetic search data processing method includes:
Collecting magnetic field data continuously detected by the detection unit;
Generating a plurality of time data in association with each cycle of the varying magnetic field from the continuously detected magnetic field data;
Excluding time data in which a predetermined amount of deviation has occurred with respect to a predetermined reference value among the plurality of time data; and
A step of outputting a search result indicating the search target, based on the remaining time data not excluded among the plurality of time data ,
The time waveform of the varying magnetic field is a pulse waveform in which a positive direction pulse and a negative direction pulse are periodically repeated across a zero interval,
In the step of excluding the time data, based on the value at the time when a predetermined period has elapsed from the timing when the positive direction pulse returns to zero and the value at the time when the same predetermined period has elapsed from the timing at which the negative direction pulse returns to zero, An electromagnetic search data processing method for determining whether or not the predetermined amount of deviation has occurred .