JPH01265187A - 商用周波数信号を利用した地下探査法及び装置 - Google Patents

商用周波数信号を利用した地下探査法及び装置

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JPH01265187A
JPH01265187A JP63094875A JP9487588A JPH01265187A JP H01265187 A JPH01265187 A JP H01265187A JP 63094875 A JP63094875 A JP 63094875A JP 9487588 A JP9487588 A JP 9487588A JP H01265187 A JPH01265187 A JP H01265187A
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坪田 浩二
Kazumitsu Noritake
則竹 和光
Riyou Ooya
大屋 崚
Akira Saito
章 斎藤
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Mitsui Mineral Development Engineering Co Ltd
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Mitsui Mineral Development Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は土木・建設のための地盤・岩盤調査、探鉱にお
ける基盤深度・I(!!質境界及び地l!!構造の推定
、地熱探査における地質構造の推定、地下水・石油の探
査等に利用され、自然環境中のTLS11場を測定する
ことにより地下比抵抗を探査する地下比抵抗探査法に関
するものである。
〔従来の技術) 一般に、地下構造の調査、ウラン鉱床の探査、ウラン鉱
床を取り巻く地M環境調査、石油鉱床や地熱地帯の探査
等に自然環境中の電磁場を測定する地下比抵抗探査技術
が用いられている。
このような地下比抵抗探査技術として、例えば地磁気の
変動による誘導?I!磁場の比(電磁波動インピーダン
ス)の測定によって地下の比抵抗を求める方法(MT法
)がある。また、潜水艦のナビゲーション用に発射され
ている数10KHzオーダーの電磁波を信号源とし、深
度の浅い所を対象としてMT法と同様の原理で探査を行
うVLF法、熱帯地方で頻発する雷により発生し、電N
層を通して伝播してくる数H’zオーダーの電磁波を信
号源としてMT法と同様の原理で探査を行うELFMT
法等が実用化されている。また、人工的に電C11場を
発生させて地下比抵抗を求めるC3AMT法も広く用い
られている。
この他、直流電流を強制的に地中に流して比抵抗を測定
する比抵抗法、人工的に地震波を発生させてその反射波
を検出する浅層反射法(MINI−3OS IE法)等
も用いられている。
〔発明が解決すべき課題〕
しかしながら、MT法では低周波の電磁場を測定するた
めに測定時間が極めて艮(なるという欠点がある。また
3/LF法およびELMT法はいずれも簡便な探査法で
あるが、前者は使用する周波数が数10KHzと比較的
高く、探査できる深度が浅いという問題がある。また後
者は3〜60112の周波数帯を使用し、信号強度が弱
く不安定であるため、大き・なインダクションコイルや
ゲインが大きく安定度の良い増幅器が必要となり、装置
が大がかりになり、コストがかかるという問題がある。
また人工的に電磁場を作りだす方法では、測定点毎に装
置を設置して電磁場を発生させるため、広範囲に手早く
探査することができないという問題がある。しかも、こ
れらの従来の測定方法においては、検出した信号を高速
フーリエ変換して、周波数領域へ変換し、これをスタッ
クしてS/N比を向上させるようにしており、データ取
得毎に高速フーリエ変換を繰返し実施するために非常に
演算時間がかかり、スタック回数をそれほど多くとれな
いという問題がある。
また、比抵抗法は人手を要し、またMINI−3O3I
E法の場合は多くの人手と大掛かりな装置を必要とし、
コストがかかるという問題がある。
一方、地下構造の探査に対する需要は、土木、建設のた
めの地盤調査や地熱、石油、鉱床、地下水の探査などの
分野で高まっており、手軽に地下比抵抗の探査ができる
装置の開発が待たれていた。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、従来から
電気探査でノイズとして扱われてきた送電線からの電磁
場を積極的に利用し、商用電磁場の周期性、安定性、大
きな信号強度という特徴を活かして高精度にかつ簡便に
電磁場を測定することができる商用周波数信号を利用し
た地下探査法及び装置を提供することを目的とする。
(!!!題を解決するための手段〕 本発明は、自然環境中における電磁場を測定して地下比
抵抗を求める探査法において、送電線を流れる商用周波
数信号を信号源とし、送電線から放射される一次電磁場
、−成型磁場により地中に誘起される電流により生ずる
二次電磁場の和の電場成分と磁場成分とを検出し、検出
した電場成分と磁場成分との比から地下比抵抗を求める
こと、及び自然環境中における電磁場を測定して地下比
抵抗を求める探査装置において、送電線に平行な電場成
分を検出する電場センサと、送電線に直交する磁場成分
を検出する磁場センサと、検出した電磁場の値を処理す
るデータ処理装置と、データ処理した結果を出力する出
力装置とを備え、送電線を流れる商用周波信号を信号源
として電磁場を検出することを特徴とする。
〔作用〕
本発明は送電線を流れる電流が周囲に一次電磁場を形成
し、この−成型磁場によって地下に渦電流が流れ、この
渦電流がさらに新たな二次電磁場を発生させることを利
用し、この−成型磁場と二次電磁場の和を地上で電場と
磁場の青成分として測定し、地下比抵抗を得るようにし
たもので、商用周波数電磁場の周期性、安定性および信
号強度が大きいという特徴のために、高精度、かつ迅速
に地下比抵抗を測定することが可能となる。また商用周
波数の安定性を利用し、この周期でデータサンプリング
を行って加算するようにすれば、容品にS/N比を向上
させることができる。
(実施例) 以下、実施例を図面を参照して説明する。
第1図〜第3図は本発明を説明するための図で、第1図
は本発明の構成を示す図、第2図は送電綿に対するセン
サの配置を示す図、第3図は測定器の構成を示す図であ
る。
第2図において、電場センサ12は送電線に対して平行
に配置し、誘導コイルからなる磁場センサ11を送T1
.線に直角に配置し、それぞれのセンサからの検出信号
を測定器本体101へ導くようにする。
さらに具体的には第3図に示すように2本の電位電極1
21,122を所定の間隔、通常20〜30m程度の間
隔をおいて地中に埋め込み、さらにアース1掻13を埋
め込む、そして、誘導コイル11を送電線に直角になる
ように配置し、測定器本体+01へはバッテリーから電
源供給をする。
さらに測定器本体101にはプリンタ102を接続し、
検出結果を自動的にプリントアウトできるようにする。
測定器本体101は第1図に示すように、誘導コイル1
1、電場センサ12からの検出信号をそれぞれ増幅器2
1.22で増幅し、さらにフィルタ31.32で50H
zまたは60 Hzおよびその高2I!J波成分を抽出
し、データ処理装置4に加える。データ処理装置4は得
られた信号を高速フーリエ変換して各周波数に対する電
場、磁場の強さを検出し、電場と磁場の比率から地下比
抵抗を算出し、プリンタ等からなる出力装置5により出
力するようにする。なお、データ処理装置4においζは
得られた信号をその都度高速フーリエ変換する方法ある
いは商用周波信号に同期して信号でサンプリングし、時
間領域でスタックして信号強度を強調し、S/N比を向
上させ、それから−度の高速フーリエ変換で各周波数に
対する電場、磁場、地下比抵抗を求めるようにしてもよ
い。
次に具体的な測定方法について説明すると、第3図に示
すように電掻を3本送電線に平行に埋め、誘導コイルを
送Tr、t91に対し直角に置き、各ターミナルおよび
プリンタを測定本体と接続する。そして、電極間隔を測
り、その長さを測定器のダイヤルに設定し、周波数のチ
ャンネルを送電線の周波数50 Hzまたは5 Q H
zに合わせる。そして、スイッチONL、電極間の電位
差を検出して電界強度(V/m)を求め、また誘導コイ
ルに誘起される起電力から磁場強度を求める。このとき
電場ト磁場の信号レベルを測定に都合のよいレベルにg
Ig節して測定する。測定器内で基本周波数とその高調
波毎の電場E、電場と磁場の比E/)[および比抵抗を
計37し、プリンタに出力する。丘作はボタンを押すだ
けで測定と計算は自動的に行われる。
第4図は本発明により測定した5 0 Hzにおける比
抵抗分布平面図であり、第5図は同一地域を20.4H
zのELFMT法により測定した比抵抗平面図である0
図中、黒丸で示した点は測定点であるが、第4図の中央
左側の空白部分は人家の密集した地域または送電線に近
ずぎて測定できなかった部分である。第5図と比較する
と、中央部を南北に延びる低比抵抗帯および東南部の高
い比抵抗帯をよく捉え、測定法として確立しているEL
FMT法とほぼ同様な結果が得られることが分かる。
第6図、第7図は本発明とC3AMT法により測定した
周波数に対する比抵抗を示す図で、図中、口印が本発明
、X印がC3AMTA法である。なお、検出した電場と
磁場とから地下比抵抗を求めるのは(1)式のようにな
る。
ρ−(1,26X10’ /f)  l Ex/Hy 
 I ”  −(1)但しρは比抵抗(Ω・m)、fは
周波数(1/5ec)、Exは送電線に平行な電場成分
(V/m)、o yは送電線に垂直な方向の磁場成分(
A/m)である。
電磁波の表皮効果により低周波信号は深い所まで、高周
波数信号は浅い所までしか伝播しないので、第6図、第
7図は深度に対する比抵抗分布として捉えることもでき
る。
第6図、第7図から測定法としてi′僅立しているC5
AMT法とほぼ同じ結果が得られることが分かる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、商用周波数信号の周期性
、安定性および信号強度が大きいという特徴を活かして
高精度かつ迅速に地下比抵抗を測定することが可能とな
る。また、地下数百m程度まで探査する方法として電気
探査では比抵抗法、MT法、C3AMT法、地震探査で
は浅層反射法(MINI−3O3IE法)等がアルが、
比抵抗法、MINI−3OSIE法は一地点当たりのデ
ータ量は多いが、スタッフや測定器が大ががりになり、
またMT法は測定時間がかかるので、1点あたりの単価
は高い、C5AMT法はコントロールソースを設定する
必要があり、広範囲を機敏に測定できない、これに対し
本発明の調査法の開発により数百m程度まで探査でき、
少人数で簡便に広範囲な地下比抵抗を精度よく測定する
ことが可能となった。また、測定器はコンパクトで軽量
であり、測定時間を短縮でき、トランスミ7ターの手配
等が不要で、−成型磁波が平面波として近似できる所で
あれば、広範囲にわたって測定でき、周波数毎の比抵抗
マツプの作成、高調波の表皮効果の違いから深度の違い
を判定でき、また、少人数で測定できるので経済的に探
査することが可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図〜第3図は本発明を説明するための図で、第1図
は本発明の構成を示す図、第2図は送電線に対するセン
サの配置を示す図、第3図は測定器の構成を示す図、第
4図は本発明により測定した5 0 Hzにおける比抵
抗平面図、第5図は同一地域を20.4H2のELFM
T法により測定した比抵抗平面図、第6図、第7図は本
発明とC3AMT法により測定した周波数に対する比抵
抗を示す図である。 4・・・データ処理装置、5・・・出力装置、11・・
・誘導コイル、ll・・・磁場センサ、12・・・電場
センサ、13・・・アース1掻、21.22・・・増幅
器、31゜32・・・フィルタ、101・・・測定器本
体、102・・・プリンタ、121,122・・・電位
電極。 出 願 人 動力炉・核燃料開発事業団(外1名)代理
人弁理士  蛭 川 昌 信(外4名)第4図 第6図 hrequency(Hzl 第5図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)自然環境中における電磁場を測定して地下比抵抗
    を求める探査法において、送電線を流れる商用周波数信
    号を信号源とし、送電線から放射される一次電磁場、一
    次電磁場により地中に誘起される電流により生ずる二次
    電磁場の和の電場成分と磁場成分とを検出し、検出した
    電場成分と磁場成分との比から地下比抵抗を求めること
    を特徴とする商用周波数信号を利用した地下探査方法。
  2. (2)自然環境中における電磁場を測定して地下比抵抗
    を求める探査装置において、送電線に平行な電界成分を
    検出する電場センサと、送電線に直交する磁場成分を検
    出する磁場センサと、検出した電磁場の値を処理するデ
    ータ処理装置と、データ処理した結果を出力する出力装
    置とを備え、送電線を流れる商用周波信号を信号源とし
    て電磁場を検出することを特徴とする商用周波数信号を
    利用した地下探査装置。
  3. (3)データ処理装置はフーリエ変換手段を備え、各周
    波数に対する地下比抵抗値を求める請求項2記載の商用
    周波数信号を利用した地下探査装置。
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JP2019527780A (ja) * 2017-06-05 2019-10-03 韓国電力公社Korea Electric Power Corporation 鉄塔基礎諸元予測方法
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