JPH02284090A - スクイド磁束計を用いた地下存置物探知法における雑音除去方法 - Google Patents

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】 （ＰＬ業との利用分野） 本発明は、Ｉ！築物の地下部分とか、地下に埋設されて
いる通信ケーブル、ガス管等の地下存ｌ物に交番電流を
与え、これにより生ずる磁場の分布を、　ＲＦ−５ＱＵ
ＩＤ、　ＤＣ−５ＱＵＩＤ等既知のスクイド磁束計によ
り測知することで、当該地下存置物自体の位置、欠陥位
置などを探知する方法にあって、上記測知結果の精度を
低下させることになる雑音の除去方法、すなわちＳ／Ｎ
比の改善手段に関するものである。

（従来の技術） 配管とか、構造物などの地下埋設物や！！築物等を含む
地下存置物については、その情報が不精であるところか
ら、各種の地下工事を行う直前に人が実際、当該箇所を
掘って埋設物の実態調査を実施するといったことが行わ
れて来た。

これでは大変非能率的であり、多大の労力、費用を要す
ることから、近年埋設物等地下存置物の探知技術が開発
されるに至っている。

ところで、上記地下存置物探知法としては、送信用アン
テナから発射した電磁波の反射波を、受信アンテナによ
り受けるようにする電磁波法、被測定物による静磁界や
交１磁界をスクイド磁束計により測知するようにした電
磁誘導法、そして超音波を利用して探査する弾性波法等
が提案され、既に実用に供されているものもあるが、伺
れの方法にあっても、地下媒体中で’ｉｔ磁波、Ｂｉ束
、ａ音波等が減衰すること、他の構造物との分離問題、
媒体中での土質１石等による散乱、そして雑音の混入な
どがあり、高い精度の測知ができない現状である。

ここで、上記のスクイド磁束計を用いる％１ＪａＵ導法
による地下存ご物の位ｔおよび欠陥位ｌの測定方法とし
ては、一般に、烏有こ物材料の磁化をそのまま測定する
か、磁界（静磁界もしくは交番磁界）を印加しながら、
同上存置物材料の位２や欠陥に基づくスクイド磁束計の
出力変化を検出するようにしたり、また生体磁気計測に
おける測定などのように、電磁ソースからの磁気信号に
よる位置測定も行われている。

ところで、上記いづれのスクイド磁束計による地下存置
物の探知技術にあっても、その測知精度を高くするため
には、　Ｓ／Ｎ比を高くすることが先決であり、従って
周ｒＭ雑音を、いかにして下げるかが重大な問題点とな
ってくる。

ところが、上記探知法に用いているスクイド磁束計なる
ものが、既知の如く、スクイド素子とその前段に配され
ている入力コイル部等については、磁気的シールドが施
されているものの入力コイル部に信号を伝達すべき検出
コイルについては、地下存置物である被測定物から得ら
れる信号に対しても、また雑音に対しても路程状態とな
ったまま用いられており、通常、環境ノイズなるものは
、スクイドの感度の１０’〜１０′倍もあるので、当該
ノイズの影響を、当該検出コイルが直接受けてしまうこ
ととなる。

そこで、これに対処するため、既に、第２図の如く検出
コイルにつきｎ次微分の傾斜計としてあり、微分方向に
決った勾配の磁気信号を、検出しないようにすると共に
概ね、近くからの信号は検知し易く、遠くからの雑音は
除去し得るようになっていて、このような手段により雑
音は約１／１０００８度となるが、実際上市街地にあっ
ては、ノイズをもっと低下させなければ、・信頼できる
測知結果が得られないこととなる。

ところが、これまでＳ／）ｌ比を高くするため、これを
決定することとなる要素である検出コイルの微分次数を
上記のように高めたり、当該コイルの精度、形状に気を
くばることのみに終始しており、従って、　Ｓ／Ｎ比の
飛Ｗ的な改善は不可能な状態となっている。

（発明が解決しようとする！ｊ！！ｌ）木発り１は、上
記の如き従来の問題点に鑑み、地下存置物である被測定
物に交番電流を流すことで、これによる磁場を発生させ
ることで、検出コイルに遠来雑音に対する除去効率を高
めさせることを大前提とし、さらに当該検出コイルの外
周に導体リングを配設してやることで、当該導体リング
の作用により、検出コイルに印加されるノイズによる影
響を大幅に削減するだけでなく、交番電流で発する磁場
の特定の閘波数に注目することで、信号源と導体リング
との距離が大であるとき、当該信号源から発せられる遠
来雑音除去の効率を飛躍的に高め、これにより信頼性の
高い地下存置物の探知を、スクイド磁束計により行い得
るようにしようとするのが、その目的である。

（５ｙＩＡを解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するだに、被測定物である
地下存置物に交番電流を供与し、これにより当該地下存
置物に発生する磁場の分布を、検出コイル、入カコイル
部、スクイド素子、出力回路部を具備したスクイド磁束
計により測知して。

同上地下存置物の位置や欠陥位置などを検知する方法に
おいて、上記スクイド磁束計の検出コイルを、導体リン
グに内装状態として、前記地下存置物に発生した磁場に
電装するようにしたことを特徴とするスクイド磁束計を
用いた地下存置物探知法における雑音除去方法を提供し
ようとするものである。

（作　　　用） 本発明によるときは１発振器から地下埋設存置物に交番
電流が供与されるから、これによる発生磁界が、スクイ
ド磁束計の検出コイルによって十分に検出され、さらに
入力コイル部によりスクイド素子に、当該信号が伝達す
ることで、スクイド磁束計による上記信号の明確な測知
結果が得られ、印加信号による同期検波や加算平均等で
、Ｓ／Ｎ比が大きくなるだけでなく１本発明では、上記
検出コイルを導体リングに内装して測定するようにした
から、この導体リングに、ノイズにより通常的に誘導電
波が流れるほどの周波数をもった磁束が印加されると、
当該導体リングに発生することとなるＪｉ！！場が、同
Ｅ導体リングの内部における磁束を減少させることとな
り、この結果検出コイルに印加されるノイズに基づく磁
場強度が感じ、スクイド磁束計のノイズによる出力も低
減されることとなる。

また、信号源と導体リングとの距離が小さい場合には、
検出コイルの信号Ｚ方向成分に対する効率が高く、導体
リングの影響は少なくなって、地下存置物からの信号は
明確に測知でき、信号源と導体リングとの距離が大であ
るときは、検出コイルだけでなく導体リングも信号の２
方向成分に影響を受けることとなり、遠くからの信号は
高次の微分を行ったと同じになって、遠来の雑音が除去
されてスクイド磁束計のＳ／Ｎ比を向上させることがで
きる。

（実　施　例） 本発明を図面によって詳細に説示すると１例えば、　Ｒ
Ｆ−ＳＱＵＩＤ磁束計を用いて地下存置物を探知するに
は、第１図の如き装置を用いることとなる。

上記装置に用いられているスクイド磁束計１は、既知の
如＜　ＬＨｅを収納した器体１ａ内に、順次下方から検
出コイル２．入力コイル部３．スクイド素子鴫、出力コ
イル部としての出力回路部５を具備し、入力コイル部３
．スクイド素子４．出力回路部５は磁気シールドＧに内
蔵されている。

上記出力回路部５の出力側には、測知回路部７が接続さ
れるが、当該回路部７は、ｍ次按統されたＲＦユニット
７ａ、スクイドコントローラ７ｂ、位相検波１！　７　
ｃ　、波形解析器？ｄ、レコーダ７ｅを有し１本発明で
は電源である発振器８から、被測定物である鋼管等の地
下存置物Ａに、交番電流を供給するようにしていると共
に、当該発振器８の出力を前記位相検波Ｗ７ｃに導入す
るようにしである。

さらに１本発明にあっては、地下存置物Ａｆ）ｍ知に際
し、上記の検出コイル２を１すれば常電導体による導体
リング８に内装状態となし、当該リング９が、上下方向
にｌｉｏされるよう配設しておくのである。

このようにすることで、第３図に示す如く検出コイル２
には、外部磁束φｅ！の入来によってマイスナー電流ｉ
が流れ、これにより、当該磁束がスクイド磁束計によっ
て検出されることになるが、今、導体リング９に、定常
的な誘導電流ｉｒが渣れるほどの周波数をもった磁束が
印加されると、導体りング３によって発生した磁場が、
導体リングＳ内の磁束を、減少させることとなり（ただ
し、この際、マイスナー電流１１と誘導電波ｉ２を比較
すると、ある周波数で１２は、Ｒによりきまる位相遅れ
を生ずるので、検出コイル２に加わる実質の磁束は１周
波数に依存することとなる。）、この結果、検出コイル
２に印加されるノイズに基づく磁場強度が減じ、スクイ
ド磁束計出力中に含まれるノイズ量が低減されることと
なる。

さらに、上記導体リング３を用いることで、信号源と当
該導体リング８との距離が小さいときは、第４図（ａ）
に示す通り、検出コイル２の２方向成分に対する効率は
高く、導体リング３の影響は少なくなるのに対し、上記
の距離が大であると、第４図（ｂ）のように検出コイル
２、導体りング８が、共に外部磁束φｅ！である信号の
２方向への成分の影響を受けることとなり、この結果、
遠くからの信号は、より高次の微分を行ったと等しくな
り、遠来の雑音が除去されることとなって。

スクイド磁束計のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

ここで、導体リング８の性質を決定することとなる要素
は、その形状や材質であって、ＬやＲにより、そのカッ
トオフ周波数が決定され、被測定物に流す交番電流の周
波数を力７トオフ周波数以上で用いれば、近くの被測定
物からのＳｉｎを向上し得る。

このことはその径によって導体リング３からＸ方向への
距離に対する減衰が決るのであり、この際、導体リング
９の径が大きければ大きいほど。

より遠くから減衰が始まる（第４図（ａ）（ｂ））　−
さらに、上記導体リングＳと検出コイル３との結合係数
によって、減衰の大きさが決定される。

ここで、上記本発明の雑音除去方法を用いた地下存置物
の位置測定につき説示すると、第５図に示す如く、検出
コイル２の微分方向を２とし、地下存置物＾に流れる電
流■の方向をｙとすれば。

当該電流Ｉによって発生する磁界Ｍｆは、ｙ方向に対す
る周方向となるから、この磁界？Ｉｆの磁束が検出コイ
ル２をＸ方向に横切るようにすれば、第６図の如きスク
イド磁束計１による出力が得られ、当該波形からｔｆ＆
成分の位置を知ることができる。

すなわち、第６図の両ピーク点ｐ１．ｐ２の中央箇所ａ
が、電流成分のｘ−ｙ平面上における鉛直線上となり、
ｐｌ　とｐｔとの間隔長智が検出コイル２と地下存置物
Ａとの距離すに依存するので、Ｘ方向の情輔となる。

ここで、上記被測定物である地下存置物Ａが未知のもの
であるときは、それが直線状の場合であれば、上記の如
き測定を２点にて行うことにより１曲線状の地下存置物
であれば数点の同上測定作業によって、当該被測定物の
位置が検出可能となる。

次に地下存置物が弊破壊状態であるが穴および屈曲等の
欠陥を有している位置につき、これを測定しようとする
ときは、第７図に示す如く地下存置物真に、ｙ方向への
電流夏を流し、検出コイル２の面を、ｙ方向へ向けて用
いるが、この＊＊分裏方向ｘ、ｙ、ｚ何れの方向でもよ
い。

上記ｙ方向への電流！により生ずる磁界訂によっては、
検出コイル２は、これを検知しないこととなるから、ス
クイド磁束計の出力はないが、第７図の如く地下存置物
＾に、穴とか屈曲等の欠陥箇所Ａ！があると、これを流
れるＩにより、Ｘ方向や２方向の成分が生じ、これによ
りｙ方向に置かれた検出コイル２により出力が得られ、
第８図が、検出コイルなＸの位置に固定して、ｙ方向に
移動したときの当該出力波形を示し、そのａｔが欠陥位
２を示すこととなる。

このようにして欠陥を測知するには、予め配管等の地下
存ｌ物Ａの位置を知っておく必要があり、またＸ方向に
て少なくとも２点の測定を行うことで、欠陥位置の正確
な評価が可能となる。

このことは、もしも大欠陥の場合、穴の鉛直上では信号
が得られず、鉛直線からＸ方向へ、ずらした位置でのみ
検ｒｆｌ可能となるからである。

（発明の効果） 本発明は、地下存置物の位置や欠陥を探知するに当り、
これに用いられるスクイド磁束計の検出コイルを、導体
リングに内装させるようにし、かつ当該地下存置物には
交番電流を供与しておくようにしたので、導体リングに
より、検出コイルに印加されるノイズ信号に基づく磁場
強度を減じてＳ／Ｎ比を大きくで８、かつ、これまた導
体リングによる高次微分効果を特性周波数で実現できて
遠来雑音の消去特性が向上し、地下存を物の測定にあた
り、その測知結果につき大幅に信頼性を高めることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明に係る雑音除去方法を実施して、スク
イド磁束計を用いた地下存置物の探知を行うのに使用で
きる装置の全体構成説明図、第２図は同上装置の検出コ
イルにつき、その雑音除去のため用いられているｎ次微
分形態を示した説明図、第３図は本発明で用いた導体リ
ングと検出コイルとの関係を示す斜視説明図、第４図（
ａ）（ｂ）は夫々信号源と導体リングとが近い場合と、
遠い場合における斜視作用肢明図、第５図は地下存置物
の位置測定方法の原理説明図、第６図は、第５図により
測定したスクイド磁束計の出力波形図、第７図は地下存
置物の欠陥位置測定方法の原理説明図、第８図は、＠７
図により測定したスクイド磁束計の出力波形図である。 １・・・・・−スクイド磁束計 ２・・・・・・検出コイル ３・・・・・・入力コイル部 ・・・・・・スクイド素子 ・・・・・・出力回路部 ・・・・・・導体リング Ａ・・・・・・地下存２物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被測定物である地下存置物に交番電流を供与し、これに
   より当該地下存置物に発生する磁場の分布を、検出コイ
   ル、入力コイル部、スクイド素子、出力回路部を具備し
   たスクイド磁束計により測知して、同上地下存置物の位
   置や欠陥位置などを検知する方法において、上記スクイ
   ド磁束計の検出コイルを、導体リングに内装状態として
   、前記地下存置物に発生した磁場に臨装するようにした
   ことを特徴とするスクイド磁束計を用いた地下存置物探
   知法における雑音除去方法。