JPH03194488A - 埋設物の探知装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はガス管、水道管、電カケープル、電話ケーブル
又はワイヤ等の、地中に埋設された導電性を有する埋設
物の位置を探知するための装置に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）地ｒ＋
＋ｉこ埋設された電気伝導性を有する埋設管や埋設ケー
ブル等の埋設物の位置、即ちその直上位置と埋設深さを
探知するための従来の方法としては、通常は、手軽で比
較的探知精度が良く、しかもいろいろな場所に適用が可
能であることから磁気的探知方法が多く使用されている
。そしてかかる磁気的探知方法では、地中埋設物に交流
電流を流し、この交流電流により周囲に発生する磁界の
分布を受信器の磁気センサで検出することにより探知す
る方法が最も多く採用されており、この場合、地中埋設
物に交流電流を流す方法としては、地上の露出部に直接
に交流電流源を接続して流す直接送信法と、送信器で発
生させた送信磁界で電磁誘導により流す誘導送信法とが
ある。本発明は後者の誘導送信法に関するもので、この
方法では地上露出部が必要個所に存在しない地中埋設物
にも適用し得るという利点があるが、該地中埋設物に流
れる誘導電流により発生する磁界のみを高精度に検出す
る必要がある。

しかしながら誘導送信法では、誘導電流により発生する
磁界に加えて、送信器で発生させた送信磁界も受信器の
磁気センサに受信され易く、かかる送信磁界は受信器に
於いて磁気センサにより検出した検出磁界を歪めて精度
が悪化し、この傾向は送信器と受信器の距離が近くなる
程顕著となる。

即ち、第４図は、磁気センサが検出する磁界を送信磁界
を基準としてベクトル表示したもので、かかるベクトル
因かられかるように、誘導電流により発生する磁界は送
信磁界に対して９０″位相がずれており、従って磁気セ
ンサは、この９０″位相がずれた磁界と送信磁界が重畳
された状態で磁界を検出するため、磁気センサによる検
出磁界は送信磁界に対して、送信コイルからの距離に応
じてＯ°〜９０’の位相差を有する。従って、送信器の
近くで探知を行う必要がある場合には、送信磁界が大き
な誤差要因となっている。しかも誘導電流により発生す
る磁界と送信磁界とは、当然周波数が同一であるので、
通常のフィルタでは区別することができず、その影響の
除去は一般的には困難である。

このような影響を除去し得る装置として、送信器の送信
コイルと、受信器の磁気センサの磁気感度のある方向を
直交させるように配置したり、あるいは第５図に示すよ
うに、送信コイルａと直列に接続したキャンセルコイル
ｂを磁気センサＣの近傍に配置して、第４図に示すよう
に該磁気センサＣ付近の送信磁界ｄを、キャンセルコイ
ルｂで発生するキャンセル磁界ｅにより相殺することに
より、磁気センサＣ付近の送信磁界ｄを部分的に零にす
る装置が試みられている。

しかしながら、これらの方法では、送信コイルａと磁気
センサＣの相対位置を完全に固定することが必須条件と
なり、これらを装置する送信器と受信器とが分離されて
いる通常の探知装置に適用することはできない。また、
送信器と受信器を一体に構成したものでも、温度変化や
機械的な変形によって送信コイルａと磁気センサＣの相
対位置が変化すると、キャンセル磁界ｅによっても送信
磁界ｄを完全に除去はできなくなる。

本発明は以上の課題を解決することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 以上の課題を解決するための本発明の詳細な説明すると
、まず本発明の埋設物の探知装置は、地中に埋設された
電気伝導性を有する埋設物に、送信器で発生させた送信
磁界で電磁誘導により誘導電流を流し、該誘導電流によ
り発生する磁界を受信器で検出して前記地中埋設物を探
知する装置に於いて、前記送信器には、前記送信磁界を
発生させるための送信コイルと、該送信コイルに電流を
流すための交流電源と、前記送信コイルに流れる電流を
検出する電流検出手段と、該電流検出手段で検出した電
流信号を前記受信器に伝送する伝送手段と、前記受信器
から伝送された利得制御信号により利得を変化させて前
記電流信号を増幅する利得可変増幅手段とを設けると共
に、前記受信器には、磁界を検出するための磁気センサ
と、該磁気センサによる検出磁界と、送信器から伝送さ
れた前記電流信号とから、該電流信号と同相及び９０°
位相のずれた成分を抽出する成分抽出手段と、該成分抽
出手段により抽出した９０°位相成分の出力手段と、前
記成分抽出手段により抽出した前記同相成分を利得制御
信号として前記送信器に伝送する伝送手段と、前記送信
器の利得可変増幅手段からの出力電流を流し、前記磁気
センサに対して、前記送信磁界と逆相の磁界を発生させ
るキャンセルコイルとを設け、前記利得可変増幅手段は
前記同相成分を零とするようにフィードバック動作させ
る構成としたものである。

また、他の構成としてま、本発明の埋設物の探知装置は
、地中に埋設された電気伝導性を有する埋設物に、送信
器で発生させた送信磁界で電磁誘導により誘導電流を流
し、該誘導電流により発生する磁界を受信器で検出して
前記地中埋設物を探知する装置に於いて、前記送信器に
は前記送信磁界を発生させるための送信コイルと、該送
信コイルに電流を流すための交流電源と、前記送信コイ
ルに流れる電流を検出する電流検出手段と、該電流検出
手段で検出した電流信号を前記受信器に伝送する伝送手
段と、該電流信号の位相を１８０゜ずらす移相手段と、
該移相手段の出力を、前記受信器から伝送された利得制
御信号により利得を変化させて増幅する利得可変増幅手
段とを設けると共に、前記受信器には、磁界を検出する
ための磁気センサと、該磁気センサによる検出磁界と送
信器から伝送された前記電流信号とから、該電流信号と
同相及び９０’位相のずれた成分を抽出する成分抽出手
段と、該成分抽出手段により抽出した９０’位相成分の
出力手段と、前記成分抽出手段により抽出した前記同相
成分を利得制御信号として前記送信器に伝送する伝送手
段と、前記送信器の利得可変増幅手段からの出力電流を
流し、前記磁気センサに対して前記送信磁界と逆相の磁
界を発生させるキャンセルコイルとを設け、前記利得可
変増幅手段は前記同相成分を零とするようにフィードバ
ック動作させる構成としたものである。

以上の構成に於いて、成分抽出手段はロックインアンプ
により構成することができる。また伝送手段は、絶縁型
伝送手段とすることが好ましい。

（作用） 以上の構成に於いて本発明の探知装置は、送信器の送信
コイルで発生させた送信磁界で電磁誘導により地中埋設
物に誘導電流を流し、この誘導電流により発生する磁界
を受信器の磁気センサで検出して、その結果から前記地
中埋設物の探知を行う。この際、本発明は受信器に於い
て、検出磁界と、送信器から伝送された、送信コイルに
流れる電流に対応した電流信号とから成分抽出手段によ
り、誘導電流による磁界に対応する９０°位相のずれた
成分を抽出し、これを出力手段により出力すると共に、
前記成分抽出手段により抽出した前記電流信号と同相の
成分を利得制御信号として送信器に送り、送信器に於い
て利得可変増幅手段をフィードバック動作させて前記電
流信号を増幅する。そしてこの出力電流を受信器のキャ
ンセルコイルに流して、前記同相成分を零とするように
該キャンセルコイルに流す出力電流を変化させ、前記送
信磁界と逆相のキャンセル磁界を変化させる。

本発明はこのようにして、磁気センサに対して送信磁界
と絶対値が等しく、逆相、即ち位相が１８０°ずれたキ
ャンセル磁界を加えて送信磁界と相殺することにより、
該送信磁界の影響を完全に除去することができ、従って
送信磁界と９０’位相のずれた誘導電流による磁界だけ
を磁気センサにより検出することができる。かかる送信
磁界のキャンセルは磁界の段階で行うので、磁気センサ
やその他の構成要素には非常に高い精度や分解能を必要
とせずに、高精度の地中埋設物の探知を行うことができ
る。

上記のキャンセル磁界は、前記電流信号と同相の出力電
流をキャンセルコイルに流して発生させるように構成し
ても良いし、該電流信号と逆相の出力電流をキャンセル
コイルに流して発生させるように構成することもでき、
前者と後者はキャンセルコイルの巻き方向が逆となる。

以上のキャンセル動作に於いて、送信器に於いて電流検
出手段により検出した電流信号は利得可変増幅手段によ
り所定の増幅をした後に、受信器側にもたらしてキャン
セルコイルに流すので、前記電流信号を直接に送信器か
ら受信器に伝送して、受信器側に於いて利得可変増幅手
段により増幅する場合と比較して、位相の変動を少なく
することができ、従ってキャンセル磁界による送信磁界
の相殺を安定して行うことができ、こうして該送信磁界
の影響を安定して完全に除去することができる。

（実施例） 次に本発明の実施例を図について説明する。

まず第１図及び第２図に於いて二点鎖線の左側に対応す
る符号Ａは送信器を示し、二点鎖線の右側に対応する符
号Ｂは受信器を示している。

送信器Ａには送信磁界を発生させるための送信コイルｌ
と、該送信コイルｌに電流を流すための交流電源２を設
けると共に、送信コイル１に電流検出手段としての直流
抵抗３を直列に接続し、この直流抵抗３の両端の電圧に
より前記送信コイル１に流れる電流を検出する構成とし
ている。この直流抵抗３で検出した電流信号は、絶縁型
伝送手段であるトランス型の絶縁アンプ４ａを介して受
信器Ｂに伝送する構成としている。絶縁型伝送手段とし
ては、この他フォトカブラを用いて、光により伝送する
構成とすることができる。

符号５はコイル等の磁気センサであり、また符号６は成
分抽出手段としてのロックインアンプである。このロッ
クインアンプ６は前記絶縁アンプ４ａを介して送信器Ａ
から伝送された電流信号を参照信号として入力すると共
に、前記磁気センサ５からの検出磁界を検出信号として
入力して、前記電流信号と同相及び９０°位相のずれた
成分を抽出する構成としている。そして、このロックイ
ンアンプ６の９０°位相出力はレベルメータ等の出力手
段７により表示等の出力を行う構成としている。尚、磁
気センサ５とこのロックインアンプ６間にはプリアンプ
８を介装している。前記ロックインアンプ６は例えば、
第３図に示すように、参照信号を１分し、−力価を９０
°の移相器９を経た後に第一の乗算器１０ａに入力する
と共に、他方側はそのまま第二の乗算器１０ｂに入力し
、そして検出信号をやはり１分して第一、第二の乗算器
１０ａ、１０ｂに入力して、夫々の乗算器１０ａ、１０
ｂに於いて参照信号と乗算を行い、夫々の乗算器１０ａ
、１０ｂの乗算出力をローパスフィルタｌｌａ、ｌｌｂ
を通して直流成分として取りだす構成とすることにより
、参照信号と同相及び９０’位相のずれた検出出力を得
ることができる。

次に、符号１２は前記送信器Ａに設けた利得可変増幅手
段としての利得可変アンプであり、該利得可変アンプ１
２は、その利得制御人ノコ部１２ｂに絶縁アンプ４ｂを
介して前記ロックインアンプ６の前記同相成分出力を入
力する構成とすると共に、出力部１２ｃを、受信器Ｂに
於ける前記磁気センサ５の近傍の適所に設けたキャンセ
ルコイル１３に接続して出力電流を流す構成としている
。

また第１図の構成に於いては、利得可変アンプ１２の入
力部１２ａに前記電流信号を直接に入力する構成として
おり、−力筒２図の構成に於いては、前記電流信号を１
８０”の移相器１４により移相させた後に利得可変アン
プ１２の入力部１２ａに入力する構成としている。これ
らの第１図、第２図のいずれの構成に於いても、キャン
セルコイルＩ３は利得可変アンプＩ２の出力電流により
、ｈｊｊ記送信磁界と逆相のキャンセル磁界を発生させ
るように構成しており、従って前者と後者はキャンセル
コイル１３の巻き方向を逆に構成している。

そして前記利得可変アンプ１２は、前記同相成分出力を
零とするようにフィードバック動作させるように構成し
ている。

以上の構成に於いて、前述した地中埋設部の探知を行う
際、交流電源２から送信コイル１に流れている電流は、
直流抵抗３により検出され、絶縁アンプ４ａを介して電
流信号として受信器Ｂに伝送され、ロックインアンプ６
の参照入力部６ｂに入力される。また該電流信号は、送
信器Ａに於いてそのまま又は）８０°移和された状態に
於いて利得可変アンプ１２の入力部１２ａに入力される
。

一方、磁気センサ５により検出した磁界は、プリアンプ
７により十分な大きさの信号に増幅されてロックインア
ンプ６の検出入力部６ａに入力され、該ロックインアン
プ６により、前記電流信号を参照信号として、それと同
相の成分と９０°位相のずれた成分が抽出される。そし
てこの９０’位相成分、即ち誘導電流による磁界に対応
する成分はレベルメータに表示する等、出力手段７によ
り表示等の出力を行って、所定の地中埋設物の探知を行
うことができる。

かかる際、ロックインアンプ６の同相成分出力は、絶縁
アンプ４ｂを介して送信器Ａに送られ、利得可変アンプ
１２の利得制御入力部＋２ｂに入力されて、そのレベル
により該利得可変アンプ１２の利得を変化させ、前記電
流信号に対応する出力電流を受信器Ｂに送って、これに
よりキャンセルコイル１３から前記送信磁界と逆相のキ
ャンセル磁界を発生させ、そのフィードバック動作によ
り前記同相成分出力を零とする。こうして、磁気センサ
５の部分に於いてキャンセル磁界により送信磁界をキャ
ンセルすることにより、磁気センサ５に対する送信磁界
の影響を完全に除去することができる。特に本発明では
、上記したように送信磁界のキャンセルを磁界の段階で
行うので、この方法とは異なり例えば磁気センサにより
合成の磁界を検出した後に、この検出磁界を送信磁界の
同期信号等を用いて演算により送信磁界のキャンセルを
行う方法と比較して、磁気センサ５やその他の構成要素
に非常に高い精度や分解能を必要とせず、高精度の探知
を行うことができる。また、前述した通り、送信器から
受信器への電流信号の伝送を、絶縁アンプ４等の絶縁型
伝送手段を介して行うようにして、これらの間の容量性
結合等の電気的結合を極めて小さくすれば、前述したキ
ャンセル磁界を送信磁界に対して正確に逆相とすること
ができ、こうして送信磁界の影響を完全に除去すること
により、検出精度をより高めることができる。

尚、本発明の探知装置は、通常の探知方法と同様に受信
器側を地中埋設物の探知対象部分の上方に於いて移動さ
せて探知する方法に適用し得るのは勿論の事、例えば特
願昭６３年第１２５３７７号の願書に添付した明細書及
び図面に開示されているように、送信器側を前記探知対
象部分の上方に於いて移動させて探知する方法等にも適
用し得るのは勿論である。

（発明の効果） 本発明は以上の通り、誘導送信法を適用する地中埋設物
の探知装置に於いて、探知対象の地中埋設物に流れる誘
導電流による磁界の検出の誤差となる送信磁界を、受信
器の磁気センサの近傍に於いて、磁界の段階で自動的に
キャンセルすることができるので、磁気センサやその他
の構成要素に非常に高い精度や分解能を必要とせずに、
非常に高精度の探知を行えるという効果がある。特に本
発明は、前記送信磁界のキャンセルに於いて、送信器に
於いて電流検出手段により検出した電流信号を利得可変
増幅手段により所定の増幅をした後に、受信器側にもた
らしてキャンセルコイルに流すので、ｎｊｆ記電流信号
を直接に送信器から受信器に伝送して、受信器側に於い
て利得可変増幅手段により増幅する場合と比較して、位
相の変動を少なくすることができ、従ってキャンセル磁
界による送信磁界の相殺を安定して行うことができ、以
って該送信磁界の影響を安定して完全に除去することが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例の全体構成を表わした
系統説明図、第３図は成分抽出手段の一例としてのロッ
クインアンプの構成例を表わした系統説明図、第４図は
検出磁界や、キャンセル磁界による送信磁界のキャンセ
ル動作を表わしたベクトル図、第５図は従来例の全体構
成を表わした系統説明図である。 符号Ａ・・・送信器、Ｂ・・・受信器、１・・・送信コ
イル、２・・交流電源、３・・直流抵抗（１！流検出手
段）、４ａ、４ｂ・・・絶縁アンプ（伝送手段）、５−
磁気センサ、６・・・ロックインアンプ（成分抽出手段
）、７・・・出力手段、８・・・プリアンプ、９・・・
移相器、Ｏａ、］Ｏｂ−乗算器、ｌｌａ、ｌ１ｂ−ロー
パスフィルタ、１２・・・利得可変アンプ（利得可変増
幅手段）、１３・・・キャンセルコイル、１４・・・移
相器（移相手段）。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）地中に埋設された電気伝導性を有する埋設物に、
   送信器で発生させた送信磁界で電磁誘導により誘導電流
   を流し、該誘導電流により発生する磁界を受信器で検出
   して前記地中埋設物を探知する装置に於いて、前記送信
   器には、前記送信磁界を発生させるための送信コイルと
   、該送信コイルに電流を流すための交流電源と、前記送
   信コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、該電
   流検出手段で検出した電流信号を前記受信器に伝送する
   伝送手段と、前記受信器から伝送された利得制御信号に
   より利得を変化させて前記電流信号を増幅する利得可変
   増幅手段とを設けると共に、前記受信器には、磁界を検
   出するための磁気センサと、該磁気センサによる検出磁
   界と送信器から伝送された前記電流信号とから、該電流
   信号と同相及び９０゜位相のずれた成分を抽出する成分
   抽出手段と、該成分抽出手段により抽出した９０゜位相
   成分の出力手段と、前記成分抽出手段により抽出した前
   記同相成分を利得制御信号として前記送信器に伝送する
   伝送手段と、前記送信器の利得可変増幅手段からの出力
   電流を流し、前記磁気センサに対して、前記送信磁界と
   逆相の磁界を発生させるキャンセルコイルとを設け、前
   記利得可変増幅手段は前記同相成分を零とするようにフ
   ィードバック動作させる構成としたことを特徴とする埋
   設物の探知装置。
2. （２）地中に埋設された電気伝導性を有する埋設物に、
   送信器で発生させた送信磁界で電磁誘導により誘導電流
   を流し、該誘導電流により発生する磁界を受信器で検出
   して前記地中埋設物を探知する装置に於いて、前記送信
   器には、前記送信磁界を発生させるための送信コイルと
   、該送信コイルに電流を流すための交流電源と、前記送
   信コイルに流れる電流を検出する電流検出手段と、該電
   流検出手段で検出した電流信号を前記受信器に伝送する
   伝送手段と、該電流信号の位相を１８０゜ずらす移相手
   段と、前記受信器から伝送された利得制御信号により利
   得を変化させて前記移相手段の出力を増幅する利得可変
   増幅手段とを設けると共に、前記受信器には、磁界を検
   出するための磁気センサと、該磁気センサによる検出磁
   界と送信器から伝送された前記電流信号とから、該電流
   信号と同相及び９０゜位相のずれた成分を抽出する成分
   抽出手段と、該成分抽出手段により抽出した９０゜位相
   成分の出力手段と、前記成分抽出手段により抽出した前
   記同相成分を利得制御信号として前記送信器に伝送する
   伝送手段と、前記送信器の利得可変増幅手段からの出力
   電流を流し、前記磁気センサに対して、前記送信磁界と
   逆相の磁界を発生させるキャンセルコイルとを設け、前
   記利得可変増幅手段は前記同相成分を零とするようにフ
   ィードバック動作させる構成としたことを特徴とする埋
   設物の探知装置。
3. （３）請求項１または２の伝送手段は、絶縁型伝送手段
   であることを特徴とする埋設物の探知装置。
4. （４）請求項１または２の成分抽出手段はロックインア
   ンプにより構成したことを特徴とする埋設物の探知装置
   。