JPH04198888A - 誘導送信式埋設管検知方法 - 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】 （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
等の、地中に埋設された電気伝導性を有する埋設管の位
置を誘導送信式に検知するための方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 地中に埋設された電気伝導性を有する管やケーブル等の
埋設管の位置、即ちその直上位置と深度を検知するため
の従来の方法としては、通常は、手軽で比較的検知精度
が良く、しかもいろいろな場所に適用が可能であること
から磁気的検知方法、即ち埋設管に交流電流を流し、こ
の交流電流により周囲に発生する磁界を磁気センサで測
定して、磁気センサの出力が最大になった位置、また磁
気センサの方向によっては出力が最小になった位置を埋
設管の直上位置であるとして検知する方法が多く利用さ
れている。そしてこの磁気的検知方法では、埋設管に交
流電流を流す方法として、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り、後
者の方法は地上露出部が必要個所に存在しない埋設管に
も適用し得るという利点があるが、検知対象の埋設管に
流れる誘導電流により発生する磁界のみを磁気センサに
より高精度に検出する必要がある。また誘導送信法には
、送信器を埋設管の近傍に配置し、該送信器とは独立し
た受信器のみを移動させて、その磁気セシサにより検知
を行う方法や、送信器と受信器を近接させて一体に設置
して構成した送受一体型の検知器を利用する方法があり
、後者の方法では操作者は検知器のみの移動により検知
を行うことができ、前者の方法のように送信器を埋設管
の近傍に配置する必要がないので、操作が非常に簡便で
あるという利点がある。本発明はこのように送受一体型
の検知器を利用して埋設管の検知を行う方法に関するも
のである。

（発明が解決しようとする課題） 上述した通り誘導送信法では、埋設管に流れる誘導電流
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
が、磁気センサで検出される磁界は、検出対象の埋設管
の誘導電流による磁界に、送信器から直接の送信磁界や
、大地に誘導される電流により発生する磁界が加わった
ものである。

このうち、送信磁界は、送受一体型の検知器に於いては
一定であるため、検出対象の磁界の変化による磁気セン
サの出力変化に影響を及ぼさないのであるが、大地によ
り発生する磁界は、土壌の物性（主として導電率）の変
動や、地面と検知器間の距離の変動と共に変動し、この
変動は上述した検出対象の磁界の変化による磁気センサ
の出力変化を埋没させてしまい、誤検知や検知不能の原
因となっている。

第７図はこれらの磁界の関係を示すベクトル図であり、
この図に於いてＴは送信磁界を示すもので、前述した通
り送受一体型の検知器に於いては一定である。Ｂは磁気
センサによる検出磁界、Ｐは検出対象磁界であり、また
大地により発生する磁界は前述した変動を表すため、単
位ベクトル百と係数αの積、αＥとして表している。そ
して、これらの添字は異なった位置を示している。この
図に示す状態では、検出対象磁界はＰ、）Ｐ、であるの
にもかかわらず、大地による磁界がα、Ｅ（α２Ｅであ
るため、検出磁界もＢ、（Ｂ、となって、位置による検
出対象磁界の変化が埋没してしまっている。

また、第６図は送信器と受信器を０．５ｍの距離を隔て
て一体に設置して構成した送受一体型の検知器により、
１ｍの深度に埋設されている埋設管を検知する場合に於
いて、その上方近傍に於ける磁気センサの出力の絶対値
（単位・ｍＶ）を測定した結果をコンタ−図表現で表し
たものである。

この図に示すように、地表近傍の土壌の特性（主として
導電率）等のために、埋設管により発生する磁界信号が
埋もれてしまっている。

大地による磁界の上述した変動は、後述するように送信
器と受信器間の距離が近くなるにつれて大きくなり、従
って送信器と受信器を近接させて一体に設置している送
受一体型の検知器では、前述した傾向が特に顕著に現わ
れる。このため送受一体型の検知器では、埋設深度のご
く浅い埋設管は検出することができるが、埋設深度が深
くなればなる程、埋設管による磁界信号の変化が、大地
による磁界信号の変動に埋もれてしまって、正確に埋設
管を検知することができなくなってしまう。

深い埋設管でも検知可能とするためには、送信器と受信
器間の距離を大きくする必要があり、こうすると装置が
大型化して、送受一体型の検知器を使用する利点が失わ
れてしまう。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたもので、大
地による磁界の変動が磁気センサの検出磁界に及ぼす影
響を合理的に打ち消すことにより、送受一体型の検知器
で、深い埋設管でも高精度で検知可能とすることを目的
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
、本発明は地中に埋設された電気伝導性を有する埋設管
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の
磁気センサで検出して前記埋設管を検知する方法に於い
て、前記送信器と受信器は近接させて一体に設置して送
受一体型の検知器を構成し、前記埋設管の検知に先立ち
、測定場所に於いて該検知器を上方に移動させて前記磁
気センサの出力変化を、絶対値と前記送信磁界に対する
位相とで測定することにより、地面との距離による出力
変化の位相方向を導出し、しかる後、前記検知器を水平
方向に移動させながら磁気センサの出力を測定し、この
出力から前記位相方向と直交する位相方向の成分を抽出
して、その大きさにより前記埋設管の検知を行うもので
ある。

（作用） 測定場所に於いて前記検知器を上方に移動させて前記磁
気センサの出力変化を、絶対値と前記送信磁界に対する
位相とで測定して、地面との距離による出力変化の位相
方向を導出することにより、大地による磁界の、送信磁
界に対する位相方向を、埋設管に影響されずに測定する
ことができる。

従って、検知器を水平方向に移動させながら測定した磁
気センサの出力から、前記位相方向と直交する位相方向
の信号成分を抽出すると、この信号成分は、埋設管に誘
導される電流による磁界と送信器から直接の送信磁界と
の和の定数倍であり、大地による磁界の影響を受けない
。また、前述した通り、送信磁界は、送受一体型の検知
器に於いては一定であるため、検品対象の磁界の変化に
よる磁気センサの出力変化に影響を及ぼさない。

第２図はこれらの磁界及び成分の関係を示すヘクトル図
であり、この図に於いてＸ、、　Ｘ、は、大地による磁
界αｌ　Ｅ　ｌ　α２Ｅと直交する、検出磁界Ｂ、、　
Ｂ、の成分を表すものである。この図に示すように、成
分Ｘ、、　Ｘ、は、埋設管に誘導される電の和が等しい
場合には、大地による磁界α、Ｅ、α２Ｅの大きさに影
響されず等しくなる。即ち、Ｘ、　＝　Ｘ、　＝　Ｐ　
＋　Ｔである。

このようにして、本発明では、検知に先立って大地によ
る磁界の、送信磁界に対する位相方向を測定した後、検
知器を埋設管の上方で、その直交方向に水平に移動し、
磁気センサの出力の、前述した位相方向と直交する信号
成分の大きさにより埋設管の位置の正確な検出を行うこ
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。

第１図は本発明を適用する検知器の実施例を表したもの
で、この検知器１は、送信器２と受信器３を近接させて
一体に設置して送受一体型として構成している。送信器
２には、発振器４と、一つ又は複数個の送信コイルから
成る送信部５と、電流検出用の抵抗６を設けている。一
方、受信器３には、磁気センサ７と、該磁気センサ７の
出力信号を処理して所定の検出を行う信号処理手段８を
設けている。信号処理手段８は、前記磁気センサ７の出
力信号を、絶対値と、参照信号に対する位相とで測定可
能な構成、または前記磁気センサ７の出力信号を、参照
信号と同相の成分と、その直交成分とで測定可能な構成
としている。後者の測定を行う信号処理手段８としては
、例えばロックインアンプを適用することができるし、
前者の測定を行う信号処理手段８としては、整流器と位
相検出器を適用することができる。そして該信号処理手
段８に於いて、前記参照信号は、前記電流検出用の抵抗
６により検出する信号、即ち送信磁界９と同相の信号を
参照信号とする他、この参照信号から適宜の位相具なっ
た信号を参照信号とじて前述の信号処理を行う構成とし
ている。尚、符号１０は磁気センサ７の出力を増幅する
プリアンプ、１１は埋設管である。

以上のような送受一体型の検知器１を、地面からの高さ
を変えて、磁気センサ７の出力を測定した結果を第４図
に示している。この図では、磁気センサ７の出力の絶対
値を、地面からの高さ０゜３ｍの出力を基準とする変化
分として表している。

尚、図中Ａ、Ｇは測定場所が夫々アスファルト、土の上
であることを示し、またＤは、送受信器間の距離、詳し
くは送信部５と磁気センサ７間の距離を示すものである
。

この測定結果から明らかなように、送受一体型の検知器
１に於ける磁気センサ７の出力の絶対値は、送信器２か
らの送信磁界で大地に誘導される電流による磁界に影響
されて、地面からの高さに応じて変化し、その影響は送
信部５と磁気センサ７間の距離りが短いほど大きいこと
がわかる。例えば、この距離が０．３ｍの場合、地表付
近では高さかＩＣ′ｍ変化するだけで、磁気センサ７の
出力は１００＋ｎＶ程度変化し、この出力変化は１ｍ深
度の埋設管２１による出力変化に匹敵する大きさである
。尚、測定場所に於ける地面の状態の差異、即ち測定場
所が夫々アスファルト、土の上であるかの差異は、前記
磁気センサ７の出力変化に顕著な差異を与えていない。

前述した測定による磁気センサ７の出力のデータを、絶
対値と共に、位相を加味して表示すると第５図（ａ）に
示すようになる。この第５図（ａ）は、送信磁界９と同
相の成分を横軸（実軸）、直交する成分を縦軸（虚軸）
として複素平面上に表したもので、各データは、はぼ直
線上に分布しており、即ち大地の磁界による磁気センサ
７の出力変化は、送信磁界９の位相方向とある角度を成
す直線方向となることがわかる。

一方、前記検知器ｌを埋設管１１の上方で、水平方向に
移動させて測定した場合に於ける磁気センサ７の出力デ
ータを、第５図（ａ）の場合と同様に送信磁界と同相の
成分を横軸（実軸）、直交する成分を縦軸（虚軸）とし
て複素平面上に表すと、第５図（ｂ）に示すような分布
となる。この場合には、大地からの磁界による磁気セン
サ７の出力変化と、埋設管１１からの磁界による磁気セ
ンサ７の出力変化が渾然一体となって、夫々の出力の変
化傾向を知ることができない。

これらのことから、測定場所に於いて前記検知器ｌを上
方に移動させて前記磁気センサ７の出力変化を、絶対値
と前記送信磁界９に対する位相とで測定して、地面との
距離による出力変化の位相方向を導出することにより、
大地による磁界の、送信磁界９に対する位相方向を、埋
設管１１による磁界に影響されずに測定し得ることがわ
かる。

かかる測定は、例えばロックインアンプを適用した信号
処理手段８により、前記電流検出用の抵抗６で検出した
信号、即ち送信磁界９と同相の信号を参照信号として、
前記磁気センサ７の出力信号を処理して、該参照信号と
同相の成分と、その直交成分を導出し、これらの成分か
ら前述した位相方向又はその対応量を導出することがで
きるし、または整流器と位相検出器を適用した信号処理
手段８により、前記磁気センサ７の出力信号を処理して
、絶対値と前記参照信号に対する位相とを測定し、これ
から前記位相方向を導出することができる。

以上の如くして、大地による磁界の、送信磁界９に対す
る位相方向を測定した後、検知器１を埋設管１１が埋設
されていると想定される場所の地面上方に於いて、該埋
設管１１の直交方向と想定される方向に水平に移動させ
ながら磁気センサ７の出力を測定する。そしてこの測定
した磁気センサ７の出力から、前記位相方向と直交する
位相方向の信号成分を抽呂すると、この信号成分は、例
えば前述した第２図に示すように、埋設管１１に誘導さ
れる電流による磁界と送信器２から直接の送信磁界との
和の定数倍であり、従って大地による磁界の影響を受け
ない。かかる信号成分は、前記位相方向を信号処理手段
８に設定して、磁気センサ７の出力信号を処理すること
により得ることができる。例えば、ロックインアンプを
適用した信号処理手段８に於いては、前記電流検出用の
抵抗６で検出した信号、即ち送信磁界９と同相の信号を
、前記位相方向に対応して移相し、これを参照信号とし
て、前記磁気センサ７の出力信号を処理して、該参照信
号と同相の成分と、その直交成分を導出し、この直交成
分を前記信号成分として得ることができる。また整流器
と位相検出器を適用した信号処理手段８に於いては、磁
気センサ７の出力信号から絶対値と前記参照信号に対す
る位相とを測定し、これから前記位相方向と直交する信
号成分を導出することができる。

そして前述した通り、磁気センサ７で検出される磁界の
一つである送信磁界９は、送受一体型の検知器ｌに於い
ては一定であるため、検出対象の磁界の変化による磁気
センサ７の出力変化に影響を及ぼさない。

このようにして、本発明では、検知に先立って大地によ
る磁界の、送信磁界に対する位相方向を測定した後、検
知器ｌを埋設ｆｉｌの上方で、その直交方向に移動し、
磁気センサ７の出力の、前述した位相方向と直交する信
号成分の大きさにより埋設管１１の位置の正確な検出を
行うことができる。かかる埋設管１１の位置の検知は、
従来と同様に、前記信号成分が最も大きくなった位置を
埋設管１１位置であるとして検知したり、また磁気セン
サ７の構成によっては信号成分が最も小さくなった位置
を埋設ｖ１１位置であるとして検知することができる。

第３図は、送信部５と磁気センサ７間の距離か０．６５
ｍである送受一体型検知器１により、深度１ｍの埋設管
１１を検知した具体例を示すものであり、この場合検知
器１は、埋設管１１　（図中Ｘ−○ｍに位置する）に対
してほぼ直交させて移動させている。

第３図（ａ）は、磁気センサ７の出力の絶対値、また第
３図（ｂ）は磁気センサ７の出力の、送信磁界に対する
位相を示すものである。第３図（ａ）に示すように、磁
気センサ７の出力の絶対値のみでは埋設管１１の位置を
正確に特定することは全く不可能である。

そこで、前述した通り予め測定しておいた、大地による
磁界の、送信磁界９に対する位相方向に基づき、それに
直交した磁気センサ７の出力成分を導出すると第３図（
Ｃ）に示すようになり、この出力成分は、埋設管１１の
位置で最大となる分布を示し、こうして埋設管１１の位
置を正確に検知し得ることかわかる。

（発明の効果） 本発明は以上の通り、送受一体型の検知器により埋設管
の検出を行うに際して、大地による磁界の変動が磁気セ
ンサの検出磁界に及ぼす影響を合理的に打ち消すことが
できるので、深い埋設管でも高精度に、そして簡便に検
知可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する送受一体型検知器の構成を表
した系統説明図、第２図は本発明の詳細な説明するベク
トル図、第３図は本発明による埋設管検知の具体例を表
したもので、（ａ）は磁気センサの出力の絶対値、（ｂ
）は磁気センサの出力の位相、（ｃ）は本発明による信
号処理を行った後の検知出力を示すものである。また、
第４図は送受一体型の検知器を地面の上方に移動させて
測定した磁気センサの出力の絶対値を示すものであり、
また第５図（ａ）は、この測定結果のデータを位相情報
と共に複素平面上に表した説明図、第５図（ｂ）は前記
検知器を埋設管が存在する場所に於いて水平方向に移動
させて測定した場合に於ける磁気センサの出力データを
、第５図（ａ）の場合と同様に複素平面上に表した説明
図である。 また第６図は送受一体型検知器を、従来の方法で使用し
て埋設管を検知した場合に於ける磁気センサの出力の絶
対値をコンタ−図表現で表した説明図である。 符号１・・・送受一体型検知器、２・・・送信器、３・
・・受信器、４・・・発振器、５・・送信部、６・・・
抵抗、７・・・磁気センサ、８・・・信号処理手段、９
・・・送信磁界、１０・・・プリアンプ、１１・・埋設
管。 Ｔ：送信磁界のベクトル Ｂ：磁気センサによる検出磁界のベクトルＰ、埋設管に
よる磁界のベクトル α乙大地による磁界のベクトル（ｒ、単位ベクトル） 又：検出磁界の成分を表すベクトル

Claims (5)

【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管に、
   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の磁気
   センサで検出して前記埋設管を検知する方法に於いて、
   前記送信器と受信器は近接させて一体に設置して送受一
   体型の検知器を構成し、前記埋設管の検知に先立ち、測
   定場所に於いて該検知器を上方に移動させて前記磁気セ
   ンサの出力変化を、絶対値と前記送信磁界に対する位相
   とで測定することにより、地面との距離による出力変化
   の位相方向を導出し、しかる後、前記検知器を水平方向
   に移動させながら磁気センサの出力を測定し、この出力
   から前記位相方向と直交する位相方向の成分を抽出して
   、その大きさにより前記埋設管の検知を行うことを特徴
   とする誘導送信式埋設管検知方法
2. （２）請求項１の受信器には、磁気センサの出力信号を
   、絶対値と、参照信号に対する位相とに測定可能な信号
   処理手段を設けたことを特徴とする誘導送信式埋設管検
   知方法
3. （３）請求項２の信号処理手段は、整流器と位相検出器
   を設けた構成としたことを特徴とする誘導送信式埋設管
   検知方法
4. （４）請求項１の受信器には、磁気センサの出力信号を
   、参照信号と同相の成分と、その直交成分とに測定可能
   な信号処理手段を設けたことを特徴とする誘導送信式埋
   設管検知方法
5. （５）請求項４の信号処理手段は、ロックインアンプを
   設けた構成としたことを特徴とする誘導送信式埋設管検
   知方法