JPH0555833B2 - - Google Patents

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、電力ケーブルまたは
電話ケーブル等の、地中に埋設された電気伝導性
を有する埋設管を磁気的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埋設管や
埋設ケーブル等（以後、埋設管として総称する）
の位置、即ちその直上位置と埋設深さを検知する
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が多く使用
されている。そしてかかる磁気的検知方法では、
埋設管に交流電流を流し、この交流電流が地表上
に作る磁場の分布から検知する方法が最も多く採
用されており、この場合、埋設管に交流電流を流
す方法としては、直接に交流電流源を接続して流
す直接法と、電磁誘導を利用して埋設管に誘導電
流を発生させる間接法とがある。

かかる従来の方法を添付図面を参照して簡単に
説明すると、まず第５図に示す方法は、同様の磁
気検知特性を有する一対の磁気センサＳ１，Ｓ２
を、その検知方向が平行になるようにして、一定
の距離ｄを隔てて一体に構成した検知器Ｌを用い
る方法である。この方法は、検知器Ｌを地表面Ｅ
に沿つて移動させながら磁気センサＳ１，Ｓ２に
よつて水平方向の磁場成分を検知し、検知磁場が
極大になつた位置を埋設管Ｐの直上位置であると
判断し、次いで磁気センサＳ１，Ｓ２の出力Ｂ
１，Ｂ２から下式により埋設深さｒ１を算出する
ものである。

r1＝ｄ×B2／（B1−B2） 次に、第６図に示す方法は、単一の磁気センサ
Ｓを設けた検知器L′を用いる方法で、この方法
は、前述の方法と同様に検知器L′を地表面Ｅに沿
つて移動させながら磁気センサＳによつて水平方
向の磁場成分を検知し、検知磁場が極大になつた
位置を埋設管Ｐの直上位置であると判断した後、
磁気センサＳの出力が前記極大検知出力の半分に
なるまで検知器L′を更に移動し、その移動距離を
埋設深さｒ１として検知するものである。直上位
置から埋設深さｒ１だけ水平方向に離れた点にお
ける水平方向の磁場成分Ｂ３が、直上位置に於け
る極大検知磁場Ｂ１の半分になることは次式によ
り示される。

B3＝Ｃ×１／√２r1×１／√２ ＝Ｃ×１／2r1 ＝B1／２ 後者の方法は、単一の磁気センサを用いるの
で、前者の方法のように一対の磁気センサの特性
の違いによる誤差を生じないという利点を有する
もの、埋設深さを得るために、極大磁場を検知し
た後に再度センサを移動しなければならず、測定
操作が煩雑であるという欠点を有している。

（発明が解決しようとする問題点） 以上説明した方法等の、磁気的検知方法に於い
て高精度に埋設管を検知するためには、埋設管に
流れる信号電流の作る磁場のみを磁気センサが高
精度に検知することが必要である。しかしなが
ら、現実に於いては、埋設管を流れる電流が作る
磁場以外に、多くの外来磁場、即ちノイズ磁場
や、埋設管から漏洩して地中に流れる電流、即ち
地中電流が作る磁場が存在し、これらが埋設管を
流れる信号電流の作る磁場を歪め、精度低下の原
因になつている。これらのうち、前者の外来のノ
イズ磁場は、信号電流が作る磁場との、周波数の
違いや位相の違いを利用して除去することが従来
から行われており、効果を上げているが、後者の
地中電流が作る磁場は、信号電流が作る磁場と周
波数、位相ともに同一であるため、これらによつ
ては区別することができず、除去が困難である。
しかも、かかる地中電流の分布は、地中の土壌の
状態によつて、または埋設管の電気的特性によつ
て大きく変化し、一律でないので測定した磁場か
ら、地中電流が作る磁場の影響を除く補正も困難
である。こうして、地中電流が作る磁場の存在
は、埋設管に直接または間接的に交流電流を流
し、それが地表上に作る磁場により、該埋設管を
検知する方法の原理上の誤差要因となつており、
また誤差の程度を操作者が知ることができないと
いう問題点がある。

本発明は、以上の問題点を解決することを目的
とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の構成を実施例に対応する第１図〜第６
図を参照して説明すると、まず特許請求の範囲第
１項記載の方法は、地中に埋設された電気伝導性
を有する埋設管に直接又は間接的に交流電流を流
し、それが地表上に作る磁場により、該埋設管を
検知する方法に於いて、該埋設管には、異なつた
周波数の複数の交流電流を、同時または時分割に
流して、それらが地表上に作る複数の周波数の交
流磁場の分布を、同時または時分割に測定し、そ
れらの磁場分布を比較して、最も円筒状磁場分布
に近い磁場分布から埋設管の位置を算出するもの
である。

次に第２項記載の方法は、第１項記載の方法に
おいて、複数の周波数の交流磁場の分布の比較
は、磁場の最大値が一致するように正規化して行
うものである。

次に第３項記載の方法は、第１項記載の方法に
おいて、測定した磁場分布の円筒状磁場分布から
のずれは、地表上の複数の位置で測定した磁場の
方向を法線とする複数の面が互いに交差する線の
バラツキ具合により判断するものである。

次に第４項記載の方法は、第１項記載の方法に
おいて、測定した磁場分布の円筒状磁場分布から
のずれは、地表面に対して水平方向の各位置にお
ける水平方向磁場成分と垂直方向磁場成分の比
が、位置に対して直線的に変化するかどうかを測
定して判断するものである。

次に第６項記載の方法は、測定した磁場分布の
円筒状磁場分布からのずれは、地表面に対して水
平方向の各位置における水平方向または垂直方向
の磁場成分の絶対値が、ある位置に対して線対称
であるかどうかを測定して判断するものである。

（作用及び実施例） 以上の本発明の作用を実施例に対応する図面に
基づいて説明すると次の通りである。

まず第１図は、地中電流が作る磁場の影響を知
るために、該地中電流の分布及びその周波数特性
を実際の配管系に於いて測定した測定系を模式的
に表わしたものである。符号１は送信器で、これ
は深度Ｄ＝1.2mの埋設管２の、地表３上の露出
部４と、アース棒５間に接続して該埋設管２に信
号交流電流を供給する構成としている。該埋設管
２を流れる信号交流電流の一部は、埋設管２から
漏洩して図中実線矢印で示す地中電流６となつて
地中を流れ、やがてアース棒５に吸収される。か
かる地中電流６の分布は、例えば地電位分布によ
り測定することができる。即ち、地中の導電率が
一様であるとするならば、地電位と地中電流の関
係は定数倍になり、それらの分布が一致するから
である。かかる地電位分布は、先端部のみで地中
に接触するように構成した、一対の地電位測定棒
７，７′間の電位差を交流電圧計８で測定して求
め、該地電位測定棒７，７′の先端の深度Ｚを変
化させることによつて地電位の深度方向の分布を
測定することができる。

以上の構成に於いて、送信器１から1025Hz，
10kHz，50kHz及び100kHzの夫々の周波数につき、
800mArmsの信号電流を供給して前述した測定を
行つた結果を第２図に示す。第２図に於いて、縦
軸は地電位測定棒７，７′の先端の深度Ｚ、そし
て横軸は埋設管２方向の地電位差を示すものであ
る。かかる結果から、次のことがわかる。

まず、各周波数共に、埋設管２の深度に相当す
るＺ＝−1.2mに於いて大きな地電位差となつて
おり、これは埋設管２から漏洩した電流の多く
は、該埋設管２の近傍を通つてアース棒５に向か
つて流れていることを示している。かかる地中電
流は埋設管２を中心にして対称な分布であるの
で、埋設管２を流れる電流と同様に、該埋設管２
を中心軸とする円筒状磁場を作る。従つて、かか
る地中電流は所定の円筒状磁場を歪ませず、埋設
管２の検知誤差の要因とはならない。

以上に対して、地表付近の地電位分布は、周波
数によつて大きな違いがあり、高周波になるほど
地表付近の地電位差が大きくなつており、これは
高周波になるほど地中電流は地表付近を多く流れ
ることを示している。かかる地表付近を流れる地
中電流は、埋設管２を中心とした対称分布を形成
しないので、前記円筒状磁場を歪ませるものであ
り、また地表に近いことから歪ませる磁場も大き
くなり、検知誤差の大きな要因となる。そして、
このように歪ませる磁場の大きさは周波数によつ
て異なる。

以上の特性は単なる一例であり、地中の土壌の
状態や埋設管２の電気特性または埋設管２の近傍
の他の埋設物の状態等によつては、磁場をより大
きく歪ませる周波数も異なつてくるし、逆に周波
数により磁場分布が変化しない場合もある。後者
に於いては、測定した磁場分布は周波数によつて
変化せず、このような場合には、地中電流の影響
による磁場の歪は小さい。

以上のことから、埋設管に異なつた周波数の複
数の交流電流を、同時または時分割に流して、そ
れらが地表上に作る複数の周波数の交流磁場の分
布を、同時または時分割に測定し、それらの磁場
分布を比較することにより、夫々の磁場分布に基
づいて算出した埋設管の位置の信頼性を判断する
ことができるのである。

第３図は、前述した測定時に、磁気センサによ
り地表上に於いて測定した交流磁場の分布を示す
ものであり、ａは水平方向、ｂは垂直方向の磁場
成分を示すものである。この測定例に於いては、
磁場成分の分布は周波数によつて大きく異なり、
前述したように地中電流の影響が非常に大きいと
判断でき、これらの周波数のいずれかに対応する
磁場分布により算出した埋設管２の位置の信頼性
も低いと判断することができる。

しかしながら、これらの周波数のうち、例えば
1025Hz，10kHzの磁場分布は、略円筒状磁場分布
に近く、最も近い1025Hzの磁場分布により埋設管
２の位置を算出し、これを検知結果として採用す
ることもできる。

以上の方法に於いて、複数の周波数の交流磁場
の分布の比較は、磁場の最大値が一致するように
正規化し、それ以外の適所に於ける差等により比
較するようにすれば、周波数に対しての変化を定
量化することができ、信頼性判断に於ける合否判
断の基準の設定も可能となるばかりでなく、適宜
の処理装置による自動処理も可能となる。

次に、測定した磁場分布の円筒状磁場分布から
のずれは、以下に示すような各種の方法を適用し
て行うことができる。第４図はその一例を模式的
に表わしたもので、この方法は、地表上の複数の
位置で測定した磁場の方向を法線とする複数の面
が互いに交差する線のバラツキ具合により判断す
るもので、かかるバラツキ具合は適宜の統計学的
手法により定量化することができる。即ち、この
方法では、バラツキ具合が小さい程、円筒状磁場
分布に近いと判断するもので、例えばバラツキの
偏差を数値で表現して定量的な指標にしたり、平
均値を中心とした、ある範囲に交線が全体の何％
存在しているかをもつて指標とすることができ
る。

この他の方法としては、例えば昭和62年特許願
第280740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、……測定した磁場分布の
水平方向の各位置に於ける水平方向磁場成分と垂
直方向磁場成分の比が、位置に対して直線的に変
化するかどうかを測定して判断する方法、……
測定した磁場分布の水平方向の各位置に於ける水
平方向または垂直方向の磁場成分の絶対値が、あ
る位置に対して線対称であるかどうかを測定して
判断する方法等を適用し得ることは勿論である。

（発明の効果） 本発明は以上の通り、地中に埋設された電気伝
導性を有する埋設管に直接または間接的に交流電
流を流し、それが地表上に作る磁場により、該埋
設管を検知する方法に於いて、該埋設管には、異
なつた周波数の複数の交流電流を、同時または時
分割に流して、それらが地表上に作る複数の周波
数の交流磁場の分布を、同時または時分割に測定
し、それらの磁場分布を比較するので、地中電流
による影響の程度を知り、夫々の磁場分布に基づ
いて算出した埋設管の位置の信頼性を判断するこ
とができると共に、それらの周波数の磁場分布に
於いて、最も円筒状磁場分布に近いものから埋設
管の位置を算出することにより、結果として埋設
管の検知を高精度に信頼性高く行えるという高か
がある。かくして、本発明は、ガス管や水道管等
の埋設管の掘削工事の効率化が可能になると同時
に、誤掘削による埋設管の損傷による事故の発生
を未然に防ぐことができるようになり、安全面並
びに経済面に於いて多大なる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、地中電流の分布及びその周波数特性
を測定するための測定系の模式的説明図、第２図
は第１図の測定結果を示す説明図、第３図ａ，ｂ
は第１図の測定時に於ける地表上の交流磁場分布
の測定結果を示す説明図、第４図は測定した磁場
分布の、円筒状磁場分布からのずれを判断する方
法の一例を示す説明図である。第５図ａ，ｂ及び
第６図ａ，ｂは従来構成の系統説明図である。 符号１……送信器、２……埋設管、３……地
表、４……露出部、５……アース棒、６……地中
電流、７，７′……地電位測定棒、８……交流電
圧計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地中に埋設された電気伝導性を有する埋設管
   に直接又は間接的に交流電流を流し、それが地表
   上に作る磁場により、該埋設管を検知する方法に
   於いて、該埋設管には、異なつた周波数の複数の
   交流電流を、同時または時分割に流して、それら
   が地表上に作る複数の周波数の交流磁場の分布
   を、同時または時分割に測定し、それらの磁場分
   布を比較して、最も円筒状磁場分布に近い磁場分
   布から埋設管の位置を算出することを特徴とする
   埋設管の検知方法 ２ 第１項記載の方法において、複数の周波数の
   交流磁場の分布の比較は、磁場の最大値が一致す
   るように正規化して行うことを特徴とする埋設管
   の検知方法 ３ 第１項記載の方法において、測定した磁場分
   布の円筒状磁場分布からのずれは、地表上の複数
   の位置で測定した磁場の方向を法線とする複数の
   面が互いに交差する線のバラツキ具合により判断
   することを特徴とする埋設管の検知方法 ４ 第１項記載の方法において、測定した磁場分
   布の円筒状磁場分布からのずれは、地表面に対し
   て水平方向の各位置における水平方向磁場成分と
   垂直方向磁場成分の比が、位置に対して直線的に
   変化するかどうかを測定して判断することを特徴
   とする埋設管の検知方法 ５ 第１項記載の方法において、測定した磁場分
   布の円筒状磁場分布からのずれは、地表面に対し
   て水平方向の各位置における水平方向または垂直
   方向の磁場成分の絶対値が、ある位置に対して線
   対称であるかどうかを測定して判断することを特
   徴とする埋設管の検知方法。