JPH0641983B2 - 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Info
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Description
ける基盤深度・地質境界及び地質構造の推定、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、自然環境中の電磁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。
床を取り巻く地質環境調査、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。
変動による誘導電磁場の比(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V
LF法、熱帯地方で頻発する雷により発生し、電離層を
通して伝播してくる数Hz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、人工的に電磁場を発生させて
地下比抵抗を求めるCSAMT法も広く用いられてい
る。
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−SOSIE法)等も
用いられている。
めに測定時間が極めて長くなるという欠点がある。また
VLF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3〜60Hz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、周波数帯へ変換し、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。
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。
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。
電気探査でノイズとして扱われてきた送電線かの電磁場
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。
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てフ
ーリエ変換し、フーリエ変換して得られた各周波数成分
ごとの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、検した電磁場の値を処理するとともに、
フーリエ変換機能を有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
る商用周波数信号を信号源として電磁場を検出し、フー
リエ変換して得られた各周波数成分ごとの地下比抵抗を
求めることを特徴とする。
し、この一次電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ことを
利用し、この一次電磁場と二次電磁場の和を地上で電場
と磁場の両成分として測定し、フーリエ変換して各周波
数成分ごとの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
測定することができ、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
うにれば、容易にS/N比を向上させることができる。
また、周波数毎の比抵抗マップの作成、高調波の表皮効
果の違いから深度の違いを判定でき、深度に対する比抵
抗分布(垂直探査)として捕らえることも可能となる。
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であ
る。
配置し、誘導コイルからなる磁場センサ11を送電線に
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。
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、さらにアース電極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101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1
02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。
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60Hzおよびその高調波成分を抽出し、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においては得られた
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
周波数信号に同期して信号でサンプリングし、時時領域
でスタックして信号強度を強調し、P/N比を向上さ
せ、それから一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。
すように電極を3本送電線に平行に埋め、誘導コイルを
送電線に対し直角に置き、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50Hzまたは60Hzに合わせる。
そして、スイッチONし、電極間の電位差を検して電界
強度(V/m)をめ、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。このとき電場と磁場の信号レ
ベルを測定に都合のよいレベルに調節して測定する。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/Hおよび比抵抗を計算し、プリンタに出力す
る。操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。
分布平面図であり、第5図は同一地域を20.4Hzの
EIFMT法により測定した比抵抗平面図である。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す
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。
周波数に対する比抵抗を示す図で、図中、□印が本発
明、×印がCSAMTA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。
c)、Exは送電線に平行な電場成分(V/m)、Hy
は送電線に垂直な方向の磁場成分(A/m)である。
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。
T法とほぼ同じ結果が得られることが分かる。
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、CSAMT法、地震探査
では浅層反射法(MINI−SOSIE法)等がある
が、比抵抗法、MINI−SOSIE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かりにな
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。CSAMT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、トランスミッターの
手配等が不要で、一次電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
抵抗マップの作成、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。
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50Hzにおける比抵抗平
面図、第5図は同一地域を20.4HzのEIFMT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CSAMT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、11……磁場センサ、12……電場センサ、1
3……アース電極、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。
Claims (2)
- 【請求項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てフ
ーリエ変換し、フーリエ変換して得られた各周波数成分
ごとの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
法。 - 【請求項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
するとともに、フーリエ変換機能を有するデータ処理装
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
を検出し、フーリエ変換して得られた各周波数成分ごと
の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装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63094875A JPH0641983B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 商用周波数信号を利用した地下探査法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63094875A JPH0641983B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 商用周波数信号を利用した地下探査法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01265187A JPH01265187A (ja) | 1989-10-23 |
JPH0641983B2 true JPH0641983B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=14122224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63094875A Expired - Lifetime JPH0641983B2 (ja) | 1988-04-18 | 1988-04-18 | 商用周波数信号を利用した地下探査法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0641983B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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CN110865240B (zh) * | 2019-11-28 | 2021-07-30 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种探测大地电性结构的方法和装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3866111A (en) | 1973-07-18 | 1975-02-11 | Exxon Production Research Co | Method of mineral exploration by detecting electromagnetic energy at power line frequency |
Family Cites Families (2)
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---|---|---|---|---|
JPS5845587A (ja) * | 1981-09-11 | 1983-03-16 | Kensetsu Kikaku Consultant:Kk | 地下構造探査解析方法とその装置 |
US4757262A (en) * | 1984-07-31 | 1988-07-12 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method for geophysical exploration using electromagnetic array |
-
1988
- 1988-04-18 JP JP63094875A patent/JPH0641983B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US3866111A (en) | 1973-07-18 | 1975-02-11 | Exxon Production Research Co | Method of mineral exploration by detecting electromagnetic energy at power line frequency |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01265187A (ja) | 1989-10-23 |
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