JPH0641985B2 - 地下比抵抗探査におけるデータ処理方法および装置 - Google Patents

地下比抵抗探査におけるデータ処理方法および装置

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JPH0641985B2
JPH0641985B2 JP63094876A JP9487688A JPH0641985B2 JP H0641985 B2 JPH0641985 B2 JP H0641985B2 JP 63094876 A JP63094876 A JP 63094876A JP 9487688 A JP9487688 A JP 9487688A JP H0641985 B2 JPH0641985 B2 JP H0641985B2
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浩二 坪田
和光 則竹
信彦 志賀
章 斎藤
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MITSUI KINZOKU SHIGEN KAIHATSU
MITSUI KINZOKU SHIGEN KAIHATSU KK
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Original Assignee
MITSUI KINZOKU SHIGEN KAIHATSU
MITSUI KINZOKU SHIGEN KAIHATSU KK
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自然環境中の電磁場を測定することにより地下
比抵抗を探査する場合のデータ処理技術に係わり、特
に、信号源として送電線を流れる商用周波数信号を用
い、S/N比を向上させると共に、データ処理時間を大
幅に短縮することができる地下比抵抗探査におけるデー
タ処理方法および装置に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、地下構造の調査、ウラン鉱床の探査、ウラン鉱
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。
このような地下比抵抗探査技術として、例えば地磁気の
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。
この他、直流電流を強制的に地中に流して比抵抗を測定
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。
〔発明が解決すべき課題〕
しかしながら、MT法では低周波の電磁場を測定するた
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、周波数領域へ変換し、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。
また、比抵抗法は人手を要し、またMINI−SOSI
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。
一方、地下構造の探査に対する需要は、土木、建設のた
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、手軽に比抵抗の探査ができる装置
の開発が待たれていた。
本発明は上記問題点を解決するためのもので、高精度に
かつ簡便に測定でき、しかもデータ処理時間を短縮する
ことができる地下比抵抗探査におけるデータ処理方法お
よび装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
そのために本発明の地下比抵抗探査におけるデータ処理
方法は、自然環境中の電磁場を測定し、電場と磁場との
比から地下比抵抗を求める地下比抵抗探査方法におい
て、送電線を流れる商用周波数信号を信号源とし、検出
した電場、磁場信号を商用周波数信号に同期してサンプ
リングし、時間領域で加算して得られたデータを高速フ
ーリエ変換し、フーリエ変換して得られた各周波数成分
毎にデータを読み込んで電場および磁場の比を演算して
出力することを特徴とし、また地下比抵抗探査における
データ処理装置は、自然環境中の電磁場を測定し、地下
比抵抗を探査する装置において、電磁場を検出する検出
手段、商用周波数信号に同期した信号を発生する同期信
号発生回路、検出信号を同期信号に応じてサンプリング
するサンプリング回路、サンプリングしたデータを加算
する加算回路、加算データを高速フーリエ変換する高速
フーリエ変換回路、フーリエ変換したデータから電場、
磁場あるいは電場と磁場の比を出力する出力回路とを備
えたことを特徴とする。
〔作用〕
本発明は信号源として送電線を流れる商用周波数信号を
用い、ここから発射される商用周波数信号により誘起さ
れる自然環境中における電場、磁場を検出し、検出した
値を商用周波数信号に同期した信号でサンプリングして
時間領域で加算し、加算結果を高速フーリエ変換して電
場、磁場あるいは電場と磁場の比を出力するものであ
り、検出データを商用周波数信号に同期した信号でサン
プリングして時間領域で加算することにより、信号強度
は加算回路に比例して増大するのに対し、ノイズ成分は
周期性がないので加算により増大せず、その結果S/N
比を向上させることが可能となる。また1度の高速フー
リエ変換で済ますことができるのでデータ処理時間を大
幅に短縮することが可能となり、装置も大掛かりとなら
ず簡便かつ精度よく地下比抵抗を求めることができる。
〔実施例〕
以下、実施例を図面を参照して説明する。
第1図〜第4図は本発明を説明するための図で、第1図
は本発明の構成を示す図、第2図は処理フローを示す
図、第3図、第4図は本発明のデータ取得方法を説明す
るための図である。
図中、1は同期信号発生回路、2は測定器、3はサンプ
リング回路、4は加算回路、5はFFT回路、6は出力
回路、10は送電線、11は電磁波エネルギー、12は
導体、13は電磁波エネルギー、14は地表面、20は
測定器、21は電場センサ、22は磁場センサである。
本発明は第3図に示すように送電線10から放射される
電磁波エネルギー11を信号源として用いている。電磁
波エネルギー11が地下に伝播し、例えば地下に導体1
2が存在する場合には、導体12には電磁波エネルギー
11により誘導電流が流れ、或いは導電性層がある場合
にはそこに渦電流が流れる。その結果、破線で示す電磁
波エネルギー13が放射される。そこで、地上におい
て、例えば第4図に示すような電場センサ21、磁場セ
ンサ22を用い、送電線から放射される1次電磁場、地
中を流れる電流により放射される2次電磁場の和の電場
成分、磁場成分をそれぞれ検出する。電場センサ21
は、実際には電極を20〜300m程度離して電極間電
位差を検出して電界強度(V/m)を測定する。
ところで、自然環境中の電磁場を測定して地下構造の探
査を行う場合、従来から商用周波数の信号はノイズとし
て除去されてきた。本発明はこのノイズとして除去され
てきた商用周波数信号を積極的に信号源として利用しよ
うというものである。
検出した電場と磁場とから地下比抵抗は(1)式により
求められる。
ρ=(1.26×105/f)|Ex/Hy|……(1) 但しρは比抵抗(Ω・m)、fは周波数帯(1/se
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。
次に第1図により本発明について説明する。
第3図に示す送電線に流れる商用周波信号を信号源とし
た時に自然環境中に存在する電場、磁場を測定器2で検
出する。一方、商用周波数信号に同期した信号を同期信
号発生回路1で発生させ、検出した信号をサンプリング
回路3で同期信号に同期させてサンプリングする。こう
して抽出した測定データ時間領域で加算回路4において
加算する。送電線の発生する電磁場は商用周波数の周期
をもっており、その強さは送電電流に比例し、送電線を
流れる電流の周期は高精度に制御されている。一方、そ
の他の自然環境中にある電磁場は商用周波数と同じよう
な周期の周期性はほとんどない。サンプリングされたデ
ータ中には送電線の発生する電磁場とその他の環境中の
電磁場の和を測定することになるが、サンプリング回路
3で商用周波数信号と同期してサンプリングしているの
で商用周波数の電磁場のみがスタッキング回数に比例し
て増加する。一方その他の自然環境中の電磁場はその周
期とは関係がないので、スタッキング回数と比例して増
加せず、その結果、商用周波数電磁場のみが強調され、
S/N比を向上し、電流の測定精度を向上させることが
できる。
次に第2図により本発明による地下比抵抗探査の処理フ
ローを説明する。
ステップにおいては、各パラメータの読み込みを行
う。例えば、MNの長さ(電極間隔)、サンプリング時
間、増幅器のゲイン、電力線周波数(50Hzまたは6
0Hz)というパラメータを読み込む。このデータを元
にデータサンプリングを行い、サンプリングしたデータ
をメモリにおいて加算する(ステップ、)。そし
て、サンプリング時間が終了したか否か判断し、(ステ
ップ)、終了していない間はステップに戻って同様
のデータサンプリングを行う。こうしてサンプリング時
間が終了すると、得られたデータを高速フーリエ変換
し、(ステップ)、各周波数成分毎にデータを読み込
んで(ステップ)、電場、磁場あるいは電場と磁場の
比率を演算してそれを出力する(ステップ)。これを
全ての周波数成分に対して行って処理を終了する。本発
明のデータ処理においては、高速フーリエ変換を時間デ
ータのスタッキング部分から除いているので、スタック
時間は電磁波の波長とスタック回数自体に依存し、従来
のようにデータ取得毎にフーリエ変換する必要がないた
め処理時間を大幅に短縮することができる。
第5図〜第8図は本発明によるデータ処理により得られ
た電磁場の波形を示す図で、第5図は商用周波数電磁場
の強度を示す図である。第6図は商用周波数以外の自然
環境中における電磁場の強さを示す図である。この第5
図と第6図の電磁場を重ね合わせたのが第7図で、これ
をサンプリングして100回スタックした結果が第8図
に示す図である。第8図から分かるように、商用周波数
の電磁場信号の強さに対し、それ以外の自然環境中の電
磁場が抑制されてS/N比を大幅に向上させることがで
きることが分かる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、信号源として高精度に周
波数制御された商用周波数信号を用い、この同期性を利
用して時間領域でスタックし、その結果を高速フーリエ
変換を行うようにしたので、非常に簡便かつ精度に測定
することができると共に換算時間を大幅に短縮すること
が可能となる。また、スタック回数は事実上無制限にす
ることができるので、その回数を増やすことにより測定
精度を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明を説明するための図で、第1図
は本発明の構成を示す図、第2図は処理フローを示す
図、第3図、第4図は本発明のデータ取得方法を説明す
るための図、第5図〜第8図は本発明によるデータ処理
により得られた電磁場の波形を示す図である。 1……同期信号発生回路、2……測定器、3……サンプ
リング回路、4……加算回路、5……FFT回路、6…
…出力回路、10……送電線、11……電磁波エネルギ
ー、12……導体、14……地表面、13……電磁波エ
ネルギー、20……測定器、21……電場センサ、22
……磁場センサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−45587(JP,A) 特開 昭62−257083(JP,A) 米国特許3866111(US,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】自然環境中の電磁場を測定し、電場と磁場
    との比から地下比抵抗を求める地下比抵抗探査方法にお
    いて、送電線を流れる商用周波数信号を信号源とし、検
    出した電場、磁場信号を商用周波数信号に同期してサン
    プリングし、時間領域で加算して得られたデータを高速
    フーリエ変換し、フーリエ変換して得られた各周波数成
    分毎にデータを読み込んで電場および磁場の比を演算し
    て出力することを特徴とする地下比抵抗探査におけるデ
    ータ処理方法。
  2. 【請求項2】自然環境中の電磁場を測定し、地下比抵抗
    を探査する装置において、電磁場を検出する検出手段、
    商用周波数信号に同期した信号を発生する同期信号発生
    回路、検出信号を同期信号に応じてサンプリングするサ
    ンプリング回路、サンプリングしたデータを加算する加
    算回路、加算データを高速フーリエ変換する高速フーリ
    エ変換回路、フーリエ変換したデータから電場、磁場あ
    るいは電場と磁場の比を出力する出力回路とを備えた地
    下比抵抗探査におけるデータ処理装置。
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