JPH0681389B2 - 水底ケ−ブル導入位置探知装置 - Google Patents

水底ケ−ブル導入位置探知装置

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JPH0681389B2
JPH0681389B2 JP2737486A JP2737486A JPH0681389B2 JP H0681389 B2 JPH0681389 B2 JP H0681389B2 JP 2737486 A JP2737486 A JP 2737486A JP 2737486 A JP2737486 A JP 2737486A JP H0681389 B2 JPH0681389 B2 JP H0681389B2
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magnetic sensor
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正志 安永
正孝 宇治
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は水底ケーブルを埋設装置を利用して埋設する場
合、水底ケーブルがどの方向から埋設装置のケーブル導
入口へ導入されているかを探知する水底ケーブル導入位
置探知装置に関するものである。
従来の技術 従来、水底ケーブルの埋設装置への導入位置を探知する
装置として下記のものがあつたが、各々欠点を有してい
た。
(1) TVカメラ TVカメラは深度が深くなると、照明用ライトが必要であ
り、また、ウオータジエツトによる掘削時は水流によ
り、海底の砂、泥が舞い上がりTVカメラの視界を妨げ、
ケーブル方向の探知が不可能である。
(2) マニピユレータ先端に磁気探知装置を付加した
装置 磁気探知装置をマニピユレータ先端に取付け、通電した
ケーブルに発生する磁界を探知しながらケーブル導入位
置を探知する装置であるが、マニピユレータが複雑な構
造となり制御も複雑である。
(3) 超音波のみを利用する方法 第8図に超音波送信装置を、(イ)図に開口方向より見
た図、(ロ)図に側面図、を示す。
図に示すようにケーブル導入口管体2の縦横に超音波送
受信装置1を複数個並べまたは少数個を移動させて、超
音波を送信、ケーブルに反射する信号を受信、あるいは
超音波がケーブル部を通過して減衰した信号をケーブル
の反対側で受信することを利用して位置を探知する装置
であるが、ケーブルと超音波送受信装置1の間に砂、泥
等が舞い上がっていると、ケーブルの識別が困難な場合
がある。
(4) 機械式探知装置 上下の導入角度は第9図の上下方向探知用機械式探知装
置に示すようにケーブル7の上下にあわせてローラ3が
上下して、ローラ3の支持腕の回転角度を検出する構造
であるが、左右の位置の探知は導入口管体2の開口方向
より見た(イ)図、導入口管体2の側面より見た図
(ロ)図の第10図水平方向探知用機械式探知装置に示す
ようにローラ3付きの支持腕5をねじりバネ6・液体圧
等で左右からケーブルに押しつけ、支持腕5の図では手
前方向への回転角度を角度検出装置4により検出する構
造となり、上下用と左右用の2組の探知装置を取付ける
必要がある。また、左右用の探知装置はバネ6の部分に
砂等が詰まり動作不良となり易い。さらに、ケーブル接
続部が導入される時、接続部が引掛かり故障することも
ある。
(5) 磁気センサーによる方法 ケーブルに通電あるいは電磁誘導により生じる磁界を検
出する方法であるが、従来は磁気センサーを3個以上、
あるいは2つの指向性を持つ磁気センサーを複数個組合
わせて位置を検出しており、多数の磁気センサーが必要
であつたり、磁気センサーが複雑な構造となる欠点があ
つた。
発明が解決しようとする問題点 本発明は埋設装置を使用して水底ケーブルを埋設する
際、砂、泥が舞い上がろた時であつても確実に水底ケー
ブル導入方向を探知でき、これによつて埋設される水底
ケーブルが埋設方向から外れた時、水底ケーブルのたる
み量が少なくて埋設装置がケーブルによつて引かれて浮
き上がつている時に、船上からケーブルの繰り出し速度
を制御して水底ケーブルのたるみを増減でき、あるいは
埋設装置で埋設方向を制御し、水底ケーブル導入方向に
より埋設方向を制御することを可能とし、かつ、これら
の操作により埋設装置の転倒・ケーブルの損傷を防止し
埋設装置を確実に動作させ水底ケーブルを安全確実に埋
設できるようにするにある。
問題点を解決するための手段 本発明は、埋設装置本体にケーブルを導入口とする導入
口管体を固定し、前記導入口管体の入口部端縁を軸線方
向に延長した線の外側に単一の指向性を持つ2個の磁気
センサーを左右端でかつ上端または下端の前記埋設装置
本体に固定して水底ケーブル導入位置探知部材を構成
し、前記磁気センサーには磁気検出回路を接続し、信号
用ケーブルでスキヤナ、A/D変換回路、インタフエース
装置およびコンピユータを介して表示装置に接続し、電
源回路を電流検出回路を介して前記スキヤナに接続し、
あらかじめ前記2個の磁気センサー間の距離lを組込ん
だ計算式を前記コンピユータに記憶し、前記導入口管体
の入口部よりケーブルを挿入し、前記ケーブルの電流に
よる前記磁気センサーにおける磁界の強さを検出し、検
出した磁界の強さH1X、H2XまたはH1Y、H2Y、ただし
1X2Xは各磁気センサーの指向方向を一致させた場合
の磁気センサーの水平方向の磁界成分、H1Y、H2Yは各
磁気センサーの指向方向を相互に直角または平行にした
場合の磁気センサーの垂直方向の磁界成分を前記コンピ
ユータに入力し、ケーブルの水平距離と垂直距離を前記
コンピユータにより計算し、前記表示装置で表示できる
よう構成したものである。
作用 本発明は、ケーブルの導入入口前部の左右端でかつ上端
または下端に単一の指向性を持つ磁気センサーを2個を
埋設装置本体に単に固定し、通電されたケーブルの円周
方向に発生する磁界の強さを磁気センサーで測定し、ケ
ーブル位置を探知する装置である。
したがつて、従来技術と比較した時、濁水中においても
確実にケーブルの導入方向を探知できる、構造が簡単・
可動部分がないので堅牢かつ廉価である。
また、埋設装置の検出位置に取付けられる装置は磁気セ
ンサーのみであり、設置スペースが小さくて済み、小型
・軽量に構成できる。
TVカメラ・超音波による反射像の場合、多量の情報を船
上に送信する必要があるが、本装置は2個の磁気センサ
ーからの磁界の強さの情報のみでよく、送信情報量が少
なくて済む。
機械式のケーブル導入方向探知装置はケーブルの接続部
を引掛けないようにあらかじめ船と埋設装置の距離及び
水底ケーブルの接続部が船から繰り出された距離を測定
しておいて、接続部が埋設装置に導入される距離になつ
たら、装置のロール部を上げる等の操作を行う必要があ
るが、本装置はケーブルと接触することもなく、前記の
操作も不要である。
従来の磁気センサーによるケーブル位置検出装置は磁気
センサーを3個以上、あるいは2つの指向性を持つ磁気
センサーを複数個組合わせて位置を検出しており、多数
の磁気センサーが必要であつたり、磁気センサーが複雑
な構造となる欠点があつた。
実施例 第1図は本発明の水底ケーブル導入位置探知装置(以下
装置という。)の一実施例の構成配置図、第2図は本発
明の装置の水底ケーブル導入位置探知部材をケーブル導
入開口部方向より見た図、を示す。
本発明の装置の構成を説明する。
2はケーブル導入口管体、7は埋設装置に導入されるケ
ーブル、9は埋設装置本体、10A,10Bはサーチコイル形
磁気センサーを示す。
サーチコイル形磁気センサー10A,10Bは導入口管体2前
部の左右対称の位置で磁気感知方向を埋設装置本体9の
水平方向に合わせて埋設装置本体9に取付けられてい
る。その取付け位置は導入口管体2の延長よりも外側に
取付ける。そのためケーブル7に引掛かることもない。
また埋設装置本体9の磁気センサー取付け位置が非磁性
体の場合は本体内部に埋設して取付けることもできる。
サーチコイル形磁気センサー10A,10Bは海底等で使用す
るので、サーチコイルル形磁気センサー10A,10Bはプラ
スチツクのような非磁性、非導電性の水密容器に封入し
ておく。また、サーチコイル形磁気センサー10A,10Bか
らの信号線についても、海水等が進入しないように絶縁
被覆する。
2つのサーチコイル形磁気センサー10A,10Bによつて得
た出力Vは、比透磁率μ、真空透磁率μ、コイル
の断面積S、巻数Nとすると、 により、磁界の強さHを得る。
この磁気検出回路11を第3図に示す。第3図はサーチコ
イル形磁気センサー10A,10Bにより発生した出力電圧を
積分増幅回路20で積分増幅した後、割算回路21におい
て、μ μ0 NSに相当する電圧で割つたものであり、
交流電流をケーブルに通電している場合、交流出力とな
るので、2乗回路22、平均回路23、開方回路24をとおし
て実効値出力としておく。
2つのサーチコイル形磁気センサー10A,10Bの指向方向
の磁界の強さの成分H1X、H2XまたはH1Y、H2Yは、信
号用ケーブル12を通して船上に送信の後、船内で測定し
たケーブル電流I0とともに信号出力を走査により順番に
取り出すスキヤナ13に入力される。スキヤナ13で順番に
取り出された磁界の強さと電流値はA/D変換回路14でデ
ジタル信号に変換し、インタフエース装置15を通してCP
U(コンピユータ)16に入力し、演算処理をしてケーブ
ル位置を表示装置17に出力する。
ここで、ケーブル7は磁界を発生させるため、電源18を
利用して交流電流を通電するが、通電の往路はケーブル
の導線を利用し、復路はすでに布設の終了したケーブル
部分の一端から導線を海水に導き、海水を利用する。
また交流電流通電の場合、電流値は電流検出回路19によ
り、実効値出力にしてスキヤナ13、A/D変換回路14、イ
ンタフエース装置15を通してCPU(コンピユータ)16に
入力する。
ここで、電流検出回路19は第4図に示すように、ケーブ
ル7に流れる電流をI0、ケーブル回路に挿入された抵抗
をR0、測定回路の抵抗R1に流れる電流をI1、抵抗R1の両
端の電圧をV1とすると、 より、ケーブル7に流れる電流I0は電流検出増幅回路25
により検出できる。検出結果を実効出力とするため、2
乗回路26、平均回路27、開方回路28を通す。
CPU(コンピユータ)16での演算処理はあらかじめ計算
式をソフトウエアで作成しておく。そして、磁気センサ
ー距離lはソフトウエアの中に前似つて組み込んでお
き、位置検出時にケーブル7に流れる電流値を布設船内
で測定し、CPU(コンピユータ)16に入力することによ
つて磁気センサーとケーブル間の水平・垂直距離を表示
装置17に出力する。
次に本発明の装置によりケーブル水平距離、垂直距離を
算出する方法を説明する。
(1) サーチコイル形磁気センサー10A,10Bの指向方
向を一致させた場合、その場合のサーチコイル形磁気セ
ンサー10A,10Bの符号を29,30とし、その周囲に発生する
磁界は第5図に示すとおりになる。ここで、 磁気センサー間の距離 l 磁気センサー間とケーブルとの垂直距離 h 磁気センサ29,30とケーブルとの水平距離 X1X2 磁気センサ29,30とケーブルを結ぶ線と垂直方向のなす
角度 θ1 θ 磁気センサ29,30とケーブルとの距離 γ1 γ 磁気センサ29,30と交叉する磁界の強さ H1 H2 磁気センサ29の指向方向の磁界成分(磁気センサ29の出
力) H1X 磁気センサ30の指向方向の磁界成分(磁気センサ30の出
力) H2X とすると、 なので、 また X1+X1=l ……(3) X1 2+h2=γ1 2 ……(4) X2 2+h2=γ2 2 ……(5) (1)〜(5)より、 という結果を得る。すなわち、磁気センサーのコイルで
検出したH1X、H2X、l及びI0によりケーブル位置(水
平距離X1、垂直距離h)を知ることができる。
(2) サーチコイル形磁気センサー10A,10Bの指向方
向を互いに直角になるよう取りつけた場合、その場合の
サーチコイル形磁気センサー10A,10Bの符号を31,32と
し、その周囲に発生する磁界は第6図に示すとおりにな
る。
ここで、 磁気センサ間の距離 l 磁気センサ間とケーブルとの垂直距離 h 磁気センサ31,32とケーブルとの水平距離 X1X2 磁気センサ31,32とケーブルを結ぶ線と垂直方向のなす
角度 θθ 磁気センサ31,32とケーブルとの距離 γ1 γ 磁気センサ31,32と交叉する磁界の強さ H1 H2 磁気センサ31の指向方向の磁界成分(磁気センサ31の出
力) H1Y 磁気センサ32の指向方向の磁界成分(磁気センサ32の出
力) H2Y とすると、 (2)〜(6)より、 ただし α=H1Y 2I0 2+H2X (4πlH1Y−I0 γ=H2X 2l2(I0−2πlH1Y (3) サーチコイル形磁気センサー10A,10Bの指向方
向を互いに平行になるよう取りつけた場合、その場合の
サーチコイル形磁気センサー10A,10Bのの符号を31,32と
し、その周囲に発生する磁界は第7図に示すとおりにな
る。
ここで、H1Yは(6)と同じであり、H2Yは、 (3)〜(7)より となり、第2の場合、第3の場合いずれもコイルの出力
とl、I0により、ケーブル位置(水平距離X1、垂直距離
h)を知ることができる。
なお、本算出方法では、磁気センサーとしてサーチコイ
ル形磁気センサーを用いたが、サーチコイル形磁気セン
サーは交流磁界しか測定出来ない。しかし、コイルを2
個組み合わせた倍周波数形磁気変調器を用いた磁気セン
サーは直流磁界であつても測定可能である。また、直流
の場合には、電流及び磁界検出回路において実効値出力
用の2乗回路、平均回路、開方回路は不要である。
発明の効果 以上説明したように本発明は、ケーブルの導入口管体の
入口前部の左右端でかつ上端または下端に1つの指向性
を持つた2個の磁気センサーを固定し、通電されたケー
ブルの円周方向に発生する磁界の強さを磁気センサーで
測定し、ケーブル位置を探知する手段であるので、砂、
泥等の濁水中においても確実にケーブルの導入位置・方
向を探知できる、構造が簡単・可動部分がないので堅牢
かつ廉価である。
磁気センサーも単一の指向性を持つもの2個のみで済
む。
また、埋設装置の検出位置に取付けられる装置は磁気セ
ンサーのみであり、設置スペースが小さくて済み、小
型、軽量に構成できる。
TVカメラ、超音波による反射像の場合、多量の情報を船
上に送信する必要があるが、本装置は2個の磁気センサ
ーからの磁界の強さの情報のみでよく、送信情報量が少
なくて済む。
機械式のケーブル導入方向探知装置はケーブルの接続部
を引掛けないようにあらかじめ船と埋設装置の距離及び
水底ケーブルの接続部が船から繰り出された距離を測定
しておいて、接続部が埋設装置に導入される距離になつ
たら、装置のロール部を上げる等の操作を行う必要があ
るが、本発明の装置はケーブルと接触することもなく、
前記の操作も不要である、などの効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の水底ケーブル導入位置探知装置の一実
施例の構成配置図、第2図は本発明の装置の水底ケーブ
ル導入位置探知部材をケーブル導入開口部方向より見た
図、第3図は本発明の磁界検出回路のブロツク図、第4
図は本発明の電流検出回路、第5図、第6図および第7
図は磁気センサー周囲の磁界図と算出説明図、第8図は
超音波センサーを利用したケーブル導入方向探知装置、
第9図は上下方向探知用機械式探知装置、第10図は水平
方向探知用機械式探知装置、(イ)図は導入口管体2の
開口方向より見た図、(ロ)図は導入口管体の側面より
見た図、を示す。 2:導入口管体、3:ローラ、7:導入ケーブル、9:埋設装置
本体、10A,10B:磁気センサー、11:磁気検出回路、12:信
号用ケーブル(埋設装置、船上間)、13:スキヤナ、14:
A/D変換回路、15:インタフエース装置、16:CPU(コンピ
ユータ)、17:表示装置、18:交流電源、19:電流検出回
路、20:積分増幅器、21:割算回路、22:2乗回路、23:平
均回路、24:開方回路、25:電流検出増幅回路、26:2乗回
路、27:平均回路、28:開方回路、29,30,31,32:磁気セン
サー

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】埋設装置本体にケーブルを導入口とする導
    入口管体を固定し、前記導入口管体の入口部端縁を軸線
    方向に延長した線の外側に単一の指向性を持つ2個の磁
    気センサーを左右端でかつ上端または下端の前記埋設装
    置本体に固定して水底ケーブル導入位置探知部材を構成
    し、前記磁気センサーには磁気検出回路を接続し、信号
    用ケーブルでスキヤナ、A/D変換回路、インタフエース
    装置およびコンピユータを介して表示装置に接続し、電
    源回路を電流検出回路を介して前記スキヤナに接続し、
    あらかじめ前記2個の磁気センサー間の距離lを組込ん
    だ計算式を前記コンピユータに記憶し、前記導入口管体
    の入口部よりケーブルを挿入し、前記ケーブルの電流に
    よる前記磁気センサーにおける磁界の強さを検出し、検
    出した磁界の強さH1X、H2XまたはH1Y、H2Y、ただし
    1X、H2Xは各磁気センサーの指向方向を一致させた場
    合の磁気センサーの水平方向の磁界成分、H1Y、H2Yは各
    磁気レンサーの指向方向を相互に直角または平行にした
    場合の磁気センサーの垂直方向の磁界成分を前記コンピ
    ユータに入力し、ケーブルの水平距離と垂直距離を前記
    コンピユータにより計算し、前記表示装置で表示できる
    よう構成してなる水底ケーブル導入位置探知装置。
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