JPH07119806B2 - 土木掘削・推進機械用障害物探知装置 - Google Patents
土木掘削・推進機械用障害物探知装置Info
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- JPH07119806B2 JPH07119806B2 JP1313502A JP31350289A JPH07119806B2 JP H07119806 B2 JPH07119806 B2 JP H07119806B2 JP 1313502 A JP1313502 A JP 1313502A JP 31350289 A JP31350289 A JP 31350289A JP H07119806 B2 JPH07119806 B2 JP H07119806B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、土木工事機械の掘削機械又は推進機械の先端
部に付設される障害物検知装置に関し、進行方向の前方
に存在する金属埋設物等の障害物を的確に探知できるよ
うにしたものである。
部に付設される障害物検知装置に関し、進行方向の前方
に存在する金属埋設物等の障害物を的確に探知できるよ
うにしたものである。
（従来の技術） 従来の土木工事機械用の障害物探知装置としては、例え
ば送信用アンテナから電磁波パルスを土中に送信し、障
害物からの反射波を受信用アンテナで受信して、これを
探知するようにしたものが知られている。第９図はその
構成を示しており、21は送信用アンテナ、22は給電用の
送信回路、23は受信用アンテナ、24は受電用の受信回
路、25は電波吸収体であり両アンテナ21、23の背面側に
設けられている。26は電源を含む演算部、27は障害物の
表示部である。また、28は金属埋設物等の障害物、29は
土である。電波吸収体25は、送信用アンテナ21から発射
された電磁波が機械先端部等で反射されて送信回路22及
び受信回路24にノイズとして入るのを防止するため設け
られている。また、その機械先端部の前面材としては電
磁波が透過可能な電波透過材が用いられている。
ば送信用アンテナから電磁波パルスを土中に送信し、障
害物からの反射波を受信用アンテナで受信して、これを
探知するようにしたものが知られている。第９図はその
構成を示しており、21は送信用アンテナ、22は給電用の
送信回路、23は受信用アンテナ、24は受電用の受信回
路、25は電波吸収体であり両アンテナ21、23の背面側に
設けられている。26は電源を含む演算部、27は障害物の
表示部である。また、28は金属埋設物等の障害物、29は
土である。電波吸収体25は、送信用アンテナ21から発射
された電磁波が機械先端部等で反射されて送信回路22及
び受信回路24にノイズとして入るのを防止するため設け
られている。また、その機械先端部の前面材としては電
磁波が透過可能な電波透過材が用いられている。
この電磁波パルスによる土木工事機械用の障害物探知装
置では、電磁波のパルス波長はアンテナのサイズの1/2
乗に比例する。このため、土木工事機械の前面径が30cm
では装着できるアンテナ・サイズは25cm程度になるので
電磁波パルスの中心周波数は400〜500MHz程度になる。
また、前面径が10cmではアンテナ・サイズは5cm程度に
なるため電磁波パルスの中心周波数は800MHz〜1.2GHz程
度になる。このように、土中に100MHz以上の電磁波パル
スを送受信するため、障害物とアンテナ間の距離が増加
するに伴って電磁波は急激に減衰し、一般の土中では電
磁波パルスの到達距離が30cm以下に限られる。このた
め、障害物の探知可能距離が短かくなる。
置では、電磁波のパルス波長はアンテナのサイズの1/2
乗に比例する。このため、土木工事機械の前面径が30cm
では装着できるアンテナ・サイズは25cm程度になるので
電磁波パルスの中心周波数は400〜500MHz程度になる。
また、前面径が10cmではアンテナ・サイズは5cm程度に
なるため電磁波パルスの中心周波数は800MHz〜1.2GHz程
度になる。このように、土中に100MHz以上の電磁波パル
スを送受信するため、障害物とアンテナ間の距離が増加
するに伴って電磁波は急激に減衰し、一般の土中では電
磁波パルスの到達距離が30cm以下に限られる。このた
め、障害物の探知可能距離が短かくなる。
また、他の従来の土木工事機械用の障害物探知装置とし
て、電磁誘導法を用い、送信コイルにより地上から電磁
界を土中に送信し、地下の金属物からの被誘導磁界を受
信コイルで受信して、その金属物を探知するようにした
金属探知装置が知られている。第10図は、その金属探知
装置の構成を示しており、31は送信コイル、32は給電用
の送信回路、33は受信コイル、34は受電用の受信回路、
35は信号検知部、36は金属物の表示部である。
て、電磁誘導法を用い、送信コイルにより地上から電磁
界を土中に送信し、地下の金属物からの被誘導磁界を受
信コイルで受信して、その金属物を探知するようにした
金属探知装置が知られている。第10図は、その金属探知
装置の構成を示しており、31は送信コイル、32は給電用
の送信回路、33は受信コイル、34は受電用の受信回路、
35は信号検知部、36は金属物の表示部である。
そして、この金属探知装置では、送信コイル31及び受信
コイル33を地表面で走査して、金属埋設物28の最も近い
平面位置を検知する。しかし、この装置では土中を推進
させながら金属埋設物の埋設深さを精度よく判別するこ
とはできない。
コイル33を地表面で走査して、金属埋設物28の最も近い
平面位置を検知する。しかし、この装置では土中を推進
させながら金属埋設物の埋設深さを精度よく判別するこ
とはできない。
（発明が解決しようとする課題） 従来の電磁波パルスによる土木工事機械用の障害物探知
装置では、機械先端部に電波吸収体及び電波透過材の取
付けスペースを必要とするため、土木掘削・推進機械の
先端部口径が30cm程度になると送・受信アンテナの実装
が困難になる。また、一般的に実装可能なアンテナサイ
ズは小形のものに限定される。このため、電磁波パルス
の中心周波数は100MHz以上となり、一般の土中では電磁
波パルスの到達距離が30cm以下に限られて障害物の探知
可能距離が短かくなってしまう。また、土木掘・推進機
械の先端部には、機械的強度及び耐摩耗性に優れ且つ実
装スペースが小さくてよい一般の金属材料を装着するこ
とができないという問題があった。
装置では、機械先端部に電波吸収体及び電波透過材の取
付けスペースを必要とするため、土木掘削・推進機械の
先端部口径が30cm程度になると送・受信アンテナの実装
が困難になる。また、一般的に実装可能なアンテナサイ
ズは小形のものに限定される。このため、電磁波パルス
の中心周波数は100MHz以上となり、一般の土中では電磁
波パルスの到達距離が30cm以下に限られて障害物の探知
可能距離が短かくなってしまう。また、土木掘・推進機
械の先端部には、機械的強度及び耐摩耗性に優れ且つ実
装スペースが小さくてよい一般の金属材料を装着するこ
とができないという問題があった。
また、従来の電磁誘導法による地下の金属物探知装置で
は、装置を埋設物と平行に地表面で走査して地下の金属
埋設物までの最も近い平面位置を検知できるが、土中を
一方向に掘削・推進しながら金属埋設物までの前方最短
距離を精度よく判別することはできなかった。
は、装置を埋設物と平行に地表面で走査して地下の金属
埋設物までの最も近い平面位置を検知できるが、土中を
一方向に掘削・推進しながら金属埋設物までの前方最短
距離を精度よく判別することはできなかった。
そこで、本発明は、土木掘削・推進機械の先端部に、そ
の先端部保護材の材質を限定することなく装備すること
ができるとともに、推進方向前方に存在する金属埋設物
までの距離を的確に探知して、土木掘削・推進機械の先
端部が前方の金属埋設物へ衝突する事故を未然に防止す
ることのできる土木掘削・推進機械用障害物探知装置を
提供することを目的とする。
の先端部保護材の材質を限定することなく装備すること
ができるとともに、推進方向前方に存在する金属埋設物
までの距離を的確に探知して、土木掘削・推進機械の先
端部が前方の金属埋設物へ衝突する事故を未然に防止す
ることのできる土木掘削・推進機械用障害物探知装置を
提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために、土中を掘削・推進
する土木掘削・推進機械の先端部に装着され、送信交流
電圧に対応した交流電磁界を送信する送信コイル及び該
送信コイルと直交するように配設され前記交流電磁界に
より金属埋設物から得られる被誘導磁界を検知する受信
コイルを備えたセンサ部と、前記先端部の推進に伴い前
記受信コイルで検知された被誘導磁界に対応した受信交
流電圧の変化量及び送・受信交流電圧間の位相差の変化
量に基づいて前記先端部と金属埋設物間の距離を求める
演算手段とを有することを要旨とする。
する土木掘削・推進機械の先端部に装着され、送信交流
電圧に対応した交流電磁界を送信する送信コイル及び該
送信コイルと直交するように配設され前記交流電磁界に
より金属埋設物から得られる被誘導磁界を検知する受信
コイルを備えたセンサ部と、前記先端部の推進に伴い前
記受信コイルで検知された被誘導磁界に対応した受信交
流電圧の変化量及び送・受信交流電圧間の位相差の変化
量に基づいて前記先端部と金属埋設物間の距離を求める
演算手段とを有することを要旨とする。
（作用） 土木掘削・推進機械の先端部に、送信コイル及びこの送
信コイルと直交するように配設した受信コイルを内装し
たセンサ部を装着して、電磁誘導法を採用しているの
で、機械先端部に電波吸収体及び電波透過材を取付ける
ことが不要となり、その機械先端部保護材の材質を限定
することなく装備させることが可能となる。また、受信
コイルには、送信コイルからの交流磁束が殆んど交差し
ないので、土中前方の金属埋設物による被誘導磁界を感
度よく受信することができて金属埋設物までの距離を的
確に探知することが可能となる。
信コイルと直交するように配設した受信コイルを内装し
たセンサ部を装着して、電磁誘導法を採用しているの
で、機械先端部に電波吸収体及び電波透過材を取付ける
ことが不要となり、その機械先端部保護材の材質を限定
することなく装備させることが可能となる。また、受信
コイルには、送信コイルからの交流磁束が殆んど交差し
ないので、土中前方の金属埋設物による被誘導磁界を感
度よく受信することができて金属埋設物までの距離を的
確に探知することが可能となる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図ないし第８図に基づいて
説明する。
説明する。
まず、第１図及び第２図を用いて、土木掘削・推進機械
用障害物探知装置の構成から説明する。これらの図中、
10は土木掘削・推進機械40の先端部に装着されて土29中
の金属埋設物28までの距離を探知するセンサ部、１はセ
ンサ部10の外装材であり、外装材１は、前面板及び背面
板を備えた中空円筒状に形成され、外径約80mm、高さ約
130mm、厚さ約10mm程度でステンレス材質（SUS304材）
で作製されている。外装材１には、交流電磁界を送信す
る送信コイル２と、その交流電磁界により金属埋設物28
から得られる被誘導磁界を検知する受信コイル３とが内
装されている。受信コイル３は送信コイル２と直交する
ように、その前面に装着されている。即ち、送信コイル
２のコイル軸は円筒状外装材１の筒軸と同方向に配置さ
れ、受信コイル３のコイル軸は、円筒状外装材１の直径
方向と同方向に配置されている。このような両コイル
２、３相互間の配置態様により、センサ部10の後方に配
置された送信コイル２から励起される交流磁束が殆んど
受信コイル３と交差しないように受信コイル３の位置が
調整されており、土中前方の金属埋設物28による被誘導
磁界の変化を感度よく受信できるようになっている。
用障害物探知装置の構成から説明する。これらの図中、
10は土木掘削・推進機械40の先端部に装着されて土29中
の金属埋設物28までの距離を探知するセンサ部、１はセ
ンサ部10の外装材であり、外装材１は、前面板及び背面
板を備えた中空円筒状に形成され、外径約80mm、高さ約
130mm、厚さ約10mm程度でステンレス材質（SUS304材）
で作製されている。外装材１には、交流電磁界を送信す
る送信コイル２と、その交流電磁界により金属埋設物28
から得られる被誘導磁界を検知する受信コイル３とが内
装されている。受信コイル３は送信コイル２と直交する
ように、その前面に装着されている。即ち、送信コイル
２のコイル軸は円筒状外装材１の筒軸と同方向に配置さ
れ、受信コイル３のコイル軸は、円筒状外装材１の直径
方向と同方向に配置されている。このような両コイル
２、３相互間の配置態様により、センサ部10の後方に配
置された送信コイル２から励起される交流磁束が殆んど
受信コイル３と交差しないように受信コイル３の位置が
調整されており、土中前方の金属埋設物28による被誘導
磁界の変化を感度よく受信できるようになっている。
４はフェライト材で作られている送信コイルのコア（磁
心）、５は受信コイルのコアである。また、送信コイル
２の巻数は800〜1500回程度、受信コイル３の巻数は400
0〜6000回程度となっており、送信コイル２の外径は約5
5mm程度、受信コイル３の外径は約10mm程度でそのコイ
ル軸方向の長さは約40mmとなっている。
心）、５は受信コイルのコアである。また、送信コイル
２の巻数は800〜1500回程度、受信コイル３の巻数は400
0〜6000回程度となっており、送信コイル２の外径は約5
5mm程度、受信コイル３の外径は約10mm程度でそのコイ
ル軸方向の長さは約40mmとなっている。
第２図（Ｃ）は２つのコイルを差動式に連結させて受信
コイル３とした場合を示している。この場合は、２つの
差動型のコイルの相対位置を調整することによって送信
コイル２から２つの受信コイル３に回り込む交流磁束を
ゼロにすることができる。したがって、土中の金属埋設
物28からの被誘導磁界だけを一層感度よく検知すること
ができる。
コイル３とした場合を示している。この場合は、２つの
差動型のコイルの相対位置を調整することによって送信
コイル２から２つの受信コイル３に回り込む交流磁束を
ゼロにすることができる。したがって、土中の金属埋設
物28からの被誘導磁界だけを一層感度よく検知すること
ができる。
６は送信コイル２に一定出力を送信交流電圧を与える送
信回路、７は受信コイル３で得た受信電圧信号を増幅し
て検知する受信回路、８は送信回路６に電力を供給する
電源部、９は送信回路６から得た送信交流波形を基に受
信回路７を通して得られる受信電圧信号を増幅し、後述
の式で示される受信交流電圧（Ｖ）及び位相差（φ）を
測定するロック・インアンプ、11は土木掘削・推進機械
の先端部の推進距離（Ｌ）に基づいて、受信交流電圧波
形及び送信交流電圧波形を基に後述する式で定義される
受信交流電圧の変化量（ΔＶ）、位相差の変化量（Δ
φ）及びこれらの積で与えられる探知パラメータ値（Δ
Ｖ×Δφ）を算出して金属埋設物28までの距離を求める
演算手段としての演算部である。ここで、ΔＶは送・受
信コイル２、３が実装されている先端部が土中を推進す
る距離（L:地面と平行に先端部が推進する方向の座標）
の変化に対する受信交流電圧Ｖの変化量であり、Δφは
距離（Ｌ）の変化に対する位相差（φ）の変化量であ
る。12は探知結果を表示する表示部である。
信回路、７は受信コイル３で得た受信電圧信号を増幅し
て検知する受信回路、８は送信回路６に電力を供給する
電源部、９は送信回路６から得た送信交流波形を基に受
信回路７を通して得られる受信電圧信号を増幅し、後述
の式で示される受信交流電圧（Ｖ）及び位相差（φ）を
測定するロック・インアンプ、11は土木掘削・推進機械
の先端部の推進距離（Ｌ）に基づいて、受信交流電圧波
形及び送信交流電圧波形を基に後述する式で定義される
受信交流電圧の変化量（ΔＶ）、位相差の変化量（Δ
φ）及びこれらの積で与えられる探知パラメータ値（Δ
Ｖ×Δφ）を算出して金属埋設物28までの距離を求める
演算手段としての演算部である。ここで、ΔＶは送・受
信コイル２、３が実装されている先端部が土中を推進す
る距離（L:地面と平行に先端部が推進する方向の座標）
の変化に対する受信交流電圧Ｖの変化量であり、Δφは
距離（Ｌ）の変化に対する位相差（φ）の変化量であ
る。12は探知結果を表示する表示部である。
この実施例の土木掘削・推進機械用障害物探知装置のポ
イントは、電磁誘導法を用いて後述する式で示される各
測定パラメータから土中に埋設された金属物を土木掘削
・推進機械の先端から検知して、その金属埋設物28まで
の距離を探知することである。
イントは、電磁誘導法を用いて後述する式で示される各
測定パラメータから土中に埋設された金属物を土木掘削
・推進機械の先端から検知して、その金属埋設物28まで
の距離を探知することである。
次に、第３図を用いて、上述のように構成された土木掘
削・推進機械用障害物探知装置の作用を説明する。土木
掘削・推進機械の先端部が地面と平行して推進してい
く。その際、先端部に取付けられたセンサ部10の送信コ
イル２から推進方向に向けて励起用の交流電磁界を与え
る。
削・推進機械用障害物探知装置の作用を説明する。土木
掘削・推進機械の先端部が地面と平行して推進してい
く。その際、先端部に取付けられたセンサ部10の送信コ
イル２から推進方向に向けて励起用の交流電磁界を与え
る。
この時の送信コイル２に与えられる送信交流電圧VOを、 VO（ｔ）＝VO・sin（２πft−φｏ） …（１） とすれば、前方の金属埋設物28による被誘導磁界によっ
て得られる受信コイル３の受信交流電圧VINは、 VIN（ｔ）＝VIN・sin（２πft−φIN） …（２） と検知される。ここで、受信コイル３の受信交流電圧
（Ｖ）、位相差（φ）、探知パラメータ値として定義さ
れる受信交流電圧の推進距離Ｌの変化に対する変化量
（ΔＶ）及び位相差の変化量（Δφ）を以下の各式で示
すように定める。第３図には、これらの測定パラメータ
を、送信コイル２及び受信コイル３における時間変化に
対する交流電圧波形を基に示す。
て得られる受信コイル３の受信交流電圧VINは、 VIN（ｔ）＝VIN・sin（２πft−φIN） …（２） と検知される。ここで、受信コイル３の受信交流電圧
（Ｖ）、位相差（φ）、探知パラメータ値として定義さ
れる受信交流電圧の推進距離Ｌの変化に対する変化量
（ΔＶ）及び位相差の変化量（Δφ）を以下の各式で示
すように定める。第３図には、これらの測定パラメータ
を、送信コイル２及び受信コイル３における時間変化に
対する交流電圧波形を基に示す。
Ｖ＝VIN …（３） φ＝φｏ−φIN …（４） ΔＶ＝δV/δＬ …（５） Δφ＝δφ／δＬ …（６） そこで、前述の金属埋設物までの探知パラメータ値（Δ
Ｖ×Δφ）は、 ΔＶ×Δφ＝（δV/δＬ）×（δφ／δＬ） …（７） と定めることができる。
Ｖ×Δφ）は、 ΔＶ×Δφ＝（δV/δＬ）×（δφ／δＬ） …（７） と定めることができる。
これらのうち、（３）、（４）式で与えられたＶ及びφ
はロック・インアンプ15で検知し、（５）〜（７）に示
す一連の測定パラメータを演算部11で算出する。最後
に、探知ポラメータ値（ΔＶ×Δφ）を基に前方の金属
埋設物28までの距離ｌを計算する。
はロック・インアンプ15で検知し、（５）〜（７）に示
す一連の測定パラメータを演算部11で算出する。最後
に、探知ポラメータ値（ΔＶ×Δφ）を基に前方の金属
埋設物28までの距離ｌを計算する。
第４図に上述の探知アルゴリズムを示す。まず、受信コ
イル３及び受信回路７で得る受信波形を10〜100回加算
平均化する（ステップ15）。次に、受信交流電圧Ｖ、位
相差φを測定し、（ステップ16）、推進機先端部の推進
距離Ｌを基に電圧変化量（ΔＶ）及び位相差変化量（Δ
φ）を算出する（ステップ17、18）。（５）、（６）及
び（７）式で定めた探知パラメータ値を算出し（ステッ
プ19）、この値を基に金属埋設物28までの距離ｌを算出
する（ステップ20）。
イル３及び受信回路７で得る受信波形を10〜100回加算
平均化する（ステップ15）。次に、受信交流電圧Ｖ、位
相差φを測定し、（ステップ16）、推進機先端部の推進
距離Ｌを基に電圧変化量（ΔＶ）及び位相差変化量（Δ
φ）を算出する（ステップ17、18）。（５）、（６）及
び（７）式で定めた探知パラメータ値を算出し（ステッ
プ19）、この値を基に金属埋設物28までの距離ｌを算出
する（ステップ20）。
次いで、第５図〜第８図を用いて、具体的な探知例を述
べる。
べる。
この探知例は、センサ部10として第２図（Ｃ）に示す差
動型の２つの受信コイル（各巻数5000回）３と送信コイ
ル（巻数1000回）２を外装材（SUS304材：厚さ10mm）１
に内装したものを用いている。また、土壌には砂を用い
ている。まず、第５図は、センサ部10と金属埋設物28で
ある金属管までの距離ｌが80cm、40cm、20cm及び10cmの
各場合の受信コイル３の電圧変化量ΔＶと送信コイル２
の励起用交流電磁界の周波数ｆとの関係を示す。この場
合、第１図に示すようにセンサ部10が金属管（75mmφ鋼
管）の軸に垂直に近接していくとき、距離ｌが減少する
に従って電圧変化量ΔＶは大きくなる。特に、ｌ＝20cm
以下で受信コイル３の受信電圧の変化量ΔＶは励起周波
数ｆが600Hzで最大になる。
動型の２つの受信コイル（各巻数5000回）３と送信コイ
ル（巻数1000回）２を外装材（SUS304材：厚さ10mm）１
に内装したものを用いている。また、土壌には砂を用い
ている。まず、第５図は、センサ部10と金属埋設物28で
ある金属管までの距離ｌが80cm、40cm、20cm及び10cmの
各場合の受信コイル３の電圧変化量ΔＶと送信コイル２
の励起用交流電磁界の周波数ｆとの関係を示す。この場
合、第１図に示すようにセンサ部10が金属管（75mmφ鋼
管）の軸に垂直に近接していくとき、距離ｌが減少する
に従って電圧変化量ΔＶは大きくなる。特に、ｌ＝20cm
以下で受信コイル３の受信電圧の変化量ΔＶは励起周波
数ｆが600Hzで最大になる。
第６図はセンサ部10と金属管までの距離ｌが80cm、40c
m、20cm及び10cmの各場合の送・受信コイルの送・受信
電圧波形間の位相差を変化量Δφと送信コイル２の励起
周波数ｆとの関係を示す。この場合も距離ｌの減少に伴
い位相差の変化量Δφは増加する。上記の場合と同様に
ｌ＝20cm以下で受信コイル３の位相差の変化量Δφは励
起周波数ｆが600Hzで最大になる。
m、20cm及び10cmの各場合の送・受信コイルの送・受信
電圧波形間の位相差を変化量Δφと送信コイル２の励起
周波数ｆとの関係を示す。この場合も距離ｌの減少に伴
い位相差の変化量Δφは増加する。上記の場合と同様に
ｌ＝20cm以下で受信コイル３の位相差の変化量Δφは励
起周波数ｆが600Hzで最大になる。
第７図はセンサ部10と金属管までの距離ｌが80cm、40c
m、20cm及び10cm及の各場合の探知ペラメータ値（ΔＶ
×Δφ）と励起周波数ｆとの関係を示す。この場合、金
属管からの距離ｌが減少するに伴って探知パラメータ値
は増加する。励起周波数が200Hz〜2KHzの領域で20cm以
下の探知距離が可能である。また、600Hz付近の周波数
で40cm以下の探知距離が可能である。
m、20cm及び10cm及の各場合の探知ペラメータ値（ΔＶ
×Δφ）と励起周波数ｆとの関係を示す。この場合、金
属管からの距離ｌが減少するに伴って探知パラメータ値
は増加する。励起周波数が200Hz〜2KHzの領域で20cm以
下の探知距離が可能である。また、600Hz付近の周波数
で40cm以下の探知距離が可能である。
第８図は励起周波数600Hzの場合の探知パラメータ値と
金属管からの距離ｌの関係を示す。ここで、金属管は75
mmφの鋼管（PS管）及び35mmφの鋼管（SGP管）を用い
ている。75mmφ鋼管では探知パラメータ値は距離ｌが80
cmから減少するに伴って増加する。測定のバラつきを考
慮して40cm以内の金属管の探知が可能である。35mmφの
鋼管では距離ｌが40cmから減少するに伴って増加する。
この場合、20cm以内の金属管の探知が可能である。
金属管からの距離ｌの関係を示す。ここで、金属管は75
mmφの鋼管（PS管）及び35mmφの鋼管（SGP管）を用い
ている。75mmφ鋼管では探知パラメータ値は距離ｌが80
cmから減少するに伴って増加する。測定のバラつきを考
慮して40cm以内の金属管の探知が可能である。35mmφの
鋼管では距離ｌが40cmから減少するに伴って増加する。
この場合、20cm以内の金属管の探知が可能である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、土木掘削・推進
機械の先端部に、交流電磁界を送信する送信コイル及び
この送信コイルと直交するように配設され金属埋設物か
ら得られる被誘導磁界を検知する受信コイルを備えたセ
ンサ部を装着し、先端部の推進に伴い前記受信コイルで
検知された被誘導磁界に対応した受信交流電圧の変化量
及び送・受信交流電圧間の位相差の変化量に基づいて演
算手段により先端部と金属埋設物間の距離を求めるよう
にしたため、機械先端部には、電磁波パルス法を採用し
たときに必要な電波吸収体及び電波透過材の取付けが不
要となってその機械先端部保護材の材質を限定すること
なくどのような機種の機械先端部にも装備させることが
できる。また、受信コイルには、送信コイルからの交流
磁束が殆んど交差しないので、土中前方の金属埋設物に
よる被誘導磁界を感度よく受信することができて金属埋
設物までの距離を的確に探知することができる。したが
って土木掘削・推進機械の先端部が前方の金属埋設物へ
衝突する事故を未然に防止することができる。また、本
発明は、金属埋設物を的確に探知することができるた
め、その応用として、コンクリート構造物に対して穿孔
工事を行う場合に、そのコンクリート内の鉄筋、金属管
等の破損事故を未然に防止するような技術へ適用するこ
とも可能である。
機械の先端部に、交流電磁界を送信する送信コイル及び
この送信コイルと直交するように配設され金属埋設物か
ら得られる被誘導磁界を検知する受信コイルを備えたセ
ンサ部を装着し、先端部の推進に伴い前記受信コイルで
検知された被誘導磁界に対応した受信交流電圧の変化量
及び送・受信交流電圧間の位相差の変化量に基づいて演
算手段により先端部と金属埋設物間の距離を求めるよう
にしたため、機械先端部には、電磁波パルス法を採用し
たときに必要な電波吸収体及び電波透過材の取付けが不
要となってその機械先端部保護材の材質を限定すること
なくどのような機種の機械先端部にも装備させることが
できる。また、受信コイルには、送信コイルからの交流
磁束が殆んど交差しないので、土中前方の金属埋設物に
よる被誘導磁界を感度よく受信することができて金属埋
設物までの距離を的確に探知することができる。したが
って土木掘削・推進機械の先端部が前方の金属埋設物へ
衝突する事故を未然に防止することができる。また、本
発明は、金属埋設物を的確に探知することができるた
め、その応用として、コンクリート構造物に対して穿孔
工事を行う場合に、そのコンクリート内の鉄筋、金属管
等の破損事故を未然に防止するような技術へ適用するこ
とも可能である。
第１図ないし第８図は本発明に係る土木掘削・推進機械
用障害物探知装置の実施例を示すもので、第１図は全体
構成を示す構成図、第２図はセンサ部を拡大して示す
図、第３図は送受信コイルで得た送信電圧波形及び受信
電圧波形を基にして各探知パラメータを示す図、第４図
は金属埋設物の探知アルゴリズムを説明するためのフロ
ーチャート、第５図は金属埋設物とセンサ部間の距離の
変化に伴う受信電圧の変化量ΔＶと励起周波数ｆとの関
係を示す特性図、第６図は金属埋設物とセンサ部間の距
離の変化に伴う送・受信電圧波形間の位相差の変化量Δ
φと励起周波数ｆとの関係を示す特性図、第７図は金属
埋設物とセンサ部間の距離の変化に伴う探知パラメータ
値（ΔＶ×Δφ）と励起周波数ｆとの関係を示す特性
図、第８図は鋼管を砂中に埋設した場合の探知パラメー
タ値と鋼管からの距離との関係を示す特性図、第９図は
従来の電磁波パルス法による障害物探知装置を示す構成
図、第10図は他の従来例である電磁誘導法による金属物
探知装置を示す構成図である。 2:送信コイル、３……受信コイル、10:センサ部、11:演
算部（演算手段）、28:金属埋設物、40……土木掘削・
推進機械。
用障害物探知装置の実施例を示すもので、第１図は全体
構成を示す構成図、第２図はセンサ部を拡大して示す
図、第３図は送受信コイルで得た送信電圧波形及び受信
電圧波形を基にして各探知パラメータを示す図、第４図
は金属埋設物の探知アルゴリズムを説明するためのフロ
ーチャート、第５図は金属埋設物とセンサ部間の距離の
変化に伴う受信電圧の変化量ΔＶと励起周波数ｆとの関
係を示す特性図、第６図は金属埋設物とセンサ部間の距
離の変化に伴う送・受信電圧波形間の位相差の変化量Δ
φと励起周波数ｆとの関係を示す特性図、第７図は金属
埋設物とセンサ部間の距離の変化に伴う探知パラメータ
値（ΔＶ×Δφ）と励起周波数ｆとの関係を示す特性
図、第８図は鋼管を砂中に埋設した場合の探知パラメー
タ値と鋼管からの距離との関係を示す特性図、第９図は
従来の電磁波パルス法による障害物探知装置を示す構成
図、第10図は他の従来例である電磁誘導法による金属物
探知装置を示す構成図である。 2:送信コイル、３……受信コイル、10:センサ部、11:演
算部（演算手段）、28:金属埋設物、40……土木掘削・
推進機械。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 禎男 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 沢口 明 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−82260（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−169089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−70054（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−93973（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−85483（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】土中を掘削・推進する土木掘削・推進機械
の先端部に装着され、送信交流電圧に対応した交流電磁
界を送信する送信コイル及び該送信コイルと直交するよ
うに配設され前記交流電磁界により金属埋設物から得ら
れる被誘導磁界を検知する受信コイルを備えたセンサ部
と、前記先端部の推進に伴い前記受信コイルで検知され
た被誘導磁界に対応した受信交流電圧の変化量及び送・
受信交流電圧間の位相差の変化量に基づいて前記先端部
と金属埋設物間の距離を求める演算手段とを有すること
を特徴とする土木掘削・推進機械用障害物探知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1313502A JPH07119806B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 土木掘削・推進機械用障害物探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1313502A JPH07119806B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 土木掘削・推進機械用障害物探知装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03175393A JPH03175393A (ja) | 1991-07-30 |
| JPH07119806B2 true JPH07119806B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=18042083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1313502A Expired - Fee Related JPH07119806B2 (ja) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | 土木掘削・推進機械用障害物探知装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119806B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5438068B2 (ja) * | 2011-06-06 | 2014-03-12 | ヤスダエンジニアリング株式会社 | 掘進機の障害物探査装置及び掘進機の障害物探査方法 |
| JP5535303B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-02 | ヤスダエンジニアリング株式会社 | 掘進機の障害物探査装置及び掘進機の障害物探査方法 |
| CN108490423A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-04 | 王智华 | 无线定位系统、检测装置及建筑结构 |
-
1989
- 1989-12-04 JP JP1313502A patent/JPH07119806B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03175393A (ja) | 1991-07-30 |
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|---|---|---|---|
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