JPH08146144A - 位置検出方法 - Google Patents

位置検出方法

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JPH08146144A
JPH08146144A JP29291394A JP29291394A JPH08146144A JP H08146144 A JPH08146144 A JP H08146144A JP 29291394 A JP29291394 A JP 29291394A JP 29291394 A JP29291394 A JP 29291394A JP H08146144 A JPH08146144 A JP H08146144A
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Yasushi Miki
裕史 三木
Masami Yamazaki
雅巳 山崎
Akirou Shiyoukaku
彰朗 正角
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 地上の任意の位置から地中の被探知物の位置
を正確に、しかも多大な労力を必要とすることなく能率
良く検知すること。 【構成】 被探知物である埋設管1内に直交十字型の送
信コイル6,7を挿入して内部を移動させ、この送信コ
イル6,7に交流電流を供給することで磁界を発生さ
せ、これを地上の観測地点に配置された磁気検出装置1
0で検知して埋設管1の位置を検出する方法である。送
信コイル6,7には位相の等しい搬送波を、それぞれ9
0゜位相ずれした信号波でAM変調された信号を送信
し、この十字型送信コイルから発生する磁界を、これに
向かって同一面上に整列配置された磁気検出装置10の
複数個の受信コイル14,15によって検出し、受信コ
イル14,15に発生する信号と、送信コイル6,7へ
の搬送信号とを同期検波することで、同期検波後の位相
を比較し、位相が一致するような受信コイル14,15
の整列方向を求めることで、埋設管1の位置を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、土木施行分野において
埋設管などの地中埋設物の位置を地表より検知するな
ど、各種被探知物の位置を検知する位置検知方法に関
し、特に磁界強度計測方式の位置検知方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の位置検出方法としては、
例えば特開昭57−133373号公報の地下埋設物の
検知方法が知られている。この地下埋設物の検知方法
は、地中の管路等の内部にソレノイドコイルに交流電流
を供給する発振器からなる検知磁界発生装置を挿入し、
これを任意の位置に移動させると共に、この検知磁界発
生装置の位置する地表面上において磁気測定器を移動さ
せることで、空間内に発生する磁界の垂直成分の最小値
を地表面上で測定し、被探知地下埋設物の水平位置と埋
設深さとを測定するようにしたものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の位
置検出方法にあっては、磁界発生素子の真上の地上に植
え込みや、ガードレールや、電柱等の障害物が有る場合
に、磁気測定器を移動させることができず計測が不可能
となること、また測定を多回数行なわなければならず、
多くの時間や労力が必要であるという問題点があった。
【0004】そこでこれを解決するものとして、特開昭
59−153112号公報のトンネル掘進機の水平変位
計測方法及び装置が提供されている。この発明は、磁界
発生素子をその中心磁力線が常に鉛直方向に向くように
掘削機に取付け、かつ地上に配置される基板に、水平に
固定した直線上の磁界検出素子ガイドを設け、この磁界
検出素子ガイドに鎖交面が鉛直かつ移動方向に対して直
角をなして移動可能に磁界検出素子を装着した磁界検出
装置を設け、前記磁界検出素子を磁界検出素子ガイド上
で直交する方向に移動させて磁界強度がゼロ値となる位
置を計測するようにしたものである。
【0005】しかし、このトンネル掘進機の水平変位計
測方法及び装置では、送信側コイルと受信側コイルとが
正確に直交していなくても、ゼロ値を得る位置が存在す
るので測定誤差が生じ易いこと、また水平方向のみの検
知、即ち地下埋設管管軸上の位置のみの検知が可能であ
り、任意の測定値から管の埋設されている方向が検知で
きないため、例えば下水本管に枝管を非開削で施工しよ
うとする場合には、施工開始位置からどの方向に掘削す
れば良いかの判別ができないこと、さらに送信コイルの
送信面を、その中心磁界が観測地点に直交するように調
整する必要があり、労力がかかると共に誤差発生の原因
に成ってしまうという問題点があった。本発明は、上記
従来の問題点を解決するためになされたもであり、地上
の任意の位置から地中の被探知物の位置を正確に、しか
も多大な労力を必要とすることなく能率良く検出するこ
とのできる位置検出方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、被探知物に配置された磁界発生手段に電気信号を
供給し、前記磁界発生手段が発生する磁界を観測地点に
配置された磁気検出素子によって検出し、当該磁気検出
素子の出力信号より前記被探知物の位置を検知する位置
検知方法であって、前記磁界発生手段を2つの送信コイ
ルからなる十字型コイルとし、磁気検出面を同一平面上
に整列配置された複数個の磁気検出素子を使用し、前記
十字型コイルの2つの送信コイルにそれぞれ位相の等し
い搬送波を90゜位相ずれした信号波でAM変調された
信号を送信し、前記十字型コイルから発生する磁界を前
記複数個の磁気検出素子によって検出し、前記磁気検出
素子に発生する信号と前記送信コイルへの搬送波とを同
期検波し、前記複数の磁気検出素子で検出される同期検
波後の信号の位相を比較し、ついでこの位相が一致する
ように前記磁気検出素子の整列方向を補正することで、
前記被探知物の位置を検出することを特徴とする。
【0007】
【作 用】この発明では、直交十字型の送信コイルから
sin変調波とcos変調波が、その合成磁界が一つの
コイルが回転している時と同じ回転磁界となるように送
信される。複数個の磁気検出装置に発生する信号を、送
信コイルへの搬送波と同期検波を行い、送信コイルと個
々の磁気検出素子との相対位置と信号波の位相に応じた
信号を得る。そして、個々の磁気検出素子で検出される
同期検波後の信号の位相を比較すれば、送信コイルの中
心位置と磁気検出素子の配列面の向きが一義的に決定さ
れる。
【0008】次に、複数個の磁気検出素子から検出され
る同期検波後の信号の位相が一致するように、同一平面
上の複数個の磁気検出素子を回転叉は平行移動させる
と、この動作完了時における磁気検出素子の整列方向が
示す方向は、送信コイルの位置を示す方向となり、これ
によって送信コイルの位置、特に観測地点から送信コイ
ルの位置する方向が検出され、例えば埋設管の位置が検
出される。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図1ないし図3は、本発明の一実施例を示す
ものであり、図1は本発明による位置検出方法の実施に
用いる位置検出装置のシステム構成を示す図である。図
において、符号1は地下の所定の深さに埋設された被探
知物としての埋設管である。この埋設管1の内部には、
この埋設管1内を走行する移動台車2が挿入されてい
る。この移動台車2の車輪3にはロータリーエンコーダ
ー等の車輪の回転量を計測する車輪回転センサ(図示せ
ず)が設けられ、この車輪回転センサが出力する信号は
信号線4で制御装置5へ送信され、この制御装置5によ
って埋設管1内の移動台車2の入口からの距離を測定す
るようにしている。
【0010】移動台車2には、磁界発生手段としての送
信コイル6,7が取り付けられており、送信コイル6,
7は埋設管1の中心軸線Cと同一軸線上の、同一点を中
心として直交する十字型に形成されている。送信コイル
6には、発振器等の信号供給装置8から電力線9を介し
てsin変調された交流電流が供給されており、いづれ
の位相においても中心磁力線Mcが中心磁力線Xと直交
する方向に磁界を発生する。また送信コイル7には、同
様にcos変調された交流電流が供給される。この場
合、例えば搬送波には数K〜数百KHz(本実施例では
200KHz)を、変調波には数百Hz(本実施例では
400Hz)を使用することが好ましい。
【0011】一方、地上の観測地点には、磁気検出装置
10が移動可能に配置されている。磁気検出装置10
は、基台11上に取り付けられた移動手段12によっ
て、埋設管1の中心軸線Cと平行な軸線回りに回転変位
可能、かつ自身の板面を直角に貫通する方向に平行移動
可能に設けられた基板13と、この基板13の上下に設
けられた下側受信コイル14及び上側受信コイル15と
から構成されている。下側受信コイル14及び上側受信
コイル15は、磁気検出素子としての機能を有してお
り、この下側受信コイル14と上側受信コイル15と
は、これらの磁気検出面14aと15aとが同一平面
上、本実施例の場合には基板13の板面と平行な平面上
に配置されることで上下に整列配置されている。
【0012】下側受信コイル14と上側受信コイル15
は、各々磁界強度を計測し、その計測信号を信号線1
6,17を介して測定器18,19へ送信する。測定器
18,19は、上下の受信コイル14,15からの信号
と、信号線20を介して供給される信号供給装置8から
の信号、即ち送信コイル6,7への搬送波と同一の周波
数である基準信号とを同期検波し、信号波の位相に応じ
た信号を、オシロコープ等の表示器21へ信号線22,
23を介して送信するようになっている。
【0013】次に、本実施例の位置検出方法について説
明する。まず、埋設管1の内部に送信コイル6を取り付
けた移動台車2を挿入した後、磁気検出装置10の下側
受信コイル14と上側受信コイル15との磁気検出面1
4a,15aの中心を直交する平面と、埋設管1の中心
軸線Cとの交点に送信コイル6,7の中心が位置するよ
うに移動台車2を移動させる。
【0014】そして、送信コイル6には信号供給装置8
から電力線9を介してsin変調された交流電流が供給
され、送信コイル7には同様にcos変調された交流電
流が供給される。いづれの位相においても中心磁力線M
cが中心磁力線Xと直交する方向に磁界を発生する。つ
いで、送信コイル6から発生する磁界が、送信コイル6
に向かって同一面上に整列配置された上下の受信コイル
14,15の磁気検出面14a,15aの中心を直交す
る平面で検出され、この検出された信号が測定器18,
19に送信され、この測定器18,19において送信コ
イル6,7への搬送波と同じ200KHzの基準信号で
同期検波され、信号波の位相に応じた受信レベル(磁界
強度)を表示器21に信号線22,23を介して電送す
る。
【0015】そして、位置検知に際しては、送信コイル
6を下側受信コイル14と上側受信コイル15の磁気検
出面14a,15aの中心を直交する平面と埋設管1の
中心軸線Cとの交点に送信コイル6,7の中心が位置す
るように、移動台車2を移動させる。このようにして得
られた観測信号は、図2に示すように、縦軸に受信レベ
ル横軸に時間を取ると400Hzの正弦波として得られ
る。
【0016】この時の、下側受信コイル14と上側受信
コイル15から得られる観測信号は、図3に示すよう
に、送信コイル6,7との相対位置関係を位相差として
表し、両者が一致した場合に、上下の受信コイル14,
15の整列平面の方向が送信コイル6,7の中心を示す
こととなる。また、上下の受信コイル14,15で検出
される両者の信号が一致していない場合には、その位相
のずれ方向から上下の受信コイル14,15の整列平面
の姿勢の制御方向を決定することができる。
【0017】例えば、図3(a)に示すように、下側受
信コイル14の位相が進んでいる場合には、図3(b)
に示すように、上側受信コイル15を上側に補正する
か、或いは下側受信コイル14を下側に補正することで
両者を一致させることができる。また、図3(c)に示
すように、下側受信コイル14の位相が遅れている場合
には、図3(b)とは逆の補正、即ち上側受信コイル1
5を下側に補正するか、或いは下側受信コイル14を上
側に補正することで両者を一致させることができる。
【0018】なお、受信コイルのコイル巻方向により補
正の方向が異なる。また受信コイルは2以上の複数個あ
ってもよい。このように、位相が一致するように受信コ
イル14,15の傾き(整列方向)を補正することで、
送信コイル6,7の位置を検出することができ、これに
よって被探知物である埋設管1の位置を検出することが
できる。
【0019】
【発明の効果】本発明の位置検出方法によれば、送信コ
イルを2つの送信コイルからなる十字型コイルとし、こ
の十字型コイルに信号供給装置からそれぞれ位相の等し
い搬送波を、2つのコイル毎に位相の90゜ずれた信号
波でAM変調された信号を送信し、送信コイルから発生
する磁界を、送信コイルに向かって同一面上に整列配置
された磁気検出装置の複数個の受信コイルによって検出
し、受信コイルに発生する信号と、送信コイルへの搬送
波とを同期検波し、複数の受信コイルで検出される、同
期検波後の信号の位相を比較し、ついでこの位相が一致
するように受信コイルの整列方向を補正することで、被
探知物の位置を検出するようにしたので、地上の任意の
位置から地中の被探知物の位置を正確に、かつ能率良く
検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の位置検出方法の実施に使用する位置検
出装置の一実施例を示すシステム構成の説明図。
【図2】図1の信号処理系のブロック図。
【図3】図1の送受信コイルの相対位置と観測信号の関
係を説明する説明図。
【符号の説明】
1…埋設管(被探知物) 6…送信コイル 7…送信コイル 8…信号供給装置 10…磁気検出装置 12…移動手段 14…下側受信コイル(受信コイル) 15…上側受信コイル(受信コイル)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被探知物に配置された磁界発生手段に電
    気信号を供給し、前記磁界発生手段が発生する磁界を観
    測地点に配置された磁気検出素子によって検出し、当該
    磁気検出素子の出力信号より前記被探知物の位置を検知
    する位置検知方法であって、 前記磁界発生手段を2つの送信コイルからなる十字型コ
    イルとし、磁気検出面を同一平面上に整列配置された複
    数個の磁気検出素子を使用し、前記十字型コイルの2つ
    の送信コイルにそれぞれ位相の等しい搬送波を90゜位
    相ずれした信号波でAM変調された信号を送信し、前記
    十字型コイルから発生する磁界を前記複数個の磁気検出
    素子によって検出し、前記磁気検出素子に発生する信号
    と前記送信コイルへの搬送波とを同期検波し、前記複数
    の磁気検出素子で検出される同期検波後の信号の位相を
    比較し、ついでこの位相が一致するように前記磁気検出
    素子の整列方向を補正することで、前記被探知物の位置
    を検出することを特徴とする位置検出方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10160854A (ja) * 1996-11-26 1998-06-19 Kyosan Electric Mfg Co Ltd 電線管検出に使用する電線とそれを使用する電線管検出方法及び装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10160854A (ja) * 1996-11-26 1998-06-19 Kyosan Electric Mfg Co Ltd 電線管検出に使用する電線とそれを使用する電線管検出方法及び装置

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