JPH08233945A

JPH08233945A - 磁気探査装置とその磁気センサ装置

Info

Publication number: JPH08233945A
Application number: JP6013095A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Asakawa; 賢一浅川; Satoru Takagi; 悟高木
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1996-09-13
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JP3274308B2

Abstract

(57)【要約】【目的】微小な磁気を検出して金属、特に海底に敷設
されている海底ケ−ブルや、海底資源を探査する磁気探
査装置、及び磁気センサを提供する。【構成】３軸方向に３個の磁気センサ３１_AX、３
１_AY、３１_AZ、及び３１_BX、３１_BY、３１_BZを組み合わ
せた２台の３軸直交型直流磁気センサ３１Ａ、３１Ｂを
水中ロボットに搭載し、これらの出力信号Ｖ１（ｘ、
ｙ、ｚ）Ｖ２（ｘ、ｙ、ｚ）が信号変換装置３２、イン
タ−フエ−ス回路３３を介して演算処理部（ＣＰＵ３
４）で処理され、ディザ−ケ−ブル１１を介して船上の
探査装置に送信される。微小な磁気を検出するために、
水中ロボットを水中で１回転したときの磁場の変動を計
測し、水中ロボットの方位と磁場の変動量との関係をあ
らかじめ船上のメモリに記憶させておく、そして、水中
ロボットの方位に依存する検出磁界の変動量を差し引い
て磁界の検出が行われるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微少な磁気を探査する
磁気探査装置及びその磁気センサ装置に関するものであ
り、特に海底に敷設されている海底ケーブルや、海底資
源を探査するときに好適な金属等の探査装置に好適なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】地球上に存在する微少な磁気を帯びた金
属を探査する装置、または海底に敷設されている海底ケ
ーブルや、パイプの存在を検知するための海底ケーブル
探査装置では、その被探査体の位置を特定するために、
被探査体を構成する鉄などに起因する直流磁界や、被探
査体の構成要素である金属内に流れる直流電流によって
発生する磁界を検出する磁気センサを移動体に搭載し、
この移動体が被探査金属に接近したときに出力される磁
界の強度変化を検出することにより、海底ケーブルまた
はパイプ等の追跡調査を行うことができる。

【０００３】以下、探査すべき金属として海底ケーブル
である場合についてのべる。これまで発生した海底ケー
ブルの障害原因の多くは、漁網や錨に引っかけられて生
じるものである。これらの障害を未然に防止するため
に、浅海域に敷設する海底ケーブルは海底面下に埋設さ
れている。しかし、この埋設海底ケーブルにも障害が発
生する場合がある。埋設ケーブルの障害を修理するため
には、障害になったケーブルを海底で一旦完全に切断
し、断端を修理船上に引き上げ、修理用の割入れケーブ
ルを両側の断端の間に接続して、再敷設と再埋設を行
う。このとき、障害地点の探査や周辺の状況調査、再接
続後の再埋設などに遠隔操縦方式の水中移動体が使用さ
れている。

【０００４】従来、埋設された海底ケーブルを探査する
ときには、あらかじめ海底ケーブルに２０Ｈｚ前後の交
流電流を流しておき、発生する交流磁界を交流磁気セン
サで探知することにより海底ケーブルの位置を検知する
方式が使用されてきた。この方式は感度が高いことや、
ケーブルの相対位置や、敷設方向、埋設深度などが測定
できることなどの優れた特徴を持っている。しかし、長
距離の埋設海底ケーブルでは伝搬に伴って交流電流が減
衰し、遠方では探査が困難になるという問題点がある。
また、障害を未然に防止するために、商用中の海底ケー
ブルの敷設状況を事前に調査する必要がある場合が考え
られる。しかし、古い同軸海底ケーブルでは、商用中の
ケーブルに探査用の交流電流が流せないものもある。

【０００５】一方、無指向性の直流磁気センサを用いた
海底ケーブル探査システムも従来から知られている。こ
のシステムでは、海底ケーブルに供給されている直流電
流や、海底ケーブルの外装鉄線から発生する直流磁界を
検知して海底ケーブルを探査する。直流電流は海底ケー
ブルの途中に挿入されている中継器に電力を供給するた
めに流されている。この直流磁気センサはプロトン磁力
計と呼ばれるもので、直流磁界の絶対値を測定するもの
である。プロトン磁力計は電子スピンの回転周期が磁界
の印加によって変化することを検出して磁界強度を測定
するものであり、感度と分解能が非常に高く、40,000〜
50,000ｎＴの地球磁場の中で、海底ケーブルから発生す
る数ｎＴ〜数十ｎＴの直流磁界を明確に検知することが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、プロトン磁力
計の動作確認を行うためには、非常に磁場が安定した場
所が必要で、通常の室内や船上では地磁気の変動が大き
いため動作の確認を行うことができない。したがって、
このような磁気センサを移動体に搭載して金属から発生
する磁界を検出することはあまり実用的でなく、実際に
使用することが困難であるという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的はかかる問
題点を解消する磁気探査装置及びその磁気センサ装置を
提供するものでものであって、第１の発明は、被探査金
属から発生する直流磁界を探知するために、直流磁場の
大きさの絶対値を測定する３軸直交型直流磁気センサ装
置を使用するようにしている。この磁気探査装置は、特
定の一軸方向の直流磁場の大きさを絶対値で測定するよ
うな直流磁気センサ３個を、各々の軸が互いに直交する
ように配置した磁気センサ装置を１台または２台以上を
移動体に搭載し、その出力をＡ／Ｄ変換器でデジタル信
号に変換したのち、演算処理回路で処理することによ
り、各磁気センサの感度のバラツキ、オフセットと３軸
の直交性のずれを補正し、この補正されたデータに基づ
いて探知した直流磁界の絶対値をディスプレイに表示す
ることにより、被探査金属等の存在を探知するように構
築するものである。

【０００８】上記被探査金属が海底に敷設されている海
底ケーブルであるときは、上記移動体は遠隔操縦方式で
母船からコントロール可能とされている水中ロボットと
されている。また、上記各磁気センサの直流磁界の絶対
値出力は、上記水中ロボットを例えば水中で水平方向に
３６０度回転して得られる磁界強度分布のデータを上記
演算処理回路のメモリに予め記憶し、上記水中ロボット
の機体方位に対応してこのメモリから読み出された上記
データに基づいて補正されるようにしたものである。

【０００９】本発明の第２の発明は、絶縁材料によって
構成されている耐圧容器と、この耐圧容器内に緩衝部材
を介して設置されている溶融石英からなる円柱容器と、
３個の一軸直流磁気センサの各軸を直交するように配置
し、回路基板と共に円柱状の合成樹脂中に埋め込んだ磁
気センサ本体を設け、上記磁気センサ本体を上記円柱容
器内に挿入して移動体に搭載するようにした磁気センサ
装置にある。

【００１０】上記各磁気センサはフラックスゲート型の
センサによって構成され、上記耐圧容器の側面には上記
磁気センサの電気信号を出力し、上記回路基板に電源を
供給するための水中コネクタが取り付けられている。

【００１１】

【作用】本発明の特徴とするところは、例えば海底ケー
ブルに流れる直流電流や、海底ケーブルを構成する外装
鉄線から発生する直流磁界を探知するために、直流磁場
の大きさの絶対値を測定する３軸直交型直流磁気センサ
装置を利用し、上記３軸直交型直流磁気センサ装置を遠
隔操縦方式の水中移動体に搭載する。そして、各センサ
の感度のバラツキと、オフセットと３軸の直交性のずれ
を補正し、例えばこの水中移動体を３６０度回転するこ
とによって地磁気及び移動体から発生する磁界の影響を
キャンセルするための補正データを得、補正した結果に
基づいて探知した直流磁界の絶対値を母船上のディスプ
レイに表示することによりケーブル等の存在を探知する
ことができる。

【００１２】また、各磁気センサは深海の水圧と温度変
化に伴う膨張または収縮によるセンサの軸の歪みを防止
するために、石英のようにヤング率が大きく熱膨張係数
が小さい容器の中に固定され、さらにゴムのように柔ら
かい緩衝剤を介して耐圧容器に固定することにより、探
査システムの環境によって左右されることなくできるだ
け正確な磁界検出が行われるようにする点にある。な
お、深海用の耐圧容器の素材としては通常金属が利用さ
れるが、金属製の耐圧容器では、水中を高速度で移動し
たときに地球磁場を切ることによる渦電流が発生し、結
果として磁場が乱れることになるため、本発明では耐圧
容器を強度の高い絶縁材料で作る。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の磁気探査装置で海底ケーブル
等の探索を行う際の説明図であり、１０は母船、１１は
この母船１０から移動体を構成する水中ロボット１２の
電子回路容器１３に対して信号及び電力を供給し、また
水中ロボット１２で得た各種の情報、例えば水中ロボッ
ト１２に搭載されているテレビカメラ１４の出力映像信
号、２台の磁気センサ１５Ａ、１５Ｂで検出した磁界強
度信号等を伝送する複合ケーブル（以下、デザーケーブ
ルという）である。なお、水中ロボット１２は母船１０
からの指令によって推進機１６等が制御され、所定の水
深で自由に行動できるように遠隔的に制御されるように
構成されている。

【００１４】すなわち、この水中ロボット１２には図示
していない浮力材が搭載されており、水中重量がゼロで
複数の推進機により前後左右に自由に運動できる。船上
との間はデザーケーブル１１で接続されており、母船１
０から電力の供給を受けると共に、船上のオペレータに
より遠隔操縦される。水中ロボット本体には、本発明の
直流磁気センサのほか、テレビカメラや各種センサ、図
示していない海底ケーブル埋設用のウォータジェットな
どが搭載されている。各種センサやテレビカメラの信号
は、電子回路容器１３内の信号伝送装置とデザーケーブ
ル１１を介して実時間で母船１０の上に伝送され、オペ
レータにより監視される。

【００１５】図２は磁気探査装置に適応される情報の処
理関係をブロック図としたものであり、点線で囲った２
０は船上の信号処理回路及び装置の概要を、同じく３０
は水中ロボット１２側の磁気センサ及びその磁気センサ
から出力された信号の処理を行うブロック図として示し
ている。

【００１６】本実施例では、特定の軸方向の感度を有す
る磁気センサとしてフラックスゲート型磁気センサを用
い、３軸方向に３個の磁気センサを組み合わせたもの２
台で検出するようにしている。図２の２台の３軸直交型
直流磁気センサ３１Ａ、３１Ｂは、後で述べるように各
々の軸が直交する３個のフラックスゲート型一軸直流磁
気センサ３１ＡＸ、３１ＡＹ、３１ＡＺと、３１ＢＸ、
３１ＢＹ、３１ＢＺから構成されている。また、それら
の出力信号をそれぞれＶ_1x、Ｖ_1y、Ｖ_1z、Ｖ_2x、Ｖ_2y、
Ｖ_2zとする。これらの合計６個の出力信号は、６台のロ
ーパスフィルタ、及びＡ／Ｄ変換器からなる信号変換装
置３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆを
介してデジタル信号に変換される。

【００１７】各信号変換器３２（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，
Ｆ）の出力は、時分割的にインターフェイス回路(I/O）
３３とバスを介して、演算器(CPU) ３４で演算処理され
る。バスには、そのほかメモリ(RAM) ３５、不揮発性メ
モリ(ROM) ３６、水中ロボット本体の電子回路３８との
インターフェース回路(I/O) ３７が接続されている。こ
のようにして各磁気センサで検出された情報はＡ／Ｄ変
換された後、所定の演算処理がなされ、水中ロボット本
体内の電子回路３８内の信号伝送装置からデザーケーブ
ル１１内の信号伝送路を介して母船１０に伝送される。

【００１８】船上部では受信された情報をほぼ同じよう
な信号処理回路を有する回路によって処理する。すなわ
ち、デザーケーブル１１を介して受信された信号は、船
上部の電子回路４１で所定のレベルとなるように増幅さ
れると共に、信号波形を整形してインターフエース(I/
O) ４２からバスを介して演算器(CPU) ４３に取り込ま
れ、一部はハードディスク４４及びメモリ４５に記憶さ
れる。４６は上記演算装置を操作するためのキーボー
ド、４７はビデオインターフェースであり、その出力で
ある磁気センサの情報信号はディスプレイ４８で表示さ
れる。また、インタフェース４９Ａ、プリンタ４９Ｂに
よって受信された刻々の検出磁界データがプリントアウ
トされるように構成されている。

【００１９】次に本発明のシステムに使用可能とされて
いる３軸直交型直流磁気センサ１５（Ａ，Ｂ）の概要を
説明する。図３は磁気センサを分解してその要部の概要
を示したものである。３個の一軸直流磁気センサ３１
Ｘ、３１Ｙ、３１Ｚが各々の軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が互いに
直交するように配置され、付属の電子回路基板５１と共
に図示していない合成樹脂によって位置決めされ、円筒
形の合成樹脂の中に埋め込まれて磁気検出部５２を形成
し、この磁気検出部５２が挿入される石英で作られた円
柱容器５３と、さらにこの円柱容器５３が挿入される耐
圧容器５４で構成されている。石英からなる円柱容器５
３はゴムで作られた緩衝材５５でその外周部の一部が覆
われており、絶縁材で作られた耐圧容器５４の中に収容
されている。耐圧容器５４には、電子回路基板５１と接
続するための水中コネクタ５６が取り付けられ電子回路
基板５１に電力を供給すると共に、磁気センサからの出
力信号が取り出されるようになされている。

【００２０】本実施例によれば、水温の変動と水圧によ
って耐圧容器５４に生じる歪みは緩衝材５５で吸収さ
れ、磁気検出部５２には伝わらない。したがって、水温
の変動と水圧による軸ずれの問題を大幅に緩和すること
ができる。さらに、深海用の耐圧容器５４の素材として
は通常金属が利用されるが、金属製の耐圧容器では、水
中を移動したときに地球磁場を切ることによる渦電流が
発生し、結果として磁場が乱れることになる。本発明は
絶縁材料である高抗張力性の合成樹脂で耐圧容器を作る
ことにより、この渦電流の問題を解決することができ
る。

【００２１】次に上記したような３軸直交型磁気センサ
の感度、及び出力信号のオフセットと、直交性の補正に
ついて述べる。図１に示したように２台の直流磁気セン
サ１５Ａ、１５Ｂの感度のバラツキと、その出力信号に
オフセットがなく、直交性も完全であると仮定すると、
それぞれの直流磁界の絶対値｜Ｂ₁ ｜と｜Ｂ₂ ｜は、ｉ
＝１、２として式（１）のように現すことができる。

【数１】但しｃ₁ とｃ₂ は定数、Ｖ_ix、Ｖ_iy、Ｖ_izは各軸のセン
サの出力である。しかし、実際の信号には出力信号のオ
フセットや感度の誤差、各軸の直交性の誤差があるた
め、式（１）の計算結果には数百ｎＴの変動が発生す
る。言い換えると、同一地点でセンサを回転した場合、
センサの方向により数百ｎＴの変動が生じる。すると、
一般的に地磁気の磁界が 40000ｎＴから 50000ｎＴであ
ることを勘案すると、上記した変動により実用的な磁界
変動を検出することは困難になる。

【００２２】そこで本発明では上記した問題点を解消す
るために、このオフセットや感度の誤差、各軸の直交性
の誤差を次の（２）式で補正するようにしている。

【数２】ここでＶ_ix' 、Ｖ_iy' 、Ｖ_iz' はそれぞれのセンサの補
正された出力、Ｖ_ixo、Ｖ_iyo 、Ｖ_izo はそれぞれのセ
ンサの出力のオフセット、ａ_I11 〜ａ_I33 は補正係数で
あって後で説明するように各軸の直交性と感度を補正す
るものである。このような行列式で補正を行うことによ
り、直流磁界の絶対値の測定の変動を数ｎＴに低減する
ことができる。

【００２３】次に水中ロボット１２から発生する磁場の
影響を除去する方法を説明する。直流磁気センサを水中
ロボットに搭載すると、水中ロボットから発生する直流
磁場の影響を受ける。測定する磁界は、地磁気と、ケー
ブルから発生する磁界と、水中ロボットから発生する磁
界をベクトル的に合成した磁界になる。この水中ロボッ
トから発生する磁場の影響は、ほぼ水中ロボットの機体
方位に依存することが知られている。そこで、本発明で
は水中ロボットから発生する直流磁場の影響を取り除く
ために、磁場が一定な海中で水中ロボットを一回転させ
たときの直流磁界を計測して、水中ロボットの方位と直
流磁界の変動量の大きさの関係をあらかじめ測定して前
記したメモリ(RAM）、またはハードディスク４４内に記
憶しておき、海底ケーブル探査時に測定した直流磁界を
前記したメモリ(RAM）、またはハードディスク内に収納
されたデータによって補正する。つまり、水中ロボット
の方位に依存する変動量を差し引くことにより、水中ロ
ボットから発生する直流磁場の影響を除くようにしてい
る。

【００２４】図４は水中ロボットの方位と直流磁場の絶
対値｜Ｂ｜の実際の測定例であり、横軸は水中ロボット
の方位を、例えばある方位を０として角度（度）で示
し、縦軸は検出された磁界の強度（１目盛り約50ｎＴ)
を示す。正弦波状の曲線Ｂ(R)は水中ロボットを水平方
向に１回転したときに出力された磁界変動の強度を示
し、曲線Ｂ(S) は上記した磁界変動を除去するように演
算した磁界強度を示している。なお、両曲線ともノイ
ズが重畳されているが、海底ケーブルによる磁界の変動
量は通常 100ｎＴ程度なので、このノイズは海底ケーブ
ルの検出に支障はない。

【００２５】図５は上記したような補正によって船上、
または水中ロボット側で補正されたデータを船上のモニ
タに表示するする場合の一例を示す。本実施例では、水
中ロボット１２の右舷と左舷に搭載した３軸直交型直流
磁気センサ１５Ａ、１５Ｂで測定した磁場の絶対値を表
示している。横軸は時間軸で、縦軸は磁場の絶対値を表
示している。磁場の変動を強調して表示するために、縦
軸は例えば次のような式（３）のモジュロー関数で処理
した結果を表示している。

【数３】但し、ｙはｘを整数ｎで割ったときのあまりを表してい
る。測定した最新の結果は、図の右端に表示する。過去
の点は順番に左側にスクロールされている。右側のセン
サ１５Ｂと左側のセンサ１５Ａの出力信号Ｂ（Ｓ）、Ａ
（Ｓ）は、表示の色を変えることにより区別される。

【００２６】図５で、Ａの区間では水中ロボット１２が
ケーブルから遠く離れており、２台のセンサの出力信号
Ａ（Ｓ）、Ｂ（Ｓ）に変化が現れていない。なお、右側
センサ１５Ｂと左側センサ１５Ａが重ならないように、
縦方向に少しずらして表示している。Ｂの区間では、右
側のセンサの出力信号Ｂ（Ｓ）の変動が大きくなってお
り、ケーブルが水中ロボット１２の右側に接近している
ことが分かる。Ｃの区間では水中ロボットがケーブルを
横断してしまい、ケーブルが左側に来たことを示してい
る。Ｄの区間では、ほぼ２つのセンサの中央にケーブル
が存在している。このように本発明の装置では、ケーブ
ルの相対的な方向や位置は測定できないので、水中ロボ
ットはケーブルを左右に横断しながらジグザグに追跡す
ることになる。

【００２７】図６は、本実施例の磁気センサにより１ア
ンペアの電流が流れているケーブルを、３０ｃｍ／Ｓ程
度のスピードで直角に横断したときの直流磁場の絶対値
の測定例である。縦軸は１目盛りがほぼ50ｎＴに対応
し、横軸は移動時間を示している。直流磁気センサは水
中ロボットに搭載されており、その方位の変動による磁
場の絶対値の変化は補正されている。図５ではケーブル
の近くで磁界の大きさが大きくなっているが、図６の場
合には逆に小さくなっている。これは図６の場合、地磁
気の磁気ベクトルと海底ケーブルから発生する直流磁界
の磁気ベクトルの方向が反対であるためである。このよ
うに、本発明の３軸直交型直流磁気センサを用いた海底
ケーブル探査装置を用いることにより、海底ケーブルを
明確に検知することができる。

【００２８】上記したように本発明の磁気探査装置では
地磁気に対してきわめて小さい磁界の強度を検出する必
要があるため、前記した磁気センサの３軸方向の感度特
性はかなり正確に補正する必要があるが、このセンサの
３軸方向のセンサの感度、オフセット、軸ずれを機械的
に等しくすることはきわめて困難になる。

【００２９】そこで、本発明の３軸方向磁気センサ装置
はある精度で組み上げた状態でセンサの感度、オフセッ
トを陸上において測定し、前記した所定の補正係数ａ_ij
を組み込んで使用することが好ましい。以下、前記式
（２）で使用される補正係数Ｖ_ixo 、Ｖ_iyo 、Ｖ_izo 、
ａ_i11 〜ａ_i33 の漸近的な推定方法の一例を（ａ）から
（ｈ）で説明する。なお、以下の検討では添字のｉは省
略する。

【００３０】（ａ）センサの軸を、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸
とする。１軸の回りに回転する回転台の上に、例えば図
７に示すように、回転台６３の回転軸６４とセンサ６５
のｘ軸が一致するようにセンサ６５を載せる。この時、
回転軸６４とｘ軸は精密に一致させる必要はない。次
に、回転台６３の回転角度を変えながら、電圧計により
センサ６５の出力電圧をｎ₁ 回測定する。同様に、回転
台の回転軸とセンサのｙ軸及びｚ軸が一致するようにセ
ンサを載せ、回転台の回転角度を変えながら電圧計によ
りそれぞれセンサの出力電圧をｎ₂ 回及びｎ₃ 回測定す
る。各センサの回転台６３からの高さが一致するよう
に、高さ調整台６６を使用している。ｘ軸、ｙ軸、及び
ｚ軸の回りに回転させて得られたセンサの出力電圧を、Ｖ_x(i)、Ｖ_y(i)、Ｖ_z(i)、ｉ＝１、２、３、………ｎ、ｎ＝ｎ₁ ＋ｎ₂ ＋ｎ₃ とする。Ｖ_x(i)、Ｖ_y(i)、Ｖ_z(i)はｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の
各センサの出力である。また、補正に用いる係数の初期
値を、ａ₁₁ ⁽⁰⁾ ＝ａ₂₂ ⁽⁰⁾ ＝ａ₃₃ ⁽⁰⁾ ＝１ａ₁₂ ⁽⁰⁾ ＝ａ₁₃ ⁽⁰⁾ ＝ａ₂₃ ⁽⁰⁾ ＝Ｖ_xo ⁽⁰⁾ ＝Ｖ_yo ⁽⁰⁾ ＝Ｖ_zo ⁽⁰⁾ ＝０とする。

【００３１】

【数４】（ｂ）式（４）においてｉ＝０とし、計算結果を、Ｖ_x ^(j)(i) 、Ｖ_y ^(j)(i) 、Ｖ_z ^(j)(i) 、ｉ＝１、２、３、………ｎ、ｊ＝０とする。

【００３２】（ｃ）補正された磁場の絶対値を式
（５）により、補正前の磁場の絶対値の平均値を式
（６）により定義する。

【数５】

【数６】 α(i) はデータの重みづけのための係数である。センサ
は通常ｘ軸を鉛直方向にして使われる。したがって、式
（４）の補正係数を推定する場合に、ｘ軸の回りに回転
して得られるデータの重みを大きくすることにより、推
定の精度を高めることができる場合がある。例えば、ｘ
軸の回りに回転して得られたデータに対してα(i) ＝１
とし、その他のデータに対してα(i) ＝0.5 とする。こ
のようにして推定の精度を高めることができるのは、デ
ータを測定するときに地球磁場の変動によって直流磁場
の大きさが時間と共に変動することなどによるものであ
る。

【００３３】（ｄ）センサが理想的であれば、｜Ｖ
^(j)(i)｜はセンサの置き方によらず、常に一定である
が、オフセットや感度の誤差、各軸の直交性の誤差によ
りバラツキが生じる。このバラツキの分散を次の式
（７）で定義する。

【数７】

【００３４】（ｅ） Δａ₁₁を１より十分小さい正の定
数とする。式（４）〜式（７）において、式のａ₁₁ ^(j)
の代わりに、ａ₁₁ ^(j) −Δａ₁₁とａ₁₁ ^(j) ＋Δａ₁₁を代
入して、分散式σ_V(j)² | ａ₁₁ ^(j)=ａ₁₁ ^(j) ＋Δａ₁₁と
σ_V(j)² ｜ａ₁₁ ^(j) ＝ａ₁₁ ^(j) −Δａ₁₁を求める。

【００３５】（ｆ）次の式（８）と式（９）により、
∂σ_V(j)／∂ａ₁₁と、∂² σ_V(j)／∂ａ₁₁ ² を計算し、
式（１０）によりａ₁₁ ^(j+1) を推定する。

【数８】

【数９】

【数１０】式（１０）のｋは、０＜ｋ＜１の定数で、実験的に定め
る。

【００３６】（ｇ）式（８）〜式（１０）と同様な手
順でａ₂₂ ^(j+1) 、ａ₃₃ ^(j+1) 、ａ₁₂ ^(j+1) ａ₁₃ ^(j+1) 、ａ₂₃ ^(j+1) Ｖ_xo ^(j+1) 、Ｖ_yo ^(j+1) 、Ｖ_zo ^(j+1) を推定する。

【００３７】（ｈ）以下、ｊ＝ｊ＋１として、分散
σ_V(j)² が十分小さくなるまで（ｂ）から（ｇ）の手順
を繰り返す。最終的に得られた値をａ₁₁、ａ₂₂、ａ₃₃、
ａ₁₂、ａ₁₃、ａ₂₃、Ｖ_xo、Ｖ_yo、Ｖ_zoの推定値とする。

【００３８】本発明の磁気探査装置及びその磁気センサ
装置の構成は上記海底ケーブルの探索に限定されること
なく、この技術を使用して当業者であれば海底のパイプ
や、地表において微少な磁界を有する金属等の探査に利
用することができることはいうまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の磁気探査装
置及びその磁気センサは、地球上に配置され、かつ極め
て弱い磁界を発生するような金属体、または磁性体に対
して磁気センサを搭載する移動体から発生する磁界の影
響を、あらかじめ補正値として演算装置（ＣＰＵ）に取
り込み、実際の測定時にこの補正値によって修正された
検出出力に基づいて金属の位置を確定するようにしてい
るから、特に弱磁界の金属や磁性体を検出するときに極
めて高い精度と、その位置を決定することができるとい
う効果がある。

【００４０】また、本発明の磁気センサ装置は、特に深
海において水圧や地磁気の影響が少なくなるように、材
料及び形状を選択することによって検出磁界の変動がな
い精度の高い測定を可能にするという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の３軸直交型直流磁気センサを用いた海
底ケーブルを探査する磁気探査システムの概要図であ
る。

【図２】本発明の磁気探査装置を構築するための回路ブ
ロック図を示す。

【図３】３軸直交型直流磁気センサの一実施例を示す分
解図である。

【図４】水中移動体の方位に依存する直流磁場の大きさ
の変動と、それを除去した後の直流磁場の大きさの実際
の測定グラフ図である。

【図５】検出される磁界の様子をモニタ画面上に示した
時の説明図である。

【図６】１アンペアの電流が流れているケーブルを直角
に横断したときの直流磁場の絶対値を示したグラフ図で
ある。

【図７】３軸方向に配置された磁気センサの補正係数を
求めるための説明図である。

【符号の説明】

１０母船１１デザーケーブル１２水中ロボット１５Ａ、１５Ｂ磁気センサ５２磁気検出部５３円柱容器５４耐圧容器５５緩衝部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被探査金属等から発生する直流磁界を探
知する磁気探査装置において、特定の一軸方向のみに感度を有する直流磁気センサ３個
を、各々の軸が互いに直交するように配置した１台また
は２台以上の直流磁場の大きさの絶対値を測定する３軸
直交型直流磁気センサ装置を移動体に搭載し、その出力
をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換したのち演算処理
回路で処理することにより、各直流磁気センサの感度の
バラツキ、オフセットと３軸の直交性のずれを補正し、
この補正されたデータに基づいて探知した直流磁界の絶
対値をディスプレイに表示することにより、上記被探査
金属等の存在を探知することを特徴とする磁気探査装
置。
【請求項２】上記被探査金属は海底に付設されている
海底ケーブルであり、上記移動体は遠隔操縦方式で母船
からコントロール可能とされている水中ロボットとされ
ていることを特徴とする請求項１に記載の磁気探査装
置。
【請求項３】上記各直流磁気センサの直流磁界の絶対
値出力は、上記移動体を水平方向に３６０度回転して得
られる磁界強度分布のデータを上記演算処理回路のメモ
リに予め記憶し、上記移動体の機体方位に対応して上記
メモリから読み出された上記データに基づいて補正され
るようにしたことを特徴とする請求項１に記載の磁気探
査装置。
【請求項４】絶縁材料によって構成されている耐圧容
器と、この耐圧容器内に緩衝部材を介して設置されている石英
からなる円柱容器と、３個の一軸方向のみに感度を有する直流磁気センサを各
軸が直交するように配置し、回路基板と共に円柱状の合
成樹脂中に埋め込んだ磁気センサ本体を設け、上記磁気センサ本体を上記円柱容器内に挿着し、この挿
着され円柱容器が上記緩衝部材を介して上記耐圧容器内
に挿着されていることを特徴とする磁気センサ装置。
【請求項５】上記各直流磁気センサはフラックスゲー
ト型のセンサによって構成されていることを特徴とする
請求項４に記載の磁気センサ装置。
【請求項６】上記耐圧容器の側面に上記直流磁気セン
サの電気信号を出力し、上記回路基板に電源を供給する
ための水中コネクタが取り付けられていることを特徴と
する請求項４項または５項に記載の磁気センサ装置。