JPH0921637A - 位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の観測地点より、被測定物の位置を精度
よく、多大な労力を必要とすることなく、簡単に検出す
ることができる位置検出方法を提供する。 【解決手段】 送信コイル６の磁界強度を、複数の受信
コイル１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂにより計測し、
磁気検出装置１１ａ，１１ｂ毎に、複数の受信コイル１
６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂが計測した個々の計測信
号の位相を比較し、位相が一致するような複数の受信コ
イル１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの配列方向を求め
ると共に、複数の磁気検出装置１１ａ，１１ｂ間の距離
を測定することにより、地下埋設配管１の位置を検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界強度を計測し
て２点間の位置を検出する位置検出方法に関し、特に、
地下埋設配管などの位置を検出する位置検出方法に適用
して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の位置検出方法としては、
磁界測定器を地上で移動走査し、地中より発せられる磁
界の垂直成分を計測し、地下埋設配管の位置を探知する
ものが、たとえば特開昭５７−１３３３７３号公報に開
示されている。また、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、掘進機に取り付け、基板に
は水平に固定した直線上の磁界検出素子ガイドを設け、
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、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、磁界検出素子を磁界検出素子ガイド上
に移動させ、磁界強度がゼロ値となる位置を計測するも
のが、たとえば特開昭５９−１５３１１２号公報に開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した位
置検出方法においては、次のような問題点があることが
本発明者により見い出された。すなわち、磁界発生素子
の真上地点を地上から計測するので、真上地点に植え込
み、ガードレールまたは電柱などの障害物があると、計
測が不可能となる。また、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、労力が掛かると共に、測定誤差の原因となる。さら
に、水平方向の位置検知のみであり、埋設物の埋設深さ
の測定ができない。

【０００４】本発明の目的は、前述した問題点に鑑み、
任意の観測地点より、被測定物の位置を精度よく、多大
な労力を必要とすることなく、簡単に検出することがで
きる位置検出方法を提供することにある。本発明の前記
ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述
および添付図面から明らかになるであろう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明の概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。 （１）本発明の位置検出方法は、観測地点に、磁気検出
面を同一平面上または前記磁気検出面の中心を同一直線
上に有する複数の受信コイルが配列された磁気検出装置
を複数配置し、被測定物内に、回転変位する送信コイル
を挿入し、前記送信コイルに交流電流を与え、磁界を発
生させた後、前記送信コイルの磁界強度を、前記複数の
受信コイルにより計測し、前記磁気検出装置毎に、前記
複数の受信コイルが計測した個々の計測信号の位相を比
較し、前記位相が一致するような前記複数の受信コイル
の配列方向を求めると共に、前記複数の磁気検出装置間
の距離を測定することにより、前記被測定物の位置を検
出するものである。

【０００６】（２）本発明の位置検出方法は、観測地点
に、磁気検出面を同一平面上または前記磁気検出面の中
心を同一直線上に有する複数の受信コイルが配列された
磁気検出装置を複数配置し、被測定物内に、同一中心点
を有し、直交した第１送信コイルおよび第２送信コイル
を挿入し、前記第１および第２送信コイルにＡＭ変調さ
れた交流電流を与え、磁界を発生させた後、前記第１お
よび第２送信コイルの磁界強度を、前記複数の受信コイ
ルにより計測し、前記磁気検出装置毎に、前記複数の受
信コイルが計測した個々の計測信号の位相を比較し、前
記位相が一致するような前記複数の受信コイルの配列方
向を求めると共に、前記複数の磁気検出装置間の距離を
測定することにより、前記被測定物の位置を検出するも
のである。

【０００７】

【作 用】前述した手段によれば、送信コイルを供給信
号に非同期で回転させると共に、磁界を発生させ、複数
の受信コイルにより検出される信号と送信コイルへの供
給信号とを同期検波する。そして、送信コイルと個々の
受信コイルとの相対位置および送信コイルの回転角度に
応じた信号を得る。その後、個々の受信コイルより検出
される同期検波後の信号の位相が一致するように、受信
コイルを回転または平行移動する。

【０００８】これにより、受信コイルの配列方向が送信
コイルの中心位置、すなわち被測定物の位置する方向を
示し、磁気検出装置間の距離を測定することにより、被
測定物の位置が検出される。この場合、送信波の周波数
が高くなっても、観測信号は送信コイルの回転数による
ため、低い周波数の観測だけで済む。そのため、ノイズ
や測定誤差が低減され、任意の観測地点より被測定物の
位置する方向や埋設物の埋設深度が精度良く、簡単に検
出される。

【０００９】また、同一中心点を有し、直交した第１送
信コイルおよび第２送信コイルからなる、いわゆる直交
十字型送信コイルを用いることにより、第１および第２
送信コイルの姿勢制御を不要とし、計測信号は信号波の
周波数によるため、送信波の周波数が高くなっても、低
い周波数の観測だけで、被測定物の位置が容易に検出さ
れる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。ここで、図１は本発明の一実施例に係る
位置検出システムの概略構成図、図２は本発明の一実施
例に係る位置検出方法を説明するブロック図、図３は本
発明の一実施例に係る送受信コイルの相対位置とそのと
きの観測信号の波形図である。また、実施例を説明する
ための全図において同一の機能を有するものは同一の符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００１１】図１において、位置検出システムは、被測
定物である地下埋設配管１内に、その長手方向へ移動可
能な移動台車２が導入され、移動台車２の車輪３にはロ
ータリーエンコーダーなどの車輪回転量センサー（図示
略す）が装着されると共に、地下埋設配管１の外部に配
設され、車輪回転量センサーが出力する信号により移動
台車２の走行距離を測定する制御装置４が信号線５を介
して接続されている。

【００１２】移動台車２上には、磁気発生手段として、
送信コイル６が、回転手段７により地下埋設配管１の中
心軸線と同一軸線周りに所定の回転数で回転するように
搭載されている。回転手段７は、信号線８を介して制御
装置４に接続され、制御装置４によって制御される。送
信コイル６は、信号線９を介して、地下埋設配管１の外
部に配設されて交流電流を供給する発振器などの信号供
給装置１０に接続されている。この場合、送信コイル６
の回転周波数と信号供給装置１０からの交流電流の周波
数は非同期であり、たとえば交流電流は２００ＫＨｚを
使用し、送信コイル６の回転は４００Ｈｚを使用する。

【００１３】一方、地上の観測地点には、複数個の磁気
検出装置１１ａ，１１ｂが移動可能に配置されている。
磁気検出装置１１ａ，１１ｂは、基台１２ａ，１２ｂ上
に支持板１３ａ，１３ｂが立設され、この支持板１３
ａ，１３ｂには、変位棒１４ａ，１４ｂが移動手段１５
ａ，１５ｂによって、地下埋設配管１の中心軸線と平行
な軸線周りに回転し、かつ変位棒１４ａ，１４ｂの周面
に対して直角方向に平行移動するように支持されてい
る。

【００１４】変位棒１４ａ，１４ｂの両端部には、磁気
検出コイルとして、磁気検出面の中心位置が同一直線
上、つまり磁気検出面が平行になるように、第１受信コ
イル１６ａ，１６ｂおよび第２受信コイル１７ａ，１７
ｂがそれぞれ巻回されている。第１および第２受信コイ
ル１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂには、信号線１８
ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂを介して第１信号測定器２
０ａ，２０ｂおよび第２信号測定器２１ａ，２１ｂがそ
れぞれ接続されている。第１および第２信号測定器２０
ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂには、信号線２２ａ，２２
ｂ，２３ａ，２３ｂを介して信号波を表示するオシロス
コープなどの信号表示器２４ａ，２４ｂが接続され、信
号表示器２４ａ，２４ｂには、送信コイル６の回転角度
に応じた受信レベル（磁界強度）の信号が表示される。
さらに、第１および第２信号測定器２０ａ，２０ｂ，２
１ａ，２１ｂと信号供給装置１０とは信号線２５により
接続されている。

【００１５】次に、かかる位置検出システムによる位置
検出方法について、図２および図３を参照して説明す
る。まず、送信コイル６を、その中心位置が地下埋設配
管１の中心軸線上に位置するように移動台車２を移動さ
せる。その後、信号供給装置１０より、送信コイル６に
交流電流が与えられると共に、送信コイル６を供給電流
に非同期で回転させる。そして、送信コイル６は、何れ
の回転角度においても中心磁力線Ｍｃが地下埋設配管１
の中心軸線と直交する方向に磁界を発生する。

【００１６】その後、第１受信コイル１６ａ（１６ｂ）
および第２受信コイル１７ａ（１７ｂ）は、送信コイル
６の磁界強度を計測し、その計測信号を第１および第２
信号測定器２０ａ，２１ａ（２０ｂ，２１ｂ）に伝送す
る。第１および第２信号測定器２０ａ，２１ａ（２０
ｂ，２１ｂ）は、第１および第２受信コイル１６ａ，１
７ａ（１６ｂ，１７ｂ）からの計測信号と、信号供給装
置１０から得られる搬送波と同一の周波数である基準信
号とを、２００ＫＨｚで、同期検波し、送信コイル６と
第１および第２受信コイル１６ａ，１７ａ（１６ｂ，１
７ｂ）との相対位置および信号波の位相に応じた受信レ
ベル（磁界強度）を信号表示器２４ａ（２４ｂ）に出力
する。

【００１７】これにより、信号表示器２４ａ（２４ｂ）
の表示画面Ａには、第１および第２受信コイル１６ａ，
１７ａ（１６ｂ，１７ｂ）の計測信号が、４００Ｈｚの
正弦波として得られる。なお、表示画面Ａ上では、送信
コイル６の回転角度は時間の関数として表されるため、
縦軸に受信レベル（磁界強度）、横軸に時間がとられて
いる。

【００１８】次に、第１受信コイル１６ａ（１６ｂ）と
第２受信コイル１７ａ（１７ｂ）とにより検出される同
期検波後の信号波形１６ｃ，１７ｃの位相が一致するよ
うに、変位棒１４ａ（１４ｂ）を回転または平行移動す
る。このとき、第１受信コイル１６ａ（１６ｂ）および
第２受信コイル１７ａ（１７ｂ）より得られる観測信号
は、第１および第２受信コイル１６ａ，１７ａ（１６
ｂ，１７ｂ）と送信コイル６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、第１受信コイル１
６ａ（１６ｂ）および第２受信コイル１７ａ（１７ｂ）
の配列直線の方向が送信コイル６の回転中心を示すこと
になる（図３（ａ）参照）。

【００１９】また、両者が一致していない場合には、そ
の位相のずれ方向から、第１受信コイル１６ａ（１６
ｂ）および第２受信コイル１７ａ（１７ｂ）の姿勢制御
方向が決定される。たとえば、第１受信コイル１６ａ
（１６ｂ）の位相が進んでいる場合には、第２受信コイ
ル１７ａ（１７ｂ）を上側に移動するか、第１受信コイ
ル１６ａ（１６ｂ）を下側に移動することにより、補正
する（図３（ｂ）参照）。

【００２０】また、第１受信コイル１６ａ（１６ｂ）の
位相が遅れている場合には、第１受信コイル１６ａ（１
６ｂ）を上側に移動するか、第２受信コイル１７ａ（１
７ｂ）を下側に移動することにより、補正する（図３
（ｃ）参照）。ちなみに、送信コイル６ならびに第１お
よび第２受信コイル１６ａ，１７ａ（１６ｂ，１７ｂ）
の位相の方向は、その巻き方向などによって決定され
る。

【００２１】こうして、磁気検出装置１１ｂを、水平線
に対して直交を保ったまま平行移動し、第１および第２
受信コイル１６ｂ，１７ｂの配列方向により、送信コイ
ル６の真上の地点を検知した後、所定距離Ｌだけ離れて
配置された磁気検出装置１１ａの第１および第２受信コ
イル１６ａ，１７ａの配列方向を、移動手段１５ａによ
り送信コイル６の埋設方向を示す向きに制御する。この
とき、第１および第２受信コイル１６ａ，１７ａの配列
方向と水平線との角度θを測定すれば、埋設深度Ｈが、
次式（１）によって算出される。

【００２２】 Ｈ＝Ｌ／tan （９０°−θ） （１） このように、本実施例では、第１受信コイル１６ａ（１
６ｂ）および第２受信コイル１７ａ（１７ｂ）の配列方
向が、送信コイル６の回転中心、つまり地下埋設配管１
の位置方向を示すことになり、磁気検出装置１１ａ，１
１ｂ間の距離Ｌや磁気検出装置１１ａと水平線との角度
θにより、任意の観測地点より地下埋設配管１の位置す
る方向や埋設深度が精度良く、簡単に検出される。さら
に、送信波の周波数が高くなっても、観測信号は送信コ
イル６の回転数によるため、低い周波数の観測だけで済
み、ノイズや測定誤差が低減される。

【００２３】以上、本発明者によってなされた発明を、
実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実
施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変更可能であることは、言うまでもない。
本実施例では、回転式の送信コイル６を用いたが、これ
に代えて、同一点を中心とする２つのコイルが直交した
直交十字型送信コイルを用いてもよい。そして、直交し
た２つのコイルに、位相が９０°ずれた信号波でＡＭ変
調した交流電流を与えることにより、１つのコイルが回
転しているときと同じ回転磁界となるように、ＳＩＮ変
調波およびＣＯＳ変調波が送信される。これによれば、
２つのコイルの姿勢制御を不要とし、計測信号は信号波
の周波数によるため、送信波の周波数が高くなっても、
低い周波数の観測だけで、地下埋設配管１の位置が容易
に検出される。

【００２４】また、本実施例では、第１および第２受信
コイル１６ａ，１７ａ（１６ｂ，１７ｂ）を、その磁気
検出面の中心が同一直線上に位置するように配列した
が、磁気検出面が同一平面上に位置するように配列して
も同様の効果が期待できる。

【００２５】

【発明の効果】本願によって開示される発明によって得
られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
本発明によれば、送信コイルの磁界強度を、同一直線上
に磁気検出面の中心を有する複数の受信コイルにより計
測し、複数の受信コイルが計測した個々の計測信号の位
相が一致するような受信コイルの配列方向を求め、被測
定物の位置する方向を検出し、複数の磁気検出装置間の
距離を測定することにより、任意の観測地点より被測定
物の位置する方向や埋設物の埋設深度を精度よく、多大
な労力を必要とすることなく、簡単に検出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である位置検出システムの概
略構成図である。

【図２】本発明の一実施例である位置検出方法を説明す
るブロック図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例である送受
信コイルの相対位置とそのときの観測信号の波形図であ
る。

【符号の説明】

１ 地下埋設配管 ２ 移動台車 ３ 車輪 ４ 制御装置 ６ 送信コイル ７ 回転手段 １０ 信号供給装置 １１ａ，１１ｂ 磁気検出装置 １２ａ，１２ｂ 基台 １３ａ，１３ｂ 支持板 １４ａ，１４ｂ 変位棒 １５ａ，１５ｂ 移動手段 １６ａ，１６ｂ 第１受信コイル １７ａ，１７ｂ 第２受信コイル ２０ａ，２０ｂ 第１信号測定器 ２１ａ，２１ｂ 第２信号測定器 ２４ａ，２４ｂ 信号表示器 Ａ 表示画面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観測地点に、磁気検出面を同一平面上ま
   たは前記磁気検出面の中心を同一直線上に有する複数の
   受信コイルが配列された磁気検出装置を複数配置し、被
   測定物内に、回転変位する送信コイルを挿入し、前記送
   信コイルに交流電流を与え、磁界を発生させる工程と、
   前記送信コイルの磁界強度を、前記複数の受信コイルに
   より計測し、前記磁気検出装置毎に、前記複数の受信コ
   イルが計測した個々の計測信号の位相を比較し、前記位
   相が一致するような前記複数の受信コイルの配列方向を
   求めると共に、前記複数の磁気検出装置間の距離を測定
   することにより、前記被測定物の位置を検出する工程と
   を含むことを特徴とする位置検出方法。
2. 【請求項２】 観測地点に、磁気検出面を同一平面上ま
   たは前記磁気検出面の中心を同一直線上に有する複数の
   受信コイルが配列された磁気検出装置を複数配置し、被
   測定物内に、同一中心点を有し、直交した第１送信コイ
   ルおよび第２送信コイルを挿入し、前記第１および第２
   送信コイルにＡＭ変調された交流電流を与え、磁界を発
   生させる工程と、前記第１および第２送信コイルの磁界
   強度を、前記複数の受信コイルにより計測し、前記磁気
   検出装置毎に、前記複数の受信コイルが計測した個々の
   計測信号の位相を比較し、前記位相が一致するような前
   記複数の受信コイルの配列方向を求めると共に、前記複
   数の磁気検出装置間の距離を測定することにより、前記
   被測定物の位置を検出する工程とを含むことを特徴とす
   る位置検出方法。