JPS5946879A - せん孔調査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ぜん孔プローブ（探り部）が垂直なせん孔を
移動する際の該プローブの回転配向もしくは配位を測定
するための改良された手段を有するせん孔ｆｆｅｌ査装
置ならびにせん孔の方位を測定する改良された方法に関
する。

本特許願′の発明は、／９ｇθ年７０月２３日付は出願
のＬｉｕの米国特許ＪｉｉＱ　ＳＮ　２θθ、０９６号
（ＢＯ／、）１．ＩＩ−ＵＳＡ）ならびに／ワざ１年１
月７３日付出願のＨｕｌθｉｎｇの米国特許願ＳＮコ２
ダ、７　ｇ　９号（Ｂｏｙグθｏ　−ｌｌ５Ａ　）の明
細書に記載の発明に関係を有する。これら両特許願の明
ｍ　？ｉ’に開示されている内容は本明細書においても
参考のために援用している。

典型的なせん孔調査装置は、ケーブルに吊下げられてぜ
ん孔内を、１ｌｉｌＪせしめられるブロードハウジング
を有している。例えば、直交関係で配列された３つの加
速度計から構成される傾斜１［が、プローブに対する局
部もしくは小域垂直線の角度を測定する。プローブはせ
ん孔を通って移動する間その縦軸線を中心に自由に回転
できる。せん孔の方位を決定するためには、傾斜計の測
定に対し基準を与えるためにプローブの配向もしくは配
位を測定する必要がある。ジャイロスコープまたは磁力
計を用いてこのような配向もしくは配位を測定すること
が知られている。しかしながらジャイロスコープおよび
磁力計は共に、（ｉ頼性が阻害され精度が低いなどの動
作上の限界を有するばかりではなく、費用が高くつく。

上に引用したＬｉｕおよびＨｕｌθｉｎｇの特許願明＋
？ｌＢ省には、プローブがせん孔を通って移動する際に
増分的な方位変化を決定もしくは測定するための手段と
共に複数部分からなるプローブを使用するせん孔調査装
置ｉ′ｉ、が開示されている。これら器具もしくは装置
は、ジャイロスコープオたは磁力削が不必要であるが、
プローブの寸法が長いことならびに測定誤差が累積して
測定１度が減少することを含め他の欠点を有している。

本発明の器具もしくは装置は、直接、偏波もしくは偏光
されたｔｌＬｆｊｉ放射を用いてプローブの配位もしく
は配向を測定し、その結果得られた配向信号を、該信号
の偏波（偏光）軸線を維持する伝導部を介して地表に伝
送する。本装置もしくは器具は、ナＡ斜計では配向を測
定することができない垂直のぜん孔部分をプローブが横
切る際の該プローブの配向もしくは配位の尺度を得る上
に特に有用である。

本発明の１つの特徴によイア、ば、ぜん孔鯛査器具もし
くは装置は、改良されたプローブ配向決定手段を有し、
そしてこの手段は、プローブに対し同定の関係でプロー
ブの縦ｔｌｉＩｌ＋　Ｍ！を横切る方向の偏光軸線を有
する偏光ビートを発生ずるブト１−ブ内の偏光光源と、
地表に偏光された光を□伝導するためのオプチカルファ
イバ光導管と、該光導管から受けた光の偏光面を検出す
るための手段とを有する。特に光源および（Ｃ４光フィ
ルタはプローブに固定さイ１２、そしてオプチカル光フ
アイバ導管はプローブ懸持ケーブルの一部分をなす。

本発明の他の特徴によれば、受信光の偏光面を検出する
だめの手段は、光センサと、オプチカル・フデイバ冗導
管および光セン→）間に介在配設さ（］、た１１４光フ
ィルタと、フィルタを回転してセン−りに入射する光を
変調するための手段と、第一の（ｔｒｉ光フィルタの回
転に対する変調光の位相角からグローブの配向もしくは
配位を決定するための手段とを含む。

本発明の別の様相によれば、相次いで行なわれる傾斜計
測定からせん北方位を決定するための改良され簡略され
た方法が提案される。

本発明のさらに他の特徴によイ１．ば、せん孔調査装置
は、せん孔内を移動可能なプローブと、該プローブに設
けられたｆＸｉ斜センサと、垂直なぜん孔部では高い精
度でそして水平なぜん孔部では減少した精度でぜん北方
位の第一の測定ｔ１４・を派生するための手段と、水平
のぜん孔部では高い精度でそして垂直のせん孔部では減
少した精度で第一のせん北方位測定↓Ｌ！、を派生する
ための手段と、上記第１およびＭ２のせん孔方位測別斯
をせん孔の傾斜にしたがって結合するための手段とを有
する。

本発明の他の０徴によれば、加速度計４６号および他の
（ｉ号は、イ（４光ビームの振幅変調によってプローブ
から地表に伝送される。

本発明の他の特徴および利点は添付図面を参照しての以
下の説明から容易に理解されるであろう。

第１図の８）、１査装置において、プローブもしくは探
り部λθは、ぜん孔λ２を通して運ルリ可能なようにケ
ーブル、２／に懸持されている。該ブＵ−フ２０は、そ
の縦軸線がせん孔内の中心に位１２＜　ｔ、てぜん孔の
軸線と一致するものと見做すことができるよ′）に、適
当なスペーサ２３によりぜん孔内に心出しされている。

プローブ２０は、せん孔内を運動する間自由に回転する
ことができる。ケーブルλ／は、プローブのせん孔内下
降距離を表す尺度１を発生する回転ホーｆ　−ル上を通
る。プローブフθを下降および上昇するためのケーブル
・ホイスト機措は、図面の錯綜を避けるために図示を省
略した。

簡略に述べると、プローブ、２０は、せん孔に清い相続
く点での垂直線または重力ベクトルに対するぜん孔の傾
斜を測定するための手段を備えている。自明なように、
傾余Ｉしたせん孔内でのこの測定は、点から点における
せん北方位における変化を決定するのに十分な情報を与
える・しかしながら、多くのせん孔は、特に地表下の最
初の部分に垂直な部分を有している。垂直なぜん孔部分
内でのプローブの配位は、後述の偏光装置；を用いて測
定される。プローブの傾余トおよび配向を表ず信号は、
ケーブル、２／を介して地表に伝送され検出器２Ｓに供
給さ、ｔ’ｓ、る。この検出器の出力は、装置にデータ
を入力したり４Ｎ報を取出すのに用いられるキー；ｊミ
ード兼表示装置コクに接続されているデータ・ブロセ゛
ン→ｔ、２Ａに供給される。

本発明によるプローブの措成要素は第２図に略示しであ
る。プローブはノ１ウジンク゛３０を有しており、この
ハウジング３０内には傾斜計３７が配設されている。こ
の傾斜引は、それぞれＸ、Ｙおよび２で表した感知ｔ１
’＋ｌｌ　線を有する３つの直交加値度計、？、２　、
、？、、？　、Ｊ４’から１１４成するの力Ｓ好ましい
。なお、Ｚ軸は、プローブの縦軸線と一致するものとし
て示しである。ＸおよびＹ軸は、Ｚ軸に対して直角の平
面を画定する。開音６（小域）ｉＪＸ、カベクトルを測
定する加速度計はサーボ・デバイスとするのが好ましい
。加速度計からの信号は、垂直線からのせん孔の傾き角
ならびに傾いたせん孔内ではフミローブの軸線を通る垂
１６平面に対する該プローブの回転角を表わす。一つの
加速度計または他の角度関係を用いるこきもできるが、
図示の傾斜計の配列が好ましい。

発光ダイオードのような光導３！；が、ブｏ　−ブλθ
の上端に配設されている。プローブの縦ｌｌ−１ｌｌ線
を横切る軸に沿い光源、？！ｒからの光を偏光するため
にハウジング３θに偏光フィルり３乙が固定されている
。オプチカル・ファイバ光７４管３７はフィルタ３６か
ら偏光さイア、た光を受けて地表に伝送する。オプチカ
ル・ファイノく光導管３７は、吊下げケーブル、２／内
に組込むことができる。オプチカル・ファイバ光導管の
端、？？ＰＬはプローブ・ハウジング３θの端部に固定
するのが好ましい。しかしながら、せん孔を移動する際
のプローブ、７０の回転が、ケーブル、２／の過度の捩
イ］７を生せしめる場合には、ケーブルおよびオプチカ
ル・ファイバ光導管３７は、回りＰＫ手（図示せず）を
介してプローブ・ノ＼ウジング３７に接続することがで
きる。

プローブユ０がそのＳａｔ線を中心に回転をすると、Ｌ
ＦｉＤ　（発光ダイオード）ＪＳからの光の偏光面はプ
ローブと共に回転する。フィルタ３６によって設定され
る偏光面は、光がオプチカル・ファイバ光導管３７を通
る際の光の反射によっても、あるいはまたケーブル２１
および光導管の捩イ１．によっても実質的に変更される
ことはない。したがって、地表で検出さイ１．る光の偏
光軸は、縦軸線を中心としたプローブの配位もしくは配
向を表す。

オプチカル・ファイバ光導管３７を介して地表で受けら
れた偏光は、検出器、２りに接続されている光センサ＜
１０に指し向りられる。光フアイバ光導管３りとセン日
ノーりθとの間にはモークグコによ°つて回転される第
２の偏光フィルタｙｉが介在配設されている。

偏光からのプローブ配位もしくは配向の決定は第３図お
よび第ｙ図に図解されている。フィルタｆ／が回転する
に伴い、センサグθによって受けられる光は、フィルタ
の偏光軸が一致した時に最大となり、該偏光軸が９０度
変位した時に最小になる。第３図およびｆｉＴ　”図に
示ず曲線は、フィルタグｌの角度位置の関数として受イ
、１光またはセンザイＩＩ号振申；晶を表す。第３図の
場合には、フィルタ３Ａの偏光軸線は０゛′のｆｉ７：
　ｆｌ″′（でフィルタグ／の偏光軸線と整列している
。１１１号最大値はθ０および／ｇ００で生ずる。信号
最小イ１？１はフィルタグｌの９００および、２７０°
で生ずる。

第９図の場合には、プローブλθは第３図の回転位置か
らｑｏ度変位している。フィルタ円板１Ｉ−７が００位
置にあるときには、インＸ号振幅は最小となり、この状
態はフィルタ円板の／１１００位置で繰返さイア、る。

信号最大値は９θ０と、２７θ０で生ずる。

せん孔の調査においては、プローブ２０は、せん孔２２
・の頂部でＱ知の方位シ（塾に配向さイ１゜る。そこで
センサグθの出力と回転フィルタｌＩ／（：の角度関係
をヂエツクする。プローブがぜＡ］孔を通って移動する
間、該プローブの回転配位を、せん孔に沿うプローブの
距離夕と相関させる。この、鴨合、回転フィルタ４ｔ／
の角速度をブ［ｊ−ブコθの角速度よりも相当大きくす
るこ吉だけが必要である。

センサ／／、０の出力ならびｌごソ／ｒルタ円４ｆｊ、
’ｌｔの角度位１ｄを表す信号は、イ火出器、２．５−
に供給さイ１．る。この検出器は、フィルタグ／の角度
位置に対する信号の位相／’Ｊを訓うびしでプｔｊ−ブ
コθの回転付（１″Ｖ、ヲ決定する。イ１１りのピーク
値と零との間の相対差は、シスデム状態によって変り得
るが、しかしながら位相角は変イつることはない。

伯−けは〕１″、：木的にＤＣバイアスを含む半波整流
さイア、た正弦波曲線である。（ｆ↓１］−旨：：’Ｉ
　’夕は、例えば、検出器官′＋ｊｌこパ；１したフー
リエ曲ｆｆｉ’Ｊ！を供給する１−タ・ブ１コレツサを
有するこＬができる。イｒｉ号の基本周波数成分はホイ
ールの回転の周波数の２倍である。信号のフーリエ式に
おける「Ｊ変、ＩＩ′ｌは無視することができる。ｆｉ
ｌ→ゴの位相角が’ｌ＆　Ｙ’ｉｋ的にプローブの配位
もしくは配向を同定する。

次に、縦＋ｌｌ＋線を中心としてのブ１ｍ−ブの配位も
しくは配向を表ず信号、ぜん孔下降距陥およひｆｌ、ｉ
’ｉ斜計、？／からの重力ベクトル−こ対するプローブ
の配位を表す信号に基きプローブのせん孔下降位１斤を
決定する仕方について第３゛図および第７図を参照して
説明する。第左図においては、ぜん孔ノコは地表から下
向きに延びるように昂′１かイ１．ている。三次元序標
系Ｎ（北）、Ｅ（東）、Ｇ　（’ｊｆ４力）の原点はせ
ん孔と地表との交点に位置する。局部的な地表面は扁平
である。！：見鍛すことができる。プローブ、２Ｑが点
ｊに位置する筒所て、傾余ｆｉｚ／は、プローブの、１
１゛・ｊ方向基準軸線、即ちフィルタ３６の１晶光１１
＋１１１と、プローブの縦軸線を含む垂直平面ｑｓとの
間の角度Ｆを測定する。この角度Ｆは、フィルタＪ６の
１１１３光軸（時々してプローブの横方向基準軸とも称
する）（！：、プローブの縦軸線に対して垂直であって
垂１６平面１１．を内に在る線１１．６との間に示さイ
している。点ｉにおけるプローブおよびせん孔の傾き角
工は、プローブの縦軸ダ７の延長線と千面ｌＩ左内の垂
直線りｇとの間の角度として示されている。

垂１６平面夕３と地表面との文ｆ１１が、点ｉｌこおけ
るせん孔の方位に対応する配位もしくは配向を有するＰ
Ｊｌグ９を画定する。方位角Ａは、地表面を見下ろして
、北から時計方向に測定された角度である。

ナーｑき角■は傾斜計３７からの加速度計信号を基に算
出される。同様にして、せん孔の軸線が垂直でない地点
においては、角度Ｖは加速度計信号から勢、出される。

しかしながらぜん孔の軸線が垂ｉ代である場合には、特
殊なもしくは特徴的な垂直平面はなく、角度Ｗは定毅さ
イ１．ない。

典型的なぜん孔は初期垂直部を有しており、そして偏光
回転配向検出器が用いられるのはこのような垂直部を通
る時である。既に述べたように、調査動作の開始、プロ
ーブの配位もしくは配向および偏光信号の位相角のチェ
ックが行なイ）れる。プローブが垂直せん孔部を通って
下降される際における該プローブの回転配向もしくは配
位の変化が記録される。プローブがせん孔の垂直部を去
るさ、その配位もしくは配向が既知となって、爾後せん
孔の方位を決定する上の基礎を与える。

既に述べたよ・うに、角度Ｆは加速吸計（＝１号から決
定される。前に掲げたＬｉｕの米国特許願明細；１）゛
には、角度Ｖおよびせん孔方位との間に関係がある旨の
開示がある。この関係は、上記米国／ｉ〒ｎ′「明細書
の発明において、せん孔の軌道の表示を導出するために
行わ２１．ている一連のマトリックス動作に暗黙のうち
に含才イ１ている。本発明によるぜん孔方位を決定する
方法の基礎は、この関係の明確な表現（式）である。

第７図を参照するに、この図゛にはコつの相続くぜん孔
の点１および１−１−／が示されており、ぞしてこイ１
．らコつの点間におりるせん孔断面は平面曲綜であると
仮定している。この事はせん孔内において必ずしも常に
真であるとは限らないが、合理的な近似であることは確
かであって、点間に非常に小さい距離を選択することに
より所望の正確さを期することができる。平面Ｐよは点
１におけるプローブの縦軸線を含む垂直平面である。平
面Ｐ１は方位角Ａｉを有しており、点１におりるプロー
ブの傾きは工、である。平面Ｐｉ＋１は、点ｉ＋７にお
けるブ狛−ブの縦軸線を９む１Ｆ直平面である。平面Ｒ
は、点１から点ｉ＋ｌに至る平面せん孔部ＮｊＮ　ｋ含
む。

ベクトルｊは、初期におい゛Ｃ大域もしくは地球座標系
のＥ軸と整列したプローブ座標系における単位ベクトル
である。オイラー角の方法を用いて、地球座標系（ｇｌ
ｏｂａｌ　ｃｏｏｒｄｉｎａ、ｔｅ　ｓｙｓｔｅｍ）に
１６ける単位ベクトルｊの成分は次のように表せること
が判る。

ｉｉ　＝　−ｃｏｅＡ　Ｃ０８Ｉ　　ｏｉｎＦ−５ｉｎ
Ａ　　ｃｏｅリパ１ｉｊ　＝　−５ｉｎＡ　ｃｏｓ　ｌ
　ｓｉｎ　Ｗ　十ｃｏｓＡ　ｃｏｏ　Ｖ’Ｇ＝　　ｅｉ
ｎＩ　ｅｉｎす′ ｍ　７図において、単位ベクトル、プは、一つの点ｉお
よびｌ十ｌにおけるベクトルがぜん孔部線の平面に対し
て垂直となるようにそイ’Ｌぞれの垂直平面Ｐ１および
Ｐ１→、から角度θだけ回転して示されている。このよ
うにした場合、上記ａつの単位ベクトルは同じ方向を治
し、したがってｔｔｗｕ座標系において同じ成分を有す
ることになる。即ち Ｎ　＝　−ｃｏｓ　ＡＣｏｅ　ＩＩ日ｉｎ　０１−５ｉ
ｒｌＡ４　ｃｏｓ　（７１Ｃ悄θ１ｌｌ ＝−ｃｏｓ　Ａ１＋、　　ｃｏｓ工１＋＋　　８１１１
θ１Ｈ−８１ｎＡｉ＋−＋　％Ｂ　＝　−ｓｉｎ　Ａ１
　ｃｏｓ工１８ｉｎθ１＋（！０８　Ａ１００８θ１＝
　ｇｉｎ　Ａｉ＋＋　　ｃｏｏ　■ｉ−１＋　　５Ｊ−
ｎ　θｉ＋＋−１−ｃｏｓ　”ｉ＋ｔ　　Ｃ０Ｑｅｉ」
−５Ｇ＝ｓｉｎ工１　ｅｉｎ　０１＝＝ｓｉｎ工１−１
−＋　ｓｉｎ　０１−１−＋Ａ１からｉ＋／への方位角
の変化は次のように表すことができる。

Δ１＝Ａｉ−１−＋　　’１ ＮおよびＥ方程式の線形結合により、Δ１を用いて次の
２つの新しい式を導き出すことができる。

ＣＯｓΔＩＣＯｓ工Ｉ　Ｓｉｎθ１−８１ｎΔ・ＣｏＦ
３θ１＝ｃｏｅ工１−）、ｓｉｎθ１＋。

Ｅｌｉｎ　Δ１．　ＣＯ８工１８１ｎθ１＋　００８　
ΔＩＱＯＲθ１＝ＣＯθθ１＋。

角度γ１は次のように定義される。

７’ｉ　”　’ｉ＋１’ｉ　＝０１＋１−０１上の方程
式は、単位ベクトルのＧ成分に対する方程式で次のよう
に結合することができる。

（ｃｏθ工１　　ｓｉｎ、Ｉｇ＋、　　ｓｉｎ　　γ１
　）ｃｏｓ　Δ１−（ｓｉｎ　１１−　Ｂ１ｎ１ｉ＋＋
　　Ｃｏｇ　７１）ｓｉｎ　Δ１　＝ｓｉｎ工１００８
　工１＋＋　ｓｉｎ　ｒｌ（８１ｎ工１−ｅｉｎ　工ｉ
＋＋　ｃｏｓγ１）　（！ＯＦＪ　△１＋（ｃｏｓ　工
Ｉ　　Ｅｌｉｎ工１−１−＋　　ｓｉｎ　ｒｌ　）ｓｉ
ｎ　△１　＝θ１ｎ工ＩＣｏθγ、（ｉ　ｉｎ　Ｉ　１
＋＋これらの方程式をθｉｎΔ１およびｃｏｓ△１　に
ついて解きそしてｔａｎΔ１を得るために一方を他方で
割ると、次の関係式が導出される。

Δ１”　Ａｉ＋Ｉ　　Ａｉ　”　ｔａｎ　−’上から明
らかなように、せん孔の相続く点間における方位角の変
化は、これらλつの点における傾斜計測定値から決定す
ることができる。

既に述べたようにプローブコθの配向は直接地表で測定
される。次いでプローブをぜん孔を通して下降する。せ
ん孔の軸線が垂直である限りにおいて、縦軸線を中心と
するプローブの配向は偏光装置を用いて測定される。せ
ん孔が垂直線から偏差する地点で、方位変化は、Δ１お
よび方位角増分を加算するこ♂によって決定さイ１゜る
ｆＥ意点ｊこおける方位角を連続的に泪３′択すること
ｌこよって求めらイア、る。プローブがさらに他の垂直
なぜん孔部分に入ると、該プローブが当該ｊｒｉ；　ｉ
Ｆ４．部分を通るＬきの縦軸線を中心とするプローブの
配向は（ｌ；ｉ光装置によりモニタされる。

さらに１点間におけるせん孔部腺が円滑であると仮定し
、しかもこれらの点は’１　　”Ｊ＋＋が小さな角度と
なるように非常に接近するようにＢ択する。即ぢ、［ｊ
ｊ”１４−＋とすると、この間係は、調査装置の挙動を
可視化するのに有用であり、成る種の事例における実際
の調査において十分な４１７度を保障する。

上に述べた装置は、一つではなく唯一っの傾斜計が用い
られている点ならびにプローブが、−けん孔の軸線に浴
って屈曲するようにたわみ性でありしかもぜん孔の軸線
全中心とするハウジング間の回転に対し抵抗するような
接続部によって結合されたλつのハウジングを有するの
ではなく、単一のコンパクトなハウジングから４１り成
されている点で、先Ｃζ掲げたＬｌｌ」の米国特許前明
細書記載のものより単純である。これらの点が、機械的
検地からの有意味な差異である。しかしながら、本発明
によるセん孔１ｉ１１査機具および方法におｋｊるより
ｌＲ要な差６′４は、せん孔方位を導出する仕方自体ζ
こ見らイ１．る。従来のＬｉｕおよびＩ（ｕｌθｉｎｇ
の米［１５１特許願に記述されているような装置におい
ては、測定誤差は累オノ【性であって、そのために測定
のｆｉｖ度は測定第行わｉするにつれて減少する。本発
明の装置Ｉこおいては、１１呉差は消去され５、したが
って任意の方位測定における誤差は初期方位と最終測定
値との差の関数となる。ぜん孔を調査する際に７０００
回行う測定のうち７０回の測定を行えば、本発明による
装置と従来装置における精度の差は顕著になる。

別の重要な差異は、従来のＬｉｕおよびＨｕｌθｉｎｇ
装置の精度が垂１αまたは近垂直せん孔部で減少するこ
とである。本発明の装置では、Ｗ期方位測定は非常に正
確に行うことができ、そしてプローブ回転を測定するた
めの偏光装置が、プローブが垂直なぜん孔部を通る間に
ｉ、す、入さ２する誤差を最小限Ｉ、１１に抑える。

しかしながら本発明の装置の精度は、せん孔が、ｃｏａ
ｌが零になる水平線に近づくにつイ１．て減少する。し
たがって°、水平部分を有するせん孔を調査する場合に
は、第１図の装置はＨｕｌｏｉｎｇの米国／ｒ！ｊ許願
ＳＮ、２２グ、７ｔ？号明細−（（に記載の装置？′ｔ
と第３図に示すように結合さイ１．る。この場合にも、
ブＬ３−ブＳ３はケーブルＳ６からせん孔！ｉ７内に懸
持される。プローブＳＳは、同上米国特許願明４（１１
書に記述されている性質のたわみ性に１に手６０によっ
て結合された一つの部分ｓｇ。

ｊ９を有する。上側のプローブ部分５ｇは第２図゛に示
ずような傾斜側および偏光諒を収容している。たわみ性
継手６０には、２つのプローブ部分間における角度を表
ず４６号を発生するための手段が設けられる。いろいろ
な（？Ｔ号がケーブル３６を介して地表に伝達されて受
信器、検ｔｔＳ器およびプロセツセ（ブロック６２）に
供給さイ１．る。偏光系および傾斜旧信号は処理されて
そイＬにより、ｊｌｉ：　ｉ（、ｉ、’せん孔部におい
Ｕ　ｌ’ｌ’ｄ度のオ°１７度を有する第１の方位測定
−１・ＩＡがすＩう生さイ１．る。傾斜計および継手乙
０からのイ１【号も４９−１．理さイア、て、そｆＶ７
により、水平のせん孔ｉ１；て高１３’ｌ：　（４）　
ｆｒＶ度を有しくｒｒ白ぜん孔部で低い精度を有すイ）
第２の方位測定ｂ’ｔ　Ａ　Ｉが発生される。方位信号
ＡおよびＡ′はフ“ローブの仙きもしくは傾斜■に従っ
て平均化回路６３で結合されて合成方位イハ号Ａ８Ｖθ
が発生される。ここで、 Ａａｖｅ−Δｃｏｔｉ　　Ｋ　−トΔ’（／−Ｃｏθ１
　）プローブ内のいろいろなセンサからの信号は、偏光
ビームの変調によりディジクル形態で地表に伝送するの
が好ましい。こ、！１５＝達成するための装置が第９図
にブτ〕ツク・タイアゲラムで示されている。いろいろ
なセン−り例えば加速度唱３２．３．３および３ｑなら
びに紺二手６０の角度（：ンサ（第３図）はブロック４
５で示されている。

センサの出力は個々にマルチブレク→ノ゛によって選択
されてブロック６６でアナログ形態からディジタル形態
に変換される。ＩＵ列ディジクル信号はランプ３ｊに供
給さイア、て光ビームの輝度を変ＡＩＩＪする。光セン
サａＯからの信号は６７で示すような波形を有する。し
、ｊ）１シながら実際には、ディジタル信号の繰返し速
度は図示のものよりも何倍も大きくすることができる。

光センサｑθからの（Ｍ号はプローブ角度検出器６ｇな
らびにディジタル信号検出器Ａ９に結合さ、れる。

これら検出器の出力はプロセラ→）７Ｑに供給さイア、
る。整流された正弦波およびディジタル・パルスの相対
振幅が、ディジタル信号がアナログ信号の零点て消える
ような関係にある場合には、ディジタル・データは正弦
波のピーク点でしか読出ずことができない。このような
状況下では、各センサ出力を表すディジタル信号を、セ
ンサ情報の損失を回避するために反復することができよ
う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プローブ（探り部）が位置するせん孔の部分
を含め、本発明によるせん孔訓査装置を示すダイアグラ
ム、第２図は、プ［コー、ブの部分略図であってイ１．
４光源およびゃ４１斜計を示す略図、第３図および２ａ
ｙ図はブ■」−ブの角度配向もしくは配位の検出を・図
解する略図、第３図ないし第７図はせん孔の方位の決定
を説明する上に用いられる幾例学的グラフを示す図１．
ａＢｇ図はぜん孔の方位の２つの測定１１１：をシｊｉ
出し結合する手段を備えたせん孔＋１１ｍ　Ｅｆｆｌ：
装置のダイアグラム、そして第）図はセンサ情報を、偏
光ビームの振幅変調により地表・に伝達するだめの装置
を示すブロック・ダイアグラムである。 ２０−會ブローブ、２／−−ケーブル、２．２・・せん
孔、２３・・スペーサ、２！ｉ・・検出器、２６・・デ
ータ・ブロセツ→ノ゛、２７・・キーボード／表示装置
、３０・・ハウジング、Ｊ／−−傾斜計、Ｊ２．ＪＪ、
Ｊｙ　・−１ｒｊ文加速度口１゛、Ｊ５・・光源、３６
・・イ（、，１光フイルタ、３７・・オプチカル・ファ
イバ光導管、グθ・・光センサ、ｌＩ／　・・偏光フィ
ルタ、ｌＩ２・・モーフ、５５・拳フ０ローフ゛、３６
・・ケーフ゛ル、６０・・たわみ性継手、６ｇ・・角度
検出器、６り・・ディジタル信号検出器、７０・・プロ
セッサ。 Ｉ　　　］ 特許出願人代理人　曽　我　道　照′　　１ＦＩＧ、　
３ ＦＩＧ、　４ アメリカ合衆国ワシントン州ベ ルビュー・ワンハンドレッドフ オーティフォース・アベニュー ・サウスイースト４５５６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１せん孔を通るようにケーブルから懸持されたプロ
   ーブを有するせん孔訓育装Ｍｌこおいて、該プローブは
   縦軸線を有しておって前記せん孔を通る際に該縦軸線を
   中心に回転可能であり、該プローブの縦軸線を中心とす
   る配向を決定するための手段を有し、該配向決定手段は
   、前記プローブ内に設けられて前記プローブに対し固定
   の関係で該プローブの縦軸線を横切る方向の偏波軸線を
   有する偏波信号を発生ずる偏波電磁放射源と、該偏波（
   ｇ号を地表に伝導するだめの信号伝導部と、該伝導部か
   ら受けた信号の偏波面を検出するための手段とを有する
   せん孔訓査装置。 （２）偏波信号源が、プローブに固定された光源と偏光
   フィルタとを含む特許請求の範囲第１項記載のせん孔調
   査装置。 （３）信号伝導部がプローブ懸持ケーブルの一部である
   特許請求の範囲第１項記載のせん孔調査装置。 （４）受信光の偏光面を検出するための手段が、光セン
   サと、信号伝導部の端および該光センサ間に介在配設さ
   れた偏光フィルタと、該フィルタを回転させて前記セン
   サに入射する光を変調するための手段と、前記偏光フィ
   ルタの回転に対する変＝＋ｆＡ光の位相角からプローブ
   の配向を決定するための手段とを含む特許請求の範囲第
   ユ項記載のぜん孔訓査装置。 （５）プローブ内に少なくとも１つのセンサを有し、該
   センサは検知された状態を表わす出力（，４号を発生し
   、さらに前記セン→）゛出力信号に応じて光ビームの輝
   度を変調するための手段と、前記光フアイバ導管から受
   けた光ビームの輝度変調を検出するだめの手段とを有す
   る特許請求の範囲第１項記載のせん孔調査装置。 （６）センサの出力信号がアナログ信号であり、さらに
   、該アナログ信号に応答するアナログ−ディジタル変換
   器と、ディジタル・センサ信号に従って光ビームの輝度
   を振幅変調するだめの手段とを有する特許請求の範囲第
   Ｓ項記載のせん孔調査装置。 （７）　　複数のセン日ノ゛と、逐次選択されたセンサ
   出力（Ｆｔ号にしたがって前記光ビームの輝度を変調す
   るためのマルチプレクサとを有する特許Ｉｉ？４求の範
   囲第３項記載のぜん孔調査装置。 （８）センサの出力信号がアナログ信号であり、さらに
   、マルチプレクサにより逐次コ■択されるアナログ・セ
   ンサ出力信号に応答するアナログ−ディジタル変換器を
   備えている特許請求の範囲第７項記載のせん孔調査装置
   。 （９）縦軸線を有し、ぜん孔を通る際に該縦軸線を中心
   としてランダムに回転可能であるせん孔を通るように適
   応されたハウジングと、該ハウジング内に設けられた傾
   斜計と、該ハウジングに固定されて該ハウジングの縦軸
   線に直交する偏光軸を有する偏光信号を発生するための
   偏波電磁放射源とを有し、前記信号の偏光１１線が前記
   傾斜計に対する基準として前記ハウジングの配向の尺度
   となるせん孔ｖ、１査プローブ。 ００　偏光軸線を維持しつつ偏光信号を地表に伝達する
   ための手段を含む特許請求の範囲第９項記載のせん孔調
   査プローブ。 ＋１１１　　偏光電磁放射源が、ハウジングに固定され
   た光源と偏光フィルタとを含み、信号伝送手段が光学的
   ファイバ導管である特許請求の範囲第１Ｏ項記載のせん
   孔調査プローブ。