JPS6057007B2 - ボアホ−ル測量装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はボアホール測量装置に係わり、特に、加速度計
のような慣性基準装置を利用したプローブ（探子）を有
するボアホール測定装置に関する。

例えば、地質学的測量、採鉱および油井掘さくで用いら
れている様なボアホールの測量においては、ボアホール
の方向および深さの正確なプロットを作成することがで
きるように、ボアホールの方位および仰角座標の正確な
測定が要求される。

ボアホールの測量は、しばしば、ボアホール中を移動し
て断続的に相続く個所て傾きもしくは傾斜および方位角
を測定する計器即ちプローブ（探子）を用いて行なわれ
ている。傾きもしくは傾斜、即ち垂直線からボアホール
が変位している角度は、垂振子または加速度計を用いて
測定することができる。北（Ｎ）のような基準方向に対
するボアホールの角度は磁気コンパスもしくはジャイロ
スコープ・コンパスで測定するのが一般である。これら
の角度は、ボアホールに沿う距離もしくは長さと共に、
地面上の基準に対するボアホールに沿つた各点の座標を
決定するのに用いられる。磁力計、ジャイロスコープお
よび加速度計の使用を含め、従来よりいろいろな試みが
ボアホールの測量において採用されている。

例えば傾きを測定するための垂振子は、重力に応答する
線形サーボ加速度計の形態をとり得る。小型で堅牢でし
かも正確なサーボ加速度計が市販品として入手可能であ
る。しかしながら方位の正確な測定は全く困難である。
例えは地球磁場を測定するための磁気コンパスその他の
装置には、地中の磁気異常によつて惹起される誤差を免
れない。またジャイロスコープ・コンパスには、寸法が
大きいこと、支承部の摩耗、ショックに対する感度が高
いこと、ドリフトおよび歳差に関する誤差が大きいこと
ならびに測定を行なう度に長い安定化期間が必要とされ
る等のいくつかの欠点を有している。従つてジャイロス
コープを用いてボアホール測量装置は高価複雑となるば
かりではなく、大きな直径のプローブ（探子）が必要と
される。他の試みの一例として、特願昭５６−１６３５
７３号（特開昭５７−１００３０８号公報参照）に開示
されているものがある。

この装置においては、捩れに対して剛性の部材により連
結された２つの部分を有するプローブは、各プローブ部
分に加速度計パッケージを備えており、これら加速度計
パーケージが、プローブのボアホール内への下降に伴な
いボアホールの相対傾きおよび方位角を導出するのに用
いられている。この試みは、速度および精度において従
来のボアホール測量方法を大きく凌駕するばかりではな
く、方位測定にコンパスの使用が必要でないという利点
を有している。さらに加速度計が用いられているので、
プローブのハウジングは比較的小さい直径のものでよく
、しかもプローブは非常に堅牢である。しかしながらこ
の方法には、その欠点の１つとして、ボアホールの方向
が水平線に極く近くなつた場合に方位の決定が不可能で
あるという欠点がある。よつて本発明の１つの目的は、
ボアホールに挿入され、該ボアホールを通し移動するよ
うに適応された第１および第２の部分を有するプローブ
と、該第１の部分を第２の部分にたわみ性をもつて結合
する継手と、たわみ性の継手の箇所で第１および第２の
プローブ部分間の角度を測定するための装置とを備え、
さらに角度信号に応答してボアホールの方向を表わす信
号を発生する信号プロセッサ（処理装置）を備えている
ボアホール測量装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ボアホールに挿入され、該
ボアホールを通つて移動するように適応された第１のプ
ローブ部分および第２のプローブ部分ならびに該第１の
プローブ部分を第２のプローブ部分にたわみ性をもつて
連結するための継手を有するプローブを備え、そして加
速度計アッセンブリが第１のプローブ部分に設けられ、
さらに角度測定アッセンブリが第１のプローブ部分と第
２のプローブ部分の縦軸線間の角度を測定するのに設け
られているボアホール測量装置を提供することにある。

またこの測定装置には、加速度計信号から、ボアホール
内の第１のプローブ部分の傾きを表わす信号を発生し、
さらに角度測定アッセンブリから、第１のプローブ部分
に対する第２のプローブ部分の傾きならびに第１のプロ
ーブ部分に対する第２のプローブ部分の方位を表わす信
号を発生するための信号プロセッサ（処理装置）が設け
られ、さらにまた、該傾き角および第１のプローブ部分
に対する第２のプローブ部分の傾き角の合成値の正弦値
を表わす水平成分信号ならびに第１および第２のプロー
ブ部分間の方位角の正弦値および余弦値を表わす信号を
発生するための手段が設けられる。さらにプロセッサは
、上記水平成分信号および方位角の余弦値信号に応答し
て、北（Ｎ）のような第１の予め定められた方向におけ
るボアホールの水平増分投影を表わす水平投影信号を発
生することができ、水平成分信号および方位の正弦値信
号に応答して東（Ｅ）のような予め定められた第２の方
向におけるボアホールの増分投影を表わす信号を発生す
るための手段を有する。本発明のさらに他の目的は、ボ
アホールに挿入”され該ボアホールを通して移動するよ
うに適応された第１および第２のプローブ部分と、該プ
ローブ部分をたわみ性をもつて接続する継手アッセンブ
リと第１のプローブ部分内に格納されている複数個の加
速度計とを有するプローブ部分を備えたボアホールや測
量装置ならびに第１および第２のプローブ部分間の角度
を測定するための方法を提供することにある。

また、各加速度計の出力端に接続された１群の信号調整
回路ならびに角度測定手段に動作上結合されたマルチプ
レクサ回路がプローブ内に設けられ、さらにマルチプレ
クサ回路の出力端に接続されたアナログ−ディジタル変
換器回路の出力端に動作上接続された直列変換器回路な
らびに該直列変換器回路の出力端に接続されたデータ伝
送線路が設けられる。プローブ内に設けられている論理
回路がマルチプレクサ回路、アナログ−ディジタル変換
器回路および直列変換器回路に接続され、加速度計出力
信号および角度信号を多重化すると共に、アナログ−デ
ィジタル変換器回路をして、多重化された加速度計出力
信号および角度信号をディジタル形態に変換せしめる働
きをなし、直列変換器回路はディジタル加速度計出力信
号および角度信号をデータ伝送ケーブルに供給する働き
をなす。ボアホールの外部に設けられているデータ受信
部はデータ伝送ケーブルに動作上接続されてプローブも
しくは探子からディジタル信号を受ける。本発明の他の
目的は、第１のプローブ部分および第２のプローブ部分
ならびにこれら部分をたわみ性をもつて連結する継手ア
ッセンブリならびに継手アッセンブリ内に組み込まれて
、該継手アッセンブリにおける第１および第２のプロー
ブ部分間の角度を表わす信号を発生するための一群の歪
み計を有するプローブを備えたボアホール測量装置を提
供することにある。

第１図には、本発明の好ましい実施例のための代表的な
環境が図解されている。

地面１０の下側には、一般に行なわれているように複数
のボアホール・ケーシング１４，１５および１６が内張
りされている参照数字１２で示したボアホールが延びて
いる。ボアホール１２が地面１０下に入る個所１７には
、第１のボアホール・ケーシング１４に接続されている
推進管１８が設けられている。ボアホール１２を通つて
運動可能なようにボアホール１２内には、捩れに対して
剛性であり撓み性を有する継手アッセンブリ２６および
２８により接続された３つのプローブ部分（探子部分）
２０，２２および２４を有するプローブ（探子）が挿入
されている。このプローブと共に使用するのに適した継
手アッセンブリの実施例は第３図および第５図に示され
ている。第１のプローブ部分１０は、地上のプー１１３
３を経て走行するケーブル３２によりケーブル・リール
３０に接続されている。このケーブル３２は、ボアホー
ル１２を介してプローブを降下する働きをなすと共に、
さらにリール３０からのケーブル３６を介して、プロー
ブからのデータを信号プロセッサ３４に伝達するための
伝送媒体を構成している。もう一方の信号伝送線路３７
が、プーリ３３と信号プロセッサ３４との間に接続され
ておつて、ボアホール１２内に繰込まれたケーブル３２
の量の表示を与える。推進もしくは進入管１８にはＮ（
北）のような方向に対するボアホールの初期方位を求め
るのに用いることができるトランシツト３８が取付けら
れている。さらに、推進もしくは進入管１８によつて表
示されるような、垂直線からのボアホールの初期傾きも
しくは傾斜角は、トランシツト３８に取付けることがで
きる慣用の水準装置により求めることができる。第２図
に示すように、第１のプローブ部分２０内には３つの加
速度計４０，４２および４４を含む３軸加速度計パッケ
ージが固定されている。

この用途に対して適当である加速度計としては米国特許
第３７０２０７３号明細書に開示されている型の線形サ
ーボ加速度計を挙げることができる。第１番目の加速度
計４０はその惑知軸もしくは応答軸（ｚ軸）がプローブ
部分２０の縦軸４１に沿つて位置するようにして第１の
プローブ部分２０内に配置され、そして残りの２つの加
速度計４２および４４はそれぞれの感知軸ｘおよびｙが
ｚ軸に対して直角をなしかつ互いに直角であるようにし
て配置される。したがつて、第１のプローブ部分２０を
垂直方向に懸持した場合には、ｚ軸は水平線に対して垂
直になり、そしてｘおよびｙ軸は水平線に対して平行に
なる。第３図には、断面図で、撓み性継手アッセンブリ
２６の具体例が図解されている。

この撓み性継手アッセンブリは、第２のプローブ部分２
２が第１のプローブ部分２０に対して角度的に変位可能
なように、該第１のプローブ部分２０を第２のプローブ
部分２２に接続するためのボール４５およびソケット４
６を備えている。ボール４５は支持部材４７によりプロ
ーブ部分２２のハウジングに固定されている。またベロ
ー４８が設けられており、このベローは、プローブ部分
２０に対するプローブ部分２２の撓みもしくは変位を容
易にすると共に、プローブ部分２２がプローブ部分２０
に対して回転するのを阻止し、それによりプローブ部分
２０および２２を互いに捩れに対して剛性であるように
している。また撓み性の継手アッセンブリ２６には、操
作レバー型のポテンショメータ５０が設けられており、
このポテンショメータ５０は、ボール４５に取付けられ
た棒４９を有しておつて、線路５２上に、第１のプロー
ブ部分２０に対する第２のプローブ部分２２の角度撓み
変位の方向および大きさを表わす電圧信号を発生する。
第１のプローブ部分２０内の加速度計４０，４２および
４４により発生される信号の精度ならびに撓み性の継手
アッセンブリ２６および２８により発生される信号の精
度を改善するために、上側のプローブ部分２０および下
側のプローブ部分２４には、プローブ部分２０を、参照
数字１４および１６で示すようなボアホール・ケーシン
グの中心に保持するために、中心位置決め機構５２，５
４，５６および５８が設けられている。

このような中心位置決め機構５２，５４，５６および５
８は、第４図において、断面図によつて詳細に例示され
ている。中心位置決め機構には２つのローラ６０および
６２が設けられており、これらローラはボアホール・ケ
ーシング１４および１６の内部に沿つて転動するように
適応されている。ローラ６０および６２は、延伸ばね６
７の圧力下で拡開棒６５および６６を含む機構により、
プローブ２０のハウジングから外に延びる一対の脚部６
３および６４に取付けられている。拡開棒６５および６
６はピボット７０で入れ子式支持棒６８に取付けられて
いる。該入れ子式支持棒６８の他端および脚部６３，６
４は支持基部７１に枢着されている。拡開棒６５および
６６は脚部６３および６４のピボット７２および７３に
取付けられている。しかしながら本発明の好ましい具体
例においては、プローブ２０をボアホール●ケーシング
の中心に位置決め保持するために、中心位置決め機構は
、等間隔で離間して設けられた脚部に取付けられた３つ
または４つ以上のローラを有するようにするのが有利で
あろう。第４図に示した機構は２つの脚部しか有してい
ないが、これは図示を簡略にするためであると理解され
たい。第４図に示した中心位置決め機構の各脚部６３お
よび６４は、プローブ部分から外の脚部と等しい距離だ
け延在するわけであるから、プローブは正確にボアホー
ルの中心線に沿つて位置付けられ、それにより第４図に
示した中心位置付け機構には、個々に独立して突出する
ローラを用いた位置決め装置に比べ、非常に高い精度を
有すると言う利点が得られる。

延伸ばね６７は、脚部に作用する力を該ばねの力が打ち
勝つように設計することができる。したがつて、プロー
ブ部分２０の重量またはケーブル３２の力では、プロー
ブをボアホールの中心から変位させることはできない。
延伸ばね６７がローラに作用する力に打ち勝つのに充分
な強さを有していない場合には、ローラに作用する力が
ばね力に優り、１つの制御が、ボアホール１２の側壁か
ら離間してプローブを降下することが起り得る。また１
つのばねではなく個々のばねを独立に使用した場合には
、僅かなりが加わつても、プローブは或る程度降下した
り、またこの力を取去つた時に、プローブが振動したり
あるいは中心線から変位することが起り得る。しかしな
がら、本発明の上に述べた実施例のように、脚部が協働
ししかもばねを、どの脚部に作用する力の和よりも大き
いばね力を有するように設計することにより、このよう
な問題は回避されるのである。２つのプローブ部分間の
角度を測定するための第３図に示した機構の変形例が第
５図に示されている。第５図に示したこの角度読出し機
構においては、長方形の撓み性を有する棒として構成さ
れている部材７４がプローブ部分２０および２２の各々
に固定されている。棒部材７４の各面には、７６，７８
，７９および８０で示した半導体ひずみ計が設けられて
いる。撓み性の棒７４の背側面および下面に設けられて
いる２つのひずみ計は第５図では見ることができないが
、これらひずみ計の相対位置は参照数字７９および８０
で暗示されている。半導体ひずみ計は、この用途の場合
金属ひずみ計と比較し有利な利点を斉らす。と言うのは
、半導体ひずみ計のゲージ率は金属ひずみ計と比較し１
５（７）２であり、例えば２．５みまたはそれ以下の小
さい角度偏位に対し大きな信号を発生することができる
からである。ひずみ計７６および８０のような対向面に
設けられている一対のひずみ計を第６図に示すような半
ブリッジ回路形態で電気的に接続することにより、１つ
のプローブ部分の他のプローブ部分に対する角度変位を
表わす電圧信号が発生される。棒７４に設けられている
他の対のひずみ計も類似の仕方で接続される。第６図の
回路略図に示されているように、１つのひずみ計７６は
電源に接続され、そして撓み性の棒７４の対向面のひず
み計８０はひずみ計７６と直列に接続されて、読出し出
力電圧Ｖ。ｕｔはこれら２つのひずみ計の接続点から取
出される。この回路構成によれば、プローブ部分２０お
よび２４間の角度変位に起因する差変化でのみ出力電圧
■。０，が発生される。

横曲げは相殺し合う。と言うのはＢ対向面に設けられて
いるひずみ計７６および８０は、同じ横曲げ信号を発生
するからである。さらに、この接続によれば温度影響な
らびに共通モードの棒の伸縮が補償される。なお、この
構造においては、撓み性の部材７４が第３図に示したボ
ー・ルおよびソケット構造にとつて代つて、第１のプロ
ーブ部分２０を第２のプローブ部分２２に機械的に連結
しているものであることは理解されるであろう。ボアホ
ール１２および加速計４０，４２およびフ４４からの出
力信号ならびにアングル継手２６および２８からの角度
信号の幾何学的関係を定義するために、第７図、第８図
および第９図に示したグラフを参照する。

継手角εおよびθは、加速度計軸Ｘ，ｙおよびｚに関し
て定義づけられる。その中で、Ｅについては、ｙ軸が第
７図のｚ軸および垂直な実線８２で定められる平面内に
あるものとされるときには、（前記εは）ｙ軸に関する
垂直な角度変化として定義づけられる。同様にして、Ｏ
角度は、ｘ軸が水平であるとして、該ｘ軸に対し定義さ
れる。Ｅ角およびθ角の水平投影は、それぞれ、相対傾
き角および方位角と考えることができる。何故ならばこ
れら角度は１つのプローブ部分の他のプローブ部分に対
する傾きおよび方位における相対変化を表わすからであ
る。第７図に示されているプローブの回転角φは、第７
図に示すように、ボアホール１２のプローブ部分２０，
２２および２４の回転量を表わす。本発明のこの実施例
においては、プローブ角度Ｅおよびθは、先行のプロー
ブ部分から測定されるものであつて、プローブ部分２０
およびプローブ部分２２のような２つのプローブ部分間
における角度の直接測定量である。下に掲げる表１には
、本発明の記述においていろいろな定義で用いられるい
ろいろな記号が定義されている。 表 １ Ａ：Ｎ（北方）に対する方位角（イ）０＝北、９０＝東
、１８００＝南、２７００＝西）１：垂直線からの傾き
（００＝垂下直線、９０９＝水平線）Ｅ：傾き（垂直平
面）におけるプローブの継手角変化θ：Ｘ２ｌ平面内に
おけるプローブ継手角変化φ：（ｚ軸の周囲における）
プローブの回転角Ｎ：北コンパス方位（真北）Ｅ：東コ
ンパス方位 Ｄ：垂直深さ Ｌ：プローブ部分の長さ Ｃ：繰り出されたケーブルの長さ ｘ：プローブの水平成分（ｚに対し垂直な成分）ｙ：プ
ローブの垂直成分（ｚに対して垂直）ｚ：プローブの縦
軸方向成分（ボアホール軸に対する接線方向成分）ＡＯ
： （φ＝０）の場合にｘ軸に沿う）ｘ加熱度計出力Ａ
ｙ： （φ＝００の時のｙ軸に沿う）ｙ加速度計出力Ａ
２：ｚ軸に沿うｚ加速度計出力ＰＯｌ：第１の継手にお
けるｘ加速度計に沿つた角度に比例するポテンショメー
タ出力ＰＸ２：第２の継手におけるｘ加速度計に沿つた
角度に比例するポテンショメータ出力Ｐｙｌ：第１の継
手におけるｙ加速度計に沿つた角度に比例するポテンシ
ョメータ出力Ｐ，２：第２の継手におけるｙ加速度計に
沿つた角度に比例するポテンショメータ出力下記の方程
式（１）は、加速度計出力Ａｘ，ａｙおよびＡ２で傾斜
角もしくは傾き角１を定義するもの・である。

本発明のこの実施例においては、プローブの回転角φは
ボアホール内で機械的に制御されないので、プローブの
縦軸線に対し垂直な重力の垂直方向成分は、ｘおよびｙ
加速度計の測定量の合成値となる。

ｘ加速度計４０が水平位であるとすればＩは、第７図か
ら明らかなように、Ｔａｎ−１（Ａｙ／Ａ２）に等しく
なる。式（１）は一般的に、Ｉを定義するものである。
次に、先ず方位Ａが、０１および０２に等しく且つ該θ
１およびθ２が零に等しい単純な事例と関連して、加速
度計出力および角度出力の地表座標への変換について説
明する。

第８図から明らかなように、地面が平準であると仮定し
た場合、地面上へのプローブの水平投影は、各プローブ
部分に対して１つずつ３つの線分に分けることができる
。各プローブの水平成分ＮＯ、Ｎ１およびＮ２は次式で
表わされる。上式（２）、（３）、（４）は、プローブ
部分２０，２２および２４の地面への投影を表わすので
、水平投影と見做すことができる。

同様にして、プローブ部分の各々の深さ投影は次のよう
に表わすことができる。

方位角Ａが零に等しくない一般的事例の場合には、プロ
ーブの北向きの長さＮｌは、全体的に、下記のように方
位角Ａの余弦によつて修正される。

または 上式中Ｎｌは、プローブがボアホールをプローブ長の整
数倍の送り量で送られる場合の一連の測定におけるｉ番
目の測定量である。

上式（８）および（９）において、θ１はＩの正弦値で
割られ、そしてθ２は（１＋ε２）の正弦値で割られて
いる点に注意されたい。これは、第９図に示すように、
方位の読取り量に対する傾きの影響を補償するためから
である。東方位Ｅの測定は下記式（１ａによつて行なわ
れる。

式（９）および（■こおける方位の測定は、プローブが
所定の長さだけボアホール内を下方に進行する毎に、プ
ローブ内の計器を直接的に読み取ることによつてなされ
るものである。

なお上式（９）および（１Ｃｊに付加項を加えることに
より、より多くのプローブ部分を設けることが可能であ
る。次に図面中第１図に示されている進入管もしくは推
進管１８から出発して第１のプローブ部分２０に関する
第１回目の測定と関連し、ボアホール測定装置の動作に
関して説明する。

加速度計およびアングル継手からの以後の測定もしくは
読取りは、加速度計４０，４２および４４を有する第１
番目のプローブ部分２０が、先行の測定で第３番目のプ
ローブ部分２４が占めたボアホール・バイブの同じ断面
部を占めるように、全プローブ長の３分の２ずつプロー
ブが前進した後に行なわれる。方位角θ１および０２の
計算値は、測定をスキップ（飛越し）することなく先に
測定された角度と加算することができる。

下の式（１１）、０２）、（１３）および（１４）は、
プローブが推進管１８内に在る場合の、プローブ部分２
０，２２および２４の北方位および東方位における投影
と深さとの積分および繰り出されるケーブルの長さの計
算式である。ボアホールの測量過程における次の段階は
、第１番目のプローブ部分２０が、第３番目のプローブ
部分２４が先行の測定てとつたのと同じ位置に“なるよ
うに、プローブをその長さの３分の２だけボアホールを
通して下降前進することである。

第２番目の測定における方位角はこの場合下記の式（１
５）で定義される。第１のプローブ部分２０内に格納さ
れている加速度計４０，４２および４４は、傾きもしく
は傾斜１の直接測定を行なうのに用いることができるの
で、１２＝１１＋ε１＋ε２を計算する必要はなノく、
精度に関し付加的なチェックを行なう場合にこの計算を
行なえば良い。

ボアホールを通る地下でのプローブの運動の次の増分は
下記の式（１６）、（１７）、（１８）および（１９）
を用いて計算される。

第３番目の測定に当つても、方位角んは次式（２０）で
定義される。

ボアホールにおけるプローブの運動の第３番目の増分は
、下に示す式（２１）、（２２）、（２３）および（２
４）を用いて計算される。

ボアホール測定過程の各ステップもしくは段階の一般式
は下記の式（２５）、（２６）、（２７）および（２８
）によつて定義される。

上述のボアホールの測量例は、角度φで是１されるボア
ホール内でのプローブの起り得る回転を考慮せずに述べ
た。

このプローブの回転角φは、第１のプローブ部分２０に
設けられているｘ加速度計４２およびｙ加速度計４４か
ら次式に従つて求めることができる。φの実際の値（度
）は次に掲ける表■に示すように、ｘ加速度計４２およ
びｙ加束度計４４の出力の極性に依存するものである。

表■で示した関係を用いてプローブの回転角φを求めた
後に、継手アッセンブリの角度出力を回転角に対し補償
し、それにより、傾きにおけるプローブの継手角変化お
よび方位εおよび０におけるプローブの継手角変化が実
際の傾きおよび方位変化を表すようにすることができる
。

この補償は下式（３０）および（３１）て規定される関
係を用いて行なわれる。ボアホール測量装置の動作に関
する上の説明においては、プローブはボアホールの頂部
で起動されることを前提としていた。

しかしながら上述の動作方法はまた、プローブをボアホ
ールの底部に落し、そして測量を底部から頂部に向かつ
て進める場合にも同様に適用可能であることは言う迄も
ない。しかしながら後者の場合には、初期の出発方位角
んを求めるために、プローブが推進管もしくは進入管に
達した後に、Ｎ，、Ｅ，およびＤｌの実際の値を計算す
る必要があろう。第１０図にはブロックダイヤグラム形
態で、加速度計４０，４２および４４から得られるボア
ホールの方向を表わす信号ならびに継手アッセンブリ２
６および２８からの角度信号Ｅｌ，ε２およびθ１，θ
２を発生するための信号処理装置を示されている。

第１０図に示してあるように、角度信号Ｅｌ，Ｅ２，θ
１およびθ２は線路８２，８４，８６および８８を介し
てマルチプレクサ回路９０に伝送される。加速度計出力
信号Ａｘ，ａｙおよびＡ２は線路９２，９４および９６
を介してそれぞれフィルタ回路９８，１００および１０
２に伝送される。フィルタ回路９８，１００および１０
２の出力は次いで、線路１０４，１０６および１０８を
介して標本化保持回路１１０，１１２および１１４に印
加される。これら回路１１０，１１２および１１４は、
線路１１６，１１８および１２０を介してマルチプレク
サ９０に接続されている。マルチプレクサ９０の出力は
線路１２４を介してアナログ−ディジタル変換器回路１
２２に印加され、アナログ−ディジタル変換器１２２の
ディジタル出力は線路１２８を介して直列変換回路１２
６に伝送される。直列変換回路１２６の出力端には、第
１図に示したケーブル３２の１部をなすデータ伝送ケー
ブル１３０が接続されている。本発明のここで述べてい
る好ましい実施例においては、フィルタ回路９８，１０
０および１０２、標本化保持回路１１０，１１２および
１１４、マルチプレクサ回路９０、アナログ−ディジタ
ル変換器回路１２２および直列変換器回路１２６を含め
上述の諸回路要素はプローブ内に格納されている。これ
ら回路要素は、加速度計４２，４０および４４と共に第
１のプローブ部分２０内に格納することができる。上述
の回路要素に加えて、第１のプローブ部分２０内にはタ
イミングおよび論理回路１３１が含まれておつて、線路
１３２，１３３，１３４および１３６を介して、マルチ
プレクサ９０、標本化保持回路１１０，１１２および１
１牡アナログ−ディジタル変換器回路１２２および直列
変換器回路１２６に動作接続されている。

論理回路１３１はマルチプレサ回路９０をして、標本化
保持回路１１０，１１２および１１４の出力を多重化し
て、加速度計４０，４２および４４のフィルタ出力を該
マルチプレクサ回路９０に印加せしめる働きをなす。論
理回路１３１からの論理信号は線路１３３を介して標本
化保持回路１１０，１１２および１１４に印加される。
マルチプレクサ９０からの多重化された信号はアナログ
−ディジタル変換回路１２２によりディジタル形態に変
換され、そして直列変換回路により直列ビットの流れに
変換される。該直列ビットの流れは、線路１３０を”介
して信号プロセッサ３４に伝送される。差動増幅器１４
０は、加速度計出力および角度信号出力を表わす直列ヒ
ット列をデータ伝送線路１３０から受け入れ、このビッ
ト列を線路１４４を介して直列一並列変換回路１４２に
供給する。タイミング制御回路１４８に線路１５０を介
して組合わされている同期回路１４６は、直列一並列変
換器１４２をして、直列ビット列を線路１５２上に並列
信号として変換し出力する。線路１５２上のディジタル
・データは次いで計算機に印加される。この計算機はア
ナログ計算機であつてもあるいはディジタル計算機であ
つてもよく、先に述べた関係式に従がいボアホールの方
向を？わす信号を発生する。信号プロセッサ３４はまた
電源１５６を備えており、この電源１５６は給電線路１
５８を介してプローブのいろいろな要素ならびに信号プ
ロセッサ３４の要素に対し電力を供給する。

電力伝送線路１５８はまた第１図に示したケーブル３２
の一部を形成しており、電力をプローブ内の電力変換回
路１６０に伝送する。該変換回路１６０はプローブのい
ろいろな部分に格納されている加速度計４０，４２およ
び４４のようないろいろな回路要素および計器に電力を
供給するためのものである。プローブがプローブ長の正
確に３分の２の増分ても前進もしくは上昇すると言う前
提は、厳密な動作要件ではない。

プローブを連続的に移動させて、より短かい増分で間欠
的に測定したり、あるいは非同期的に測定することも、
進入もしくは推進管１８の長さが少なくとも２Ｌ０であ
れば容易に可能であろう。なおこの場合には、計算アル
ゴリズムには或る種の補間が必要とされよう。そのよう
な方法の１つの適当な方法としては、前記特願昭５６−
１６３５７３号（特開昭５７−１００３０８号公報参照
）５に開示されているものを挙げることができる。図面
の簡単な説明第１図はボアホール測量装置で用いられる
プローブが挿入されているボアホールの断面と共に、本
発明による装置を図解し、第２図は１つのプロ．ーブ部
分の部分縦断面図であつて、プローブ内の加速度計の配
列を示し、第３図は、２つのプローブ部分を接続するた
めの継手アッセンブリの縦断面図、第４図はプローブと
共に用いられる中心位置決め機構の縦断面図、第５図は
ひずみ計を備えた撓み性の棒を用いた別の継手アッセン
ブリの側面図、第６図は第５図に示したひずみ計配列で
用いられる回路を略示し、第７図は１つのプローブ部分
内の加速度計の配位を表わす幾何学的グラフ、第８図は
地面もしくは水平軸線に対するボアホール測量装置の垂
直配位を図解する幾何学的グラフ、第９図は方位に対す
るボアホール測量装置の水平方向の配位を図解する幾何
学的グラフ、そして第１０図は、プローブからの信号を
、傾きおよび方位を含めボアホールの方向を表わす信号
に処理するための信号処理装置のブロック・ダイヤグラ
ムである。

１０・・・・・・地面、１２・・・・・・ボアホール、
１４，１５，１６・・・・・・ボアホール●ケーシング
、１８・・推進管、２０，２２，２４・・・・・・プロ
ーブ部分、２６，２８・・・・・・継手アッセンブリ、
３０・・・・・・ケーブル・リール、３３・・・・・・
地上プーリ、３２，３６・・・・・・ケーブル、３４・
・・・・・信号プロセッサ、３７・・・・信号伝送線路
、３８・・・・・・トランシツト、４０，４２，４４・
・・・・・加速度計、４１・・・・・縦軸、４５・・ボ
ール、４６・・・・ソケット、４７・・・・・・支持部
材、４８・・・・ベロー、５０・・・・・・ポテンショ
メータ、４９・・・・・・棒、５２・・・・・・線路、
５２，５４，５６，５８・・・・・・中心位置決め機構
、６０，６２・・・・噌一ラ、６７・・・・・延伸ばね
、６５，６６・・・・・・拡開棒、６３，６４・・・・
・・脚部、７０，７２，７３・・・ゼボット、６８・・
・・・・入れ子式支持棒、７１・・・・・支持基部、７
４・・・・・・棒部材、７６，８０・・・・・・半導体
ひずみ計、９０・・・・・・マルチプレクサ回路、９８
，１００，１０２・・・・・フィルタ回路、１１０，１
１２，１１４・・・・・・標本化保持回路、１２２・・
・・・・アナログ−ディジタル変換器回路、１２６・・
・・・・直列変換回路、１３１・・・・・・論理回路、
１３０，１３２，１３３，１３４，１３６・・・・・・
線路、１４０・・・・・・差動増幅器、１４２・・・・
・・直列一並列変換回路、１４６・・・・・・同期回路
、１５６・・・・・・電源、１５８・・・・・・電力伝
送線路、１６０・・・・・・電力変換回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボアホールに挿入されて該ボアホールを通り移動す
   るように適応された第１のプローブ部分および第２のプ
   ローブ部分ならびに該第１のプローブ部分を前記第２の
   プローブ部分にたわみ性をもつて連結する継手アッセン
   ブリを有するプローブと、前記プローブに動作上結合さ
   れて、前記継手アッセンブリにおける前記第１および第
   ２のプローブ部分間の角度を表わす信号を発生するため
   の角度測定手段と、前記角度信号に応答して、前記第１
   のプローブ部分に関して前記第２のプローブ部分によつ
   て示される前記ボアホールの方向を表わす信号を発生す
   るための信号処理手段と、垂直方向からの前記第１のプ
   ローブ部分の傾きを表わす傾き信号を発生するための手
   段と、前記角度信号ならびに傾き信号を合成してボアホ
   ールの傾きおよび方位の方向を表わす信号を発生するた
   めの手段と、ボアホール内の前記プローブの動きをあら
   わす信号を発生するための手段と、ボアホールの深さを
   あらわす信号を発生するために前記角度信号、傾き信号
   ならびに移動信号に応答するための手段とを有するボア
   ホール測量装置。 ２ ボアホールに挿入され該ボアホールを通つて移動す
   るように適応された第１のプローブ部分および第２のプ
   ローブ部分ならびに該第１のプローブ部分をたわみ性を
   もつて前記第２のプローブ部分に接続する継手アッセン
   ブリを含むプローブと、該プローブに動作上接続されて
   、前記継手アッセンブリにおける前記第１および第２の
   プローブ部分間の角度を表わす信号を発生するための角
   度測定手段と、前記角度信号に応答して前記ボアホール
   の方向を表わす信号を発生するための信号処理手段と、
   垂直方向からの前記第１のプローブ部分の傾きを表わす
   傾き信号を発生するための手段と、前記角度信号のうち
   、前記第１のプローブ部分に対する前記第２のプローブ
   部分の相対傾きを表わす第１の信号および前記第１のプ
   ローブ部分に対する前記第２のプローブ部分の相対方位
   を表わす第２の信号を発生するための手段と、前記傾き
   信号から、該傾き信号および前記相対傾き信号の合成値
   の正弦値を表わす水平成分信号を発生するための手段と
   を有するボアホール測量装置。 ３ 縦軸線を有する第１のプローブ部分および縦軸線を
   有する第２のプローブ部分ならびに前記第１のプローブ
   部分を前記第２のプローブ部分にたわみ性をもつて連結
   する継手アッセンブリを有しボアホールに挿入され前記
   ボアホールを通し移動されるように適応されているプロ
   ーブと、前記第１のプローブ部分内に配置されて、ボア
   ホール内で前記第１のプローブ部分の重力に対する相対
   空間配位を表わす複数の信号を発生する複数の加速度計
   を含む加速度計アッセンブリと、前記プローブに動作上
   結合されて、前記第２のプローブ部分の縦軸線および前
   記第１のプローブ部分の縦軸線間の角度を表わす信号を
   発生するための角度測定手段と、前記加速度計アッセン
   ブリに動作上結合されて、前記加速度計信号から、重力
   の方向に対する前記第１のプローブ部分の傾きを表わす
   信号を発生するための手段と、前記角度測定手段に動作
   上結合されて、前記角度信号から、前記第１のプローブ
   部分の縦軸線に対する前記第２のプローブ部分の縦軸線
   の相対傾きを表わす第１の角度信号および前記第１のプ
   ローブ部分の縦軸線に対する前記第２のプローブ部分の
   縦軸線の相対方位を表わす第２の角度信号を発生するた
   めの手段と、前記傾き信号および前記第１の角度信号に
   応答して、前記傾き信号および前記第１の角度信号の合
   成値の正弦値を表わす水平成分信号を発生するための手
   段と、前記角度測定手段に動作上結合されて、前記第２
   の角度信号を含む信号の正弦値を表わす信号ならびに前
   記第２の角度信号を含む信号の余弦値を表わす信号を発
   生するための手段と、前記水平成分信号および前記第２
   の角度信号の前記余弦値信号に応答して、第１の予め定
   められた方向におけるボアホールの水平増分投影を表わ
   す水平投影信号を発生するための手段と、前記水平成分
   信号および前記第２の角度信号の前記正弦値信号に応答
   して、第２の予め定められた方向におけるボアホールの
   水平増分投影を表わす信号を発生するための手段とを含
   むボアホール測量装置。