JPS614992A - 長尺磁性体の埋設深度測定方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、海底面下や陸上の地面本等の被探査面下に埋
設されている鉄線鎧装海底ケーブルや鋼管等の長尺磁性
体の埋設深度を測定する長尺磁性体の埋設深度測定方法
及び装置に関するものである。　　　　′□ （従来技術） 従来の海底ケーブルの埋設深度の測定は、ケーフルの導
体又は測定用の専用導体に電流を流し、アンペールの法
則により導体周辺に発生する磁場を利用して行うもので
あった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来のような測定の仕方では、電カケー
プルでは送電用導体を利用するため測定時には送電を一
旦停止して測定用電流を流さなければならない欠点があ
る。また、電カケープル以外の通信ケーブルやパイプラ
イン等では専用の導体を予め備えてないかぎり、実施が
できない欠点があった。

本発明の目的は、通電導体の有無に拘らず磁性体を備え
ていればその埋設深度の測定を行うことができる長尺磁
性体の埋設深度測定方法及び装置を提供するにある。

（問題点を解決する本発明の手段） 本発明に係る長尺磁性体の埋設深度測定方法は、地球磁
場で磁化されて被探査面下に埋設されている長尺磁性体
の上方の前記被探査面上を、該長尺磁性体に対してほぼ
直交する向きで前後２組の磁気センサーを該センザー相
互間に基準距離を保持してそれぞれ通過させ、前記各磁
気センサーが前記長尺磁性体上をそれぞれ通過する際に
前記長尺磁性体との距離の２乗に逆比例し前記長尺磁性
体の直上で最大となる左右対称の２つの誘起電圧カーブ
を得、これら誘起電圧カーブの頂点間距離と前記基準距
離から前記誘起電圧カーブの縮尺率を求め、前記誘起電
圧カーブの最大値に対して０．３５４倍の高さにお番ノ
る前記誘起電圧カーブ上の２点間の距離の１７２に前記
縮尺率の逆数を乗ずることにより前記長尺磁性体の埋設
深度を求めることを特徴とするものである。

本発明に係る長尺磁性体の埋設深度測定装置は、主とし
て非磁性体で形成されているセンサー搬送体と、前記セ
ンサー搬送体の進行方向に対して基準距離をおいて前記
センサー搬送体に搭載された２組の磁気センサーとから
成り、前記各磁気センサーは非磁性体よりなる回転軸を
前記センサー搬送体の進行方向を向けて回転する非磁性
体よりなる回転体と、前記回転体の周方向に所定間隔て
取付けられた偶数の発電コイルと、前記回転体を一定の
周期で回転駆動する回転駆動源とを備え、前記各発電コ
イルは互いに反対側に位置するものが逆極性で相互に接
続されていることを特徴とするものである。

（発明の作用） 本発明の測定方法では、被探査面下に埋設されている長
尺磁性体が地球磁場で磁化されて（入る点に着目し、そ
の磁界を前後の磁気センサーで検出して誘起電圧カーブ
を得、この誘起電圧カーブの最大値の０．３５４倍の高
さにおける該誘起電圧７Ｊ　−ブ上の２点間の距餌［が
長尺磁性体の埋設８ｅ、度の２倍に比例した値になって
いることを利用して埋；ｑ深度を測定する。この際、誘
起電圧カーブの２点間の距離の縮尺率は、前後して２つ
得られる誘起電圧カーブの頂点間距離が、前後の磁気セ
ン４ブ一間の基準距離と対応しているのでその比より求
める。得られた縮尺率の逆−数を、誘起電圧カーブの２
点間の距離の１７２に乗ずることにより長尺磁性体の埋
設深度が求められる。

本発明の測定装置では、センサー搬送体が主として非磁
性体で形成されているので、磁気センサーの磁界検出の
妨げにならず、地球磁場で磁化されている長尺磁性体の
弱い磁界でも支障なく検出することができる。また、２
組の磁気センサーはセンサー搬送体上に支持されている
ので、基準距離の保持を容易に行うことができ、且つ同
時に同速度で走行させることができ、縮尺率の測定を精
度よく行うことができる。更に、各磁気センサーは回転
軸が進行方向を向いた回転体に偶数個の発電コイルを取
付け、その発電コイルのうち互いに反対側に位置するも
のを逆極性で接続しているので、地球磁界を打ち消して
、検出すべき磁界を適確に検出することができる。

本発明の原理は発電機と同じである。但し、界磁極はな
く、回転子の相対する発電コイルの接続は逆極性となっ
ている点が異なる。本発明で用いる磁気センサー１の概
略構造は、第４図に示すように非磁性体からなる円板状
の回転体２が非磁性体からなる回転軸３に支持され、回
転体２には２個の発電コイル４，４′が１８０°間隔で
相対して支持され、回転軸３は原動機の如き回転駆動源
５に接続された構造になっている。

このように椛成すると、地球上では第５図に示すように
必ずＢなる地球磁界が存在するので、回転子に支持され
た発電コイル４，４′には微小ながら誘導起電力が発生
する。その誘導起電力をｅとすれば、下式で表わされる
。

ｅ＝３−　ｋ　・（２πｒＮ−／６０）　・ｓｉｎθ−
（１）ここで、Ｂ：地球磁界の強さ に：発電コイルの大きさや巻数等により決る定数 ｒ：回転軸から発電コイルまでの距離 （半径） Ｎ：回転体の１分間の回転数 θ：磁界の方向と運動の方向とのなす角度 ここでＢ及びＮが一定でない場合も、その瞬間及びその
位置における値をとれば（１）式は成立Ｊ−る。但し、
この時はｅの値が時間によって変化する。

第５図のうち、地球磁界のように両極間が極めて大きい
場合は、Ｂのような並行磁界となり、その磁界に対して
は発電コイル４．４′のそれぞれに誘起する電圧も周期
も等しく１回転で１サイクルの波形を生ずる！但し、両
発電コイル４，４′間では位相は１８０°の差が生じ、
その時の両発電コイル４．４′の波形は第６図（ａ）の
ようである。また、これら波形の合成波形は、両発電コ
イル４．４′の出力が相殺し合って第６図（ｂ）のよう
に零となって出力に現われない。

しかし、並行磁界ではない局部的な磁界、例えば第５図
に示すよう局部的磁界発生体（本発明では長尺磁性体）
６からＢｘなる磁界が回転する発電コイル４．４′に近
づいた場合は、１回転で２ナイクルの波形が生ずる。相
対する発電コイルの組数や回転による基本周波数の合成
波となって現われる。従って、両発電コイル４，４′の
出力波形は第６図（Ｃ，）のようになり、その合成出力
波形は第６図（ｄ）のＪ：うな正弦波となって現われる
。

その時の周波数をｆとすれば、周波数ｆは次式０式％ ここで、Ｐ：発電コイルの組数 Ｎ：回転体の１分間の回転数 このように回転体２の近くに局部的な磁界発生体６が全
くなければ、地球磁界のみであるので、出力波形は打ち
消され、出力側には殆んど信号となって現われない。し
かし、局部的な磁界発生体６が近づいて地球１に界を乱
す時は磁気セン９−１の出力端子には正弦波出力が現わ
れる。その正弦波出力の振幅は、（１）式からも判るよ
うに局部的磁界の強さＢ　に比例し、その周期又は周波
数は（２）式から基本周波数の２倍の周波数となる。

出力電圧が正弦波では後の処理に都合が悪いので、出力
周波数の帯域か波器を通して増幅し、Ｓ／Ｎ比を稼ぎ、
その後金波整流を行い、直流に変換して記録覆る。

第１図に示すように、地面又は海底面等の被探査面７よ
り７なる深さに長尺磁性体６が紙面と直角に埋設されて
いるものとし、Ｐを本磁気センザ−１の感知点、ｈを感
知点Ｐの被探査面７からの高さとし、磁気センＩナー１
を矢印方向に移動させた場合、長尺磁性体６からの磁界
の強さＢＸが距離の２乗に逆比例りるので、その時の感
知点Ｐの位置に対する発電コイル４．４′の誘起電圧Ｅ
は下式の通りとなる。

Ｅ−Ｂ　　−ＣＯ３（１７／（ｘ２−１−ｙ２）２／２
・・・（３）ここで、Ｘ：センリー感知点とｙ軸との最
短距離ｙ：センーリー感知点とＸ軸との最短距離θ：セ
ンリーー感知点と長尺磁性体の中心を結ふ線とｙ軸との
なす角度 （３）式よりセンリー感知点Ｐの位置の変化に対する誘
起電圧Ｅの値を求めた誘起電圧カーブを示すと第２図に
示ずにうになる。この場合、θが０°の場合、即ち長尺
磁性体６の真上でＥは最大となり、左右対称の波形とな
る。

次に、計算がやり易いようにＸとｙの値が等しい場合の
Ｅ′を求めると、ｘ＝ｙ＝１の時のθは４５°となって
ｃｏｓθは１／２吟であるから（３）式より Ｅ’＝ＢＸ−１／２’２・１　／　２−０−３５４　Ｂ
　ｘ・・・　（４） 従って、誘起電圧カーブＥから逆に最大値の０．３５４
倍の点をとり、その高さでＸ軸に平行な直線を引き、誘
起電圧カーブＥとの交点をＥ’、Ｅ″とすると、交点Ｅ
’、Ｅ”間の長さβはセン、サー感知点Ｐ′から長尺磁
性体６までの埋設深ざｙの２倍である。このとき、セン
ナ−感知点Ｐが成る単位長さ移動したときの始点と終点
の位置を同時に誘起電圧カーブＥの記録紙上に記入して
ｄ３き、その記録単位長さと実際の単位長さと、の縮尺
率を求めると、この縮尺率の逆数にλ／２を乗すると、
長尺磁性体６の埋設深さｙを求めることができる。

得られた値ｙからｈを減じた値が実際の埋設深さである
。ｈが零のときは減算゛をしなくてもよいことは勿論で
ある。

この方法は、磁気セン４ｊ−１の移動速度が不明であっ
ても、また記録紙の送り速度が不明であっても測定が行
える特徴がある。

磁気センサー１を２台、軸心を合せて進行方向に並べ、
前後のセンサー１の発電コイル間隔を基準距離ｄに設定
してＪ３けば、得られる２つの誘起電圧カーブＥｌ、Ｅ
２の頂点間の長さが記録基準距ｌｅｔ　ｄ　ｏとなり、
ｄ’ｏ／ｄより縮尺率を容易に求めることができる。

このとき、前後の磁気センサー１の発電コイルの間隔を
予め２　ｍに設定しておけば、第１図の場合の埋設深度
の計算は次式のように簡単になる。

埋設深さＺ＝　（（Ｅ’　とＥ　ｎ間の長さＪ２）／（
２つの誘起電圧カーブの頂点間の長さｄｏ））−（Ｐ点
の高さｈ） （実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第７図乃至第１３図は本発明に係る長尺磁性体の埋設深
度測定装置の一実施例を示したものである。被探査面で
ある海底面７の下には海底ケーブルの如き長尺磁性・体
６が埋設されている。

この長尺磁性体６の埋設深度を測定するために海底面７
上をそり状のセンサー搬送体８が移動するようになって
いる。このセンサー搬送体８は牽引ロー１９を介して測
定船１０で牽引されるようになっている。センサー搬送
体８はＦＲＰ等の非磁性体で主として形成されている。

センサー搬送体８上にはその進行方向に基準距１ａｉｄ
をへだてて２組の磁気センサー１が設置されている。こ
れら磁気センサー１はＦＲＰの如き非磁性体のドーム１
１内に水密に収納されている。これら磁気センサー１に
電力を供給し、或はこれら磁気セン１ノー１から得られ
る信号を測定船１０に伝えるｌこめに複合ケーブル１２
が用いられ、牽引ローフ９に支持されて測定船１０どセ
ンサー搬送体８との間を継いでいる。センサー搬送体８
寄りの位置で複合ケーブル１２には複数のフロート１３
が取付けられたたるみがもたされ、複合ケーブル１２と
センサー搬送体８の取付は部分に張力が作用しないよう
にされている。ｌ：７ンサ一搬送体８には十字状に非磁
性体の引揚用ロープ１４が取付けられ、その中間部がフ
ロート１５で海中に浮かされている。

各磁気センサー１は、ＦＲ，Ｐの如き非磁性体よりなる
外筒１６と、その両端を水密に塞ぐＦＲＰの如き非磁性
体よりなる蓋１７．１７’　とがなす室１８内に納めら
れている。発電コイル４．４″はその中心に７８パーマ
ロイの如き強磁性体が挿入されていて前述したにうに回
転体２に支持されている。逆極性で直列接続された両発
電コイル４゜４′の出力端は前置増幅器１９に接続され
ている。

該前置増幅器１９は回転体２に支持され、その出力リー
ド線は中空の回転軸３の中を通って反対側に導かれスリ
ップリング２０に接続されて、固定系に電気信りが取出
されるようになっている。回転体２は一方の蓋１７に隣
接して平行に配設され、回転軸３は外筒１６の中心に存
在するようにＦＲＰの如き非磁性体よりなる支え板２１
．２１’　とテトラフルオロエヂレンの如ぎ非磁性体よ
りなる軸受２２，２２’で回転自在に支持されている。

スリップリング２０の固定端子から出力される電気信号
は中間増幅器２３に入力され、その出力端はキャブタイ
ヤウーブルの如き複合ケーブル１２に接続され、使方の
Ｍ１７′に設けられたケーブル引出口２４から外部に引
出されている。支え板２１に平行して外筒１６内にはＦ
ＲＰの如き非磁性体からなる支え板２５が支持され、そ
の中心にはモータの如き回転駆動［５が支持されている
。

回転駆動源５は複合ケーブル１２を経て電力が供給され
るようになっている。回転駆動源５の出力軸２６にはプ
ーリ２７が取付けられている。支え板２１’　、２５に
は回転−軸３及び出力軸２６に平行な向きで非磁性体よ
りなる補助軸２８が非磁性体よりなる軸受２９，３０で
回転自在に支持されている。補助軸２８にはプーリ２７
に対応してプーリ３１が取付りられ、プーリ２７．３１
間はタイミングベルト３２で結ばれ、回転力が補助軸２
８に伝達されるようになっている。補助＠２８の細端側
にもプーリ３３が取付けられ、これに対応して回転軸３
にプーリ３４が取付けられ、両プーリ３３．３４間には
タイミングベルト３５が掛り渡されて回転力の伝達が行
われるようになっている。

測定船１０上には、磁気センサー１から複合ケーブル９
を経て入力される信号を増幅する主増幅器３６と、この
主増幅器３６の出力信号を記録する記録器３７とが搭載
されている。主増幅器３６は、中間増幅器２３からの出
力信号のうち所要周波数成分のみを通過させる帯域シ戸
波器３８と、該シ戸波器３８の出力を増幅する電圧増幅
器３９と、該電圧増幅器３９の出力を全波整流する全波
整流器４０とから成っている。

次に、このような装置を用いた長尺磁性体６の埋設深度
の測定法について説明する。測定船１０でセンサー搬送
体８を牽引して該センサー搬送体８を第８図に示すよう
に長尺磁性体６上をほぼ直交する方向に通過するように
蛇行させつつ移動させ、長尺磁性体′６−Ｆをレンサー
搬送体８上の前後の磁気センサー１が横切るたび毎に埋
設深度の測定を行わせる。両磁気センサー１においては
、回転駆動源５が各発電コイル４，４′を一定の回転数
で回転させており、一回転する毎に各発電コイル４．４
′は長尺磁性体６に接近し、離間する動作を繰り返す。

これにより通常は第６図（ａ）に示す如き出力が各発電
コイル４，４′から得られ、その合成出力は第６図（ｂ
）の如く零になる。次に、長尺磁性体６の上を前後の磁
気センナ−１が横切ると、両発電コイル４．４′からは
第６図（Ｃ）に示す如き出力が得られ、その合成出力は
第６図（ｄ）に示す如き正弦波となる。その正弦波出力
の振幅は（１）式から判るように長尺磁性体６の磁界の
強さＢｘに一比例し、その周期又は周波数はく２）式か
ら基本周波数の２倍の周波数となる。出力電圧が正弦波
では後の処理に都合が悪いので、主増幅器３６では出力
周波数の帯域か波器３８で不要周波数成分を除去した後
に電圧増幅器３９で増幅してＳ／Ｎ比を稼ぎ、その後全
波整流器４０で全波整流を行って直流に変換し、記録器
３７で第２図及び第３図に示すように記録器る。

Ｅｌは前部の磁気センサー１による誘起電圧カーブであ
り、［２は後部の磁気センサー１による誘起電圧カーブ
である。得られたいずれかの誘起電圧カーブＥの山の頂
点の値Ｆｏの０．３ＳＡ４Ｂの高さにおいで第２図に示
すようにＸ軸に平行線を引き、誘起電圧カーブＥと交わ
る２点Ｅ’、Ｅ″間の距離βを求める。又、２つの誘起
電圧カーブＥ＋。

Ｅ２の両頂点間の距１１１ｆｌ’　ｄ　ｏを求め、既知
の前後の磁気センサー１の発電コイル間の距離ｄとの比
から縮尺率ｄ、／ｄを求める。このような値から第１図
に示す状態におりる長尺磁性体６の埋設深度は Ｚ−（１／２＞　　・　（ｄ／ｄｏ　　）−’ｎ−（λ
　・　ｄ）／＜２　　・　ｄ　ロ　）　−ｈとして求め
られる。

ｈが無視できる場合には、ｈ−Ｏとする。

（発明の効果） 以上説明したように本発明に係る長尺磁性体の埋設深度
測定方法では、被探査面下に埋設されている長尺磁性体
が地球磁場で磁化されている点に着目し、その磁界を前
後の磁気センサーで検出して誘起電圧カーブを得、この
誘起電圧カーブの最大値の０．３５４倍の高さにお（プ
る該誘起電圧カーブ上の２点間の距離が長尺磁性体の埋
設深度の２倍に比例した値になっていることを利用して
埋設深度を測定するので、本発明によれば通電導体の有
無に拘らず磁性体を備えていればその埋設深度の測定を
行うことができる。また、縮尺率は前後の磁気センサー
間の距ｌ１ｉｆｔ　ｄど、得られる２つの誘起電圧カー
ブの頂点間の距１１　ｄ　ｏとの比ｄ。／ｄから容易に
求められるので、実際の埋設深度の換算も容易に行うこ
とができる。

また、本発明に係る埋設深度測定装置では、磁気センサ
ーを搬送するセンサー搬送体を非磁性体で主として構成
しているので、磁気センサーの検出に悪影響を受けるの
を避けることができる。また、前後の磁気センサーはこ
のセンサー搬送体上に共に搭載しているので、前後の磁
気センサー間の間隔の保持が確実になって縮尺率の算出
に誤差が入るのを防止することができる。更に、各磁気
センサーは発電コイルは偶数個であって、互いに反対側
に位置するものを逆極性で接続して出力を取出すように
しているので、地球磁場そのものによる出力を相殺して
長尺磁性体のみの出力を容易に取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の測定方法の原理を説明する
長尺磁性体埋設地点と磁気セン勺−との位置関係を示す
説明図及び長尺磁性体上の通過時における磁気センサー
から得られる誘起電圧カーブの波形図、第３図は前後の
磁気センサーから得られる２つの誘起電圧カーブの関係
を示す波形図、第４図は磁気センリーーの発電コイル及
びその駆動゛手段の一例を示す斜視図、第５図は発電コ
イルと地球磁界及び局部的磁界発生体（長尺磁性体〉の
関係を示す説明図、第６図（ａ）（ｂ）は地球磁場のみ
の各発電コイルの出力波形図及びその合成出力波形図、
第６図（ｃ）（ｄ）は長尺磁性体を検出した際の各発電
コイルの出力波形図及びその合成出力波形図、第７図は
磁気センサーをセンサー搬送体に搭載して測定船で牽引
している状態の説明図、第８図は長尺磁性体、に対する
センサー搬送体の移動の仕方の説明図、第９図及び第１
０図は磁気センサーを搭載したセンサー搬送体の一例を
示す平面図及び側面図、第１１図は第９図の横断面図、
第１２図は磁気センサーの具体的構造の例、を示す縦断
面図、第１３図は本発明に係る測定装置の電気的構成の
一例を示すブロック図である。 １・・・磁気センサー、２・・・回転体、３・・・回転
軸、４．４′・・・発電コイル、５・・・回転駆動源、
６・・・長尺磁性体、７・・・被探査面、８・・・セン
サー搬送体、９・・・牽引ローブ、１０・・・測定船、
１２・・・複合ケーブル、１６・・・外筒、１７．１７
’　・・・蓋、３６・・・主第５図 光嘴ｒ、コイルうシーーーーーーーーーーＡ０古Ｐ的ｈ
ムＪ１造り一タト （長に石炊枚体） 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）地球磁場で磁化されて被探査面下に埋設されてい
   る長尺磁性体の上方の前記被探査面上を、該長尺磁性体
   に対してほぼ直交する向きで前後２組の磁気センサーを
   該センサー相互間に基準距離を保持してそれぞれ通過さ
   せ、前記各磁気センサーが前記長尺磁性体上をそれぞれ
   通過する際に前記長尺磁性体との距離の２乗に逆比例し
   前記長尺磁性体の直上で最大となる左右対称の２つの誘
   起電圧カーブを得、これら誘起電圧カーブの頂点間距離
   と前記基準距離から前記誘起電圧カーブの縮尺率を求め
   、前記誘起電圧カーブの最大値に対して０．３５４倍の
   高さにおける前記誘起電圧カーブ上の２点間の距離の１
   ／２に前記縮尺率の逆数を乗ずることにより前記長尺磁
   性体の埋設深度を求めることを特徴とする長尺磁性体の
   埋設深度測定方法。
2. （２）主として非磁性体で形成されているセンサー搬送
   体と、前記センサー搬送体の進行方向に対して基準距離
   をおいて前記センサー搬送体に搭載された２組の磁気セ
   ンサーとから成り、前記各磁気センサーは非磁性体より
   なる回転軸を前記センサー搬送体の進行方向を向けて回
   転する非磁性体よりなる回転体と、前記回転体の周方向
   に所定間隔で取付けられた偶数の発電コイルと、前記回
   転体を一定の周期で回転駆動する回転駆動源とを備え、
   前記各発電コイルは互いに反対側に位置するものが逆極
   性で相互に接続されていることを特徴とする長尺磁性体
   の埋設深度測定装置。