JPS62297777A - 埋設導体の位置検出方法 - 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】 １発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、埋設導体の検出方法に関し、さらに詳しくは
ガス管や水道管、電カケープル、通信ケーブル等の比較
的長い距離に渡って埋設された導体を検出するだめの埋
設導体検出方法に関するものである。

〔従来技術〕

ガス管や水道管の大部分、あるいは電カケープルや通信
ケーブルの一部は比較的長い距離に渡り、地下に埋設さ
れている。これらの埋設導体は保守。

点検の目的や付近の工事を行なう際、埋設導体を破損し
ないようにするために、その埋設位置を検知する必要が
ある。

従来、このような埋設導体の検出方法として、例えば特
公昭５８−２２７１２号公報に記載のように、電磁誘導
法と呼ばれる方法が知られている。これは、埋設導体に
直接電流を流すか、あるいは地表からの電磁誘導により
、埋設導体に誘導電流を発生させ、この誘導電流の作る
磁場を測定することにより、埋設位置を求めるものであ
る。その手順の一例を以下に示す。

まず、磁場検出器の最大感度の方向を、水平あるいは垂
直に保ち、埋設導体の真上と思われる付近を移動させ、
磁場検出器の出力が極大あるいは極小となる位置、すな
わち埋設導体の真上の点を求める。次に、この測定を別
の位置で再度行ない、埋設導体の真上の別の一点を求め
る０以上によって求めた２点を結ぶ方向から、埋設導体
の埋設方向を求める。

次に、磁場検出器の最大感度方向を、水平面に対して４
５°傾け、この状態を保ちつつ、今求めた埋設方向と直
交する方向に磁場検出器を移動させ、その出力が最大と
なる点を求める。この時の移動距離は、埋設導体の埋設
深さに等しいからこの移動距離を測定することによシ埋
設深さを知ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕 以上のように、従来の電磁誘導では磁場検出器を一定の
方向に保って走査させなければならない上に、一定の方
向に対して直角方向に距離の測定をしなければならない
など、測定に際しての規定が多い、また、測定は埋設導
体の直上の２点の検出、埋設方向と直角方向の磁場測定
、磁気検出器の移動距離の測定など多くの手順を必要と
する。

このため、測定には多くの時間を必要とし、しかも測定
精度が上がらないという欠点があった。さらに、海底に
埋設された導体の検出など測定環境の悪い場所では砥と
んど適用できない方法であることは明らかである。

本発明の目的は、上記のような従来の電磁誘導方式の欠
点を解決し、簡単な手順で短時間に埋設導体の位置を求
めることのできる埋設導体の検出方法を提供することに
ある。

〔問題を解決するための手段〕

本発明によれば、埋設導体に流した電流の作る磁場の任
意の平面内の方向および、強度あるいは該平面との成す
角を、核子面上の相対位置の明らかな少なくとも３個以
上の点で測定し、該測定値を用いて、磁場強度分布ある
いは磁場方向分布の理論式の定数の最適値を近似計算し
、該定数値から埋設位置を算出する、埋設導体の位置検
出方法が得られる。

において、埋設導体１はｘ＝　ａ　、　Ｚ＝−ｈ　（ｍ
　）の位置ＫＹ軸方向に伸びているものとする。この導
体１に電流Ｉを流すことＫよシ破線Ｂで示すような導体
１を中心とする円筒状磁場を発生する。磁気センサ（図
示路）をＸ軸上で移動させｎケ所で磁場を測定すれば、
各測定位置ｘｎと測定結果ｆｎの組Ｐｎ（ｘｆｉ、ｆｎ
）がｎ個組られる。

Ｈｎは下記の理論式で表わされる。

Ｈｎ＝皆ｌＩ　（ｎＴ）　　・・−・・・・・（１）ｒ
　（ｍ）、Ｉ（人〕：励磁電流 （１）において また ２００Ｉミα とおけば、（１）式よシ 置ｘｎの２次の多項式で表わされる。

ところでＸに関する２次の方程式をｆ（ｘ）とすれば ｆ（ｘ）＝Ａｘ”＋Ｂｘ＋Ｏ＋ＨＨ・Ｈ＋＋＋＋　（３
）で表わされる。この方程式において、少なくとも３点
以上の異なるｘｎに対するｆ　（ｘｎ）が知られれば、
最小自乗法などを用いて定数Ａ、Ｂ、０を数値計算によ
って求めることができる。

したがって実際に少カくとも３点以上の位置ｘｎで測定
した磁場強度Ｈｎ（ｘ）を ｆｎ（ｘ）　＝　１／Ｉ（二（ｘ） として（３）式に代入して、（３）式の定数Ａ、Ｂ、Ｏ
を計算すれば、（２）式と（３）式から Ａ”　　　Ｂ＝−−ｒｏ＝沖ｔ＋＋＋＋＋＋＊　（４）
；１．ａ となるから、これよシ、埋設導体１０位＆（ｈ。

ａ）は、（４）式よシ として、算出することができる。

また、同時に埋設導体１に流れる励磁電流Ｉも■＝２ｏ
ｏσ〔Ａ〕・・・・・・・・・（７）として、算出する
ことができる。

ところで、以上の説明ではＸ軸方向、すなわち磁場セン
サの移動方向が埋設導体１の方向と直交する場合につい
て説明したが、第２図に示すようにセンサの走査方向（
Ｘ軸方向ソエ埋設導体１の方向と斜めに交差する場合で
も、走査方向に対する磁場のｘ−ｙ平面成分の方向角０
を測定すれば、前記式（２）以後のＸおよびａをＸＣＯ
５θ、ａμｓθとするだけで、同様の処理によって埋設
位置を求めることができる。

Ｐ（ｘ）における磁場ＨのＸ−Ｙ平面との成す角（俯角
）βは、磁場Ｈが測定点Ｐ（ｘ）から埋設導体１に下し
た垂線ｒに直交することから ｔａｎβ＝〒　　・・・・・・・・・（８）したがって
、少なくとも２つの点Ｐ（Ｘｓ）　、Ｐ（Ｘｓ）におい
て角度β（、、）、β（Ｘ、）を測定し、ｆｎ（ｘ）＝
【ａｎβ（、） として ｆ　　（ｘ）＝Ａｘｎ＋Ｂ−・（９） に代入すれば定数Ａ、Ｂが計算される。

（８）と（９）式よシ Ａ＝−８＝−− ｈ　　　　　　　　　　ｈ よシ、埋設位置は ｈ＝　−、ａ＝−τ　−・・・・・・・・α１として算
出することができる。

〔実施例〕

第３図に本発明の一実施例を示す。

本実施例においては、磁場測定器として３個の磁束計の
感度方向を互いに直交する方向に固定した３軸型磁束計
を用いる。

今、３軸型磁束計の２軸（ＸａＹ軸）を任意の平面上に
置き、かつＸ軸の方向に距ｌｓずつｎ回（ｎ≧３）移動
し、それぞれの点ｘｎで磁場の３軸成分を測定すれば、
ｎ個の測定結果（ｘｎ、Ｈｘｎ。

Ｈ７ｎ　、　Ｈｘｎ）が得られる。この測定結果よシ各
測定点ｘｎにおける磁場強度Ｈｎおよびその方向０行 で求まるから、磁場強度ＨｎｌＣ対するｎ個のデータ組 （Ｘｉμｓθ、Ｈｌ） （Ｘ、ＣＯ５θ、Ｈ，） （ｚ、ｃｏｓｏ、Ｈｎ）　　ただしｘｎ＝（ｎ−１）８
をｘ＝ｘ−θ、ｒ（ｘ）＝Ｈｎ　として（３）式に代入
すれば定数Ａ、Ｂ、Ｏに関するｎ個の多項式が得られる
。

こうして得られた少なくとも３個以上の多項式よ、（９
） シ、最小自乗法９階差法あるいは分割邪法などの数値計
算を行なえば、定数Ａ、Ｂ、Ｏが計算できる。これより
　（５）　、　（６）式を用いて、埋設深さり、水平位
置ａが求められる。

上記の実施例では簡単のため磁気センサが一定間隔Ｓで
直線上を移動する場合を示したが、移動間隔Ｓは一定で
ある必要はなく、また移動する場合も必ずしも一直線上
を移動する必要はない。要するに本発明によれば、相互
距離およびそれぞれの位置を結ぶ直線の基準軸方向に対
する角度が明らかな少なくとも３点以上の測定点で、磁
場強度と平面内磁場方向を測定するだけで、簡単に埋設
導体１の位置（ｈ、ａ）を算出することができる。

以上の実施例では１個の磁気センサを移動して多数点の
データを測定する例を示したが、磁気センナを移動する
かわシに複数の磁気センサを架台上の相互位置の明らか
な点に固定すれば、この架台を埋設導体の直上近傍に設
置するだけで容易に多数のデータを果状し、埋設導体の
位置（ｈ、ａ）を算出することができる。

（至） 次に、埋設導体に流した電流の作る磁場のある平面とな
す角（俯角）βおよびこの平面内の磁場方向θから、埋
設位置を算出する方法を具体的に説明する。

第３図において、前述の磁場強度を測定する場合と同様
に％　３軸型磁気センサの２軸（Ｘ　ｒ　Ｙ軸）をある
平面上に置きこれを移動しながら、ｎ個の点（それぞれ
の相対位置は明らかであるものとする）における磁場の
３軸方向成分を測定すれば、各点における磁場方向β、
θはそれぞれで求まるから、ｔａｎβ＝：ｆｎ（ｘ）　
Ｉ　Ｘ＝ＸｃＯ！θ　として、（９）式に代入すれば定
数Ａ、Ｈに関するｎ個の多項式が得られる。こうして得
られた多項式よシ、最小自乗法などの数値計算手法を用
いて、定数Ａ。

Ｂを計算すれば０１式より埋設導体の位置（ｈ、ａ）を
求めることができる。尚（９）式では未知数は人。

Ｂの２個であるから、測定データ数ｎも最低２個あれば
計算は可能であるが、データ数が多い程、Ａ、Ｈの計算
精度が向上することは明らかである。

また、この実施例の場合、角度βは（１３）式のように
３軸型センサの各出力の比で表わされるからそれぞれの
出力の絶対値にはよらない。言い換えれば、埋設導体に
流す電流Ｉが変動するような場合でも安定したデータが
得られ、結果的に、埋設位置を精度良く測定することが
できる。

第４．５図に３軸型フラツクスゲート磁気センサ２を用
いて、海底面下に埋設された金属パイプライン３の埋設
位置を、本発明によって測定した一実施例を示す。

第４図（ａ）において、磁気センサ２を海底面に投下し
た木製架台４上にあらかじめ設定された５０ａｎないし
は１ｍ間隔の測定点上に移動し、各点でパイプライン３
に流した交流励磁電流Ｉの作る磁場の３軸方向成分Ｈｘ
、Ｈｙ、Ｈｚ　　を測定した。架台上の測定点の位置お
よび磁気センサの軸の方向を第４図（ｂ）に示す。３軸
の方向はＸｒ　Ｙ軸を架台面上に置きかつ測定点Ｐ１〜
Ｐ□の並ぶ方向をＸ軸方向６込） とした。

測定結果ｆｉｘ　、ｆｌｙ　、Ｈｚより　（１１）式に
よって計算した磁場強度Ｈ（Ｘ）の分布を第５図（ｍ）
に示す、同図において、Ｏ印は（１１）式によって計算
した各測定点Ｐｎ（ｘ）における磁場強度Ｈ（Ｘ）を示
す、同図の横軸Ｘは、磁気センサの移動距離（すなわち
架台上の測定点の位置）Ｘと（１２）式で求めた架台の
方向θとから下記の式で求める。

Ｘ＝ｘ四θ　　　・・・・・・−・・　（１６）作用の
項で述べたように、磁場強度Ｈ（Ｘ）に関して、Ｘの２
次の多項式を とおき、最小自乗近似法により測定値（Ｈｎ　（ｘ）　
。

Ｘｎ　）　：　ｎ＝１〜２５に最もよく対応する上記多
項式の比例定数Ａ、ＴＩ、Ｏを求めればパイプラインの
埋設位置り、ａは、（５）および（６）式から求めるこ
とができる。本実施例の測定結果よシ求めた埋設位置は
、 ｈ　＝７．３４　Ｍ　　　ａ　ｎ＝０．０１　”■（ であり、真値ｈ０−’７．：３：３ｍ　　ａｏ＝ｏ、ｏ
ｏｊＦｆと非常に良く−０３）−ぺ 致している。第５図Ｔａｌ中の実線は最小自乗近似法に
よシ求めた定数Ａ、Ｂ、０を用いて、磁場強度分布を計
算した結果である。本発明によれば、たとえば各測定点
Ｐｎ（ｘ）における測定値Ｈｍ　（ｘ　）　　と上記の
計算値Ｈｃ（ｘ）との差△Ｈ（ｘ）の自乗平均（すなわ
ち、標準偏差）：６Ｈ 出した埋設位置（ｈ、ａ）の信頼度を表わすことができ
る。

本実施例では ε□＝０．２７（襲〕 と非常に小さく、磁場強度Ｈが高い精度で測定されてい
ることを示している。言い換えれば、埋設位置の測定結
果（ｙ、３４ｍ、ｏ、ｏｔｍ　）が信頼性の高い値であ
ることが判断できる。

さらに、外乱物の存在などによって局所的に測定値が乱
れる場合でも、これらのデータは、誤差△Ｈを評価する
ことによシ識別できるので、△Ｈの特に大きな値を除い
て、計算し直すことによシ、埋設位置の検出精度をさら
に向上させることができる。

本実施例では１個の磁気センサを架台上で移動させた場
合を示したが、磁気センサを移動させるかわシに、複数
個の磁気センサをあらかじめ架台上に固定しておけば、
よシ簡単に同様の効果を得ることができる。

第５図（ｂ）は、前記の海底面の磁場Ｈｚ、Ｈｙ、Ｈｚ
の測定結果から、作用の項の（８）〜０１式および（１
３）　。

（１４）式によシ、架台面に対する磁場方向角（俯角）
βに関する最小自乗近似計算を行なった結果を示す。

埋設位置の計算結果（ｈ、ａ）は、真値（７３３ｍ、０
．００ｐｍ）に対して（７，２９ｍ、０．０５ｍ）とよ
く一致しておシ、また測定値の標準偏差りは、　　ｌ、
＝０．３４ｄｅｇと小さく、高精度でβ分布が測定され
ておシ、このことから、測定結果が信頼性の高い値であ
ることが判断できる。

以上の実施例では、いずれも３軸型磁気センサを用いて
測定する場合について述べたが、用いるへ 磁気センサがこれに限定されるものではない。

例えば、全磁場強度が測定できる磁気センサ（例えばボ
ンピング型磁束計）を用いて、測定平面上の複数点で磁
気強度Ｈを測定し、かつ２軸型磁気センサによって、測
定平面上の１点で磁場の方向θを測定すれば最初の実施
例とまったく同じ計算によって、埋設導体の位置を求め
ることができる。

〔効果〕

以上のように本発明によれば、あらかじめ任意に定めら
れた同一平面上の複数の位置に磁気センナを位動するか
、あるいは上記の複数位置に固定して複数の磁気センサ
を用いて、各点の磁場強度ｌ（および該平面内の磁場方
向θ、あるいは該平面と磁場の成す角（俯角）βおよび
θを測定するだけで、埋設導体の位置を容易に求めるこ
とができる。

したがって、伺段階もの多くの手順をそれぞれについて
高精度で行なわなければならない従来法に比べ、容易に
高い測定精度が実現できる。

０６）・、 また、海底など複雑、高精度の作業が困難な悪条件下で
の測定では特に有効である。

また、標準偏差などの計算により測定結果の信頼性を評
価することができ、さらには、局所的な異常データを判
別、除去することにより、測定精度をよシ高くすること
ができる。

さらに磁場の方向βよシ埋設位置を求める方法では、埋
設導体に流す励磁電流の大きさが変動しても影響される
ことなく、埋設位置を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明の詳細な説明する
ための埋設導体と測定点の位置の関係を示す平面図およ
び断面図を示す。 第２図は、磁気センサが埋設導体上を斜め走査する場合
の平面図を示す。 第３図は、３軸型磁気センサを用いた場合の。 各軸の設定方向を示す１実施例である。 第４図は本発明によって、海底下に埋設されたパイプラ
インを測定した際の測定方法を、第５図はその測定結果
を示す。 １：埋設導体　　　　　２：磁気センサ３：パイプライ
ン　　　４：木製架台 Ｉ：励磁電流　　　　　Ｂ：円筒磁場 Ｐｎ　：　ｉｌｌ定点　　ｎ＝１〜２５第２図 ｙ 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）埋設導体に電流を流し、該電流の作る磁場を測定
   することにより、該埋設導体の位置を求める方法におい
   て、実質的に平面上の相対位置の明らかな少なくとも３
   点以上で、該磁場の強度および該平面上の方向を測定し
   、該測定値を用いて、磁場強度の理論式の定数の最適値
   を数値計算し、該定数値から埋設位置を算出することを
   特徴とする埋設導体の位置検出方法。
2. （２）埋設導体に電流を流し、該電流の作る磁場を測定
   することにより、該埋設導体の位置を求める方法におい
   て、実質的に平面上の相対位置の明らかな少なくとも２
   点以上で、該磁場の該平面と成す角（俯角）および該平
   面上の方向を測定し、該測定値を用いて、俯角の理論式
   の定数の最適値を数値計算し、該定数値から、埋設位置
   を算出することを特徴とする埋設導体の位置検出方法。