JPS634667B2 - - Google Patents

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JPS634667B2
JPS634667B2 JP56075755A JP7575581A JPS634667B2 JP S634667 B2 JPS634667 B2 JP S634667B2 JP 56075755 A JP56075755 A JP 56075755A JP 7575581 A JP7575581 A JP 7575581A JP S634667 B2 JPS634667 B2 JP S634667B2
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JP
Japan
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electrodes
voltage
groundwater
flow
measurement
Prior art date
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Application number
JP56075755A
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Japanese (ja)
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JPS57191558A (en
Inventor
Yoshio Kano
Tsutomu Hino
Kazuhiro Pponda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Kiso Sekkei Co Ltd
Original Assignee
Taisei Kiso Sekkei Co Ltd
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Publication date
Application filed by Taisei Kiso Sekkei Co Ltd filed Critical Taisei Kiso Sekkei Co Ltd
Priority to JP56075755A priority Critical patent/JPS57191558A/en
Publication of JPS57191558A publication Critical patent/JPS57191558A/en
Publication of JPS634667B2 publication Critical patent/JPS634667B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/08Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体の流動測定装置に係り、とくに
微小な動きを示す地下水等の動態の測定に好適な
流体の流動測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a fluid flow measuring device, and more particularly to a fluid flow measuring device suitable for measuring the dynamics of underground water, etc., which exhibit minute movements.

近年、凍結工法採用の可否の判断や、地下水汚
染の調査等を行なう上で、地下水の流動(流速又
は流向もしくはその両方)を正確に測定する必要
が多くなつてきている。従来より、地下水の流動
測定方法として広く利用されているものに所謂ト
レーサ法がある。この方法は、複数のボーリング
孔の内、1孔に食塩或いは色素を投入し、他のボ
ーリング孔との間で電気抵抗或いは濃度の経時的
変化を調べ、到達時間及びその位置からの流動を
測定するものである。しかしながら、上記従来技
術においては、ボーリング孔を多数掘削しなけれ
ばならず、調査費用が極めて高くなるとともに、
地下水の流速が遅いときには測定に長時間を要
し、かつ、その間雨水等により地下水流が変化し
て正確な測定を行なうことが困難になるという本
質的欠点を有していた。
In recent years, it has become increasingly necessary to accurately measure the flow of groundwater (flow velocity, flow direction, or both) in determining whether or not to adopt freezing construction methods and in conducting groundwater contamination investigations. Conventionally, a so-called tracer method has been widely used as a method for measuring groundwater flow. This method involves injecting salt or dye into one of multiple boreholes, examining changes in electrical resistance or concentration over time between it and other boreholes, and measuring arrival time and flow from that position. It is something to do. However, in the above-mentioned conventional technology, it is necessary to drill a large number of boreholes, and the survey cost becomes extremely high.
When the groundwater flow velocity is slow, it takes a long time to measure, and during that time, the groundwater flow changes due to rainwater, etc., making it difficult to make accurate measurements.

近時、上記従来技術の欠点を改善する試みとし
て、プロペラ式流速計を用いてプロペラの回転数
及び変化より流速及び流向を測定したり、また、
特公昭45−25029に開示された発明の如く、円板
をボーリング孔内に降下させ、該円板に作用する
孔内水の上昇流および下降流による圧力差から地
下水の流動状況を推定したり、或いはラジオアイ
ソトープを流水に投入し、流水による放射線量の
分布変化をトレースして流速及び流向を測定する
方法が考案されている。
Recently, as an attempt to improve the shortcomings of the above-mentioned conventional technology, a propeller-type current meter has been used to measure the flow velocity and flow direction from the rotation speed and change of the propeller.
As in the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 45-25029, a disk is lowered into a borehole and the groundwater flow situation is estimated from the pressure difference due to the upward and downward flow of water in the hole acting on the disk. Alternatively, a method has been devised in which a radioisotope is poured into flowing water and the flow velocity and direction are measured by tracing changes in the radiation dose distribution due to the flowing water.

しかし乍ら、流水にて機械的測定手段を駆動す
る方法にあつては、流速が毎秒2cm以下の微小な
場合、流速を正確に測定することは極めて困難で
あり、また放射性物質を利用する方法は取扱いに
際し危険を伴うのみならず、装置が極めて高価な
ものになるなどの欠点を有していた。
However, with the method of driving a mechanical measuring means with flowing water, it is extremely difficult to accurately measure the flow velocity when the flow velocity is as small as 2 cm per second or less. Not only is it dangerous to handle, but it also has drawbacks such as the equipment being extremely expensive.

本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであつて、単一の測定点で、極めて微小な
流速からなる流体の少なくともその流向を正確に
測定することができ、かつ、取扱の容易で構成の
簡単な物体の流動測定装置を提供することを、そ
の目的とする。
The present invention has been made in view of the drawbacks of the prior art, and is capable of accurately measuring at least the flow direction of a fluid having an extremely small flow velocity at a single measurement point, and is easy to handle. The object of the present invention is to provide a simple object flow measurement device having the following configuration.

本発明は、被測定流体中に挿入されるプローブ
の観測部に、該被測定流体とは電気的性質の異な
る置換物質の前記流体の流動による移動状況を測
定する一対の電流電極と該電流電極に近接装備さ
れた一対の電圧検出用の電圧電極とから成る4電
極法による測定電極群を、同心円状に複数組備え
かつ、前記一対の電流電極を周方向に配設すると
ともに、隣接する測定電極群間で少なくとも前記
電流電極を共用せしめ、さらに、前記電流電極へ
の電圧の印加及び電圧電極による電圧の検出を、
各測定電極群毎に時分割して行なうように構成し
たことにより、前記目的を達成しようとするもの
である。
The present invention includes a pair of current electrodes in an observation portion of a probe inserted into a fluid to be measured, for measuring the movement state of a replacement substance having electrical properties different from that of the fluid to be measured, due to the flow of the fluid. A plurality of measurement electrode groups using the four-electrode method consisting of a pair of voltage electrodes for voltage detection installed in close proximity to each other are provided concentrically, and the pair of current electrodes are arranged in the circumferential direction, and the adjacent measurement electrodes are arranged in a circumferential direction. At least the current electrode is shared between the electrode groups, and further, the voltage is applied to the current electrode and the voltage is detected by the voltage electrode,
The above objective is achieved by configuring the measurement to be carried out in time division for each measurement electrode group.

以下、本発明の一実施例を第1図乃至第9図に
基づいて説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 9.

第1図は、本発明に係る流体の流動測定装置を
用いて、実際に測定を行なつている場合の一例を
示す概略説明図である。図において、1は地盤E
内を、地表から所定深さの地下水層(砂層、礫層
など)内まで掘削された測定用のボーリング孔で
ある。このボーリング孔1内に、ボーリングロツ
ド2を介して吊持された測定用プローブ(以下、
単に「プローブ」という)3が試験深度まで降下
挿入されている。ここで、前記プローブ3の方向
は、該プローブ3の上部に内蔵された方位計(第
2図参照)4によつて確認されながら、所定の向
きに設置固定されるようになつている。地盤E内
の前記地下水層には、図の矢印Fで示す地下水の
流れがあり、これがため地下水面以下前記ボーリ
ング孔1内に地下水Wが湧出し、この地下水Wの
中に前記プローブ3が浸漬されることになる。前
記プローブ3は、ボーリングロツド2内に延設さ
れたケーブル5によつて、外部の計測機器等(図
示せず)と電気的に接続されており、これによ
り、地下水の流動測定及び記録が行なわれるよう
になつている。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of actual measurement using the fluid flow measuring device according to the present invention. In the figure, 1 is the ground E
This is a measurement borehole that is drilled from the ground surface to a predetermined depth into the groundwater layer (sand layer, gravel layer, etc.). A measuring probe (hereinafter referred to as
3 (simply referred to as the "probe") is inserted down to the test depth. Here, the direction of the probe 3 is confirmed by a compass 4 built into the upper part of the probe 3 (see FIG. 2), and the probe 3 is installed and fixed in a predetermined direction. In the groundwater layer in the ground E, there is a flow of groundwater as shown by the arrow F in the figure, and as a result, groundwater W gushes out into the borehole 1 below the groundwater level, and the probe 3 is immersed in this groundwater W. will be done. The probe 3 is electrically connected to an external measuring device (not shown) through a cable 5 extending inside the boring rod 2, thereby allowing groundwater flow measurement and recording. It is beginning to be practiced.

次に、前述したプローブ3の具体的構成を第2
図に示す。このプローブ3の主要部であるプロー
ブ本体部3Aは、上部に方位計4が内装された円
筒状のプローブ本体6と、このプローブ本体6の
下端に装着された円盤形のヘツド7と、このヘツ
ド7の下方に所定間隔おいて配置された底盤8と
から構成されている。
Next, the specific configuration of the probe 3 described above will be explained in the second section.
As shown in the figure. The probe main body 3A, which is the main part of the probe 3, includes a cylindrical probe main body 6 with a compass 4 installed in the upper part, a disc-shaped head 7 attached to the lower end of the probe main body 6, and a probe main body 3A that is a main part of the probe 3. 7 and a bottom plate 8 disposed below it at a predetermined interval.

前記ヘツド7は、絶縁材から形成されており、
このヘツド7には、後述するように4電極法を構
成する複数個の電極71〜94が下方に突出され
て第6図に示すように同心円かつ放射状に配設さ
れている。そして、このヘツド7は、所定の長さ
を有する4本の支柱20,20,………の上端部
にて、前記プローブ本体6の下端面にねじ止めさ
れ、これにより、該プローブ本体6に密閉装着さ
れるようになつている。前記ヘツド7の第2図に
おける上面側には、ケーブル5の下端を支持する
支持板21が固着されており、このケーブル5を
介して、前記電極71〜94の配線がなされてい
る。
The head 7 is made of an insulating material,
On this head 7, a plurality of electrodes 71 to 94 constituting a four-electrode method as described later are protruded downward and arranged concentrically and radially as shown in FIG. The head 7 is screwed to the lower end surface of the probe body 6 at the upper ends of four pillars 20, 20, . It is designed to be installed in a sealed manner. A support plate 21 for supporting the lower end of the cable 5 is fixed to the upper surface side of the head 7 in FIG. 2, and the electrodes 71 to 94 are wired via the cable 5.

一方、前記底盤8は、支柱20,20,………
の下端部にナツト22,22,………によつて固
定されており、これがため、前記ヘツド7の下端
面と底盤8との間に所定の空間部(観測部)23
が形成され、この観測部23内に地下水が流入し
得るようになつている。この底盤8は、後述する
ように置換物質としての電解液(例えばNaCl溶
液)24を充填させる容器底としての機能を有す
る他に、プローブ全体をボーリング孔1内で降下
させるとき、当該ボーリング孔1の底に誤つて該
プローブ3を押下した場合でも、前記電極71〜
94の破損を防止するとともに、さらに前記観測
部23内の流れを安定にせしめる等の機能を有す
るものである。
On the other hand, the bottom plate 8 has pillars 20, 20,...
is fixed to the lower end of the head 7 by nuts 22, 22, .
is formed, and groundwater can flow into this observation section 23. This bottom plate 8 has a function as a bottom of a container filled with an electrolytic solution (for example, NaCl solution) 24 as a replacement substance, as described later, and also has a function when lowering the entire probe in the borehole 1. Even if the probe 3 is pressed down by mistake on the bottom of the
94 from being damaged, and also has functions such as stabilizing the flow within the observation section 23.

前記ヘツド7の周端部と、底盤8の周端部との
間には、前記ヘツド7に植設された各電極71〜
94を囲繞して筒状の金網25が配設されてい
る。この金網25は、ボーリング孔1の孔壁1A
(第1図参照)の崩れ等により、前記観測部23
内への異物の侵入を防ぐとともに、電極71〜9
4部分を電気的にシールドして地電流等による外
来雑音の影響を除去し、また後述するように、ス
リーブ30の上昇時に生じる乱流の発生を抑制
し、さらに前記底盤8とともに、観測部23内の
整流を行なうためのものである。
Between the circumferential edge of the head 7 and the circumferential edge of the bottom plate 8, there are electrodes 71 to 71 implanted in the head 7.
A cylindrical wire mesh 25 is disposed to surround 94. This wire mesh 25 is a hole wall 1A of the borehole 1.
(See Figure 1) Due to collapse of the observation unit 23, etc.
In addition to preventing foreign matter from entering the electrodes 71 to 9,
4 parts are electrically shielded to eliminate the influence of external noise such as ground current, and as will be described later, the occurrence of turbulence that occurs when the sleeve 30 rises is suppressed. This is for rectifying the current inside the tank.

このように構成されたプローブ本体部3Aの上
端には、前記プローブ本体6の外径より小さな径
を有する案内ロツド26が固着され、これにより
全体がピストン形に構成されるとともに、この案
内ロツド26の上端にさらに前記ボーリングロツ
ド2が接続されるようになつている。そして、前
記案内ロツド26の上端部には、後述するスリー
ブ30の上方向移動を制限するための円環状のス
トツパー27が嵌着されている。
A guide rod 26 having a smaller diameter than the outer diameter of the probe body 6 is fixed to the upper end of the probe body 3A configured as described above, and the entire body is configured in a piston shape. The boring rod 2 is further connected to the upper end of the shaft. An annular stopper 27 is fitted onto the upper end of the guide rod 26 to limit upward movement of a sleeve 30, which will be described later.

前記プローブ本体部3Aの全長に亘つて、該プ
ローブ本体部3Aの外周部を囲繞するスリーブ3
0が上下動可能に装備されている。このスリーブ
30は、底部が開口した壜状のシリンダ形に形成
されている。即ち、前記スリーブ30は、プロー
ブ本体部3Aの側面部分を被覆する円筒部31
と、この円筒部31の上端部近傍が前記プローブ
本体6の上端にて内方向に略円錐状に曲折された
肩部32と、この肩部32の内端部より前記案内
ロツド26に当接して上方に延設された首部33
とから構成されている。そして、前記プローブ本
体6の上下端部近傍及び、底盤8の下端部に装着
されたOリング34乃至36によつて、円筒部3
1とプローブ本体部3Aとの間が密閉され、また
首部33の上端部に装着されたOリング37によ
つて該首部33と案内ロツド26との間が密閉さ
れて、かつ、スリーブ30全体が上下に摺動自在
となるように形成されている。このように構成さ
れたスリーブ30と、前記案内ロツド26及びプ
ローブ本体6とによつてピストン・シリンダ機構
38が形成されるようになつている。これを更に
詳述すると、シリンダ部としての前記スリーブ3
0の肩部32には、第2図の左側に示すように、
吐出口39が穿設されており、この吐出口39の
外側部にホース40と接続されたノズル41が嵌
合されている。そして、前記ホース40を介して
外部に設けられた水圧ポンプ(図示せず)より、
所定の圧水がスリーブ30の肩部32とピストン
部としてのプローブ本体6の上端面間に注入され
るようになつている(第2図の矢印A参照)。こ
の圧水の注入により、スリーブ30が反力を受け
て上方に移動されることになる(第4図参照)。
一方、スリーブ30の下方移動(復帰)は、前記
肩部32の第2図における右側に設けられた抜弁
42を開放してスリーブ30全体を押下げること
により簡単に行なうことができるようになつてい
る。
A sleeve 3 that surrounds the outer periphery of the probe body 3A over the entire length of the probe body 3A.
0 is equipped to be able to move up and down. This sleeve 30 is formed into a bottle-like cylinder shape with an open bottom. That is, the sleeve 30 has a cylindrical portion 31 that covers the side surface of the probe body 3A.
The upper end of this cylindrical portion 31 has a shoulder portion 32 bent inwardly into a substantially conical shape at the upper end of the probe body 6, and the inner end of this shoulder portion 32 abuts against the guide rod 26. The neck portion 33 extends upward.
It is composed of. The cylindrical portion 3
1 and the probe body 3A, and the O-ring 37 attached to the upper end of the neck 33 seals the space between the neck 33 and the guide rod 26, and the entire sleeve 30 is sealed. It is formed so that it can freely slide up and down. A piston-cylinder mechanism 38 is formed by the sleeve 30 thus constructed, the guide rod 26, and the probe body 6. To explain this in more detail, the sleeve 3 as a cylinder part
As shown on the left side of FIG.
A discharge port 39 is provided, and a nozzle 41 connected to a hose 40 is fitted to the outside of the discharge port 39. Then, from a water pressure pump (not shown) provided externally via the hose 40,
A predetermined amount of pressurized water is injected between the shoulder portion 32 of the sleeve 30 and the upper end surface of the probe body 6 serving as a piston portion (see arrow A in FIG. 2). By injecting this pressurized water, the sleeve 30 receives a reaction force and is moved upward (see FIG. 4).
On the other hand, the downward movement (return) of the sleeve 30 can be easily performed by opening the release valve 42 provided on the right side of the shoulder portion 32 in FIG. 2 and pushing down the entire sleeve 30. There is.

前記スリーブ30の上方向移動は、前述したス
トツパー27によつて制限され、このとき、前記
観測部23全体が露出されるようになつている
(第4図参照)。また、スリーブ30の下方向移動
は、前記肩部32の内側に設けられた段部43が
プローブ本体6の上端縁に当接することにより制
限され、このとき、前記円筒部31の下端が底盤
8の側部に嵌合するようになつている(第2図、
第3図参照)。このため、前記観測部23が外部
から密閉されることになる。
The upward movement of the sleeve 30 is restricted by the aforementioned stopper 27, and at this time the entire observation section 23 is exposed (see FIG. 4). Further, the downward movement of the sleeve 30 is restricted by the step portion 43 provided inside the shoulder portion 32 coming into contact with the upper edge of the probe body 6, and at this time, the lower end of the cylindrical portion 31 is (Fig. 2,
(See Figure 3). Therefore, the observation section 23 is sealed from the outside.

このように構成されたスリーブ30は、流動の
測定前には下方に配置されて、前記観測部23内
に、予め地下水とは導電率の異なる液状の置換物
質(例えばNaCl溶液)24を密閉充填させるた
めのものであり、また、流動の測定時には上方に
移動されて、前記観測部23内に地下水を侵入せ
しめ、これにより、前記置換物質を地下水の流動
に従つて外部へ押し出させるためのものである。
また、このスリーブ30は、前記プローブ3をボ
ーリング孔1内に降下させる際、該プローブ本体
部3Aを孔壁1Aから保護する機能を有してい
る。
The sleeve 30 configured in this manner is placed downward before flow measurement, and the observation section 23 is filled with a liquid replacement substance (for example, NaCl solution) 24 having a conductivity different from that of groundwater in advance. Also, when measuring the flow, it is moved upward to allow groundwater to enter the observation section 23, thereby forcing the replacement substance to the outside according to the flow of the groundwater. It is.
The sleeve 30 also has the function of protecting the probe body 3A from the hole wall 1A when the probe 3 is lowered into the borehole 1.

次に前記ヘツド7に突設された電極71〜94
の構成並びに流動の測定方法を第6図及び第7図
に基づいて説明する。
Next, electrodes 71 to 94 protruding from the head 7
The configuration and flow measurement method will be explained based on FIGS. 6 and 7.

まず、第6図において、ヘツド7の下面端部近
傍の周方向に、等間隔離れて円状に外部電極83
〜94が配設されている。また、この外部電極8
3〜94の内側には、該外部電極83〜94の
各々に対向近接して同心円状に内部電極71〜8
2が配設されている。これらの外部電極83〜9
4及び内部電極71〜82は、隣接する4つの電
極、例えば、外部電極83,84及び内部電極7
1,72など、が順次、液体の導電率測定方法の
一つである4電極法を形成するようになつてお
り、内部電極71,72が電流電極の機能を有
し、外部電極83,84が電圧検出用の電圧電極
としての機能を有し、これらが1組の測定電極群
P1を形成して、12方向S1〜S12(第6図参照)に量
子化された方向の内、1つ(例えばS1方向)を測
定することができるようになつている。他の測定
電極群、例えば、外部電極84,85及び内部電
極72,73(第6図のP2参照)についても全
く同様に機能する。
First, in FIG. 6, external electrodes 83 are arranged in a circle at equal intervals in the circumferential direction near the bottom end of the head 7.
~94 are arranged. In addition, this external electrode 8
Inside electrodes 3 to 94, internal electrodes 71 to 8 are arranged concentrically in the vicinity of and opposite to each of the external electrodes 83 to 94.
2 are arranged. These external electrodes 83 to 9
4 and internal electrodes 71 to 82 are four adjacent electrodes, for example, external electrodes 83 and 84 and internal electrode 7
1, 72, etc. are successively formed to form a four-electrode method, which is one of the methods for measuring the conductivity of liquids, with internal electrodes 71 and 72 having the function of current electrodes, and external electrodes 83 and 84. have the function of voltage electrodes for voltage detection, and these constitute one set of measurement electrodes.
P 1 is formed so that one (for example, the S 1 direction) of the 12 quantized directions S 1 to S 12 (see FIG. 6) can be measured. The other measurement electrode groups, for example, the outer electrodes 84, 85 and the inner electrodes 72, 73 (see P2 in FIG. 6) function in exactly the same way.

ここで、一般に、被測定物の導電率は、該被測
定物に印加する電圧及び電流の関係から求められ
るが、液体中に電流を通ずると、電極反応を起こ
して徐々に電流が流れにくくなり、測定誤差を生
ずる。前記4電極法は、一対の電圧電極間にかか
る電圧が常に一定となるように、一対の電流電極
に印加される電圧を調整し、これにより上記測定
誤差を排除せしめ、高精度の測定を行なうもので
ある。次に本実施例に係る測定回路50を第7図
に示す。図に於て、前記各測定電極群P1〜P12
内部電極71,72,73,74,………には、
交流電源51により、電圧制御部52を介して所
定の電圧が印加され、各電極間近傍の液体を介し
て電流が通じるようになつている。ここで、各一
対の内部電極71,72,73,74,………へ
の電圧の印加は、一組のアナログスイツチ53,
54により所定のタイミングで順次切換えながら
行なうように形成されている。一方、各測定電極
群P1〜P12の一対の外部電極83,84,85,
86,………間の電圧(外部電極近傍に電流が流
れたときに生ずる電圧)は、前記アナログスイツ
チ53,54と同期して切換られる一組のアナロ
グスイツチ55,56によつて順次切換検出さ
れ、増幅器57を介して前記電圧制御部52へ送
られるようになつている。この電圧制御部52
は、増幅器57から入力される検出電圧が各測定
電極群P1〜P12毎に別個独立して常に一定となる
ように、各一対の内部電極71,72,73,7
4,………間に印加する電圧を各測定電極群P1
〜P12毎に独立して制御する機能をなすものであ
る。一方、前記電圧制御部52とアナログスイツ
チ54との間に電流測定用の抵抗Rが挿入されて
おり、この抵抗Rを流れる電流が両端間の電圧に
変換され、整流回路58及び前記アナログスイツ
チ53〜56と同期したサンプリング回路59を
経てマルチチヤンネルレコーダ60にて、各測定
電極群P1〜P12毎に記録されるようになつて
いる。ここで抵抗Rを流れる電流Iと電圧電極間
の電圧Vとにより、G=I/Vの関係から液体の
導電率Gを正確に測定できるが、Vが一定である
ため、Iの変化から導電率の変化を直接測定する
ことができる。従つて、地下水と置換物質との導
電率の差から、地下水が各測定電極群P1〜P1
2位置に到達した時刻を正確に測定することが可
能となる。
Generally, the conductivity of a measured object is determined from the relationship between the voltage and current applied to the measured object, but when a current is passed through a liquid, an electrode reaction occurs and the current gradually becomes difficult to flow. , causing measurement errors. In the four-electrode method, the voltage applied to a pair of current electrodes is adjusted so that the voltage applied between a pair of voltage electrodes is always constant, thereby eliminating the measurement error and performing highly accurate measurements. It is something. Next, a measuring circuit 50 according to this embodiment is shown in FIG. In the figure, the internal electrodes 71, 72, 73, 74, . . . of each measurement electrode group P 1 to P 12 include:
A predetermined voltage is applied by an AC power supply 51 via a voltage control section 52, and current is made to flow through the liquid near each electrode. Here, voltage is applied to each pair of internal electrodes 71, 72, 73, 74, . . . by a pair of analog switches 53,
54, it is configured to perform switching sequentially at a predetermined timing. On the other hand, a pair of external electrodes 83 , 84 , 85,
The voltage between 86 and . and is sent to the voltage control section 52 via an amplifier 57. This voltage control section 52
is connected to each pair of internal electrodes 71, 72, 73, 7 so that the detection voltage input from the amplifier 57 is always constant for each measurement electrode group P1 to P12 .
4. The voltage applied between each measurement electrode group P 1
~P 12 has the function of being independently controlled. On the other hand, a resistor R for current measurement is inserted between the voltage control section 52 and the analog switch 54, and the current flowing through this resistor R is converted into a voltage between both ends of the resistor R. .about.56, and is recorded by a multi-channel recorder 60 for each of the measurement electrode groups P1 to P12. Here, the conductivity G of the liquid can be accurately measured from the relationship G = I/V using the current I flowing through the resistor R and the voltage V between the voltage electrodes. However, since V is constant, the conductivity can be measured from the change in I. Changes in rate can be measured directly. Therefore, due to the difference in conductivity between groundwater and the replacement substance, groundwater is detected in each measurement electrode group P1 to P1.
It becomes possible to accurately measure the time when the second position is reached.

次に、上記実施例の全体的動作を第8図及び第
9図に基づいて説明する。
Next, the overall operation of the above embodiment will be explained based on FIGS. 8 and 9.

まず、予めプローブ3の前記観測部23内に測
定対象の地下水とは導電率の異なる置換物質(例
えば、地下水の導電率が低い場合にはNaCl溶液
等の電解液、一方地下水が塩分を含んで導電率が
比較的大きい場合には純水等を使用する。ここで
はNaCl溶液を用いることとする。)24を充填
し、スリーブ30の最下方に移動させた状態(第
3図参照)で、該プローブ3をボーリング孔1内
の所定の測定深度に降下させる。このとき、プロ
ーブ3は、前記方位計4によつて所定方向に配置
される。
First, in advance, in the observation part 23 of the probe 3, a substitute substance having a conductivity different from that of the groundwater to be measured (for example, an electrolytic solution such as NaCl solution if the groundwater has low conductivity; If the conductivity is relatively high, use pure water, etc. (Here, we will use NaCl solution.) 24 and move it to the lowest part of the sleeve 30 (see Fig. 3). The probe 3 is lowered into the borehole 1 to a predetermined measurement depth. At this time, the probe 3 is placed in a predetermined direction by the compass 4.

次に、プローブ3の降下による地下水の撹乱が
おさまつたのち、前記ホース40を介して圧水を
スリーブ30内に注出し、該スリーブ30を静か
に上方へ移動させる。このとき、スリーブ30の
上昇に伴ない、該スリーブ30の下端部近傍に乱
流を生じるが、前記金網25の働きによつて、観
測部23内側での乱流が抑制され前記NaCl溶液
24の流出は殆んど生じない(第5図参照)。
Next, after the disturbance of the groundwater due to the descent of the probe 3 subsides, pressurized water is poured into the sleeve 30 through the hose 40, and the sleeve 30 is gently moved upward. At this time, as the sleeve 30 rises, turbulent flow is generated near the lower end of the sleeve 30, but the turbulent flow inside the observation section 23 is suppressed by the action of the wire mesh 25, and the NaCl solution 24 is Almost no spillage occurs (see Figure 5).

そして、スリーブ30が最上端に移動すると、
地下水Wの流動に従つて、次第に前記観測部23
内に地下水Wが流入し、これに伴ないNaCl溶液
24が外部へ押し出される。この際、前述した金
網25の作用で観測部23内に流入する地下水W
は、第8図の2に示すように流動方向に凸状とな
つて進行するが、該金網25及び前記底盤8によ
り整流されるため、該観測部23内は地下水層内
の流れと略同一な層流状態となる。
Then, when the sleeve 30 moves to the uppermost end,
According to the flow of groundwater W, the observation section 23 gradually
Groundwater W flows into the interior, and NaCl solution 24 is pushed out. At this time, groundwater W flowing into the observation section 23 due to the action of the wire mesh 25 described above.
As shown in 2 in FIG. 8, the water advances in a convex shape in the flow direction, but since it is rectified by the wire mesh 25 and the bottom plate 8, the flow inside the observation section 23 is almost the same as the flow inside the groundwater aquifer. This results in a laminar flow state.

ここで、地下水Wが、例えば外部電極83,8
4に係る測定電極群P1から外部電極89,90
に係る測定電極群P7方向へ流動する場合(第8
図のK参照)、前記スリーブ30を上昇した時点
では未だ地下水Wが観測部23内に流入せず、従
つて、全ての測定電極群がNaCl溶液中に在り、
検出される導電率も高い(第8図の1、第9図の
T0参照)。次に地下水Wが前縁が外部電極8
3,84間に到達し始めると、地下水の導電率が
低いので、外部電極83,84間の検出電圧を一
定とする為に要する外部電極83,84近傍の電
流は少なくなり、従つて、内部電極71,72間
に流す電流が減少し、S1方向の測定電極群P1
よつて検出される液体の導電率が最初に低下する
(第8図の2、第9図のT1参照)。これにより、
地下水Wの流向がS1方向であることが検出される
と同時に、地下水Wの外部電極83,84間位置
に到達したタイミングが求められる。一方、他の
測定電極群、例えばP2は、地下水Wの到達タイ
ミングが前記測定電極群P1より遅れるので、検
出される導電率の変化も遅延する(第9図のT2
()参照)。
Here, if the groundwater W is, for example, the external electrodes 83, 8
External electrodes 89, 90 from measurement electrode group P 1 related to 4
When flowing in the 7th direction of the measurement electrode group P related to (8th
(see K in the figure), at the time when the sleeve 30 is ascended, the groundwater W has not yet flowed into the observation section 23, and therefore all the measurement electrode groups are in the NaCl solution.
The detected conductivity is also high (1 in Figure 8, 1 in Figure 9).
(see T 0 ). Next, the groundwater W is connected to the outer electrode 8.
When it starts to reach between 3 and 84, the conductivity of groundwater is low, so the current near the external electrodes 83 and 84 required to keep the detected voltage between the external electrodes 83 and 84 constant becomes small, and therefore the internal The current flowing between the electrodes 71 and 72 decreases, and the conductivity of the liquid detected by the measurement electrode group P 1 in the S 1 direction first decreases (see 2 in Figure 8 and T 1 in Figure 9). ). This results in
At the same time as it is detected that the flow direction of the groundwater W is the S1 direction, the timing at which the groundwater W reaches the position between the external electrodes 83 and 84 is determined. On the other hand, for other measurement electrode groups, for example P2, the arrival timing of groundwater W is delayed compared to the measurement electrode group P1, so the detected change in conductivity is also delayed (T 2 in Fig. 9).
()reference).

前記地下水Wの進行により更にNaCl溶液24
との置換が進み、該地下水Wの前縁が測定電極群
P7位置までくると、前述と同様にして当該測定
電極群P7によつて測定される導電率が低下し始
める(第8図の3、第9図のT3()参照)。こ
の導電率の低下は、該測定電極群P7位置に地下
水Wの到達したタイミングを表わすことにより、
前記測定電極群P1とP7の間の距離をLとして
L/(T3−T1)の計算式から地下水の流速を求
めることができる。他の方向から地下水が進行し
た場合でも全く同様である。
As the groundwater W advances, the NaCl solution 24
As the replacement progresses and the leading edge of the groundwater W reaches the position of the measurement electrode group P7, the conductivity measured by the measurement electrode group P7 begins to decrease in the same way as described above (3 in Figure 8). , see T 3 () in Figure 9). This decrease in conductivity is determined by representing the timing at which the groundwater W reaches the position of the measurement electrode group P7.
The groundwater flow rate can be determined from the formula L/(T 3 -T 1 ), where L is the distance between the measurement electrode groups P1 and P7. The same is true even if groundwater flows from other directions.

この実施例によれば、導電率変化の測定に4電
極法を用いたので、地下水の流動測定を正確に行
なうことができ、かつ、複数個の測定電極群を周
方向に循環配設したので、流動の検出領域に隙間
がなく、従つて、任意方向の流動を常に確実に測
定することが可能となる。また、隣接する測定電
極群の電極を共用する構成としたので、少ない電
極数で多方向の検出を行なうことができるととも
に、各測定電極群による導電率変化の測定を、単
一の測定回路を用いて行なうことができるので、
装置全体のコストを低下することが可能となる。
According to this example, since the four-electrode method was used to measure changes in conductivity, it was possible to accurately measure the flow of groundwater. , there is no gap in the flow detection area, so it is possible to always reliably measure flow in any direction. In addition, since the electrodes of adjacent measurement electrode groups are shared, multi-directional detection can be performed with a small number of electrodes, and conductivity changes by each measurement electrode group can be measured using a single measurement circuit. It can be done using
It becomes possible to reduce the cost of the entire device.

また、この実施例によれば、スリーブの上昇
を、ピストン・シリンダ機構を用いて単に外部か
ら圧水を注入するのみで行なうことができ、従つ
てスリーブの外壁を地上まで延設して上昇させる
など複雑な構成を用せず、また、ワイヤー等で上
昇させた場合におけるワイヤーの絡まりなどの誤
操作を防止して確実に上昇移動を成すことができ
る。
Further, according to this embodiment, the sleeve can be raised by simply injecting pressurized water from the outside using a piston-cylinder mechanism, and therefore the outer wall of the sleeve can be extended to the ground and raised. It is possible to reliably move upward without using a complicated structure such as this, and by preventing erroneous operations such as tangles of wires when lifting with wires or the like.

尚、上記実施例においては、電圧検出用の電圧
電極を電流電極の外側に配設する構成としたが、
第10図に示すように、測定電極群毎に独立した
一対の電圧電極65,65を、電流電極66,6
6に近接して、該電流電極66,66と略同心円
上に配設してもよい。また、上記実施例において
は、置換物質として電解液を用いたが、例えば誘
電率の差を利用したり、また金属粒子等を混入し
た複合物質を使用して測定感度の向上を図つても
よく、要は測定対象の地下水等と電気的(導電
率・誘電率など)性質が異なり、比重及び粘性が
近似した液状の物質(ゾル状のものを含む)であ
ればよい。また、前記置換物質としては、被測定
対象中に放電等により、イオン層を形成せしめた
ものを利用してもよい。
In the above embodiment, the voltage electrode for voltage detection was arranged outside the current electrode, but
As shown in FIG. 10, a pair of independent voltage electrodes 65, 65 are connected to each measurement electrode group,
The current electrodes 66 may be arranged approximately concentrically with the current electrodes 66 , 66 . Furthermore, in the above embodiments, an electrolytic solution was used as the replacement substance, but measurement sensitivity may also be improved by, for example, making use of the difference in dielectric constant, or by using a composite substance mixed with metal particles, etc. In short, any liquid substance (including sol-like substances) that has electrical (conductivity, permittivity, etc.) properties different from those of the groundwater to be measured and similar specific gravity and viscosity is sufficient. Moreover, as the above-mentioned substitution substance, one in which an ion layer is formed in the object to be measured by discharge or the like may be used.

以上のように、本発明によれば、装置全体の構
成を簡単にすることができるとともに、単一の測
定点で極めて微小な流速からなる流体の少なくと
もその流向をかつ、任意の方向に対し常に正確に
測定することができ、さらに取扱の容易な流体の
流動測定装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, the configuration of the entire device can be simplified, and at least the flow direction of a fluid having an extremely small flow velocity can be constantly measured in any direction at a single measurement point. It is possible to provide a fluid flow measurement device that can accurately measure fluid flow and is easy to handle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る流体の流動測定装置を用
いて測定を行なつている状態を示す説明図、第2
図は、第1図のプローブ部分を示す詳細部分断面
図、第3図及び第4図は各々第2図の一部に係る
スリーブの動作説明図、第5図は第2図の他の一
部に係る金網の作用説明図、第6図は、第2図の
−線に沿つた一部省略した横断面図、第7図
は本発明の測定原理を示す回路図、第8図の1乃
至3は測定状態を示す説明図、第9図は測定結果
の一例を示す線図、第10図は第6図における外
部電極部分の他の実施例を示す概略図である。 3……プローブ、23……観測部、24……置
換物質、65……電圧電極、66……電流電極、
71〜82……電流電極としての内部電極、、8
3〜94……電圧電極としての外部電極、50…
…測定回路。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state in which measurement is performed using the fluid flow measuring device according to the present invention, and FIG.
1 is a detailed partial cross-sectional view showing the probe portion in FIG. 1, FIGS. 3 and 4 are explanatory views of the operation of the sleeve according to a part of FIG. 2, and FIG. FIG. 6 is a partially omitted cross-sectional view taken along the - line in FIG. 2, FIG. 7 is a circuit diagram showing the measurement principle of the present invention, and FIG. 3 to 3 are explanatory diagrams showing measurement conditions, FIG. 9 is a diagram showing an example of measurement results, and FIG. 10 is a schematic diagram showing another example of the external electrode portion in FIG. 6. 3...Probe, 23...Observation section, 24...Replacement substance, 65...Voltage electrode, 66...Current electrode,
71-82...Internal electrode as current electrode, 8
3-94...External electrode as voltage electrode, 50...
...Measurement circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被測定流体中に挿入されるプローブの観測部
に、該被測定流体とは電気的性質の異なる置換物
質の、前記流体の流動による移動状況を測定する
一対の電流電極と該電流電極に近接装備された一
対の電圧検出用の電圧電極とから成る4電極法に
よる測定電極群を、同心円状に複数組備え、か
つ、前記一対の電流電極を周方向に配設するとと
もに、隣接する測定電極群間で少なくとも前記電
流電極を共用せしめ、さらに、前記電極への電圧
の印加及び電圧電極による電圧の検出を、各測定
電極群毎に時分割して行なうように構成したこと
を特徴とする流体の流動測定装置。
1. A pair of current electrodes for measuring the movement of a replacement substance having electrical properties different from those of the fluid to be measured due to the flow of the fluid, and a pair of current electrodes in the observation section of the probe inserted into the fluid to be measured, and a pair of current electrodes adjacent to the current electrodes. A plurality of measurement electrode groups using the four-electrode method each consisting of a pair of voltage detection voltage electrodes are provided concentrically, and the pair of current electrodes are arranged in the circumferential direction, and the adjacent measurement electrodes are arranged in a circumferential direction. At least the current electrode is shared between groups, and the fluid is configured such that application of voltage to the electrode and detection of voltage by the voltage electrode are performed in a time-sharing manner for each measurement electrode group. flow measuring device.
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