JPS634668B2 - - Google Patents
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する分野〕
本発明は、流体の流動測定装置に係り、特に微
少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 [Field 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 groundwater, 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調ト
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 and/or flow direction) in order to determine whether to adopt freezing construction methods or to investigate groundwater contamination. A stationary 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 the flow from the arrival time and location. It is something. However, in the above-mentioned conventional technology, it is necessary to drill a large number of boreholes, which increases the survey cost, and also requires a long time for measurement when the groundwater flow rate is slow.
Moreover, it has an essential drawback in that the underground water flow changes due to rainwater and the like during that time, making it difficult to perform 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
及びその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
定する方法が提案されている。 Recently, in an attempt to improve the drawbacks of the above-mentioned prior art, a propeller-type current meter has been used to measure the flow velocity and direction from the propeller rotation speed and its changes, and the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 45-25029 has been developed. as,
A disk is lowered into a borehole, and the groundwater flow situation can be estimated from the pressure difference due to the upward and downward flow of water in the hole acting on the disk, or radioisotopes are injected into flowing water to estimate the radiation caused by the flowing water. A method has been proposed for measuring flow velocity and flow direction by tracing changes in volume distribution.
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、かかる従来例の有する不都合を改善
し、とくに光学的手段を用いて地下水等の流動状
況を有効に且つ高精度に測定することのできる取
扱いが容易で耐久性ある流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 improves the disadvantages of the conventional examples and provides an easy-to-handle and durable fluid flow measurement device that can effectively and precisely measure the flow conditions of groundwater, etc. using optical means. Its purpose is to provide.
そこで、本発明では、発光手段と該発光手段の
光を受光する円環状に略等間隔に配設された複数
個の受光手段とを備えた観測部を設け、この観測
部に、被測定流体とは光学的に異つた置換流体を
当該被測定流体の流動に従つて移動せしめ、この
移動により前記受光手段に生じる受光量の変化を
検出し流向若しくは流速を算定する流体の流動測
定装置において、前記観測部に、透明な粒状部材
を充填せしめる、という構成を採り、これによつ
て前記目的を達成しようとするものである。
Therefore, in the present invention, an observation section is provided that includes a light emitting means and a plurality of light receiving means arranged at approximately equal intervals in an annular shape for receiving light from the light emitting means. A fluid flow measuring device that moves an optically different displacement fluid according to the flow of the fluid to be measured, detects a change in the amount of light received by the light receiving means due to this movement, and calculates the flow direction or flow velocity, The observation section is filled with a transparent granular member, thereby attempting to achieve the above object.
以下、本発明の一実施例を第１図乃至第１１図
に基づいて説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 11.
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。この第１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の
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 FIG. 1, reference numeral 1 denotes a measuring borehole drilled in the ground E from the ground surface to a predetermined depth into the groundwater layer (sand layer, gravel layer, etc.). A measurement probe (hereinafter simply referred to as "probe") 3 suspended via a boring rod 2 is inserted into the borehole 1 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
It is designed to be 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 starting to be done.
次に、前述したプローブ３の具体的主構成を第
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, a specific main configuration of the probe 3 mentioned above is shown in FIG. 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, and a probe main body 6.
A disk-shaped head 7 attached to the lower end, and a bottom plate 8 disposed below the head 7 at a predetermined interval.
It is composed of.
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の下端面には、複数個の発光素子１
０Ａ〜１８Ａが鉛直方向を光軸として第６図に示
すように同心円状に装備されている。そして、こ
のヘツド７は、所定の長さを有する４本の支柱２
０，２０，……の上端部にて、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。ヘツ
ド７の第２図における上面側には、ケーブル５の
端部に接続された基板２１が固着されており、さ
らに、この基板２１と発光素子１０Ａ〜１８Ａ及
び後述する受光素子１０Ｂ〜１８Ｂとの間に所定
の配線がなされている。 The head 7 is made of an insulating material,
A plurality of light emitting elements 1 are provided on the lower end surface of the head 7.
0A to 18A are arranged concentrically with the vertical direction as the optical axis as shown in FIG. This head 7 is made up of four pillars 2 having a predetermined length.
The upper end portions of the probes 0, 20, . A board 21 connected to the end of the cable 5 is fixed to the upper surface side of the head 7 in FIG. Predetermined wiring is made between them.
一方、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（例えばウラニン溶液、ウ
オータブルー溶液等）２４を充填させる容器底と
しての機能を有するほか、プローブ３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を押圧した場合で
も、前記観測部２３の破損を防止するとともに、
さらに該観測部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 is fixed to the lower end portions of the columns 20, 20, . . . by nuts 22, 22, . A space part (observation part) 23 is formed into which groundwater can flow. As will be described later, this bottom plate 8 has a function as a container bottom for filling an electrolytic solution (for example, uranine solution, water blue solution, etc.) 24 as a replacement substance, and also functions when lowering the entire probe 3 within the borehole 1. , even if the probe 3 is pressed against the bottom of the borehole 1 by mistake, damage to the observation section 23 is prevented, and
Furthermore, it has a function of stabilizing the flow within the observation section 23.
底盤８の上面側には、段付の凹部５０が穿設さ
れており、この凹部５０の段５１に絶縁板５２が
固着されている。この絶縁板５２には、発光素子
１０Ａ〜１８Ａに対向して、該発光素子１０Ａ〜
１８Ａの各々の光軸上に複数個の受光素子１０Ｂ
〜１８Ｂが装備されている。これらの受光素子１
０Ｂ〜１８Ｂは、絶縁板５２の裏面側及びヘツド
７と底盤８との間に設けられた配管５８（第６図
参照）を介して、基板２１と接続されるようにな
つている。 A stepped recess 50 is bored in the upper surface of the bottom plate 8, and an insulating plate 52 is fixed to the step 51 of the recess 50. This insulating plate 52 has light emitting elements 10A to 18A facing the light emitting elements 10A to 18A.
A plurality of light receiving elements 10B on each optical axis of 18A.
~18B is equipped. These light receiving elements 1
0B to 18B are connected to the substrate 21 via piping 58 (see FIG. 6) provided on the back side of the insulating plate 52 and between the head 7 and the bottom plate 8.
ヘツド７の周端部と、底盤８の周端部との間に
は、前述した観測部２３を囲繞して筒状の金網２
５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、
観測部２３内への異物の侵入を防ぐとともに、発
光素子１０Ａ〜１８Ａ及び受光素子１０Ｂ〜１８
Ｂ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、さらに底盤８とともに、観測部２３内の整流
を行うためのものである。 Between the peripheral end of the head 7 and the peripheral end of the bottom plate 8, a cylindrical wire mesh 2 is provided surrounding the aforementioned observation section 23.
5 are arranged. This wire mesh 25 is damaged due to collapse of the hole wall 1A (see Fig. 1) of the borehole 1.
In addition to preventing foreign matter from entering the observation unit 23, the light emitting elements 10A to 18A and the light receiving elements 10B to 18
The part B is electrically shielded to eliminate the influence of external noise such as ground current, and as will be described later, to suppress the generation of turbulent flow that occurs when the sleeve 30 rises, and also to This is for rectifying the current.
このように構成されたプローブ本体部３Ａの上
端には、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
がビ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、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 diameter smaller 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. A boring rod 2 is further connected to the upper end. An annular stopper 27 is provided at the upper end of the guide rod 26 to limit the upward movement of the sleeve 30, which will be described later.
is fitted.
プローブ本体部３Ａの全長に亙つて、該プロー
ブ本体部３Ａの外周部を囲繞するスリーブ３０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、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の円端部より案内ロツド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、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３
４乃至３６によつて、円筒部３１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全体が上下に褶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、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。 A sleeve 30 surrounding the outer periphery of the probe body 3A is provided over the entire length of the probe body 3A so as to be movable up and down. This sleeve 30
The sleeve 30 is formed in a bottle-like cylinder shape with an open bottom. In other words, the sleeve 30 includes a cylindrical portion 31 that covers the side surface of the probe body 3A, and a portion near the upper end of the cylindrical portion 31 that covers the probe body 3A. A shoulder portion 32 bent inward into a substantially conical shape at the upper end of 6
and a neck portion 33 extending upward from the circular end of the shoulder portion 32 in contact with the guide rod 26. O-rings 3 are attached to the vicinity of the upper and lower ends of the probe body 6 and to the lower end of the bottom plate 8.
4 to 36 to seal the space between the cylindrical portion 31 and the probe body 3A, and the O-ring 37 attached to the upper end of the neck portion 33 to seal the space between the neck portion 33 and the guide rod 26. Moreover, the entire sleeve 30 is formed to be able to freely slide up and down. Sleeve 30 configured in this way
, the guide rod 26 and the probe body 6 form a piston-cylinder mechanism 38.
これを更に詳述すると、シリンダ部としてのス
リーブ３０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、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うことができるようにな
つている。 To explain this in more detail, a discharge port 39 is bored in the shoulder portion 32 of the sleeve 30 as a cylinder portion, as shown on the left side of FIG. A nozzle 41 connected to the nozzle 41 is fitted. Then, 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 as a piston portion from a water pressure pump (not shown) provided outside via the hose 40. It's summery. (See arrow A in Figure 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 sleeve 30 moves downward (returns)
This can be easily done 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.
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、観測部２
３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、肩部
３２の内側に設けられた段部４８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、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、かかる場合、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 limited by the stopper 27 described above, and at this time, the observation section 2
3 is entirely exposed (see Figure 4). Further, the downward movement of the sleeve 30 is restricted by the step portion 48 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 placed on the side of the bottom plate 8. (See Figures 2 and 3). Therefore, in such a case, the observation section 23 will be sealed from the outside.
このように構成されたスリーブ３０は、地下水
の流動の測定前には下方に配置されて、観測部２
３内に予め地下水とは透過率の異なる液状の置換
物質（例えばウラニン溶液）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、観測部２３内に地下水を侵入せ
しめ、これにより、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、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 way is placed below the observation unit 2 before measuring the flow of groundwater.
This is for sealing and filling the liquid substituting substance 24 (for example, uranine solution) with a different permeability from that of groundwater into the observation unit 23, and when measuring the flow, the groundwater is moved upward into the observation unit 23. This is to allow the substituent to enter the groundwater, thereby forcing the substituent to the outside along with the flow of groundwater. In addition, when the probe 3 is lowered into the borehole 1, the sleeve 30 is attached to the probe main body 3A.
It has the function of protecting the hole from the hole wall 1A.
次に、ヘツド７及び底盤８に装備された発光素
子１０Ａ〜１８Ａ及び受光素子１０Ｂ〜１８Ｂの
構成並びに流動の測定方法を第６図に基づいて説
明する。 Next, the structure of the light emitting elements 10A to 18A and the light receiving elements 10B to 18B installed in the head 7 and the bottom plate 8 and the method of measuring the flow will be explained based on FIG.
まず、第６図においてヘツド７の中心位置に発
光素子１０Ａが備えられており、この発光素子１
０Ａを中心として水平面内の８等分方向に同心円
状に発光素子１１Ａ〜１８Ａが設けられている。
一方、底盤８の受光素子１０Ｂ〜１８Ｂについて
も全く同様に配設されており（図示せず）、これ
により互いに対向する発光素子１０Ａと受光素子
１０Ｂ，１１Ａと１１Ｂ，……が各々光結合し、
測定部位を形成するようになつている。これを更
に詳述すると、例えば、発光素子１１Ａと受光素
子１１Ｂとの間の液体の透過度が高いとき、該発
光素子１１Ａから出た光が受光素子１１Ｂに到達
するので、この受光素子１１Ｂは導通状態とな
り、その出力がハイレベルになつている。これと
は逆に、発光素子１１Ａと受光素子１１Ｂの間の
透過度が低いとき、発光素子１１Ａを出た光は受
光素子１１Ｂに達せず、従つてこの受光素子１１
ＢはOFFとなり、その出力がローレベルとなる
ようになつている。従つて、地下水と置換物質と
の透過率の差から、この地下水が各測定部位に到
達する時刻を測定することが可能となる。他の測
定部位に係る発光素子１２Ａ、受光素子１２Ｂ等
についても全く同様である。 First, in FIG. 6, a light emitting element 10A is provided at the center of the head 7.
Light emitting elements 11A to 18A are provided concentrically in eight equally divided directions in a horizontal plane centering on 0A.
On the other hand, the light-receiving elements 10B to 18B of the bottom plate 8 are arranged in exactly the same manner (not shown), so that the light-emitting element 10A and the light-receiving elements 10B, 11A and 11B, etc. facing each other are optically coupled. ,
It is designed to form a measurement site. To explain this in more detail, for example, when the transmittance of the liquid between the light emitting element 11A and the light receiving element 11B is high, the light emitted from the light emitting element 11A reaches the light receiving element 11B. It is in a conductive state and its output is at a high level. On the contrary, when the transmittance between the light emitting element 11A and the light receiving element 11B is low, the light emitted from the light emitting element 11A does not reach the light receiving element 11B.
B is turned OFF and its output becomes low level. Therefore, from the difference in permeability between the groundwater and the replacement substance, it is possible to measure the time at which this groundwater reaches each measurement site. The same applies to the light emitting element 12A, light receiving element 12B, etc. related to other measurement sites.
ここで、発光素子１０Ａ〜１８Ａ及び受光素子
１０Ｂ〜１８Ｂの駆動は基板２１に設けられた駆
動回路によつて行われるようになつている。ま
た、この基盤２１上には、各受光素子１０Ｂ〜１
８Ｂの出力が所定レベル以上のときオン（ON）
信号を出力し、所定レベル以下のときオフ
（OFF）信号を出力するスイツチング手段が装備
されており、このスイツチング手段の出力が地下
水の到達タイミング信号として前記ケーブル５を
介して計測器等に送られるようになつている。 Here, the light emitting elements 10A to 18A and the light receiving elements 10B to 18B are driven by a drive circuit provided on the substrate 21. Further, on this substrate 21, each light receiving element 10B to 1
Turns ON when the output of 8B is above the specified level.
It is equipped with switching means that outputs a signal and outputs an OFF signal when the level is below a predetermined level, and the output of this switching means is sent to a measuring instrument etc. via the cable 5 as an arrival timing signal of groundwater. It's becoming like that.
次に、上記具体例を全体的動作を第７図及び第
８図に基づいて説明する。 Next, the overall operation of the above specific example will be explained based on FIGS. 7 and 8.
まず、予めプローブ３の観測部２３内に測定対
象の地下水とは光の透過率の異なる置換物質（こ
こではウラニン溶液を用いることとする）２４を
密閉し、スリーブ３０を最下方向に移動させた状
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、方位計４によつて所定方向に
配置される。 First, a replacement substance 24 (a uranine solution is used here) having a different optical transmittance than that of the groundwater to be measured is sealed in advance in the observation part 23 of the probe 3, and the sleeve 30 is moved to the lowest direction. In this state (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攪乱が
おさまつたのち、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を徐々に上
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、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ウラニン溶液２４の
流出は殆ど生じない（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 gradually moved upward. At this time, as the sleeve 30 rises, turbulent flow is generated near the lower end of the sleeve 30, but due to the function of the wire mesh 25, the observation section 23
Turbulent flow inside is suppressed, and the uranine solution 24 hardly flows out (see FIG. 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、観測部２３内の地下水
Ｗが流入し、これに伴ないウラニン溶液２４が外
部へ押し出される。ここで、地下水Ｗが、例えば
発光素子１１Ａにかかる測定部位から、発光素子
１５Ａにかかる測定部位方向へ流動する場合（第
６図のＳ参照）、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
つて全ての測定部位がウラニン溶液中に在り、透
過率が低いので、各受光素子１０Ｂ〜１０Ｂはオ
フ状態である（第７図の１、第８図のT0参照）。
次に、地下水Ｗの前縁が発光素子１１Ａにかかる
測定部位に到達し始めると、透過率が上昇して受
光素子１１Ｂの受光量が増大し、従つて該受光素
子１１Ｂが最初にオン（導通）状態となる（第７
図の２、第８図のT1，１参照）。この受光素子１
１Ｂの動作は、前述したスイツチング手段によつ
て直ちに検知され、地下水到達タイミング信号と
してのオン信号「１」を出力する。これにより、
地下水Ｗの流向が発光素子１１Ａ→１５Ａ方向で
あることが検出されると同時に、地下水Ｗの発光
素子１１Ａに係る測定部位に到達したタイミング
が求められる。一方、他の測定部位、例えば発光
素子１２Ａに係る測定部位に於いては、地下水Ｗ
の到達が発光素子１１Ａよりも遅れるので、受光
素子１２Ｂの動作も遅延する（第８図のT2，１
１参照）。 Then, when the sleeve 30 moves to the uppermost end,
As the groundwater W flows, the groundwater W flows into the observation section 23, and the uranine solution 24 is pushed out. Here, if the groundwater W flows, for example, from the measurement area on the light emitting element 11A toward the measurement area on the light emitting element 15A (see S in FIG. 6), the groundwater W still flows when the sleeve 30 is ascended. Since the light does not flow into the observation section 23, and therefore all measurement sites are in the uranine solution and the transmittance is low, each of the light receiving elements 10B to 10B is in the off state (1 in Fig. 7, 1 in Fig. 8). (see T 0 ).
Next, when the leading edge of the groundwater W begins to reach the measurement site on the light-emitting element 11A, the transmittance increases and the amount of light received by the light-receiving element 11B increases, so that the light-receiving element 11B is first turned on (conducting). ) state (7th
(See Figure 2 and T 1 and 1 in Figure 8). This light receiving element 1
The operation of 1B is immediately detected by the switching means described above, and outputs an on signal "1" as a groundwater arrival timing signal. This results in
At the same time as it is detected that the flow direction of the groundwater W is from the light emitting element 11A to the light emitting element 15A direction, the timing at which the groundwater W reaches the measurement site related to the light emitting element 11A is determined. On the other hand, in other measurement sites, for example, the measurement site related to the light emitting element 12A, the groundwater W
arrives later than that of the light-emitting element 11A, so the operation of the light-receiving element 12B is also delayed (T 2 , 1 in Fig. 8).
(see 1).
地下水Ｗの進行により更にウラニン溶液２４と
の置換が進み、該地下水Ｗの前縁が発光素子１０
Ａに係る測定部位に達すると、前述と同様にして
受光素子１０Ｂがオン状態になる（第７図の３、
第８図のT3（）参照）。この受光素子１０Ｂの
動作によるスイツチング手段のオン信号出力は、
該受光素子１０Ｂに係る測定部位に地下水Ｗが到
達したタイミングを表わすことにより、発光素子
１１Ａと１０Ａ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 substitution with the uranine solution 24 further progresses, and the leading edge of the groundwater W reaches the light emitting element 10.
When the measurement site A is reached, the light-receiving element 10B turns on in the same manner as described above (3 and 3 in FIG. 7).
(See T 3 () in Figure 8). The on signal output of the switching means due to the operation of this light receiving element 10B is as follows.
By expressing the timing when the groundwater W reaches the measurement site related to the light receiving element 10B, L/(T 3
−T 1 ) can be used to calculate the groundwater flow velocity. The same is true even if groundwater flows from other directions.
この例によれば、地下水の流動測定に光学的手
段を用いたので、測定動作を確実に行なうことが
できるとともに、地電流等の雑音の影響を排除す
ることが可能である。また、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、またワイヤ等で上昇させた場
合におけるワイヤの絡まりなどの誤動作を防止し
て確実に上昇移動を成すことができる。 According to this example, since optical means are used to measure the flow of groundwater, the measurement operation can be performed reliably, and the influence of noise such as ground current can be eliminated. In addition, the sleeve can be raised by simply injecting pressurized water from the outside using a piston-cylinder mechanism, thus eliminating the need for complicated structures such as extending the outer wall of the sleeve to the ground and raising it. Further, when the robot is lifted using a wire or the like, malfunctions such as entanglement of the wires can be prevented, and upward movement can be achieved reliably.
第９図は、前述した実施例における発光・受光
手段の他の実施例を示すものであり、外盤８Ａ上
に反射鏡７０が装備れさており一方、ヘツド７Ａ
には、各測定部位毎に前記反射鏡７０にて光軸が
一致するフオトカプラ７１が設けられている。こ
の実施例によれば、前述した第２図の実施例と同
様の効果を奏する他、装置の構成をより簡単にす
ることができる。また、第９図において反射鏡７
０の代わりに光の散乱率の高い置換物質を用い
て、地下水と置換物質との散乱率の差を利用して
流動測定を行なうように構成してもよい。
FIG. 9 shows another embodiment of the light emitting/receiving means in the embodiment described above, in which a reflecting mirror 70 is provided on the outer panel 8A, and a reflecting mirror 70 is provided on the outer panel 8A.
A photocoupler 71 whose optical axis coincides with the reflecting mirror 70 is provided for each measurement site. According to this embodiment, in addition to achieving the same effects as the embodiment shown in FIG. 2 described above, the structure of the apparatus can be made simpler. In addition, in FIG. 9, the reflecting mirror 7
Alternatively, a replacement substance with a high light scattering rate may be used instead of zero, and the flow measurement may be performed using the difference in scattering rate between groundwater and the replacement substance.
第１０図は、前述した第２図の実施例における
発光手段の他の実施例を示すものであり、ヘツド
７Ｂ内に、点光源７２及びこの点光源７２が焦点
となるように配置されたフレネルレンズ７３が設
けられている。このフレネルレンズ７３によつ
て、点光源７２から出た光が平行光線として観測
部２３の下方に達するので、前述した第２図の実
施例の発光素子と同様の作用をなすことができ
る。 FIG. 10 shows another embodiment of the light emitting means in the embodiment shown in FIG. A lens 73 is provided. This Fresnel lens 73 allows the light emitted from the point light source 72 to reach the lower part of the observation section 23 as parallel rays, so that the same effect as that of the light emitting element of the embodiment shown in FIG. 2 described above can be achieved.
一方、測定対象の流体が地盤内の地下水等であ
る場合には、第１１図に示すように前記観測部２
３内に予め透明な粒状物７４，７４，……を充填
しておくことにより、該観測部２３内を、地下水
の流動に対し、被測定対象の地下水層の土質性状
と略同一の性状とすることができ、従つて、実際
の地盤内の流動と略同一な地下水の流動が得られ
るので、精度の高い測定を行うことができる。こ
の実施例においては、発光手段として、第１１図
に示すようにヘツド７Ｃの下端に装着された拡散
ガラス７６と、この上面側に設けられた比較的光
源の大きなランプ７５の使用が好適となる。ま
た、プローブ３と、ボーリング孔１との間に隙間
があるときは、砂材料を投入して観測部の周囲を
埋設するものとする。 On the other hand, when the fluid to be measured is groundwater in the ground, as shown in FIG.
3 is filled with transparent granules 74, 74, . . . in advance, so that the inside of the observation section 23 has almost the same soil properties as the groundwater layer to be measured, with respect to the flow of groundwater. Therefore, it is possible to obtain groundwater flow that is substantially the same as the actual flow in the ground, and therefore, highly accurate measurements can be performed. In this embodiment, as the light emitting means, it is preferable to use a diffusion glass 76 attached to the lower end of the head 7C as shown in FIG. 11, and a lamp 75 with a relatively large light source provided on the upper surface side. . Furthermore, if there is a gap between the probe 3 and the borehole 1, sand material is thrown in to bury the area around the observation section.
尚、上記各実施例においては、観測部内に予め
置換物質を密閉するように構成したが、本発明は
何らこれに限定されるものではなく、プローブを
被測定流体中に挿入したのち、ピストン手段等に
より置換物質を該流体中に抽出してもよい。ま
た、置換物質としては、被測定流体と光学的性質
（透過率、散乱率）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
ばよく、さらに、受光素子にはCdS、フオトトラ
ンジスタ等を用いることができる。また、各受光
素子による検出動作はアナログスイツチ等による
時分割して行なつてもよい。 In each of the above embodiments, the replacement substance is sealed in advance in the observation section, but the present invention is not limited to this in any way; after inserting the probe into the fluid to be measured, the piston means A replacement substance may be extracted into the fluid by, for example, In addition, the substitute substance may be any liquid substance (including a sol substance) that has different optical properties (transmittance, scattering rate) and similar specific gravity and viscosity to the fluid to be measured, and furthermore, CdS, phototransistor, etc. can be used for this purpose. Further, the detection operation by each light receiving element may be performed in a time-division manner using an analog switch or the like.
さらに、測定対象（流体）が気体の場合には、
略同一の比重を有する気体の置換物質を使用する
ことにより、前述した液体の場合と同様にて流動
の測定を行なうことができる。 Furthermore, if the measurement target (fluid) is a gas,
By using gaseous replacement substances having approximately the same specific gravity, flow measurements can be made in the same manner as in the case of liquids described above.
本発明は、以上のように構成され、機能するの
で、これによると、地下水の微流速等を効果的に
測定することができ、置換物質の透明度を任意に
設定できるので地下水の流速に応じて自由に選択
使用することができ、これがため、測定精度の向
上を図ることができ、構造が単純化されているこ
とから耐久性が著しく増大されており、更に、粒
状の透明部材の作用により、強い濃度の置換物質
を使用しても透光量が遮断されてゼロとなること
が全くないことから、連続的に終始透光量の変化
を継続測定することができるという従来にない優
れた流体の流動測定装置を提供することができ
る。
Since the present invention is configured and functions as described above, it is possible to effectively measure the minute flow velocity of groundwater, etc., and the transparency of the replacement substance can be set arbitrarily, so that it can be adjusted according to the flow velocity of groundwater. They can be freely selected and used, which improves measurement accuracy, and the simplified structure significantly increases durability.Furthermore, due to the action of the granular transparent material, This is an unprecedented fluid that allows continuous measurement of changes in the amount of transmitted light, as the amount of transmitted light is never blocked and becomes zero even when using a highly concentrated replacement substance. A flow measurement device can be provided.
第１図は本発明に係る流体の流動測定方法を使
用した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、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−線に沿つた横断面図、第７図
の１乃至３は測定状態を示す説明図、第８図は測
定結果の一例を示す線図、第９図は第２図に示す
発光素子・受光素子近傍の他の実施例を示す部分
断面図、第１０図は第２図に示す発光素子の他の
実施例を示す部分断面図、第１１図は、第２図に
示す観測部の他の実施例を示す部分断面図であ
る。
３……プローブ、１０Ａ〜１８Ａ……発光素
子、１０Ｂ〜１８Ｂ……受光素子、２３……観測
部、２４……置換物質、７４……粒状物。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state in which measurement is performed using an apparatus using the fluid flow measuring method according to the present invention; FIG. 2 is a detailed partial sectional view showing the probe portion of FIG. 3 and 4 are respectively explanatory diagrams of the operation of the sleeve according to a part of FIG. 2, FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the wire mesh according to another part of FIG. 2, and FIG. 1 to 3 in FIG. 7 are explanatory diagrams showing the measurement states, FIG. 8 is a diagram showing an example of the measurement results, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the - line of FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing another example of the light-receiving element near the light-receiving element, FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing another example of the light-emitting element shown in FIG. 2, and FIG. It is a partial sectional view showing an example of. 3... Probe, 10A to 18A... Light emitting element, 10B to 18B... Light receiving element, 23... Observation section, 24... Substitution substance, 74... Particulate matter.
Claims (1)
に略等間隔に配設された複数個の受光手段とを備
えた観測部を設け、この観測部に、被測定流体と
は光学的に異つた置換流体を当該被測定流体の流
動に従つて移動せしめ、この移動により前記受光
手段に生じる受光量の変化を検出し流向若しくは
流速を算定する流体の流動測定装置において、 前記観測部に、透明な粒状部材を充填せしめた
ことを特徴とする流体の流動測定装置。[Scope of Claims] 1. An observation section including a light emitting means and a plurality of light receiving means disposed at approximately equal intervals in an annular shape for receiving light from the light emitting means is provided, and in this observation section, the object to be measured is In a fluid flow measurement device that moves a replacement fluid that is optically different from the fluid according to the flow of the fluid to be measured, and detects a change in the amount of light received by the light receiving means due to this movement and calculates the flow direction or flow velocity. . A fluid flow measurement device, characterized in that the observation section is filled with a transparent granular member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56075758A JPS57191561A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Measuring method for flow of fluid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56075758A JPS57191561A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Measuring method for flow of fluid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57191561A JPS57191561A (en) | 1982-11-25 |
| JPS634668B2 true JPS634668B2 (en) | 1988-01-29 |
Family
ID=13585447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56075758A Granted JPS57191561A (en) | 1981-05-21 | 1981-05-21 | Measuring method for flow of fluid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57191561A (en) |
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