(57)【要約】【課題】１個の磁気センサ部のみを利用し、差動式磁気探査が可能な差動式磁気探査システムを提供する。【解決手段】移動体に内蔵される磁気センサ部を１個とし、直線的な探査ライン上での移動体の移動中、磁気センサ部により得られた磁界の強さデータを、距離センサ部により得られた移動体の移動距離データと関連付けて位置磁界データとして記憶部に記憶し、データ解析時に、記憶部に記憶された全ての位置磁界データの中から、あらかじめ設定された仮想磁気センサ部間の距離に対応した位置磁界データのみを抽出し、抽出された全ての位置磁界データに対して、移動距離が次に大きい位置磁界データとの間での磁界の強さの差を求め、得られた磁界の強さの差に基づき、地中に埋設された磁性物体を探査するようにした。【選択図】図１
2014044114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線的な探査ライン上の測定始点から測定終点までを移動する移動体と、
該移動体に内蔵された磁気センサ部と、
前記移動体に伴って前記探査ライン上を移動する前記磁気センサ部の前記測定始点からの移動距離を検出する距離センサ部と、
前記移動体の移動に伴う前記磁気センサ部の移動中、該磁気センサ部が前記探査ライン上の離間した２つの位置でそれぞれ検出した磁界の強さの差から、地中に埋まった磁性物体の３次元的な位置を探査する差動式磁気探査部と、
前記磁気センサ部からの検出信号および前記距離センサ部からの検出信号に基づいて、前記地中に埋まった磁性物体の３次元的な位置を演算する演算処理手段とを備えた差動式磁気探査システムであって、
前記磁気センサ部は１個で、
前記差動式磁気探査部は、
前記距離センサ部からの検出信号に基づいて得られた複数の移動距離データと、前記１個の磁気センサ部の検出信号に基づいて得られた複数の磁界の強さデータとを関連付けて、複数の位置磁界データを作成するデータ作成手段と、
前記複数の位置磁界データと、前記磁界の強さの差を求めるためにあらかじめ設定された測定地点間基準距離とを記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶された前記測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、前記記憶部に記憶された前記複数の位置磁界データの中から、該当する位置磁界データを抽出するデータ抽出手段とを有し、
前記演算処理手段は、抽出された前記位置磁界データと、該抽出された位置磁界データより前記１個の磁気センサ部が前記基準ピッチ分だけ移動した位置における前記抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算し、
この演算により得られたそれぞれの前記磁界の強さの差に基づき、前記地中に埋まった磁性物体の３次元的な位置を探査する差動式磁気探査システム。
【請求項２】
前記記憶部には、複数の前記測定地点間基準距離が記憶され、
前記データ抽出手段は、前記記憶部に記憶された前記複数の測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、前記記憶部に記憶された前記複数の位置磁界データの中から、それぞれ該当する位置磁界データを抽出し、
前記演算処理手段は、前記複数の測定地点間基準距離ごとに、抽出された前記位置磁界データと、該抽出された位置磁界データより前記１個の磁気センサ部が前記基準ピッチ分だけ移動した位置における前記抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差をそれぞれ演算し、
前記演算処理手段による前記複数の測定地点間基準距離ごとの演算結果に基づき、前記地中に埋まった磁性物体の３次元的な位置をそれぞれ探査する請求項１に記載の差動式磁気探査システム。
【請求項３】
前記１個の磁気センサ部は、特定の１軸方向のみで感度が高い３つの磁気センサを、各軸が互いに直交するようにＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に個々に配置した３軸磁気センサで、
前記移動体には、前記探査ライン上を移動中の前記３軸磁気センサのＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾き、Ｚ軸の傾きをそれぞれ検出する動揺センサが設けられ、
前記差動式磁気探査部には、前記動揺センサからの検出信号によって得られた前記３軸磁気センサのＸ軸の傾きデータ、Ｙ軸の傾きデータ、Ｚ軸の傾きデータに基づき、前記３軸磁気センサのＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾き、Ｚ軸の傾きをそれぞれ補正する角度補正手段が設けられた請求項１または請求項２に記載の差動式磁気探査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は差動式磁気探査システム、詳しくは探査ライン上で離間した２つの位置における磁界の強さの差から、地中に埋まった磁性物体を探査する差動式磁気探査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
戦時中の不発弾や地中構造物などの磁気を帯びた探査対象物（磁性物体）を磁気探査する場合、差動式磁気探査装置（差動式磁気探査システム）を用いることが一般的に行われている。
差動式磁気探査装置とは、磁性体の磁気を検出する２個の磁気検知コイル（磁気センサ部）を、移動体の内部空間に一定の間隔で保持して差動接続し、各磁気検知コイルにより得られた磁場の強さの差から探査対象物を探知するものである。
地球磁場のような一様な強磁場の中では、差動式磁気探査装置が動揺しても、互いの信号が打ち消し合って検出信号は発生しない。しかしながら、局部的な磁場が存在した場合、２個の磁気検知コイルが検出した磁場の大きさに差が生じる。差動式磁気探査装置ではこの磁場の差を利用し、管理者用のパソコンに所定の大きさの磁気の検出信号が送られるように構成されている。なお、一般的な差動式磁気探査装置では、地中の不発弾などから発生する数ｍ〜十数ｍ程度の磁気異常を検出するため、２個の磁気検知コイル間が０．５〜２．０ｍに設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−３３４５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、差動式磁気探査装置の場合、差動接続される磁気検知コイル間の距離と探査能力との関係は、磁気検知コイル間の距離を長く設定（例えば２．０ｍ）すれば周囲の磁場の影響を受け易くなって磁気探査の分解能が低下する一方、磁気検知コイル間の距離を短く設定（例えば０．５ｍ）すれば、探査距離を長くできないという相反の関係であった。具体的に説明すれば、仮に探査の対象区域に、探査対象物より強磁気の物体（建屋、車両、鋼製の矢板、杭など）が存在した場合、そのバックグランドノイズ（磁気）の影響で、強磁気の物体を中心とした半径数ｍ〜数十ｍの領域での正確な探査は行えない。そこで、磁気検知コイル間の距離を短くすることが考えられるものの、探査範囲が短くなり探査時間が長くなってしまう。
【０００５】
また、それまでの差動式磁気探査の常識では、差動式の磁気探査には２個の磁気検知コイルを用いることが必須要件とされてきた。そのため、例えば移動体の動揺など、何らかの原因で２個の磁気検知コイルの離間距離がずれた場合、正確な磁気探査を行えなくなるおそれがあった。しかも、磁気検知コイルを２個使用する分だけ、磁気探査コイルが内蔵される移動体、ひいては差動式磁気探査装置が高価になっていた。
【０００６】
このような問題を踏まえ、例えば、磁気検知コイル間が２ｍの差動式磁気探査装置と、磁気検知コイル間が０．５ｍの差動式磁気探査装置という、それぞれの目的に合わせて磁気検知コイル間の距離が異なる２台の差動式磁気探査装置を採用することも考えられる。このようにすれば、上述した相反の関係の問題点は改善される。しかしながら、この方法では、２回の磁気探査作業を行わなければならず、２倍の探査時間が必要となるとともに、磁気検知コイル間が０．５ｍか２ｍという２パターンに限定されてしまい、より高精度な探査（磁気検知コイル間が０．５ｍ未満）、または、より広範囲での探査（磁気検知コイル間が２ｍ以上）を行うためには、それに見合った磁気検知コイル間の差動式磁気探査装置を準備する必要があった。
【０００７】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、移動体に内蔵される磁気センサ部を１個のみとした場合でも、移動体が直線的な探査ライン上を移動中、１個の磁気センサ部により得られた磁界の強さデータを、距離センサ部により得られた移動体の移動距離データと関連付けて位置磁界データとして記憶部に記憶し、データ解析時に、記憶部に記憶された全ての位置磁界データの中から、あらかじめ設定した測定地点間基準距離を基準として位置磁界データを順次抽出し、抽出された位置磁界データと、１個の磁気センサ部がこの抽出された位置磁界データより基準ピッチ分だけ移動した位置で抽出された次の位置磁界データとの間での磁界の強さの差（仮想磁気センサ部間の磁界の強さの差）を算出し、得られた磁界の強さの差に基づき、地中の磁性物体を探査すれば、上述した問題は全て解消されることを知見し、この発明を完成させた。
【０００８】
特に、測定地点間基準距離（仮想した一対の磁気センサ部間の距離）を適宜変更し、記憶部に記憶された全ての位置磁界データの中から、各パターンの測定地点間基準距離に対応した位置磁界データを抽出すれば、１個の磁気センサ部による１回の磁気探査のみで、磁気センサ部間の距離がそれぞれ異なる複数の移動体を用いて磁気探査を行った場合と同様に、周囲の磁場の影響を抑制して磁性物体の探査の分解能を高められることを知見し、この発明を完成させた。
【０００９】
この発明は、１個の磁気センサ部のみを利用し、差動式磁気探査を行うことができる差動式磁気探査システムを提供することを目的としている。
また、この発明は、周囲の磁場の影響を低減し、かつ磁性物体の探査の分解能を高めることができる差動式磁気探査システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、直線的な探査ライン上の測定始点から測定終点までを移動する移動体と、該移動体に内蔵された磁気センサ部と、前記移動体に伴って前記探査ライン上を移動する前記磁気センサ部の前記測定始点からの移動距離を検出する距離センサ部と、前記移動体の移動に伴う前記磁気センサ部の移動中、該磁気センサ部が前記探査ライン上の離間した２つの位置でそれぞれ検出した磁界の強さの差から、地中に埋まった磁性物体の３次元的な位置を探査する差動式磁気探査部と、前記磁気センサ部からの検出信号および前記距離センサ部からの検出信号に基づいて、前記地中に埋まった磁性物体の３次元的な位置を演算する演算処理手段とを備えた差動式磁気探査システムであって、前記磁気センサ部は１個で、前記差動式磁気探査部は、前記距離センサ部からの検出信号に基づいて得られた複数の移動距離データと、前記１個の磁気センサ部の検出信号に基づいて得られた複数の磁界の強さデータとを関連付けて、複数の位置磁界データを作成するデータ作成手段と、前記複数の位置磁界データと、前記磁界の強さの差を求めるためにあらかじめ設定された測定地点間基準距離とを記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された前記測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、前記記憶部に記憶された前記複数の位置磁界データの中から、該当する位置磁界データを抽出するデータ抽出手段とを有し、前記演算処理手段は、抽出された前記位置磁界データと、該抽出された位置磁界データより前記１個の磁気センサ部が前記基準ピッチ分だけ移動した位置における前記抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算し、この演算により得られたそれぞれの前記磁界の強さの差に基づき、前記地中に埋まった磁性物体の３次元的な位置を探査する差動式磁気探査システムである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記記憶部には、複数の前記測定地点間基準距離が記憶され、前記データ抽出手段は、前記記憶部に記憶された前記複数の測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、前記記憶部に記憶された前記複数の位置磁界データの中から、それぞれ該当する位置磁界データを抽出し、前記演算処理手段は、前記複数の測定地点間基準距離ごとに、抽出された前記位置磁界データと、該抽出された位置磁界データより前記１個の磁気センサ部が前記基準ピッチ分だけ移動した位置における前記抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算し、前記演算処理手段による前記複数の測定地点間基準距離ごとの演算結果に基づき、前記地中に埋まった磁性物体の３次元的な位置をそれぞれ探査する請求項１に記載の差動式磁気探査システムである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記１個の磁気センサ部は、特定の１軸方向のみで感度が高い３つの磁気センサを、各軸が互いに直交するようにＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に個々に配置した３軸磁気センサで、前記移動体には、前記探査ライン上を移動中の前記３軸磁気センサのＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾き、Ｚ軸の傾きをそれぞれ検出する動揺センサが設けられ、前記差動式磁気探査部には、前記動揺センサからの検出信号によって得られた前記３軸磁気センサのＸ軸の傾きデータ、Ｙ軸の傾きデータ、Ｚ軸の傾きデータに基づき、前記３軸磁気センサのＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾き、Ｚ軸の傾きをそれぞれ補正する角度補正手段が設けられた請求項１または請求項２に記載の差動式磁気探査システムである。
【００１３】
ここでいう差動式磁気探査システムとは、それまでの技術常識であった探査ライン上で離間した２個の磁気センサ部を差動接続し、磁気センサ部間の磁界の強さの差から地中の磁性物体を探査するものとは異なり、１個の磁気センサ部のみを探査ライン上の測定始点から測定終点まで移動させて、１個の磁気センサ部の測定始点からの移動距離データと、各移動距離データの測定位置における磁界の強さデータとを測定し、その後、対応する移動距離データと磁界の強さデータとを関連付けて複数の位置磁界データを作成し、次に、例えばパソコンのソフトウェア（アプリケーション）上で、あらかじめ設定された測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、複数の位置磁界データの中から、該当する２つの位置磁界データを抽出し、それらの磁界の強さの差から磁性物体を３次元的に探査するものである。
探査ラインは、直線的であればその向きは任意である。例えば、地中に向かう垂直方向（垂直探査）でも、地面と平行な水平方向（水平探査）でもよい。ここでいう水平探査には、地面と平行（水平）に掘削して形成された水平掘削孔の中を移動体が水平移動する場合と、地面と平行に支持された非磁性体の管体の中を移動体が水平移動する場合と、作業者が地上の探査ラインに沿って移動体を持ち歩く場合とを含む。
【００１４】
移動体の素材は、非磁性体であれば限定されない。例えばアルミニウムでもよい。また、移動体の形状としては、例えば円筒体を採用することができる。移動体の直径、長さは限定されない。探査ラインが地中に存在する場合、移動体が移動する掘削孔は鉛直な孔でもよい。または傾斜した孔でもよい。さらには水平な孔でもよい。掘削孔の直径、深さは限定されない。
移動体の移動手段は限定されない。例えば、駆動源を有してガイドローラをガイド溝内で転動して移動させてもよい。また、ウインチを利用した自動昇降により移動させてもよい。さらには、作業者が手に持って移動させてもよい。
磁気探査される磁性物体としては、例えば戦時中の不発弾や地中構造物などが挙げられる。磁性物体の素材は限定されない。例えば、鉄、ニッケルなどの磁性を有する金属であればよい。磁性物体の形状、大きさも任意である。
【００１５】
ここでいう「１個の磁気センサ部」としては、例えば、特定の１軸方向のみの感度が高い１つの磁気センサを、その高感度な方向を移動方向と直交する方向に向けた１軸磁気センサを採用することができる。その他、特定の１軸方向のみの感度が高い３つの磁気センサを、各軸が互いに直交するようにＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に個々に配置した３軸磁気センサを採用してもよい。３軸磁気センサを採用した場合には、１軸磁気探査の場合に比べて高感度に３次元的（立体的）な磁気探査が行えるため、探査精度を高めることができる。３つの磁気センサは、互いに近接配置することができる。
１個の磁気センサ部が３軸センサの場合、磁界の強さ（検出データの値）の差とは、両磁気センサ部のＸ方向の成分の差だけでも、両磁気センサ部のＹ方向の成分の差だけでも、両磁気センサ部のＺ方向の成分の差だけでもよい。また、両磁気センサ部のＸ方向の成分およびＹ方向の成分だけでもよいし、両磁気センサ部のＸ方向の成分とＺ方向の成分だけでもよい。または、両磁気センサ部のＹ方向の成分とＺ方向の成分だけでもよい。さらには、両磁気センサ部の全ての成分でもよい。
【００１６】
磁気センサの種類は限定されない。例えば、磁気発振方式の磁気センサを採用することができる。その他、フラックスゲート型磁気センサでもよい。フラックスゲート型磁気センサとは、高透磁率磁性コアのＢ−Ｈ特性が入力磁界によりシフトすることを利用した磁気センサである。
距離センサ部としては、例えば、移動体をワイヤの巻取りによって探査ライン上で移動させる電動ウインチのドラムの回転数により移動体の移動距離を検出するものを採用することができる。その他、距離計、ケーブルに印を入れたものなどでもよい。
演算処理手段としては、例えばパソコンのＣＰＵなどが挙げられる。
【００１７】
差動式磁気探査部は、ソフトウェア上でその疑似的な差動式の磁気探査を実施するため、データ作成手段、データ抽出手段および記憶部を備えている。
データ作成手段において、「距離センサ部からの検出信号に基づいて得られた複数の移動距離データと、１個の磁気センサ部の検出信号に基づいて得られた複数の磁界の強さデータとを関連付けて、複数の位置磁界データを作成する」とは、例えば移動体が探査ライン上の点Ｐに到達した時、距離センサ部により得られた移動体の点Ｐまでの移動距離データ（探査ライン上の移動後の位置データ）と、１個の磁気センサ部が点Ｐで検出した磁界の強さデータとを１対１の関係で関連付け、探査ライン上の点Ｐの位置磁界データを作成することをいう。
これを事例を挙げて詳しく説明すれば、測定地点間基準距離（ΔＤ）が０．２ｍ、移動体が探査ライン上の０ｍ点（測定始点、測線始点、探査始点）から１ｍ点（測定終点、測線終点、探査終点）まで１ｍ移動したとき（位置磁界データの作成条件）、距離センサ部が連続的に移動距離データを検出するとともに、１個の磁気センサ部がその移動距離データの検出位置での磁界の強さデータを連続的に検出し、その後、前記１対１の関係で、移動距離データと磁界の強さデータとをデータ作成手段により関連付け、複数の位置磁界データを取得することをいう。
【００１８】
ここでいう「測定地点間基準距離」とは、従来の差動式磁気探査システムでの「１つの移動体に離間して内蔵された２個の磁気センサ部間の距離」に該当し、差動式の磁気探査を１個の磁気センサ部を用いて行うため、あらかじめ記憶部にデータとして記憶され、かつ記憶部に記憶された複数の位置磁界データの中から、その磁気センサ部間の距離に該当する位置磁界データをデータ抽出手段によって抽出する際の抽出基準となる距離（抽出ピッチ）である。測定地点間基準距離は、１つでも、複数（２つまたは３つ以上）でもよい。
測定地点間基準距離に応じて取得した探査ライン上の異なる２点の位置磁界データの差分から、地中に埋まった磁性物体の一種である不発弾などから発生する数ｍ〜十数ｍの磁気異常を検出する場合、測定地点間基準距離は、０．５〜２．０ｍに設定した方が好ましい。
【００１９】
記憶部には、複数の位置磁界データと、測定地点間基準距離とが、少なくとも記憶される。記憶部としては、例えばパソコンなどの端末の記憶部（メモリ）などを採用することができる。
ここでいう「記憶部に記憶された測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、記憶部に記憶された複数の位置磁界データの中から、該当する位置磁界データを抽出する」とは、以下のことを意味する。例えば、測定地点間基準距離（ΔＤ）が０．２ｍで、移動体が探査ライン上を０ｍ点（測線始点）から１ｍ点（測線終点）まで１ｍだけ移動したときの位置磁界データを記憶部に記憶しておく。ここで、測定地点間基準距離が０．２ｍであるため、記憶部に記憶された複数の位置磁界データの中から、（１）０．２ｍの移動距離データを含む位置磁界データ、（２）０．４ｍの移動距離データを含む位置磁界データ、（３）０．６ｍの移動距離データを含む位置磁界データ、（４）０．８ｍの移動距離データを含む位置磁界データ、（５）１．０ｍの移動距離データを含む位置磁界データを抽出する、ことを意味する。
【００２０】
ここでいう「抽出された位置磁界データと、抽出された位置磁界データより１個の磁気センサ部が基準ピッチ分だけ移動した位置における前記抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算し、」とは、以下のことを意味する。例えば、上述した位置磁界データの作成条件に則って、測定地点間基準距離（ΔＤ）が０．２ｍ、移動体が探査ライン上の０ｍ点から１ｍ点までの範囲で移動する場合において、位置磁界データ（１）−（２）（位置磁界データ（１）と位置磁界データ（２）の間）における磁界の強さの差（Ａ）、位置磁界データ（２）−（３）の間における磁界の強さの差（Ｂ）、位置磁界データ（３）−（４）の間における磁界の強さの差（Ｃ）、位置磁界データ（４）−（５）の間における磁界の強さの差（Ｄ）をそれぞれ演算処理手段により演算する、ことを意味する。
したがって、演算処理手段は、１個の磁気センサ部であっても、従来の２個の磁気センサ部を使用した場合と同様に差動磁気探査が可能なように、ソフトウェア上で抽出された全ての位置磁界データに対して、その抽出された位置磁界データと、その次に移動距離データの値が大きい位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算する。
【００２１】
また、測定地点間基準距離は複数でもよい。この場合、データ抽出手段では、それらの測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、記憶部に記憶された複数の位置磁界データの中から、該当する位置磁界データを、対応する測定地点間基準距離別にそれぞれ区分して抽出する。例えば、複数の測定地点間基準距離（ΔＤ）として０．２ｍと、０．３ｍとの２つが設定されている場合、（ΔＤ＝０．２ｍ）グループとして、前記位置磁界データ（１）〜（５）を抽出する。しかも、（ΔＤ＝０．３ｍ）グループとして、記憶部に記憶された位置磁界データの中から、（６）０．３ｍの移動距離データを含む位置磁界データ、（７）０．６ｍの移動距離データを含む位置磁界データ、（８）０．９ｍの移動距離データを含む位置磁界データを、それぞれ抽出する。
その場合、演算処理手段では、複数の測定地点間基準距離ごとに、その抽出された位置磁界データと、抽出された位置磁界データより１個の磁気センサ部が基準ピッチ分だけ移動した位置における前記抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算する。具体的には、（ΔＤ＝０．２ｍ）グループの場合には、前記磁界の強さの差（Ａ）〜（Ｄ）を演算処理手段により演算し、（ΔＤ＝０．３ｍ）グループの場合には、位置磁界データ（６）−（７）の間における磁界の強さの差（Ｅ）と、位置磁界データ（７）−（８）の間における磁界の強さの差（Ｆ）とをそれぞれ演算処理手段により演算する。
【００２２】
動揺センサは、１個の磁気センサ部である３軸磁気センサの３軸方向の回転または傾斜（ロール・ピッチ・ヨー）を検出する検出器である。ここで、ロールとは３軸センサの移動（進行）方向を向いたＺ軸を中心とする左右方向の回転または傾斜をいう。また、ピッチとは３軸センサの左右方向を向いたＸ軸を中心とする前後方向の回転または傾斜をいう。さらに、ヨーとは３軸センサの鉛直方向を向いたＹ軸を中心とする回転または傾斜をいう。
動揺センサとしては、例えばロール、ピッチについてはＤＭＳ２−０５を採用することができ、ヨーについては磁気センサを方位計として利用し、ヨーを算出することができる。
【００２３】
角度補正手段は、動揺センサが検出した３軸磁気センサのロール・ピッチ・ヨーの回転または傾斜を、例えば回転行列により補正するものをいう。
例えば、まず差分変換行列Ｒを次の数式１により求める。
【００２４】
（数１）
Ｒ＝ＲｘＲｙＲｚ
【００２５】
ここで、ＲｘはＸ軸の回転行列（ピッチ、数式２）、ＲｙはＹ軸の回転行列（ヨー、数式３）、ＲｚはＺ軸の回転行列（ロール、数式４）である。
【００２６】
【数２】
2014044114.tif 000003
【００２７】
【数３】
2014044114.tif 000004
【００２８】
【数４】
2014044114.tif 000005
【００２９】
次に、測定データの各軸成分行列Ｔを、数式５により求める。
【００３０】
（数５）
Ｔ＝Ｘ（ｉ）Ｙ（ｉ）Ｚ（ｉ）
【００３１】
さらに、補正された各軸成分の行列Ｔ´を、数式６により求める。
【００３２】
（数６）
Ｔ´＝ＲＴ
【００３３】
その後、Ｘ（ｉ）Ｙ（ｉ）Ｚ（ｉ）にＴ´の各成分を入力し、３軸磁気センサのロール・ピッチ・ヨーを補正する。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１に記載の発明によれば、移動体が直線的な探査ライン上の測定始点から測定終点までを移動中、１個の磁気センサ部によって磁界の強さデータを取得し、距離センサ部により移動体の移動距離データを取得し、これらのデータを探査ライン上の所定位置での磁界の強さとして関連付けて、データ作成手段により複数の位置磁界データを作成し、得られた複数の位置磁界データを記憶部に記憶する。その後、あらかじめ記憶部に記憶された測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、データ抽出手段を使用し、記憶部に記憶された複数の位置磁界データの中から該当する位置磁界データをそれぞれ抽出し、抽出された位置磁界データと、抽出された位置磁界データより１個の磁気センサ部が基準ピッチ分だけ移動した位置における前記抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算処理手段によりそれぞれ演算し、その演算結果に基づき、地中に埋まった磁性物体の位置を探査する。
【００３５】
このように、探査ライン上を移動する１個の磁気センサ部が検出した磁界の強さを、探査ライン上の位置（移動距離）と関連付けて複数の位置磁界データとして記憶部に記憶し、データ解析時、従来の移動体に内蔵された２個の磁気センサ部間の距離に該当する「測定地点間基準距離」を基準として、ソフトウェア上で前記磁界の強さの差の演算データを取得し、その演算結果から地中での磁性物体の位置を探査するようにしたため、それまでの差動式磁気探査の技術常識であった２個の磁気センサ部を使用しなくとも、１個の磁気センサ部のみで差動式磁気探査を行うことができる。
【００３６】
特に、請求項２に記載の発明によれば、記憶部に記憶された位置磁界データの中から該当する位置磁界データをデータ抽出手段によって抽出する際、抽出の基準ピッチとなる測定地点間基準距離を複数とした。その結果、１個の磁気センサ部による１回の磁気探査のみで、磁気センサ部間の距離がそれぞれ異なる複数の移動体を用いて磁気探査を行った場合と同様に、周囲の磁場の影響を抑制し、磁性物体の探査の分解能を高めることができる。
【００３７】
また、請求項３に記載の発明によれば、磁気センサ部として、各軸が互いに直交するようにＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に個々に配置した３軸磁気センサを採用したため、平面的探査に近い探査（精度が低い３次元探査）となる１軸センサを使用した場合とは異なり、地中の磁性物体の高精度な３次元探査を行うことができる。
しかも、動揺センサにより軸磁気センサのＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾きおよびＺ軸の各傾き（以下、３軸の傾き）を検出し、角度補正手段によってこれらの傾きをソフトウェア上で補正する。これにより、磁性物体の探査中に移動体が３次元的に傾いても、その傾きを自動補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）は、この発明の実施例１に係る差動式磁気探査システムにおける移動距離データおよび磁界の強さデータの取得作業状態を示す概略平面図である。（ｂ）は、この発明の実施例１に係る差動式磁気探査システムにおける複数の探査ライン上での測定地点間基準距離の関係を示す概略平面図である。
【図２】この発明の実施例１に係る差動式磁気探査システムを用いた不発弾の鉛直探査作業状態を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施例１に係る差動式磁気探査システムにおける１軸センサを内蔵した移動体の正面図である。
【図４】この発明の実施例１に係る差動式磁気探査システムの制御部のブロック図である。
【図５】この発明の実施例１に係る差動式磁気探査システムにおける縦坑の掘削作業状態を示す正面図である。
【図６】この発明の実施例１に係る差動式磁気探査システムを用いた不発弾の鉛直探査方法を示すフローシートである。
【図７】この発明の実施例１に係る１軸磁気センサを有した差動式磁気探査システムによる不発弾の探査結果を示すグラフである。
【図８】この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムによる水平探査作業状態を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムにおける３軸センサおよび動揺センサを内蔵した移動体の正面図である。
【図１０】この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムの制御部のブロック図である。
【図１１】この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムを用いた不発弾の水平探査方法を示すフローシートである。
【図１２】図１１のフローシートの続きである。
【図１３】この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムによる３軸磁気センサのＸ軸成分の探査結果を示すグラフである。
【図１４】この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムによる３軸磁気センサのＹ軸成分の探査結果を示すグラフである。
【図１５】この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムによる３軸磁気センサのＺ軸成分の探査結果を示すグラフである。
【図１６】この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムによる３軸磁気センサの３軸成分トータルの探査結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。なお、ここでは地中に埋まった不発弾（磁性物体）を磁気探査する差動式磁気探査システムを例とする。
【実施例】
【００４０】
図２〜図４において、１０はこの発明の実施例１に係る差動式磁気探査システム（以下、探査システム）で、この探査システム１０は、鉛直で直線的な探査ラインａ上を移動する移動体１１と、移動体１１に内蔵された磁気センサ部１２と、移動体１１に伴って探査ラインａ上を移動した磁気センサ部１２の移動距離を検出する距離センサ部１３と、移動体１１の移動に伴う磁気センサ部１２の移動中、磁気センサ部１２があらかじめ設定された探査ラインａ上の離間した２つの位置でそれぞれ検出した磁界の強さの差から、地中に埋まった不発弾（磁性物体）１４の位置を探査する差動式磁気探査部１５と、磁気センサ部１２からの検出信号および距離センサ部１３からの検出信号に基づいて、地中に埋まった不発弾１４の位置を演算する演算処理手段１６が搭載されたパソコン１７とを備えている。
【００４１】
以下、これらの構成体を具体的に説明する。
図１および図３に示すように、移動体１１は、チタンからなる円柱形状の本体部１８を有している。本体部１８の大径化した先端部（進行方向の端部）１８ａには１個の磁気センサ部１２が固定状態で収納され、本体部１８の元側の端面１８ｂには、移動用のワイヤ１９と電気接続用のケーブル２０とが連結されている。
この移動体１１は、地面を掘削して形成された掘削孔２１に挿入される非磁性体の塩化ビニルからなる長さ６ｍの塩ビ管２２に、塩ビ管２２の軸線方向に向かって移動自在に挿入される。したがって、ここでの探査ラインａの全長は６ｍである。
【００４２】
移動体１１を、塩ビ管２２内で移動させる機器は、探査地点の真上に配置される電動ウインチ（移動手段）２３を搭載した三脚２４である。電動ウインチ２３は、三脚２４の３本の脚部の軸支部２４ａに設けられ、移動体１１の上端面に連結されたワイヤ１９をドラムに巻き取ることで、各ガイドローラを各ガイド溝内で転動させながら移動体１１が塩ビ管２２内を移動する。
距離センサ部１３は電動ウインチ２３に設けられ、ドラム回転用のサーボモータの回転数を検出することで、塩ビ管２２内で移動体１１が連続的に移動する距離を検出する。その検出信号は、接続ボックス、１軸磁気センサ用の１軸磁界測定器およびＡ／Ｄ変換器を経て、パソコン１７に入力される。その後、パソコン１７内で時分割的にインターフェイス回路（Ｉ／Ｏ）とバスとを介して、演算処理手段１６で演算処理され、データ化される。
【００４３】
１個の磁気センサ部１２は、鉛直方向（Ｚ軸方向）のみの感度が高い１個の１軸磁気センサ（Ｚ軸センサ）Ｓからなる。ここでは、１軸磁気センサＳとして、株式会社エムティアイ製、製品名ＨＭ−３５１０を採用している。１軸磁気センサＳは、移動体１１に伴って塩ビ管２２内を鉛直移動中、鉛直方向の磁界の強さ（磁気量）を検出する。１軸磁界測定器は、エムティアイ株式会社製の１軸磁気測定の専用センサである。これは、最小分解能が１０ｎＴ、フルスケール±０．５％のものである。
【００４４】
以下、図４のブロック図を参照して差動式磁気探査部１５を具体的に説明する。
差動式磁気探査部１５は、１個の距離センサ部１３からの検出信号に基づいて得られた複数の移動距離データと、１個の磁気センサ部１２の移動中の検出信号に基づいて得られた複数の磁界の強さデータとを、移動体１１が探査ラインａ上の位置での磁界の強さとして関連付けて、複数の位置磁界データを作成するデータ作成手段２５と、複数の位置磁界データと、磁界の強さの差を求めるためにあらかじめ設定された測定地点間基準距離とを記憶する記憶部２６と、記憶部２６に記憶された測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、記憶部２６に記憶された複数の位置磁界データの中から、該当する位置磁界データを抽出するデータ抽出手段２７と、測定地点間基準距離別に得られた前記複数の磁界の強さの差データをグラフ化するグラフ化手段３２と、グラフ化手段３２により測定地点間基準距離別に得られたグラフを画像表示するディスプレイ３３とを有する。
【００４５】
データ作成手段２５では、１個の磁気センサ部１２が探査ラインａ上を移動した際に、電動ウインチ２３のドラムの回転を測定する距離センサ部１３からの検出信号に基づいて取得された複数の移動距離データと、各移動距離データの検出に合わせて１個の磁気センサ部１２が０．１ｍ移動する毎に１個の磁気センサ部１２により取得された複数の磁界の強さデータとを、１対１の関係で、移動体１１が探査ラインａ上の位置での磁界の強さとして関連付けて、複数の位置磁界データを作成する。
記憶部２６は、パソコン１７に内蔵されたＲＯＭもしくはＲＡＭである。記憶部２６には、データ作成手段２５により作成された複数の位置磁界データと、あらかじめ設定された測定地点間基準距離（ΔＤ）のデータ（ここでは、ΔＤ＝０．２ｍ、０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍの４つ）などが記憶される。
データ抽出手段２７は、４つの測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、移動体１１が０．１ｍ移動する毎に取得した複数の位置磁界データの中から、記憶部２６に記憶された４つの測定地点間基準距離を抽出の基準ピッチとして、該当する位置磁界データを、各測定地点間基準距離ごとにグループ化して抽出する。
【００４６】
演算処理手段１６は、パソコン１７の中央演算装置であるＣＰＵで、抽出された位置磁界データと、抽出された位置磁界データより１個の磁気センサ部１２が基準ピッチ分だけ移動した位置における（別の）抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算する。例えば、探査ライン（探査距離）ａの全長が６ｍで、測定地点間基準距離ΔＤが０．２ｍの場合で説明すれば、探査ラインａ上の測線（探査）始点（０ｍ位置）から移動体１１が０．２ｍ移動した位置での１番目の位置磁界データと、１番目の位置磁界データの次に移動距離データが大きい０．４ｍ移動位置での２番目の位置磁界データとの間における磁界の強さの差を演算する。以下同様にして、最終番目の１つ前（５．８ｍ位置）の位置での位置磁界データと、最終番目の位置（測線（探査）終点である６ｍ位置）での位置磁界データとの間における磁界の強さの差までをそれぞれ演算する。その他、測定地点間基準距離ΔＤが０．５ｍの場合、ΔＤが１ｍの場合、ΔＤが１．５ｍの場合も同じような演算処理を行う。得られた演算結果は、４つの測定地点間基準距離別にグループ化されて記憶部２６に記憶される。
グラフ化手段３２は、磁界の強さの差分のデータを折れ線グラフによりグラフ化する処理を行い、測定地点間基準距離別に得られた複数の磁界の強さの差データをグラフ化する。
ディスプレイ３３としては、液晶ディスプレイを採用している。
【００４７】
次に、図１〜図５および図６のフローシートを参照して、実施例１に係る差動式磁気探査システム１０を使用し、地中に埋まった不発弾１４を磁気探査する方法を説明する。
まず、図５に示すように、探査地点にボーリングマシンを据え付け、所定深さの掘削孔２１を鉛直に形成する。具体的には、地面の探査地点上にやぐら２８を組み、ボーリングマシン２９を設置する。ボーリングマシン２９は、駆動源となる発動機３０のほか、回転、給進装置を備えたスイベルヘッド、ホイスト、トランスミッションなどにより構成される。
【００４８】
掘削時には、ボーリングマシン２９により、探査地点に垂設された挿入案内パイプを介して、短尺な管状の部分ケーシング（鉄製）を順次継ぎ足しながら、地面を所定の探査長分だけ鉛直に掘削する。これにより、掘削後、長尺なケーシング３１が組み立てられる。ケーシング３１の内径は、例えば１４０ｍｍである。次に、ケーシング３１内に、短尺な塩化ビニル樹脂製の塩ビ管２２を、順次、継ぎ足しながら挿入する。塩ビ管２２の内径は、例えば１１０ｍｍである。
その後、探査地点の周辺からボーリングマシン２９を撤去し、図２に示すように、探査地点の真上に、電動ウインチ２３が搭載された三脚２４を配置する。電動ウインチ２３は、三脚２４の３本の脚部の軸支部２４ａに設けられ、移動体１１の上端面に連結されたワイヤ１９がドラムに巻回されている。その後、作業者が移動体１１を塩ビ管２２の中に挿入し、電動ウインチ２３をワイヤ１９の繰り出し側に操作することで、移動体１１が塩ビ管２２内に徐々に挿入して行く。
【００４９】
その際、ドラムを回転させるサーボモータの回転数を距離センサ部１３により検出することで、移動体１１の吊下ろしに伴う１個の磁気センサ部１２の移動距離を１ｃｍ間隔で検出する。距離センサ部１３からの検出信号は、接続ボックス、距離測定器およびＡ／Ｄ変換器を経て、パソコン１７に順次入力される。そして、パソコン１７内で時分割的にインターフェイス回路（Ｉ／Ｏ）とバスとを介して、演算処理手段１６により演算処理され、複数の移動距離データが得られる。
【００５０】
このとき、１個の磁気センサ部（１軸磁気センサ）１２が全長６ｍの探査ラインａ上の測線始点（０ｍ位置）から測線終点の（６ｍ位置）に達するまで、１個の磁気センサ部１２により、土中の磁界の強さを連続的に探査する（図１（ａ））。磁気センサ部１２からの検出信号は、接続ボックス、１軸磁界測定器およびＡ／Ｄ変換器を経て、パソコン１７に順次入力される。そして、パソコン１７内で時分割的にインターフェイス回路（Ｉ／Ｏ）とバスとを介して、演算処理手段１６により演算処理され、複数の磁界の強さデータが得られる。
得られた複数の移動距離データと複数の磁界の強さデータとは、それぞれ記憶部２６に記憶されるとともに、データ作成手段２５により、探査ラインａ上の所定位置での磁界の強さとして１対１の関係で関連付けられ、複数の位置磁界データが作成される（表１）。なお、図示しないものの、表１の各データから距離と磁束密度の線グラフを作成し、そのグラフから表１には表示されていない距離データと磁束密度データとを取得するものとする。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
作成された複数の位置磁界データは、あらかじめ入力された探査ライン（測線）ａ上の１個の磁気センサ部（移動体１１）１２の移動距離（ｉ＝０〜６ｍ）と、測定地点間基準距離（ΔＤ＝０．２ｍ、０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍ）とともに、パソコン１７の記憶部２６に、移動距離データの大きい順に記憶される。
その後、記憶部２６に記憶された４つの測定地点間基準距離をそれぞれ抽出の基準ピッチとして、記憶部２６に記憶された複数の位置磁界データの中から、該当する位置磁界データを抽出する（図１（ｂ））。具体的には、記憶部２６に記憶された複数の位置磁界データの中から、測定地点間基準距離（ΔＤ）が０．２ｍの位置磁界データのグループと、０．５ｍの位置磁界データのグループと、１ｍの位置磁界データのグループと、１．５ｍの位置磁界データのグループとに分けて順次抽出する。
【００５３】
得られた測定地点間基準距離別の４つの位置磁界データグループ（群）は、その後、ΔＤ＝０．２ｍの位置磁界データグループから順に、探査ラインａ上の測線始点から測線終点まで、抽出された位置磁界データと、抽出された位置磁界データより磁気センサ部１２が基準ピッチ分だけ移動した位置における前記抽出された位置磁界データとの間での磁界の強さの差を演算処理手段１６により演算する。言い換えれば、抽出された位置磁界データと、この抽出された位置磁界データの次に移動距離データの値が大きい位置磁界データとの間での磁界の強さの差を、測定地点間基準距離別にそれぞれ演算する。
【００５４】
すなわち、測定地点間基準距離ΔＤが０．２ｍの場合には、移動体１１の探査ラインａ上の測線始点から０．２ｍ移動した位置での１番目（ｉ＝０．２ｍ）の位置磁界データと、１番目の位置磁界データの次に移動距離データが大きい０．４ｍ移動位置での２番目（ｉ＝０．４ｍ）の位置磁界データとの間における磁界の強さの差を演算する。以下同様にして、２−３（ｉ＝０．６ｍ）番目の位置磁界データ間での磁界の強さの差、３−４（ｉ＝０．８ｍ）番目の位置磁界データ間での磁界の強さの差…、最終番目の１つ前（ｉ＝５．８ｍ）−最終番目（ｉ＝６ｍ）の位置磁界データ間での磁界の強さの差をそれぞれ演算する。また、測定地点間基準距離ΔＤが０．５ｍの場合には、移動体１１の探査ラインａ上の測線始点から０．５ｍ移動した位置での１番目（ｉ＝０．５ｍ）の位置磁界データと、１番目の位置磁界データの次に移動距離データが大きい１ｍ移動位置での２番目（ｉ＝１ｍ）の位置磁界データとの間における磁界の強さの差…、最終番目の１つ前（ｉ＝５．５ｍ）−最終番目（ｉ＝６ｍ）の位置磁界データ間での磁界の強さの差をそれぞれ演算する。
【００５５】
測定地点間基準距離ΔＤが１ｍの場合には、移動体１１の探査ラインａ上の測線始点から１ｍ移動した位置での１番目（ｉ＝１ｍ）の位置磁界データと、１番目の位置磁界データの次に移動距離データが大きい２ｍ移動位置での２番目（ｉ＝２ｍ）の位置磁界データとの間における磁界の強さの差…、最終番目の１つ前（ｉ＝５ｍ）−最終番目（ｉ＝６ｍ）の位置磁界データ間での磁界の強さの差をそれぞれ演算する。測定地点間基準距離ΔＤが１．５ｍの場合には、移動体１１の探査ラインａ上の移動開始位置から１．５ｍ移動した位置での１番目（ｉ＝１．５ｍ）の位置磁界データと、１番目の位置磁界データの次に移動距離データが大きい３ｍ移動位置での２番目（ｉ＝３ｍ）の位置磁界データとの間における磁界の強さの差…、最終番目（ｉ＝４．５ｍ）−最終番目（ｉ＝６ｍ）の位置磁界データ間での磁界の強さの差をそれぞれ演算する。これらの演算結果は、測定地点間基準距離別にグループ化されて、それぞれ記憶部２６に記憶される。
【００５６】
こうして得られた４種類の位置磁界データ間での磁界の強さの差を、測定地点間基準距離別にグラフ化し、一般的な差動式磁気探査の場合と同様に、それぞれのグラフの起伏状況（磁気異常）を検査員が目視して精査することで、地中に埋まった不発弾１４の有無およびその埋設位置を探査する。すなわち、測定地点間基準距離ΔＤと同等の距離で略正逆均一の起伏が発生する図７のグラフ中の楕円領域内に不発弾１４と思われる磁性物体が埋まっていると推測される。なお、図７のグラフから明らかなように、１個の磁気センサ部１２として１軸センサＳを採用した場合、このように４本のグラフは相似形の起伏を伴ったものとなる。したがって、１軸センサＳを１個だけしか使用しない場合、グラフは例えばΔＤ＝１ｍのもののみとしてもよい。
【００５７】
このように、実施例１では、探査ラインａ上を移動する１個の磁気センサ部１２が検出した複数の磁界の強さデータと、距離センサ部１３が検出した複数の移動距離データとを、探査ラインａ上の位置での磁界の強さとして関連付けた複数の位置磁界データを記憶部２６に記憶し、データ解析時、従来の２個の磁気センサ部１２間の距離に該当する測定地点間基準距離を基準として、該当する複数の位置磁界データを抽出し、これらの位置磁界データを基にして、ソフトウェア上で磁界の強さの差の演算を演算処理手段１６によりそれぞれ行い、その演算結果から地中に埋まった不発弾１４の位置を探査するように構成したため、従来の差動式磁気探査の技術常識であった２個の磁気センサ部１２を使用しなくとも、１個の磁気センサ部１２のみで差動式磁気探査を行うことができる。
【００５８】
ここで、図６のフローシートを参照して、実施例１に係る差動式磁気探査システム１０による不発弾１４の磁気探査方法を具体的に説明する。なお、ここでは磁界の強さを磁束密度として表す。
まず、図６のフローシートのＳ１０１において、探査ラインａ（測線）上の１個の磁気センサ部１２（移動体１１）の移動距離の全長６ｍと、探査ラインａ上での測線始点から測線終点までの測定点（ｉ）と、各測定点で１個の磁気センサ部１２（１軸磁気センサ）が検出した磁束密度（磁界の強さ）Ｍと、測定地点間基準距離（ΔＤ＝０．２ｍ、０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍ）とをパソコン１７の記憶部２６に記憶する。
次に、Ｓ１０２において、記憶部２６に記憶されたΔＤの中で最小値の０．２ｍを選出する。
その後、Ｓ１０３において、記憶部２６に記憶されたΔＤ＝０．２ｍグループの移動距離データの中で最小値となる測線始点であるｉ＝０ｍ（測定点）を選出する。
次いで、Ｓ１０４において、演算処理手段１６を使用し、ΔＤ＝０．２ｍで抽出されたｉ＝０ｍ位置と、これより１個の磁気センサ部１２が基準ピッチ分だけ移動したｉ＝０．２ｍ位置との間での磁界の強さの差を、次式によりそれぞれ演算する。
【００５９】
（数７）
ＭΔＤ（ｉ）＝Ｍ（ｉ−ΔＤ／２）−Ｍ（ｉ＋ΔＤ／２）
【００６０】
得られた演算結果を、記憶部２６に記憶する（Ｓ１０５）。
その後、Ｓ１０６において、ｉが測線終点（６ｍ）に達したか否かが判断される。測線終点に達していればＳ１０７に進み、測線終点に達していなければＳ１０８に進む。Ｓ１０８では、ΔＤ＝０．２ｍグループの移動距離データの中で、測線始点を基準として２番目のｉ＝０．２ｍの移動距離データを選出する。その後、Ｓ１０４に戻り、以降はステップ１０６においてｉが測線終点に達するまで、Ｓ１０４〜Ｓ１０８（Ｓ１０７を除く）の各操作を順次繰り返す。
【００６１】
ｉが測線終点に達したならステップ１０７に進み、ここでΔＤが１．５ｍに達しているか否かが判断される。ΔＤ＝１．５ｍに達していればＳ１０９に進み、そうでなければＳ１１０に進む。Ｓ１１０では、４つのΔＤ＝０．２ｍ、０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍのうち、０．２ｍの次に数値が大きいΔＤ＝０．５ｍが選出される。その後、Ｓ１０４に戻り、ΔＤ＝０．５ｍグループの測線始点である０ｍ点の移動位置データと、測線始点を基準とした２番目の（ｉ）＝１ｍ点での移動位置データとの間での磁界の強さの差を求める。その後、Ｓ１０６において、ｉが測線終点に達するまで上述した工程を繰り返す。その後も、Ｓ１０７を除くＳ１０３〜Ｓ１１０（Ｓ１０９を除く）までの各工程を、ΔＤが１．５ｍに達するまで順次繰り返す。
次に、ΔＤ＝０．２ｍグループ、ΔＤ＝０．５ｍグループ、ΔＤ＝１ｍグループおよびΔＤ＝１．５ｍグループ別に、全ての前記磁界の強さの差データを、パソコン１７の制御部に搭載されたグラフ化手段３２を利用してそれぞれ線グラフ化し（Ｓ１０９、図７のグラフ）、これをディスプレイ３３に画像表示して、上述した一般的な差動式磁気探査の場合と同様に、各グラフの起伏状況から検査員の経験による目視判断により、地中に埋まった不発弾１４の位置を探査する。
【００６２】
次に、図８〜図１６を参照して、この発明の実施例２に係る差動式磁気探査システムを説明する。
図８〜図１２に示すように、この発明の実施例２の差動式磁気探査システム１０Ａの特徴は、測定地点間基準距離のデータをΔＤ＝０．１ｍ、０．２ｍ、０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍの５つとし、１個の磁気センサ部１２として実施例１の１軸磁気センサＳに代えて３軸磁気センサＳ１を採用するとともに、移動体１１として手持ち式の移動体１１Ａを採用し、この移動体１１Ａに探査ラインａ上を移動中の３軸磁気センサＳ１のＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾き、Ｚ軸の傾きをそれぞれ検出する動揺センサ部４０を設け、差動式磁気探査部１５Ａに、３軸磁気センサＳ１のＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾き、Ｚ軸の傾きをそれぞれ補正する角度補正手段４１を設けた点である。
【００６３】
３軸磁気センサＳ１は、特定の１軸方向のみで感度が高い３つの磁気センサ（ＸセンサＳｘ、ＹセンサＳｙ、ＺセンサＳｚ）を、各軸が互いに直交するように近接配置したものである。ここでは、各磁気センサＳｘ，Ｓｙ，Ｓｚとして、全て磁気発振方式の同じ磁気センサ（株式会社エムティアイ製、製品名ＨＭ−３５１０）を採用している。３軸磁気センサＳ１からの検出信号は、接続ボックス、３軸磁界測定器およびＡ／Ｄ変換器を経て、パソコン１７に入力される。そして、パソコン１７内で時分割的にインターフェイス回路（Ｉ／Ｏ）とバスとを介して、演算処理手段１６により演算処理され、データ化（磁界の強さデータ化）される。３軸磁界測定器は、株式会社エムティアイ製、製品名ＨＭ−３５１０である。これは、直流磁界のＸ、Ｙ、Ｚ軸成分を同時に計測可能で、最小分解能は０．１マイクロテスラである。
得られた複数の移動距離データとＸ、Ｙ、Ｚ軸成分における複数の磁界の強さデータとは、それぞれ記憶部２６に記憶されるとともに、データ作成手段２５により、探査ラインａ上の所定位置でのＸ、Ｙ、Ｚ軸成分の磁界の強さとして１対１の関係で関連付けられ、複数の位置磁界データが作成される（表２）。なお、表２中のＸ軸成分の各磁界の強さデータ値、Ｙ軸成分の各磁界の強さデータ値、Ｚ軸成分の各磁界の強さデータ値は、後述する角度補正手段４１により角度が補正後の数値である。また、図示しないものの、表１の各データからＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびこれらのトータルについて、距離と磁束密度との関係の線グラフをそれぞれ作成し、これらのグラフから表２には表示されていない距離データと磁束密度データとをそれぞれ取得するものとする。
【００６４】
【表２】
2014044114.tif 000007
【００６５】
また、移動体１１Ａには、その長さ方向の両端部に側面視してコの字形の握りアーム４２が固定され、作業者はこの握りアーム４２を握り、移動体１１Ａの地面からの高さを１０ｃｍ程度とし、かつ移動体１１Ａの長さ方向（軸線方向）を探査ラインａと常時一致させて、移動体１１Ａを持ち歩きながら不発弾１４の探査を行う。なお、探査ラインａは、平面視して矩形状に張られた測線ロープ４３により区画された探査領域内に、この領域を横方向に３等分するように、１ｍ間隔で２本引かれている。
動揺センサ部４０は、移動体１１Ａの軸線方向（長さ方向）の中間部に固定状態で内蔵され、３軸の回転角である（１）進行方向のＺ軸を中心としたローリング角、（２）Ｘ軸を中心としたピッチング角、（３）Ｙ軸を中心としたヨーイング角をそれぞれ検出する。ロール、ピッチを測定する動揺センサ部４０としては、ＴＳＳ社のＤＭＳ２−０５型が採用されている。ただし、ヨーについては磁気センサを方位計として使用して算出する。
角度補正手段４１は、動揺センサ部４０からの検出信号によって得られた３軸磁気センサＳ１のＸ軸の傾きデータ、Ｙ軸の傾きデータ、Ｚ軸の傾きデータに基づき、回転行列法を利用して３軸磁気センサＳ１のＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾き、Ｚ軸の傾きをそれぞれ補正する。
【００６６】
以下、図１１および図１２のフローシートを参照して、角度補正手段４１による具体的な補正方法を説明する。
まず、図１１のフローシートのＳ２０１において、探査ラインａ（測線）上の１個の磁気センサ部１２（移動体１１Ａ）の移動距離の全長６ｍと、探査ラインａ（測線）上での測線始点から測線終点までの測定点（ｉ）と、Ｘ軸線上の各測定点（ｉ）でＸ軸磁気センサＳｘが検出したＸ成分の磁束密度値（磁界の強さ）と、Ｙ軸線上の各測定点（ｉ）でＹ軸磁気センサＳｙが検出したＹ成分の磁束密度値（磁界の強さ）と、Ｚ軸線上の各測定点（ｉ）でＺ軸磁気センサＳｚが検出したＺ成分の磁束密度値（磁界の強さ）と、これらの３軸成分（Ｘ成分，Ｙ成分およびＺ成分）を合成した各測定点（ｉ）でのトータルの磁束密度値と、各測定点（ｉ）で動揺センサ部４０により検出されたロール軸を中心とした３軸磁気センサＳ１の傾斜角（φ）と、各測定点（ｉ）で動揺センサ部４０により検出されたピッチ軸を中心とした３軸磁気センサＳ１の傾斜角（θ）と、各測定点（ｉ）で動揺センサ部４０により検出されたヨー軸を中心とした３軸磁気センサＳ１の傾斜角（ψ）と、測定地点間基準距離（ΔＤ＝０．１ｍ、０．２ｍ、０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍ）とをパソコン１７の記憶部２６に記憶する。
【００６７】
次に、Ｓ２０２において、記憶部２６に記憶された移動距離データの中で最小値となる測線始点である（ｉ）＝０．１ｍ（測定点）を選出する。このとき、φ初期値＝φ（測線始点）、θ初期値＝θ（測線始点）、ψ初期値＝ψ（測線始点）である。
次いで、Ｓ２０３において、差分変換行列Ｒを求める。なお、Ｘ軸回転行列（ピッチ）はＲｘ（回転角度）、Ｙ軸回転行列（ヨー）はＲｙ（回転角度）、Ｚ軸回転行列（ロール）はＲｚ（回転角度）とする。
具体的には、Ｓ２０４において、次式から差分変換行列Ｒを求める。
【００６８】
（数８）
Ｒ＝ＲｚＲｘＲｙ
【００６９】
ここで、Ｒｘ；（θ初期値−θ（測線始点））、Ｒｙ；（ψ初期値−ψ（測線始点））、Ｒｚ；（φ初期値−（φ測線始点））である。
次に、Ｓ２０５において、測定データの各軸成分の行列Ｔと、補正された角軸成分の行列Ｔ´とを次の２式により求める。
【００７０】
（数９）
Ｔ＝Ｘ（ｉ）Ｙ（ｉ）Ｚ（ｉ）
【００７１】
（数１０）
Ｔ´＝ＲＴ
【００７２】
その後、得られたＴ´の各成分を、Ｘ（ｉ）Ｙ（ｉ）Ｚ（ｉ）に入力する。
次に、Ｓ２０６において、ｉが測線終点に達したか否かが判断される。測線終点に達していればＳ２０７に進み（図７のフローシート）、測線終点に達していなければＳ２０８に進む。このＳ２０８では、測線始点を基準として２番目の（ｉ）＝０．２ｍの移動距離データを選出する。この選出後はＳ２０３、Ｓ２０４に順に戻り、同様にして差分変換行列Ｒを求め、測定データの各軸成分の行列Ｔと、補正された角軸成分の行列Ｔ´とをそれぞれ求める（Ｓ２０５）。得られた演算結果に基づき、３軸磁気センサＳ１のＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾き、Ｚ軸の傾きをそれぞれ補正し、補正後の各Ｘ軸成分の磁界の強さデータおよびその位置磁界データ、補正後のＹ軸成分の磁界の強さデータおよびその位置磁界データ、補正後のＺ軸成分の磁界の強さデータおよびその位置磁界データを、それぞれ記憶部２６に記憶する（Ｓ２１１）。
【００７３】
その後、Ｓ２０６において、ｉが測線終点に達した場合にはＳ２０７に進み、ここで記憶部２６に記憶されたΔＤの中で最小値の０．１ｍを選出する。
次に、Ｓ２０９において、記憶部２６に記憶されたΔＤ＝０．１ｍグループの移動距離データの中で最小値となる測線始点である（ｉ）＝０．１ｍ（測定点）を選出する。
次いで、Ｓ２１０において、演算処理手段１６を使用し、Ｘ成分、Ｙ成分およびＺ成分におけるΔＤ＝０．１ｍで抽出された（ｉ）＝０．１ｍ位置と、これより１個の磁気センサ部１２が基準ピッチ分だけ移動した（ｉ）＝０．２ｍ位置との間での磁界の強さの差を、次の３つの式によりそれぞれ演算する。得られた演算結果は記憶部２６に記憶する（Ｓ２１１）。
【００７４】
（数１１）
ＸΔＤ（ｉ）＝Ｘ（ｉ−ΔＤ／２）−Ｘ（ｉ＋ΔＤ／２）
【００７５】
（数１２）
ＹΔＤ（ｉ）＝Ｙ（ｉ−ΔＤ／２）−Ｙ（ｉ＋ΔＤ／２）
【００７６】
（数１３）
ＺΔＤ（ｉ）＝Ｚ（ｉ−ΔＤ／２）−Ｚ（ｉ＋ΔＤ／２）
【００７７】
その後、Ｓ２１２において、ｉが測線終点に達したか否かが判断される。測線終点に達していればＳ２１３に進み、測線終点に達していなければＳ２１４に進む。このＳ２１４では、ΔＤ＝０．１ｍグループの移動距離データの中で、測線始点を基準として２番目の（ｉ）＝０．２ｍの移動距離データを選出する。その後、Ｓ２１０に戻り、前記探査ラインａ上での（ｉ）＝０．１ｍ点の移動距離データと、（ｉ）＝０．２ｍ点での移動距離データとの間で、上述した工程を繰り返す。
【００７８】
その後、ｉ＝測線終点に到達した場合には、Ｓ２１３において、ΔＤが１．５ｍに達しているか否かが判断される。ΔＤ＝１．５ｍに達していればＳ２１５に進み、そうでなければＳ２１６に進む。Ｓ２１６では、５つのΔＤ＝０．１ｍ、０．２ｍ、０．５ｍ、１ｍ、１．５ｍのうち、０．１ｍの次に数値が大きいΔＤ＝０．２ｍが選出される。その後、Ｓ２０９に戻り、ΔＤ＝０．２ｍグループの測線始点である０．２ｍ点の移動位置データと、測線始点を基準とした２番目の（ｉ）＝０．４ｍ点での移動位置データとの間での磁界の強さの差を求める。その後、ｉが測線終点に達するまで上述した工程を繰り返す。その後も、Ｓ２１５を除くＳ２０９〜Ｓ２１６までの各工程を、ΔＤが１．５ｍに達するまで順次繰り返す。
【００７９】
次に、Ｓ２１５において、ΔＤ＝０．１ｍグループ、ΔＤ＝０．２ｍグループ、ΔＤ＝０．５ｍグループ、ΔＤ＝１ｍグループおよびΔＤ＝１．５ｍグループの各グループ別に、全ての前記磁界の強さの差データを、パソコン１７の制御部に搭載されたグラフ化手段３２を利用してそれぞれ線グラフ化し（図１３〜図１６のグラフ）、上述した一般的な差動式磁気探査の場合と同様に、各グラフの起伏状況から地中に埋まった不発弾１４の位置を探査する。具体的には、測線始点から２．４ｍ位置付近に小型の不発弾１４が埋設され、かつ測線始点から３ｍ付近に大型の不発弾１４が埋設され、さらに測線始点から４ｍ〜５ｍの領域に鋼矢板が埋まっているものと推測される。なお、図１６の３軸成分のトータル磁束密度のグラフからは、土中に埋まった不発弾１４の大きさを探査することができる。
【００８０】
このように、記憶部２６に記憶された位置磁界データの中から該当する位置磁界データをデータ抽出手段２７によって抽出する際、抽出の基準ピッチとなる測定地点間基準距離を複数とした。その結果、１個の磁気センサ部１２による１回の磁気探査のみで、磁気センサ部間の距離がそれぞれ異なる複数の移動体を用いて磁気探査を行った場合と同様に、周囲の磁場の影響を抑制し、不発弾１４の探査の分解能を高めることができる。
【００８１】
また、磁気センサ部１２として、各軸が互いに直交するようにＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に個々に配置した３軸磁気センサＳ１を採用したため、平面的探査となる１軸磁気センサＳを使用した場合とは異なり、３次元的に地中の不発弾１４を探査することができ、探査精度を高めることができる。
しかも、動揺センサ部４０により３軸磁気センサＳ１のＸ軸の傾き、Ｙ軸の傾きおよびＺ軸の各傾きを検出し、角度補正手段４１によってこれらの傾きをソフトウェア上で補正する。これにより、不発弾１４の探査中に移動体１１Ａが３次元的に傾いても、その傾きを自動補正することができる。その結果、回転を含む傾きを防止しながら移動体を探査ラインａ上で直線的に移動させるガイド構造体が不要となる。
その他の構成、作用および効果は、実施例１から推測可能な範囲であるため、説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
この発明は、不発弾探査、強磁性体近傍の探査などのために有用である。また、磁気探査の探査範囲の拡大および磁気探査の省力化も図れる技術としても有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１０，１０Ａ  差動式磁気探査システム、
１１，１１Ａ  移動体、
１２  磁気センサ部、
１３  距離センサ部、
１４  不発弾（磁性物体）、
１５，１５Ａ  差動式磁気探査部、
１６  演算処理手段、
２５  データ作成手段、
２６  記憶部、
２７  データ抽出手段、
４０  動揺センサ、
４１  角度補正手段、
Ｓ  １軸磁気センサ、
Ｓ１  ３軸磁気センサ、
ａ  探査ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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