(57)【要約】【課題】  探査対象でないマーカーが至近距離に存在していた場合でも、探査対象であるマーカーを探知したという誤探知を発生させないマーカー探査装置を提供する。【解決手段】  円盤状の筺体内に送信及び受信を兼用するコイルを配設して成るアンテナ１１２と、装置本体１１３と、からマーカー探査装置１１１を構成する。装置本体１１３は、マーカー６１の共振周波数と同一周波数の送信信号をアンテナ１１２に送信する送信回路１１４と、アンテナ１１２から応答信号を受信し、帯域フィルタ１２２を通過させ、マーカー６１の位置及び深度を抽出する受信回路１１５と、送信回路１１４と受信回路１１５との切換えを実行する信号切換回路１２０と、から成る。そして、帯域フィルタ１２２内に振幅制限回路１２４を形成する。【選択図】  図１０
2015148491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の筺体内に送信及び受信を兼用するコイルを配設して成るアンテナと、マーカーの共振周波数と同一周波数の送信信号を前記アンテナに送信する送信回路と、前記アンテナから応答信号を受信し、帯域フィルタを通過させて、マーカーの位置及び深度を抽出する受信回路と、前記送信回路と前記受信回路との切換えを実行する信号切換回路とから成る装置本体と、から構成されるマーカー探査装置において、
前記帯域フィルタ内に振幅制限回路を形成したことを特徴とするマーカー探査装置。
【請求項２】
前記振幅制限回路は、ダイオードから成るクリップ回路であることを特徴とする請求項１に記載のマーカー探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に埋設された水道管、ガス管等の埋設物に直接連結し、又はその近傍に配置したマーカーを、地表面上において移動させつつ磁界を発生させることによって探査するマーカー探査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地中に埋設された水道管、ガス管等の埋設物の埋設位置を探知する方法として、図１及び図２に示すように、水道管、ガス管等の埋設物Ｐにマーカー６１を直接連結し、又はその近傍に配置しておき、地表面Ｇ上においてマーカー探査装置５１を移動させつつ磁界を発生させることによってマーカー６１の埋設位置を探査し、これによって水道管、ガス管等の埋設物Ｐの埋設位置を探知する方法が知られている。
【０００３】
ここで、図１及び図３に示すように、マーカー６１は、杭形状の筺体内にコイル及びコンデンサを組み合わせた共振回路を構成したものであり、マーカー探査装置５１は、円盤状の筺体内に送信コイル及び受信コイルを配設したアンテナ５２と、送信回路５４、受信回路５５、中央処理装置（ＣＰＵ）５６、表示装置５７、スピーカ５８を有する装置本体５３から構成したものである。
【０００４】
地表面Ｇ上においてマーカー探査装置５１を移動させつつ、中央処理装置５６からの指令によって、図４（イ）に示すように、送信回路５４がマーカー６１の共振周波数と同一周波数の送信信号を出力すると、アンテナ５２の送信コイルが励起され、共振周波数と同一周波数の交流磁界が発生する。
この一次磁界を地中に埋設したマーカー６１が捕捉すると、図４（ロ）に示すように、共振回路に誘導電流が流れ、この誘導電流によって、図４（ハ）に示すように、マーカー６１の周囲には同一周波数の二次磁界が発生する。
【０００５】
この二次磁界をアンテナ５２の受信コイルが捕捉すると、受信コイルには交流電流が流れるが、受信回路５５は送信停止後の信号のみを検出するため、図４（ニ）に示すように、受信回路５５からは送信信号を停止した後の応答信号が出力される。
この応答信号の強度を、表示装置５７によって信号レベル量を視認し、又は、スピーカ５８によって音声出力して聴取し、応答信号の強度が極大値を示す時、すなわち、信号レベル量、出力音声の音量が極大値を示す時のマーカー探査装置５１の位置をマーカー６１の埋設位置の直上地点と判断する。
【０００６】
このようなマーカー探査装置５１において、探査精度を向上させるためには、アンテナ５２の送信コイルの出力電圧を増大させ、一次交流磁界の強度を高めること、又、受信コイルの感度を高めることが必要であるが、受信コイルの観点から探査精度を向上させるようにしたマーカー探査装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１に記載されたマーカー探査装置は、アンテナの受信コイルの外径を送信コイルの外径より大とすると共に、送信コイルの外径を受信コイルの外径の１／２より大とすることによって、送信コイルと受信コイルとの直接結合を抑制しつつ受信コイルの感度を高め、マーカーの探査精度を向上させるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１０７１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のマーカー探査装置は、何れも、マーカーの埋設位置、すなわち、水平方向位置を探査するものであって、埋設位置と同時にマーカーの埋設深度、すなわち、垂直方向位置を探査するものは存在しなかった。
【００１０】
又、埋設位置と同時にマーカーの埋設深度を探査できるようにすると、どうしても信号処理に要する時間が長くなるため、マーカー探査装置を移動することによる、マーカーの埋設位置の実際とのずれが大きくなってしまう問題がある。
【００１１】
かかる従来の問題点を解決するために、本願の発明者は、図６に示すような、マーカーの埋設深度を探査することができると共に、それによる信号処理時間が長くなるのを極力防止して、マーカーの埋設位置の実際とのずれを極力小さくするようにしたマーカー探査装置１１を開発した。
【００１２】
このマーカー探査装置１１によって、図５に示すように、マーカー６１の埋設位置と同時にマーカー６１の埋設深度Ｄ１，Ｄ２を探査する方法について説明する。
【００１３】
本発明のマーカー探査装置１１は、図６に示すように、アンテナ１２と装置本体１３とから構成してある。
【００１４】
アンテナ１２は、図６に示すように、円盤状の筺体内に送信及び受信を兼用するコイルを配設してある。
【００１５】
装置本体１３は、図６に示すように、送信回路１４、受信回路１５、表示装置１７、表示用中央処理装置（ＣＰＵ）１８から構成してある。
【００１６】
送信回路１４は、制御用中央処理装置１６、信号増幅器１９を有しており、制御用中央処理装置１６が生成したマーカー６１の共振周波数と同一周波数の送信信号を信号増幅器１９によって電力増幅し、アンテナ１２に交流電流を流す。
【００１７】
これによって、コイルの周囲に一次磁界が発生し、所定時間、マーカー６１に送信信号が発信され、マーカー６１の共振回路に誘導電流が流れる。
尚、マーカー６１に送信信号を送信している間は、制御用中央処理装置１６によって後記信号切換回路２０のスイッチが遮断され、受信回路１５には応答信号は伝達されない。
【００１８】
マーカー６１の共振回路に誘導電流が流れると、マーカー６１の周囲に二次磁界が発生し、応答信号が発信され、アンテナ１２のコイルに交流電流が流れる。
尚、送信信号を停止した後も、マーカー６１の共振回路には誘導電流が流れるから、応答信号は減衰しつつも発信される。
【００１９】
受信回路１５は、図６に示すように、制御用中央処理装置１６、信号切換回路２０、信号増幅器２１、帯域フィルタ２２、Ａ／Ｄコンバータ２３を有している。
制御用中央処理装置１６によって信号切換回路２０のスイッチが受信回路１５と接続されると、コイルによって受信された応答信号は、信号増幅器２１によって電圧増幅され、帯域フィルタ２２によって所定周波数帯域以外の応答信号は除去され、その後、Ａ／Ｄコンバータ２３によってデジタル信号へと変換される。
【００２０】
デジタル化された応答信号は制御用中央処理装置１６に入力され、制御用中央処理装置１６によって応答信号の強さに対応した受信値Ｃが算出される。
【００２１】
この受信値Ｃを安定化するために、図７に示すように、制御用中央処理装置１６は送信信号の発信と応答信号の受信を交互に複数回繰り返し、受信した応答信号をデジタル化して、得られたｎ個の受信信号Ｓ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎから、下記数式１によって受信値Ｃを算出するようにしている。
【００２２】
【数１】
2015148491.tif 000003
【００２３】
埋設深度Ｄは、下記表１及び表２に示すように、この受信値Ｃに対応してデータテーブル化してあり、制御用中央処理装置１６においてこのデータテーブルを参照し、受信値Ｃに対応する深度Ｄを抽出するようになっている。
尚、データテーブルは２種類用意してあるが、さらに、複数種類用意してもよい。
【００２４】
【表１】
2015148491.tif 000004
【００２５】
【表２】
2015148491.tif 000005
【００２６】
このようにした求められた受信値Ｃ及び深度Ｄは、図６に示すように、制御用中央処理装置１６から表示用中央処理装置１８に転送され、表示用中央処理装置１８によって適宜形式に整理され、表示装置１７に表示される。
【００２７】
ところで、マーカー６１には、水道管用、ガス管用、通信用、電気用等の用途があり、用途の異なるマーカー６１では、異なる共振周波数を有するようになっている。
例えば、水道管用としては、１４７．６ｋＨｚ（１Ｗ）、１９６．９ｋＨｚ（２Ｗ）、ガス管用としては、８３．０ｋＨｚ（１Ｇ）、１１０．７ｋＨｚ（２Ｇ）、通信用としては、２３８．５ｋＨｚ（１Ｔ）、電気用としては、２８８．９ｋＨｚ（２Ｔ）のものが使用されている。
【００２８】
マーカー探査装置１１は、帯域フィルタ２２によって、上記のように、探査対象となるマーカー６１以外の共振周波数を有するマーカー６１からの応答信号を阻止するようになっているが、信号切換回路２０を切り替えた際におけるショックによって、帯域フィルタ２２内に共振ノイズが発生してしまう。
この共振ノイズは、その周波数が帯域フィルタ２２の通過周波数と同一のため、帯域フィルタ２２では阻止できず、通過してしまうが、その振幅は約４０ｍＶｐ−ｐと小さく、マーカー６１からの受信信号よりも速く消滅するため、Ａ／Ｄコンバータ２３での受信を遅らせれば、共振ノイズの影響を排除することができる。
【００２９】
ここで、図８に示すように、探査対象となるマーカー６１（１Ｗ）以外の共振周波数を有するマーカー６１（２Ｗ）がアンテナ１２の至近距離に存在していた場合、このマーカー６１（２Ｗ）からの応答信号をアンテナ１２で受信しても、共振周波数が異なるため、帯域フィルタ２２によって阻止され、Ａ／Ｄコンバータ２３には伝達されない。
しかし、図９に示すように、帯域フィルタ２２において発生する共振ノイズは大きくなって、消滅するまでの時間も長くなる。よって、Ａ／Ｄコンバータ２３での受信を遅らせても、共振ノイズの影響を排除することができず、マーカー探査装置１１が探査対象であるマーカー６１（１Ｗ）を探知したという誤探知が発生してしまう。
【００３０】
本発明は、かかる問題点を解決するために為されたものであって、その目的とするところは、探査対象となるマーカー以外の共振周波数を有するマーカーがアンテナの至近距離に存在していた場合であっても、帯域フィルタにおいて発生する共振ノイズの影響を排除することができて、探査対象であるマーカーを探知したという誤探知を発生させないマーカー探査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
上記目的を達成するために、本発明のマーカー探査装置は、円盤状の筺体内に送信及び受信を兼用するコイルを配設して成るアンテナと、マーカーの共振周波数と同一周波数の送信信号を前記アンテナに送信する送信回路と、前記アンテナから応答信号を受信し、帯域フィルタを通過させて、マーカーの位置及び深度を抽出する受信回路と、前記送信回路と前記受信回路との切換えを実行する信号切換回路とから成る装置本体と、から構成されるマーカー探査装置において、前記帯域フィルタ内に振幅制限回路を形成したことを特徴とする。
【００３２】
前記振幅制限回路は、ダイオードから成るクリップ回路とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のマーカー探査装置によれば、探査対象となるマーカー以外の共振周波数を有するマーカーがアンテナの至近距離に存在していた場合であっても、帯域フィルタにおいて発生する共振ノイズの影響を排除することができて、探査対象であるマーカーを探知したという誤探知を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】マーカー探査装置によってマーカーの埋設位置を探査する原理を示す説明図である。
【図２】水道管、ガス管の近傍にマーカーを配置した状態を示す説明図である。
【図３】従来のマーカー探査装置の概略構成図である。
【図４】マーカー探査装置が送信信号を出力した場合の（イ）はアンテナコイルから送信される信号波形を示す図、（ロ）はマーカーの誘導電流波形を示す図、（ハ）はマーカーがあるときにアンテナコイルに流れる信号を示す図、（ニ）は受信回路からの出力信号波形を示す図である。
【図５】マーカー探査装置によってマーカーの埋設深度を探査する方法を示す説明図である。
【図６】本願の発明者が開発したマーカー探査装置の概略構成図である。
【図７】マーカーの埋設深度を探査する場合に実行する信号処理の方法を示す説明図である。
【図８】複数種類のマーカーが存在する状態を示す説明図である。
【図９】帯域フィルタにおいて発生する共振ノイズを説明する図である。
【図１０】本発明のマーカー探査装置の概略構成図である。
【図１１】本発明のマーカー探査装置における帯域フィルタの構成図である。
【図１２】帯域フィルタ内に形成される振幅制限回路の構成図である。
【図１３】振幅制限回路によって共振ノイズが減少することを説明する図である。
【図１４】探査対象となるマーカー以外の共振周波数を有するマーカーの埋設深度による受信値の変化を測定する試験方法を示す説明図である。
【図１５】探査対象となるマーカー以外の共振周波数を有するマーカーの埋設深度による受信値の変化を測定した試験結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明のマーカー探査装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
本発明のマーカー探査装置１１１は、図１０に示すように、アンテナ１１２と装置本体１１３とから構成してある。
【００３７】
アンテナ１１２は、図１０に示すように、円盤状の筺体内に送信及び受信を兼用するコイルを配設してある。
【００３８】
装置本体１１３は、図１０に示すように、送信回路１１４、受信回路１１５、表示装置１１７、表示用中央処理装置（ＣＰＵ）１１８から構成してある。
【００３９】
送信回路１１４は、制御用中央処理装置１１６、信号増幅器１１９を有しており、制御用中央処理装置１１６が生成したマーカー６１の共振周波数と同一周波数の送信信号を信号増幅器１１９によって電力増幅し、アンテナ１１２に交流電流を流す。
【００４０】
これによって、コイルの周囲に一次磁界が発生し、所定時間、マーカー６１に送信信号が発信され、マーカー６１の共振回路に誘導電流が流れる。
尚、マーカー６１に送信信号を送信している間は、制御用中央処理装置１１６によって後記信号切換回路１２０のスイッチが遮断され、受信回路１１５には応答信号は伝達されない。
【００４１】
受信回路１１５は、図１０に示すように、制御用中央処理装置１１６、信号切換回路１２０、信号増幅器１２１、帯域フィルタ１２２、Ａ／Ｄコンバータ１２３を有している。
制御用中央処理装置１１６によって信号切換回路１２０のスイッチが受信回路１１５と接続されると、コイルによって受信された応答信号は、信号増幅器１２１によって電圧増幅され、帯域フィルタ１２２によって所定周波数帯域以外の応答信号は除去され、その後、Ａ／Ｄコンバータ１２３によってデジタル信号へと変換される。
【００４２】
デジタル化された応答信号は制御用中央処理装置１１６に入力され、制御用中央処理装置１１６によって応答信号の強さに対応した受信値Ｃが算出される。
【００４３】
埋設深度Ｄは、表１及び表２に示すように、この受信値Ｃに対応してデータテーブル化してあり、制御用中央処理装置１１６においてこのデータテーブルを参照し、受信値Ｃに対応する深度Ｄを抽出するようになっている。
【００４４】
このようにした求められた受信値Ｃ及び深度Ｄは、図１０に示すように、制御用中央処理装置１１６から表示用中央処理装置１１８に転送され、表示用中央処理装置１１８によって適宜形式に整理され、表示装置１１７に表示される。
【００４５】
本発明のマーカー探査装置１１１がマーカー探査装置１１と異なる点は、図１０に示すように、帯域フィルタ１２２内に振幅制限回路１２４を形成した点である。
【００４６】
帯域フィルタ１２２は、より詳細には、図１１に示すように、増幅器１２５、帯域フィルタ１２６、振幅制限回路１２４、帯域フィルタ１２７及びバッファ１２８から構成される。
【００４７】
振幅制限回路１２４は、図１２に示すように、動作スイッチ１２９及びクリップ回路１３０から構成され、クリップ回路１３０は、ダイオード２個を逆向きに接続して構成したものである。
【００４８】
この帯域フィルタ１２２によれば、コイルによって受信された応答信号は、信号増幅器１２１によって電圧増幅された後、帯域フィルタ１２６によって所定周波数帯域以外の応答信号が除去されるが、共振ノイズが発生する。
しかし、電圧増幅後の応答信号が大きい場合、応答信号が帯域フィルタ１２６に接続された振幅制限回路１２４によってクリップし、共振ノイズは発生しない。
クリップした応答信号は、帯域フィルタ１２７によって所定周波数帯域以外の応答信号は除去される。
【００４９】
以上の通り、振幅制限回路１２４によれば、探査対象以外の共振周波数を有するマーカー６１からの応答信号によって帯域フィルタ１２２において発生する共振ノイズの振幅を大幅に減小させることができるから、共振ノイズが消滅するまでの時間も大幅に短くすることができる。
よって、Ａ／Ｄコンバータ１２３の受信信号において、マーカー６１からの応答信号によって帯域フィルタ１２２に発生する共振ノイズの影響を排除することができ、マーカー探査装置１１１によるマーカー６１の誤探知を防止することができる。
【００５０】
図１３に示すように、帯域フィルタ１２２内に振幅制限回路１２４を形成したことによって、帯域フィルタ１２２からの共振ノイズの出力が８５０ｍＶｐ−ｐから１４０ｍＶｐ−ｐへと大幅に減少することが分かった。
【００５１】
［試験例１］
図１４に示すように、探査対象となるマーカー以外の共振周波数を有するマーカー６１及びマーカー探査装置１１１を設定し、マーカー６１の上端面とアンテナ１１２の下端面との距離を変更することによって、マーカー探査装置１１１によって算出された受信値Ｃを検証した。
【００５２】
その結果は、図１５に示すようであり、マーカー６１がアンテナ１１２に近接して存在していた場合に、共振ノイズによって算出される受信値Ｃが最大１００であったものが、
振幅制限回路１２４を形成することによって、最大５となることがわかった。
【００５３】
以上のように、本発明のマーカー探査装置によれば、探査対象となるマーカー以外の共振周波数を有するマーカーがアンテナの至近距離に存在していた場合であっても、帯域フィルタにおいて発生する共振ノイズの影響を排除することができて、探査対象であるマーカーを探知したという誤探知を防止することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１１１  マーカー探査装置
１１２  アンテナ
１１３  装置本体
１１４  送信回路
１１５  受信回路
１２０  信号切換回路
１２２  帯域フィルタ
１２４  振幅制限回路
６１  マーカー
【図１】
2015148491.tif 000006
【図２】
2015148491.tif 000007
【図３】
2015148491.tif 000008
【図４】
2015148491.tif 000009
【図５】
2015148491.tif 000010
【図６】
2015148491.tif 000011
【図７】
2015148491.tif 000012
【図８】
2015148491.tif 000013
【図９】
2015148491.tif 000014
【図１０】
2015148491.tif 000015
【図１１】
2015148491.tif 000016
【図１２】
2015148491.tif 000017
【図１３】
2015148491.tif 000018
【図１４】
2015148491.tif 000019
【図１５】
2015148491.tif 000020