(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象位置への方位のみならず、距離や位置、座標をも測定できる斜面測定装置を提供する。【解決手段】三軸座標系の各軸に中心軸が一致するようにしてある位置に配置の第一、第二、第三の励磁コイルＥｘ１、Ｅｘ２、Ｅｘ３と、各励磁コイルを信号発生回路の出力で順に励磁するための第一の切り替え回路１３と、三軸座標系の各軸に中心軸が一致するようにして測定対象位置に配置の第一、第二、第三の検出コイルＤｘ１、Ｄｘ２、Ｄｘ３と、各検出コイルの出力を順に取り出すための第二の切り替え回路２３と、第二の切り替え回路の出力から電圧信号を得る電圧取出し回路とを含む。はじめに、第一の励磁コイルを励磁して電圧を順に取り出し、次に、第二の励磁コイルを励磁し、続いて、第三の励磁コイルを励磁して電圧を順に取り出す。合計９種類の誘起電圧を用いて演算を行うことにより、基準位置から測定対象位置への方位、距離、さらに座標を算出する。【選択図】      図１
2004157011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に第一、第二、第三のコイルを組み合わせてなる第一のコイル群を第一の位置に配置し、
互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に第四、第五、第六のコイルを組み合わせてなる第二のコイル群を第二の位置に配置し、
はじめに前記第一のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、
次に前記第二のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、
次に前記第三のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、
前記第四、第五、第六のコイルから得られた合計９種類の誘起電圧を用いて予め定められた演算を行うことにより、前記第一の位置から前記第二の位置への方位を算出すると共に、前記第一の位置と前記第二の位置の間の距離を算出し、
前記第一の位置の座標と前記第一の位置から前記第二の位置への方位及び距離とから前記第二の位置の座標を算出する斜面測定方法であって、
前記第一のコイル群または前記の第二のコイル群を移動体上に配置することを特徴とする斜面測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の斜面測定方法において、前記第一のコイル群または前記第二のコイル群を少なくとも２組以上配置することで測定精度の向上、または相対変位を得ることを特徴とする斜面測定方法。
【請求項３】
信号発生回路と、
第一の位置に配置され、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に第一、第二、第三のコイルを組み合わせてなる第一のコイル群と、
第二の位置に配置され、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に第四、第五、第六のコイルを組み合わせてなる第二のコイル群と、
前記第一、第二、第三のコイルを前記信号発生回路の出力で順に励磁するための第一の切り替え回路と、
前記第四、第五、第六のコイルから出力を順に取り出すための第二の切り替え回路と、
前記第四、第五、第六のコイルから得られた出力を用いて予め定められた演算を行う第一の制御演算手段とを含み、
はじめに前記第一のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、
次に前記第二のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、
次に前記第三のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、
前記第一の制御演算手段は、前記第四、第五、第六のコイルから得られた合計９種類の誘起電圧を用いて前記予め定められた演算を行うことにより、前記第一の位置から前記第二の位置への方位を算出すると共に、前記第一の位置と前記第二の位置の間の距離を算出し、更に前記第一の位置の座標と前記第一の位置から前記第二の位置への方位及び距離とから前記第二の位置の座標を算出する斜面測定装置であって、
前記第一のコイル群または前記の第二のコイル群を移動体上に配置するようにしたことを特徴とする斜面測定装置。
【請求項４】
請求項３記載の斜面測定装置において、前記第二の切り替え回路には前記第四、第五、第六のコイルからの出力を収集する第二の制御演算手段が接続され、該第二の制御演算手段には情報の送受信を行うための第二の通信手段が接続され、前記第一の制御演算手段には前記第二の通信手段との間で情報の送受信を行うための第一の通信手段が接続されていることを特徴とする斜面測定装置。
【請求項５】
請求項４記載の斜面測定装置において、前記第一の制御演算手段は前記第一の切り替え回路の切り替え制御を行うと共に、前記第一の通信手段を介して前記第二の切り替え回路の切り替え情報を前記第二の制御演算手段に送り、該第二の制御演算手段は前記第二の通信手段を介して受信した前記切り替え情報に基づいて前記第二の切り替え回路の切り替え制御を行うことを特徴とする斜面測定装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の斜面測定装置において、前記第一のコイル群または前記第二のコイル群を少なくとも２組以上配置することで測定精度の向上、または相対変位を得ることを特徴とする斜面測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速道路などの盛土斜面の崩壊を早期に検出する斜面測定方法及び測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路の路肩のような斜面の崩壊を測定する場合の測定方式として、以下のような例がある。
【０００３】
第一の例では、測定対象位置と基準位置の間にワイヤを設置すると共にワイヤには張力計を設置し、ワイヤの張力から斜面の崩壊発生を検出する。
【０００４】
第二の例では、測定対象位置と基準位置との間にワイヤを設置すると共にワイヤには移動計などを設置し、ワイヤの変位から斜面の崩壊発生を検出する。
【０００５】
これらの測定手法は、測定対象に対して測定系を接触させる形で測定しており、測定間隔、すなわち測定対象位置と基準位置との間隔を長くするとワイヤの弛みが測定誤差として影響することになることから、比較的短距離の間隔の測定に限定される。
【０００６】
上記の問題点を解消する測定手段として、光学的測定方法がある。光学測定方式を用いる場合には光波距離計やトランシット等が用いられる。このような光学計測機器を用いることで、基準位置を決定して測定対象位置への光学測量を行い、基準位置に対する測定対象位置の方位変化を非接触で求めることができる。しかも測定間隔も長距離にすることが可能となり、斜面の変位や崩壊を測定する方式として用いられている。
【０００７】
しかしながら、光学測定方式では地中内部の検出対象を直視出来ないことから、地表面の変位を三次元座標系で求めることは出来ても、地中内部の変位を測定出来ないと言う欠点がある。
【０００８】
これを解決する手法として、本出願人により以下のような測定方法が提案されている。この測定方法は、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に中心軸が一致するようにしてあらかじめ決められた基準位置に第一、第二、第三の励磁コイルを配置し、前記基準位置から離れた測定対象位置には互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に中心軸が一致するようにして第一、第二、第三の検出コイルを配置し、はじめに、前記第一の励磁コイルを励磁してその際の前記第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧を順に計測し、次に、前記第二の励磁コイルを励磁してその際の前記第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧を順に計測し、続いて、前記第三の励磁コイルを励磁してその際の前記第一、第二、第三の検出コイルに誘起される電圧を順に計測し、前記第一、第二、第三の検出コイルから得られた合計９種類の誘起電圧を用いてあらかじめ定められた演算を行うことにより、前記基準位置から前記測定対象位置への方位を算出する方位測定方法である（特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−０５４９２８号公報（第１頁、図１）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の測定方法では、方位が測定されるのみであり、測定対象位置までの距離や座標を算出することは提案していない。また、第一〜第三の励磁コイルをあらかじめ決められた基準位置に設置しなければならず、上記のように道路の路肩のような斜面の崩壊を測定する場合には、そこに第一〜第三の検出コイルだけでなく第一〜第三の励磁コイルも固定設置しなければならない。これは、測定箇所が増えると第一〜第三の励磁コイルの設置個数も増えることを意味する。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、測定対象位置への方位のみならず、距離や位置、座標をも測定できる斜面測定方法及び測定装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の課題は、励磁コイルを固定設置しなくても上記の測定を実現できる斜面測定方法及び測定装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に第一、第二、第三のコイルを組み合わせてなる第一のコイル群を第一の位置に配置し、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に第四、第五、第六のコイルを組み合わせてなる第二のコイル群を第二の位置に配置し、はじめに前記第一のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、次に前記第二のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、次に前記第三のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、前記第四、第五、第六のコイルから得られた合計９種類の誘起電圧を用いて予め定められた演算を行うことにより、前記第一の位置から前記第二の位置への方位を算出すると共に、前記第一の位置と前記第二の位置の間の距離を算出し、前記第一の位置の座標と前記第一の位置から前記第二の位置への方位及び距離とから前記第二の位置の座標を算出する斜面測定方法であって、前記第一のコイル群または前記の第二のコイル群を移動体上に配置することを特徴とする斜面測定方法が提供される。
【００１４】
本発明によればまた、信号発生回路と、第一の位置に配置され、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に第一、第二、第三のコイルを組み合わせてなる第一のコイル群と、第二の位置に配置され、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に第四、第五、第六のコイルを組み合わせてなる第二のコイル群と、前記第一、第二、第三のコイルを前記信号発生回路の出力で順に励磁するための第一の切り替え回路と、前記第四、第五、第六のコイルから出力を順に取り出すための第二の切り替え回路と、前記第四、第五、第六のコイルから得られた出力を用いて予め定められた演算を行う第一の制御演算手段とを含み、はじめに前記第一のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、次に前記第二のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、次に前記第三のコイルを励磁してその際に前記第四、第五、第六のコイルに誘起される電圧を順に計測し、前記第一の制御演算手段は、前記第四、第五、第六のコイルから得られた合計９種類の誘起電圧を用いて前記予め定められた演算を行うことにより、前記第一の位置から前記第二の位置への方位を算出すると共に、前記第一の位置と前記第二の位置の間の距離を算出し、更に前記第一の位置の座標と前記第一の位置から前記第二の位置への方位及び距離とから前記第二の位置の座標を算出する斜面測定装置であって、前記第一のコイル群または前記の第二のコイル群を移動体上に配置するようにしたことを特徴とする斜面測定装置が提供される。
【００１５】
本斜面測定装置の好ましい態様においては、前記第二の切り替え回路には前記第四、第五、第六のコイルからの出力を収集する第二の制御演算手段が接続され、該第二の制御演算手段には情報の送受信を行うための第二の通信手段が接続され、前記第一の制御演算手段には前記第二の通信手段との間で情報の送受信を行うための第一の通信手段が接続される。
【００１６】
本斜面測定装置の好ましい態様においてはまた、前記第一の制御演算手段は前記第一の切り替え回路の切り替え制御を行うと共に、前記第一の通信手段を介して前記第二の切り替え回路の切り替え情報を前記第二の制御演算手段に送り、該第二の制御演算手段は前記第二の通信手段を介して受信した前記切り替え情報に基づいて前記第二の切り替え回路の切り替え制御を行う。
【００１７】
なお、上記の斜面測定方法、斜面測定装置のいずれにおいても、前記第一のコイル群または前記第二のコイル群を少なくとも２組以上配置することで測定精度の向上、または相対変位を得ることができる。
【００１８】
【作用】
本発明によれば、斜面の地中内部に設置した複数の検出コイルの出力から斜面内部の変位を検出できるため、斜面内部の土塊にひずみが発生して斜面表面が崩壊に至る前兆を検出することが可能となり、斜面表面の崩壊だけでなく斜面内部のひずみ発生段階で警報を行うことも可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態による斜面測定装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１において、斜面測定装置は交番信号を出力する信号発生回路として、発振回路１１とその出力を増幅するための増幅器１２とを有する。発振回路１１の周波数は可聴帯域が望ましいが、これに限定されない。また、斜面測定装置は互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に中心軸が一致するように一体化され、ある特定位置に配置される第一、第二、第三の励磁コイルＥｘ１、Ｅｘ２、Ｅｘ３と、第一〜第三の励磁コイルＥｘ１〜Ｅｘ３を増幅器１２の出力で順に励磁するための第一の切り替え回路１３を有する。
【００２１】
第一のコンピュータ１５（第一の制御演算手段）は発振回路１１の制御を行うとともに、第一の切り替え回路１３を制御し、所定手順で第一〜第三の励磁コイルＥｘ１〜Ｅｘ３を順次励磁する。第一のコンピュータ１５はまた、アンテナを備えた第一の通信回路１６及び第二の通信回路２６を用いた無線通信により第二のコンピュータ２５を制御する。
【００２２】
斜面測定装置は更に、互いに直交する三軸座標系のそれぞれの軸に中心軸が一致するように一体化して測定対象位置に配置される第一、第二、第三の検出コイルＤｘ１、Ｄｘ２、Ｄｘ３と、第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３の出力を順に取り出すための第二の切り替え回路２３とを有する。第二の切り替え回路２３には、第二の切り替え回路２３で選択された出力の検波を行う検波回路２７が接続されている。検波回路２７の出力は電圧計２８により電圧信号として取り出される。
【００２３】
第二のコンピュータ２５（第二の制御演算手段）は、第一の通信回路１６と第二の通信回路２６を用いた無線通信により第一のコンピュータ１５で制御されて第二の切り替え回路２３を制御する。つまり、第二のコンピュータ２５は第一のコンピュータ１５から第二の切り替え回路２３における切り替え手順に関する情報を受けて、この情報に基づく所定手順で第二の切り替え回路２３を切り替え、これにより電圧計２８から得られる第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３の誘起電圧を収録する。第二のコンピュータ２５に収録された第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３の誘起電圧は第一の通信回路１６と第二の通信回路２６を用いた無線通信により第一のコンピュータ１５に収録され、第一のコンピュータ１５は以下に述べる方法で測定対象位置座標を演算する。
【００２４】
図２は本発明による斜面測定装置の測定状況を示す図である。第一〜第三の励磁コイルＥｘ１〜Ｅｘ３、発振回路１１、増幅器１２、第一の切り替え回路１３、第一のコンピュータ１５、第一の通信回路１６からなる第一の測定機器は移動可能な車両上に搭載されている。
【００２５】
一方、第二の切り替え回路２３、検波回路２７、電圧計２８、第二のコンピュータ２５、第二の通信回路２６といった第二の測定機器ならびに路面下あるいは斜面内に配置された第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３を少なくとも１組、斜面上の測定対象位置に配置する。これにより、道路に沿って路面下あるいは斜面内に複数の測定対象位置を設定すれば、車両を移動させて順次測定を行うことが可能となる。
【００２６】
なお、第一の測定機器は車両以外の移動体に配置したり、移動体から路面上や斜面上に下ろしてから測定を行うようにしても問題が無いことは言うまでもない。また、第二の測定機器を移動体に搭載し、第一の測定機器を測定対象位置に配置しても良い。
【００２７】
また、第二のコンピュータ２５ならびに第一の通信回路１６と第二の通信回路２６を使用せず、発振回路１１、増幅器１２、第一の切り替え回路１３、第二の切り替え回路２３、検波回路２７、電圧計２８といった測定機器を車両上に配置し、ケーブルを用いて前記の測定機器と第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３とを接続することで同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】
図３は本発明による斜面測定装置の方位測定原理を説明するための図である。直交する三軸座標系のそれぞれの軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸とし、Ｘ軸に中心軸ＸＣ１が一致する基準位置Ｐｏの励磁コイルから発生する磁気モーメントをＭとする。ここで、基準位置Ｐｏというのは説明上の呼称であり、基準位置Ｐｏが固定的に設定されることを意味するものではない。この場合、磁気モーメントＭが作る磁界上の測定対象位置Ｐａにおける磁界をＨｘとすれば、基準位置Ｐｏと測定対象位置Ｐａとの間の距離ｒ方向の成分をＨｘｒ、ｒ方向と直交して中心軸ＸＣ１の外側に向かう成分をＨｘθとすると、Ｈｘｒ、Ｈｘθは次式で示される。なお、次式においてθｘはｒ方向がＸ軸と作る角度とし、μ０  はこの空間の透磁率とする。
【００２９】
Ｈｘｒ＝２Ｍ（ｃｏｓθｘ／４πμ０  ｒ３  ）
Ｈｘθ＝Ｍ（ｓｉｎθｘ／４πμ０  ｒ３  ）
また、磁界Ｈの二乗は次の（１）式、（２）式で示される。
【００３０】
Ｈｘ２  ＝Ｈｘｒ２  ＋Ｈｘθ２  
＝Ｋｒ２  （３ｃｏｓ２  θｘ＋１）                          （１）
＝Ｋｒ２  ｛（３ｘ２  ／ｒ２  ）＋１｝                          （２）
但し、Ｋｒ＝Ｍ／４πμ０  ｒ３  とし、ｘは距離ｒのＸ軸方向の成分とする。
【００３１】
Ｘ軸の励磁コイルを励磁したときの測定対象位置Ｐａに配置する第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３に誘起される電圧をＥｕ１、Ｅｖ１、Ｅｗ１とする。また、第一の基準位置ＰｏのＹ軸の励磁コイルを励磁したときの測定対象位置Ｐａの第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３に誘起される電圧をＥｕ２、Ｅｖ２、Ｅｗ２とする。さらに第一の基準位置ＰｏのＺ軸の励磁コイルを励磁したときの測定対象位置Ｐａの第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３に誘起される電圧をＥｕ３、Ｅｖ３、Ｅｗ３として、それぞれの２乗和としてＥｘ２  、Ｅｙ２  、Ｅｚ２  を次のように定義する。これらをまとめて（３）式とする。
【００３２】
Ｅｘ２  ＝Ｅｕ１２  ＋Ｅｖ１２  ＋Ｅｗ１２  
Ｅｙ２  ＝Ｅｕ２２  ＋Ｅｖ２２  ＋Ｅｗ２２  
Ｅｚ２  ＝Ｅｕ３２  ＋Ｅｖ３２  ＋Ｅｗ３２                            （３）
ここで、Ｋｅを検出コイルを励磁する磁界の強さとコイルに誘起される電圧の比例定数とすれば、（１）式と（３）式からＸ軸の励磁コイルを励磁した磁界の二乗Ｈｘ２  は次の式で示される。これらをまとめて（４）式とする。
【００３３】
Ｈｘ２  ＝Ｋｒ２  （３ｃｏｓ２  θｘ＋１）
＝Ｋｅ（Ｅｕ１２  ＋Ｅｖ１２  ＋Ｅｗ１２  ）
＝ＫｅＥｘ２                                              （４）
ここで（４）式をＥｘ２  について解くと（２）式から、以下の式が導かれる。これらをまとめて（５）式とする。
【００３４】
Ｅｘ２  ＝（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）（３ｃｏｓ２  θｘ＋１）
＝（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）｛（３ｘ２  ／ｒ２  ）＋１｝              （５）
同様にＹ軸、Ｚ軸の励磁コイルを励磁したときの出力電圧は以下の（６）式と（７）式で示される。（６）式、（７）式において、θｙ、θｚはそれぞれｒ成分がＹ軸、Ｚ軸と作る角度とする。
【００３５】
Ｅｙ２  ＝（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）（３ｃｏｓ２  θｙ＋１）
＝（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）｛（３ｙ２  ／ｒ２  ）＋１｝              （６）
Ｅｚ２  ＝（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）（３ｃｏｓ２  θｚ＋１）
＝（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）｛（３ｚ２  ／ｒ２  ）＋１｝              （７）
（５）式、（６）式、（７）式を合計すると以下の（８）式となる。
【００３６】
Ｅｘ２  ＋Ｅｙ２  ＋Ｅｚ２  
＝（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）［｛３（ｘ２  ＋ｙ２  ＋ｚ２  ）／ｒ２  ｝＋３］
＝６（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）                                          （８）
（８）式を（５）式に代入すれば以下の（９）式のようになる。
【００３７】
Ｅｘ２  ＝（Ｋｒ２  ／Ｋｅ）（３ｃｏｓ２  θｘ＋１）
＝（Ｅｘ２  ＋Ｅｙ２  ＋Ｅｚ２  ）（３ｃｏｓ２  θｘ＋１）／６  （９）
（９）式よりθｘを算出すると、以下の数１で表される。
【００３８】
【数１】
2004157011.tif 000003
同様にＹ軸、Ｚ軸についてのθｙ、θｚは以下の数２、数３で示される。
【００３９】
【数２】
2004157011.tif 000004
【数３】
2004157011.tif 000005
以上の通り、第一〜第三の検出コイルＤｘ１〜Ｄｘ３に誘起される電圧Ｅｕ１、Ｅｖ１、Ｅｗ１、Ｅｕ２、Ｅｖ２、Ｅｗ２、Ｅｕ３、Ｅｖ３、Ｅｗ３を計測すれば数１から数３の演算により、基準位置Ｐｏから測定対象位置Ｐａへの方位が求まる。
【００４０】
図４は本発明による斜面測定装置の距離測定原理を説明するための図である。図４のように基準位置Ｐｏに配置されたループ寸法が波長に比べて十分短い微小ループアンテナの測定対象位置Ｐａにおける放射電磁界は以下の一般式である数４、数５、数６で示され、ＨｒとＨθが磁界を示し、Ｅφが電界を示している。但し、ω：角周波数、Ｉ：微小ループアンテナに流れる電流、λ：波長、Ｓ：微小ループアンテナの面積、ｋ：波数（ｋ＝２π／λ）、ｒ：微小ループアンテナの中心からの距離、η０  ：特性インピーダンス、μ：透磁率である。
【００４１】
【数４】
2004157011.tif 000006
【数５】
2004157011.tif 000007
【数６】
2004157011.tif 000008
ここで、１〜１０ＫＨｚ程度の低周波で微小ループからの距離ｒを数１００ｍまでとした場合、ｋｒ＝（２πｒ／λ）＜＜１の関係が成り立つため、以下の不等式（１６）、（１７）が成立する。
【００４２】
１＋（１／ｊｋｒ）＜＜１／（ｊｋｒ）２                        （１６）
−Ｅφ＜＜Ｈθ，Ｈｒ                                        （１７）
また、上記の数４は式（１６）の条件により以下の数７で表される。
【００４３】
【数７】
2004157011.tif 000009
ここで、１／λ＝ｋ／２πであるから以下の数８が得られる。
【００４４】
【数８】
2004157011.tif 000010
さらに、η０  ＝（μ／ε）１／２  から以下の数９が得られる。
【００４５】
【数９】
2004157011.tif 000011
ここで、Ｃを光速とすると、以下の式が得られる。
【００４６】
（με）１／２  ＝１／Ｃ
ω／Ｃ＝２πｆ／Ｃ＝２π／λ＝ｋ
上記の数８は、下記の数１０で表される。
【００４７】
【数１０】
2004157011.tif 000012
同様にＨｒは下記の数１１で表される。
【００４８】
【数１１】
2004157011.tif 000013
数１０、数１１のいずれにおいても定数、距離、減衰項、指向性の積の関数として示され、磁界の大きさは距離ｒの３乗に反比例して減衰することが示される。
【００４９】
ここで、検出コイルを励磁する磁界の強さと検出コイルに誘起される電圧は比例することから、検出コイルから得られる９種類の誘起電圧Ｅｘｕ、Ｅｘｖ、Ｅｘｗ、Ｅｙｕ、Ｅｙｖ、Ｅｙｗ、Ｅｚｕ、Ｅｚｖ、Ｅｚｗを測定し、以下の式に基づく演算を行うことで検出コイルの位置の磁界の大きさに比例した電圧Ｅを得ることができる。これらをまとめて式（２１）とする。
【００５０】
Ｅｘ２  ＝Ｅｘｕ２  ＋Ｅｘｖ２  ＋Ｅｘｗ２  
Ｅｙ２  ＝Ｅｙｕ２  ＋Ｅｙｖ２  ＋Ｅｙｗ２  
Ｅｚ２  ＝Ｅｚｕ２  ＋Ｅｚｖ２  ＋Ｅｚｗ２                          （２１）
Ｅ２  ＝Ｅｘ２  ＋Ｅｙ２  ＋Ｅｚ２                                  （２２）
ここで、基準位置Ｐｏと測定対象位置Ｐａとの間の距離が既知ｒｏ  の場合の電圧Ｅｏ  を式（２１）、（２２）と同様な方法で予め求めておく。これにより基準位置Ｐｏと測定対象位置Ｐａの距離がｒ１の場合の電圧Ｅ１は距離の３乗に反比例することから、
ｒ１３  ／ｒＯ  ３  ＝ＥＯ  ／Ｅ１
ｒ１＝（ＥＯ  ／Ｅ１）１／３  ｒＯ
で示される。
【００５１】
したがって、検出コイルから得られる９種類の誘起電圧をそれぞれ測定することにより、基準位置Ｐｏから測定対象位置Ｐａの距離を測定することができる。基準位置Ｐｏから測定対象位置Ｐａへの方位と距離を求めることで、基準位置Ｐｏの座標から測定対象位置Ｐａの座標が特定されるので、測定対象位置Ｐａの座標に変化が生じれば斜面崩壊の前兆が捉えられることになる。
【００５２】
なお、基準位置Ｐｏの位置決めはＧＰＳや路面上の印などを用いることで容易に設定できることは言うまでもない。また、２つ以上の基準位置を決め、つまり例えば三つの励磁コイルの組み合わせを２つの位置に配置して、それぞれ測定対象位置の座標を演算し、得られた座標の平均処理を行うことで測定精度の向上を図ったり、相対変位を得ることができることは言うまでもない。勿論、三つの検出コイルの組み合わせを２組以上配置するようにしても良い。
【００５３】
さらに、図１では電圧計で計測した電圧値を用いて、上記の演算を別の装置で行うことを想定しているが、電圧計に代えてＡ／Ｄ変換機能を持つ演算処理装置を直接接続しても良い。この場合、演算処埋装置は、上記の演算処埋プログラムを内蔵しており、第二の切り替え回路２３から順に得られる９種類の電圧値を順にサンプリングして上記の演算を行うことにより、基準位置Ｐｏから測定対象位置Ｐａへの方位と、基準位置Ｐｏから測定対象位置Ｐａへの距離を求め、基準位置の座標系における測定対象位置Ｐａの座標を算出する。
【００５４】
本発明による斜面測定装置は、車両などの移動体上に設定した基準位置に対して測定対象位置を数十ｍ以上離れた位置に設定することができ、しかも測定対象位置は地表は勿論、地中、水中の別を問わない。このような斜面測定装置は、光学計測機器では測定出来ない地中内部や水中における測定が可能であり、地中内部の変位や水中での斜面の変位を測定することができるので、斜面表面の崩壊だけでなく斜面内部の土塊にひずみが発生して斜面表面が崩壊に至る前兆を検出することが可能となる。つまり、斜面内部のひずみがある値以上になっていれば警報表示を行うようにすれば良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の斜面測定装置によれば、基準位置を少なくとも１箇所設定することで、測定対象位置への方位と距離を求め、測定対象位置の三次元空間における座標位置を特定することができる。
【００５６】
また、発振回路の周波数を可聴帯域にすると励磁コイルから発生する電磁波は磁界成分が主となるため、電界成分が主となる高周波帯域を使用した電磁波に比べ土中、水中における減衰が少なく、地中内部や水中などの条件においても座標特定が可能となる。
【００５７】
更に、励磁電流を基準とした同期検波を用いると、検出電圧の二乗値を求めると同時に、雑音対信号特性においても有利になり、得られる効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による斜面測定装置の構成を示す図である。
【図２】図１の装置による測定状況を説明するための図である。
【図３】図１の装置による方位測定原理を説明するための図である。
【図４】図１の装置による距離測定原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１１    発振回路
１２    増幅器
１３、２３    第一、第二の切り替え回路
１５、２５    第一、第二のコンピュータ
１６、２６    第一、第二の通信回路
Ｅｘ１、Ｅｘ２、Ｅｘ３    第一、第二、第三の励磁コイル
Ｄｘ１、Ｄｘ２、Ｄｘ３    第一、第二、第三の検出コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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