(57)【要約】【課題】地中の金属体の埋設深度を測定すること。【解決手段】金属探知装置は、交流磁場またはパルス磁場を発生させるとともに該交流磁場またはパルス磁場によって金属体Ｍに発生する渦電流から発生した誘導磁場を検知する指向性アンテナコイル５を備え、指向性アンテナコイル５を地表上で水平方向に移動させながら誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて、地表上において金属体Ｍの鉛直上側に位置する直上位置Ｐ１を探知する位置探知工程と、直上位置Ｐ１から水平方向に第１距離Ｌ１離間し、かつ地表から鉛直方向に第２距離Ｌ２離間した離間位置Ｐ２で、該指向性アンテナコイル５の地表に対する傾斜を変化させながら誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて金属体Ｍの埋設深度Ｄを測定する深度測定工程と、を有する金属探知方法を提供する。【選択図】図６
2012068042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属探知装置を用いて地中に埋設された金属体を探知する金属探知方法であって、
前記金属探知装置は、交流磁場またはパルス磁場を発生させるとともに該交流磁場またはパルス磁場によって前記金属体に発生する渦電流から発生した誘導磁場を検知する指向性アンテナコイルを備え、
前記指向性アンテナコイルを地表上で水平方向に移動させながら前記誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて、地表上において前記金属体の鉛直上側に位置する直上位置を探知する位置探知工程と、
前記直上位置から水平方向に第１距離離間し、かつ地表から鉛直方向に第２距離離間した離間位置で、該指向性アンテナコイルの地表に対する傾斜を変化させながら前記誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて前記金属体の埋設深度を測定する深度測定工程と、を有することを特徴とする金属探知方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属探知方法であって、
前記指向性アンテナコイルにおいてコイル軸に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さは互いに異なり、
前記直上位置で、コイル軸を鉛直方向に平行にした状態で、前記指向性アンテナコイルをコイル軸回りに回転させながら前記誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて前記金属体の延在方向を探知する方向探知工程を有していることを特徴とする金属探知方法。
【請求項３】
請求項１記載の金属探知方法に用いられる金属探知装置であって、
前記指向性アンテナコイルにおいてコイル軸に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さは互いに異なることを特徴とする金属探知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属探知装置を用いて地中に埋設された金属体を探知する金属探知方法、および金属探知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の金属探知方法として、例えば下記特許文献１に示されるような方法が知られている。この方法によれば、地表上において金属体の鉛直上側に位置する直上位置を探知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−９３６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで近年、金属体を探知するときに、前記直上位置を探知するだけでなく、金属体の埋設深度を測定することも望まれている。
【０００５】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、地中の金属体の埋設深度を測定することができる金属探知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本願の請求項１に係る金属探知方法は、金属探知装置を用いて地中に埋設された金属体を探知する金属探知方法であって、前記金属探知装置は、交流磁場またはパルス磁場を発生させるとともに該交流磁場またはパルス磁場によって前記金属体に発生する渦電流から発生した誘導磁場を検知する指向性アンテナコイルを備え、前記指向性アンテナコイルを地表上で水平方向に移動させながら前記誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて、地表上において前記金属体の鉛直上側に位置する直上位置を探知する位置探知工程と、前記直上位置から水平方向に第１距離離間し、かつ地表から鉛直方向に第２距離離間した離間位置で、該指向性アンテナコイルの地表に対する傾斜を変化させながら前記誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて前記金属体の埋設深度を測定する深度測定工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この発明では、深度測定工程の際、前記離間位置で指向性アンテナコイルの地表に対する傾斜を変化させると、金属体に対する指向性アンテナコイルの向きが変化するため、誘導磁場の強度が変化することとなる。したがって、このようにして強度が変化する誘導磁場を検知すると、検知された誘導磁場の強度の変化に基づいて、前記離間位置に対して金属体が位置する方向を探知することができる。そして、この方向と、前記第１距離および前記第２距離と、に基づいて、金属体の埋設深度を測定することができる。
【０００８】
ところで、前記直上位置で、コイル軸を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイルによって検知された誘導磁場の強度は、金属体の埋設深度と、指向性アンテナコイルをコイル軸方向から見たときにこの指向性アンテナコイルの内側に投影される金属体の投影面積と、に依存する。
したがって、前記直上位置で、コイル軸を鉛直方向に平行にした状態で、誘導磁場の強度を検知することで、この誘導磁場の強度と、前述のようにして測定した金属体の埋設深度と、に基づいて、前記誘導磁場を検出したときの金属体の前記投影面積を測定することができる。
【０００９】
また、本願の請求項２に係る金属探知方法は、前記指向性アンテナコイルにおいてコイル軸に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さは互いに異なり、前記直上位置で、コイル軸を鉛直方向に平行にした状態で、前記指向性アンテナコイルをコイル軸回りに回転させながら前記誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて前記金属体の延在方向を探知する方向探知工程を有していることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、指向性アンテナコイルにおいてコイル軸に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さが互いに異なっているので、例えば金属体が鋼管などのように一定の方向に延在する形状をなす場合などには、方向探知工程の際、前記直上位置で、コイル軸を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイルをコイル軸回りに回転させることで金属体の前記投影面積が変化するため、誘導磁場の強度が変化することとなる。したがって、このようにして強度が変化する誘導磁場を検知すると、検知された誘導磁場の強度の変化に基づいて、金属体の前記投影面積の変化を検知することが可能になり、この投影面積の変化に基づいて金属体の延在方向を探知することができる。
【００１１】
また、本願の請求項３に係る金属探知装置は、前記金属探知方法に用いられる金属探知装置であって、前記指向性アンテナコイルにおいてコイル軸に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さは互いに異なることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、指向性アンテナコイルにおいてコイル軸に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さが互いに異なっているので、例えば金属体が鋼管などのように一定の方向に延在する形状をなす場合などには、前記直上位置で、コイル軸を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイルをコイル軸回りに回転させることで金属体の前記投影面積が変化するため、誘導磁場の強度が変化することとなる。したがって、このようにして強度が変化する誘導磁場を検知すると、検知された誘導磁場の強度の変化に基づいて、金属体の前記投影面積の変化を検知することが可能になり、この投影面積の変化に基づいて金属体の延在方向を探知することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本願の請求項１に係る金属探知方法によれば、深度測定工程を行うことで、金属体の埋設深度を測定することができる。
また、本願の請求項２に係る金属探知方法によれば、方向検知工程を行うことで、金属体の延在方向を探知することができる。
また、本願の請求項３に係る金属探知方法によれば、前記直上位置で、コイル軸を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイルをコイル軸回りに回転させながら誘導磁場を検知し、このようにして検知された誘導磁場の強度の変化に基づいて、金属体の延在方向を探知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属探知装置の概略外観図である。
【図２】図１に示す金属探知装置の概略構成図である。
【図３】図１に示す金属探知装置の検知部の平面図である。
【図４】図１に示す金属探知装置を用いた金属探知方法の方向探知工程を説明するための平面図である。
【図５】図１に示す金属探知装置を用いた金属探知方法の方向探知工程を説明するための平面図である。
【図６】図１に示す金属探知装置を用いた金属探知方法の深度測定工程を説明するための地中の断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る金属探知装置の変形例を構成する指向性アンテナコイルの平面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る金属探知装置の変形例を構成する指向性アンテナコイルの平面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る金属探知装置の変形例を構成する指向性アンテナコイルの平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る金属探知装置の変形例を構成する指向性アンテナコイルの平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る金属探知装置の変形例を構成する指向性アンテナコイルの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る金属探知装置を説明する。
図１および図２に示すように、金属探知装置１は、地表に対して移動自在な検知部２と、検知部２に接続された制御部３と、制御部３に接続された出力部４と、を備えている。この金属探知装置１は、周囲に交流磁場を発生させることにより、交流磁場中に存在する金属体Ｍに渦電流を発生させ、この渦電流によって発生させられた誘導磁場を検知し、この誘導磁場の変化に基づいて金属体Ｍの有無を探知する。
検知部２は、交流磁場を発生させるとともに該交流磁場によって金属体Ｍに発生する渦電流から発生した誘導磁場を検知する指向性アンテナコイル５を備えている。
【００１６】
図３に示すように、指向性アンテナコイル５においてコイル軸Ｏ１に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さは互いに異なっている。つまり、指向性アンテナコイル５は、コイル軸Ｏ１方向に沿って見た平面視形状が非真円形状となるように構成されており、図示の例では、指向性アンテナコイル５の前記平面視形状は長方形状となっている。なお、指向性アンテナコイル５の前記平面視形状における長辺の長さａは、例えば約１．５ｍとされるとともに、指向性アンテナコイル５の前記平面視形状における短辺の長さｂは、例えば約０．２５ｍとなっている。
【００１７】
図２に示すように、制御部３は、制御信号を生成するＣＰＵ６（中央演算処理装置）と、このＣＰＵ６から制御信号が送信され、この制御信号に基づいて指向性アンテナコイル５に所定電圧を印加する送信回路７と、指向性アンテナコイル５が検知した誘導磁場を検知信号として受信し、この検知信号を信号増幅する受信回路８と、検知信号をデジタル信号に変換しＣＰＵ６に送信するＡ／Ｄ（アナログデジタル）変換器９と、を備えている。
【００１８】
ＣＰＵ６は、Ａ／Ｄ変換器９から送信されたデジタル信号を演算処理した後、出力部４に送信する。
出力部４は、ＣＰＵ６から送信された演算処理されたデジタル信号に基づいて、指向性アンテナコイル５が検知した誘導磁場の強度の程度を、例えば音の高低などとして出力する。
【００１９】
次に、以上のように構成された金属探知装置１を用いて地中に埋設された金属体Ｍを探知する金属探知方法について説明する。なお以下では、金属体Ｍとして一定の方向に延在する鋼管を探知する場合を説明する。
【００２０】
はじめに、図１に示すように、指向性アンテナコイル５を地表上で水平方向に移動させながら誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて、地表上において金属体Ｍの鉛直上側に位置する直上位置Ｐ１を探知する位置探知工程を行う。このとき、指向性アンテナコイル５を、そのコイル軸Ｏ１を鉛直方向に平行にしつつ、地表から予め決められた距離（例えば、後述する第２距離Ｌ２）離間させた状態で移動させる。そして、例えば金属探知装置１の操作者が、出力部４の出力から判断される誘導磁場の強度の変化に基づいて前記直上位置Ｐ１を探知する。これにより本実施形態では、前記直上位置Ｐ１として、一定の方向に延在する鋼管のうちの一部の直上の位置が探知される。
【００２１】
次に、前記直上位置Ｐ１で、コイル軸Ｏ１を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイル５をコイル軸Ｏ１回りに回転させながら誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて金属体Ｍの延在方向を探知する方向探知工程を行う。
なおこのように、前記直上位置Ｐ１で、コイル軸Ｏ１を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイル５によって検知された誘導磁場の強度は、金属体Ｍの埋設深度Ｄ（図６参照）と、指向性アンテナコイル５をコイル軸Ｏ１方向から見たときにこの指向性アンテナコイル５の内側に投影される金属体Ｍの投影面積Ｓ（図４参照）と、に依存する。すなわち、金属体Ｍの埋設深度Ｄが浅いほど誘導磁場が強くなり、また、金属体Ｍの前記投影面積Ｓが広いほど誘導磁場が強くなる。
【００２２】
ここで、図４および図５に示すように、指向性アンテナコイル５においてコイル軸Ｏ１に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さが互いに異なっているので、本実施形態のように、金属体Ｍが鋼管などのように一定の方向に延在する形状をなす場合などには、方向探知工程の際、前記直上位置Ｐ１で、コイル軸Ｏ１を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイル５をコイル軸Ｏ１回りに回転させることで金属体Ｍの前記投影面積Ｓが変化することとなる。つまり、指向性アンテナコイル５は、この指向性アンテナコイル５を、前記直上位置Ｐ１でコイル軸Ｏ１を鉛直方向に平行にした状態で、コイル軸Ｏ１回りに回転させたときに、金属体Ｍの前記投影面積Ｓが異なるように構成されている。本実施形態では、図４に示すように、指向性アンテナコイル５の前記平面視形状における長辺に沿って延びる長軸Ｏ２方向が、金属体Ｍの延在方向に平行になったときに、金属体Ｍの前記投影面積Ｓが最大となる。また図５に示すように、指向性アンテナコイル５の前記平面視形状における短辺に沿って延び、長軸Ｏ２に直交する短軸Ｏ３方向が、金属体Ｍの延在方向に平行になったときに、金属体Ｍの前記投影面積Ｓが最小となる。
【００２３】
このように、方向探知工程の際、前記直上位置Ｐ１で、コイル軸Ｏ１を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイル５をコイル軸Ｏ１回りに回転させると、金属体Ｍの前記投影面積Ｓが変化するため、誘導磁場の強度が変化することとなる。したがって、このようにして強度が変化する誘導磁場を検知すると、検知された誘導磁場の強度の変化に基づいて、金属体Ｍの前記投影面積Ｓの変化を検知することが可能になり、金属体Ｍの延在方向を探知することができる。図示の例では、例えば、誘導磁場の強度が最大となったときの前記長軸Ｏ２方向、または誘導磁場の強度が最小となったときの前記短軸Ｏ３方向を、金属体Ｍの延在方向とすることができる。
以上で方向探知工程が終了する。
【００２４】
次いで図６に示すように、前記直上位置Ｐ１から水平方向に第１距離Ｌ１離間し、かつ地表から鉛直方向に第２距離Ｌ２離間した離間位置Ｐ２で、該指向性アンテナコイル５の地表に対する傾斜を変化させながら誘導磁場を検知し、該誘導磁場に基づいて金属体Ｍの埋設深度Ｄを測定する深度測定工程を行う。
【００２５】
なお本実施形態では、前記離間位置Ｐ２は、水平方向のうち、方向探知工程で探知した金属体Ｍの延在方向に直交する方向に、前記直上位置Ｐ１からずらした位置となっている。また深度測定工程の際、指向性アンテナコイル５の前記長軸Ｏ２方向は、方向探知工程で探知した金属体Ｍの延在方向と平行になっている。またこのとき、指向性アンテナコイル５を、方向探知工程で探知した金属体Ｍの延在方向に平行に延び、かつコイル軸Ｏ１を通る回転軸Ｒ回りに回転させることで、指向性アンテナコイル５の地表に対する傾斜を変化させる。この回転軸Ｒを中心として形成される仮想円の１つは金属体Ｍを通り、図示の例では、回転軸Ｒは指向性アンテナコイル５の前記長軸Ｏ２に平行に一致している。
【００２６】
ここで、深度測定工程の際、前記離間位置Ｐ２に指向性アンテナコイル５を位置させた状態で、指向性アンテナコイル５の地表に対する傾斜を変化させると、地中に埋設された金属体Ｍに対する指向性アンテナコイル５の向きが変化するため、誘導磁場の強度が変化することとなる。本実施形態では、指向性アンテナコイル５のコイル軸Ｏ１が金属体Ｍを通り、指向性アンテナコイル５が金属体Ｍに正対したときに、誘導磁場の強度が最大となる。
【００２７】
したがって、このようにして強度が変化する誘導磁場を検知すると、検知された誘導磁場の強度の変化に基づいて、前記離間位置Ｐ２に対して金属体Ｍが位置する金属体方向を探知することができる。本実施形態では、前述のように指向性アンテナコイル５を回転軸Ｒ回りに回転させる過程で、誘導磁場の強度が最大となったときのコイル軸Ｏ１方向を、金属体方向と推定することができる。図示の例では、この金属体方向を、コイル軸Ｏ１が水平面に対して傾斜する傾斜角θとして探知する。
【００２８】
そして、この傾斜角θと、前記第１距離Ｌ１および前記第２距離Ｌ２と、に基づいて、金属体Ｍの埋設深度Ｄを下記（１）式から測定することができる。
Ｄ＝Ｌ１・ｔａｎθ―Ｌ２  ・・・  （１）
以上で深度測定工程が終了する。
【００２９】
次いで、方向探知工程の際に検知された誘導磁場の強度と、深度測定工程の際に測定された金属体Ｍの埋設深度Ｄと、に基づいて、前記誘導磁場を検知したときの金属体Ｍの前記投影面積Ｓを測定する投影面積測定工程を行う。ここで本実施形態では、前記直上位置Ｐ１でコイル軸Ｏ１を鉛直方向に平行にした状態で検知される誘導磁場の強度と、金属体Ｍの埋設深度Ｄと、金属体Ｍの前記投影面積Ｓと、の関係を予め知得しておく。そしてこの関係から、方向探知工程の際、例えば検知された誘導磁場の強度が最大になったときの金属体Ｍの前記投影面積Ｓを測定する。なおこの投影面積Ｓに基づいて、金属体Ｍの体積を推定することも可能である。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態に係る金属探知方法によれば、深度測定工程を行うことで、金属体Ｍの埋設深度Ｄを測定することができる。
また、前記直上位置Ｐ１での誘導磁場の強度を検知することで、この誘導磁場の強度と、前述のようにして測定した金属体Ｍの埋設深度Ｄと、に基づいて、金属体Ｍの前記投影面積Ｓを測定することができる。
さらに、方向検知工程を行うことで、金属体Ｍの延在方向を探知することができる。
【００３１】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、制御部３は前記実施形態に示した構成に限られない。
【００３２】
また前記実施形態では、指向性アンテナコイル５の前記平面視形状は、長方形状であるものとしたが、これに限られるものではない。例えば図７および図８に示す指向性アンテナコイル５Ａのように、前記平面視形状が楕円形状であっても良く、図９および図１０に示す指向性アンテナコイル５Ｂのように、三角形状であっても良く、図１１に示す指向性アンテナコイル５Ｃのように、十字形状であっても良い。これらのうち、指向性アンテナコイル５Ｃの前記平面視形状が十字形状の構成では、例えば金属体Ｍが、一定の方向に延在する２つの鋼管（管材）が互いに交差してなる場合に、各鋼管の延在方向を同時に探知することが可能になる。
【００３３】
また前記実施形態では、方向探知工程を行うものとしたが、これに限られるものではない。この場合、指向性アンテナコイル５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃにおいてコイル軸Ｏ１に直交しかつ互いに交差する２方向それぞれに沿った各長さが互いに異なってなくても良い。つまり、指向性アンテナコイルの前記平面視形状が真円形状であっても良い。
【００３４】
さらに前記実施形態では、金属体Ｍとして一定の方向に延在する鋼管を探知する場合を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、金属体Ｍの形状が塊状などであっても良い。この場合、前記離間位置は、水平方向のうちの任意の方向に前記直上位置からずらした位置としても良く、前記深度測定工程の際、水平面を通る方向のうち、前記直上位置および前記離間位置を通る仮想軸に直交する方向に平行に延び、かつコイル軸を通るような回転軸回りに回転させることで、指向性アンテナコイルの地表に対する傾斜を変化させれば良い。
【００３５】
また前記実施形態では、方向探知工程の際に検知された誘導磁場の強度に基づいて、投影面積測定工程を行うものとしたが、これに限られるものではない。例えば位置探知工程のときなど、方向探知工程とは異なるタイミングで、前記直上位置Ｐ１で、コイル軸Ｏ１を鉛直方向に平行にした状態で、指向性アンテナコイル５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃによって検知された誘導磁場の強度に基づいて、投影面積測定工程を行っても良い。また、投影面積測定工程は行わなくても良い。
【００３６】
また前記実施形態では、指向性アンテナコイル５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、交流磁場を発生させ、この交流磁場によって金属体に発生する渦電流から発生した誘導磁場を検知するものとしたが、これに限られるものではなく、交流磁場に代えて、周期的なパルス電流によるパルス磁場を発生させ、このパルス磁場により金属体に渦電流を発生させても良い。
【００３７】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  金属探知装置
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  アンテナコイル
Ｍ  金属体
Ｌ１  第１距離
Ｌ２  第２距離
Ｏ１  コイル軸
Ｐ１  直上位置
Ｐ２  離間位置
【図１】
2012068042.tif 000003
【図２】
2012068042.tif 000004
【図３】
2012068042.tif 000005
【図４】
2012068042.tif 000006
【図５】
2012068042.tif 000007
【図６】
2012068042.tif 000008
【図７】
2012068042.tif 000009
【図８】
2012068042.tif 000010
【図９】
2012068042.tif 000011
【図１０】
2012068042.tif 000012
【図１１】
2012068042.tif 000013