(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
探査対象平面上を走査する移動式の走査部と、この走査部で得られた探査対象からの受信信号を信号処理して探査対象中の埋設物の存在をラインプロファイルで視覚表示する本体表示部と、を備える埋設物探査装置において、
前記走査部に設けた送信アンテナを介してパルス電磁波を探査対象に向けて放射し、前記埋設物で反射した反射波を前記走査部に設けた受信アンテナで受信して前記本体表示部で信号処理して反射映像をラインプロファイルで表示するレーダ方式探査手段と、
走査平面上にそれぞれの向きを異ならせた複数の磁気センサを有する磁気センサ部を前記走査部に設け、それぞれの磁気センサ出力の自乗和の平方根を求め、磁界強度が最大となる信号源の直上位置を前記本体表示部で信号処理して磁界強度と共にラインプロファイルで表示する誘導磁界方式探査手段と、
を備えることを特徴とする埋設物探査装置。
【請求項２】
請求項１記載の埋設物探査装置において、さらに、
電磁誘導式の埋設物探査に使用する電流印加手段と、
前記磁気センサ部で検出した誘導磁界から所定の周波数の誘導磁界を検出するバンドパスフィルタと、
を有し、
前記電流印加手段を用いて発生させた埋設管を含む埋設物からの誘導磁界を前記磁気センサ部で検出し、前記本体表示部で信号処理して磁界強度のラインプロファイルを前記レーダ方式探査手段による反射映像と重複して表示する表示手段を備えたことを特徴とする埋設物探査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の埋設物探査装置において、
前記磁気センサ部は、前記探査対象平面に対し垂直方向上下に少なくとも２つの磁気センサを有し、
前記複数の磁気センサからそれぞれ得られる磁界強度により前記埋設物の埋設深度を算出する算出手段を備えることを特徴とする埋設物探査装置。
【請求項４】
請求項１に記載の埋設物探査装置において、
前記磁気センサ部は、走査平面上で２つの磁気センサをクロスさせた複数の磁気センサを有し、
これらの磁気センサにより２次元方向に磁界強度を検出することで前記埋設物の埋設状態によらず探査対象平面上の直上位置を検出する検出手段を備えることを特徴とする埋設物探査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート建造物等に埋設された埋設物の位置、特に電力線の位置を探査する埋設物探査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばビル等のコンクリート建造物のコンクリート壁内には、各階へ水やガスを供給するための埋設管や商用電源を供給する電力線が埋設されており、補修工事の際にはこれらの埋設管や電力線を切断しないように十分注意する必要がある。
従って埋設物探査装置を用い、補修工事を行うコンクリート面を走査して、埋設管や電力線の有無、及びその埋設位置を確認して補修工事を進める必要がある。
【０００３】
このような用途に用いる従来の埋設物探査装置としては、第１には電磁波を利用するレーダ方式を採用する装置、第２には埋設物の一部を露出させてそこから電流を流し、外部から磁気センサを走査して埋設物から発生する誘導磁界でこの埋設物の位置を探査する誘導磁界方式を採用する装置、及びこの２つをハイブリッドにした装置（特公平５−４９１９７号公報参照）が知られている。
然しながらレーダ方式を採用する装置の場合、ＣＲＴ表示部に反射映像で表示された埋設物が何であるかの確認ができない。すなわちレーダ方式では埋設物の反射映像が空洞等の周囲と電気的性質が異なるものも含めて一様に表示されてしまうので、表示された埋設物が電力線であるか否かの確認ができない。
また電力線の場合、その線径が細いものは反射強度も弱く見落とされてしまう恐れがある等の欠点がある。
また誘導磁界方式を採用する装置は、導電性の埋設管等の探査には優れているが、探査対象となる目的物に誘導電流を流す必要があり、このためには目的物に電源を直接あるいは間接的に接続して（これを本明細書ではクリップと称する）電流を流す必要があり、クリップするための時間や手間が必要となる。クリップする場所がない場合には探査できない。
これはレーダ方式を採用する装置とハイブリッドした装置においても同様となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のこの種の埋設物探査装置はレーダ方式あるいは電力線の周波数と異なる周波数による誘導磁界方式にて埋設物の探査を行っているので、埋設された電力線の探査が容易に行えないという問題点があった。すなわちレーダ方式では埋設物が電力線か否かの判断ができず、また細径の電力線では見落とされる恐れがある。また誘導磁界方式での探査は可能であるが、誘導磁界方式で探査するためにはクリップする必要があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、電力線の探査が容易に行える埋設物探査装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる埋設物探査装置は、電力線から漏洩している誘導磁界で電力線の位置を探査する誘導磁界方式探査手段と、レーダ方式で埋設物を探査するレーダ方式探査手段との両方を備え、誘導磁界強度とレーダの反射映像とを重複表示させることを特長とする。良く知られているように電力線に電流が流れている場合、この電力線からは誘導磁界が発生している。従って外部から誘導磁界を検出する磁気センサを走査することによって電力線の位置を探査することができる。然しながら誘導磁界で電力線の探査を行う場合、通常検出対象である電力線を流れる電流は商用電流（５０／６０Ｈｚ）であり、周囲にモータ等が稼動していると、これらの機器類から放射される磁界を誤って検出してしまう等、バックグラウンドとの区別が難しい場合がある。従って本発明の埋設物探査装置では、複数の磁気センサと所定の周波数の誘導磁界を検出するバンドパスフィルタとを有し、電力線から漏洩している誘導磁界で電力線の位置を探査する誘導磁界方式探査手段と、レーダ方式で埋設物を探査するレーダ方式探査手段との両方を備えることによって、始めに電力線の探査を誘導磁界方式で探査し、磁気センサで磁界強度が検出された場合、誘導磁界方式探査手段で磁界強度が最大となる位置を検出し、重複表示したレーダ方式探査手段による電磁波の反射映像でこの位置を確認するのであれば、細径の電力線であっても見落としがなく、且つバックグラウンドからの磁界とは容易に区別ができるようになる。
【０００７】
具体的な装置構成としては、探査対象平面上を走査する移動式の走査部と、この走査部で得られた探査対象からの受信信号を信号処理して探査対象中の埋設物の存在をラインプロファイルで視覚表示する本体表示部と、を備える埋設物探査装置において、前記走査部に設けた送信アンテナを介してパルス電磁波を探査対象に向けて放射し、前記埋設物で反射した反射波を前記走査部に設けた受信アンテナで受信して前記本体表示部で信号処理して反射映像をラインプロファイルで表示するレーダ方式探査手段と、走査平面上にそれぞれの向きを異ならせた複数の磁気センサを有する磁気センサ部を前記走査部に設け、それぞれの磁気センサ出力の自乗和の平方根を求め、磁界強度が最大となる信号源の直上位置を前記本体表示部で信号処理して磁界強度と共にラインプロファイルで表示する誘導磁界方式探査手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、電磁誘導式の埋設物探査に使用する電流印加手段と、所定の周波数の誘導磁界を検出するバンドパスフィルタを備え、前記電流印加手段を用いて発生させた埋設管からの誘導磁界を前記磁気センサ部で検出して前記本体表示部で信号処理して磁界強度のラインプロファイルを前記レーダ方式探査手段による反射映像と重複して表示する表示手段を備えることを特徴とする。本発明の埋設物探査装置は誘導磁界方式探査手段が設けられているので、更に電磁誘導方式の埋設管探知器とハイブリッドさせることも容易に行えるようになる。
【０００９】
また前記磁気センサ部には、前記探査対象平面に対し垂直方向上下に少なくとも２つの磁気センサを設け、
前記複数の磁気センサからそれぞれ得られる磁界強度により前記電力線又は埋設管の埋設深度を算出する手段を更に備えたことを特徴とする。
【００１０】
さらに前記磁気センサ部には、走査平面上で２つの磁気センサをクロスさせた複数の磁気センサにより２次元方向に磁界強度を検出することで前記電力線又は埋設管の埋設状態によらず探査対象平面上の直上位置を検出する構成としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の埋設物探査装置の装置構成の一実施形態を示すブロック図である（但し、各部の縮尺や方向等は正確ではない。以下の図面も同様である）。
図１において、１００は走査部、２００は本体表示部であり、１は電磁波を送信する送信アンテナ、２は埋設物で反射した反射波を受信する受信アンテナ、３はコンクリート壁面等で走査部１００を走査させた場合の移動距離を計測する距離センサ、４は送信回路、５は受信回路、６は制御回路、７はＡ／Ｄコンバータ、８はメモリ、９は表示部であり、これらでレーダ方式探査手段が構成される。
【００１２】
レーダ方式で探査を行う場合には、制御回路６からの送信トリガに同期して送信回路４より一定周期でパルス波を発生させ、送信アンテナ１よりパルス電磁波を送信し、コンクリート壁内等に埋設された埋設物からの反射波を受信アンテナ２で受信し、その受信波を受信回路５で受信トリガに同期してサンプルホールドする。そしてサンプリング点を順次移動して受信波と相似な低周波波形を作り、Ａ／Ｄコンバータ７でデジタル化して、メモリ８に逐次記憶させて行き、ＣＲＴ表示部９に走査部１００の移動距離に同期させて反射映像を表示して行く。
【００１３】
また、２１は磁界強度を検出する磁気センサ（通常受信コイル）が設けられた磁気センサ部、２２は磁気センサからの出力のうち電力線からの誘導磁界（例えば商用電流のＡＣ５０／６０Ｈｚの漏洩した誘導磁界）のみを抽出するためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、２３はＢＰＦ２２からの出力を増幅する増幅器であり、これらで誘導磁界方式探査手段が付加されている。
【００１４】
次に動作について説明する。図２は、コンクリート壁内に埋設された電力線を探査する様子を示す断面図であり、コンクリート１０１壁内に電力線１０２が埋設されており、コンクリート壁面に沿い走査部１００を走査する。このような走査を行うことにより、図１の磁気センサ部２１が電力線を流れる電流からの誘導磁界強度を順次検出して行き、その結果表示部９には図３に示すような磁界強度表示が表示される（図３に示す例は走査部１００が電力線１０２を横切るように走査された場合を示す）。磁界強度は後述するようにビオバザールの法則が適用され、電力線１０２からの距離が最小となる点（電力線の直上位置）で最大となる。従って磁界強度が最大となる点が電力線１０２の直上位置（埋設位置）と判定できる。
【００１５】
また同時に上述のレーダ方式探査手段が動作して電磁波の反射映像をメモリ８に記憶しており、従って表示部９で磁界の存在が確認された場合、表示部９の表示にレーダの反射映像を重複表示することで電力線か否かを確認する。
すなわち表示部９に表示されたレーダ映像で同じ位置に埋設物の反射映像が確認できれば、この磁界強度は電力線１０２からのものであることが確認でき、埋設物の反射映像が存在しなければバックグラウンドからのノイズであるとが確認できるようになる。
【００１６】
図４，図５は、本発明の第２の実施形態を説明するための図であり、この実施形態では、図４に示すように走査部１００内の磁気センサ部２１に、探査平面に対し垂直方向上下に２つの同じ磁気センサ２１１，２１２を設け、電力線の深さ位置を検出する構成としたものである。このような構成とすることにより、誘導磁界の検出では例えば図５に示すように２つの磁界強度分布が得られ、電力線１０２の深さ位置を下記式（１）から計算きるようになる。すなわち磁気センサ２１１の磁界強度をＢ１、磁気センサ２１２の磁界強度をＢ２、電流値をＩ、電力線１０２の深さ位置をＤ、磁気センサ２１１と磁気センサ２１２の間の距離をＨ、透磁率に基づく比例定数をＡとした場合、 Ｂ１＝Ａ×Ｉ／Ｄ Ｂ２＝Ａ×Ｉ／（Ｄ＋Ｈ） から、 Ｄ＝Ｈ×Ｂ２／（Ｂ１−Ｂ２）・・・（１）
従って本実施形態では、埋設された電力線１０２の深さ位置の検出が可能となり、補修工事等を行う場合にはその工事期間をより短縮できるようになる。
【００１７】
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、この実施形態３における走査部１００の構成の概略を示すブロック図である。図６において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示し、２１１，２１３はそれぞれ磁気センサである。この実施形態では、電力線から漏洩する誘導磁界の等方性に着目し、走査平面上にそれぞれその向きを異ならせて複数の磁気センサを設ける構成とすることにより（２つの磁気センサ２１１，２１３をクロスさせる場合を含む）、電力線の配線状態に係わらず一方向の走査で電力線の正確な直上位置の探査を可能としたものである。
【００１８】
例えば図７に示すように、ｘ，ｙ，ｚ軸上の座標（ｘ，ｙ）＝（300,0)[mm]の点に、ｚ軸と平行に電力線１０２が埋設されており、この電力線に奥から手前に向かって直流電流が流れている場合、直流電流が作る磁束密度Ｂは、ビオバザールの法則により、下記式（２）で表される。
Ｂ＝（μ0 ・Ｉ）／（２π・ａ）・・・（２）
μ0 ［Ｈ／ｍ］は真空の透磁率で４π×１０- 7 、
Ｉ［Ａ］は電力線に流れる電流、    ａ［ｍ］は電力線からの距離、
ここで、磁束密度Ｂは実際にはベクトルであるので、ベクトル分布で表すとすれば図８に示すようになる。
そして図７，図８において、ｙ＝100[mm] 上の磁束密度Ｂの成分ｘ，ｙ及び強度をグラフにしたものが図９であるが、１つの磁気センサは１次元の磁束密度しか検出することがでないため、磁気センサが１つの場合、図９における磁束密度Ｂのｘ成分もしくはｙ成分のどちらかしか測定することができない。
【００１９】
また例えば図１０に示すように、電力線１０２はアース線１０３と共に複線で埋設されている場合、磁束密度Ｂのベクトル分布は図１１で示すようになり、図９と同様なｙ＝100[mm] 上の磁束密度Ｂの成分ｘ，ｙ及び強度は、図１２で示すようになる。図１２から明らかなように図９の場合とはｘ成分，ｙ成分の特性が入れ替わっている。
このように電力線の配線状態により、ｘ，ｙ成分は様々な特性を示すため、１つの磁気センサによりｘ成分もしくはｙ成分の検出を行うだけでは電力線の直上位置の検出は困難である。また１つの磁気センサでは磁界強度の定量的な検出ができない。
【００２０】
従って本実施形態では図６に示すように、走査平面上にそれぞれその向きを異ならせて複数の磁気センサを設ける構成とすることで（２つの磁気センサをクロスさせる場合を含む）、磁束密度Ｂのｘ成分，ｙ成分の両方を検出し、下記式（３）により磁界強度を定量的に検出して電力線の正確な直上位置の検出を可能としている。
磁界強度＝［（磁束密度のｘ成分）2 ＋（磁束密度のｙ成分）2 ］1/2 ・・・（３）
式（３）により磁界強度は電力線からの距離に反比例するため、電力線の配線状態に係わらず電力線の直上位置（距離ａが最小）で最大となり、磁界強度が最大値となる点を検出することで電力線の直上位置が検出できるようになる（図９，図１２の実線参照）。
【００２１】
図１３は図７に示すモデルの磁界強度分布を示す図、図１４は図１０に示すモデルの磁界強度分布を示す図である。
これらの図から明らかなように、電力線の配線状態に係わらず発生磁界強度は電力線の極近領域を除き同心円状になり、従って走査平面上にそれぞれその向きを異ならせて複数の磁気センサを設け磁界強度の最大値を検出することで、電力線の配線状態に係わらず電力線の直上位置を検出することができ、また電力線と平行な方向を除き、走査部１００の走査方向がどの方向であっても電力線の直上位置の検出が可能となる。
【００２２】
なお埋設されている電力線が走査平面に対して平行でない（すなわち深さがそれぞれ異なる）状態で埋もれているような場合には、磁気センサを３つ用いて（すなわちｘ，ｙ平面に向きを異ならせた２つの磁気センサに加えてｚ軸方向に所定間隔離して更に１つの磁気センサを設けることによって）、ｘ，ｙ，ｚ軸の磁束密度をそれぞれとらえて磁界強度を算出することにより、このような場合の検出誤りを防止する構成としても良い。
【００２３】
以上のようにして本発明の埋設物探査装置は、誘導磁界方式探査手段を設けて埋設されている電力線を容易に探査できる構成としているが、上述の特公平５−４９１９７号公報に記載されるような、電磁誘導方式の埋設管探知器とハイブリッドさせた構成とすることもできる。この場合、磁気センサや磁界強度検出手段を既に備えているので、ＢＰＦ２２の通過帯域周波数を切り換える手段や、埋設管へ電流を印加するクリップ手段等を付加するだけで構成できるようになる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の埋設物探査装置は、埋設された電力線の探査をクリップする必要なく容易に行うことができる。
さらに従来のレーダ方式の探査機能を何ら損なうことなく、且つ埋設管探知器とハイブリッドさせることとにより、種々の埋設物の正確かつ迅速な探査が可能となる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の埋設物探査装置の装置構成の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】コンクリート壁内に埋設された電力線を探査する様子を示す図である。
【図３】表示部９に表示される磁界強度表示の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を説明するための図である。
【図５】同じく本発明の第２の実施形態を説明するための図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を説明するための図である。
【図７】電力線モデルの一例を示す図である。
【図８】磁束密度ベクトル分布の一例を示す図である。
【図９】磁束密度強度特性の一例を示す図である。
【図１０】電力線モデルの他の一例を示す図である。
【図１１】磁束密度ベクトル分布の他の一例を示す図である。
【図１２】磁束密度強度特性の他の一例を示す図である。
【図１３】磁束密度強度分布の一例を示す図である。
【図１４】磁束密度強度分布の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  送信アンテナ
２  受信アンテナ
３  距離センサ
４  送信回路
５  受信回路
６  制御回路
７  Ａ／Ｄコンバータ
８  メモリ
９  表示部
２１  磁気センサ部
２２  ＢＰＦ
２３  増幅器
１００  走査部
１０１  コンクリート
１０２  電力線
１０３  アース線
２００  本体表示部
２１１，２１２，２１３  磁気センサ（受信コイル）
【図１】
0004000208.tif 000002
【図２】
0004000208.tif 000003
【図３】
0004000208.tif 000004
【図４】
0004000208.tif 000005
【図５】
0004000208.tif 000006
【図６】
0004000208.tif 000007
【図７】
0004000208.tif 000008
【図８】
0004000208.tif 000009
【図９】
0004000208.tif 000010
【図１０】
0004000208.tif 000011
【図１１】
0004000208.tif 000012
【図１２】
0004000208.tif 000013
【図１３】
0004000208.tif 000014
【図１４】
0004000208.tif 000015