(57)【要約】【課題】計測される磁気データと、磁気データの計測位置とを対応付けて取り扱うことが可能な携帯型磁気検知器を提供する。【解決手段】この磁気検知器１００（携帯型磁気検知器）は、筐体１１と、筐体１１に設置された磁気センサ１２と、筐体１１に設置され、磁気センサ１２の位置を検出する位置検出部１６とを備え、位置検出部１６により検出された磁気センサ１２の位置データ３１と、磁気センサ１２の磁気データ３２とを対応付けて出力するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に設置された磁気検出部と、
前記筐体に設置され、前記磁気検出部の位置を検出する位置検出手段とを備え、
前記位置検出手段により検出された前記磁気検出部の位置データと、前記磁気検出部の磁気データとを対応付けて出力するように構成されている、携帯型磁気検知器。
【請求項２】
前記位置検出手段は、前記位置検出手段自体の位置を検出し、前記位置検出手段の位置と、前記筐体における前記磁気検出部と前記位置検出手段との位置関係とに基づいて、前記磁気検出部の位置データを算出するように構成されている、請求項１に記載の携帯型磁気検知器。
【請求項３】
前記磁気検出部と前記位置検出手段とは、前記筐体内で互いに所定距離離間した位置に設置され、
前記位置検出手段は、検出された前記位置検出手段の位置および向きと、前記磁気検出部と前記位置検出手段との間の距離とに基づいて、前記磁気検出部の位置データを算出するように構成されている、請求項２に記載の携帯型磁気検知器。
【請求項４】
前記位置検出手段は、加速度センサおよび角速度センサを含み、
前記位置検出手段は、前記加速度センサの検出結果に基づき前記位置検出手段の位置を取得し、前記角速度センサの検出結果に基づき前記位置検出手段の向きを取得する、請求項３に記載の携帯型磁気検知器。
【請求項５】
携帯型磁気検知器と、
前記携帯型磁気検知器のデータ処理装置とを備え、
前記携帯型磁気検知器は、
筐体と、
前記筐体に設置された磁気検出部と、
前記筐体に設置され、前記磁気検出部の位置を検出する位置検出手段とを含み、
前記位置検出手段により検出された前記磁気検出部の位置データと、前記磁気検出部の磁気データとを対応付けて出力するように構成されている、磁気計測システム。
【請求項６】
前記データ処理装置は、前記磁気検出部の位置データと、前記磁気検出部の磁気データとを対応付けた磁気分布図を表示する表示部を含む、請求項５に記載の磁気計測システム。
【請求項７】
前記データ処理装置は、前記磁気検出部の磁気波形データにおいて磁気計測値の大きさがピークとなる時の前記磁気検出部の位置と、前記磁気検出部に対する磁性体の相対移動方向とに基づき、前記磁性体が存在する範囲を推定する制御部を含む、請求項５または６に記載の磁気計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型磁気検知器および携帯型磁気検知器を備えた磁気計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気計測システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には持ち運び可能な磁気センサと、磁気センサとケーブル接続された磁気探査装置と、記録計とを備えた磁気計測システムが開示されている。磁気センサの磁気信号が磁気探査装置により受信され、ペンレコーダーなどの記録計によって記録される。
【０００４】
上記特許文献１では、磁気計測システムを用いて水平探査を行うことが開示されている。上記特許文献１の水平探査は、探査区域に複数の探査ロープを所定間隔で平行に設置し、磁気センサを持った作業者が各探査ロープに沿って移動する方法により行われる。これにより、水平方向の探査区域内で地中などに存在する磁性体が探査される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３３３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のような従来の磁気計測システムでは、記録紙に記録された磁気波形のうちから、ある時刻の磁気データが探査区域内のどの計測位置に対応する磁気データであるかを判別することが困難であるという不都合がある。すなわち、従来、計測される磁気データと、磁気データが計測された計測位置とを対応付けて取り扱うことができないという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、計測される磁気データと、磁気データの計測位置とを対応付けて取り扱うことが可能な携帯型磁気検知器および磁気計測システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における携帯型磁気検知器は、筐体と、筐体に設置された磁気検出部と、筐体に設置され、磁気検出部の位置を検出する位置検出手段とを備え、位置検出手段により検出された磁気検出部の位置データと、磁気検出部の磁気データとを対応付けて出力するように構成されている。
【０００９】
この発明の第１の局面による携帯型磁気検知器では、上記のように、筐体に、磁気検出部の位置を検出する位置検出手段を設け、位置検出手段により検出された磁気検出部の位置データと、磁気検出部の磁気データとを対応付けて出力するように構成する。これにより、携帯型磁気検知器の移動に伴う位置変化を位置検出手段により検出し、磁気検出部の磁気データとそのときの位置データとを併せて取得することができるので、計測される磁気データと、磁気データの計測位置とを対応付けて取り扱うことができる。また、たとえば磁気データと位置データとを個別の装置により別々に計測する場合、計測後に別々の磁気データと位置データとを対応付ける必要があり、データ管理が煩雑になる。これに対し、本発明による携帯型磁気検知器を用いて探査を行う場合には、磁気データの計測と同時に、ある時刻の磁気データとその時の位置データとを対応付けることができるので、データ管理および解析を容易化することができる。
【００１０】
上記第１の局面による携帯型磁気検知器において、好ましくは、位置検出手段は、位置検出手段自体の位置を検出し、位置検出手段の位置と、筐体における磁気検出部と位置検出手段との位置関係とに基づいて、磁気検出部の位置データを算出するように構成されている。このように構成すれば、磁気検出部と位置検出手段とが異なる位置に設けられている場合にも、位置検出手段自体の位置から磁気検出部の位置データを間接的に取得することができる。また、たとえば位置を検出するための装置を携帯型磁気検知器とは別個に持ち歩く場合、位置を検出するための装置と磁気検出部との相対位置が変動するため、磁気検出部の位置を正確に取得することが困難である。これに対して、本発明によれば、磁気検出部の位置データをより正確に取得することができる。
【００１１】
この場合において、好ましくは、磁気検出部と位置検出手段とは、筐体内で互いに所定距離離間した位置に設置され、位置検出手段は、検出された位置検出手段の位置および向きと、磁気検出部と位置検出手段との間の距離とに基づいて、磁気検出部の位置データを算出するように構成されている。このように構成すれば、位置検出手段自体の位置および向きを検出するだけで、容易に磁気検出部の位置データを取得することができる。
【００１２】
上記位置検出手段の位置および向きに基づいて磁気検出部の位置データを算出する構成において、好ましくは、位置検出手段は、加速度センサおよび角速度センサを含み、位置検出手段は、加速度センサの検出結果に基づき位置検出手段の位置を取得し、角速度センサの検出結果に基づき位置検出手段の向きを取得する。このように構成すれば、筐体内に加速度センサおよび角速度センサを設けるだけで、容易に、位置検出手段の位置および向きを取得して磁気検出部の位置データを算出することができる。
【００１３】
この発明の第２の局面における磁気計測システムは、携帯型磁気検知器と、携帯型磁気検知器のデータ処理装置とを備え、携帯型磁気検知器は、筐体と、筐体に設置された磁気検出部と、筐体に設置され、磁気検出部の位置を検出する位置検出手段とを含み、位置検出手段により検出された磁気検出部の位置データと、磁気検出部の磁気データとを対応付けて出力するように構成されている。
【００１４】
この発明の第２の局面による磁気計測システムでは、上記のように、携帯型磁気検知器の筐体に、磁気検出部の位置を検出する位置検出手段を設け、位置検出手段により検出された磁気検出部の位置データと、磁気検出部の磁気データとを対応付けて出力するように携帯型磁気検知器を構成する。これにより、第２の局面による磁気計測システムにおいても、計測される磁気データと磁気データの計測位置とを対応付けた状態でデータ処理装置により取り扱うことができる。また、磁気データの計測と同時に、磁気データとその時の位置データとを対応付けることができるので、データ処理装置におけるデータ管理および解析を容易化することができる。
【００１５】
上記第２の局面による磁気計測システムにおいて、好ましくは、データ処理装置は、磁気検出部の位置データと、磁気検出部の磁気データとを対応付けた磁気分布図を表示する表示部を含む。このように構成すれば、表示部の磁気分布図によって各計測位置における磁気データの分布を容易に把握できるようになる。これにより、計測結果の解析または磁性体の探査を容易化することができる。また、データ処理装置は磁気データと位置データとが対応付けられた状態で携帯型磁気検知器からデータを取得することができるので、容易に磁気分布図を作成することができる。
【００１６】
上記第２の局面による磁気計測システムにおいて、好ましくは、データ処理装置は、磁気検出部の磁気波形データにおいて磁気計測値の大きさがピークとなる時の磁気検出部の位置と、磁気検出部に対する磁性体の相対移動方向とに基づき、磁性体が存在する範囲を推定する制御部を含む。このように構成すれば、得られた磁気波形データと磁気波形データに対応する位置データとから、磁性体が存在する範囲を絞り込むことができる。この際、磁気計測値の大きさがピークとなる時の磁気検出部の位置（磁性体に対する最近接位置）を基準にすることによって、磁性体の微弱な磁気を極力大きな計測値として捉えることができるので、精度よく磁性体が存在する範囲を推定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記のように、計測される磁気データと、磁気データの計測位置とを対応付けて取り扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１および第２実施形態による磁気計測システムの全体構成を示した模式図である。
【図２】本発明の第１および第２実施形態による磁気計測システムの装置構成を示したブロック図である。
【図３】水平探査を説明するための模式図である。
【図４】磁気センサの位置データの算出方法を説明するための図である。
【図５】磁気分布図の一例を示した模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態による磁気計測システムの磁気検知処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】磁気計測時の磁気センサと磁性体との相対位置関係（Ａ）および磁気センサを固定した場合の磁気センサと磁性体との相対位置関係（Ｂ）を示した図である。
【図８】計測線に沿って磁気センサが移動する場合の検出磁界の変化を示した図である。
【図９】第１実施形態の変形例による磁気計測システムを示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
まず、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による磁気計測システム１００の全体構成について説明する。
【００２１】
第１実施形態による磁気計測システム１００は、図１に示すように、携帯型の磁気検知器１と、データ処理装置２とを備えている。磁気検知器１は、本発明の「携帯型磁気検知器」の一例である。磁気計測システム１００は、磁気検知器１を移動させながら磁気計測を行い、計測した磁気データをデータ処理装置２に出力して記録するシステムである。磁気計測システム１００は、たとえば地中、河川または海底などにおける目標物（磁性体）の探査または捜索などに用いられる。一例としては、磁気計測システム１００は、地中の埋設物（磁性体）を発見するための水平探査などに用いられる。
【００２２】
［磁気検知器の構成］
磁気検知器１は、筐体１１と、磁気センサ１２と、加速度センサ１３と、角速度センサ１４と、制御回路１５とを備えている。なお、磁気センサ１２は、本発明の「磁気検出部」の一例である。
【００２３】
筐体１１は、作業者が携帯したり移動装置（図示せず）に取り付けたりして移動させることが可能に構成されている。筐体１１は、概略で軸方向Ｃに沿って延びる棒状形状を有し、作業者が把持して持ち運ぶための把持部１１ａを含んでいる。筐体１１は、磁気センサ１２、加速度センサ１３、角速度センサ１４および制御回路１５を内部に収容している。
【００２４】
磁気センサ１２は、一対設けられ、筐体１１内の所定位置に固定されている。磁気センサ１２は、たとえば筐体１１の軸方向Ｃに沿った１軸の感度軸を有し、感度軸方向の磁界の変化を検出するセンサである。筐体１１の端部近傍に配置された磁気センサ１２ａは、検知用センサであり、反対側（中央側）に配置された磁気センサ１２ｂは、地磁気成分の補償用センサである。すなわち、２つの磁気センサ１２ａおよび磁気センサ１２ｂによって、地磁気成分が除去された磁気信号が得られる。
【００２５】
加速度センサ１３および角速度センサ１４は、それぞれ筐体１１内の所定位置に固定されている。磁気センサ１２ａと加速度センサ１３とは、筐体１１内で所定距離Ｌだけ離間した位置に設置されている。加速度センサ１３は、筐体１１の移動に伴う加速度センサ１３の加速度を検出する。また、角速度センサ１４は、筐体１１の回転運動による角速度センサ１４の角速度を検出する。加速度センサ１３および角速度センサ１４の設置位置は、筐体１１のどの位置でもよいが、ここでは簡単のため、磁気センサ１２、加速度センサ１３および角速度センサ１４が軸方向Ｃに沿って並んで配置されているとして説明する。
【００２６】
制御回路１５は、ＣＰＵ（中央処理装置）１５ａを含み、筐体１１内に設置されている。なお、制御回路１５は、各センサの検出信号の検出回路（図示せず）およびＡＤ変換部（図示せず）や、データ処理装置２との接続部（図示せず）などを含んでいる。
【００２７】
ＣＰＵ１５ａは、磁気センサ１２、加速度センサ１３および角速度センサ１４の検出信号を取得して、所定の処理を行う。
【００２８】
第１実施形態では、ＣＰＵ１５ａは、加速度センサ１３および角速度センサ１４とともに、磁気センサ１２（１２ａ）の位置を検出する位置検出部１６（図２参照）として機能するように構成されている。すなわち、ＣＰＵ１５ａは、加速度センサ１３および角速度センサ１４の各検出信号に基づいて、磁気センサ１２（１２ａ）の位置（ＸＹ座標）を示す位置データを算出する。なお、位置検出部１６は、本発明の「位置検出手段」の一例である。
【００２９】
また、ＣＰＵ１５ａは、磁気センサ１２の検出信号（磁気信号）に基づいて、磁性体から発生する磁界の変化を磁気データとして算出する。加速度センサ１３および角速度センサ１４による磁気センサ１２の位置データと、磁気センサ１２による磁気データとは、所定のサンプリング時間毎に算出される。これにより、ＣＰＵ１５ａは、サンプリング時間毎の時刻ｔにおける位置データと磁気データとを対応付けて算出する。
【００３０】
このような構成により、磁気検知器１は、加速度センサ１３および角速度センサ１４により検出された磁気センサ１２（１２ａ）の位置データと、磁気センサ１２（１２ａ）の磁気データとを対応付けて出力するように構成されている。サンプリング時間毎の位置データと磁気データとは、ケーブル１７を介してデータ処理装置２に送信される。
【００３１】
［データ処理装置の構成］
図２に示すように、データ処理装置２は、制御部２１と、記憶部２２と、表示部２３とを備える。第１実施形態では、データ処理装置２は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）である。
【００３２】
制御部２１は、ＣＰＵ２１ａを含んでいる。ＣＰＵ２１ａは、記憶部２２に記録されたプログラムを実行することにより、ＰＣを磁気計測システム１００のデータ処理装置２として機能させる。ＣＰＵ２１ａは、磁気検知器１から磁気センサ１２の磁気データおよび位置データを取得し、記憶部２２への記録および表示部２３への表示処理を行う。
【００３３】
記憶部２２は、たとえばＨＤＤ（ハードディスクドライブ）またはフラッシュメモリなどである。記憶部２２は、ＣＰＵ２１ａが実行するプログラム３３を記憶するとともに、磁気センサ１２の位置データ３１および磁気データ３２を記憶する。
【００３４】
表示部２３は、たとえば液晶ディスプレイなどである。表示部２３は、ＣＰＵ２１ａの表示制御によって、磁気センサ１２の位置データ３１と、磁気センサ１２の磁気データ３２とを対応付けた磁気分布図４１（図５参照）を表示するように構成されている。
【００３５】
［磁気センサの位置データの算出］
次に、図３および図４を参照して、磁気検知器１の位置検出部１６（ＣＰＵ１５ａ、加速度センサ１３および角速度センサ１４）による磁気センサ１２（１２ａ）の位置データ３１の算出について説明する。
【００３６】
図３に示すように、磁気計測システム１００を用いて水平探査を行う場合、作業者が磁気検知器１を携帯して、所定の探査区域５０内に設定された計測線５１に沿って移動することにより探査が行われる。各計測線５１は、たとえば１ｍ程度の等間隔Ｄで平行に設置されている。それぞれの計測線５１に沿った磁気データ３２によって、探査区域５０における磁気データの水平方向の分布が得られる。
【００３７】
以下では、水平探査の場合における磁気センサ１２（１２ａ）の位置データ３１の算出について説明する。水平探査のため、上下方向（Ｚ軸方向）の位置については省略する。Ｘ軸方向およびＹ軸方向をそれぞれ水平面内の直交する２方向とする。磁気センサ１２の位置には、検知用センサである先端側の磁気センサ１２ａの位置を採用する。
【００３８】
まず、ＣＰＵ１５ａは、角速度センサ１４の検出結果に基づき、加速度センサ１３（磁気センサ１２）の向きを取得する。ＣＰＵ１５ａは、角速度センサ１４により、Ｚ軸を中心とした角速度ωを取得する。このとき、時刻ｔにおける加速度センサ１３（磁気検知器１）の回転角度αは、下式（１）になる。
α（ｔ）＝ωｔ＋α（ｔ−１）  ・・・（１）
【００３９】
次に、ＣＰＵ１５ａは、加速度センサ１３の検出結果に基づき、加速度センサ１３の位置を取得する。図４に示すように、加速度センサ１３により、センサＸ軸方向およびセンサＹ軸方向の加速度ａｘ、ａｙを取得したとき、絶対座標（探査区域に設定した基準座標）における加速度センサ１３の加速度Ａｘ、Ａｙは、下式（２）になる。
Ａｘ＝ａｘｃｏｓα（ｔ）−ａｙｓｉｎα（ｔ）
Ａｙ＝ａｘｓｉｎα（ｔ）＋ａｙｃｏｓα（ｔ）  ・・・（２）
【００４０】
このとき、時刻ｔにおける加速度センサ１３の位置Ｘａ、Ｙａは、下式（３）となる。
Ｘａ（ｔ）＝（１／２）Ａｘ×ｔ２＋Ｘａ（ｔ−１）
Ｙａ（ｔ）＝（１／２）Ａｙ×ｔ２＋Ｙａ（ｔ−１）  ・・・（３）
【００４１】
ここで、ＣＰＵ１５ａは、加速度センサ１３の位置と、筐体１１における磁気センサ１２ａと加速度センサ１３との位置関係とに基づいて、磁気センサ１２ａの位置データ３１を算出する。すなわち、加速度センサ１３と磁気センサ１２ａとの間の距離Ｌを用いて、磁気センサ１２の位置Ｘ、Ｙは、下式（４）となる。
Ｘ（ｔ）＝Ｘａ（ｔ）＋Ｌｃｏｓα（ｔ）
Ｙ（ｔ）＝Ｙａ（ｔ）＋Ｌｓｉｎα（ｔ）  ・・・（４）
【００４２】
このように、ＣＰＵ１５ａは、検出された加速度センサ１３の位置Ｘａ、Ｙａおよび向きαと、磁気センサ１２と加速度センサ１３との間の距離Ｌとに基づいて、磁気センサ１２の位置データ３１を算出するように構成されている。ＣＰＵ１５ａは、得られた位置Ｘ（ｔ）およびＹ（ｔ）を、磁気センサ１２（１２ａ）の位置データ３１としてデータ処理装置２に出力する。
【００４３】
なお、図４では、加速度センサ１３のセンサＸ軸方向の距離Ｌの位置に磁気センサ１２ａが配置され、磁気センサ１２ａと加速度センサ１３とのセンサＹ軸方向の位置が一致している場合の例を説明したが、磁気センサ１２ａと加速度センサ１３との各位置は任意である。磁気センサ１２ａと加速度センサ１３との位置が異なる場合、両センサの既知の位置関係を用いて座標変換する。
【００４４】
［磁気分布図の表示］
次に、図３および図５を参照して、データ処理装置２の表示部２３に表示される磁気分布図４１について説明する。
【００４５】
図５に示すように、制御部２１のＣＰＵ２１ａは、磁気分布図４１と磁気波形図４２とを含む計測画面２３ａを表示部２３に表示させるように構成されている。
【００４６】
図３に示した水平探査の場合、磁気分布図４１は、探査区域５０に対応する領域を表示する。磁気分布図４１において、縦軸がＸ軸方向位置を示し、横軸がＹ方向位置を示す。ここでは、計測線５１がＸ軸方向に沿って、Ｙ軸方向に等間隔Ｄで並んでいる例を示している。
【００４７】
磁気分布図４１の各位置（ＸＹ座標）には、それぞれの位置データ３１に対応する磁気データ３２の大きさ（磁気強度）が表示される。磁気データ３２の大きさは、強度表示部４３に示すように、色彩または濃度の変化（グラデーション）によって表される。図５では便宜的に、磁気データ３２の強度範囲を複数段階（６段階）に区画して、それぞれ異なるハッチングを付して図示している。これにより、磁気分布図４１では、計測位置毎の磁気データ３２の大きさが等高線状の分布４１ａとして表示される。磁気強度は、色彩の変化で表す場合には、たとえば青色（磁気強度：小）から赤色（磁気強度：大）などへの連続的な色彩の変化によって表示してもよい。磁気強度は、濃度の変化で表す場合には、たとえば黒色（磁気強度：小）から白色（磁気強度：大）などへの連続的な濃度（または明度）の変化によって表示してもよい。
【００４８】
磁気波形図４２は、磁気分布図４１の磁気波形データ（磁気強度のＸ軸方向変化）を表示する。磁気波形図４２は、磁気分布図４１の外縁に配置された矢印状のマーカ４４により特定された計測線５１に沿った磁気波形を表示している。マーカ４４のＹ方向位置（マーカ４４が指示する計測線５１）は、データ処理装置２への操作入力によって任意に変更可能である。
【００４９】
なお、ここではＸ軸方向に沿う計測線５１を複数設定した例を示しているが、計測線５１をＹ軸方向に沿うように設定してもよい。また、複数の計測線５１をＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ沿うように格子状（マトリクス状）に配置してもよい。つまり、図３に示した探査区域５０における水平探査を直交する２方向について行ってもよい。
【００５０】
［磁気計測システムの磁気検知処理］
次に、図６のフローチャートを用いて、本実施形態の磁気計測システム１００の磁気検知処理について説明する。磁気検知処理において、磁気検知器１の制御は制御回路１５（ＣＰＵ１５ａ）が行い、データ処理装置２の制御は制御部２１（ＣＰＵ２１ａ）が行う。
【００５１】
図６のステップＳ１およびＳ２において、磁気計測の開始前の準備として、磁気検知器１およびデータ処理装置２にそれぞれ初期値が設定される。初期値の設定は、使用者からの入力操作の受付などによる。
【００５２】
初期値とは、計測の開始位置のことである。磁気検知器１は、探査区域５０の計測開始位置に配置されて、位置データがリセットされる。データ処理装置２には、探査区域５０の計測開始位置が入力される。なお、計測開始位置（初期値）として、単にＸＹ座標系の原点を設定してもよいし、たとえば計測位置を表す緯度および経度（地理座標）を設定してもよい。この場合、たとえばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）などにより緯度および経度を測定して、得られた値を初期値として設定することができる。
【００５３】
初期値が設定されると、磁気計測が開始される。ステップＳ３において、磁気検知器１のＣＰＵ１５ａは、サンプリングタイミングか否かを判断する。サンプリングタイミングでない場合には、次のサンプリングタイミングになるまで待機する。
【００５４】
サンプリングタイミングになると、ステップＳ４において、磁気検知器１のＣＰＵ１５ａは、今回のサンプリング時刻ｔにおける磁気センサ１２、加速度センサ１３および角速度センサ１４の計測値をそれぞれ取得する。
【００５５】
ステップＳ５において、磁気検知器１のＣＰＵ１５ａは、角速度センサ１４の計測値から、上式（１）により、磁気検知器１（加速度センサ１３）の回転角度（向き）αを取得する。
【００５６】
ステップＳ６において、磁気検知器１のＣＰＵ１５ａは、磁気センサ１２（１２ａ）の位置データ（ＸＹ座標）を取得する。すなわち、ＣＰＵ１５ａは、ステップＳ５で得られた加速度センサ１３の向きαと、加速度センサ１３の計測値から取得した加速度センサ１３の位置（Ｘａ，Ｙａ）と、加速度センサ１３と磁気センサ１２ａとの間の距離Ｌとに基づき、上式（４）により磁気センサ１２ａの位置データ（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））を取得する。
【００５７】
また、ステップＳ７において、磁気検知器１のＣＰＵ１５ａは、磁気センサ１２の磁気検知信号から、時刻ｔにおける磁気データＢ（ｔ）を取得する。そして、ステップＳ８において、磁気検知器１のＣＰＵ１５ａは、ステップＳ６で得られた磁気センサ１２ａの位置データ３１（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））と、ステップＳ７で得られた磁気センサ１２ａの磁気データ３２（Ｂ（ｔ））とを、サンプリング時刻ｔにおける計測データとして対応付けてデータ処理装置２に出力する。
【００５８】
以降、磁気検知器１のＣＰＵ１５ａは、ステップＳ３〜Ｓ８を繰り返し、予め設定されたサンプリング時間毎に磁気センサ１２の位置データ３１および磁気データ３２を含む時系列の計測データをデータ処理装置２に出力する。
【００５９】
また、データ処理装置２側では、ステップＳ９において、ＣＰＵ２１ａが時刻ｔにおける磁気センサ１２の位置データ３１および磁気データ３２を磁気検知器１から受信し、記憶部２２に記録する。
【００６０】
ステップＳ１０において、データ処理装置２のＣＰＵ２１ａは、磁気分布図４１と磁気波形図４２とを含む計測画面２３ａを表示部２３に表示する。すなわち、ＣＰＵ２１ａは、得られた時刻ｔにおける磁気センサ１２の位置データ３１および磁気データ３２を磁気分布図４１にプロットすることにより、磁気分布図４１の位置（Ｘ，Ｙ）に磁気データ３２の強度に応じた強度表示を表示させる。
【００６１】
データ処理装置２のＣＰＵ２１ａは、サンプリング時間ｔ毎に磁気検知器１の計測データ（位置データ３１および磁気データ３２）を取得して、ステップＳ９およびＳ１０を繰り返し実行することにより、時系列の計測データを記録するとともに、計測画面２３ａ（磁気分布図４１）の表示を更新する。
【００６２】
以上により、第１実施形態による磁気計測システム１００の磁気検知処理が行われる。図示しないが、磁気検知処理は、操作者による計測終了の指示を受け付けることにより、終了される。
【００６３】
［第１実施形態の効果］
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６４】
第１実施形態では、上記のように、筐体１１に、磁気センサ１２の位置を検出する位置検出部１６（ＣＰＵ１５ａ、加速度センサ１３および角速度センサ１４）を設け、位置検出部１６により検出された磁気センサ１２の位置データ３１と、磁気センサ１２の磁気データ３２とを対応付けて出力するように構成する。これにより、磁気検知器１の移動に伴う位置変化を位置検出部１６により検出し、磁気センサ１２の磁気データ３２とそのときの位置データ３１とを併せて取得することができるので、計測される磁気データ３２と、磁気データ３２の計測位置とを対応付けて取り扱うことができる。また、たとえば磁気データ３２と位置データ３１とを個別の装置により別々に計測する場合、計測後に別々の磁気データ３２と位置データ３１とを対応付ける必要があり、データ管理が煩雑になる。これに対し、第１実施形態による磁気検知器１を用いて探査を行う場合には、磁気データ３２の計測と同時に、ある時刻の磁気データ３２とその時の位置データ３１とを対応付けることができるので、データ管理および解析を容易化することができる。
【００６５】
また、第１実施形態では、上記のように、位置検出部１６（ＣＰＵ１５ａ、加速度センサ１３および角速度センサ１４）を、加速度センサ１３の位置と、筐体１１における磁気センサ１２と加速度センサ１３および角速度センサ１４との位置関係とに基づいて、磁気センサ１２の位置データ３１を算出するように構成する。これにより、磁気センサ１２と位置検出部１６（加速度センサ１３）とが異なる位置に設けられている場合にも、加速度センサ１３の位置から磁気センサ１２の位置データ３１を間接的に取得することができる。また、たとえば位置を検出するための装置を磁気検知器１とは別個に持ち歩く場合、位置を検出するための装置と磁気センサ１２との相対位置が変動するため、磁気センサ１２の位置を正確に取得することが困難である。これに対して、第１実施形態によれば、磁気センサ１２の位置データ３１をより正確に取得することができる。
【００６６】
また、第１実施形態では、上記のように、磁気センサ１２と加速度センサ１３とを、筐体１１内で互いに所定距離離間した位置に設置する。そして、位置検出部１６（ＣＰＵ１５ａ、加速度センサ１３および角速度センサ１４）を、検出された加速度センサ１３および角速度センサ１４の位置（Ｘａ，Ｙａ）および向きαと、磁気センサ１２と加速度センサ１３との間の距離Ｌとに基づいて、磁気センサ１２の位置データ３１を算出するように構成する。これにより、位置検出部１６（加速度センサ１３）自体の位置および向きを検出するだけで、容易に磁気センサ１２の位置データ３１を取得することができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、上記のように、加速度センサ１３および角速度センサ１４を位置検出部１６に設け、加速度センサ１３の検出結果に基づき位置検出部１６（加速度センサ１３）の位置（Ｘａ，Ｙａ）を取得し、角速度センサの検出結果に基づき位置検出部１６の向きαを取得するように、位置検出部１６（ＣＰＵ１５ａ、加速度センサ１３および角速度センサ１４）を構成する。これにより、筐体１１内に加速度センサ１３および角速度センサ１４を設けるだけで、容易に、加速度センサ１３および角速度センサ１４の位置および向きを取得して磁気センサ１２の位置データ３１を算出することができる。
【００６８】
また、第１実施形態では、上記のように、データ処理装置２に、磁気センサ１２の位置データ３１と、磁気センサ１２の磁気データ３２とを対応付けた磁気分布図４１を表示する表示部２３を設ける。これにより、たとえば水平探査を行う場合に、表示部２３の磁気分布図４１によって各計測位置における磁気データ３２の分布を容易に把握できるようになる。これにより、計測結果の解析または磁性体の探査を容易化することができる。また、データ処理装置２は磁気データ３２と位置データ３１とが対応付けられた状態で磁気検知器１からデータを取得することができるので、容易に磁気分布図４１を作成することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
次に、図１、図２、図７および図８を参照して、本発明の第２実施形態による磁気計測システムについて説明する。第２実施形態では、上記第１実施形態に加えて、さらに磁気センサの磁気波形データから磁性体が存在する範囲を推定する例について説明する。なお、第２実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
図１および図２に示すように、第２実施形態による磁気計測システム２００では、磁気検知器１０１の磁気センサ１１２は、直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）の感度軸を有し、それぞれの感度軸方向の磁界の変化を検出するように構成されている。磁気検知器１０１は、本発明の「携帯型磁気検知器」の一例である。磁気センサ１１２は、本発明の「磁気検出部」の一例である。
【００７１】
また、データ処理装置１０２の制御部１２１は、図７（Ｂ）に示すように、磁気センサ１１２の磁気波形データにおいて磁気計測値の大きさがピークとなる時の磁気センサ１１２の位置と、磁気センサ１１２に対する磁性体５の相対移動方向とに基づき、磁性体５が存在する範囲を推定するように構成されている。磁性体５が存在する範囲の推定は、記憶部２２に記録されたプログラム３３をＣＰＵ２１ａが実行することにより行われる。制御部１２１（ＣＰＵ２１ａ）は、磁性体５が存在する範囲を表示部２３の磁気分布図４１（図５参照）に表示する。
【００７２】
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７３】
［磁性体が存在する範囲の推定手法］
次に、図７および図８を参照して、磁性体５が存在する範囲の推定手法について説明する。上記の通り、水平探査では、磁気検知器１０１を携帯した作業者が計測線５１に沿って移動しながら磁気計測を行う。この際、磁気センサ１１２によって、３軸の各方向の磁気データが計測される。
【００７４】
図７（Ａ）に示すように、たとえば磁気モーメントＭを有する磁性体５が地中に存在するとする。磁気センサ１１２は、計測線５１に沿ってある速度で移動する。磁気センサ１１２の移動は、ベクトルＶｓで表すことができる。磁気センサ１１２の移動に伴って、磁気モーメントＭによる磁界の変化が磁気センサ１１２により磁気データとして検出される。図８に示すように、磁気波形には、計測線５１上で磁性体５との距離が最小となるときにピークが形成される。
【００７５】
ここで、磁気センサ１１２の移動を磁気センサ１１２と磁性体５との相対位置関係の変化として捉えると、図７（Ａ）の磁気センサ１１２と磁性体５との関係は、図７（Ｂ）に示すように、センサ位置Ｐｓに固定された磁気センサ１１２に対して、磁性体５がベクトルＶｓとは反対方向のベクトルＶｍで相対移動することと等価である。
【００７６】
そこで、第２実施形態では、制御部１２１（ＣＰＵ２１ａ）は、磁気センサ１１２の磁気波形データにおいて磁気計測値（３軸合成磁界）の大きさがピークとなる時刻ｔｐ（図８参照）における磁気センサ１１２の位置を、センサ位置Ｐｓとして設定する。制御部１２１（ＣＰＵ２１ａ）は、センサ位置Ｐｓにおける磁気センサ１１２の３軸の磁気データと、磁気センサ１１２に対する磁性体５の相対移動ベクトルＶｍとに基づいて、磁気センサ１１２とベクトルＶｍとを共通に含む平面ＰＬを求める。つまり、制御部１２１（ＣＰＵ２１ａ）は、センサ位置Ｐｓに固定された磁気センサ１１２を仮定して、磁性体５の相対移動経路とセンサ位置Ｐｓとにより定まる平面ＰＬを特定する。これにより、制御部１２１（ＣＰＵ２１ａ）は、磁性体５が存在する範囲を、平面ＰＬ内の範囲として推定する。
【００７７】
なお、位置が固定された磁気センサに対して相対移動する磁性体と、磁気センサとを含む平面の特定は、本願発明者らによる特開２００７−１６３４６９号公報に詳細に開示された手法を採用することが可能である。そのため、以下ではその概要を簡単に説明する。
【００７８】
まず、図７（Ｂ）に示すように、制御部１２１（ＣＰＵ２１ａ）は、磁気センサ１１２から、センサ位置Ｐｓにおける磁界Ｈ（Ｈｘ，Ｈｙ，Ｈｚ）を取得する。
【００７９】
制御部１２１（ＣＰＵ２１ａ）は、磁気センサ１１２の座標系（感度軸）を、Ｚ軸回りとＹ軸回りとにそれぞれ回転（図７（Ａ）参照）させて、回転後の座標系（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）により定まるＸｐＹｐ平面が平面ＰＬに一致するときの角度θ（Ｚ軸回りの回転角度）およびφ（Ｙ軸回りの回転角度）を算出することにより、平面ＰＬを特定する。
【００８０】
具体的には、制御部１２１（ＣＰＵ２１ａ）は、Ｚ軸回りおよびＹ軸回りにそれぞれ単位角度Δθ、Δφずつ回転させ、回転後の座標系（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）における磁界Ｈｐ（Ｈｐｘ，Ｈｐｙ，Ｈｐｚ）をそれぞれ算出する。回転後の座標系（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）におけるＸｐＹｐ平面が平面ＰＬに一致する場合、磁性体５のＺｐ軸位置が０になる。
【００８１】
磁性体５のＺｐ軸位置が０になる条件下で、磁性体５のＺｐ軸方向の磁界Ｈｐｚに着目すると、磁気モーメントＭの平面ＰＬに対する角度γが９０度に近い場合、磁界ＨｐのうちＺｐ軸成分（Ｈｐｚ）が支配的になる。そのため、算出される角度θおよびφの範囲で磁界Ｈｐｚの最大値となる角度θおよびφでのＸｐＹｐ平面が平面ＰＬに一致すると考えられる。一方、磁気モーメントＭの平面ＰＬに対する角度γが０度に近い場合、磁界ＨｐのうちＺｐ軸成分（Ｈｐｚ）がほとんど無くなる。そのため、算出される角度θおよびφの範囲で磁界Ｈｐｚの最小値となる角度θおよびφでのＸｐＹｐ平面が平面ＰＬに一致すると考えられる。
【００８２】
磁気モーメントＭの平面ＰＬに対する角度γのとりうる範囲は、磁界Ｈｐの値から絞り込むことが可能である。角度γの範囲と上記の磁界ＨｐのＺｐ軸成分とに基づいて、平面ＰＬ（ＸｐＹｐ平面が平面ＰＬに一致するときの角度θおよびφ）が特定される。角度θおよび角度φにより特定された平面ＰＬが、磁性体５が存在する範囲の推定結果となる。第２実施形態では、位置検出部１６（ＣＰＵ１５ａ、加速度センサ１３および角速度センサ１４）によって磁気センサ１１２と磁性体５との相対移動方向および相対移動速度（相対移動ベクトルＶｍ）を精度よく得ることができるので、精度よく磁性体５が存在する範囲を推定することが可能となる。
【００８３】
なお、図示は省略するが、磁性体５が存在する範囲の推定処理は、図６に示した磁気検知処理が行われた後の、磁気データ３２の解析処理の一部として行うことができる。たとえば、探査区域５０における磁気検知処理が完了した後、探査区域５０に含まれる各計測線５１に沿った磁気波形データを用いて、磁性体５が存在する範囲の推定を行うことができる。
【００８４】
［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、磁気検知器１０１の移動に伴う位置変化を位置検出部１６により検出し、磁気センサ１１２の磁気データ３２とそのときの位置データ３１とを対応付けることができるので、磁気データ３２の計測と同時に、計測された磁気データ３２と、磁気データ３２の計測位置とを対応付けて取り扱うことができる。
【００８５】
また、第２実施形態では、上記のように、磁気センサ１１２の磁気波形データにおいて磁気計測値の大きさがピークとなる時の磁気センサ１１２の位置と、磁気センサ１１２に対する磁性体５の相対移動方向とに基づき、磁性体５が存在する範囲（平面ＰＬ）を推定する制御部１２１をデータ処理装置１０２に設ける。これにより、得られた磁気波形データと磁気波形データに対応する位置データ３１とから、磁性体５が存在する範囲を絞り込むことができる。この際、磁気計測値の大きさがピークとなる時の磁気センサ１１２の位置（磁性体に対する最近接位置）を基準にすることによって、磁性体５の微弱な磁気を極力大きな計測値として捉えることができるので、精度よく磁性体５が存在する範囲（平面ＰＬ）を推定することができる。
【００８６】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８７】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００８８】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、磁気検知器１（１０１）を磁性体の水平探査に用いる例について説明したが、図９の変形例に示すように、垂直探査に用いられる磁気検知器であってもよい。垂直探査は、探査位置に設けられた縦孔（観測孔）２０５内に磁気検知器２０１を上方から吊り下げて配置し、縦孔２０５に沿って磁気検知器２０１を上下に移動させながら磁気計測を行うものである。この場合、たとえば縦孔２０５の上端位置を計測開始位置として、下方への移動に伴う加速度センサ１３の計測値と、加速度センサ１３と磁気センサ１２との間の距離Ｌとから、磁気センサ１２の位置（深さ）が算出される。垂直探査の場合、データ処理装置２には、磁気センサ１２のＺ軸方向の位置（深さ）と、磁気センサ１２の磁気データとが対応付けられて出力される。なお、磁気検知器２０１は、本発明の「携帯型磁気検知器」の一例である。
【００８９】
また、上記第１および第２実施形態では、位置検出部１６が加速度センサ１３を含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、位置検出部が加速度センサを含まなくともよい。たとえば位置検出部がＧＰＳ受信機を含み、ＧＰＳを用いて取得した位置情報と角速度センサから得られた向きの情報とに基づいて、磁気センサの位置を検出してもよい。ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ以外の衛生測位システムを用いるものや、ＧＰＳに加えて地上に設置された基地局からの信号をさらに用いて複合的に位置検出を行うものであってもよい。
【００９０】
また、上記第１および第２実施形態では、位置検出部１６が角速度センサ１４を含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、位置検出部が角速度センサを含まなくともよい。位置検出部により検出される位置（位置検出部自身の位置情報）と磁気センサの位置とを同一視できる場合、位置検出部により検出される位置情報を、そのまま磁気センサの位置として用いてもよい。また、たとえば図９に示した垂直探査の場合、加速度センサ１３と磁気センサ１２とが鉛直方向に沿うことにより位置検出部の向きが既知となるため、角速度センサ１４を設けなくともよい。
【００９１】
また、上記第１実施形態では１軸の磁気センサ１２を設けた例を示し、上記第２実施形態では３軸の磁気センサ１１２を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、水平方向の２軸の感度軸を有する磁気センサを設けてもよい。
【００９２】
また、上記第１および第２実施形態では、データ処理装置２の表示部２３に磁気分布図４１を表示する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、磁気分布図に代えて、他の表示方法で表示部に計測結果を表示させてもよい。たとえば、ＸＹ座標と磁気データの値とを表形式（数値形式）で表示してもよい。また、磁気分布図を表示する場合、ＸＹ軸と直交するＺ軸に磁気データの大きさをプロットした３次元の磁気分布図として表示させてもよい。
【００９３】
また、上記第１および第２実施形態では、図１および図２に示すように、磁気検知器１（１０１）の制御回路１５を筐体１１内に設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御回路が筐体の外部に別体（筐体とは別個の制御ユニット）として設けられてもよい。
【００９４】
また、上記第１実施形態では、説明の便宜上、コンピュータ（制御部）の処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１、１０１、２０１  磁気検知器（携帯型磁気検知器）
２、１０２  データ処理装置
５  磁性体
１１  筐体
１２、１１２  磁気センサ（磁気検出部）
１３  加速度センサ
１４  角速度センサ
１６  位置検出部（位置検出手段）
２１、１２１  制御部
２３  表示部
３１  位置データ
３２  磁気データ
４１  磁気分布図
１００、２００  磁気計測システム
Ｌ  距離
Ｐｓ  磁気センサの位置
【図１】
2016130711.tif 000003
【図２】
2016130711.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016130711.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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