(57)【要約】  対象構造を電磁的に探査する探査システムであって、対象構造に向けて磁場を発生する磁場発生装置と、磁場発生装置が発生した磁場に基づき、対象構造から伝播された磁場を検出する磁場検出装置とを備え、磁場検出装置は、磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する通信部を有する、探査システムを提供する。
2020137264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象構造を電磁的に探査する探査システムであって、
前記対象構造に向けて磁場を発生する磁場発生装置と、
前記磁場発生装置が発生した磁場に基づき、前記対象構造から伝播された磁場を検出する磁場検出装置と
を備え、
前記磁場検出装置は、前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する通信部を有する、
探査システム。
【請求項２】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場を発生している期間に、検出した磁場の情報を外部に送信する、請求項１に記載の探査システム。
【請求項３】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングよりも前のタイミングにおいて、検出した磁場の情報の送信を停止する、請求項１または２に記載の探査システム。
【請求項４】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングから予め定められた時間が経過するまでは、検出した磁場の情報の送信を停止する、請求項１から３のいずれか一項に記載の探査システム。
【請求項５】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を開始するタイミングの後に、検出した磁場の情報の送信を開始する、請求項１から４のいずれか一項に記載の探査システム。
【請求項６】
対象構造を電磁的に探査する探査方法であって、
前記対象構造に向けて磁場発生装置が磁場を発生するステップと、
発生された磁場に基づき、前記対象構造により伝播された磁場を検出するステップと、
前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期して、検出した磁場の情報を外部に送信するステップと
を備える、
探査方法。
【請求項７】
時刻情報を取得する取得部と、
前記時刻情報に同期して対象構造に供給された磁場に基づき、前記対象構造から伝播された磁場を検出する磁気センサ部と、
前記取得部が取得した前記時刻情報に同期して、前記磁気センサ部が検出した磁場の情報を外部に送信する通信部と
を有する磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、探査システム、磁気検出装置、および探査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地質調査、地下資源探査などの目的で、電磁的に地質の電気的物性を測定する電磁探査技術が知られている。このような電磁探査技術では、地表面から地下の探査対象に向けて、周期的に変化する１次磁場を発生させ、当該１次磁場によって発生する２次磁場を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−７９９３２号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような探査技術では、探査対象が地上から数百ｍ以上離れてしまうと、探査対象から伝播する２次磁場が微弱になってしまうので、平均化処理等を行うことによって２次磁場を検出していた。この場合、探査時間が数時間程度に長くなってしまうことがあるので、２次磁場の検出状況および検出結果等をモニタしつつ、探査を継続していた。しかしながら、２次磁場の検出中に検出装置から検出結果を他の装置に送信すると、送信動作に起因するノイズが２次磁場を検出中のセンサ出力に重畳してしまい、検出精度が低下することがあった。【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、磁場の検出精度の低下を防止しつつ、対象構造の探査中に磁場の検出結果の少なくとも一部を外部に送信できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様においては、対象構造を電磁的に探査する探査システムであって、前記対象構造に向けて磁場を発生する磁場発生装置と、前記磁場発生装置が発生した磁場に基づき、前記対象構造から伝播された磁場を検出する磁場検出装置とを備え、前記磁場検出装置は、前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する通信部を有する、探査システムを提供する。【０００７】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場を発生している期間に、検出した磁場の情報を外部に送信してもよい。前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングよりも前のタイミングにおいて、検出した磁場の情報の送信を停止してもよい。前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングから予め定められた時間が経過するまでは、検出した磁場の情報の送信を停止してもよい。【０００８】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を開始するタイミングの後に、検出した磁場の情報の送信を開始してもよい。【０００９】
本発明の第２の態様においては、対象構造を電磁的に探査する探査方法であって、前記対象構造に向けて磁場発生装置が磁場を発生するステップと、発生された磁場に基づき、前記対象構造により伝播された磁場を検出するステップと、前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期して、検出した磁場の情報を外部に送信するステップとを備える、探査方法を提供する。【００１０】
本発明の第３の態様においては、時刻情報を取得する取得部と、前記時刻情報に同期して対象構造に供給された磁場に基づき、前記対象構造から伝播された磁場を検出する磁気センサ部と、前記取得部が取得した前記時刻情報に同期して、前記磁気センサ部が検出した磁場の情報を外部に送信する通信部とを有する磁気検出装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、磁場の検出精度の低下を防止しつつ、対象構造の探査中に磁場の検出結果の少なくとも一部を外部に送信できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る探査システム１０の構成例を示す。
【図２】本実施形態に係る磁場発生装置１００の構成例を示す。
【図３】本実施形態に係る切換部１６０の構成例を示す。
【図４】本実施形態に係る第１制御部１４０が切換部１６０の状態を切り換える制御信号の一例を示す。
【図５】本実施形態に係る磁場検出装置２００の構成例を示す。
【図６】本実施形態に係る磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートの一例を示す。
【図７】本実施形態に係る第２制御部２５０の構成例を示す。
【図８】本実施形態に係る磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートの変形例を示す。
【図９】本実施形態に係る第２制御部２５０の第２例を示す。
【図１０】本実施形態に係る第２制御部２５０の第３例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜探査システム１０の構成例＞
電磁探査技術は、地質調査および地下資源の探査に実用化されている。電磁探査技術を用いる探査システムは、例えば、時間的に変化する１次磁場を発生させて、地表面から地下の探査すべき対象構造に向けて供給する。１次磁場が時間的に変動すると、当該変動を妨げる方向に誘導電流が発生する。このように発生した誘導電流は、伝播経路に存在する地質の比抵抗の大きさに応じて減衰する。そして、減衰に伴う誘電電流の時間的変化を妨げる方向に新たな誘導電流が発生する。
【００１４】
このような過程で発生した誘導電流は、伝播経路の比抵抗に応じて減衰する。また、誘導電流は、時間の経過とともに、深部方向に向けて三次元的に拡散する。ここで、例えば、１次磁場を発生させるための一定電流を瞬間的に遮断した場合、深部方向に拡散する誘導電流の深度である拡散深度δは、電流を遮断してからの経過時間ｔを用いてδ＝（２ｔ／σμ）／２（σ：地下の導電率、μ：地下の透磁率）と表すことができる。したがって、探査システムは、１次磁場の減衰に伴って発生する２次磁場を時間の関数として検出することにより、地下地質の比抵抗分布を取得することができる。また、探査システムは、検出時間をより長くすることによって、より深部までの比抵抗分布を取得することができる。探査システムは、例えば、地下の探査すべき対象構造に至る比抵抗分布の断面図を算出することができる。
【００１５】
従来、このような微小な２次磁場を検出する検出装置として、誘導コイル型磁力計、超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：Superconducting Quantum Interference Device）等を用いることが知られている。特に、ＳＱＵＩＤは、より微小な磁場を検出できるので、地熱、石油、天然ガス探査等の地下深部や、遠方に存在する水中の金属構造物探知などの対象構造の比抵抗分布を取得することができる。そこで、本実施形態において、このようなＳＱＵＩＤを検出装置に用いた例を説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る探査システム１０の構成例を示す。探査システム１０は、上記のように、対象構造１２を電磁的に探査するシステムの一例である。対象構造１２は、例えば、地下の探査すべき地層、鉱物、石油、地下水等を含む、または、含まれる可能性がある領域である。探査システム１０は、磁場発生装置１００と、磁場検出装置２００と、モニタ装置３００とを備える。
【００１７】
磁場発生装置１００は、対象構造１２に向けて磁場を発生する。磁場発生装置１００は、磁場の発生と、発生した磁場の停止とを制御可能であり、時間的に変動する磁場を発生する。磁場発生装置１００は、外部から受け取るタイミング信号に基づき、磁場の発生のタイミング、および発生した磁場を停止するタイミングを調整する。図１は、磁場発生装置１００がＧＰＳ（Global Positioning System）等の衛星１４から時刻信号を受信し、受信した時刻信号に基づいて、磁場を発生する例を示す。
【００１８】
磁場検出装置２００は、磁場発生装置１００が発生した磁場に基づき、対象構造１２から伝播された磁場を検出する。磁場検出装置２００は、磁場発生装置１００から、数十ｍないし数千ｍ離れて配置され、対象構造１２からの２次磁場の検出結果をモニタ装置３００に送信する。磁場検出装置２００は、外部から受け取るタイミング信号に基づき、対象構造１２からの２次磁場を検出するタイミング、および検出結果を送信するタイミングを調整する。図１は、磁場検出装置２００がＧＰＳ等の衛星１４から時刻信号を受信し、受信した時刻信号に基づいて、２次磁場を検出するとともに検出結果を送信することで、磁場発生装置１００と磁場検出装置２００が同期して動作する例を示す。なお、図１では説明を簡便にするため、１台の磁場検出装置２００が２次磁場を検出する例を表示したが、これに限定されることはなく、複数の磁場検出装置２００が同期して２次磁場をそれぞれ検出してもよい。
【００１９】
モニタ装置３００は、磁場検出装置２００と有線または無線で接続され、２次磁場の検出結果を受け取る。モニタ装置３００は、磁場検出装置２００から受け取った２次磁場の検出結果を記憶する。また、モニタ装置３００は、２次磁場の検出結果を表示部等に表示する。これにより、モニタ装置３００のオペレータ等は、磁場検出装置２００の動作が正常であるか否かを確認できる。モニタ装置３００は、２次磁場の検出結果を解析して、対象構造１２の比抵抗分布等を算出してもよい。なお、磁場検出装置２００がこのような解析を実行して、解析結果をモニタ装置３００に送信してもよい。
【００２０】
また、モニタ装置３００は、磁場発生装置１００と有線または無線で接続されていてもよい。この場合、モニタ装置３００は、磁場発生装置１００に対して動作の確認および動作の実行等を指示することができる。図１は、磁場発生装置１００、磁場検出装置２００、およびモニタ装置３００が、ネットワーク１６を介して接続されている例を示す。ネットワーク１６は、インターネットまたはローカルエリアネットワーク等である。また、モニタ装置３００は、ネットワーク１６を介して、２次磁場の検出結果等を他のサーバ等の装置等に通知してもよい。
【００２１】
なお、図１において、探査システム１０が磁場発生装置１００、磁場検出装置２００、およびモニタ装置３００を備える例を示したが、これに限定されることはない。探査システム１０は、磁場発生装置１００および磁場検出装置２００を備える構成でもよい。この場合、探査システム１０は、外部の装置等に２次磁場の検出結果または２次磁場の解析結果を送信してもよく、これに代えて、２次磁場の検出結果または２次磁場の解析結果を蓄積してもよい。
【００２２】
以上のように、探査システム１０は、対象構造１２からの２次磁場を検出し、検出結果をモニタ装置３００に送信して表示する。ここで、対象構造１２が地上から数百ｍ以上離れてしまうと、検出すべき２次磁場は、ｐＴ（ピコテスラ）程度の微弱な磁場になってしまう。そこで、磁場検出装置２００においては、複数回の検出結果を平均化処理すること等により、検出結果に重畳するノイズを低減させていた。しかしながら、このような処理は、探査時間を長期化させてしまい、対象構造１２の探査結果が終了するまでに数時間程度が経過してしまうことがあった。このように探査時間が長期化すると、探査システム１０の動作状態を探査中に確認しないと、不具合が発生しても、判明するのは数時間後になってしまうことがある。
【００２３】
そこで、対象構造１２の探査中に、２次磁場の検出済みのデータを磁場検出装置２００からモニタ装置３００に送信して磁場の検出状況をモニタすることが考えられる。しかしながら、ＳＱＵＩＤ等を用いて微弱な磁場を検出する磁場検出装置２００は、データの送信動作で発生する電波の影響を受けて検出精度が低下することがある。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）などの無線通信によるデータ送信中には、電磁波がノイズとなって磁場検出信号に重畳することがある。また、光ファイバ等によるデータ送信を用いても、光源の電気的なスイッチングによって発生する電磁ノイズが電源線を介して磁場検出信号に重畳することがある。
【００２４】
そこで、本実施形態に係る探査システム１０は、磁場の検出精度の低下を防止しつつ、対象構造１２の探査中に磁場検出装置２００が磁場の検出結果の少なくとも一部および／または、動作状況等をモニタ装置３００に送信する。このような磁場発生装置１００および磁場検出装置２００について、次に説明する。
【００２５】
＜磁場発生装置１００の構成例＞
図２は、本実施形態に係る磁場発生装置１００の構成例を示す。磁場発生装置１００は、電流生成部１１０と、第１取得部１２０と、第１信号生成部１３０と、第１制御部１４０と、第１記憶部１５０と、切換部１６０と、磁場発生部１７０と、インターフェイス部１８０とを備える。
【００２６】
電流生成部１１０は、直流の電流を生成する。電流生成部１１０は、例えば、数十アンペアから百アンペア以上の直流電流を生成する。電流生成部１１０は、発電機１１２および変換部１１４を有する。発電機１１２は、例えば、ディーゼル発動機等によって駆動される三相交流発電機である。変換部１１４は、発電機１１２が出力する交流電流を略一定の直流電流に変換する。変換部１１４は、例えば、マトリクスコンバータ、スイッチングレギュレータ等を含む。
【００２７】
第１取得部１２０は、第１時刻情報を取得する。第１取得部１２０は、例えば、ＧＰＳといったＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）の衛星１４から第１時刻情報を取得する。第１取得部１２０は、例えば、アンテナを有し、外部からの時刻情報を有する信号を受信する。また、第１取得部１２０は、受信した信号からノイズ成分を除去するとともに、信号成分を増幅する受信回路を有してもよい。また、受信回路は、局部発振器、ミキサ等を用いて周波数変換する変換回路を含んでもよい。第１取得部１２０は、取得した第１時刻情報を第１信号生成部１３０に供給する。
【００２８】
第１信号生成部１３０は、第１時刻情報に基づくタイミング信号を生成する。タイミング信号は、一例として、第１時刻情報に同期したクロック信号である。第１信号生成部１３０は、生成したタイミング信号を第１制御部１４０に供給する。
【００２９】
第１制御部１４０は、タイミング信号に基づき、電流生成部１１０が発生させた電流を磁場発生部１７０に供給するか否かを切り換えるように制御する。第１制御部１４０は、タイミング信号に同期し、切換部１６０の切り換え動作を制御する制御信号を切換部１６０に供給する。即ち、第１制御部１４０は、第１取得部１２０が取得した第１時刻情報に基づき、切換部１６０の切り換えタイミングを制御する。
【００３０】
また、第１制御部１４０は、電流生成部１１０が発生させた電流の流れる方向を切り換えるように制御してもよい。また、第１制御部１４０は、切換部１６０を初期化するように制御してもよい。また、第１制御部１４０は、切換部１６０の切り換え状況等を切り換えた時刻と対応付けて第１記憶部１５０に記憶してもよい。また、第１制御部１４０は、電流生成部１１０、第１取得部１２０、第１信号生成部１３０等と接続され、各部の動作の開始、停止、リセット等を実行するように制御してもよい。
【００３１】
第１記憶部１５０は、切換部１６０の切り換え状況等を記憶する。また、第１記憶部１５０は、切換部１６０の切り換えパターン、初期値等を記憶してもよい。この場合、例えば、第１制御部１４０は、第１記憶部１５０に記憶された切換パターン等を読み出して、切換部１６０に供給する制御信号を生成する。また、第１記憶部１５０は、第１制御部１４０が制御した各部の動作状況等を記憶してもよい。また、第１記憶部１５０は、磁場発生装置１００の動作の過程で生成する（または利用する）中間データ、算出結果、閾値、およびパラメータ等をそれぞれ格納してもよい。また、第１記憶部１５０は、探査システム１０内の各部の要求に応じて、格納したデータを要求元に供給してもよい。
【００３２】
切換部１６０は、第１制御部１４０から受け取った制御信号に応じて、電流生成部１１０が生成した電流を磁場発生部１７０に供給するか否かを切り換える。また、切換部１６０は、制御信号に応じて、磁場発生部１７０に供給する電流の向きを更に切り換えてもよい。切換部１６０による切り換え動作については、後述する。
【００３３】
磁場発生部１７０は、電流生成部１１０が生成した電流に基づき、磁場を発生する。磁場発生部１７０は、例えば、ラインソース、ループコイル、インダクションコイル等を有し、電流生成部１１０から供給される電流に応じた磁場を発生する。図２は、磁場発生部１７０がラインソースを有する例を示す。ラインソースは、ケーブル１７２、第１電極１７４、第２電極１７６、および給電端子１７８を含む。
【００３４】
ケーブル１７２は、数百ｍから数ｋｍの長さを有し、一方向に延伸して地上に配設されている。ケーブル１７２は、例えば、８００ｍから２０００ｍ程度の長さを有する。ケーブル１７２の両端には、第１電極１７４および第２電極１７６が接続されている。また、ケーブル１７２は、例えば、略中間の位置で切断され、切断によって形成された２つの端部に給電端子１７８がそれぞれ設けられている。２つの給電端子１７８は、切換部１６０にそれぞれ接続されている。ケーブル１７２は、一例として、電流容量が１５０Ａの撚線ケーブルである。
【００３５】
第１電極１７４および第２電極１７６は、８００ｍから２０００ｍ程度の距離を離間して地中に埋設されている。第１電極１７４および第２電極１７６は、より広い面積の電極板であることが好ましく、例えば、それぞれ複数の電極板を有している。第１電極１７４および第２電極１７６のそれぞれは、一例として、６００×１８００ｍｍの亜鉛メッキ鋼板等のトタン板を１０枚有する。この場合、第１電極１７４および第２電極１７６のそれぞれは、複数の電極板を略５ｍの間隔で、深さ２ｍの地中に地表と略平行に埋設されて構成されている。なお、埋設地点が淡水域の場合、複数の電極板は、硫酸アンモニウム肥料等を導電材として散布してから埋設されていることが望ましい。
【００３６】
インターフェイス部１８０は、磁場発生装置１００の外部と通信する。インターフェイス部１８０は、例えば、無線ＬＡＮ、光ファイバ等でモニタ装置３００と通信する。この場合、モニタ装置３００は、磁場発生装置１００の各部の動作状況を第１制御部１４０に問い合わせてよく、第１制御部１４０は、問い合わせに応じて、各部の動作状況の情報を送信する。また、モニタ装置３００は、インターフェイス部１８０を介して、第１制御部１４０に各部の動作開始、動作停止、リセット等を指示してもよい。この場合、第１制御部１４０は、受け取った指示に応じて、各部を制御する。
【００３７】
以上の本実施形態に係る磁場発生装置１００は、一例として、地下２０００ｍ程度に存在する対象構造１２に向けて１次磁場を供給することができる。このような磁場発生装置１００の磁場の発生および発生の停止を切り換える切換部１６０について、次に説明する。
【００３８】
＜切換部１６０の構成例＞
図３は、本実施形態に係る切換部１６０の構成例を示す。図３は、切換部１６０が、電流生成部１１０が生成した電流を磁場発生部１７０に供給するか否か、即ち通電状態にするか遮断状態にするかを切り換える例を示す。また、切換部１６０は、当該電流を磁場発生部１７０に供給する場合に、電流の向きが順方向（第１方向）か逆方向（第２方向）かを、それぞれ切り換える。即ち、切換部１６０が切り換える状態は、第１方向通電、第２方向通電、遮断の３つの状態とする。図３は、切換部１６０が第１方向通電の状態としている例を示す。
【００３９】
図３は、切換部１６０がスイッチＳＷ１１、スイッチＳＷ１２、スイッチＳＷ２１、およびスイッチＳＷ２２の４つのスイッチを有する例を示す。スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１は、例えば、２入力１出力または１入力２出力といったＣ接点スイッチである。図３において、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１のそれぞれは、端子Ａおよび端子Ｂのいずれかの一方の端子と、共通端子Ｃとの間を電気的に接続または切断する例を示す。
【００４０】
また、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２は、例えば、１入力１出力といった、Ａ接点スイッチまたはＢ接点スイッチである。各スイッチは、例えば、メカニカルリレー、フォトＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ  ＭＯＳＦＥＴ、およびＩＧＢＴのうち少なくとも一つを用いて構成される。
【００４１】
図３において、切換部１６０の正側の入力端子をＩｎ＋、負側の入力端子をＩｎ−とした。入力端子Ｉｎ＋および入力端子Ｉｎ−は、電流生成部１１０に接続される。図３において、電流生成部１１０から供給される電流の向きを矢印で示す。また、切換部１６０の正側の出力端子をＯｕｔ＋、負側の出力端子をＯｕｔ−とした。出力端子Ｏｕｔ＋および出力端子Ｏｕｔ−は、磁場発生部１７０の２つの給電端子１７８にそれぞれ接続される。なお、出力端子Ｏｕｔ＋から電流が出力し、出力端子Ｏｕｔ−から電流が入力する電流の方向を第１方向とし、逆向きの方向を第２方向とする。図３において、第１方向の電流の向きを矢印で示す。なお、出力端子Ｏｕｔ＋および出力端子Ｏｕｔ−の間には、サージを吸収するためのバリスタまたはツェナーダイオード等が設けられてよい。
【００４２】
第１制御部１４０は、このような切換部１６０の各スイッチに制御信号を供給して、第１方向通電、第２方向通電、および遮断の切換部１６０の３つの状態を切り換えるように制御する。例えば、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２をオフにする制御信号を供給して、切換部１６０を遮断状態にする。この場合、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１は、端子Ａおよび端子Ｂのいずれに切り換えられてよく、初期状態の接続でもよい。図３は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１の初期状態において、端子Ａおよび端子Ｃが接続されるようにスイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１が設定されている例を示す。
【００４３】
また、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２をオンにする制御信号を供給して、切換部１６０を通電状態にする。ここで、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１を端子Ａにそれぞれ接続する制御信号を供給して、切換部１６０を第１方向通電の状態にする（図３）。これに代えて、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１を端子Ｂにそれぞれ接続する制御信号を供給して、切換部１６０を第２方向通電の状態にする。
【００４４】
なお、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２をオンまたはオフにする場合、予め定められた時間差で当該２つのスイッチをオンに切り換えるように制御することが望ましい。一例として、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ２２をオンにする略１０ｍ秒前に、スイッチＳＷ１２をオンにする。また、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ２２をオフにしてから略１０ｍ秒後に、スイッチＳＷ１２をオフにする。これにより、電流を流し始める時刻がスイッチＳＷ１２をオンにする時刻となり、電流の流れを停止する時刻がスイッチＳＷ２２をオフにする時刻となり、各タイミングを明確に設定することができる。
【００４５】
同様に、第１制御部１４０は、ＳＷ１２をオフにしてから、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１の切り換え動作を制御することが望ましい。一例として、第１制御部１４０は、ＳＷ１２をオフにしてから２０ｍ秒後に、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１を切り換える。以上のようにして、第１制御部１４０が切換部１６０の状態を切り換えるパターンの具体例を次に示す。
【００４６】
＜切換部１６０の切り換えパターンの一例＞
図４は、本実施形態に係る第１制御部１４０が切換部１６０の状態を切り換える制御信号の一例を示す。図４において、横方向は時間を示し、縦方向は電圧等の信号強度を示す。図４の第１波形は、第１制御部１４０が切換部１６０を通電状態および遮断状態のいずれかに切り換える制御信号を示す。一例として、第１波形がハイ状態の間に切換部１６０が通電状態になり、第１波形がロー状態の間に切換部１６０が遮断状態になる。第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２に、第１波形に対応する制御信号を供給する。
【００４７】
また、図４の第２波形は、第１制御部１４０が切換部１６０を第１方向通電状態、第２方向通電状態および遮断状態のいずれかに切り換える制御信号を示す。一例として、第２波形がハイ状態の間に切換部１６０が第１方向通電状態になり、第２波形がミドル状態の間に切換部１６０が遮断状態になり、第２波形がロー状態の間に切換部１６０が第２方向通電状態になる。第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１に、第２波形に対応する制御信号を供給する。
【００４８】
第１制御部１４０は、図４に示す制御信号により、例えば、時刻ｔ１までの期間において、切換部１６０を遮断状態とする。ここで、第１制御部１４０は、時刻ｔ１までの期間を、待機状態または初期状態の第０期間Ｐ０とし、この間に切換部１６０のＳＷ１１とＳＷ２１を第１方向通電の状態に切り換えておく。次に、第１制御部１４０はＳＷ１２、ＳＷ２２を操作し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、切換部１６０から第１方向の電流を磁場発生部１７０に供給する。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間を、第１期間Ｐ１とする。次に、第１制御部１４０は、ＳＷ１２、ＳＷ２２を操作し、時刻ｔ２で切換部１６０を遮断状態にしたのち、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において、切換部１６０のＳＷ１１とＳＷ２１を第２方向通電の状態に切り換える。ここで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間を、第２期間Ｐ２とする。
【００４９】
以下同様に、第１制御部１４０は、切換部１６０のＳＷ１２とＳＷ２２を操作し、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間において、切換部１６０から第２方向の電流を磁場発生部１７０に供給する。ここで、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間を、第３期間Ｐ３とする。次に、第１制御部１４０は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間において、切換部１６０を遮断の状態に切り換える。ここで、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間を、第４期間Ｐ４とする。以上の操作を繰り返すことで、切換部１６０は期間Ｐ１、Ｐ３で極性が反転する矩形電流を、休止期間Ｐ２、Ｐ４を挟んで交互に磁場発生部１７０に供給し、これに応じて、磁場発生部１７０は期間Ｐ１、Ｐ３で極性が反転する静磁場を、休止期間Ｐ２、Ｐ４を挟んで交互に発生させる。
【００５０】
なお、第１期間Ｐ１、第２期間Ｐ２、第３期間Ｐ３、および第４期間Ｐ４は、それぞれ、予め定められた時間間隔Ｔｄｃよりも大きい期間であることが望ましい。ここで、時間間隔Ｔｄｃは、例えば、１次磁場の発生および停止に基づいて生じる２次磁場が、地下を伝播して検出限界程度以下に十分に減衰し、次の２次磁場の検出に影響がなくなる程度の時間間隔である。
【００５１】
時間間隔Ｔｄｃは、一例として、対象構造１２が地下１００ｍ未満の場合、１秒から３秒程度である。また、例えば、対象構造１２を地下２０００ｍの石油貯留層とする水攻法での油水の接触界面の検知を目的とする場合、時間間隔Ｔｄｃは、１０秒程度となる。第１期間Ｐ１、第２期間Ｐ２、第３期間Ｐ３、および第４期間Ｐ４は、略同一の時間間隔でよく、これに代えて、それぞれ異なる時間間隔であってもよい。図４は、各期間が略同一の時間間隔Ｔｍａである例を示す。
【００５２】
また、第１制御部１４０は、第１期間Ｐ１から第４期間Ｐ４までの期間を１周期として、当該周期を予め定められた回数繰り返す。即ち、第１制御部１４０は、磁場発生部１７０に対して、第１方向に電流が供給される第１期間Ｐ１、第１方向の電流供給が停止される第２期間Ｐ２、第１方向とは逆向きの第２方向の電流が供給される第３期間Ｐ３、および、第２方向の電流供給が停止される第４期間Ｐ４の４つの切換部１６０の状態を、略一定の時間間隔で順次切り換えるように制御する。
【００５３】
磁場発生部１７０において、例えば、一方向に電流が流れた場合、第１電極１７４および第２電極１７６には、流れる電流の極性に応じた分極が発生することがある。磁場発生部１７０が磁場を発生する毎に、同一の方向に電流が流れると、このような分極が蓄積してしまい、発生する磁場の大きさが不安定になることがある。
【００５４】
そこで、本実施形態に係る磁場発生装置１００は、図４の第２波形で示すように、一定のインターバルで極性が切り換わる電流を磁場発生部１７０に供給する。これにより、磁場発生部１７０における分極の発生を低減できる。また、例えば、略一定の磁場のオフセット誤差が生じている場合でも、磁場の発生方向を逆転させるので、両方向の磁場に対する検出結果を平均化することで、当該オフセット誤差をキャンセルして低減させることができる。なお、ＳＷ１２およびＳＷ２２を省略しても電流の供給は可能である。本実施形態の磁場発生装置１００の形態では、磁場発生部１７０に電流が供給されないＰ２およびＰ４の期間、ＳＷ１２およびＳＷ２２を用いて、ラインソースの第１電極１７４および第２電極１７６の間を磁場発生部１７０の経由で遮断する。これにより、通電期間中の分極で発生した電荷が、磁場発生部１７０のラインソース経由で逆流することで、意図しない磁場が発生することを防止することができる。また、このような遮断状態において、磁場発生部１７０が電流生成部１１０と絶縁されるため、非通電期間中の感電等を防止することが可能となる。
【００５５】
以上の本実施形態に係る磁場発生装置１００は、第１時刻情報に同期しつつ、予め定められた周期で磁場の発生と磁場の発生の停止とを繰り返す。このような磁場発生装置１００が発生する１次磁場に基づいて対象構造１２から伝播される２次磁場を、磁場検出装置２００が検出する。このような磁場検出装置２００について、次に説明する。
【００５６】
＜磁場検出装置２００の構成例＞
図５は、本実施形態に係る磁場検出装置２００の構成例を示す。磁場検出装置２００は、磁気センサ部２１０と、変換回路部２２０と、第２取得部２３０と、第２信号生成部２４０と、第２制御部２５０と、第２記憶部２６０と、通信部２７０とを備える。
【００５７】
磁気センサ部２１０は、対象構造１２から伝播された磁場を検出する。磁気センサ部２１０は、磁場発生装置１００が発生した１次磁場に基づいて対象構造１２から伝播された２次磁場を検出する。磁気センサ部２１０は、例えば、ＳＱＵＩＤを有し、入力する磁束に応じた電圧値を検出信号として出力する。この場合、磁気センサ部２１０は、ＳＱＵＩＤを収容する冷却容器と、温度センサとを更に有する。冷却容器は、例えば、デュワー瓶であり、ＳＱＵＩＤおよび温度センサを収容して、液体窒素等の冷却材が充填される。温度センサは、一例として、白金抵抗センサである。なお、磁気センサ部２１０は、複数のＳＱＵＩＤを有してもよい。
【００５８】
変換回路部２２０は、磁気センサ部２１０の検出信号をデジタル信号に変換する。変換回路部２２０は、例えば、ＦＬＬ（Flux Locked Loop）回路と、Ａ／Ｄコンバータを有する。ＦＬＬ回路は、ＳＱＵＩＤに入力する磁束とＳＱＵＩＤの出力とを一意に対応付けた電圧信号に変換して出力する。Ａ／Ｄコンバータは、ＦＬＬ回路から出力される電圧信号をデジタル信号に変換する。ＦＬＬ回路およびＡ／Ｄコンバータについては、既知であり、ここでは詳細な説明を省略する。また、変換回路部２２０は、温度センサの検出信号をデジタル信号に変換してもよい。変換回路部２２０は、変換したデジタル信号を第２制御部２５０に供給する。
【００５９】
第２取得部２３０は、磁場発生装置１００の第１取得部１２０が取得した第１時刻情報と同期した第２時刻情報を取得する。第２取得部２３０は、第１取得部１２０が取得した第１時刻情報の取得元から第２時刻情報を取得することが望ましい。第２取得部２３０は、例えば、ＧＰＳ等の衛星１４から第２時刻情報を取得して、磁場検出装置２００内部のタイミングを制御するために利用する。これにより、磁場発生装置１００および磁場検出装置２００の内部は、同期したタイミングで動作できる。第２取得部２３０は、例えば、アンテナおよび受信回路を有し、外部からの時刻情報を有する信号を受信する。第２取得部２３０は、取得した第２時刻情報を第２信号生成部２４０に供給する。
【００６０】
第２信号生成部２４０は、第２時刻情報に基づくタイミング信号を生成する。タイミング信号は、一例として、第２時刻情報に同期したクロック信号である。第２信号生成部２４０は、生成したタイミング信号を第２制御部２５０に供給する。
【００６１】
第２制御部２５０は、変換回路部２２０から受け取ったデジタル信号を第２記憶部２６０に記憶する。第２制御部２５０は、例えば、クロック信号で駆動されるタイマ回路を有し、当該タイマ回路によって生成される時刻情報に対応付けて、当該デジタル信号を第２記憶部２６０に記憶する。また、第２制御部２５０は、時刻情報に基づき、変換回路部２２０から受け取ったデジタル信号を通信部２７０に供給して、当該デジタル信号を外部に送信させる。第２制御部２５０は、例えば、磁場発生装置１００における予め定められた動作タイミングを基準とし、当該基準タイミングに基づいたタイミングで、当該デジタル信号を外部に送信させる。
【００６２】
第２記憶部２６０は、磁気センサ部２１０が検出した磁場の情報を、時刻情報に対応付けて記憶する。第２記憶部２６０は、温度センサが検出した温度の情報を更に記憶してもよい。第２記憶部２６０は、磁場検出装置２００の動作の過程で生成する（または利用する）中間データ、算出結果、閾値、およびパラメータ等をそれぞれ格納してもよい。また、第２記憶部２６０は、探査システム１０内の各部の要求に応じて、格納したデータを要求元に供給してもよい。
【００６３】
通信部２７０は、磁場検出装置２００の外部と通信する。通信部２７０は、例えば、無線ＬＡＮ、光ファイバ等でモニタ装置３００と通信する。通信部２７０は、第２時刻情報に基づくタイミングで、検出した磁場の情報を外部に送信する。これにより、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する。通信部２７０は、第２制御部２５０から受け取った制御信号に応じて、当該磁場の情報を送信する。また、通信部２７０は、当該制御信号に応じて、当該磁場の情報の送信を停止する。通信部２７０の送信動作等については、後述する。
【００６４】
また、通信部２７０は、外部からの要求に応じて、検出した磁場の情報および各部の動作状況等を送信してもよい。この場合、モニタ装置３００は、磁場の情報および磁場検出装置２００の各部の動作状況等を、通信部２７０を介して第２制御部２５０に問い合わせてよい。第２制御部２５０は、問い合わせに応じて、要求された情報を送信する。また、モニタ装置３００は、通信部２７０を介して、第２制御部２５０に各部の動作開始、動作停止、リセット等を指示してもよい。この場合、第２制御部２５０は、受け取った指示に応じて、各部を制御する。このように、通信部２７０は、外部とのインターフェイスとして機能してもよい。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係る探査システム１０は、磁場発生装置１００の１次磁場の発生動作のタイミングと、磁場検出装置２００の２次磁場の検出結果を送信するタイミングとを、時刻情報に基づいて同期させる。このような磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミング動作について、次に説明する。
【００６６】
＜タイミングチャートの第１例＞
図６は、本実施形態に係る磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートの一例を示す。図６の横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅強度を示す。第１波形および第２波形は、磁場発生装置１００において、第１制御部１４０が切換部１６０に供給する制御信号の一例を示す。第１波形および第２波形は、図４で説明した第１波形および第２波形の一例と略同一の信号波形なので、ここでは説明を省略する。
【００６７】
第３波形は、磁場検出装置２００において、第２制御部２５０が通信部２７０に供給する制御信号の一例を示す。図６において、第３波形がハイ状態となる期間は、通信部２７０に２次磁場の検出結果を送信させる期間とする。また、信号Ｓ３がロー状態となる期間は、通信部２７０の２次磁場の検出結果の送信を停止させる期間とする。
【００６８】
ここで、対象構造１２から伝播する２次磁場は、１次磁場の時間的な変動に応じて発生する。したがって、磁場発生装置１００の対象構造１２に対する１次磁場の供給を遮断したことに応じて、当該２次磁場が発生する。例えば、図６において、対象構造１２の探査に用いられる２次磁場は、第１期間Ｐ１から第２期間Ｐ２に切り換わってから磁場検出装置２００に向けて伝播することになる。同様に、２次磁場は、第３期間Ｐ３から第４期間Ｐ４に切り換わってから磁場検出装置２００に向けて伝播することになる。
【００６９】
したがって、磁場検出装置２００は、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４において、伝播された２次磁場を検出する。そこで、磁場検出装置２００は、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４といった、少なくとも２次磁場が伝播している期間において、磁場の検出動作とは独立に動作し、かつ、ノイズを発生し得る動作の少なくとも一部を停止する。これにより、磁場検出装置２００内部で発生するノイズが、２次磁場の検出結果に与える影響を低減できる。
【００７０】
第２制御部２５０は、例えば、磁場発生装置１００が磁場の発生を停止している期間において、通信部２７０から外部への通信動作を停止させる。この場合、第２制御部２５０は、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４において、ロー状態となる第３波形を通信部２７０に供給する。また、例えば、第２制御部２５０は、第１期間Ｐ１および第３期間Ｐ３において、ハイ状態となる第３波形を通信部２７０に供給する。
【００７１】
このように、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場を発生している期間に、検出した磁場の情報を外部に送信する。また、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を停止する基準タイミングから予め定められた時間が経過するまでは、検出した磁場の情報の送信を停止する。図６は、磁場発生装置１００が次に１次磁場を発生するまで、即ち、基準タイミングから時間間隔Ｔｍａ（＞Ｔｄｃ）が経過するまで、通信部２７０の通信動作を停止する例を示す。
【００７２】
以上のように、通信部２７０は、探査システム１０の対象構造１２の探査中において、磁気センサ部２１０が２次磁場を検出する期間の通信動作を停止させる。したがって、本実施形態の探査システム１０は、通信部２７０の通信動作による磁場の検出精度の低下を防止しつつ、対象構造１２の探査中に磁場の検出結果の少なくとも一部を外部に送信できる。また、通信部２７０の通信動作による磁場の検出精度の低下を防止できるので、当該通信部２７０を変換回路部２２０の近傍に設けて、磁場検出装置２００全体の大きさをコンパクトにすることができる。
【００７３】
また、探査システム１０は、磁場発生装置１００が１次磁場の発生を停止している期間において発生する２次磁場を検出する。したがって、例えば、変換部１１４が交流電流から直流電流に変換する動作によって発生するリップル等、磁場発生装置１００が１次磁場を発生することに伴って生じさせてしまうノイズ成分を、磁気センサ部２１０の検出結果に重畳することを防止できる。
【００７４】
なお、図６に示すように、第１期間Ｐ１、第２期間Ｐ２、第３期間Ｐ３、および第４期間Ｐ４を略同一の時間間隔Ｔｍａとし、時間間隔Ｔｍａを商用交流電源周波数の周期の整数倍とすることが望ましい。これにより、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４の２次磁場の検出結果間での差を算出することにより、商用電源周波数に基づくノイズ成分をキャンセルして低減させることができる。
【００７５】
また、第２制御部２５０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を停止する基準タイミングよりも前のタイミングで、通信部２７０から外部への通信動作を停止させることが望ましい。即ち、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を停止するタイミングよりも前のタイミングにおいて、検出した磁場の情報の送信を停止する。図６は、通信部２７０が基準タイミングよりも予め定められた時間Ｔｐｒだけ前の時刻において、通信動作を停止する例を示す。
【００７６】
ここで、時間Ｔｐｒは、通信部２７０のデータ送信に伴うノイズの発生が収束し、磁気センサ部２１０の検出結果への影響が低減できる程度の時間である。時間Ｔｐｒは、例えば、０．０２秒から３秒程度であり、好ましくは、０．０６秒から１秒程度であり、より好ましくは、０．１秒から１秒程度である。通信部２７０がデータ送信を継続する時間間隔は、Ｔｍａ−Ｔｐｒとなり、当該時間間隔Ｔｍａ−Ｔｐｒは、時間間隔Ｔｄｃよりも長い間隔であることが望ましい。これにより、時間間隔Ｔｍａ−Ｔｐｒにおいて、遮断状態から通電状態への遷移に伴って発生する２次磁場を検出限界程度以下に十分に減衰させて、次に発生する２次磁場の検出への影響を低減させることができる。
【００７７】
また、時間Ｔｐｒは、商用電源周波数の周期の整数倍であることが望ましい。この場合においても、第２期間Ｐ２を含む期間および第４期間Ｐ４を含む期間の２次磁場の検出結果の差分を算出することで、商用電源周波数に基づくノイズ成分をキャンセルして低減できる。
【００７８】
なお、図６において、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を開始するタイミングと略同一のタイミングで、検出した磁場の情報の送信を開始する例を示すが、これに限定されることはない。これに代えて、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を開始するタイミングの後に、検出した磁場の情報の送信を開始してもよい。このように、通信部２７０は、第１期間Ｐ１および第３期間Ｐ３に含まれる期間において、検出した磁場の情報を外部に送信することで、１次磁場の発生に伴って発生するノイズ成分の影響を低減できる。
【００７９】
以上の磁場検出装置２００において、磁気センサ部２１０は、対象構造１２の探査中に２次磁場の検出を継続して実行してもよい。この場合、磁場検出装置２００は、探査期間における連続した２次磁場の検出結果を第２記憶部２６０に記憶する。この場合、記憶された検出結果には、通信部２７０の通信機関にはノイズが重畳することになるが、探査期間中の長周期のノイズも重畳されることがある。当該長周期のノイズは、例えば、地磁気変動、鉄道電流に起因する磁場の変動、スリップ等の磁場測定におけるエラー現象等である。
【００８０】
例えば、磁場検出装置２００またはモニタ装置３００は、探査期間における連続した２次磁場の検出結果を解析することにより、このような長周期のノイズを検出できる。したがって、磁場検出装置２００またはモニタ装置３００は、通信部２７０が送信した検出結果から長周期のデータを除去することができ、より精度の高い検出結果を取得することができる。また、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４といった、１次磁場の遮断期間においては、高周波ノイズのレベルが低いので、磁気センサ部２１０は、スリップ現象の発生を抑制することができ、より精度の高い検出結果が得られる。
【００８１】
以上の説明では、磁場発生装置１００および磁場検出装置２００が時刻情報を用いることで同期し、１次磁場の発生と１次磁場に基づく２次磁場の検出と検出結果の送信とを実行する探査システム１０の例を説明した。これに加えて、探査システム１０は、予め定められた時刻に、予め定められた動作を実行してもよい。例えば、第１制御部１４０は、毎正時において、切換部１６０が電流生成部１１０から磁場発生部１７０への電流の供給を停止するように制御する。このように、探査システム１０が、電流の供給を制御するタイミングを毎正時とすることで、簡便にタイミング設計等を実行できる。
【００８２】
また、この場合、第１期間Ｐ１から第４期間Ｐ４までの検出の周期４・Ｔｍａを、例えば、秒の単位において、３６００の約数となるように設定することが好ましい。これにより、基準タイミング等が秒単位で自然数となり、磁場発生装置１００および磁場検出装置２００の内部の時間計算において、剰余時間の処理を低減させることができる。一例として、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４＝Ｔｍａ＝１０秒、Ｔｐｒ＝０．１秒等に設定することが考えられる。通信部２７０の通信動作が図６に示すようなタイミングとなるように制御する第２制御部２５０のより具体的な構成について、次に説明する。
【００８３】
＜第２制御部２５０の第１例＞
図７は、本実施形態に係る第２制御部２５０の構成例を示す。第２制御部２５０は、第１タイマ４１０と、第２タイマ４２０と、第３タイマ４３０と、第４タイマ４４０と、ＣＰＵ４５０と、バス４６０とを有する。第１タイマ４１０から第４タイマ４４０は、予め定められた時間が経過したことを通知する信号を出力する。第１タイマ４１０から第４タイマ４４０、およびＣＰＵ４５０は、バス４６０を介して互いに通信する。また、第２制御部２５０は、バス４６０を介して、変換回路部２２０、第２記憶部２６０、および通信部２７０と通信してもよい。
【００８４】
第１タイマ４１０は、第２信号生成部２４０が出力するタイミング信号に同期した第１タイマ信号を、変換回路部２２０に供給する。第１タイマ信号は、例えば、変換回路部２２０のＡ／Ｄコンバータ等を駆動する。なお、第２制御部２５０は、当該第１タイマ信号で駆動されるＤＭＡコントローラ等を更に有し、Ａ／Ｄコンバータからデータを読み出して第２記憶部２６０等に転送してよい。
【００８５】
第２タイマ４２０は、磁場検出装置２００が発生した１次磁場を停止する基準タイミング、即ち、第１期間Ｐ１から第２期間Ｐ２への遷移、および、第３期間Ｐ３から第４期間Ｐ４への遷移のタイミングに同期した第２タイマ信号を生成する。第２タイマ４２０は、例えば、第２信号生成部２４０が出力する毎正時のタイミング信号と、予め設定された第１期間Ｐ１から第４期間Ｐ４までの検出周期４・Ｔｍａとに基づき、第２タイマ信号を生成する。第２タイマ４２０は、生成した第２タイマ信号を、タイマスタート信号として第３タイマ４３０および第４タイマ４４０に供給する。
【００８６】
第３タイマ４３０は、第２タイマ信号を受け取ったタイミングよりも時刻が２Ｔｍａ−Ｔｐｒだけ後のタイミングに同期した第３タイマ信号を生成する。第３タイマ４３０は、生成した第３タイマ信号を、データ送信終了を通知する信号として通信部２７０に供給する。
【００８７】
第４タイマ４４０は、第２タイマ信号を受け取ったタイミングよりも時刻がＴｍａだけ後のタイミングに同期した第４タイマ信号を生成する。第４タイマ４４０は、生成した第４タイマ信号を、データ送信開始を通知する信号として通信部２７０に供給する。
【００８８】
以上のように、第３タイマ４３０および第４タイマ４４０は、第２タイマ４２０からの基準タイミングを受け取る毎に、データ送信開始およびデータ送信終了を通知する信号を通信部２７０に供給する。これにより、通信部２７０は、図６に示すようなタイミングチャートと略同一のタイミングで、検出した磁場の情報を外部に送信することができる。ここで、第３タイマ４３０および第４タイマ４４０は、第２タイマ４２０の基準タイミングに基づいて駆動されるので、第２タイマ４２０の精度よりも低い精度のタイマでもよい。
【００８９】
例えば、第３タイマ４３０および第４タイマ４４０は、システムクロックで駆動され、ＯＳ上で動作するアプリケーションソフトウェアとして実装されるタイマでもよい。また、第１タイマ４１０および第２タイマ４２０は、高精度クロック回路等で構成されてもよい。なお、図６に示す磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートは、一例であり、これに限定されることはない。そこで、図６とは異なるタイミングチャートについて、次に説明する。
【００９０】
＜タイミングチャートの第２例＞
図８は、本実施形態に係る磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートの変形例を示す。図８の横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅強度を示す。第１波形および第２波形は、磁場発生装置１００において、第１制御部１４０が切換部１６０に供給する制御信号の一例を示す。第１波形および第２波形は、図４で説明した第１波形および第２波形の一例と略同一の信号波形なので、ここでは説明を省略する。
【００９１】
第４波形は、磁場検出装置２００において、第２制御部２５０が通信部２７０に供給する制御信号の一例を示す。図８において、第１波形がハイ状態となる期間は、通信部２７０に２次磁場の検出結果を送信させる期間とする。また、第３波形がロー状態となる期間は、通信部２７０の２次磁場の検出結果の送信を停止させる期間とする。
【００９２】
第４波形は、第１波形の立ち上がりタイミングおよび立ち下りタイミングが予め定められた時間Ｔｐｒだけ早くなるように、第１波形の信号位相をシフトした信号である。即ち、通信部２７０は、磁場発生装置１００が予め定められた周期で１次磁場の発生と１次磁場の発生の停止とを繰り返す場合に、当該周期と同一の周期で、検出した磁場の情報の送信を繰り返す。図８に示す変形例のタイミングチャートは、図６に示すタイミングチャートと比較して、通信部２７０の通信開始のタイミングがＴｐｒだけ早くなる。したがって、通信部２７０がデータ送信を継続する時間間隔がＴｍａ−２Ｔｐｒとなるので、当該時間間隔Ｔｍａ−２Ｔｐｒは、時間間隔Ｔｄｃよりも長い間隔であることが望ましい。
【００９３】
一例として、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４＝Ｔｍａ＝１５秒、Ｔｐｒ＝０．１秒等に設定することが考えられる。図７に示す第２制御部２５０は、通信部２７０の通信動作を図８に示すようなタイミングとなるように制御することもできるが、これに限定されることはない。第２制御部２５０のより簡易な構成について、次に説明する。
【００９４】
＜第２制御部２５０の第２例＞
図９は、本実施形態に係る第２制御部２５０の第２例を示す。図９に示す第２例の第２制御部２５０において、図７に示された第２制御部２５０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第２例の第２制御部２５０は、第３タイマ４３０および第４タイマ４４０を省略した構成である。
【００９５】
第２タイマ４２０は、磁場検出装置２００が発生した１次磁場を停止する基準タイミングよりもＴｐｒだけ前のタイミングに同期した第２タイマ信号を生成する。第２タイマ４２０は、第２信号生成部２４０が出力する毎正時のタイミング信号と、予め設定された第１期間Ｐ１から第４期間Ｐ４までの検出周期４・Ｔｍａとに基づき、このような第２タイマ信号を生成できる。そして、第２タイマ４２０は、生成した第２タイマ信号を、データ送信開始およびデータ送信終了を通知する信号として通信部２７０に供給する。これにより、通信部２７０は、図８に示すようなタイミングチャートと略同一のタイミングで、検出した磁場の情報を外部に送信することができる。
【００９６】
以上の本実施形態に係る第２制御部２５０は、タイマを用いて通信部２７０の通信開始および通信終了を指示するタイミング信号を生成する例を説明したが、これに限定されることはない。第２制御部２５０は、カウンタ等を用いて、このようなタイミング信号を生成してもよい。このような第２制御部２５０について、次に説明する。
【００９７】
＜第２制御部２５０の第３例＞
図１０は、本実施形態に係る第２制御部２５０の第３例を示す。図１０に示す第３例の第２制御部２５０において、図７に示された第２制御部２５０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第３例の第２制御部２５０は、第２タイマ４２０から第４タイマ４４０の３つのタイマの代わりに、カウンタ４７０を有する。
【００９８】
カウンタ４７０は、第２信号生成部２４０からのタイミング信号をカウントして、基準タイミングからの経過時間を取得する。カウンタ４７０は、例えば、正時から１秒経過するタイミング毎にカウントして、秒単位の経過時間ｔｅｌｐを取得する。ここで、ｔｅｌｐは、０から３５９９までの整数でよい。
【００９９】
例えば、図６に示すタイミングチャートでは、正時を基準タイミングとすると、通信部２７０は、当該正時から（２ｋ−１）・Ｔｍａが経過したタイミングで送信を開始し、２・（２ｋ−１）・Ｔｍａ−Ｔｐｒが経過したタイミングで送信を終了している。ここで、ｋは１以上の自然数である。即ち、第２制御部２５０は、カウンタ４７０のカウントが、（２ｋ−１）・Ｔｍａから２・（２ｋ−１）・Ｔｍａ−Ｔｐｒの間の期間に相当した場合に、通信部２７０のデータ送信期間とするように制御する。
【０１００】
例えば、カウンタ４７０は、通信部２７０のデータの送信と停止の周期である２・Ｔｍａで経過時間ｔｅｌｐを除し、剰余ｔｅｌｐ（ｍｏｄ２・Ｔｍａ）がＴｍａとなった場合に、通信部２７０に通信開始を通知するタイミング信号を供給する。また、カウンタ４７０は、当該剰余ｔｅｌｐ（ｍｏｄ２・Ｔｍａ）が２・Ｔｍａ−Ｔｐｒとなった場合に、通信部２７０に通信終了を通知するタイミング信号を供給する。これにより、通信部２７０は、図６に示すタイミングチャートの通信部２７０と同様に動作する。以上のように、第２制御部２５０は、カウンタ等を用いて、通信部２７０の通信開始および通信終了を指示するタイミング信号を生成してもよい。
【０１０１】
以上の本実施形態に係る探査システム１０によれば、探査すべき対象構造１２が地上から数百ｍ以上離間した地下に存在し、数時間程度の探査時間がかかる場合であっても、当該探査システム１０の探査状況等を検出精度の低下を防止しつつモニタできる。なお、本実施形態において、通信部２７０の通信開始および通信終了を制御して、磁気センサ部２１０の検出結果に重畳するノイズを低減させる例を説明したが、これに限定されることはない。
【０１０２】
例えば、探査システム１０内部において、充電電池を用いる場合、当該充電電池に充電する充電用電源がスイッチングノイズ等を発生することがある。この場合においても、充電用電源の動作を、磁場発生装置１００が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期するように制御してもよい。これにより、対象構造１２の探査中に充電池に充電しても、磁気センサ部２１０の検出結果に重畳するノイズを低減できる。
【０１０３】
同様に、探査システム１０が磁気センサ部２１０の冷却に用いる冷媒を生産する冷凍機のモータを備える場合でも、当該冷凍機のモータの動作を、磁場発生装置１００が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期するように制御してもよい。これにより、対象構造１２の探査中に冷凍機を動作させても、磁気センサ部２１０の検出結果に重畳するノイズを低減できる。
【０１０４】
以上の本実施形態に係る探査システム１０の少なくとも一部は、一例として、コンピュータ等である。コンピュータは、例えば、プログラム等を実行することにより、本実施形態に係る第１制御部１４０、第１記憶部１５０、インターフェイス部１８０、第２制御部２５０、第２記憶部２６０、通信部２７０、およびモニタ装置３００のうちの少なくとも一部として機能する。
【０１０５】
コンピュータは、ＣＰＵ等のプロセッサを備え、第１記憶部１５０および／または第２記憶部２６０に記憶されたプログラムを実行することによって、第１制御部１４０、第１記憶部１５０、インターフェイス部１８０、第２制御部２５０、第２記憶部２６０、および通信部２７０の少なくとも一部として機能する。コンピュータは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を更に備えてもよい。
【０１０６】
本発明によれば、Ｗｉ−Ｆｉ等の既存規格の無線ＬＡＮを高感度の磁場センサを使用した測定に適用することが可能であり、資源探査など屋外で、磁場センサ装置の移動と設置を繰り返しながら、磁場の測定を行う場合、磁場センサの近傍に無線ＬＡＮ装置を設置することが可能となるため、測定の作業効率が向上する。以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  探査システム
１２  対象構造
１４  衛星
１６  ネットワーク
１００  磁場発生装置
１１０  電流生成部
１１２  発電機
１１４  変換部
１２０  第１取得部
１３０  第１信号生成部
１４０  第１制御部
１５０  第１記憶部
１６０  切換部
１７０  磁場発生部
１７２  ケーブル
１７４  第１電極
１７６  第２電極
１７８  給電端子
１８０  インターフェイス部
２００  磁場検出装置
２１０  磁気センサ部
２２０  変換回路部
２３０  第２取得部
２４０  第２信号生成部
２５０  第２制御部
２６０  第２記憶部
２７０  通信部
３００  モニタ装置
４１０  第１タイマ
４２０  第２タイマ
４３０  第３タイマ
４４０  第４タイマ
４５０  ＣＰＵ
４６０  バス
４７０  カウンタ
【図１】
2020137264.tif 000003
【図２】
2020137264.tif 000004
【図３】
2020137264.tif 000005
【図４】
2020137264.tif 000006
【図５】
2020137264.tif 000007
【図６】
2020137264.tif 000008
【図７】
2020137264.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020137264.tif 000011
【図１０】
2020137264.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和3年6月8日(2021.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象構造を電磁的に探査する探査システムであって、
前記対象構造に向けて磁場を発生する磁場発生装置と、
前記磁場発生装置が発生した磁場に基づいて発生した磁場であって、前記対象構造から伝播した磁場を検出する磁場検出装置と
を備え、
前記磁場検出装置は、前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する通信部を有する、
探査システム。
【請求項２】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場を発生している期間に、検出した磁場の情報を外部に送信する、請求項１に記載の探査システム。
【請求項３】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングよりも前のタイミングにおいて、検出した磁場の情報の送信を停止する、請求項１または２に記載の探査システム。
【請求項４】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングから予め定められた時間が経過するまでは、検出した磁場の情報の送信を停止する、請求項１から３のいずれか一項に記載の探査システム。
【請求項５】
前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を開始するタイミングの後に、検出した磁場の情報の送信を開始する、請求項１から４のいずれか一項に記載の探査システム。
【請求項６】
前記磁場発生装置は、予め定められた周期で磁場の発生と磁場の発生の停止とを繰り返し、
前記通信部は、予め定められた前記周期と同一の周期で、検出した磁場の情報の送信を繰り返す、請求項１から５のいずれか一項に記載の探査システム。
【請求項７】
前記磁場発生装置は、
第１時刻情報を取得する第１取得部と、
電流を生成する電流生成部と、
前記電流生成部が生成した電流に基づき、磁場を発生する磁場発生部と、
前記電流生成部が生成した電流を前記磁場発生部に供給するか否かを切り換える切換部と、
前記第１取得部が取得した前記第１時刻情報に基づき、前記切換部の切り換えタイミングを制御する第１制御部と
を有し、
前記磁場検出装置は、前記第１時刻情報と同期した第２時刻情報を取得する第２取得部をさらに有し、
前記通信部は、前記第２時刻情報に基づくタイミングで、検出した磁場の情報を外部に送信する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の探査システム。
【請求項８】
前記第１制御部は、毎正時において、前記切換部が前記電流生成部から前記磁場発生部への電流の供給を停止するように制御する、請求項７に記載の探査システム。
【請求項９】
前記切換部は、前記磁場発生部に供給する電流の向きを更に切り換え、
前記第１制御部は、前記切換部が、第１向きに電流が供給される第１期間、前記第１向きの電流供給が停止される第２期間、前記第１向きとは逆向きの第２向きに電流が供給される第３期間、および、前記第２向きの電流供給が停止される第４期間の４つの状態を一定の時間間隔で順次切り換えるように制御し、
前記通信部は、前記第１期間及び前記第３期間に含まれる期間において、検出した磁場の情報を外部に送信する、請求項８に記載の探査システム。
【請求項１０】
対象構造を電磁的に探査する探査方法であって、
前記対象構造に向けて磁場発生装置が磁場を発生するステップと、
前記磁場発生装置により発生された磁場に基づいて発生した磁場であって、前記対象構造により伝播した磁場を検出するステップと、
前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期して、検出した磁場の情報を外部に送信するステップと
を備える、
探査方法。
【請求項１１】
時刻情報を取得する取得部と、
前記時刻情報に同期して対象構造に供給された磁場に基づいて発生した磁場であって、前記対象構造から伝播した磁場を検出する磁気センサ部と、
前記取得部が取得した前記時刻情報に同期して、前記磁気センサ部が検出した磁場の情報を外部に送信する通信部と
を有する磁気検出装置。
【国際調査報告】
2020137264.tif 000013
2020137264.tif 000014
2020137264.tif 000015
2020137264.tif 000016