JP6437866B2

JP6437866B2 - 埋設金属の探知用の送信信号の設定方法及びこの設定方法を用いた探知装置

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Publication number: JP6437866B2
Application number: JP2015071894A
Authority: JP
Inventors: 勝綱崎; 兼士久保田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Fuji Tecom Inc
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Fuji Tecom Inc
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP2016191627A

Description

この発明は、地中等やコンクリート等に埋設されているガス管や水道管等の金属管や通信ケーブル等の埋設金属の探知装置における探知用の送信信号の設定方法及びその設定方法を用いた埋設金属の探知装置に関するものである。

通常、地中には、水道管やガス管、下水管等の多くの金属管、あるいは通信ケーブル、電力ケーブル等のケーブルが多数埋設されている（以下、従来例部分を除き、これらを総称して、単に、埋設金属と記す）。これらの埋設金属は、単純に水平方向及び垂直方向とも直線的に埋設されているのではなく、必要に応じて水平方向に、あるいは、垂直方向に屈曲され、あるいは分岐されて、互いに複雑に交差、輻輳した状態で埋設されている。

このように、地中には多くの埋設金属があるので、他企業の工事による事故防止及び自社の埋設金属の効率的な維持管理の必要性から、非掘削で、地中の埋設金属の真上の位置やその埋設深度を探知するための技術が提案されている。一般的な従来の技術としては、地中レーダと、通称、パイプロケータと呼ばれる電磁誘導式管路探知器がある。

地中レーダの探知原理は、電波を地中に放射し、地中に埋設されている金属管からの反射波を受信して、信号処理、映像化を行うことにより、地中の金属管の探知を行うものである。電波は物性が変化する面から反射するので、金属管、非金属管、空洞等の地中の構造物もこの方法で探知することが出来る。

一方、非特許文献１に示す電磁誘導式管路探知器の探知原理は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、交流電流を地中５０に埋設されている金属管５１に流すと、この金属管５１を中心として同心円状の磁場（磁界Ｈとする）が発生する(図７（ｂ）)。この磁界Ｈを地上にある受信機の磁気センサ５２ａで検出するとともに、その磁界Ｈを算出し、さらに、誘起電圧を算出する。この誘起電圧が最大となる位置から、金属管５１の位置を探知することが出来る(図７（ｃ）)。又、この誘起電圧から金属管５１の埋設深さを算出している。従って、探知される対象物は、導電性を有する金属管又は金属線に限定される。

このように、パイプロケータは、金属管に電流を流すための送信機と、電流が流れることにより発生した磁場の磁界Ｈを検出する磁気センサを備えた受信機とにより構成されている。さらに、送信機から金属管に探知用の送信信号(交流電流)を流す方法としては、直接法と誘導法の２種類がある。

直接法は、図８に示すように、金属管５１が地上に露出している部分に送信機５３を接続し、あるいは、地中５０に埋設されている金属管５１にリード線５４を介して送信機５３を接続し、電流を流す方法である。なお、金属管５１から地中５０へ流れる漏洩電流は、アース５５を介して送信機５３に帰還するように構成されている。

又、誘導法は、図９に示すように、地上に設置した送信機５３ａから地中５０に向けて磁場を発生させ、地中５０の金属管５１に非接触で電磁誘導による電流を流す方法で、発生した誘導電流による磁界を、地上にある磁気センサ５３ａを備えた受信機５３で受信し、その磁界成分の振幅から埋設されている金属管の位置及び埋設深度等を探知している。

一般に、図８に示すように、直接法は、探知対象の金属管だけに電流を流せるので、発生する磁場の磁界Ｈの値も大きくなり、誘導法に比べて探知精度は良い。しかしながら、直接法は、送信機を金属管に直接接続しなければならないので、地上に露出部分がない金属管には適用しにくい。

又、探知用の交流信号の周波数としては、数百Ｈｚ〜数百ｋＨｚが用いられるが、この周波数は、ガス管や水道管等が埋設されている場所の状況に応じて選択されている。

国内雑誌「配管・装置・プラント技術」、Ｖｏｌ．３１、Ｎｏ．６、ｐａｇｅ．４−６、タイトル「埋設探査技術の現状・・・（１）」９１．６．長嶋伸吾著

非特許文献１に記載のものは、埋設された金属管が無限長で、且つ、直線状の物体であることを前提としたものであるため、埋設された金属管が有限長であり、且つ、屈曲部分や分岐部分が存在した場合、又、埋設された金属管と他の埋設された金属管等が地中で交差した状態や輻輳した状態の場合には、他の埋設された金属管による影響により、二次・三次誘導磁場が発生し、これが測定誤差の原因となり、目的とする埋設された金属管の位置を正確に測定することが出来ないという問題があった。

又、探知用の交流信号の周波数としては、数百Ｈｚ〜数百ｋＨｚが用いられるが、この周波数や送信出力は、ガス管や水道管等が埋設されている場所の状況に応じて選択されている。

しかしながら、探知用の送信信号の周波数と送信出力の選択は、現場で作業する操作者の判断に基づいて選択されるため、未熟な操作者の場合には、しばしば送信信号の周波数や送信出力の選択を誤り、埋設されている埋設物の位置及び埋設深度等の探査結果の誤差原因となっていた。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、地中の埋設金属の位置及び埋設深度を探知するとともに、送信器側装置から埋設金属に流す探知用の送信信号の周波数と送信出力とを、受信側装置から自動的に最適な周波数及び送信出力に設定することにより、埋設金属の埋設位置及び埋設深度等の探知結果の誤差原因を除去することの出来る埋設金属の探知用の送信信号の設定方法及び探知装置を提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、送信側装置から埋設金属に探知用の送信信号（交流電流）を流し、埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界を受信側装置で検出することにより、埋設金属を探知する埋設金属の探知方法において、探知用の送信信号の周波数を順次変更して周波数毎に前記埋設金属に送信するとともに、送信側装置の出力端における送信信号の電流値を測定し、埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界の強さを測定し、これらの周波数毎に測定された送信信号の電流値と磁界の強さとを記録し、測定された磁界の強さを、送信信号の周波数による受信感度差で補正し、記録された送信信号の電流値と、補正された磁界の強さと、受信側装置が検出可能な磁界の強さとから、周波数毎に、受信可能な距離を算出し、この周波数毎にそれぞれ算出した受信可能な距離が最大となった時の周波数を、送信信号の最適周波数として送信側装置を設定し、あるいは、この算出した受信可能な距離が最大となる周波数が複数得られた時には、最も低い周波数を、送信信号の最適周波数として送信側装置を設定し、次いで、最適周波数に設定された送信信号の送信出力を最大にして送信するとともに、以後、順次、送信出力を減少して送信し、埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界の強さを測定し、受信側装置が飽和する磁界の強さが既知の場合には、測定された磁界の強さがこの飽和する磁界の強さより小さくなるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として送信側装置を設定し、あるいは、受信側装置が飽和する磁界の強さが未知の場合には、送信出力を減少して出力した時に、送信出力の変化量と、測定された磁界の強さの変化量とが同一となるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として送信側装置を設定することを特徴とする埋設金属の探知用の送信信号の設定方法である。

請求項２に係る発明は、送信側装置から埋設金属に探知用の送信信号（交流電流）を流し、埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界を受信側装置で検出することにより、埋設金属を探知する埋設金属の探知装置において、送信側装置は、探知用の送信信号の周波数を順次変更して周波数毎に前記埋設金属に送信するとともに、出力端における送信信号の電流値を測定する機能と、受信側装置は、埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界の強さを測定する機能とを有し、送信側装置若しくは受信側装置は、これらの周波数毎に測定された送信信号の電流値と磁界の強さとを記録する機能と、測定された磁界の強さを、送信信号の周波数による受信感度差で補正する機能と、記録された送信信号の電流値と、補正された磁界の強さと、受信側装置が検出可能な磁界の強さとから、周波数毎に、受信可能な距離を算出する機能と、この周波数毎にそれぞれ算出した受信可能な距離が最大となった時の周波数を、送信信号の最適周波数として送信側装置を設定する機能と、あるいは、この算出した受信可能な距離が最大となる周波数が複数得られた時には、最も低い周波数を、送信信号の最適周波数として送信側装置を設定する機能と、最適周波数に設定された送信信号の送信出力を最大にして送信するとともに、以後、順次、送信出力を減少して送信する機能と、受信側装置が飽和する磁界の強さが既知の場合には、受信側装置で測定された磁界の強さがこの飽和する磁界の強さより小さくなるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として送信側装置を設定する機能と、あるいは、受信側装置が飽和する磁界の強さが未知の場合には、送信出力を減少して出力した時に、送信出力の変化量と、測定された磁界の強さの変化量とが同一となるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として送信側装置を設定する機能とを有することを特徴とする埋設金属の探知用の送信信号の設定方法を用いた探知装置である。

請求項１及び請求項２に係る発明は、上記のように構成したので、探知用の送信信号の周波数及び送信出力を、常に、最適周波数及び最適送信出力に設定して探知装置を稼働させることが出来るので、従来誤差の原因となっていた商用の交流信号に起因する影響を除くことが出来るとともに、埋設金属の位置や埋設深度の測定誤差を除くことが出来る。又、従来のように、埋設金属を正しく探知出来ない等の不具合が生じることもない。さらに、探知用の送信信号の周波数と送信出力は、受信側装置からの制御指令に基づいて、送信側装置を自動的に設定することが出来る。従って、従来のように、送信側装置まで操作者が設定に行く必要もなく、作業効率が非常に良くなる。

この発明の実施例を示すもので、この発明による埋設金属の探知装置１の模式図である。この発明の実施例を示すもので、埋設金属の分布定数回路である。この発明の実施例を示すもので、探知用の送信信号の周波数をパラメータとする埋設金属の長さ（送信点と受信点との距離）と電流値との関係を示す図（減衰曲線）で、埋設金属が長い場合を示す。この発明の実施例を示すもので、探知用の送信信号の周波数をパラメータとする埋設金属の長さ（送信点と受信点との距離）と電流値との関係を示す図（減衰曲線図）で、埋設金属が短い場合を示す。この発明の実施例を示すもので、（ａ）図は探知用の送信信号の周波数を、最適周波数に設定するためのフロー図、(ｂ)図は、探知用の送信信号の送信出力を、最適送信出力に設定するためのフロー図である。この発明の実施例を示すもので、（ａ）図は探知用の送信信号の周波数を、最適周波数に設定するためのブロック図、（ｂ）図は探知用の送信信号の送信出力を、最適送信出力に設定するためのブロック図である。従来例を示すもので、電磁誘導式管路探知器（パイプロケータ）の探知原理を示す模式図である。従来例を示すもので、電磁誘導式管路探知器（パイプロケータ）の直接法による電流の送信方法を示す模式図である。従来例を示すもので、電磁誘導式管路探知器（パイプロケータ）の誘導法による電流の送信方法を示す模式図である。

探知用の送信信号の周波数を順次変更して周波数毎に埋設金属に送信するとともに、送信側装置の出力端における送信信号の電流値を測定し、埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界の強さを測定し、これらの周波数毎に測定された送信信号の電流値と磁界の強さとを記録し、測定された磁界の強さを、送信信号の周波数による受信感度差で補正し、次いで、記録された送信信号の電流値と、補正された磁界の強さと、受信側装置が検出可能な磁界の強さとから、周波数毎に、受信可能な距離を算出し、この周波数毎にそれぞれ算出した受信可能な距離が最大となった時の周波数を、送信信号の最適周波数として送信側装置を設定し、あるいは、この算出した受信可能な距離が最大となる周波数が複数得られた時には、最も低い周波数を、送信信号の最適周波数として送信側装置を設定し、次いで、最適周波数に設定された送信信号の送信出力を最大にして送信するとともに、以後、順次、送信出力を減少して送信し、埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界の強さを測定し、受信側装置が飽和する磁界の強さが既知の場合には、測定された磁界の強さがこの飽和する磁界の強さより小さくなるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として送信側装置を設定し、あるいは、受信側装置が飽和する磁界の強さが未知の場合には、送信出力を減少して出力した時に、送信出力の変化量と、測定された磁界の強さの変化量とが同一となるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として送信側装置を設定する。

この発明の実施例を、図１〜図６に基づいて詳細に説明する。
図１はこの発明の実施例を示すもので、埋設金属の探知装置１の模式図を示すもので、探知対象とする埋設金属管やケーブル等２０（以下、埋設金属２０と記す）に、送信側装置２から探知用の送信信号（交流電流）を流し、受信側装置３の受信点で、この交流電流により発生する磁界Ｈを検出して埋設金属２０の位置及び埋設深度を測定するように構成されている。

送信器側装置２の送信点から送信される探知用の送信信号の周波数や送信出力は、ガス管や水道管等のような埋設物の種類や、この埋設物が埋設されている場所の状況により異なるため、探知状況に応じて、それぞれ選択しなければならない。その上、探知用の送信信号の周波数は、数百Ｈｚ〜数百ｋＨｚの範囲内で、最適な周波数が選択されて用いられている。又、送信信号の送信出力も同様に、ガス管や水道管等が埋設されている場所の状況、即ち、探知状況に応じて増減させる必要がある。これらの選択を誤ると、埋設金属２０の探知結果に誤差を生じる。そのため、この実施例では、探知用の送信信号の周波数及び送信出力を最適な値に設定する方法を提案している。

そこで、まず、探知用の送信信号（交流電流）の最適な周波数を見出すための基本的な原理について説明する。
一般に、埋設金属は一種の分布定数回路である。従って、単位距離当たりの埋設金属２０の抵抗をＲ、インダクタンスをＬ、単位距離当たりの埋設金属と大地との容量をＣ、コンダクタンスをＧとすると、埋設金属２０は、図２に示す分布定数回路として表わすことが出来る。

そこで、埋設金属２０が無限長の伝送線路と考えられる場合には、分布定数回路の特性インピーダンスＺ_０及び伝達定数γは、それぞれ下記数式（１）及び数式（２）で表わされる。

又、伝達定数γと減衰定数α及び位相定数βとの関係は、それぞれ下記数式（３）〜数式（５）で表わされる。

一方、埋設金属２０が無限長であると仮定しているから、無限長の伝送線路の特性インピーダンスＺ_０は、下記数式（６）で表わされる。但し、Ｒ_０は無限長の伝送線路の実数値（抵抗）、Ｘ_０は虚数値（インダクタンス）である。

従って、特性インピーダンス_Ｚ０の実数値及び虚数値は、それぞれ下記数式（７）及び数式（８）となる。

一方、埋設金属２０が長さｌの有限長の伝送線路で先端が開放の場合、伝送線路のインピーダンスＺ_Ａ０及び給電点Ａからの距離ｘ点における電流Ｉｘは、下記数式（９）及び数式（１０）で表わされる。但し、Ｉ_Ａは、送信点Ａ（給電点Ａ）における電流値である。

ここで、送信側装置２からの探知用の送信信号(交流電流)の電流値は、埋設金属２０のインピーダンスにより決まり、又、遠隔地の磁界の強さは、減衰定数γと送信側装置２からの探知用の送信信号(交流電流)の電流値により決まる。そこで、発明者等は、これらの関係をみるために、送信側装置２からの探知用の送信信号(交流電流)の周波数をパラメータとして、埋設金属２０の長さとこの埋設金属２０に流れる電流値との関係について試算した。その結果を図３及び図４に示す。なお、この実施例では、埋設金属２０の径は５０ｍｍ、埋設場所としては、湿地帯や乾燥地帯等のような特殊な場所ではなく、一般的な場所であるとして試算した。

図３及び図４は、周波数をパラメータとして、埋設金属２０の長さ（給電点と受信点との距離）と電流値との関係（減衰曲線）を示し、図３は、埋設金属２０の長さが無限長の場合、図４は、埋設金属２０の長さが１００ｍと短い場合を示している。

図３から明らかなように、埋設金属２０の長さが十分長い場合、この埋設金属２０に流れる交流電流の周波数が低くなると、埋設金属２０のインピーダンスが大となる。従って、送信側装置２からの交流電流の電流値は減少するが、減衰定数γが小さいため、埋設金属２０を流れる電流値の減衰は少ない。

一方、埋設金属２０に流れる送信信号（交流電流）の周波数が高くなると、この埋設金属２０のインピーダンスは小さくなる。従って、送信側装置２からの交流電流の電流値は増加するが、減衰定数γが大きいため、送信点と受信点との距離が離れるにつれて、埋設金属２０を流れる電流値の減衰は急激に多くなる。

一方、図４から明らかなように、埋設金属２０の長さが短い場合、この埋設金属２０のインピーダンスは、図３に示す場合より大きくなるが、埋設金属２０に流れる探知用の送信信号（交流電流）の周波数が低くなるほどインピーダンスは大となる。又、送信側装置２からの交流電流の電流値の減衰は、埋設金属２０が長い場合よりも多くなるが、交流電流の周波数が低くなるほど、交流電流の電流値の減衰も多くなり、末端では電流値は０となっている。従って、結果として交流電流の周波数に関係なく、減衰曲線はほぼ一定となる。

以上述べたことから、発明者等は、まず第１に、埋設金属２０の長さとこの埋設金属２０に流れる探知用の交流電流(送信信号)の周波数により、埋設金属２０に流れる電流値が変わるので、この交流電流(送信信号)の周波数をパラメータとして、順次、このパラメータを変更しながら、即ち、周波数を変更しながら最適な周波数を見出せばよいことを見出した。しかしながら、送信点（送信側装置２の給電点）と受信点（受信側装置３で磁界を受信した位置）との距離が、流れる電流値に影響するので、この受信点における電流値が、最大であるとのことから、その時の周波数が最適周波数であると結論付けることは出来ない。換言すれば、探知用の送信信号の周波数を順次変更して、受信点で受信した電流値（磁界の強さ）が最大の時の周波数を、最適周波数であるとすることは出来ない。なぜならば、どこを受信点とするかにより電流値（磁界の強さ）が変わるので、受信側装置３で検出した結果のみで判断することは出来ない。

そして、図３、図４に示すグラフ（減衰曲線）から判断すると交流電流の周波数は高い方が良いことが判明した。しかし、この場合、受信側装置３の受信感度が大きく影響する。従って、送信側装置２の出力端(送信点)における電流値と受信側装置３の受信点における電流値（磁界の強さ）との両方の値を見ながら、且つ、受信側装置３の受信感度も考慮しながら、探知用の送信信号（交流電流）の最適な周波数及び最適な送信出力を決定しなければならないとの最終結論に至った。

ここで、受信側装置３における受信感度について説明する。探知装置１の受信側装置３では、埋設金属２０に流れる電流値により発生する磁界は、磁気センサのコイルにより検出される。この際、コイルに発生する誘導起電力ｅは、コイルを通過する磁束Фの時間変化に比例する。従って、コイルの巻き数をＮとすると、コイルに発生する誘導起電力ｅは、下記数式（１１）となる。

又、磁気センサのコイルの断面積をＳ、真空中の透磁率をμ_０とすると、角周波数ωで正弦波状に変化する磁界Ｈｓｉｎ（ωｔ）中に、このコイルを置いた場合、コイルを通過する磁束Фは、下記数式（１２）となる。

そして、コイルを通過する磁束Фによりコイルに発生する誘導起電力ｅは、下記数式（１３）となるから、誘導起電力ｅは周波数に比例する。

しかしながら、例えば、送信側装置２から送信される探知用の送信信号（交流電流）の周波数が、最適な周波数より低い場合には、埋設金属２０から地中への漏洩電流は少なくなるので、探知用の送信出力はあまり減衰することはない。しかしながら、埋設金属２０の長さが短い場合には、インピーダンスが高くなり、交流電流を流しにくくなり、他の埋設物への二次誘導が少なくなるため、誘導法が利用しにくくなる。その上、受信側装置３の受信感度が低くなり、埋設物が絶縁継手等により接続されている場合には、これに流れる送信信号（交流電流）の減衰が多くなり、商用の交流信号に起因する影響を受けやすくなり、誤差の原因となる。

一方、送信側装置２から送信される探知用の送信信号の周波数が、最適な周波数より高い場合には、埋設金属２０から地中への漏洩電流が多くなるので、送信出力の減衰は多くなり、埋設金属２０の長さが短い場合でもインピーダンスは低く、交流電流は流れ易くなり、他の埋設物への二次誘導電流も多くなり、誘導法が利用しやすくなる。その上、受信側装置３の受信感度が高くなり、埋設物が絶縁継手等により接続されている場合でも、埋設金属２０に流れる探知用の送信信号の減衰は少なくなり、商用の交流信号に起因する雑音の影響を受けにくい。

又、送信側装置２から送信される探知用の送信信号(交流電流)の送信出力が、低すぎる場合には、受信側装置３のＳ／Ｎが低くなり、埋設金属２０の位置や埋設深度の測定誤差が大となる。一方、探知用の送信信号の送信出力が高すぎる場合には、誘導法の探知装置では、送信側装置２の周囲は探査不能となり、受信側装置３は飽和し、直線性が悪くなり、これが誤差の原因となる。

このように、探知用の送信信号の周波数や送信出力が正しく設定されていない場合には、探知結果の誤差が増加し、埋設金属２０を正しく探知することが出来ない等の不具合が生じる。そのため、送信側装置２から送信される探知用の送信信号の周波数や送信出力を、いずれも最適な値に設定しなければならない。

以上のことから、発明者等は、送信側装置２の出力端（送信点）における電流値と受信側装置３の受信点で検出した電流値（磁界の強さ）との両方の値を見ながら、且つ、受信側装置３の受信感度も考慮しながら、探知用の交流電流の最適な周波数及び最適な送信出力を決定しなければならないとの結論に至った。さらに、探知用の交流電流の最適周波数は、埋設金属の種類や埋設状況により異なり、数百Ｈｚ〜数百ｋＨｚの周波数から選択され使用することが適当である。又、探知用の送信信号（交流電流）の送信出力は、受信側装置３の受信感度をも考慮して選択する必要があるという結論に達した。

このような結論に基づいて、発明者等は、送信側装置２の送信信号（探知用の交流電流）の周波数及び送信出力を、それぞれ最適値に自動的に設定する方法及びこの設定方法を用いた埋設金属の探知装置１を発明した。以下、図１、図５〜図６に基づいて、詳細に説明する。

図１、図５〜図６は、この発明の実施例を示すもので、図５（ａ）、（ｂ）は、埋設金属２０の探知装置１において、探知用の送信信号（交流電流）の周波数及び送信出力を、それぞれ最適周波数及び最適送信出力に設定するための手順を示すフロー図、図６（ａ）、（ｂ）は、探知用の送信信号（交流電流）の周波数及び送信出力を、それぞれ最適周波数及び最適送信出力に設定するためのブロック図である。

図１に示すように、埋設金属の探知装置１は、送信側装置２と、受信側装置３と、アース１９とから構成されている。

図５、図６において、送信側装置２は、埋設金属に流す探知用の送信信号（交流電流）を送信するための送信器４と、送信側装置２と受信側装置３との間で各種の設定や測定データの授受を行うための第１の送受信器５と、送信側装置２の制御や設定を行うＣＰＵ６とから構成され、さらに、送信器４は、送信信号の基準となる基準信号を生成する基準発振器７と、この基準発振器７で生成した基準信号を、ＣＰＵ６からの周波数設定のための制御指令に基づいて、送信信号に周波数変換するための分周器８と、この分周器８で変換した送信信号を、ＣＰＵ６からの送信出力設定のための制御指令に基づいて、送信信号の出力を調整するとともに、送信器４の出力端（送信点）における出力電流値を取得するための第１の増幅器９とから構成されている。

受信側装置３は、送信側装置２、受信側装置３間の各種の設定や測定データの授受を第１の送受信器５との間で行うための第２の送受信器１０と、埋設金属２０に流れる送信信号により発生する磁界を検出するための磁気センサ１１と、受信器１２と、検出した磁界の強さや位相などを表示するための表示器１３と、受信側装置３の制御や設定を行うＣＰＵ１４とから構成され、さらに、受信器１２は、磁気センサ１１で検出した信号の増幅を行うとともに、ＣＰＵ１４からの制御指令に基づいて、受信周波数設定や感度設定を併せて行う第２の増幅器１５と、検波器１６とから構成されている。

送信器４は、直接法の場合、即ち、埋設金属の一部が地面に露出しているような場合には、この埋設金属２０の露出した部分に直接接続して送信信号を送信するための手段（プローブなど。図示せず）や、誘導法の場合、即ち、埋設金属が地面に全く露出していない場合には、地中の埋設金属に対し、交流磁場を発生させて電磁誘導により非接触で交流電流を流すための手段を備えている。

第１の送受信器５及び第２の送受信器１０は、送受信アンテナ１８を有し、送信側装置２と受信側装置３との間で授受される各種の設定や測定データの送受信を無線で行っている。なお、送受信アンテナ１８の代わりに、送信アンテナと受信アンテナとを別個に用いて送受信を行うようにしても良い。

次に、送信側装置２の送信信号（探知用の交流電流）の周波数及び送信出力を、最適値に自動的に設定する方法及びこの設定方法を用いた埋設金属の探知装置の作用動作について、図１、図５〜図６を用いて詳細に説明する。最初に、送信信号の周波数の最適値、即ち、最適周波数の設定方法について、図５（ａ）に基づいて説明する。送信側装置２及び受信側装置３は、以下に述べる作用動作する機能を有している。

まず、送信側装置２の出力を埋設金属２０とアース１９に接続した後、設置するとともに、この埋設金属２０の経路上の一定距離離れた場所に受信側装置３を設置する（ステップ１）。受信側装置３の設置場所としては、この実施例では、送信側装置２を設置した場所から１０［ｍ］若しくは２０［ｍ］離れた場所に、受信側装置３を設置している。なお、探知用の送信信号の周波数及び送信出力については、まず送信側装置２に仮に設定する。送信出力を仮に設定するにあたっては、送信側装置２から流れる送信信号の電流が多すぎる場合には、受信側装置３の受信器１２が飽和するので、埋設金属の探知が出来なくなる。一方、送信側装置２から流れる送信信号の電流が少なすぎる場合には、外部雑音の影響を受け、性能が悪化する。従って、これらの点を考慮して、探知用の送信信号の周波数及び送信出力を、送信側装置２に仮に設定する。

次いで、送信側装置２の送信器４の出力端（送信点）における送信信号の電流値を、第１の増幅器９において測定するとともに、この電流値の送信信号を埋設金属２０に流すことにより埋設金属２０で発生した磁界の強さを、受信側装置３で測定（磁気センサ１１で検出）し、これらの値（送信側装置２の出力端（送信点）における送信信号の電流値、受信側装置３で測定した磁界の強さ）をすべて記録する（ステップ２）。送信信号の電流値のデータは、第１の増幅器９からＣＰＵ６に送信されて記録されるとともに、磁気センサ１１で検出することにより受信側装置３の受信器１２の受信点で受信した磁界の強さのデータは、ＣＰＵ１４及び第２の送受信器１０を介して無線で送信側装置２に送信され、さらに、第１の送受信器５を介してＣＰＵ６に送信されて、同様に記録される。

この際、探知用の送信信号に使用する周波数範囲内で、順次、その送信信号の周波数を切り替えて、送信信号の周波数毎にそれぞれ測定し、送信信号の周波数に対する送信側装置２の出力端における電流値（送信器４の出力端(送信点)における送信信号の電流値）と、受信側装置３で測定した磁界の強さ（受信器１２で受信した受信点における磁界の強さ）とを記録する（ステップ３、ステップ４）。このようにして、すべての探知用の周波数について、送信信号の周波数を順次切り替えて測定し、その記録が終了すると、送信信号の周波数に対する磁界の強さについて、送信信号の周波数による受信感度差を補正する（ステップ５）。

次いで、探知用の送信信号の周波数毎に、送信信号の電流値と、受信感度差で補正した磁界の強さと、受信側装置３が受信可能な磁界の強さとから、受信可能な距離を算出する（ステップ６）。このようにして、周波数毎にそれぞれ算出した受信可能な距離が最大となった時の周波数を、送信信号の最適周波数として選択する（ステップ７）。なお、算出した受信可能な距離がほぼ等しくなった周波数が複数得られた時には、最も低い周波数を、送信信号の最適周波数として設定される。

次に、送信信号の送信出力の最適値、即ち、最適送信出力の設定方法について、図５（ｂ）に基づいて説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、送信信号の最適周波数が選択されると、ＣＰＵ６から分周器８への周波数設定の制御指令に基づいて、送信側装置２の送信信号の周波数が最適周波数に設定される（ステップ１０）。

次いで、送信側装置２では、ＣＰＵ６からの送信出力設定の制御指令に基づいて、送信信号の送信出力を最大にして出力し（ステップ１１）、以後、順次、送信出力を減少して埋設金属２０に送信される。この送信信号により埋設金属２０で発生する磁界の強さを、磁気センサ１１で検出することにより、受信器１２の受信点における磁界の強さが、受信側装置３で測定される（ステップ１２）。

ここで、受信側装置３の受信器１２が飽和する磁界の強さが既知か否かで、その後の処理が変わる（ステップ１３）。受信器１２が飽和する磁界の強さが既知の場合には、この受信器１２で受信（検出）した磁界の強さが、受信器１２が飽和する磁界の強さより小さくなる迄、ＣＰＵ６からの送信出力設定の制御指令に基づいて、送信信号の送信出力を減少させる（ステップ１４）。この時の送信出力を最適送信出力として選択する（ステップ１５）。

一方、受信器１２が飽和する磁界の強さが未知の場合には、ＣＰＵ６からの送信出力設定の制御指令に基づいて、送信信号の送信出力を一定レベル減少させる（ステップ１６）。この送信出力を一定レベル減少させて送信された送信信号により埋設金属２０で発生する磁界の強さを、磁気センサ１１で検出することにより、受信器１２の受信点における磁界の強さが、受信側装置３で改めて測定される（ステップ１７）。このとき、送信出力を一定レベル減少させる前と後とで、磁界の強さの変化量が、送信出力レベルの変化量と同一か否かを判定し（ステップ１８）、両者が等しくなった時の送信信号の送信出力を最適送信出力として選択する（ステップ１５）。

両者が等しくない場合には、等しくなるまで、送信出力の更なる一定レベルの減少（ステップ１６）と、受信側装置３による磁界の強さの測定（ステップ１７）と、磁界の強さの変化量と送信出力レベルの変化量との比較判定（ステップ１８）が繰り返し行われ、最適送信出力が設定される。なお、この実施例では、ステップ１６における最適送信出力の設定の際に減少させる送信出力レベルは、３［ｄＢ］若しくは６［ｄＢ］が選択される。

このようにして、埋設金属２０の探知装置１において、探知用の送信信号（交流電流）の周波数及び送信出力が、それぞれ最適周波数及び最適送信出力として選択され、ＣＰＵ１４からの制御指令が第２送受信機１０から送信され、送信側装置２の送信信号の周波数及び送信出力がそれぞれ最適周波数及び最適送信出力に設定される。

なお、この実施例では、受信側装置３が、周波数毎に測定された探知用の送信信号の電流値と磁界の強さとを記録する機能と、測定された磁界の強さを、送信信号の周波数による受信感度差で補正する機能と、記録された送信信号の電流値と、補正された磁界の強さと、受信側装置が検出可能な磁界の強さとから、周波数毎に、受信可能な距離を算出する機能と、この周波数毎にそれぞれ算出した受信可能な距離が最大となった時の周波数を、送信信号の最適周波数として送信側装置を設定する機能と、あるいは、この算出した受信可能な距離が最大となる周波数が複数得られた時には、最も低い周波数を、送信信号の最適周波数として送信側装置を設定する機能と、記最適周波数に設定された送信信号の送信出力を最大にして送信するとともに、以後、順次、送信出力を減少して送信する機能と、受信側装置が飽和する磁界の強さが既知の場合には、受信側装置で測定された磁界の強さがこの飽和する磁界の強さより小さくなるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として送信側装置を設定する機能と、あるいは、受信側装置が飽和する磁界の強さが未知の場合には、送信出力を減少して出力した時に、送信出力の変化量と、測定された磁界の強さの変化量とが同一となるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として送信側装置を設定する機能とを有しているが、これらの機能は、送信側装置２に持たせても良い。又、最適周波数と最適送信出力とを自動的に設定するようにしても良い。

１埋設金属の探知装置
２送信側装置
３受信側装置
４送信器
５第１の送受信器
６、１４ＣＰＵ
１０第２の送受信器
２０埋設金属

Claims

送信側装置から埋設金属に探知用の送信信号（交流電流）を流し、前記埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界を受信側装置で検出することにより、前記埋設金属を探知する埋設金属の探知方法において、
前記探知用の送信信号の周波数を順次変更して周波数毎に前記埋設金属に送信するとともに、前記送信側装置の出力端における送信信号の電流値を測定し、
前記埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界の強さを測定し、
これらの周波数毎に測定された送信信号の電流値と磁界の強さとを記録し、
前記測定された磁界の強さを、前記送信信号の周波数による受信感度差で補正し、
前記記録された送信信号の電流値と、前記補正された磁界の強さと、前記受信側装置が検出可能な磁界の強さとから、前記周波数毎に、受信可能な距離を算出し、
この周波数毎にそれぞれ算出した受信可能な距離が最大となった時の周波数を、前記送信信号の最適周波数として前記送信側装置を設定し、
あるいは、この算出した受信可能な距離が最大となる周波数が複数得られた時には、最も低い周波数を、送信信号の最適周波数として前記送信側装置を設定し、
次いで、前記最適周波数に設定された送信信号の送信出力を最大にして送信するとともに、以後、順次、送信出力を減少して送信し、
前記埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界の強さを測定し、
前記受信側装置が飽和する磁界の強さが既知の場合には、前記測定された磁界の強さがこの飽和する磁界の強さより小さくなるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として前記送信側装置を設定し、
あるいは、前記受信側装置が飽和する磁界の強さが未知の場合には、前記送信出力を減少して出力した時に、前記送信出力の変化量と、前記測定された磁界の強さの変化量とが同一となるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として前記送信側装置を設定すること
を特徴とする埋設金属の探知用の送信信号の設定方法。
送信側装置から埋設金属に探知用の送信信号（交流電流）を流し、前記埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界を受信側装置で検出することにより、前記埋設金属を探知する埋設金属の探知装置において、
前記送信側装置は、前記探知用の送信信号の周波数を順次変更して周波数毎に前記埋設金属に送信するとともに、出力端における送信信号の電流値を測定する機能と、
前記受信側装置は、前記埋設金属に流れる交流電流により発生する磁界の強さを測定する機能を有し、
前記送信側装置若しくは前記受信側装置は、これらの周波数毎に測定された送信信号の電流値と磁界の強さとを記録する機能と、
前記測定された磁界の強さを、前記送信信号の周波数による受信感度差で補正する機能と、
前記記録された送信信号の電流値と、前記補正された磁界の強さと、前記受信側装置が検出可能な磁界の強さとから、前記周波数毎に、受信可能な距離を算出する機能と、
この周波数毎にそれぞれ算出した受信可能な距離が最大となった時の周波数を、前記送信信号の最適周波数として前記送信側装置を設定する機能と、
あるいは、この算出した受信可能な距離が最大となる周波数が複数得られた時には、最も低い周波数を、送信信号の最適周波数として前記送信側装置を設定する機能と、
前記最適周波数に設定された送信信号の送信出力を最大にして送信するとともに、以後、順次、送信出力を減少して送信する機能と、
前記受信側装置が飽和する磁界の強さが既知の場合には、前記受信側装置で測定された磁界の強さがこの飽和する磁界の強さより小さくなるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として前記送信側装置を設定する機能と、
あるいは、前記受信側装置が飽和する磁界の強さが未知の場合には、前記送信出力を減少して出力した時に、前記送信出力の変化量と、前記測定された磁界の強さの変化量とが同一となるまで、送信出力を減少して送信するとともに、この時の送信出力を最適送信出力として前記送信側装置を設定する機能とを有すること
を特徴とする埋設金属の探知用の送信信号の設定方法を用いた探知装置。