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JPS634669B2 - - Google Patents
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JPS634669B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS634669B2
JPS634669B2 JP56075757A JP7575781A JPS634669B2 JP S634669 B2 JPS634669 B2 JP S634669B2 JP 56075757 A JP56075757 A JP 56075757A JP 7575781 A JP7575781 A JP 7575781A JP S634669 B2 JPS634669 B2 JP S634669B2
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JP
Japan
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electrode
groundwater
current
electrodes
probe
Prior art date
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Application number
JP56075757A
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Japanese (ja)
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JPS57191560A (en
Inventor
Yoshio Kano
Tsutomu Hino
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Taisei Kiso Sekkei Co Ltd
Original Assignee
Taisei Kiso Sekkei Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS634669B2 publication Critical patent/JPS634669B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/08Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect
    • G01P5/086Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring variation of an electric variable directly affected by the flow, e.g. by using dynamo-electric effect by using special arrangements and constructions for measuring the dynamo-electric effect

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する分野〕 本発明は、流体の流動測定用センサ装置に係
り、特に微小な動きを示す地下水等の動態の測定
に好適な流体の流動測定装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field to which the invention pertains] The present invention relates to a sensor device for measuring fluid flow, and particularly to a fluid flow measuring device suitable for measuring the dynamics of groundwater, etc., which exhibit minute movements.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

近年、凍結工法採用の可否の判断や、地下水汚
染の調査等を行う上で、地下水の流動(流速又は
流向もしくはその両方)を正確に測定する必要が
多くなつてきている。従来より、地下水の流動測
定方法として広く利用されているものに所調トレ
ーサ法がある。この方法は、複数のボーリング孔
の内、1孔に食塩或いは色素を投入し、他のボー
リング孔との間で電気抵抗或いは濃度の経時的変
化を調べ、到達時間及びその位置から流動を測定
するものである。しかしながら、上記従来技術に
おいては、ボーリング孔を多数掘削しなければな
らず、調査費用が極めて高くなるとともに、地下
水の流速が遅いときには測定に長時間を要し、か
つ、その間雨水等により地下水流が変化して正確
な測定を行うことが困難になるという本質的欠点
を有していた。
In recent years, it has become increasingly necessary to accurately measure the flow of groundwater (flow velocity, flow direction, or both) in order to determine whether to adopt freezing construction methods or to investigate groundwater contamination. A stationary tracer method has been widely used as a method for measuring groundwater flow. This method involves injecting salt or dye into one of multiple boreholes, examining changes in electrical resistance or concentration over time between it and other boreholes, and measuring the flow from the arrival time and location. It is something. However, in the above-mentioned conventional technology, a large number of boreholes must be excavated, which increases the survey cost, and it also takes a long time to measure when the groundwater flow rate is slow, and during this time, the groundwater flow is interrupted by rainwater etc. This has the inherent drawback that it is difficult to make accurate measurements.

近時、上記従来技術の欠点を改善する試みとし
て、プロペラ式流速計を用いてプロペラの回転数
及びその変化により流速及び流向を測定したり、
また、特公昭45−25029号公報に開示された発明
の如く、円板をボーリング孔内に降下させ、該円
板に作用する孔内水の上昇流および下降流による
圧力差から地下水の流動状況を推定したり、或い
はラジオアイソトープを流水に投入し、流水によ
る放射線量の分布変化をトレースして流速及び流
向を測定する方法が考案されている。
Recently, as an attempt to improve the drawbacks of the above-mentioned conventional technology, a propeller-type current meter has been used to measure the flow velocity and flow direction based on the propeller rotation speed and its changes.
In addition, as in the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 45-25029, a disk is lowered into a borehole, and the groundwater flow condition is determined from the pressure difference due to the upward flow and downward flow of water in the hole acting on the disk. Alternatively, methods have been devised to measure the flow velocity and direction by injecting radioisotopes into flowing water and tracing changes in the radiation dose distribution due to the flowing water.

しかし乍ら、プロペラ等の機械的測定手段を駆
動する方法にあつては、流速が毎秒2cm以下の微
小な場合、流速を正確に測定することは極めて困
難であり、また放射性物質を利用する方法は取扱
いに際し危険を伴うのみならず、装置が極めて高
価なものになるなどの欠点を有していた。
However, when using methods that drive mechanical measuring means such as propellers, it is extremely difficult to accurately measure the flow velocity when the flow velocity is as small as 2 cm per second or less, and methods that use radioactive materials Not only is it dangerous to handle, but it also has drawbacks such as the equipment being extremely expensive.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、かかる従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであつて、一の測定用ボーリング孔で、極
めて微小な流速からなる流体の少なくともその流
向を正確に測定することができる構成が簡単で耐
久性ある流体の流動測定用センサ装置を提供する
ことを、その目的とする。
The present invention has been made in view of the drawbacks of the prior art, and has a simple and durable structure that allows accurate measurement of at least the flow direction of a fluid having an extremely small flow velocity with a single measuring borehole. The object of the present invention is to provide a sensor device for measuring the flow of a fluid.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、本発明では、複数の棒状測定電極部を
同心円状に且つ放射状に一定間隔をおいて配設し
て成る観測部を備え、各棒状測定電極部を、一対
の電流電極とこの電流電極相互間に装備された一
対の電圧電極とから成る4電極法を利用した構成
とし、各一対の電流電極の内の一方の電流電極を
小円板状に形成するとともに、これに対する他方
の電流電極を他の同一側の各電流電極とともに共
通の一枚の電流電極板により形成する、という構
成を採り、これによつて前記目的を達成しようと
するものである。
Therefore, the present invention includes an observation section in which a plurality of rod-shaped measurement electrode sections are arranged concentrically and radially at regular intervals, and each rod-shaped measurement electrode section is connected to a pair of current electrodes and the current electrodes mutually. The structure utilizes a four-electrode method consisting of a pair of voltage electrodes installed between each pair of current electrodes, and one current electrode of each pair of current electrodes is formed in the shape of a small disk, and the other current electrode is formed in the shape of a small disk. The present invention attempts to achieve the above object by adopting a configuration in which a single current electrode plate is formed in common with the other current electrodes on the same side.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を第1図乃至害10図
に基づいて説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 10.

第1図は、本発明に係る流体の流動測定用セン
サ装置を用いて、実際に測定を行つている場合の
一例を示す概略説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing an example of actual measurement using the sensor device for measuring fluid flow according to the present invention.

この第1図において、1は地盤E内を、地表か
ら所定深さの地下水層(砂層、礫層など)内まで
掘削された測定用のボーリング孔である。このボ
ーリング孔1内に、ボーリングロツド2を介して
吊持された測定用プローブ(以下、単に「プロー
ブ」という)3が試験深度まで降下挿入されてい
る。ここで、前記プローブ3の方向は、該プロー
ブ3の上部に内蔵された方位計(第2図参照)4
によつて確認されながら、所定の向きに設置固定
されるようになつている。地盤E内の前記地下水
層には、図の矢印Fで示す地下水の流れがあり、
これがため地下水面以下の前記ボーリング孔1内
に地下水Wが湧出し、この地下水Wの中に前記プ
ローブ3が浸漬されることになる。前記プローブ
3は、ボーリングロツド2内に延設されたケーブ
ル5によつて、外部の計測機器等(図示せず)と
電気的に接続されており、これにより、地下水の
流動測定及び記録が行われるようになつている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a measuring borehole drilled in the ground E from the ground surface to a predetermined depth into the groundwater layer (sand layer, gravel layer, etc.). A measurement probe (hereinafter simply referred to as "probe") 3 suspended via a boring rod 2 is inserted into the borehole 1 down to the test depth. Here, the direction of the probe 3 is determined by a compass 4 (see FIG. 2) built into the upper part of the probe 3.
It is designed to be installed and fixed in a predetermined direction while being confirmed by the following. In the groundwater layer in the ground E, there is a flow of groundwater as shown by arrow F in the diagram.
Therefore, groundwater W gushes out in the borehole 1 below the groundwater level, and the probe 3 is immersed in this groundwater W. The probe 3 is electrically connected to an external measuring device (not shown) by a cable 5 extending inside the boring rod 2, thereby allowing groundwater flow measurement and recording. It is starting to be done.

次に、前述したプローブ3の具体的構成を第2
図に示す。このプローブ3の主要部であるプロー
ブ本体部3Aは、上部に方位計4が内装された円
筒状のプローブ本体6と、このプローブ本体6の
下端に装着された円盤形のヘツド7と、このヘツ
ド7の下方に所定間隔おいて配置された底盤8と
から構成されている。
Next, the specific configuration of the probe 3 described above will be explained in the second section.
As shown in the figure. The probe main body 3A, which is the main part of the probe 3, includes a cylindrical probe main body 6 with a compass 4 installed in the upper part, a disc-shaped head 7 attached to the lower end of the probe main body 6, and a probe main body 3A that is a main part of the probe 3. 7 and a bottom plate 8 disposed below it at a predetermined interval.

ヘツド7は絶縁材から形成されており、このヘ
ツド7の下端面に全体的に共通の大円板状に形成
された第4電極9が固着されている。また、この
第4電極9から下方に突出して、複数個の円筒状
の電極棒10乃至18が第7図に示すように同心
円状に植設されている。そして、このヘツド7
は、所定の長さを有する4本の支柱20,20,
…の上端部にて、前記プローブ本体6の下端面に
ねじ止めされ、これにより、該プローブ本体6に
密閉装着されるようになつている。
The head 7 is made of an insulating material, and a fourth electrode 9 formed in the shape of a common large disk is fixed to the lower end surface of the head 7. Further, a plurality of cylindrical electrode rods 10 to 18 are concentrically implanted protruding downward from the fourth electrode 9 as shown in FIG. And this head 7
are four pillars 20, 20, 20, 20, 20, 20, 20,
... is screwed to the lower end surface of the probe main body 6 at its upper end, thereby allowing it to be attached to the probe main body 6 in a hermetically sealed manner.

ヘツド7の第2図における上面側には、ケーブ
ル5の下端を支持す支持板21が固着されてお
り、このケーブル5を介して、各電極棒10乃至
18及び第4電極9の配線がなされている。一
方、前記底盤8は、支柱20,20,…の下端部
にナツト22,22,…によつて固定されてお
り、これがため、ヘツド7の下端面と底盤8との
間に所定の空間部(観測部)23が形成され、こ
の観測部23内に地下水が流入し得るようになつ
ている。この底盤8は、後述するように置換物質
としての電解液(例えばNaCl溶液)24を充填
させる容器底としての機能を有する他に、プロー
ブ3全体をボーリング孔1内で降下させるとき、
当該ボーリング孔1の底に誤つて該プローブ3を
押圧した場合でも、電極棒10乃至18の破損を
防止するとともに、さらに観測部23内の流れを
安定にせしめる等の機能を有するものである。
A support plate 21 that supports the lower end of the cable 5 is fixed to the upper surface side of the head 7 in FIG. ing. On the other hand, the bottom plate 8 is fixed to the lower end portions of the columns 20, 20, . . . by nuts 22, 22, . (Observation part) 23 is formed, and groundwater can flow into this observation part 23. This bottom plate 8 has a function as a bottom of a container filled with an electrolytic solution (for example, NaCl solution) 24 as a replacement substance, as will be described later.
Even if the probe 3 is accidentally pressed against the bottom of the borehole 1, it has the function of preventing damage to the electrode rods 10 to 18 and further stabilizing the flow within the observation section 23.

ヘツド7の周端部と、底盤8の周端部との間に
は、前記ヘツド7に植設された各電極棒10,1
1,…を囲繞して筒状の金網25が配設されてい
る。この金網25は、ボーリング孔1の孔壁1A
(第1図参照)の崩れ等により、前記観測部23
内への異物の侵入を防ぐとともに、電極棒10,
11…部分を電気的にシールドして地電流等によ
る外来雑音の影響を除去し、また後述するよう
に、スリーブ30の上昇時に生じる乱流の発生を
抑制し、さらに前記底盤8とともに、観測部23
内の整流を行うためのものである。
Between the peripheral end of the head 7 and the peripheral end of the bottom plate 8, there are electrode rods 10, 1 implanted in the head 7.
A cylindrical wire mesh 25 is disposed surrounding 1, . This wire mesh 25 is a hole wall 1A of the borehole 1.
(See Figure 1) Due to collapse of the observation unit 23, etc.
In addition to preventing foreign matter from entering the electrode rod 10,
11... portion is electrically shielded to remove the influence of external noise due to earth current, etc., and as described later, to suppress the generation of turbulence that occurs when the sleeve 30 rises, and furthermore, together with the bottom plate 8, the observation section 23
This is for rectifying the current inside the tank.

このように構成されたプローブ本体部3Aの上
端には、前記プローブ本体6の外径より小さな径
を有する案内ロツド26が固着され、これにより
全体がピストン形に構成されるとともに、この案
内ロツド26の上端にさらに前記ボーリングロツ
ド2が接続されるようになつている。そして、前
記案内ロツド26の上端部には、後述するスリー
ブ30の上方向移動を制限するための円環状のス
トツパー27が嵌着されている。
A guide rod 26 having a smaller diameter than the outer diameter of the probe body 6 is fixed to the upper end of the probe body 3A configured as described above, and the entire body is configured in a piston shape. The boring rod 2 is further connected to the upper end of the shaft. An annular stopper 27 is fitted onto the upper end of the guide rod 26 to limit upward movement of a sleeve 30, which will be described later.

プローブ本体部3Aの全長に亘つて、該プロー
ブ本体部3Aの外周部を囲繞するスリーブ30が
上下動可能に装備されている。このスリーブ30
は、底部が開口した壜状のシリンダ形に形成され
ている、即ち、スリーブ30は、プローブ本体部
3Aの側面部分を被覆する円筒部31と、この円
筒部31の上端部近傍がプローブ本体6の上端に
て内方向に略円錐状に曲折された肩部32と、こ
の肩部32の円端部より案内ロツド26に当接し
て上方に延設された首部33とから構成されてい
る。そして、プローブ本体6の上下端部近傍及
び、底盤8の下端部に装着されたOリング34乃
至36によつて、円筒部31とプローブ本体部3
Aとの間が密閉され、また首部33の上端部に装
着されたOリング37によつて該首部33と案内
ロツド26との間が密閉されて、かつ、スリーブ
30全体が上下に褶動自在となるように形成され
ている。このように構成されたスリーブ30と、
案内ロツド26及びプローブ本体6とによつてピ
ストン・シリンダ機構38が形成されるようにな
つている。
A sleeve 30 surrounding the outer periphery of the probe body 3A is provided over the entire length of the probe body 3A so as to be movable up and down. This sleeve 30
The sleeve 30 is formed in a bottle-like cylinder shape with an open bottom. In other words, the sleeve 30 includes a cylindrical portion 31 that covers the side surface of the probe body 3A, and a portion near the upper end of the cylindrical portion 31 that covers the probe body 6. It consists of a shoulder portion 32 bent inwardly into a substantially conical shape at its upper end, and a neck portion 33 extending upward from the circular end of the shoulder portion 32 in contact with the guide rod 26. The cylindrical portion 31 and the probe body 3 are connected by O-rings 34 to 36 attached to the vicinity of the upper and lower ends of the probe body 6 and the lower end of the bottom plate 8.
A, and an O-ring 37 attached to the upper end of the neck 33 seals the space between the neck 33 and the guide rod 26, and the entire sleeve 30 can slide vertically. It is formed so that The sleeve 30 configured in this way,
The guide rod 26 and the probe body 6 form a piston-cylinder mechanism 38.

これを更に詳述すると、シリンダ部としてのス
リーブ30の肩部32には、第2図の左側に示す
ように、吐出口39が穿設されており、この吐出
口39の外側部にホース40と接続されたノズル
41が嵌合されている。そして、このホース40
を介して外部に設けられた水圧ポンプ(図示せ
ず)より、所定の圧水がスリーブ30の肩部32
とピストン部としてのプローブ本体6の上端面間
に注入されるようになつている。(第2図の矢印
A参照)。この圧水の注入により、スリーブ30
が反力を受けて上方に移動されることになる(第
4図参照)。一方、スリーブ30の下方移動(復
帰)は、肩部32の第2図における右側に設けら
れた抜弁42を開放してスリーブ30全体を押下
げることにより簡単に行うことができるようにな
つている。
To explain this in more detail, a discharge port 39 is bored in the shoulder portion 32 of the sleeve 30 as a cylinder portion, as shown on the left side of FIG. A nozzle 41 connected to the nozzle 41 is fitted. And this hose 40
A predetermined amount of pressurized water is supplied to the shoulder portion 32 of the sleeve 30 from a water pressure pump (not shown) provided externally through the
and the upper end surface of the probe body 6 serving as a piston portion. (See arrow A in Figure 2). By injecting this pressurized water, the sleeve 30
is moved upward by the reaction force (see Figure 4). On the other hand, the downward movement (return) of the sleeve 30 can be easily performed by opening the release valve 42 provided on the right side of the shoulder portion 32 in FIG. 2 and pushing down the entire sleeve 30. .

スリーブ30の上方向移動は、前述したストツ
パー27によつて制限され、このとき、観測部2
3全体が露出されるようになつている。(第4図
参照)。また、スリーブ30の下方向移動は、肩
部32の内側に設けられた段部43がプローブ本
体6の上端縁に当接することにより制限され、こ
のとき、前記円筒部31の下端が底盤8の側部に
嵌合するようになつている。(第2図、第3図参
照)。このため、観測部23が外部から密閉され
ることになる。
The upward movement of the sleeve 30 is limited by the stopper 27 described above, and at this time, the observation section 2
3 is now exposed in its entirety. (See Figure 4). Further, the downward movement of the sleeve 30 is restricted by the step portion 43 provided inside the shoulder portion 32 coming into contact with the upper edge of the probe body 6. At this time, the lower end of the cylindrical portion 31 is It is designed to fit on the side. (See Figures 2 and 3). Therefore, the observation section 23 is sealed from the outside.

このように構成されたスリーブ30は、測定開
始前には下方に配置されて、観測部23内に、予
め地下水とは導電率の異なる液状の置換物質(例
えばNaCl溶液)24を密閉充填させるためのも
のであり、また、測定開始時には上方に移動させ
て、前記観測部23内に地下水を侵入せしめ、こ
れにより、前記置換物質を地下水の流動に従つて
外部に押し出させるためのものである。また、こ
のスリーブ30は、プローブ3をボーリング孔1
内に降下させる際、該プローブ本体部3Aを孔壁
1Aから保護する機能を有している。
The sleeve 30 configured in this manner is placed downward before the start of measurement, and is used to hermetically fill the observation section 23 with a liquid replacement substance (for example, NaCl solution) 24 having a conductivity different from that of groundwater. Moreover, at the start of measurement, it is moved upward to allow groundwater to enter the observation section 23, thereby forcing the replacement substance to the outside according to the flow of the groundwater. This sleeve 30 also allows the probe 3 to be connected to the borehole 1.
It has a function of protecting the probe body 3A from the hole wall 1A when the probe is lowered into the hole.

次に前記ヘツド7に突設された電極棒10〜1
8の構成並びに流動の測定方法を第6図乃至第8
図に基づいて説明する。
Next, electrode rods 10 to 1 protruding from the head 7
The configuration of 8 and the flow measurement method are shown in Figures 6 to 8.
This will be explained based on the diagram.

まず、第7図において、ヘツドの中心位置に中
心電極棒10が設けられており、この中心電極棒
10を中心として八等分方向に、同心円状に外部
電極棒11〜18が配設されている。これらの電
極棒10〜18は、同一形状に構成されており、
例えば電極棒10は、第6図に示すように、ヘツ
ド7を貫通して下方に突出され、かつ、下端に円
板形の凸部81を有する絶縁部材から成る電極棒
本体82と、前記凸部81の第6図における上面
側に、前記大円板状で全体共通の第4電極9と対
向して装着された小円環状の第1電極10Aと、
電極棒本体82の外周上で、第1電極10Aと第
4電極9の中間位置に互いに所定間隔おいて装着
された円環状の第2、第3電極10B、10Cと
から構成されている。そしてこの第1乃至第3電
極10A〜10Cは、電極棒本体82内に形成さ
れた孔83を介してリード線により前記ケーブル
5と接続されており、一方、第4電極9は、ヘツ
ド7に穿設されたスルーホールメツキ(図示せ
ず)を介してケーブル5と接続されるようになつ
ている。
First, in FIG. 7, a center electrode rod 10 is provided at the center of the head, and outer electrode rods 11 to 18 are arranged concentrically in eight equal parts with this center electrode rod 10 as the center. There is. These electrode rods 10 to 18 are configured in the same shape,
For example, as shown in FIG. 6, the electrode rod 10 includes an electrode rod main body 82 made of an insulating member that protrudes downward through the head 7 and has a disk-shaped protrusion 81 at the lower end, and a small annular first electrode 10A mounted on the upper surface side of the portion 81 in FIG.
It is composed of annular second and third electrodes 10B and 10C mounted on the outer periphery of the electrode rod main body 82 at intermediate positions between the first electrode 10A and the fourth electrode 9 at a predetermined distance from each other. The first to third electrodes 10A to 10C are connected to the cable 5 by lead wires through holes 83 formed in the electrode rod body 82, while the fourth electrode 9 is connected to the head 7. It is designed to be connected to a cable 5 via a drilled through-hole plating (not shown).

前述した第1乃至第4電極9,10A〜10C
は、原理的には例えば所謂液体の導電率測定方法
の一つである4電極法を形成するものであり、第
1及び第4電極10A,9が電流電極の機能を有
し、第2及び第3電極10B,10Cが電圧検出
用の電圧電極としての機能を有し、これらが1組
の測定電極群を形成するようになつている。
The aforementioned first to fourth electrodes 9, 10A to 10C
In principle, this forms a four-electrode method which is one of the so-called liquid conductivity measurement methods, in which the first and fourth electrodes 10A and 9 have the function of current electrodes, and the second and fourth electrodes 10A and 9 have the function of current electrodes. The third electrodes 10B and 10C have a function as voltage electrodes for voltage detection, and form a set of measurement electrodes.

一般に、被測定物の導電率は、該被測定物に印
加する電圧及び電流の関係から求められるが、液
体に電流を通ずると電極反応を起こして徐々に電
流が流れにくくなり、測定誤差を生ずる。4電極
法は、一対の電圧電極間にかかる電圧が常に一定
となるように、一対の電流電極に印加される電圧
を調整し、これにより上記測定誤差を排除せしめ
るものである。本実施例に係る測定回路50を第
8図に示す。図に於て、各電極棒10〜18の第
1電極10A〜18A及び第4電極9には、交流
電源51より、電圧制御部52を介して所定の電
圧が印加され、電極棒近傍の液体を介して電流が
通じるようになつている。ここで、各第1電極1
0A〜18Aへの電圧の印加は、アナログスイツ
チ53により所定タイミングで切換えながら行な
うように形成されている。一方、各電極棒10〜
18の第2、第3電極10B,10C、および1
1B,11C…の各相互間の電圧(電極棒近傍に
電流が流れたときに生ずる電圧)は、アナログス
イツチ53と同期して切換えるられる一組のアナ
ログスイツチ54及び55によつて順次切換検出
され、増幅器56を介して、電圧制御部52へ送
られるようになつている。この電圧制御部52
は、増幅器56から入力される検出電圧が各電極
棒10〜18毎に別個独立して常に一定となるよ
うに、各第1電極10A〜18Aと第4電極9間
に印加する電圧を各電極棒10〜18毎に独立し
て制御する機能をなすものである。一方、電圧制
御部52とアナログスイツチ53との間に電流測
定用の抵抗Rが挿入されており、この抵抗Rを流
れる電流が両端間の電圧に変換され、整流回路5
7及びアナログスイツチ53〜55と同期したサ
ンプリング回路58を経てマルチチヤンネルレコ
ーダ59にて各電極棒10〜18毎に記録される
ようになつている。ここで抵抗Rを流れる電流I
と電圧電極間の電圧Vとにより、G=I/Vの関
係から液体の導電率Gを正確に測定できるが、V
が一定であるため、Iの変化から導電率の変化を
直接測定することができる。従つて、地下水と置
換物質の導電率の差から、地下水が各電極棒10
〜18に到達した時刻を検出することが可能とな
る。
Generally, the electrical conductivity of a measured object is determined from the relationship between the voltage and current applied to the measured object, but when a current is passed through a liquid, an electrode reaction occurs and the current gradually becomes difficult to flow, resulting in measurement errors. . The four-electrode method adjusts the voltage applied to a pair of current electrodes so that the voltage applied between a pair of voltage electrodes is always constant, thereby eliminating the measurement error described above. A measuring circuit 50 according to this embodiment is shown in FIG. In the figure, a predetermined voltage is applied to the first electrodes 10A to 18A and the fourth electrode 9 of each electrode rod 10 to 18 from an AC power source 51 via a voltage control section 52, and the liquid near the electrode rod is applied. Electric current is allowed to flow through it. Here, each first electrode 1
Application of voltage to 0A to 18A is performed by switching at predetermined timing using an analog switch 53. On the other hand, each electrode rod 10~
18 second and third electrodes 10B, 10C, and 1
1B, 11C... (voltage generated when a current flows near the electrode rod) is sequentially switched and detected by a pair of analog switches 54 and 55, which are switched in synchronization with the analog switch 53. , and are sent to the voltage control section 52 via an amplifier 56. This voltage control section 52
The voltage applied between each of the first electrodes 10A to 18A and the fourth electrode 9 is adjusted to each electrode so that the detection voltage input from the amplifier 56 is always constant for each electrode rod 10 to 18. The function is to control each rod 10 to 18 independently. On the other hand, a resistor R for current measurement is inserted between the voltage control section 52 and the analog switch 53, and the current flowing through this resistor R is converted into a voltage across the rectifier circuit 53.
7 and a sampling circuit 58 synchronized with analog switches 53 to 55, a multichannel recorder 59 records each of the electrode rods 10 to 18. Here, the current I flowing through the resistor R
The conductivity G of the liquid can be accurately measured from the relationship G=I/V by the voltage V between the voltage electrodes, but V
Since I is constant, changes in conductivity can be directly measured from changes in I. Therefore, due to the difference in electrical conductivity between groundwater and the replacement substance, groundwater flows through each electrode rod 10.
It becomes possible to detect the time when the time reaches 18.

次に上記実施例の全体的動作を第9図及び第1
0図に基づいて説明する。
Next, the overall operation of the above embodiment is shown in FIGS. 9 and 1.
This will be explained based on Figure 0.

まず、予めプローブ3の観測部23に、測定対
象の地下水とは導電率の異なる置換物質(例え
ば、地下水の導電率が低い場合にはNaCl溶液等
の電解液、一方、地下水が塩分を含んで導電率が
比較的高い場合には純水等を使用する。ここで
は、NaCl溶液を用いることにする。)24を充填
し、スリーブ30を最下方に移動させた状態(第
3図参照)で、該プローブ3をボーリング孔1内
の所定の深度に降下させる。このとき、プローブ
3の方向は、前述した方位計4によつて所定方向
に配置される。
First, in advance, the observation section 23 of the probe 3 is supplied with a substituent having a conductivity different from that of the groundwater to be measured (for example, an electrolytic solution such as NaCl solution if the groundwater has low conductivity); If the conductivity is relatively high, use pure water, etc. (Here, we will use NaCl solution.) 24 and move the sleeve 30 to the lowest position (see Figure 3). , the probe 3 is lowered to a predetermined depth within the borehole 1. At this time, the direction of the probe 3 is arranged in a predetermined direction by the above-mentioned compass 4.

次に、プローブ3の降下によるボーリング孔1
内の地下水の攪乱がおさまつたのち、ホース40
を介して、圧水をスリーブ30内に注出し、該ス
リーブ30を静かに上方へ移動させる。このと
き、スリーブ30の上昇に伴ない、該スリーブ3
0の下端部近傍に乱流を生じるが、金網25の働
きによつて、観測部23内側で乱流が抑制され、
前記NaCl溶液24の流出は殆ど生じない(第5
図参照)。
Next, the borehole 1 is lowered by lowering the probe 3.
After the groundwater disturbance in the area has subsided, the hose 40
Pressurized water is poured into the sleeve 30 through the sleeve 30, and the sleeve 30 is gently moved upward. At this time, as the sleeve 30 rises, the sleeve 3
Although turbulent flow occurs near the lower end of 0, the turbulent flow is suppressed inside the observation section 23 by the function of the wire mesh 25.
Almost no outflow of the NaCl solution 24 occurs (fifth
(see figure).

そして、スリーブ30が最上端に移動すると、
地下水Wの流動に従つて、次第に観測部23内に
地下水Wが流入し、これに伴ないNaCl溶液24
が外部へ押し出される。この際、前述した金網2
5の作用で、観測部23内にはボーリング孔1に
よつて生じた乱流が殆ど流入しない他、該金網2
5及び底盤8により観測部23内の流れが整流さ
れるため、該観測部23内は地下水層内の流れと
略同一な層流状態となる。
Then, when the sleeve 30 moves to the uppermost end,
As the groundwater W flows, the groundwater W gradually flows into the observation section 23, and along with this, the NaCl solution 24
is pushed out. At this time, the wire mesh 2 mentioned above
5, the turbulent flow generated by the borehole 1 hardly flows into the observation section 23, and the wire mesh 2
5 and the bottom plate 8, the flow within the observation section 23 is rectified, so that the inside of the observation section 23 is in a laminar flow state that is substantially the same as the flow within the groundwater layer.

ここで、地下水Wが、例えば、外部電極棒11
から外部電極棒15方向へ流動する場合(第7図
のS方向)、地下水Wが未だ外部電極11に到達
しないときは、全電極棒10〜18がNaCl溶液
中に在り、各電極棒10〜18によつて検出され
る導電率は高い(第9図の1、第10図のT0
()参照)。
Here, the groundwater W is, for example, the external electrode rod 11
When the groundwater W flows in the direction of the external electrode 15 (direction S in FIG. 7), if the groundwater W has not yet reached the external electrode 11, all the electrodes 10 to 18 are in the NaCl solution, and each electrode 10 to The conductivity detected by 18 is high (1 in Fig. 9, T 0 in Fig. 10).
()reference).

次に、地下水Wがまず外部電極棒11に到達し
始めると、地下水の導電率が低いため、外部電極
棒11によつて検出される液体の導電率が最初に
低下する(第9図の2、第10図のT1()参
照)。
Next, when the groundwater W first begins to reach the external electrode rod 11, the conductivity of the liquid detected by the external electrode rod 11 first decreases due to the low conductivity of the groundwater (2 in Fig. 9). , see T 1 () in Figure 10).

地下水Wが進行して、更に該地下水WとNaCl
溶液との置換が進み、該地下水の前縁が中心電極
棒10位置までくると、当該中心電極棒10によ
つて測定される導電率が低下する(第9図の2、
第10図のT1()参照)。これにより、地下水
Wの流向が外部電極棒11→15の方向であるこ
とが検出されるとともに、地下水Wが外部電極棒
11に到達したタイミングが求められる。一方、
他の外部電極棒、例えば12は、地下水Wの到達
タイミングが外部電極棒11より遅れるので、導
電率の変化も遅延する(第9図のT2()参照)。
As the groundwater W progresses, the groundwater W and NaCl
As the replacement with the solution progresses and the leading edge of the groundwater reaches the position of the center electrode 10, the conductivity measured by the center electrode 10 decreases (see 2 and 2 in FIG. 9).
(See T 1 () in Figure 10). As a result, it is detected that the flow direction of the groundwater W is from the external electrode rod 11 to 15, and the timing at which the groundwater W reaches the external electrode rod 11 is determined. on the other hand,
For other external electrode rods, for example 12, the arrival timing of the groundwater W is delayed compared to the external electrode rod 11, so that the change in conductivity is also delayed (see T 2 () in FIG. 9).

前記地下水Wが進行して、更に該地下水Wと
NaCl溶液との置換が進み、該地下水の前縁が中
心電極棒10位置までくると、当該中心電極棒1
0によつて測定される導電率が低下する(第9図
の3、第10図のT3()参照)。この導電率の
低下は該中心電極棒10位置に地下水Wの到達し
たタイミングを表わすことにより、前記外部電極
棒11及び中心電極棒10間の距離をLとして
L/(T3−T1)の計算式から地下水の流速を求
めることができる。このため、比較的短時間に流
速を求めることができる。他の方向から地下水が
進行した場合でも全く同様である。
As the groundwater W progresses, it further forms with the groundwater W.
When the replacement with the NaCl solution progresses and the leading edge of the groundwater reaches the center electrode 10 position, the center electrode 1
0 (see 3 in FIG. 9, T 3 () in FIG. 10). This decrease in conductivity can be expressed as L/(T 3 - T 1 ) , where L is the distance between the outer electrode 11 and the center electrode 10, by representing the timing when the groundwater W reaches the center electrode 10 position. The groundwater flow velocity can be determined from the calculation formula. Therefore, the flow velocity can be determined in a relatively short time. The same is true even if groundwater flows from other directions.

この実施例によれば、導電率変化の測定に4電
極法を用いたので流動測定を正確になすことがで
き、また各測定部位をなす4電極の内、一つの電
流電極を一対の電圧電極を一体に装備し、かつ、
他の電流電極を全ての測定部位に亘つて一体的に
形成したので、配線が簡略化されるとともに構成
が単純となり、従つて装置を小型にすることが可
能であると同時に、プローブ内への地下水の流入
等を防止し信頼性を向上させることができる。ま
た、各測定部位(電極棒)に係る導電率変化の測
定を単一の測定回路を用いて行なうことができる
ので、装置全体のコストを低下させることができ
る。また、スリーブの上昇を、ピストン・シリン
ダ機構を用いて単に外部から圧水を注入するのみ
で行なうことができ、従つて、スリーブの外壁を
地上まで延設して上昇させるなど複雑な構成を用
せず、またワイヤー等で上昇させた場合における
ワイヤーの絡まりなどの誤挿作を防止して確実に
上昇移動をなすことができる。
According to this example, since the four-electrode method was used to measure changes in conductivity, it is possible to accurately measure the flow, and among the four electrodes forming each measurement site, one current electrode is replaced with a pair of voltage electrodes. are integrally equipped, and
Since the other current electrodes are integrally formed over all the measurement parts, the wiring is simplified and the configuration is simple. Therefore, it is possible to make the device compact, and at the same time, it is possible to It is possible to prevent groundwater from flowing in and improve reliability. Furthermore, since a single measurement circuit can be used to measure changes in conductivity at each measurement site (electrode rod), the cost of the entire device can be reduced. In addition, the sleeve can be raised simply by injecting pressurized water from the outside using a piston-cylinder mechanism. Therefore, a complicated structure such as extending the outer wall of the sleeve to the ground and raising it is not required. Moreover, when lifting with a wire or the like, incorrect insertion such as entanglement of wires can be prevented, and the upward movement can be performed reliably.

尚、上記実施例においては、置換物質として電
解液を用いたが、例えば誘電率の差を利用した
り、また金属粒子等を混入した複合物質を使用し
て測定感度の向上を図つてもよく、要は測定対象
の地下水等と電気的(導電率・誘電率など)性質
が異なり、比重及び粘性が近似した液状の物質
(ゾル状のものを含む)であればよい。また、置
換物質としては、被測定対象中に放電等により、
イオン層を形成せしめたものを利用してもよい。
In the above example, an electrolytic solution was used as the replacement substance, but the measurement sensitivity may be improved by, for example, making use of the difference in dielectric constant or using a composite substance mixed with metal particles. In short, any liquid substance (including sol-like substances) that has electrical (conductivity, permittivity, etc.) properties different from those of the groundwater to be measured and similar specific gravity and viscosity is sufficient. In addition, as a substitute substance, by discharging etc. in the object to be measured,
A material with an ion layer formed thereon may also be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、以上のように構成され機能するの
で、これを使用すると、例えば地下水の流向を単
一のボーリング孔内のみで高精度に測定すること
ができ、各一対の電流電極の内の一方の電流電極
を小円板状に形成するとともに、これに対向する
他方の電流電極を他の同一側の各電流電極ととも
に共通の一枚の電流電極板により形成したことか
ら、構成がいたつて簡単となり、従つて生産性及
び耐久性向上を図ることができ、電流電極の対向
面積を比較的大きく設定できるので動作の安定を
図ることができる流体の流動測定用センサ装置を
提供することができる。
Since the present invention is configured and functions as described above, by using the present invention, for example, the flow direction of groundwater can be measured with high precision only within a single borehole, and one of the current electrodes of each pair The current electrode is formed in the shape of a small disk, and the other current electrode facing it is formed from a single current electrode plate that is common to each of the other current electrodes on the same side, so the structure is simple and simple. Therefore, it is possible to provide a sensor device for measuring fluid flow, which can improve productivity and durability, and can stabilize the operation because the opposing area of the current electrodes can be set relatively large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る流体の流動測定用センサ
装置を用いて測定を行なつている状態を示す説明
図、第2図は、第1図のプローブ部分を示す詳細
部分断面図、第3図及び第4図は第2図の一部に
係るスリーブの動作説明図、第5図は第2図の他
の一部に係る金網のスリーブ上昇時における作用
説明図、第6図は第2図の中心電極棒近傍を示す
部分断面図、第7図は第2図の−線に沿つた
一部省略した横断面図、第8図は本発明に係る測
定原理を示すブロツク図、第9図の1乃至3は測
定状態を示す説明図、第10図は測定結果の一例
を示す線図である。 3……プローブ、9……電流電極としての第4
電極、10〜18……測定電極群を有する電極
棒、10A〜18A……電流電極としての第1電
極、10B〜18B……電圧電極としての第2電
極、10C〜18C……電圧電極としての第3電
極、23……観測部。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a state in which measurement is performed using the sensor device for measuring fluid flow according to the present invention, FIG. 2 is a detailed partial sectional view showing the probe portion of FIG. 1, and FIG. 4 and 4 are explanatory diagrams of the operation of the sleeve according to a part of FIG. 2, FIG. 7 is a partially omitted cross-sectional view taken along the - line in FIG. 2, FIG. 8 is a block diagram showing the measurement principle according to the present invention, and FIG. 1 to 3 are explanatory diagrams showing measurement conditions, and FIG. 10 is a diagram showing an example of measurement results. 3...Probe, 9...4th as current electrode
Electrode, 10-18... Electrode rod having a group of measurement electrodes, 10A-18A... First electrode as current electrode, 10B-18B... Second electrode as voltage electrode, 10C-18C... As voltage electrode Third electrode, 23...observation section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 複数の棒状測定電極部を同心円状に且つ放射
状に一定間隔をおいて配設して成る観測部を備
え、 前記各棒状測定電極部を、一対の電流電極とこ
の電流電極相互間に装備された一対の電圧電極と
から成る4電極法を利用した構成とし、 前記各一対の電流電極の内の一方の電流電極を
小円板状に形成するとともに、これに対向する他
方の電流電極を他の同一側の各電流電極とともに
共通の一枚の電流電極板により形成したことを特
徴とする流体の流動測定用センサ装置。
[Scope of Claims] 1. An observation unit including a plurality of rod-shaped measurement electrodes arranged concentrically and radially at regular intervals, each rod-shaped measurement electrode being connected to a pair of current electrodes and the current The configuration utilizes a four-electrode method consisting of a pair of voltage electrodes installed between the electrodes, and one current electrode of each pair of current electrodes is formed in the shape of a small disk, and the current electrode opposite to this is formed in the shape of a small disk. A sensor device for measuring fluid flow, characterized in that the other current electrode is formed by a single current electrode plate common to each other current electrode on the same side.
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