JP3965472B2 - 埋設ライン被覆損傷部の特定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設管や埋設線等の埋設ラインに交流電流を流し、地上に設置したサーチコイルに流れる誘導電流を測定することで、埋設ラインの被覆損傷部を探査する技術に係り、特に、検査対象の埋設ライン近傍に誘導電流が誘起される物体（周辺構造物と称する）が存在する場合でも、精度良く被覆損傷部を探査可能な埋設ライン被覆損傷部の特定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガス管、水道管、電線管等の埋設管や埋設線は、土中の水分等により腐食損傷を受けることを防止する目的で、表面に塗装等の防食被覆を施している。しかし、完全ではなく、埋設工事中の衝撃や、地震や埋設管上方の交通振動等の影響による埋設後の地盤変位等によって、表面の被覆が損傷を受ける場合がある。この場合、損傷部から腐食が進行し、ガス管、水道管等の場合は、内容物の漏洩といった問題が生じるため、埋設ラインの被覆損傷を定期的に探査する必要がある。
【０００３】
このため、被覆膜の損傷点を、地上で電磁気的に探査する方法が提案されており、例えば、針電極法等の電位法（特開昭６１−２１０９３５参照）や、埋設ラインへの通電電気量が作る磁界の変化を計測する磁界法（特開昭６４−４８１、特開平１０−２０６３９０参照）による探査方法が開示されている。
【０００４】
しかし、従来の探査方法、例えば埋設管に電流を流し、地上部において電位の変化を測定して埋設管の被覆損傷箇所を検出する電位法では、路面との電気的導通を確保する必要があり、それが問題となって、探査が困難になる場合がある。
【０００５】
一方、磁界法によって探査する場合は、対象埋設ラインへ交流の基準電流を流すと共に、対象埋設ラインに沿って上部地上においてサーチコイルを移動させることで、埋設ラインに被覆損傷があった箇所に生じる漏洩電流によって、サーチコイルに発生する誘導電流を検知するようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、埋設ラインは、道路網に沿って延設される場合が多く、周辺に種々の金属製埋設物が存在する場合がある。又、埋設ラインに沿った所定の場所には点検孔が設けられ、鉄製のマンホール蓋が置かれている。こうした埋設物やマンホール蓋等の周辺構造物には、被覆損傷探査の対象埋設ラインへ基準信号を流したときに、それら物体の中に誘導電流のループが発生する。
【０００７】
このような誘導電流ループには、前記したサーチコイルの軸心と直交する方向に流れる電流が含まれるため、サーチコイルによる被覆損傷探査において、この誘導電流ループに起因する誘導電流が検知されてしまうことになる。従って、この場合、対象の埋設ラインには、実際には被覆損傷がないにも拘らず、サーチコイルによる探査において、被覆損傷と同様な誘導電流を検知し、これを被覆損傷と誤認する可能性があった。
【０００８】
このように、従来のサーチコイルを用いた埋設ライン被覆損傷探査では、探査対象の埋設ラインに近接して誘導電流ループを発生させるような構造物があった場合でも、この影響による誤認を防ぐ方法が必要とされていた。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、検査対象の埋設ライン近傍に、誘導電流を発生する物体が存在する場合でも、精度良く被覆損傷部を探査可能とすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、サーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法において、前記サーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインからの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、明らかに誘導電流のない個所において採取したデータを基準として、通常探査時の波形を比較評価し、基準信号に対してその位相差の符号が＋から−、又は−から＋に変化する個所を周辺構造物による誘導電流の存在点として判別するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１１】
あるいは、埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、所定間隔で互いのコイル軸の向きを揃えて配置された少くとも一対のサーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを前記一対のサーチコイルの出力差により検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法において、一つ以上のサーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインの被覆損傷部からの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、明らかに誘導電流のない個所において採取したデータを基準として、通常探査時の波形を比較評価し、基準信号に対してその位相差の符号が＋から−、又は−から＋に変化する個所を周辺構造物による誘導電流の存在点として判別するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００１２】
又、埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、サーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法であって、前記サーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインからの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、明らかに誘導電流がない場合のサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差を予め求めておき、探査時にサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差が、前記の差から４５°以上大きく外れるものを周辺構造物による誘導電流として区別するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００１３】
あるいは、埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、所定間隔で互いのコイル軸の向きを揃えて配置された少くとも一対のサーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを前記一対のサーチコイルの出力差により検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法であって、一つ以上のサーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインの被覆損傷部からの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、明らかに誘導電流がない場合のサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差を予め求めておき、探査時にサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差が、前記の差から４５°以上大きく外れるものを周辺構造物による誘導電流として区別するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００１６】
探査装置は、基準信号の入力地点から離れた地点の探査を実施する必要がある。このためには、埋設ラインの電流が、コイルに誘起する電流の位相が、誘導電流が無いときにサーチコイルに誘起する電流の位相と等しいことを利用し、探査装置に埋設ラインの電流を検出するコイルを搭載して、これより誘導電流が無いときにサーチコイルに誘起する電流の位相を求めるか、あるいは、基準信号と同周波数の発信器を搭載して、基準信号の位相と同期させて、探査時にサーチコイルに誘起する信号の位相と比較する方法を採用し、探査装置に組み込めばよい。
【００１７】
又、前記サーチコイルに誘起する信号の位相検出に、直交同期検波、ロックインアンプ又はオシロスコープを用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態は、図１に示す如く、埋設管（例えば鋼管）１０に、探査装置２０の基準信号発生器２２から交流の基準信号を送信する一方、サーチコイル３０を地上において移動させて、前記埋設管１０の周囲に発生している磁界の場所的乱れを検出し、埋設管１０の被覆探傷位置を探査する磁場法による埋設管被覆損傷探査において、埋設管１０の付近にマンホール等の構築物１２が存在する場合や、埋設管１０の周辺構造物に配置された鉄筋がループ状になっている場合、こうしたループを貫く磁束Ｂが存在すると、ループに誘導電流Ｉが流れる。そして、探査用の信号電流が大きくなると、この誘導電流の影響が無視できなくなる。
【００２０】
本発明は、この誘導電流Ｉを区別し、探査への影響を除去することを目的とする。
【００２１】
前記誘導電流の区別は、位相差により行なう。即ち、埋設管１０を流れる信号電流が漏れ出したときにサーチコイル３０に誘起される電流と、埋設管を流れる電流が構造物にループ状の鉄筋等に誘起した電流が、更にサーチコイル３０に誘起する電流とでは、９０°の位相差がある。
【００２２】
又、埋設管１０を流れる電流がサーチコイル３０に誘起する電流と、漏洩電流がサーチコイル３０に誘起する電流の位相はほぼ同じ（位相差は０°に近い）である。よって、漏洩電流がサーチコイル３０に誘起する電流の位相は容易に決定できる。
【００２３】
埋設管１０を流れる信号電流が、サーチコイル３０に誘起する電流と同位相以外のものを誘導電流起因のものと考えて、削除することができれば、誘導電流の影響を除去できることになる。
【００２４】
今、サーチコイル３０に発生する信号Ｅcoilを次式で表わす。
【００２５】
Ｅcoil＝Ａcosωｔ＋Ｂsinωｔ …（１）
【００２６】
ここで、Ａcosωｔは、漏洩（リーク）又は埋設管を流れる電流を代表し、Ｂsinωｔは、誘導電流起因の電流を代表する。
【００２７】
このときに、右辺第２項を削除できればよい。
【００２８】
まず、（１）式の信号Ｅcoilに、次式に示す如く、右辺第１項と同じ位相の信号（参照信号と称する）cosωｔを掛け合わせる。
【００２９】
Ｅcoil・cosωｔ＝Ａcosωｔ・cosωｔ＋Ｂsinωｔ・cosωｔ …（２）
【００３０】
このとき、参照信号cosωｔの振幅は、既知であるので、後で割り戻すことによって、結局振幅の影響はキャンセルできるので、ここでは振幅を１としている。
【００３１】
（２）式の右辺は、次のように書き換えることができる。
【００３２】
＝（１／２）・Ａ・（cos２ωｔ＋cos０）＋（１／２）・Ｂ・sin２ωｔ…（３）
【００３３】
ここで、遮断周波数が十分小さなローパスフィルタを通すと、この出力は次式のようになる。
【００３４】
≒（１／２）・Ａ …（４）
【００３５】
この出力は、誘導電流起因の信号が除去された検波出力となっている。
【００３６】
以上の方法を用いて、サーチコイル３０に誘導電流がないときに現われる電流と位相が同じで周波数が同じ信号（参照信号）をサーチコイル出力に掛け合わせ、ローパスフィルタを通すことで誘導電流起因のノイズを除去することができる。
【００３７】
具体的な回路としては、図２に示す如く、サーチコイル３０に誘導電流が無いときに現われる電流と位相が同じで周波数が同じ信号（参照信号）を、乗算器３１、３２によりサーチコイル３０の出力に掛け合わせ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３、３４を通す回路を用いるとよい。図において、３６は、参照信号の位相をずらすための移相器、３８は直交位相分配器、Ｅ０は、誘導電流を除去した出力信号の振幅、Ｅ90は、Ｅ0と位相が９０°異なる誘導電流の振幅である。
【００３８】
基準信号として正弦波を送信しているときに、誘導電流のない場合には図２のサーチコイル出力３０として、図３（ｉ）に示すような基準信号と同位相の正弦波が検出される。参照信号として基準信号と同位相、同周波数の信号を与え、これを直交位相分配器３８により参照信号と同位相の０°信号（図３（ii））と位相が９０°ずれた９０°信号（図３（iii））とに分けて、乗算器３２、３１によってそれぞれサーチコイル出力３０へ掛けあわせてローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４、３３を通すことにより、Ｅ９０、Ｅ０を得ることができる。
【００３９】
ここで、サーチコイル出力３０が誘導電流のない場合であると、図４（ａ）に示すように、Ｅ０は一定値となり、Ｅ９０は０となる。又、サーチコイル出力３０が誘導電流のみである場合には、参照電流に対して位相が９０°ずれた信号となるため、図４（ｂ）に示すように、Ｅ０は０となり、Ｅ９０は一定値となる。
【００４０】
このことを、実際に誘導電流と漏洩（リーク）電流を発生させて比較し、これらの理論を確認した。実験場の概略を図５に示し、漏洩電流の場合の検出波形を図６（振幅）及び図７（位相）に、誘導電流の場合の波形を図８（振幅）及び図９（位相）に示す。
【００４１】
図５（ａ）において、検査対象ケーブル４０は、土壌に構造物のない場所を選択してあり、土壌の表面には、芝生が植えられている。漏洩を模擬するために、ケーブル４０の途中の被覆を破り、その付近に埋めた金属棒４２と接続した。又、マンホールの蓋等を模擬するために、必要に応じて、誘導電流発生用ループ４４を近接配置した（図５（ｂ））。アンプ４６からは特定の周波数信号を送るが、それと同一位相の参照信号を取り出せるようにしてある。位相検出は、ロックインアンプ４８によった。
【００４２】
これらの結果から、図５（ｂ）の条件のような誘導電流の場合に、図９に示した如く、大きく位相が動いていることが分かる。又、ループの中心において１８０°急激に変化していることも分かる。これは、進行方向右と左に向かう誘導電流の影響の強さが、中央を境に変化するからである。
【００４３】
なお、図８に示した振幅波形においても、明らかな違いが観察できるが、誘導であるのか、連続した２箇所のリークなのかが判別できない。
【００４４】
前記のようにサーチコイルに誘起する信号の位相検出には、ロックインアンプの他に、オシロスコープを用いてもよい。又、アナログ乗算器を用いて、直交検波器を構成することもできる。
【００４５】
ここで参照信号としては、図１に示しているように、パイプ１０へ送信している基準信号を分波して使用することができる。
【００４６】
本発明で使用する参照信号としては基準信号と同期した信号を使用することができるので、図１０に示すような、計測対象とする埋設ラインの周辺に誘導電流を発生させるものがないことが判っている場所（例えば、基準信号を送信するために埋設ライン周辺を掘削したり、あるいは埋設物の事前調査等で周辺に異物のないことを確認できる場所等）でのサーチコイル５０の出力を用いることができる。この場合、サーチコイル５０は誘導電流のないことが判っている場所に固定しておき、計測対象の埋設ライン１０へ送信した基準信号によって発生するサーチコイル５０の出力信号と、埋設ライン１０に沿って移動するサーチコイル３０の出力信号と掛け合わせることで、前記したように、誘導電流の影響を検知することができる。
【００４７】
なお、サーチコイル５０を用いずに、計測対象とする埋設ラインの周辺に誘導電流を発生させるものがないことが判っている場所におけるサーチコイル３０からの出力信号を基に、この信号に同期する同周波数の信号を発信器により発信させ、これを参照信号として使用することもできる。この場合は、固定したサーチコイル５０を使用する必要がないので、サーチコイル３０を搭載した探査装置を自由に動かすことができ、作業能率が向上する。
【００４８】
同様に、基準信号発信器の基準信号と同位相、同周期の信号を発生させる発信器を用いて、これから発信される信号を参照信号として用いることも可能である。このような発信器を用いて参照信号を発信させる方法では、最初に基準信号やサーチコイルからの出力信号と同期させた参照信号が、時間の経過とともに位相がずれていく可能性があるが、現状使用される発信器の精度でも、１日に１回程度信号の同期をとれば、実用上問題のない程度の位相のずれしか生じないので、問題はない。
【００４９】
なお、前記実施形態においては、本発明が、埋設管の被覆損傷部の特定に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、埋設線の被覆損傷部の特定にも同様に適用できることは明らかである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、埋設ラインの周辺構造物による誘導電流に起因するノイズを埋設ラインからの漏洩電流による磁界の乱れと区別し、更に、必要に応じて、誘導電流に起因するノイズを除去することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す模式図
【図２】前記実施形態における誘導弁別及び除去回路のブロック図
【図３】図２各部の信号波形の例を示すタイムチャート
【図４】同じく検波後のＬＰＦ出力の例を示すタイムチャート
【図５】本発明の原理を確認するために行った実験の概要を示す模式図
【図６】前記実験におけるリーク電流の振幅を示す線図
【図７】同じく位相を示す線図
【図８】同じく誘導電流の振幅を示す線図
【図９】同じく位相を示す線図
【図１０】同じく変形例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０…埋設管
１２…構築物
１４…周辺構造物
１６…鉄筋
２０…探査装置
２２…基準信号発生器
３０…サーチコイル
３１、３２…乗算器
３３、３４…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３６…移相器
３８…直交位相分配器
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設管や埋設線等の埋設ラインに交流電流を流し、地上に設置したサーチコイルに流れる誘導電流を測定することで、埋設ラインの被覆損傷部を探査する技術に係り、特に、検査対象の埋設ライン近傍に誘導電流が誘起される物体（周辺構造物と称する）が存在する場合でも、精度良く被覆損傷部を探査可能な埋設ライン被覆損傷部の特定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガス管、水道管、電線管等の埋設管や埋設線は、土中の水分等により腐食損傷を受けることを防止する目的で、表面に塗装等の防食被覆を施している。しかし、完全ではなく、埋設工事中の衝撃や、地震や埋設管上方の交通振動等の影響による埋設後の地盤変位等によって、表面の被覆が損傷を受ける場合がある。この場合、損傷部から腐食が進行し、ガス管、水道管等の場合は、内容物の漏洩といった問題が生じるため、埋設ラインの被覆損傷を定期的に探査する必要がある。
【０００３】
このため、被覆膜の損傷点を、地上で電磁気的に探査する方法が提案されており、例えば、針電極法等の電位法（特開昭６１−２１０９３５参照）や、埋設ラインへの通電電気量が作る磁界の変化を計測する磁界法（特開昭６４−４８１、特開平１０−２０６３９０参照）による探査方法が開示されている。
【０００４】
しかし、従来の探査方法、例えば埋設管に電流を流し、地上部において電位の変化を測定して埋設管の被覆損傷箇所を検出する電位法では、路面との電気的導通を確保する必要があり、それが問題となって、探査が困難になる場合がある。
【０００５】
一方、磁界法によって探査する場合は、対象埋設ラインへ交流の基準電流を流すと共に、対象埋設ラインに沿って上部地上においてサーチコイルを移動させることで、埋設ラインに被覆損傷があった箇所に生じる漏洩電流によって、サーチコイルに発生する誘導電流を検知するようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、埋設ラインは、道路網に沿って延設される場合が多く、周辺に種々の金属製埋設物が存在する場合がある。又、埋設ラインに沿った所定の場所には点検孔が設けられ、鉄製のマンホール蓋が置かれている。こうした埋設物やマンホール蓋等の周辺構造物には、被覆損傷探査の対象埋設ラインへ基準信号を流したときに、それら物体の中に誘導電流のループが発生する。
【０００７】
このような誘導電流ループには、前記したサーチコイルの軸心と直交する方向に流れる電流が含まれるため、サーチコイルによる被覆損傷探査において、この誘導電流ループに起因する誘導電流が検知されてしまうことになる。従って、この場合、対象の埋設ラインには、実際には被覆損傷がないにも拘らず、サーチコイルによる探査において、被覆損傷と同様な誘導電流を検知し、これを被覆損傷と誤認する可能性があった。
【０００８】
このように、従来のサーチコイルを用いた埋設ライン被覆損傷探査では、探査対象の埋設ラインに近接して誘導電流ループを発生させるような構造物があった場合でも、この影響による誤認を防ぐ方法が必要とされていた。
【０００９】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、検査対象の埋設ライン近傍に、誘導電流を発生する物体が存在する場合でも、精度良く被覆損傷部を探査可能とすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、サーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法において、前記サーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインからの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、明らかに誘導電流のない個所において採取したデータを基準として、通常探査時の波形を比較評価し、基準信号に対してその位相差の符号が＋から−、又は−から＋に変化する個所を周辺構造物による誘導電流の存在点として判別するようにして、前記課題を解決したものである。
【００１１】
あるいは、埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、所定間隔で互いのコイル軸の向きを揃えて配置された少くとも一対のサーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを前記一対のサーチコイルの出力差により検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法において、一つ以上のサーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインの被覆損傷部からの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、明らかに誘導電流のない個所において採取したデータを基準として、通常探査時の波形を比較評価し、基準信号に対してその位相差の符号が＋から−、又は−から＋に変化する個所を周辺構造物による誘導電流の存在点として判別するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００１２】
又、埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、サーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法であって、前記サーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインからの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、明らかに誘導電流がない場合のサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差を予め求めておき、探査時にサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差が、前記の差から４５°以上大きく外れるものを周辺構造物による誘導電流として区別するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００１３】
あるいは、埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、所定間隔で互いのコイル軸の向きを揃えて配置された少くとも一対のサーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを前記一対のサーチコイルの出力差により検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法であって、一つ以上のサーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインの被覆損傷部からの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、明らかに誘導電流がない場合のサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差を予め求めておき、探査時にサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差が、前記の差から４５°以上大きく外れるものを周辺構造物による誘導電流として区別するようにして、同じく前記課題を解決したものである。
【００１６】
探査装置は、基準信号の入力地点から離れた地点の探査を実施する必要がある。このためには、埋設ラインの電流が、コイルに誘起する電流の位相が、誘導電流が無いときにサーチコイルに誘起する電流の位相と等しいことを利用し、探査装置に埋設ラインの電流を検出するコイルを搭載して、これより誘導電流が無いときにサーチコイルに誘起する電流の位相を求めるか、あるいは、基準信号と同周波数の発信器を搭載して、基準信号の位相と同期させて、探査時にサーチコイルに誘起する信号の位相と比較する方法を採用し、探査装置に組み込めばよい。
【００１７】
又、前記サーチコイルに誘起する信号の位相検出に、直交同期検波、ロックインアンプ又はオシロスコープを用いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態は、図１に示す如く、埋設管（例えば鋼管）１０に、探査装置２０の基準信号発生器２２から交流の基準信号を送信する一方、サーチコイル３０を地上において移動させて、前記埋設管１０の周囲に発生している磁界の場所的乱れを検出し、埋設管１０の被覆探傷位置を探査する磁場法による埋設管被覆損傷探査において、埋設管１０の付近にマンホール等の構築物１２が存在する場合や、埋設管１０の周辺構造物に配置された鉄筋がループ状になっている場合、こうしたループを貫く磁束Ｂが存在すると、ループに誘導電流Ｉが流れる。そして、探査用の信号電流が大きくなると、この誘導電流の影響が無視できなくなる。
【００２０】
本発明は、この誘導電流Ｉを区別し、探査への影響を除去することを目的とする。
【００２１】
前記誘導電流の区別は、位相差により行なう。即ち、埋設管１０を流れる信号電流が漏れ出したときにサーチコイル３０に誘起される電流と、埋設管を流れる電流が構造物にループ状の鉄筋等に誘起した電流が、更にサーチコイル３０に誘起する電流とでは、９０°の位相差がある。
【００２２】
又、埋設管１０を流れる電流がサーチコイル３０に誘起する電流と、漏洩電流がサーチコイル３０に誘起する電流の位相はほぼ同じ（位相差は０°に近い）である。よって、漏洩電流がサーチコイル３０に誘起する電流の位相は容易に決定できる。
【００２３】
埋設管１０を流れる信号電流が、サーチコイル３０に誘起する電流と同位相以外のものを誘導電流起因のものと考えて、削除することができれば、誘導電流の影響を除去できることになる。
【００２４】
今、サーチコイル３０に発生する信号Ｅcoilを次式で表わす。
【００２５】
Ｅcoil＝Ａcosωｔ＋Ｂsinωｔ …（１）
【００２６】
ここで、Ａcosωｔは、漏洩（リーク）又は埋設管を流れる電流を代表し、Ｂsinωｔは、誘導電流起因の電流を代表する。
【００２７】
このときに、右辺第２項を削除できればよい。
【００２８】
まず、（１）式の信号Ｅcoilに、次式に示す如く、右辺第１項と同じ位相の信号（参照信号と称する）cosωｔを掛け合わせる。
【００２９】
Ｅcoil・cosωｔ＝Ａcosωｔ・cosωｔ＋Ｂsinωｔ・cosωｔ …（２）
【００３０】
このとき、参照信号cosωｔの振幅は、既知であるので、後で割り戻すことによって、結局振幅の影響はキャンセルできるので、ここでは振幅を１としている。
【００３１】
（２）式の右辺は、次のように書き換えることができる。
【００３２】
＝（１／２）・Ａ・（cos２ωｔ＋cos０）＋（１／２）・Ｂ・sin２ωｔ…（３）
【００３３】
ここで、遮断周波数が十分小さなローパスフィルタを通すと、この出力は次式のようになる。
【００３４】
≒（１／２）・Ａ …（４）
【００３５】
この出力は、誘導電流起因の信号が除去された検波出力となっている。
【００３６】
以上の方法を用いて、サーチコイル３０に誘導電流がないときに現われる電流と位相が同じで周波数が同じ信号（参照信号）をサーチコイル出力に掛け合わせ、ローパスフィルタを通すことで誘導電流起因のノイズを除去することができる。
【００３７】
具体的な回路としては、図２に示す如く、サーチコイル３０に誘導電流が無いときに現われる電流と位相が同じで周波数が同じ信号（参照信号）を、乗算器３１、３２によりサーチコイル３０の出力に掛け合わせ、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３、３４を通す回路を用いるとよい。図において、３６は、参照信号の位相をずらすための移相器、３８は直交位相分配器、Ｅ０は、誘導電流を除去した出力信号の振幅、Ｅ90は、Ｅ0と位相が９０°異なる誘導電流の振幅である。
【００３８】
基準信号として正弦波を送信しているときに、誘導電流のない場合には図２のサーチコイル出力３０として、図３（ｉ）に示すような基準信号と同位相の正弦波が検出される。参照信号として基準信号と同位相、同周波数の信号を与え、これを直交位相分配器３８により参照信号と同位相の０°信号（図３（ii））と位相が９０°ずれた９０°信号（図３（iii））とに分けて、乗算器３２、３１によってそれぞれサーチコイル出力３０へ掛けあわせてローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４、３３を通すことにより、Ｅ９０、Ｅ０を得ることができる。
【００３９】
ここで、サーチコイル出力３０が誘導電流のない場合であると、図４（ａ）に示すように、Ｅ０は一定値となり、Ｅ９０は０となる。又、サーチコイル出力３０が誘導電流のみである場合には、参照電流に対して位相が９０°ずれた信号となるため、図４（ｂ）に示すように、Ｅ０は０となり、Ｅ９０は一定値となる。
【００４０】
このことを、実際に誘導電流と漏洩（リーク）電流を発生させて比較し、これらの理論を確認した。実験場の概略を図５に示し、漏洩電流の場合の検出波形を図６（振幅）及び図７（位相）に、誘導電流の場合の波形を図８（振幅）及び図９（位相）に示す。
【００４１】
図５（ａ）において、検査対象ケーブル４０は、土壌に構造物のない場所を選択してあり、土壌の表面には、芝生が植えられている。漏洩を模擬するために、ケーブル４０の途中の被覆を破り、その付近に埋めた金属棒４２と接続した。又、マンホールの蓋等を模擬するために、必要に応じて、誘導電流発生用ループ４４を近接配置した（図５（ｂ））。アンプ４６からは特定の周波数信号を送るが、それと同一位相の参照信号を取り出せるようにしてある。位相検出は、ロックインアンプ４８によった。
【００４２】
これらの結果から、図５（ｂ）の条件のような誘導電流の場合に、図９に示した如く、大きく位相が動いていることが分かる。又、ループの中心において１８０°急激に変化していることも分かる。これは、進行方向右と左に向かう誘導電流の影響の強さが、中央を境に変化するからである。
【００４３】
なお、図８に示した振幅波形においても、明らかな違いが観察できるが、誘導であるのか、連続した２箇所のリークなのかが判別できない。
【００４４】
前記のようにサーチコイルに誘起する信号の位相検出には、ロックインアンプの他に、オシロスコープを用いてもよい。又、アナログ乗算器を用いて、直交検波器を構成することもできる。
【００４５】
ここで参照信号としては、図１に示しているように、パイプ１０へ送信している基準信号を分波して使用することができる。
【００４６】
本発明で使用する参照信号としては基準信号と同期した信号を使用することができるので、図１０に示すような、計測対象とする埋設ラインの周辺に誘導電流を発生させるものがないことが判っている場所（例えば、基準信号を送信するために埋設ライン周辺を掘削したり、あるいは埋設物の事前調査等で周辺に異物のないことを確認できる場所等）でのサーチコイル５０の出力を用いることができる。この場合、サーチコイル５０は誘導電流のないことが判っている場所に固定しておき、計測対象の埋設ライン１０へ送信した基準信号によって発生するサーチコイル５０の出力信号と、埋設ライン１０に沿って移動するサーチコイル３０の出力信号と掛け合わせることで、前記したように、誘導電流の影響を検知することができる。
【００４７】
なお、サーチコイル５０を用いずに、計測対象とする埋設ラインの周辺に誘導電流を発生させるものがないことが判っている場所におけるサーチコイル３０からの出力信号を基に、この信号に同期する同周波数の信号を発信器により発信させ、これを参照信号として使用することもできる。この場合は、固定したサーチコイル５０を使用する必要がないので、サーチコイル３０を搭載した探査装置を自由に動かすことができ、作業能率が向上する。
【００４８】
同様に、基準信号発信器の基準信号と同位相、同周期の信号を発生させる発信器を用いて、これから発信される信号を参照信号として用いることも可能である。このような発信器を用いて参照信号を発信させる方法では、最初に基準信号やサーチコイルからの出力信号と同期させた参照信号が、時間の経過とともに位相がずれていく可能性があるが、現状使用される発信器の精度でも、１日に１回程度信号の同期をとれば、実用上問題のない程度の位相のずれしか生じないので、問題はない。
【００４９】
なお、前記実施形態においては、本発明が、埋設管の被覆損傷部の特定に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、埋設線の被覆損傷部の特定にも同様に適用できることは明らかである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、埋設ラインの周辺構造物による誘導電流に起因するノイズを埋設ラインからの漏洩電流による磁界の乱れと区別し、更に、必要に応じて、誘導電流に起因するノイズを除去することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の全体構成を示す模式図
【図２】前記実施形態における誘導弁別及び除去回路のブロック図
【図３】図２各部の信号波形の例を示すタイムチャート
【図４】同じく検波後のＬＰＦ出力の例を示すタイムチャート
【図５】本発明の原理を確認するために行った実験の概要を示す模式図
【図６】前記実験におけるリーク電流の振幅を示す線図
【図７】同じく位相を示す線図
【図８】同じく誘導電流の振幅を示す線図
【図９】同じく位相を示す線図
【図１０】同じく変形例の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０…埋設管
１２…構築物
１４…周辺構造物
１６…鉄筋
２０…探査装置
２２…基準信号発生器
３０…サーチコイル
３１、３２…乗算器
３３、３４…ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３６…移相器
３８…直交位相分配器
Claims (4)
- 埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、サーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法であって、
前記サーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインからの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、
明らかに誘導電流のない個所において採取したデータを基準として、通常探査時の波形を比較評価し、基準信号に対してその位相差の符号が＋から−、又は−から＋に変化する個所を周辺構造物による誘導電流の存在点として判別することを特徴とする埋設ライン被覆損傷部の特定方法。 - 埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、所定間隔で互いのコイル軸の向きを揃えて配置された少くとも一対のサーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを前記一対のサーチコイルの出力差により検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法であって、
一つ以上のサーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインの被覆損傷部からの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、
明らかに誘導電流のない個所において採取したデータを基準として、通常探査時の波形を比較評価し、基準信号に対してその位相差の符号が＋から−、又は−から＋に変化する個所を周辺構造物による誘導電流の存在点として判別することを特徴とする埋設ライン被覆損傷部の特定方法。 - 埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、サーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法であって、
前記サーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインからの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、
明らかに誘導電流がない場合のサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差を予め求めておき、探査時にサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差が、前記の差から４５°以上大きく外れるものを周辺構造物による誘導電流として区別することを特徴とする埋設ライン被覆損傷部の特定方法。 - 埋設ラインに交流の基準信号を送信する一方、所定間隔で互いのコイル軸の向きを揃えて配置された少くとも一対のサーチコイルを地上において移動させて、前記埋設ラインの周囲に発生している磁界の場所的乱れを前記一対のサーチコイルの出力差により検出し、埋設ラインの被覆損傷位置を探査する埋設ライン被覆損傷部の特定方法であって、
一つ以上のサーチコイルに誘起する信号の位相を検出し、該位相の変化量を測定することによって、埋設ラインの被覆損傷部からの漏洩電流と埋設ラインの周辺構造物による誘導電流を区別する際に、
明らかに誘導電流がない場合のサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差を予め求めておき、探査時にサーチコイルに誘起する信号の位相と基準信号の位相との差が、前記の差から４５°以上大きく外れるものを周辺構造物による誘導電流として区別することを特徴とする埋設ライン被覆損傷部の特定方法。
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