JPS642227B2 - - Google Patents

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JPS642227B2
JPS642227B2 JP56086491A JP8649181A JPS642227B2 JP S642227 B2 JPS642227 B2 JP S642227B2 JP 56086491 A JP56086491 A JP 56086491A JP 8649181 A JP8649181 A JP 8649181A JP S642227 B2 JPS642227 B2 JP S642227B2
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JP
Japan
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conductor
buried
line
magnetic field
measured
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JP56086491A
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Yasuo Koyanagi
Takeo Yamada
Hiroyuki Hojo
Akio Nagamune
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JFE Engineering Corp
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Nippon Kokan Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/02Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current
    • G01V3/06Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with propagation of electric current using ac

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Geology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はガス導管、水道管、電力ケーブル、
パイプライン等の地下埋設導体の埋設位置検出方
法に関する。
地下に埋設されているガス管や水道管などの埋
設位置を地表上から検出する計測技術は掘削工事
や建設工事などの際に管体の破損を避けるために
必要不可欠となつている。従来このような地下埋
設導体の検出方法としては電磁誘導を使用したも
のが知られている。これは第1図に示すように送
信器1および受信器2を設け、上記送信器1を接
地するとともにリード線3,4を介して埋設導体
5に接続して閉ループを形成し、その閉ループに
送信器1から交流電流を流すことによつて埋設導
体5の周囲に交番磁界Hを発生させ、その交番磁
界をコイルを有する検知棒6で検知して上記受信
器2に入力するようにした直接通電方式といわれ
るものである。これは埋設導体5に流れる交流電
流によつて発生する交番磁界が埋設導体5を中心
に同心円状になるものと仮定し、磁界の方向が検
知棒6内のコイルと平行になると検知コイルに発
生する誘導起電力がゼロになることを利用したも
ので、検知棒6を90゜にして誘導起電力がゼロと
なる地点を捜し、その地点を埋設導体5の真上と
仮定し、また検知棒6を45゜に傾けて誘導起電力
がゼロとなる地点を捜し、その両地点間距離と角
度45゜から三角法により埋設導体5の埋設深さを
検出するようにしている。しかし実際は埋設導体
5と接地ラインとの間に大地の静電容量を介して
帰路電流が流れるため発生する交番磁界は埋設導
体を中心とした同心円状になることはない。この
ためこの方法ではかならず測定誤差が生じ、その
誤差も場合によつては20〜50%にもなり、埋設位
置を精度よく計測することが求められるものには
使用することができない欠点があつた。
この発明はこのような欠点を除去するために為
されたもので、地下埋設導体の埋設位置を精度良
く測定することができ、しかも測定に必要なスペ
ースが少なくてよく実用性が高い地下埋設導体の
埋設位置検出方法を提供することを目的とする。
この発明は電磁誘導型直接通電方式をその基本
としつつ帰路電流用線路を設けて帰路電流の経路
を明確にするとともに、その帰路電流用線路の敷
設位置を変えたときの導体と線路から発生する磁
界の合成磁界の方向の変化を導体の片側面外側に
位置する地表上の垂直方向又は水平方向にずれた
2点において計測することにより導体の埋設位置
を検出するものである。
次にこの発明の検出原理について述べる。第2
図に示すように互に距離Lだけ離れた線路l1,l2
に互に等しくかつ方向の異なる交流電流が流れた
場合に、線路l1からx方向に距離X、y方向に距
離Y離れたP点の磁界の強さHのx成分、y成分
は次式で与えられることが知られている。
HX=−1/2π(Y/R1−L+Y/R2)……(1) HY=1/2π(X/R1−X/R2) ……(2) 但し、R1=X2+Y1、R2=X2+(L+Y)2 Iは電流値 そしてP点における磁界の方向θは θ=tan-1(Hy/Hx) ……(3) となる。これは換言すればP点の座標(X、Y)
及びP点の磁界の方向θを計測すれば線路l1,l2
間の距離Lを求めることができる。したがつて第
3図に示すように埋設導体11に枝管12や防食
用ターミナル13等を使用して地表上に配置され
る帰路電流用線路14および増幅機能付発信器1
5を接続して閉ループを形成すれば導体11と線
路14は往復電流路となる。したがつて図中P点
における磁界方向を計測すれば前記(1)、(2)、(3)式
によつて帰路電流用線路14と埋設導体11との
距離、すなわち導体11の埋設深さDを求めるこ
とができる。特に第2図におけるYが「0」、即
ち磁界の計測点Pが地表面にある場合、上記第(3)
式は θ=tan-1(L/X) ………(3a) となる。つまり、この式は合成磁界のベクトルの
向きが埋設された導体から計測点Pに向つた方向
であることを表わしている。しかるに、合成磁界
の方向に対して180゜の方向でかつ帰路電流線路の
真下に埋設導体が位置することがわかる。
このように本発明における第1の特徴は帰路電
流用線路を設けることにより帰路電流の経路を明
確にして導体11の埋設深さを検出するようにし
たことである。
前記(1)、(2)、(3)式によつて埋設導体11の埋設
深さを正確に検出するには帰路電流用線路14が
埋設導体11の真上に位置する必要があり、これ
がずれると誤差が生じる。例えば第4図に示すよ
うに埋設導体11の中心から横に2m離れた位置
の真上になる地表上を測定点P0とし、線路14
が導体11の真上になる地表上の点より測定点
P0側に20mm(+20mm)ずれた位置に配置された
ときの埋設深さDと誤差ΔDとの関係を示すと第
5図のグラフのようになり、また非測定点側に
20mm((−20mm)ずれた位置に配置されたときの
埋設深さDと誤差ΔDとの関係を示すと第5図の
グラフのようになる。本発明における第2の特
徴はこの誤差を利用したことである。この点につ
いて以下第6図及び第7図を用いて詳細に説明す
る。なお、以下の説明においては簡単のために第
2図におけるYを「0」、即ち磁界の計測点Pを
地表面にあるものとして説明する。Y≠0の場合
は、式が複雑になり数値計算が必要となるが結論
は変わらない。又、測定において実際の埋設導体
の位置は不明であるので、常に埋設導体が帰路電
流線路の真下にあるものと仮定して測定を行なう
こととする。しかるに、上述したようにこのよう
な条件の下に測定を行えば、合成磁界の方向に対
して180゜の方向でかつ帰路電流線路の真下に埋設
導体が位置するものとして埋設導体の位置測定が
できる。第6図に示すように深さD0の位置に埋
設した導体11の真上として仮定した地表上の
O′点の片側におけるP1,P2の2点を測定点とし、
そのO′点から距離aの位置に線路14を配置し、
その線路14が導体11の真上に位置するO点よ
りも距離lだけ離れ、かつP1点がO点よりもl1
れているとともにP2点がO点よりもl2離れている
とするとP1点、P2点における磁界方向θ10、θ20は θ10=tan-1l1・l+D0 2/D0(l1−l) ……(4) θ20=tan-1l2・l+D0 2/D0(l2−l) ……(5) となり、P1点、P2点における測定埋設深さDp1
Dp2は Dp1=(l1−l)tanθ10 ……(6) Dp2=(l2−l)tanθ20 ……(7) となる。
この測定を線路14の敷設位置を変化させてす
なわち距離aを変化させて複数回行なう。例えば
実際の深さが2.0mでOO′間の距離が0.1mのとき
においてaを0.2m〜−0.3mにして測定点P1,P2
において測定した埋設深さの変化をグラフに示す
と第7図に示すようなグラフ○イ、○ロが得られた。
このことから両測定点P1,P2において測定した
埋設深さがDp1=Dp2となる交点Cにおいて真の
深さ2.0mが得られることがわかる。すなわちグ
ラフ○イ、○ロの交点CはDp1=Dp2のときであるか
ら上記(4)、(5)、(6)、(7)の各式より l1・l+D0 2=l2・l+D0 2 l(l1−l2)=O ……(8) ここでl1≠l2であるから上記(8)式が成り立つた
めにはl=Oである。このときDp1=Dp2=D0
なる。したがつてグラフの交叉点Cは埋設物の水
平、垂直位置となる。なお、グラフ○ハはP2′点に
おいて測定した埋設深さであり、またグラフ○ニは
P1′点において測定した埋設深さである。
このように本発明によれば、地下に埋設された
導体11と略平行するように帰路電流用線路14
を地表上に配設して導体11及び線路14を対向
辺とする方形状の閉ループを形成し、この閉ルー
プに交流電流を通流させて交番磁界を発生させ、
導体11による磁界と線路14による磁界との合
成磁界の方向を導体11の片側に位置する地表上
の2点P1,P2(又はP1′,P2′)において計測し、
導体11が線路14の真下にあると仮定して合成
磁界の方向の計測値より導体11の埋設深さを測
定し、この合成磁界の方向の計測と埋設深さの測
定とを線路14の配設位置を変化させて複数回行
い、このときの2点P1,P2(又はP1′,P2′)にお
ける埋設深さの各測定値が一致する値の線路14
の位置及び導体11の埋設深さの計測値から導体
11の地下埋設位置が正確に検出できる。
次にこの発明の実施例について図面を参照して
説明する。
第8図に示すように導体11が埋設されている
地表上に帰路電流用線路14を配設し、その線路
14の一端を立上げ線16を介して上記導体11
の一端側に接続するとともにその線路14の他端
を送信装置17および立上げ線18を介して上記
導体11の他端側に接続し閉ループを形成してい
る。前記送信装置17は第9図に示すように発信
器19から信号を電力増幅器20を介して増幅さ
せ、その増幅した信号を線路14および立上げ線
16を介して導体11に供給している。同時に線
路14に流れる電流値を電流測定器21によつて
計測し、一定値以上の電流値となるよう電力増幅
器20の増幅率を調整する。地表上のP1点およ
びこのP1点よりもhm高いP2点をそれぞれ測定
点とし、その測定点には第10図に示す検出装置
22を設置する。この検出装置22は所定の間隔
をあけて対向立設された支持部23a,23bを
有する治具24の上記支持部23a,23bの上
方に軸受25a,25bを設け、その軸受25
a,25b間に円柱状の保持機構26を回転自在
に設けている。そして前記保持機構26に検出コ
イル27を取付けている。前記検出コイル27か
ら発生する誘導起電力信号は信号増幅器28を介
して演算処理装置29に入力している。また前記
検出コイル27の地表に対する傾きはジヨイント
機構30を介して前記保持機構26とその同軸上
に結合した高精度角度計31によつて測定され前
記演算処理装置29に入力される。前記検出装置
22は検出コイル27を保持機構26を滑らかに
低速度で回転させることによつて少しずつ傾かせ
検出コイル27に発生する誘導起電力が最小にな
つたときの検出コイル27の傾きθを高精度角度
計31から得るようにしている。そして演算処理
装置29によつて角度θと測定点P1,P2の地表
上の座標(X、Y)とからDp1,Dp2を算出する
ようにしている。
このように構成された本発明実施例装置を使用
して例えば第11図に示すように地表GH上に立
設された金属フエンスFから距離d=3085mm離れ
た地表点下x=1803mmの深さに直径300mmで長さ
60mの鋼管Sを埋設して実験を行なつた結果鋼管
Sの水平位置については+6cmの誤差が生じ、垂
直位置については1840mmで+37mmの誤差が生じ
た。これを第1図に示す従来方式で行なつたとこ
ろ水平位置で+430mmの誤差が生じこのため垂直
位置ではさらに誤差が生じ測定が困難になつた。
このように鋼管の埋設位置(水平位置と垂直位
置)をかなり高い精度で測定することができる。
また測定点P1,P2としては埋設導体11の片側
のみに設定することができ、したがつて導体11
が道路際のように他の片側に測定点を設置するの
が困難なスペース的に限られた場所に埋設されて
いても充分に測定することができ実用性を向上で
きる。さらに測定点を導体11の片側にしたこと
により、導体11が例えば車道と歩道の境目近く
に埋まつていたり、フエンスの近くに埋まつてい
たりした場合に、車道側やフエンスの反対側に測
定点を設ける事無く測定ができる。実際の埋設管
はこのような場所に埋設されることが多いので、
これは極めて有用である。
なお、前記実施例では測定点P1,P2を同一垂
直面内に設けたものについて述べたがかならずし
もこれに限定されるものではなく、同一水平面内
又は垂直面と水平面との組合わせた位置に設けて
もよい。
なお、前記実施例では測定点P1,P2のそれぞ
れに第10図に示す検出装置22を設置したもの
について述べたが、かならずしもこれに限定され
るものではなく、例えば第12図に示すように1
対の検出コイル371,372を有する検出位置
32を使用すれば上記各検出コイル371,37
2でP1点、P2点の磁界の方向を同時に計測する
ことができ作業能率の向上が図れる。前記検出装
置32は所定の間隔をあけて対向立設された支持
部331,332を有する治具34の上記支持部
331,332の上方および下方に軸受351,
352,353,354を設け、軸受351,3
52間に円柱状の保持機構361を回転自在に設
けるとともに軸受353,354間に円柱状の保
持機構362を回転自在に設けている。前記各保
持機構361,362に前記検出コイル371,
372をそれぞれ取付けている。そして前記検出
コイル371,372から発生する誘導起電力信
号を信号増幅器38を介して演算処理装置39に
入力している。前記各保持機構361,362は
それぞれ歯車40,41を介して駆動装置42に
連続され、前記検出コイル371,372を駆動
装置42によつて同相で同一面内で回転するよう
にしている。検出コイル371,372の回転角
は駆動装置42とジヨイント機構43を介して接
続されている高精度角度計44によつて測定され
前記演算処理装置39に入力される。このような
検出装置32を使用すれば同一水平面内あるいは
同一垂直面内の2点において同時に測定ができ、
作業能率が約2倍に改善できる。
また、前記実施例においては1本の帰路電流用
線路14を設け、その線路14を少しずつずらせ
る方式をとつたがかならずしもこれに限定される
ものではなく例えば第13図に示すようにn本の
線路14−1,14−2,………14−nを距離
tずつ離して配設し、その各線路の両端を留具4
5,46によつて1束に束ね、その束ねた一方を
立上げ線16に接続し、他方を切換装置47を介
して送信装置17に接続してもよい。こうするこ
とによつて計測の都度線路の配設位置をずらせる
ような面倒な作業がなく切換装置47を操作すれ
ばよくさらに作業性を向上することができる。
以上詳述したようにこの発明によれば、地下に
埋設された導体と略平行するように帰路電流用線
路を地表上に配設して導体及び線路を対向辺とす
る方形状の閉ループを形成し、この閉ループに交
流電流を通流させて交番磁界を発生させ、導体に
よる磁界と線路による磁界との合成磁界の方向を
導体の片側に位置する地表上の2点において計測
し、導体が線路の真下にあると仮定して合成磁界
の方向の計測値より導体の埋設深さを測定し、こ
の合成磁界の方向の計測と埋設深さの測定とを線
路の配設位置を変化させて複数回行い、このとき
の2点における埋設深さの各測定値が一致する値
の線路の位置及び導体の埋設深さの計測値から導
体の地下埋設位置を検出するようにしているの
で、導体の地下埋設位置を高精度に測定すること
ができ、しかも測定に必要なスペースを少なくす
ることができて実用性を向上できる地下埋設導体
の埋設位置検出方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す概略構成図、第2図〜第
7図はこの発明の原理を説明するためのもので、
第2図は基本原理を示す図、第3図は斜視図、第
4図は誤差発生を説明するための図、第5図は第
4図の場合の誤差結果を示すグラフ、第6図は検
出原理を説明するための概略図、第7図は第6図
による検出結果の一例を示すグラフ、第8図〜第
11図はこの発明の実施例を示すもので、第8図
は斜視図、第9図は送信装置を示すブロツク図、
第10図は検出装置の概略構成図、第11図は実
験例を示す概略図、第12図はこの発明の他の実
施例を示す検出装置の概略構成図、第13図はこ
の発明の他の実施例を示す部分概略図である。 11……埋設導体、14……帰路電流用線路、
17……送信装置、22……検出装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 地下に埋設された導体と略平行するように帰
    路電流用線路を地表上に配設して上記導体及び線
    路を対向辺とする方形状の閉ループを形成し、こ
    の閉ループに交流電流を通流させて交番磁界を発
    生させ、上記導体による磁界と上記線路による磁
    界との合成磁界の方向を上記導体の片側に位置す
    る前記地表上の2点において計測し、上記導体が
    上記線路の真下にあると仮定して上記合成磁界の
    方向の計測値より上記導体の埋設深さを測定し、
    この合成磁界の方向の計測と上記埋設深さの測定
    とを上記線路の配設位置を変化させて複数回行
    い、このときの上記2点における上記埋設深さの
    各測定値が一致する値の上記線路の位置及び上記
    導体の埋設深さの計測値から上記導体の地下埋設
    位置を検出するようにしたことを特徴とする地下
    埋設導体の埋設位置検出方法。
JP56086491A 1981-06-05 1981-06-05 Method for detecting buried position of underground buried conductor Granted JPS57200802A (en)

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JP2608618B2 (ja) * 1990-05-09 1997-05-07 株式会社フジクラ 金属長尺物埋設位置測定装置
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