平衡誘導による導電率測定方法及び装置
【課題】導電率を測定する際に、渦電流による損出が起きないようにして、ノイズの低減、Ｓ／Ｎ比の改善、測定感度のバラツキを抑える。
【解決手段】空芯コイルからなる第１のコイル１ａと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイル１ｂを間隔を置いて、かつ、コイル１ａ、１ｂの軸心を一致させて配置する。また、その第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂ間に空芯コイルからなる受信コイル２を配置する。送信コイルは直列に接続して交流信号を入力し、その交流信号と受信コイル２の受信電流の位相差を測定して導電率を求める。こうすることで、コアによる渦電流損失、ノイズの発生、Ｓ／Ｎ比の悪化、測定感度のバラツキが起きないようにして、導電率を測定する
【解決手段】空芯コイルからなる第１のコイル１ａと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイル１ｂを間隔を置いて、かつ、コイル１ａ、１ｂの軸心を一致させて配置する。また、その第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂ間に空芯コイルからなる受信コイル２を配置する。送信コイルは直列に接続して交流信号を入力し、その交流信号と受信コイル２の受信電流の位相差を測定して導電率を求める。こうすることで、コアによる渦電流損失、ノイズの発生、Ｓ／Ｎ比の悪化、測定感度のバラツキが起きないようにして、導電率を測定する
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、土木分野での土や岩石あるいはコンクリートなどの導電率（この逆数を土木分野では比抵抗と称する）を測定する平衡誘導による導電率測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土や岩石の導電率の測定は、対象物に電極を介して直流電流を流し、表層の電位差から導電率を求める電気探査法や、ある間隔で置かれた１対の送受信コイルに交流電流を流し、対象物からの誘導磁場を測定して導電率を求める電磁法などがある。
電気探査法は、電極を用いるので取り付けのための工事が必要で、使用場所が限定されるという問題がある。これに対し、電磁法は非接触で導電率を測定できるため、使用場所を選ばない。そのため、導電率測定の主流となると考えられる。
【０００３】
ところで、この電磁法は、例えば、送信コイルと受信コイルをある間隔にして測定対象の表面に置き、送信コイルで磁場（１次磁場）を発生させ、その磁場による誘導磁場（２次磁場）を受信コイルで測定して導電率を求める。そのため、受信コイルには１次磁場の影響が加わることになり、測定する導電率が正しい値にならず実用性に問題がある。
【０００４】
この問題を解決する方法として、例えば、キャンセルコイルを別途に設けて打ち消す方法、あるいは電子回路によって１次磁場の波形を反転させて受信電圧に加えてキャンセルする方法などがある。しかし、いずれの方法でも送受信コイルがある間隔で置かれた測定装置では、完全に１次磁場の影響を打ち消すことは極めて難しい。
【０００５】
なぜなら、小さい導電率をもつ測定対象（堅個な岩石や乾燥した砂、あるいは地盤内の空洞や緩み域など）では受信電圧が微弱になり、小さな１次磁場の影響でも受信回路のＳ／Ｎ比が低下する。そのため、測定誤差がより大きくなる。
【０００６】
また、送受信コイルが離れていると、受信コイルの直下だけでなくコイル間隔の下方からの誘導磁場も加わるため、測定したい１点下のみの導電率を測定できないという問題点がある。すなわち、送信コイルと受信コイルの間隔が短くなるほど１次磁場の影響が強くなり、反対に長くなると、送受信コイル間の下方にある目的の対象物以外の影響が加わるため、正しい測定データを得られなくなるという問題がある。
例えば、円形もしくは矩形の送信コイルによる１次磁場は、ビオサバールの法則により図６のような磁場分布を呈する。そして、一般に、コイルは、中心軸方向で磁場強度や受信感度が最大である性質を持ち、コイル外縁を離れると距離の３乗で急速に減衰する。図６は、送信コイル２０と受信コイル２１が離れて置かれた従来の電磁法の模式図であるが、この図から分かるように、受信コイル２１を鎖交する１次磁場の磁力線は、ある幅と広がりを有する。そのため、これによる誘導磁場も同様な空間となるため受信コイル２１直下以外の導電率情報も加わることになる。その結果、ピンポイント的な測定データを得難いのである。
このような問題を解決する方法として、特許文献１の比抵抗測定装置がある。この装置は、図７に示すように、コイル２０ａは、棒状のコア２２に左巻きに巻かれた送信コイル上部であり、コイル２０ｂは、前記コア２２に右巻きに巻かれた送信コイル下部である。コイル２３は、その中間に置かれた受信コイルである。この送信コイル２０ａ、２０ｂの両端に、測定したい任意の周波数の駆動電圧を印加すると送信電流Ｉ１が流れる。しかし、上下部の送信コイル２０ａ、２０ｂは互いに逆巻きになっているため磁場は中間で打ち消し合い、受信コイル２３には信号電圧が発生しない。したがって、コイル２０ａ、ｂ、２３の巻き数や位置関係を正確に製作すれば容易にキャンセル状態を実現できることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３９４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の比抵抗測定装置では、受信電圧を大きくとるため、コイルの中心に鉄やフェライトの磁芯を挿入しており、１次磁場をキャンセルするのに磁芯を上下させる。そのため、磁芯を挿入すると渦電流による損失が発生する。
その結果、受信電圧を大きくとるため、送信電流を増加すると、磁心内部から発生するノイズが無視できなくなり、受信電圧のＳ／Ｎ比の悪化を招く。
さらに、この渦電流による損失は、周波数が高くなるほど大きくなるため、特に、送信電流の周波数を広い範囲で使用した場合、周波数によって測定感度がばらつくという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、渦電流による損出が起きないようにして、ノイズの低減、Ｓ／Ｎ比の改善、測定感度のバラツキを抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明では、空芯コイルからなる第１のコイルと前記第１のコイルと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイルを間隔を置いて、かつ、コイルの軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイルを直列に接続した送信コイルの第１と第２の空芯コイル間に、空芯コイルからなる受信コイルを前記第１と第２の空芯コイルと軸心を一致させて配置し、前記送信コイルの第１と第２の空芯コイルの直列回路の両端に交流信号を入力し、送信コイルあるいは受信コイルの一方あるいは両方を軸心方向に動かして受信コイルからの出力が最小となるように調整したのち、送信コイルの一方の開口を測定対象に対向させて、受信コイルに流れる電流と送信コイルに入力する交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率を測定するという方法を採用したのである。
【００１１】
このような方法を採用することにより、送信コイルと受信コイルに空芯コイルを用いることで、渦電流による損失、渦電流によるノイズの発生、渦電流によるＳ／Ｎ比の悪化や測定感度のバラツキが起きないようにする。また、１次磁場は、送信コイルと受信コイルの一方あるいは両方を軸心方向に動かし、送信コイルと受信コイルを相対的に動かすことでキャンセルする。このとき、空芯コイルは、コアを使用したものに対して透磁率が低くなり、前記コイルを鎖交する磁束の密度が低下する。そのため、受信電流のレベルは低下するが、受信電流と送信信号の電流の位相差を測定して導電率を求めることで、感度の低下が起きないようにできる。
【００１２】
このとき、上記送信コイルの第１と第２の直列回路の両端間に交流信号を入力し、送信コイルあるいは受信コイルの一方または両方を軸心方向に動かして受信コイルからの出力が最小となるように調整したのち、送信コイルの一方の開口を測定対象に対向させて、前記送信コイルに複数の異なる周波数の信号電流を掃引したものを入力し、受信コイルに流れる電流値と送信コイルに入力する交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率を測定するという方法を採用することができる。
【００１３】
このような方法を採用することにより、上記の作用効果に加え、測定深度の向上と分解能の改善を図ることができる。すなわち、送信コイルからの電波が測定対象の表面から深部へ侵入する場合、一般に、表皮効果により、周波数の高い電波は表面近くを流れ、周波数の低い電波は内部深くまで達する。したがって、測定対象がコイルより遠方のものは、低い周波数で測定し、近傍のものは、高い周波数で測定することで、測定感度のバラツキを起こさない。また、波長の短い高い周波数で測定すれば、小さな対象物を精度良く測定できるため、分解能の改善が図れる。
【００１４】
また、空芯コイルからなる第１のコイルと前記第１のコイルと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイルを間隔を置いて、かつ、コイルの軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイルを直列に接続した送信コイルと、前記送信コイルの第１と第２の空芯コイル間に、その第１と第２の空芯コイルと軸心を一致させて配置した受信コイルと、前記送信コイルの第１と第２のコイルを直列に接続した直列回路の両端に、交流信号入力する信号発生手段と、前記受信コイルに流れる電流と信号発生手段の信号電流の位相差から導電率を算出する導電率検出手段とからなる構成を採用することができる。
【００１５】
このような構成を採用することにより、送信コイルと受信コイルに空芯コイルを用いたことで、渦電流による損失、渦電流によるノイズの発生、渦電流によるＳ／Ｎ比の悪化や測定感度のバラツキが起きない。また、送信コイルと受信コイルの一方あるいは両方を軸心方向に動かし、送信コイルと受信コイルを相対的に動かすことで１次磁場をキャンセルする。このとき、空芯コイルは、コアを使用したものに対して透磁率が低くなり、前記コイルを鎖交する磁束の密度が低下する。そのため、受信電流のレベルは低下するが、導電率検出手段で受信電流と送信信号の電流の位相差を測定して導電率を求めることで、感度の低下を招かない。
【００１６】
このとき、上記信号発生手段が複数周波数の交流信号を掃引した出力を発生する構成を採用することができる。
【００１７】
このような構成を採用することより、上記の作用効果に加えて、測定対象がコイルより遠方のものは、掃引周波数の低い周波数で測定し、近傍のものは、高い周波数で測定する。このように、距離に応じて最適な周波数で検出するので、測定感度のバラツキを生じない。また、波長の短い高い周波数で測定すれば、小さな対象物を精度良く測定できるため、分解能の改善が図れる。
【００１８】
その際、上記送信コイルを非磁性体で形成した外側筒部材と、その内部に嵌める内側筒部材のいずれか一方の外周に巻回し、他方の内側筒部材あるいは外側筒部材の外周に受信コイルを巻回した構成を採用することができる。
【００１９】
このような構成を採用することにより、送信コイルと受信コイルの軸心を一致させてコンパクトに配置することができる。
【００２０】
また、このとき、上記外側筒部材と内側筒部材をそれぞれ軸方向に移動する調整手段を設けた構成を採用することができる。
【００２１】
このような構成を採用することにより、調整手段を設けたことで、１次磁場をキャンセルする調整が容易にできる。
【００２２】
また、このとき、上記送信コイルの第１と第２の巻回数を同じにした構成を採用することができる。
【００２３】
このような構成を採用することにより、第１と第２の空芯コイルの磁束密度を同じにできるので、両者の中間点を目安として受信コイルを配置すると、１次磁場をキャンセルできるため、調整が容易になる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明は、上記のように構成したことにより、渦電流による損出が起きないようにして、ノイズの低減、Ｓ／Ｎ比の改善、測定感度のバラツキを抑えることができる。
そのため、測定対象の導電率を小さい値から大きい値まで幅広く測定できる。特に、測定点直下だけの導電率を正しく測定できる効果は大である。また、従来機のように１次磁場のキャンセルが不十分であるという問題点を解決でき、より正確な導電率の測定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の斜視図
【図２】実施形態の作用説明図
【図３】実施形態の送信コイルと受信コイルの分解斜視図
【図４】（ａ）、図３の断面図、（ｂ）図３の平面図
【図５】実施形態のブロック図
【図６】従来例の作用説明図
【図７】従来例のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この形態の平衡誘導による導電率測定装置は、図１に示すように、送信コイル１、受信コイル２、信号発生手段Ａと、導電率検出手段Ｂで構成されている。
【００２７】
送信コイル１は、図２に示すように、空芯コイルからなる第１のコイル１ａと第２のコイル１ｂで構成され、第２のコイル１ｂは、第１のコイル１ａと逆巻きの空芯コイルとなっている。また、第１のコイル１ａと第２のコイル１ｂは、間隔を置いて軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂを直列に接続する。
一方、受信コイル２は、前記送信コイル１の第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂ間に、その第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂと軸心を一致させて配置する。
そのため、送信コイル１と受信コイル２は、図３の外側筒部材Ｃとその内側に嵌める内側筒部材Ｄで支持するようにしてある。
【００２８】
外側筒部材Ｃと内側筒部材Ｄは、筒部材本体Ｃａ、Ｄａと蓋部材Ｃｂ、Ｄｂとで構成されており、筒部材本体Ｃａ、Ｄａと蓋部材Ｃｂ、Ｄｂは非磁性体で形成されている。
筒部材本体Ｃａ、Ｄａは、外周に周方向の溝１３を設けて送信コイル１と受信コイル２を巻回するようになっている。この溝１３は、内側筒部材本体Ｄａでは、溝１３の中央に分離帯１３ａを設けて２つに分割し、送信コイル１を構成する第１と第２の２つの空芯コイル１ａ、１ｂをそれぞれ巻回することで、第１の空芯コイル１ａと逆巻きに巻回した第２の空芯コイル１ｂを、間隔を置いて軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂを直列に接続できるようになっている。
一方、外側筒部材Ｃでは、溝１３は、外部筒部材本体Ｃａの中央部分に一本形成して、受信コイル２を巻回することで、送信コイル１の第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂ間に、その第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂと軸心を一致させて配置できるようにしてある。
また、筒部材本体Ｃａ、Ｄａの両端の開口端に、ネジ孔１４を設けて蓋部材Ｃｂ、Ｄｂを取り付けるようになっており、蓋部材Ｃｂ、Ｄｂを取り付けることで、受信コイル２と送信コイル１の位置調整を行えるようにしてある。
【００２９】
蓋部材Ｃｂ、Ｄｂは、外側筒部材用と内側筒部材用とがあって、両方の蓋部材Ｃｂ、Ｄｂは、中央に孔を設けたドーナツ型となっている。この蓋部材Ｃｂ、Ｄｂの外側筒部材用の蓋部材Ｃｂは、外側筒部材本体Ｃａの開口と同径か少し大径で、板面の周縁に沿って貫通孔１５を設けて、外側筒部材本体Ｃａの両側の開口のネジ孔１４にネジ止めするようになっている。さらに、この蓋部材Ｃｂには、周縁の貫通孔１５と中央のドーナツ孔との間にバランス調整用のネジ１６を挿通する孔１７を設けてある。この形態では、図４（ｂ）に示すように、９０度間隔で４個設けてある。
一方、内側筒部材用の蓋部材Ｄｂは、内側筒部材本体Ｄａの開口より大径で、外側筒部材本体Ｃａの内径より稍小径で、図４（ａ）のように、外側筒部材本体Ｃａの開口に嵌るサイズに形成されている。また、中央のドーナツ孔の周縁の板面に、貫通孔１５を設けて内側筒部材本体Ｄａの両側の開口にネジ止めするようになっている。さらに、内側筒部材用の蓋部材Ｄｂには、中央のドーナツ孔と周縁との間にバランス調整用のネジ１６と係合するネジ孔１８を９０度間隔で４個形成し、図４のように、内側筒部材Ｄを外側筒部材本体Ｃａに嵌め入れた際に、バランス調整用のネジ１６を挿通する外側筒部材用の蓋部材Ｃｂの孔１７と合致するようになっている。
すなわち、外側筒部材Ｃに内側筒部材Ｄを嵌め入れた際に、外側筒部材Ｃと内側蓋部材Ｄｂを、図４（ａ）のように、バランス調整用ネジ１６で連結し、バランス調整用ネジ１６を回動することにより、内側筒部材Ｄを上下の軸方向に移動するように構成し、調整手段を形成している。
なお、前記４個のバランス調整用ネジ１６を個々に調整することにより、送信コイル１の軸心を傾けて受信コイル２の感度やノイズを調整することもできる。また、符号１９は、送信コイル１と受信コイル２を支えるスタンドである。
【００３０】
信号発生手段Ａは、図５に示すように、信号発信器７と送信電流駆動装置５で構成されている。
信号発信器７は、下記のような系列の正弦波を発振する所謂掃引発振器で、この形態では、１分間隔で１６周波数を順に発振するものである。この出力は、送信電流駆動装置５と、導電率検出手段Ｂに接続されている。
３６４、２５６，１８２，１２８、９１、６４、４５．５、３２、２２．８、１６、
１１．４、８、５．７、２．８、２ （ＫＨｚ）
【００３１】
送信電流駆動装置５は、送信コイル１を電流駆動するための駆動装置で、所謂ドライブ回路である。
【００３２】
導電率検出手段Ｂは、受信信号増幅器６、位相差検出装置８、導電率演算回路９及びＡ／Ｄ変換器１０で構成されている。
受信信号増幅器６は、受信コイル２と接続され、受信コイル２の受信信号を位相差検出装置８の入力レベルまで、増幅するためのものである。
位相差検出装置８は、受信信号増幅器６と、信号発生手段Ａの信号発振器７の出力と接続されており、両出力を比較して位相差に基づく電圧を導電率演算回路９に出力する。
導電率演算回路９は、位相差に基づく電圧を導電率に基づく信号に変換するためのもので、変換した信号は、Ａ／ Ｄ 変換器１０に出力される。
Ａ ／ Ｄ 変換器１０は、前記信号をデジタルデータ化するためのもので、デジタルデータ化した信号は、この形態では、パソコン１１に出力して、リアルタイムで表示するようになっている。
なお、符号１２は、上記信号発生手段Ａと導電率検出手段Ｂの処理を制御するための制御装置で、ここでは、マイクロコンピュータを使用してコントロールするようになっている。
【００３３】
なお、この形態では、外側筒部材Ｃに受信コイル２を巻回し、内側筒部材Ｄに送信コイル１を巻回したが、これに限定されるものではない。外側筒部材Ｃに送信コイル１を巻回し、内側筒部材Ｄに受信コイル２を巻回しても良いことは明らかである。
また、この形態では、送信コイル１と受信コイル２を支持する筒部材Ｃ、Ｄに円筒形のものを使用したが、前記筒部材Ｃ、Ｄの形状は円筒だけに限定されるものではない。３角や４角などの多角筒や断面が楕円などであってもコイルとして作用するので、筒状のものであっても良い。
【００３４】
この形態は、以上のように構成され、次に、この発明の平衡誘導に導電率測定方法について説明する。
この形態の導電率測定装置は、図３のように、送信コイル１と受信コイル２をコンパクトに組み立てることができるので、巻回数の異なる複数の送信コイル１と受信コイル２を準備して組み合せるようにすれば、測定対象に応じて受信感度や分解能などを最適に設定できる。
この送信コイル１と受信コイル２の組み立ては、測定に最適な受信コイル２を巻回した外側筒部材本体Ｃａと送信コイル１を巻回した内側筒部材本体Ｄａを準備する。そして、外側筒部材本体Ｃａの下側の開口に外側筒部材用の蓋部材Ｃｂを取り付け、外側筒部材本体Ｃａの上方の開口から内側筒部材Ｄを嵌入する。このとき、内側筒部材本体Ｄａの下側の開口に内側筒部材用の蓋部材Ｄｂを取り付けおき、嵌め入れた内側筒部材Ｄを回動するなどして、両蓋部材Ｃｂ、Ｄｂのバランス調整ネジ用のネジ孔１８と孔１７を合わせる。そして、外側筒部材本体Ｃａの開口に内側筒部材用の蓋部材Ｄｂを嵌め入れ、内側筒部材本体Ｄａの開口にネジ止めしたのち、外側筒部材本体Ｃａの開口に外側筒部材用の蓋部材Ｃｂをネジ止めする。このとき、外側筒部材用の蓋部材Ｃｂと内側筒部材用の蓋部材Ｄｂのバランス調整ネジ用のネジ孔１８と孔１７とを合わせてバランス調整用ネジ１６を嵌める。
【００３５】
このように、送信コイル１と受信コイル２の組み立てができると、組み立てられた送信コイル１と受信コイル２を導電率測定装置の信号発生手段Ａと導電率検出手段Ｂに接続する。
そして、導電率測定装置の信号発生手段Ａから送信コイル１に交流信号を入力し、受信コイル２の出力を導電率検出手段Ｂで測定して、出力レベルが最小となるようにバランス調整用ネジ１６を回して調整する。
すなわち、送信コイル１の第２のコイル１ｂは第１のコイル１ａと逆向きに巻回してある。そのため、磁場は打ち消し合って磁場の影響が極小となるポイントが生じるので、そのポイントに受信コイル２が位置するように調整を行うことで、受信コイル２への１次磁場の影響をキャンセルするのである。このとき、送信コイル１の第１のコイル１ａと第２のコイル１ｂの巻回数を同じにしておけば、構造上分離帯１３ａの部分が磁場の影響がゼロとなる目安となるので、調整が楽にできる。
【００３６】
このように調整ができると、測定を開始する。この形態の送信コイル１と受信コイル２は、地盤や斜面あるいは堤防などの導電率を測定することに適した形状としてあるので、それらの場所の表面に置いて、非破壊的に直下の導電率の深度分布を測定する。
なお、この形態では、前記コイル１、２の調整を行ってから、現場に設置するようにしたが、現場で組み立てや調整を行うようにしても良いことは明らかである。
【００３７】
測定は、送信コイル１と受信コイル２を測定箇所に置くと、送信コイル１の下側の開口が測定箇所と対向するので、測定装置を作動して、受信コイル２に流れる電流と送信コイル１の交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率の測定を開始する。このように、前記コイル１、２の開口を測定箇所に対向させて磁束を収束することにより、測定直下の導電率を測定できる。
【００３８】
このとき、送信コイル１と受信コイル２に空芯コイルを用いたことにより、コアによる渦電流損失、ノイズの発生、Ｓ／Ｎ比の悪化、測定感度のバラツキが起きない。その際、空芯コイルを用いたことで、コアを使用したものに比べて透磁率が低くなり、受信コイル２を鎖交する磁束の密度は低下して、受信電流のレベルは低下するが、受信電流と送信信号の電流の位相差を測定して導電率を求めることで、感度の低下は起きない。
【００３９】
また、導電率測定装置の信号発生手段Ａは、送信コイル１に出力する交流信号の周波数を前述した系列の周波数で掃引するので、測定深度の向上と分解能の改善を図れる。
すなわち、送信コイル１からの電波が測定対象の表面から深部へ侵入する場合、一般に、表皮効果により、周波数の高い電波は表面近くを流れ、周波数の低い電波はより深くまで達する。したがって、測定対象が前記コイル１、２より遠方のものは、低い周波数で測定し、近傍のものは、高い周波数で測定するので、測定感度のバラツキを起こさない。また、波長の短い高い周波数で測定すれば、小さな対象物を精度良く測定できるため、分解能の改善が図れる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 送信コイル
１ａ 第１の空芯コイル
１ｂ 第２の空芯コイル
２ 受信コイル
１３ 溝
１３ａ 分離帯
１６ バランス調整用ネジ
Ａ 信号発生手段
Ｂ 導電率検出手段
Ｃ 外側筒部材
Ｃａ 外側筒部材本体
Ｃｂ 外側筒部材用蓋部材
Ｄ 内側筒部材
Ｄａ 内側筒部材本体
Ｄｂ 内側筒部材用蓋部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、土木分野での土や岩石あるいはコンクリートなどの導電率（この逆数を土木分野では比抵抗と称する）を測定する平衡誘導による導電率測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土や岩石の導電率の測定は、対象物に電極を介して直流電流を流し、表層の電位差から導電率を求める電気探査法や、ある間隔で置かれた１対の送受信コイルに交流電流を流し、対象物からの誘導磁場を測定して導電率を求める電磁法などがある。
電気探査法は、電極を用いるので取り付けのための工事が必要で、使用場所が限定されるという問題がある。これに対し、電磁法は非接触で導電率を測定できるため、使用場所を選ばない。そのため、導電率測定の主流となると考えられる。
【０００３】
ところで、この電磁法は、例えば、送信コイルと受信コイルをある間隔にして測定対象の表面に置き、送信コイルで磁場（１次磁場）を発生させ、その磁場による誘導磁場（２次磁場）を受信コイルで測定して導電率を求める。そのため、受信コイルには１次磁場の影響が加わることになり、測定する導電率が正しい値にならず実用性に問題がある。
【０００４】
この問題を解決する方法として、例えば、キャンセルコイルを別途に設けて打ち消す方法、あるいは電子回路によって１次磁場の波形を反転させて受信電圧に加えてキャンセルする方法などがある。しかし、いずれの方法でも送受信コイルがある間隔で置かれた測定装置では、完全に１次磁場の影響を打ち消すことは極めて難しい。
【０００５】
なぜなら、小さい導電率をもつ測定対象（堅個な岩石や乾燥した砂、あるいは地盤内の空洞や緩み域など）では受信電圧が微弱になり、小さな１次磁場の影響でも受信回路のＳ／Ｎ比が低下する。そのため、測定誤差がより大きくなる。
【０００６】
また、送受信コイルが離れていると、受信コイルの直下だけでなくコイル間隔の下方からの誘導磁場も加わるため、測定したい１点下のみの導電率を測定できないという問題点がある。すなわち、送信コイルと受信コイルの間隔が短くなるほど１次磁場の影響が強くなり、反対に長くなると、送受信コイル間の下方にある目的の対象物以外の影響が加わるため、正しい測定データを得られなくなるという問題がある。
例えば、円形もしくは矩形の送信コイルによる１次磁場は、ビオサバールの法則により図６のような磁場分布を呈する。そして、一般に、コイルは、中心軸方向で磁場強度や受信感度が最大である性質を持ち、コイル外縁を離れると距離の３乗で急速に減衰する。図６は、送信コイル２０と受信コイル２１が離れて置かれた従来の電磁法の模式図であるが、この図から分かるように、受信コイル２１を鎖交する１次磁場の磁力線は、ある幅と広がりを有する。そのため、これによる誘導磁場も同様な空間となるため受信コイル２１直下以外の導電率情報も加わることになる。その結果、ピンポイント的な測定データを得難いのである。
このような問題を解決する方法として、特許文献１の比抵抗測定装置がある。この装置は、図７に示すように、コイル２０ａは、棒状のコア２２に左巻きに巻かれた送信コイル上部であり、コイル２０ｂは、前記コア２２に右巻きに巻かれた送信コイル下部である。コイル２３は、その中間に置かれた受信コイルである。この送信コイル２０ａ、２０ｂの両端に、測定したい任意の周波数の駆動電圧を印加すると送信電流Ｉ１が流れる。しかし、上下部の送信コイル２０ａ、２０ｂは互いに逆巻きになっているため磁場は中間で打ち消し合い、受信コイル２３には信号電圧が発生しない。したがって、コイル２０ａ、ｂ、２３の巻き数や位置関係を正確に製作すれば容易にキャンセル状態を実現できることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３９４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の比抵抗測定装置では、受信電圧を大きくとるため、コイルの中心に鉄やフェライトの磁芯を挿入しており、１次磁場をキャンセルするのに磁芯を上下させる。そのため、磁芯を挿入すると渦電流による損失が発生する。
その結果、受信電圧を大きくとるため、送信電流を増加すると、磁心内部から発生するノイズが無視できなくなり、受信電圧のＳ／Ｎ比の悪化を招く。
さらに、この渦電流による損失は、周波数が高くなるほど大きくなるため、特に、送信電流の周波数を広い範囲で使用した場合、周波数によって測定感度がばらつくという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、渦電流による損出が起きないようにして、ノイズの低減、Ｓ／Ｎ比の改善、測定感度のバラツキを抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、この発明では、空芯コイルからなる第１のコイルと前記第１のコイルと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイルを間隔を置いて、かつ、コイルの軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイルを直列に接続した送信コイルの第１と第２の空芯コイル間に、空芯コイルからなる受信コイルを前記第１と第２の空芯コイルと軸心を一致させて配置し、前記送信コイルの第１と第２の空芯コイルの直列回路の両端に交流信号を入力し、送信コイルあるいは受信コイルの一方あるいは両方を軸心方向に動かして受信コイルからの出力が最小となるように調整したのち、送信コイルの一方の開口を測定対象に対向させて、受信コイルに流れる電流と送信コイルに入力する交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率を測定するという方法を採用したのである。
【００１１】
このような方法を採用することにより、送信コイルと受信コイルに空芯コイルを用いることで、渦電流による損失、渦電流によるノイズの発生、渦電流によるＳ／Ｎ比の悪化や測定感度のバラツキが起きないようにする。また、１次磁場は、送信コイルと受信コイルの一方あるいは両方を軸心方向に動かし、送信コイルと受信コイルを相対的に動かすことでキャンセルする。このとき、空芯コイルは、コアを使用したものに対して透磁率が低くなり、前記コイルを鎖交する磁束の密度が低下する。そのため、受信電流のレベルは低下するが、受信電流と送信信号の電流の位相差を測定して導電率を求めることで、感度の低下が起きないようにできる。
【００１２】
このとき、上記送信コイルの第１と第２の直列回路の両端間に交流信号を入力し、送信コイルあるいは受信コイルの一方または両方を軸心方向に動かして受信コイルからの出力が最小となるように調整したのち、送信コイルの一方の開口を測定対象に対向させて、前記送信コイルに複数の異なる周波数の信号電流を掃引したものを入力し、受信コイルに流れる電流値と送信コイルに入力する交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率を測定するという方法を採用することができる。
【００１３】
このような方法を採用することにより、上記の作用効果に加え、測定深度の向上と分解能の改善を図ることができる。すなわち、送信コイルからの電波が測定対象の表面から深部へ侵入する場合、一般に、表皮効果により、周波数の高い電波は表面近くを流れ、周波数の低い電波は内部深くまで達する。したがって、測定対象がコイルより遠方のものは、低い周波数で測定し、近傍のものは、高い周波数で測定することで、測定感度のバラツキを起こさない。また、波長の短い高い周波数で測定すれば、小さな対象物を精度良く測定できるため、分解能の改善が図れる。
【００１４】
また、空芯コイルからなる第１のコイルと前記第１のコイルと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイルを間隔を置いて、かつ、コイルの軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイルを直列に接続した送信コイルと、前記送信コイルの第１と第２の空芯コイル間に、その第１と第２の空芯コイルと軸心を一致させて配置した受信コイルと、前記送信コイルの第１と第２のコイルを直列に接続した直列回路の両端に、交流信号入力する信号発生手段と、前記受信コイルに流れる電流と信号発生手段の信号電流の位相差から導電率を算出する導電率検出手段とからなる構成を採用することができる。
【００１５】
このような構成を採用することにより、送信コイルと受信コイルに空芯コイルを用いたことで、渦電流による損失、渦電流によるノイズの発生、渦電流によるＳ／Ｎ比の悪化や測定感度のバラツキが起きない。また、送信コイルと受信コイルの一方あるいは両方を軸心方向に動かし、送信コイルと受信コイルを相対的に動かすことで１次磁場をキャンセルする。このとき、空芯コイルは、コアを使用したものに対して透磁率が低くなり、前記コイルを鎖交する磁束の密度が低下する。そのため、受信電流のレベルは低下するが、導電率検出手段で受信電流と送信信号の電流の位相差を測定して導電率を求めることで、感度の低下を招かない。
【００１６】
このとき、上記信号発生手段が複数周波数の交流信号を掃引した出力を発生する構成を採用することができる。
【００１７】
このような構成を採用することより、上記の作用効果に加えて、測定対象がコイルより遠方のものは、掃引周波数の低い周波数で測定し、近傍のものは、高い周波数で測定する。このように、距離に応じて最適な周波数で検出するので、測定感度のバラツキを生じない。また、波長の短い高い周波数で測定すれば、小さな対象物を精度良く測定できるため、分解能の改善が図れる。
【００１８】
その際、上記送信コイルを非磁性体で形成した外側筒部材と、その内部に嵌める内側筒部材のいずれか一方の外周に巻回し、他方の内側筒部材あるいは外側筒部材の外周に受信コイルを巻回した構成を採用することができる。
【００１９】
このような構成を採用することにより、送信コイルと受信コイルの軸心を一致させてコンパクトに配置することができる。
【００２０】
また、このとき、上記外側筒部材と内側筒部材をそれぞれ軸方向に移動する調整手段を設けた構成を採用することができる。
【００２１】
このような構成を採用することにより、調整手段を設けたことで、１次磁場をキャンセルする調整が容易にできる。
【００２２】
また、このとき、上記送信コイルの第１と第２の巻回数を同じにした構成を採用することができる。
【００２３】
このような構成を採用することにより、第１と第２の空芯コイルの磁束密度を同じにできるので、両者の中間点を目安として受信コイルを配置すると、１次磁場をキャンセルできるため、調整が容易になる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明は、上記のように構成したことにより、渦電流による損出が起きないようにして、ノイズの低減、Ｓ／Ｎ比の改善、測定感度のバラツキを抑えることができる。
そのため、測定対象の導電率を小さい値から大きい値まで幅広く測定できる。特に、測定点直下だけの導電率を正しく測定できる効果は大である。また、従来機のように１次磁場のキャンセルが不十分であるという問題点を解決でき、より正確な導電率の測定を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態の斜視図
【図２】実施形態の作用説明図
【図３】実施形態の送信コイルと受信コイルの分解斜視図
【図４】（ａ）、図３の断面図、（ｂ）図３の平面図
【図５】実施形態のブロック図
【図６】従来例の作用説明図
【図７】従来例のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
この形態の平衡誘導による導電率測定装置は、図１に示すように、送信コイル１、受信コイル２、信号発生手段Ａと、導電率検出手段Ｂで構成されている。
【００２７】
送信コイル１は、図２に示すように、空芯コイルからなる第１のコイル１ａと第２のコイル１ｂで構成され、第２のコイル１ｂは、第１のコイル１ａと逆巻きの空芯コイルとなっている。また、第１のコイル１ａと第２のコイル１ｂは、間隔を置いて軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂを直列に接続する。
一方、受信コイル２は、前記送信コイル１の第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂ間に、その第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂと軸心を一致させて配置する。
そのため、送信コイル１と受信コイル２は、図３の外側筒部材Ｃとその内側に嵌める内側筒部材Ｄで支持するようにしてある。
【００２８】
外側筒部材Ｃと内側筒部材Ｄは、筒部材本体Ｃａ、Ｄａと蓋部材Ｃｂ、Ｄｂとで構成されており、筒部材本体Ｃａ、Ｄａと蓋部材Ｃｂ、Ｄｂは非磁性体で形成されている。
筒部材本体Ｃａ、Ｄａは、外周に周方向の溝１３を設けて送信コイル１と受信コイル２を巻回するようになっている。この溝１３は、内側筒部材本体Ｄａでは、溝１３の中央に分離帯１３ａを設けて２つに分割し、送信コイル１を構成する第１と第２の２つの空芯コイル１ａ、１ｂをそれぞれ巻回することで、第１の空芯コイル１ａと逆巻きに巻回した第２の空芯コイル１ｂを、間隔を置いて軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂを直列に接続できるようになっている。
一方、外側筒部材Ｃでは、溝１３は、外部筒部材本体Ｃａの中央部分に一本形成して、受信コイル２を巻回することで、送信コイル１の第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂ間に、その第１と第２の空芯コイル１ａ、１ｂと軸心を一致させて配置できるようにしてある。
また、筒部材本体Ｃａ、Ｄａの両端の開口端に、ネジ孔１４を設けて蓋部材Ｃｂ、Ｄｂを取り付けるようになっており、蓋部材Ｃｂ、Ｄｂを取り付けることで、受信コイル２と送信コイル１の位置調整を行えるようにしてある。
【００２９】
蓋部材Ｃｂ、Ｄｂは、外側筒部材用と内側筒部材用とがあって、両方の蓋部材Ｃｂ、Ｄｂは、中央に孔を設けたドーナツ型となっている。この蓋部材Ｃｂ、Ｄｂの外側筒部材用の蓋部材Ｃｂは、外側筒部材本体Ｃａの開口と同径か少し大径で、板面の周縁に沿って貫通孔１５を設けて、外側筒部材本体Ｃａの両側の開口のネジ孔１４にネジ止めするようになっている。さらに、この蓋部材Ｃｂには、周縁の貫通孔１５と中央のドーナツ孔との間にバランス調整用のネジ１６を挿通する孔１７を設けてある。この形態では、図４（ｂ）に示すように、９０度間隔で４個設けてある。
一方、内側筒部材用の蓋部材Ｄｂは、内側筒部材本体Ｄａの開口より大径で、外側筒部材本体Ｃａの内径より稍小径で、図４（ａ）のように、外側筒部材本体Ｃａの開口に嵌るサイズに形成されている。また、中央のドーナツ孔の周縁の板面に、貫通孔１５を設けて内側筒部材本体Ｄａの両側の開口にネジ止めするようになっている。さらに、内側筒部材用の蓋部材Ｄｂには、中央のドーナツ孔と周縁との間にバランス調整用のネジ１６と係合するネジ孔１８を９０度間隔で４個形成し、図４のように、内側筒部材Ｄを外側筒部材本体Ｃａに嵌め入れた際に、バランス調整用のネジ１６を挿通する外側筒部材用の蓋部材Ｃｂの孔１７と合致するようになっている。
すなわち、外側筒部材Ｃに内側筒部材Ｄを嵌め入れた際に、外側筒部材Ｃと内側蓋部材Ｄｂを、図４（ａ）のように、バランス調整用ネジ１６で連結し、バランス調整用ネジ１６を回動することにより、内側筒部材Ｄを上下の軸方向に移動するように構成し、調整手段を形成している。
なお、前記４個のバランス調整用ネジ１６を個々に調整することにより、送信コイル１の軸心を傾けて受信コイル２の感度やノイズを調整することもできる。また、符号１９は、送信コイル１と受信コイル２を支えるスタンドである。
【００３０】
信号発生手段Ａは、図５に示すように、信号発信器７と送信電流駆動装置５で構成されている。
信号発信器７は、下記のような系列の正弦波を発振する所謂掃引発振器で、この形態では、１分間隔で１６周波数を順に発振するものである。この出力は、送信電流駆動装置５と、導電率検出手段Ｂに接続されている。
３６４、２５６，１８２，１２８、９１、６４、４５．５、３２、２２．８、１６、
１１．４、８、５．７、２．８、２ （ＫＨｚ）
【００３１】
送信電流駆動装置５は、送信コイル１を電流駆動するための駆動装置で、所謂ドライブ回路である。
【００３２】
導電率検出手段Ｂは、受信信号増幅器６、位相差検出装置８、導電率演算回路９及びＡ／Ｄ変換器１０で構成されている。
受信信号増幅器６は、受信コイル２と接続され、受信コイル２の受信信号を位相差検出装置８の入力レベルまで、増幅するためのものである。
位相差検出装置８は、受信信号増幅器６と、信号発生手段Ａの信号発振器７の出力と接続されており、両出力を比較して位相差に基づく電圧を導電率演算回路９に出力する。
導電率演算回路９は、位相差に基づく電圧を導電率に基づく信号に変換するためのもので、変換した信号は、Ａ／ Ｄ 変換器１０に出力される。
Ａ ／ Ｄ 変換器１０は、前記信号をデジタルデータ化するためのもので、デジタルデータ化した信号は、この形態では、パソコン１１に出力して、リアルタイムで表示するようになっている。
なお、符号１２は、上記信号発生手段Ａと導電率検出手段Ｂの処理を制御するための制御装置で、ここでは、マイクロコンピュータを使用してコントロールするようになっている。
【００３３】
なお、この形態では、外側筒部材Ｃに受信コイル２を巻回し、内側筒部材Ｄに送信コイル１を巻回したが、これに限定されるものではない。外側筒部材Ｃに送信コイル１を巻回し、内側筒部材Ｄに受信コイル２を巻回しても良いことは明らかである。
また、この形態では、送信コイル１と受信コイル２を支持する筒部材Ｃ、Ｄに円筒形のものを使用したが、前記筒部材Ｃ、Ｄの形状は円筒だけに限定されるものではない。３角や４角などの多角筒や断面が楕円などであってもコイルとして作用するので、筒状のものであっても良い。
【００３４】
この形態は、以上のように構成され、次に、この発明の平衡誘導に導電率測定方法について説明する。
この形態の導電率測定装置は、図３のように、送信コイル１と受信コイル２をコンパクトに組み立てることができるので、巻回数の異なる複数の送信コイル１と受信コイル２を準備して組み合せるようにすれば、測定対象に応じて受信感度や分解能などを最適に設定できる。
この送信コイル１と受信コイル２の組み立ては、測定に最適な受信コイル２を巻回した外側筒部材本体Ｃａと送信コイル１を巻回した内側筒部材本体Ｄａを準備する。そして、外側筒部材本体Ｃａの下側の開口に外側筒部材用の蓋部材Ｃｂを取り付け、外側筒部材本体Ｃａの上方の開口から内側筒部材Ｄを嵌入する。このとき、内側筒部材本体Ｄａの下側の開口に内側筒部材用の蓋部材Ｄｂを取り付けおき、嵌め入れた内側筒部材Ｄを回動するなどして、両蓋部材Ｃｂ、Ｄｂのバランス調整ネジ用のネジ孔１８と孔１７を合わせる。そして、外側筒部材本体Ｃａの開口に内側筒部材用の蓋部材Ｄｂを嵌め入れ、内側筒部材本体Ｄａの開口にネジ止めしたのち、外側筒部材本体Ｃａの開口に外側筒部材用の蓋部材Ｃｂをネジ止めする。このとき、外側筒部材用の蓋部材Ｃｂと内側筒部材用の蓋部材Ｄｂのバランス調整ネジ用のネジ孔１８と孔１７とを合わせてバランス調整用ネジ１６を嵌める。
【００３５】
このように、送信コイル１と受信コイル２の組み立てができると、組み立てられた送信コイル１と受信コイル２を導電率測定装置の信号発生手段Ａと導電率検出手段Ｂに接続する。
そして、導電率測定装置の信号発生手段Ａから送信コイル１に交流信号を入力し、受信コイル２の出力を導電率検出手段Ｂで測定して、出力レベルが最小となるようにバランス調整用ネジ１６を回して調整する。
すなわち、送信コイル１の第２のコイル１ｂは第１のコイル１ａと逆向きに巻回してある。そのため、磁場は打ち消し合って磁場の影響が極小となるポイントが生じるので、そのポイントに受信コイル２が位置するように調整を行うことで、受信コイル２への１次磁場の影響をキャンセルするのである。このとき、送信コイル１の第１のコイル１ａと第２のコイル１ｂの巻回数を同じにしておけば、構造上分離帯１３ａの部分が磁場の影響がゼロとなる目安となるので、調整が楽にできる。
【００３６】
このように調整ができると、測定を開始する。この形態の送信コイル１と受信コイル２は、地盤や斜面あるいは堤防などの導電率を測定することに適した形状としてあるので、それらの場所の表面に置いて、非破壊的に直下の導電率の深度分布を測定する。
なお、この形態では、前記コイル１、２の調整を行ってから、現場に設置するようにしたが、現場で組み立てや調整を行うようにしても良いことは明らかである。
【００３７】
測定は、送信コイル１と受信コイル２を測定箇所に置くと、送信コイル１の下側の開口が測定箇所と対向するので、測定装置を作動して、受信コイル２に流れる電流と送信コイル１の交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率の測定を開始する。このように、前記コイル１、２の開口を測定箇所に対向させて磁束を収束することにより、測定直下の導電率を測定できる。
【００３８】
このとき、送信コイル１と受信コイル２に空芯コイルを用いたことにより、コアによる渦電流損失、ノイズの発生、Ｓ／Ｎ比の悪化、測定感度のバラツキが起きない。その際、空芯コイルを用いたことで、コアを使用したものに比べて透磁率が低くなり、受信コイル２を鎖交する磁束の密度は低下して、受信電流のレベルは低下するが、受信電流と送信信号の電流の位相差を測定して導電率を求めることで、感度の低下は起きない。
【００３９】
また、導電率測定装置の信号発生手段Ａは、送信コイル１に出力する交流信号の周波数を前述した系列の周波数で掃引するので、測定深度の向上と分解能の改善を図れる。
すなわち、送信コイル１からの電波が測定対象の表面から深部へ侵入する場合、一般に、表皮効果により、周波数の高い電波は表面近くを流れ、周波数の低い電波はより深くまで達する。したがって、測定対象が前記コイル１、２より遠方のものは、低い周波数で測定し、近傍のものは、高い周波数で測定するので、測定感度のバラツキを起こさない。また、波長の短い高い周波数で測定すれば、小さな対象物を精度良く測定できるため、分解能の改善が図れる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 送信コイル
１ａ 第１の空芯コイル
１ｂ 第２の空芯コイル
２ 受信コイル
１３ 溝
１３ａ 分離帯
１６ バランス調整用ネジ
Ａ 信号発生手段
Ｂ 導電率検出手段
Ｃ 外側筒部材
Ｃａ 外側筒部材本体
Ｃｂ 外側筒部材用蓋部材
Ｄ 内側筒部材
Ｄａ 内側筒部材本体
Ｄｂ 内側筒部材用蓋部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空芯コイルからなる第１のコイルと前記第１のコイルと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイルを間隔を置いて、かつ、コイルの軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイルを直列に接続した送信コイルの第１と第２の空芯コイル間に、空芯コイルからなる受信コイルを前記第１と第２の空芯コイルと軸心を一致させて配置し、
前記送信コイルの第１と第２の空芯コイルの直列回路の両端に交流信号を入力し、送信コイルあるいは受信コイルの一方あるいは両方を軸心方向に動かして受信コイルからの出力が最小となるように調整したのち、
送信コイルの一方の開口を測定対象に対向させて、受信コイルに流れる電流と送信コイルに入力する交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率を測定する平衡誘導による導電率測定方法。
【請求項２】
上記送信コイルの第１と第２の空芯コイルの直列回路の両端間に交流信号を入力し、送信コイルあるいは受信コイルの一方または両方を軸心方向に動かして受信コイルからの出力が最小となるように調整したのち、送信コイルの一方の開口を測定対象に対向させて、前記送信コイルに複数の異なる周波数の信号電流を掃引したものを入力し、受信コイルに流れる電流値と送信コイルに入力する交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率を測定する請求項１に記載の平衡誘導による導電率測定方法。
【請求項３】
空芯コイルからなる第１のコイルと前記第１のコイルと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイルを間隔を置いて、かつ、コイルの軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイルを直列に接続した送信コイルと、
前記送信コイルの第１と第２の空芯コイル間に、その第１と第２の空芯コイルと軸心を一致させて配置した受信コイルと、
前記送信コイルの第１と第２のコイルを直列に接続した直列回路の両端に、交流信号入力する信号発生手段と、
前記受信コイルに流れる電流と信号発生手段の信号電流の位相差から導電率を算出する導電率検出手段とからなる平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項４】
上記信号発生手段が複数周波数の交流信号を掃引した出力を発生する請求項３に記載の平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項５】
上記送信コイルを非磁性体で形成した外側筒部材と、その内部に嵌める内側筒部材のいずれか一方の外周に巻回し、他方の内側筒部材あるいは外側筒部材の外周に受信コイルを巻回した請求項３または４に記載の平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項６】
上記外側筒部材と内側筒部材をそれぞれ軸方向に移動する調整手段を設けた請求項５に記載の平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項７】
上記送信コイルの第１と第２の巻回数を同じにした請求項３乃至６のいずれかに記載の平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項１】
空芯コイルからなる第１のコイルと前記第１のコイルと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイルを間隔を置いて、かつ、コイルの軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイルを直列に接続した送信コイルの第１と第２の空芯コイル間に、空芯コイルからなる受信コイルを前記第１と第２の空芯コイルと軸心を一致させて配置し、
前記送信コイルの第１と第２の空芯コイルの直列回路の両端に交流信号を入力し、送信コイルあるいは受信コイルの一方あるいは両方を軸心方向に動かして受信コイルからの出力が最小となるように調整したのち、
送信コイルの一方の開口を測定対象に対向させて、受信コイルに流れる電流と送信コイルに入力する交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率を測定する平衡誘導による導電率測定方法。
【請求項２】
上記送信コイルの第１と第２の空芯コイルの直列回路の両端間に交流信号を入力し、送信コイルあるいは受信コイルの一方または両方を軸心方向に動かして受信コイルからの出力が最小となるように調整したのち、送信コイルの一方の開口を測定対象に対向させて、前記送信コイルに複数の異なる周波数の信号電流を掃引したものを入力し、受信コイルに流れる電流値と送信コイルに入力する交流信号の電流との位相差に基づいて測定対象の導電率を測定する請求項１に記載の平衡誘導による導電率測定方法。
【請求項３】
空芯コイルからなる第１のコイルと前記第１のコイルと逆巻きの空芯コイルからなる第２のコイルを間隔を置いて、かつ、コイルの軸心を一致させて配置し、その間隔を置いて配置した第１と第２の空芯コイルを直列に接続した送信コイルと、
前記送信コイルの第１と第２の空芯コイル間に、その第１と第２の空芯コイルと軸心を一致させて配置した受信コイルと、
前記送信コイルの第１と第２のコイルを直列に接続した直列回路の両端に、交流信号入力する信号発生手段と、
前記受信コイルに流れる電流と信号発生手段の信号電流の位相差から導電率を算出する導電率検出手段とからなる平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項４】
上記信号発生手段が複数周波数の交流信号を掃引した出力を発生する請求項３に記載の平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項５】
上記送信コイルを非磁性体で形成した外側筒部材と、その内部に嵌める内側筒部材のいずれか一方の外周に巻回し、他方の内側筒部材あるいは外側筒部材の外周に受信コイルを巻回した請求項３または４に記載の平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項６】
上記外側筒部材と内側筒部材をそれぞれ軸方向に移動する調整手段を設けた請求項５に記載の平衡誘導による導電率測定装置。
【請求項７】
上記送信コイルの第１と第２の巻回数を同じにした請求項３乃至６のいずれかに記載の平衡誘導による導電率測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１４９８５０（Ｐ２０１１−１４９８５０Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８６３（Ｐ２０１０−１１８６３）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（５９１１５１８０８）株式会社環境総合テクノス (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（５９１１５１８０８）株式会社環境総合テクノス (23)
【Ｆターム（参考）】
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