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WO2020137264A1 - 探査システム、磁気検出装置、および探査方法 - Google Patents

探査システム、磁気検出装置、および探査方法 Download PDF

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Publication number
WO2020137264A1
WO2020137264A1 PCT/JP2019/045258 JP2019045258W WO2020137264A1 WO 2020137264 A1 WO2020137264 A1 WO 2020137264A1 JP 2019045258 W JP2019045258 W JP 2019045258W WO 2020137264 A1 WO2020137264 A1 WO 2020137264A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic field
unit
timing
target structure
period
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/045258
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
千葉　洋
英明 伴
国司　洋介
Original Assignee
独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構
超電導センシング技術研究組合
三井金属資源開発株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構, 超電導センシング技術研究組合, 三井金属資源開発株式会社 filed Critical 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構
Priority to JP2020562924A priority Critical patent/JP7011272B2/ja
Publication of WO2020137264A1 publication Critical patent/WO2020137264A1/ja
Priority to US17/342,379 priority patent/US20210293987A1/en

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/081—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices the magnetic field is produced by the objects or geological structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/083—Controlled source electromagnetic [CSEM] surveying
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/38—Processing data, e.g. for analysis, for interpretation, for correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • G01V3/083—Controlled source electromagnetic [CSEM] surveying
    • G01V2003/084—Sources

Definitions

  • the present invention relates to a search system, a magnetic detection device, and a search method.
  • Electromagnetic exploration technology that electromagnetically measures the electrical properties of geology is known for the purpose of geological surveys and underground resource exploration.
  • a method is known in which a primary magnetic field that periodically changes is generated from the ground surface toward an underground exploration target and a secondary magnetic field generated by the primary magnetic field is detected.
  • the present invention has been made in view of these points, and makes it possible to transmit at least a part of the magnetic field detection results to the outside while exploring the target structure while preventing a decrease in magnetic field detection accuracy.
  • the purpose is to
  • an exploration system for electromagnetically exploring a target structure, based on a magnetic field generator for generating a magnetic field toward the target structure, and a magnetic field generated by the magnetic field generator, A magnetic field detection device for detecting a magnetic field propagated from the target structure, wherein the magnetic field detection device detects the detected magnetic field in synchronization with a timing at which the magnetic field generation device generates a magnetic field and a timing at which the magnetic field generation stops.
  • An exploration system having a communication unit for transmitting the information of 1.
  • the communication unit may transmit information on the detected magnetic field to the outside while the magnetic field generator is generating the magnetic field.
  • the communication unit may stop transmission of the detected magnetic field information at a timing before the timing at which the magnetic field generator stops generating the magnetic field.
  • the communication unit may stop transmission of information on the detected magnetic field until a predetermined time elapses from the timing when the magnetic field generator stops generating the magnetic field.
  • the communication unit may start transmitting information on the detected magnetic field after the timing at which the magnetic field generator starts generating the magnetic field.
  • an exploration method for electromagnetically exploring a target structure the step of causing a magnetic field generation device to generate a magnetic field toward the target structure, and the target based on the generated magnetic field.
  • an acquisition unit that acquires time information
  • a magnetic sensor unit that detects the magnetic field propagated from the target structure based on the magnetic field supplied to the target structure in synchronization with the time information.
  • a communication unit that transmits information on the magnetic field detected by the magnetic sensor unit to the outside in synchronization with the time information acquired by the acquisition unit.
  • the present invention it is possible to prevent at least a part of the detection result of the magnetic field from being transmitted to the outside while exploring the target structure while preventing a decrease in the detection accuracy of the magnetic field.
  • the structural example of the search system 10 which concerns on this embodiment is shown.
  • the structural example of the magnetic field generator 100 which concerns on this embodiment is shown.
  • the structural example of the switching part 160 which concerns on this embodiment is shown.
  • An example of a control signal for switching the state of the switching unit 160 by the first control unit 140 according to the present embodiment is shown.
  • the structural example of the magnetic field detection apparatus 200 which concerns on this embodiment is shown.
  • An example of a timing chart of the magnetic field generation device 100 and the magnetic field detection device 200 according to the present embodiment is shown.
  • the structural example of the 2nd control part 250 which concerns on this embodiment is shown.
  • a modified example of the timing chart of the magnetic field generation device 100 and the magnetic field detection device 200 according to the present embodiment is shown.
  • the 2nd example of the 2nd control part 250 which concerns on this embodiment is shown.
  • the 3rd example of the 2nd control part 250 concerning this embodiment is shown.
  • Electromagnetic exploration technology has been put to practical use for geological surveys and exploration of underground resources.
  • An exploration system using electromagnetic exploration technology generates, for example, a temporally changing primary magnetic field and supplies it from the ground surface toward an object structure to be explored underground.
  • an induced current is generated in a direction that hinders the fluctuation.
  • the induced current thus generated is attenuated according to the magnitude of the geological resistivity existing in the propagation path.
  • a new induced current is generated in a direction that hinders the temporal change of the dielectric current due to the attenuation.
  • the induced current generated in such a process is attenuated according to the specific resistance of the propagation path.
  • the induced current diffuses three-dimensionally in the deep direction with the passage of time.
  • the diffusion depth ⁇ which is the depth of the induced current that diffuses in the deep direction
  • the exploration system can acquire the resistivity distribution to a deeper portion by increasing the detection time.
  • the exploration system can calculate, for example, a cross-sectional view of the resistivity distribution reaching the target structure to be explored underground.
  • FIG. 1 shows a configuration example of an exploration system 10 according to this embodiment.
  • the search system 10 is an example of a system that electromagnetically searches the target structure 12 as described above.
  • the target structure 12 is, for example, a region that includes or may include underground formations, minerals, oil, groundwater, and the like to be explored.
  • the search system 10 includes a magnetic field generation device 100, a magnetic field detection device 200, and a monitor device 300.
  • the magnetic field generator 100 generates a magnetic field toward the target structure 12.
  • the magnetic field generation device 100 can control the generation of a magnetic field and the stop of the generated magnetic field, and generates a magnetic field that fluctuates with time.
  • the magnetic field generator 100 adjusts the timing of generating the magnetic field and the timing of stopping the generated magnetic field based on the timing signal received from the outside.
  • FIG. 1 shows an example in which the magnetic field generator 100 receives a time signal from a satellite 14 such as GPS (Global Positioning System) and generates a magnetic field based on the received time signal.
  • GPS Global Positioning System
  • the magnetic field detection device 200 detects the magnetic field propagated from the target structure 12 based on the magnetic field generated by the magnetic field generation device 100.
  • the magnetic field detection device 200 is arranged at a distance of several tens of meters to several thousands of meters from the magnetic field generation device 100, and transmits the detection result of the secondary magnetic field from the target structure 12 to the monitor device 300.
  • the magnetic field detection device 200 adjusts the timing of detecting the secondary magnetic field from the target structure 12 and the timing of transmitting the detection result based on the timing signal received from the outside.
  • FIG. 1 shows that the magnetic field detection device 200 receives a time signal from a satellite 14 such as GPS, detects a secondary magnetic field based on the received time signal, and transmits the detection result.
  • FIG. 1 An example in which the detection apparatus 200 operates in synchronization is shown. Note that, in FIG. 1, an example in which one magnetic field detection device 200 detects a secondary magnetic field is shown for simplicity of description, but the present invention is not limited to this, and a plurality of magnetic field detection devices 200 are synchronized. The secondary magnetic fields may be detected respectively.
  • the monitor device 300 is connected to the magnetic field detection device 200 by wire or wirelessly and receives the detection result of the secondary magnetic field.
  • the monitor device 300 stores the detection result of the secondary magnetic field received from the magnetic field detection device 200.
  • the monitor device 300 also displays the detection result of the secondary magnetic field on the display unit or the like. Thereby, the operator or the like of the monitor device 300 can confirm whether or not the operation of the magnetic field detection device 200 is normal.
  • the monitor device 300 may analyze the detection result of the secondary magnetic field to calculate the resistivity distribution of the target structure 12 or the like.
  • the magnetic field detection device 200 may execute such analysis and send the analysis result to the monitor device 300.
  • the monitor device 300 may be connected to the magnetic field generation device 100 in a wired or wireless manner. In this case, the monitor device 300 can instruct the magnetic field generation device 100 to confirm the operation and execute the operation.
  • FIG. 1 shows an example in which a magnetic field generator 100, a magnetic field detector 200, and a monitor device 300 are connected via a network 16.
  • the network 16 is the Internet, a local area network, or the like.
  • the monitor device 300 may notify the device such as another server of the detection result of the secondary magnetic field via the network 16.
  • the exploration system 10 may be configured to include the magnetic field generation device 100 and the magnetic field detection device 200.
  • the exploration system 10 may send the detection result of the secondary magnetic field or the analysis result of the secondary magnetic field to an external device or the like, and instead of this, the detection result of the secondary magnetic field or the analysis of the secondary magnetic field. The results may be accumulated.
  • the exploration system 10 detects the secondary magnetic field from the target structure 12 and transmits the detection result to the monitor device 300 for display.
  • the secondary magnetic field to be detected becomes a weak magnetic field of about pT (picotesla). Therefore, in the magnetic field detection device 200, the noise superimposed on the detection result is reduced by averaging the detection results of a plurality of times. However, such a process prolongs the exploration time, and it may take several hours until the result of the exploration of the target structure 12 is completed. If the exploration time is extended as described above, the operating state of the exploration system 10 must be confirmed during the exploration, and even if a problem occurs, it may be discovered in a few hours.
  • the magnetic field detection device 200 that detects a weak magnetic field using the SQUID or the like may be affected by the radio waves generated in the data transmission operation, and the detection accuracy may deteriorate.
  • electromagnetic waves may become noise and be superimposed on the magnetic field detection signal.
  • electromagnetic noise generated by electrical switching of the light source may be superimposed on the magnetic field detection signal via the power line.
  • the search system 10 prevents at least a part of the detection result of the magnetic field by the magnetic field detection device 200 during the search of the target structure 12 and/or the operation status while preventing the detection accuracy of the magnetic field from decreasing. Is transmitted to the monitor device 300.
  • the magnetic field generator 100 and the magnetic field detector 200 will be described below.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the magnetic field generation device 100 according to the present embodiment.
  • the magnetic field generation device 100 includes a current generation unit 110, a first acquisition unit 120, a first signal generation unit 130, a first control unit 140, a first storage unit 150, a switching unit 160, and a magnetic field generation unit 170. And an interface unit 180.
  • the current generator 110 generates a direct current.
  • the current generator 110 generates a direct current of, for example, several tens of amps to 100 amps or more.
  • the current generator 110 has a generator 112 and a converter 114.
  • the generator 112 is, for example, a three-phase AC generator driven by a diesel engine or the like.
  • the converter 114 converts the alternating current output from the generator 112 into a substantially constant direct current.
  • the conversion unit 114 includes, for example, a matrix converter and a switching regulator.
  • the first acquisition unit 120 acquires the first time information.
  • the first acquisition unit 120 acquires the first time information from the satellite 14 of GNSS (Global Navigation Satellite System) such as GPS.
  • the first acquisition unit 120 has, for example, an antenna and receives a signal having time information from the outside.
  • the first acquisition unit 120 may include a reception circuit that removes a noise component from the received signal and amplifies the signal component.
  • the reception circuit may include a conversion circuit that performs frequency conversion using a local oscillator, a mixer, or the like.
  • the first acquisition unit 120 supplies the acquired first time information to the first signal generation unit 130.
  • the first signal generator 130 generates a timing signal based on the first time information.
  • the timing signal is, for example, a clock signal synchronized with the first time information.
  • the first signal generator 130 supplies the generated timing signal to the first controller 140.
  • the first control unit 140 controls to switch whether to supply the current generated by the current generation unit 110 to the magnetic field generation unit 170, based on the timing signal.
  • the first control unit 140 supplies to the switching unit 160 a control signal that controls the switching operation of the switching unit 160 in synchronization with the timing signal. That is, the first control unit 140 controls the switching timing of the switching unit 160 based on the first time information acquired by the first acquisition unit 120.
  • the first control unit 140 may perform control so as to switch the flowing direction of the current generated by the current generation unit 110.
  • the first control unit 140 may also control the switching unit 160 to be initialized.
  • the first control unit 140 may store the switching status of the switching unit 160 and the like in the first storage unit 150 in association with the switching time.
  • the first control unit 140 is connected to the current generation unit 110, the first acquisition unit 120, the first signal generation unit 130, and the like, and controls to start, stop, and reset the operation of each unit. Good.
  • the first storage unit 150 stores the switching status of the switching unit 160 and the like. Further, the first storage unit 150 may store the switching pattern of the switching unit 160, the initial value, and the like. In this case, for example, the first control unit 140 reads the switching pattern or the like stored in the first storage unit 150 and generates a control signal to be supplied to the switching unit 160. Further, the first storage unit 150 may store the operation status of each unit controlled by the first control unit 140. In addition, the first storage unit 150 may store intermediate data generated (or used) in the course of the operation of the magnetic field generation device 100, a calculation result, a threshold, a parameter, and the like. Further, the first storage unit 150 may supply the stored data to the request source in response to a request from each unit in the exploration system 10.
  • the switching unit 160 switches whether to supply the current generated by the current generation unit 110 to the magnetic field generation unit 170 according to the control signal received from the first control unit 140. In addition, the switching unit 160 may further switch the direction of the current supplied to the magnetic field generation unit 170 according to the control signal. The switching operation by the switching unit 160 will be described later.
  • the magnetic field generator 170 generates a magnetic field based on the current generated by the current generator 110.
  • the magnetic field generator 170 has, for example, a line source, a loop coil, an induction coil, and the like, and generates a magnetic field according to the current supplied from the current generator 110.
  • FIG. 2 shows an example in which the magnetic field generator 170 has a line source.
  • the line source includes a cable 172, a first electrode 174, a second electrode 176, and a power supply terminal 178.
  • the cable 172 has a length of several hundreds of meters to several kilometers, and extends in one direction and is arranged on the ground.
  • the cable 172 has a length of about 800 m to 2000 m, for example.
  • a first electrode 174 and a second electrode 176 are connected to both ends of the cable 172.
  • the cable 172 is cut at, for example, a substantially intermediate position, and the power supply terminals 178 are provided at the two ends formed by the cutting.
  • the two power supply terminals 178 are connected to the switching unit 160, respectively.
  • the cable 172 is, for example, a stranded cable having a current capacity of 150A.
  • the first electrode 174 and the second electrode 176 are buried in the ground at a distance of about 800 to 2000 m.
  • the first electrode 174 and the second electrode 176 are preferably electrode plates having a wider area, and each has, for example, a plurality of electrode plates.
  • Each of the first electrode 174 and the second electrode 176 has, for example, ten galvanized steel plates such as a 600 ⁇ 1800 mm galvanized steel plate.
  • each of the first electrode 174 and the second electrode 176 is configured by embedding a plurality of electrode plates in the ground at a depth of 2 m at intervals of approximately 5 m and substantially in parallel with the ground surface.
  • the plurality of electrode plates be buried after spraying ammonium sulfate fertilizer or the like as a conductive material.
  • the interface unit 180 communicates with the outside of the magnetic field generator 100.
  • the interface unit 180 communicates with the monitor device 300 via, for example, a wireless LAN or an optical fiber.
  • the monitor device 300 may inquire the operation status of each unit of the magnetic field generation device 100 to the first control unit 140, and the first control unit 140 transmits the operation status information of each unit in response to the inquiry. Further, the monitor device 300 may instruct the first control unit 140 via the interface unit 180 to start, stop, reset, etc. the operation of each unit. In this case, the first control unit 140 controls each unit according to the received instruction.
  • the magnetic field generation device 100 can supply a primary magnetic field toward the target structure 12 existing 2000 m underground, for example.
  • the switching unit 160 that switches the generation and the stop of the generation of the magnetic field of the magnetic field generator 100 will be described below.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the switching unit 160 according to this embodiment.
  • FIG. 3 shows an example in which the switching unit 160 switches whether or not to supply the current generated by the current generation unit 110 to the magnetic field generation unit 170, that is, whether to switch between the energized state and the cutoff state.
  • the switching unit 160 switches the direction of the current between the forward direction (first direction) and the reverse direction (second direction). That is, the switching unit 160 switches between three states: first-direction energization, second-direction energization, and interruption.
  • FIG. 3 shows an example in which the switching unit 160 is in a first-direction energized state.
  • FIG. 3 shows an example in which the switching unit 160 has four switches SW11, SW12, SW21, and SW22.
  • the switches SW11 and SW21 are C-contact switches, such as 2-input 1-output or 1-input 2-output.
  • each of the switch SW11 and the switch SW21 shows an example in which one of the terminals A and B and the common terminal C are electrically connected or disconnected.
  • the switch SW12 and the switch SW22 are, for example, an A contact switch or a B contact switch with 1 input and 1 output.
  • Each switch is configured using, for example, at least one of a mechanical relay, a photo MOSFET, a SiC MOSFET, and an IGBT.
  • the positive side input terminal of the switching unit 160 is In+, and the negative side input terminal is In ⁇ .
  • the input terminal In+ and the input terminal In ⁇ are connected to the current generator 110.
  • the direction of the current supplied from the current generator 110 is indicated by an arrow.
  • the positive side output terminal of the switching unit 160 is Out+ and the negative side output terminal is Out ⁇ .
  • the output terminal Out+ and the output terminal Out ⁇ are respectively connected to the two power supply terminals 178 of the magnetic field generation unit 170.
  • the direction of the current output from the output terminal Out+ and the current input from the output terminal Out ⁇ is the first direction, and the opposite direction is the second direction.
  • the direction of the current in the first direction is indicated by an arrow.
  • a varistor, a Zener diode, or the like for absorbing surge may be provided between the output terminal Out+ and the output terminal Out ⁇ .
  • the first control unit 140 supplies a control signal to each switch of the switching unit 160, and controls so as to switch between three states of the switching unit 160 of the first direction energization, the second direction energization, and the cutoff. ..
  • the first control unit 140 supplies a control signal for turning off the switches SW12 and SW22 to put the switching unit 160 into the cutoff state.
  • the switch SW11 and the switch SW21 may be switched to either the terminal A or the terminal B, and may be connected in the initial state.
  • FIG. 3 shows an example in which the switches SW11 and SW21 are set so that the terminals A and C are connected in the initial states of the switches SW11 and SW21.
  • the first control unit 140 supplies a control signal for turning on the switches SW12 and SW22 to turn on the switching unit 160.
  • the 1st control part 140 supplies the control signal which connects switch SW11 and switch SW21 to terminal A, respectively, and makes switching part 160 the state of the 1st direction energization (Drawing 3).
  • the first control unit 140 supplies a control signal for connecting the switch SW11 and the switch SW21 to the terminal B, respectively, and brings the switching unit 160 into the second-direction energization state.
  • the first control unit 140 when turning on or off the switch SW12 and the switch SW22, the first control unit 140 preferably controls the two switches to turn on with a predetermined time difference. As an example, the first control unit 140 turns on the switch SW12 approximately 10 ms before turning on the switch SW22. Further, the first control unit 140 turns off the switch SW12 approximately 10 m seconds after turning off the switch SW22. As a result, the time when the current starts flowing becomes the time when the switch SW12 is turned on, the time when the current flowing stops becomes the time when the switch SW22 is turned off, and each timing can be set clearly.
  • the first control unit 140 control the switching operation of the switches SW11 and SW21 after turning off the SW12.
  • the first control unit 140 switches the switch SW11 and the switch SW21 20 msec after the SW12 is turned off.
  • a specific example of a pattern in which the first control unit 140 switches the state of the switching unit 160 as described above will be described below.
  • FIG. 4 shows an example of a control signal for switching the state of the switching unit 160 by the first control unit 140 according to the present embodiment.
  • the horizontal direction indicates time
  • the vertical direction indicates signal strength such as voltage.
  • the first waveform of FIG. 4 shows a control signal by which the first control unit 140 switches the switching unit 160 to either the energized state or the disconnected state.
  • the switching unit 160 is energized while the first waveform is high, and the switching unit 160 is off while the first waveform is low.
  • the first controller 140 supplies the control signal corresponding to the first waveform to the switches SW12 and SW22.
  • the second waveform in FIG. 4 shows a control signal that causes the first control unit 140 to switch the switching unit 160 to any of the first-direction energization state, the second-direction energization state, and the cutoff state.
  • the switching unit 160 is in the high state
  • the switching unit 160 is in the first direction energized state
  • the switching unit 160 is in the middle state
  • the switching unit 160 is in the cutoff state
  • the second waveform is in the low state.
  • the first controller 140 supplies the control signal corresponding to the second waveform to the switches SW11 and SW21.
  • the first control unit 140 puts the switching unit 160 into the cutoff state, for example, in the period until time t1 by the control signal shown in FIG.
  • the first control unit 140 sets the period until time t1 to the 0th period P0 in the standby state or the initial state, and switches SW11 and SW21 of the switching unit 160 to the first-direction energization state during this period.
  • the first control unit 140 operates the SW12 and SW22, and supplies the current in the first direction from the switching unit 160 to the magnetic field generation unit 170 during the period from time t1 to time t2.
  • the period from time t1 to time t2 is referred to as a first period P1.
  • the first control unit 140 operates SW12 and SW22 to turn off the switching unit 160 at time t2, and then switches SW11 and SW21 of the switching unit 160 to the second state during the period from time t2 to time t3. Switch to the direction energization state.
  • the period from time t2 to time t3 is referred to as a second period P2.
  • the first control unit 140 operates the SW12 and the SW22 of the switching unit 160, and supplies the current in the second direction from the switching unit 160 to the magnetic field generation unit 170 during the period from time t3 to time t4.
  • the period from time t3 to time t4 is referred to as a third period P3.
  • the first control unit 140 switches the switching unit 160 to the cutoff state during the period from time t4 to time t5.
  • the period from time t4 to time t5 is referred to as a fourth period P4.
  • the switching unit 160 alternately supplies the rectangular current whose polarity is inverted in the periods P1 and P3 to the magnetic field generation unit 170 with the rest periods P2 and P4 sandwiched therebetween, and accordingly generates the magnetic field.
  • the unit 170 alternately generates static magnetic fields whose polarities are inverted in the periods P1 and P3 with the rest periods P2 and P4 sandwiched therebetween.
  • the first period P1, the second period P2, the third period P3, and the fourth period P4 are preferably periods that are larger than a predetermined time interval Tdc.
  • the time interval Tdc affects the detection of the next secondary magnetic field, for example, the secondary magnetic field generated based on the generation and stop of the primary magnetic field propagates underground and is sufficiently attenuated below the detection limit level.
  • the time interval is such that there is no
  • the time interval Tdc is, for example, about 1 to 3 seconds when the target structure 12 is less than 100 m underground. Further, for example, when the target structure 12 is an oil reservoir of 2000 m underground, the time interval Tdc is about 10 seconds for the purpose of detecting the contact interface of oil-water in the waterflooding method.
  • the first period P1, the second period P2, the third period P3, and the fourth period P4 may have substantially the same time interval, or may have different time intervals instead.
  • FIG. 4 shows an example in which the periods are substantially the same time interval Tma.
  • the first control unit 140 sets the period from the first period P1 to the fourth period P4 as one cycle and repeats the cycle a predetermined number of times. That is, the first controller 140 sets the first period P1 in which the current is supplied to the magnetic field generator 170 in the first direction, the second period P2 in which the current supply in the first direction is stopped, and the first direction. Indicates the states of the four switching units 160 in the third period P3 in which the current in the opposite second direction is supplied and the fourth period P4 in which the current supply in the second direction is stopped at substantially constant time intervals. Control to switch sequentially.
  • polarization may occur in the first electrode 174 and the second electrode 176 depending on the polarity of the flowing current.
  • polarization may be accumulated and the magnitude of the generated magnetic field may become unstable.
  • the magnetic field generation device 100 supplies the magnetic field generation unit 170 with a current whose polarity switches at regular intervals, as shown by the second waveform in FIG. This can reduce the occurrence of polarization in the magnetic field generator 170. Further, for example, even when an offset error of a substantially constant magnetic field is generated, the generation direction of the magnetic field is reversed, so that the offset error can be canceled and reduced by averaging the detection results for the magnetic fields in both directions. You can The current can be supplied even if SW12 and SW22 are omitted.
  • the magnetic field between the first electrode 174 and the second electrode 176 of the line source is changed by using SW12 and SW22 during the period of P2 and P4 when the current is not supplied to the magnetic field generator 170. It cuts off via the generator 170. As a result, it is possible to prevent an unintended magnetic field from being generated by the electric charge generated by the polarization during the energization period flowing back through the line source of the magnetic field generation unit 170. Further, in such a cutoff state, the magnetic field generation unit 170 is insulated from the current generation unit 110, so that it is possible to prevent electric shock during a non-energization period.
  • the magnetic field generation device 100 repeats the generation of the magnetic field and the stop of the generation of the magnetic field at a predetermined cycle in synchronization with the first time information.
  • the magnetic field detection device 200 detects the secondary magnetic field propagated from the target structure 12 based on the primary magnetic field generated by the magnetic field generation device 100. Such a magnetic field detection device 200 will be described next.
  • FIG. 5 shows a configuration example of the magnetic field detection device 200 according to the present embodiment.
  • the magnetic field detection device 200 includes a magnetic sensor unit 210, a conversion circuit unit 220, a second acquisition unit 230, a second signal generation unit 240, a second control unit 250, a second storage unit 260, and a communication unit 270.
  • a magnetic sensor unit 210 includes a magnetic sensor unit 210, a conversion circuit unit 220, a second acquisition unit 230, a second signal generation unit 240, a second control unit 250, a second storage unit 260, and a communication unit 270.
  • the magnetic sensor unit 210 detects the magnetic field propagated from the target structure 12.
  • the magnetic sensor unit 210 detects the secondary magnetic field propagated from the target structure 12 based on the primary magnetic field generated by the magnetic field generation device 100.
  • the magnetic sensor unit 210 has, for example, an SQUID, and outputs a voltage value corresponding to the input magnetic flux as a detection signal.
  • the magnetic sensor unit 210 further includes a cooling container that houses the SQUID and a temperature sensor.
  • the cooling container is, for example, a Dewar bottle, accommodates the SQUID and the temperature sensor, and is filled with a coolant such as liquid nitrogen.
  • the temperature sensor is, for example, a platinum resistance sensor.
  • the magnetic sensor unit 210 may have a plurality of SQUIDs.
  • the conversion circuit unit 220 converts the detection signal of the magnetic sensor unit 210 into a digital signal.
  • the conversion circuit unit 220 includes, for example, a FLL (Flux Locked Loop) circuit and an A/D converter.
  • the FLL circuit converts the magnetic flux input to the SQUID and the output of the SQUID into a voltage signal that is uniquely associated with each other and outputs the voltage signal.
  • the A/D converter converts the voltage signal output from the FLL circuit into a digital signal. Since the FLL circuit and the A/D converter are known, detailed description thereof is omitted here. Further, the conversion circuit unit 220 may convert the detection signal of the temperature sensor into a digital signal. The conversion circuit unit 220 supplies the converted digital signal to the second control unit 250.
  • the second acquisition unit 230 acquires the second time information synchronized with the first time information acquired by the first acquisition unit 120 of the magnetic field generator 100. It is desirable that the second acquisition unit 230 acquires the second time information from the acquisition source of the first time information acquired by the first acquisition unit 120.
  • the second acquisition unit 230 acquires the second time information from the satellite 14 such as GPS, and is used to control the timing inside the magnetic field detection device 200. As a result, the insides of the magnetic field generation device 100 and the magnetic field detection device 200 can operate at synchronized timing.
  • the second acquisition unit 230 has, for example, an antenna and a reception circuit, and receives a signal having time information from the outside.
  • the second acquisition unit 230 supplies the acquired second time information to the second signal generation unit 240.
  • the second signal generator 240 generates a timing signal based on the second time information.
  • the timing signal is, for example, a clock signal synchronized with the second time information.
  • the second signal generator 240 supplies the generated timing signal to the second controller 250.
  • the second control unit 250 stores the digital signal received from the conversion circuit unit 220 in the second storage unit 260.
  • the second control unit 250 has, for example, a timer circuit driven by a clock signal, and stores the digital signal in the second storage unit 260 in association with the time information generated by the timer circuit.
  • the second control unit 250 supplies the digital signal received from the conversion circuit unit 220 to the communication unit 270 based on the time information, and transmits the digital signal to the outside.
  • the second controller 250 uses, for example, a predetermined operation timing in the magnetic field generator 100 as a reference, and causes the digital signal to be transmitted to the outside at a timing based on the reference timing.
  • the second storage unit 260 stores information on the magnetic field detected by the magnetic sensor unit 210 in association with time information.
  • the second storage unit 260 may further store information on the temperature detected by the temperature sensor.
  • the second storage unit 260 may store intermediate data generated (or used) in the course of the operation of the magnetic field detection device 200, a calculation result, a threshold, a parameter, and the like. Further, the second storage unit 260 may supply the stored data to the request source in response to a request from each unit in the exploration system 10.
  • the communication unit 270 communicates with the outside of the magnetic field detection device 200.
  • the communication unit 270 communicates with the monitor device 300 via, for example, a wireless LAN or an optical fiber.
  • the communication unit 270 transmits the detected magnetic field information to the outside at the timing based on the second time information. Thereby, the communication unit 270 transmits the detected magnetic field information to the outside in synchronization with the timing at which the magnetic field generation device 100 generates the magnetic field and the timing at which the magnetic field generation is stopped.
  • the communication unit 270 transmits the information on the magnetic field according to the control signal received from the second control unit 250. In addition, the communication unit 270 stops the transmission of the information on the magnetic field in response to the control signal.
  • the transmission operation of the communication unit 270 will be described later.
  • the communication unit 270 may transmit information on the detected magnetic field and the operating status of each unit in response to a request from the outside.
  • the monitor device 300 may inquire of the second control unit 250 via the communication unit 270 about the magnetic field information and the operating status of each unit of the magnetic field detection device 200.
  • the second control unit 250 transmits the requested information in response to the inquiry.
  • the monitor device 300 may instruct the second control unit 250 via the communication unit 270 to start, stop or reset the operation of each unit.
  • the second control unit 250 controls each unit according to the received instruction.
  • the communication unit 270 may function as an interface with the outside.
  • the exploration system 10 sets the timing information of the primary magnetic field generation operation of the magnetic field generation device 100 and the timing of transmitting the detection result of the secondary magnetic field of the magnetic field detection device 200 to the time information. Sync based on.
  • the timing operation of the magnetic field generator 100 and the magnetic field detector 200 will be described below.
  • FIG. 6 shows an example of a timing chart of the magnetic field generation device 100 and the magnetic field detection device 200 according to the present embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 6 represents time and the vertical axis represents the amplitude strength of the signal.
  • the first waveform and the second waveform show an example of a control signal supplied to the switching unit 160 by the first control unit 140 in the magnetic field generation device 100.
  • the first waveform and the second waveform are substantially the same signal waveforms as the example of the first waveform and the second waveform described with reference to FIG. 4, and thus the description thereof is omitted here.
  • the third waveform shows an example of a control signal supplied from the second control unit 250 to the communication unit 270 in the magnetic field detection device 200.
  • the period during which the third waveform is in the high state is the period during which the communication unit 270 transmits the detection result of the secondary magnetic field.
  • the period in which the signal S3 is in the low state is a period in which the transmission of the detection result of the secondary magnetic field of the communication unit 270 is stopped.
  • the secondary magnetic field propagating from the target structure 12 is generated according to the temporal change of the primary magnetic field. Therefore, the secondary magnetic field is generated when the supply of the primary magnetic field to the target structure 12 of the magnetic field generation device 100 is interrupted.
  • the secondary magnetic field used for exploring the target structure 12 propagates toward the magnetic field detection device 200 after switching from the first period P1 to the second period P2.
  • the secondary magnetic field propagates toward the magnetic field detection device 200 after switching from the third period P3 to the fourth period P4.
  • the magnetic field detection device 200 detects the propagated secondary magnetic field in the second period P2 and the fourth period P4. Therefore, the magnetic field detection device 200 operates independently of the magnetic field detection operation and may generate noise during at least the secondary magnetic field propagating period such as the second period P2 and the fourth period P4. Stop at least part of the. This can reduce the influence of noise generated inside the magnetic field detection device 200 on the detection result of the secondary magnetic field.
  • the second control unit 250 stops the communication operation from the communication unit 270 to the outside, for example, while the magnetic field generation device 100 is stopping the generation of the magnetic field.
  • the second control unit 250 supplies the third waveform that is in the low state to the communication unit 270 in the second period P2 and the fourth period P4.
  • the second control unit 250 supplies the third waveform that is in the high state to the communication unit 270 in the first period P1 and the third period P3.
  • the communication unit 270 transmits information on the detected magnetic field to the outside while the magnetic field generation device 100 is generating the magnetic field.
  • the communication unit 270 stops transmitting the detected magnetic field information until a predetermined time elapses from the reference timing when the magnetic field generation device 100 stops generating the magnetic field.
  • FIG. 6 illustrates an example in which the communication operation of the communication unit 270 is stopped until the magnetic field generation device 100 next generates a primary magnetic field, that is, until the time interval Tma (>Tdc) elapses from the reference timing.
  • the communication unit 270 stops the communication operation during the period in which the magnetic sensor unit 210 detects the secondary magnetic field during the search of the target structure 12 of the search system 10. Therefore, the search system 10 of the present embodiment can transmit at least a part of the detection result of the magnetic field to the outside during the search of the target structure 12 while preventing the decrease in the detection accuracy of the magnetic field due to the communication operation of the communication unit 270. Further, since it is possible to prevent the accuracy of magnetic field detection from decreasing due to the communication operation of the communication unit 270, it is possible to provide the communication unit 270 in the vicinity of the conversion circuit unit 220 and make the size of the entire magnetic field detection device 200 compact. ..
  • the exploration system 10 also detects the secondary magnetic field generated during the period in which the magnetic field generator 100 stops generating the primary magnetic field. Therefore, for example, a noise component that is generated when the magnetic field generation device 100 generates the primary magnetic field, such as a ripple generated by the operation of the conversion unit 114 converting an alternating current into a direct current, is generated. Can be prevented from being superposed on the detection result.
  • the first period P1, the second period P2, the third period P3, and the fourth period P4 have substantially the same time interval Tma, and the time interval Tma is an integer of the cycle of the commercial AC power supply frequency. It is desirable to double. Thus, by calculating the difference between the detection results of the secondary magnetic field in the second period P2 and the fourth period P4, it is possible to cancel and reduce the noise component based on the commercial power supply frequency.
  • the second control unit 250 stop the communication operation from the communication unit 270 to the outside at a timing before the reference timing when the magnetic field generation device 100 stops the generation of the magnetic field. That is, the communication unit 270 stops the transmission of the detected magnetic field information at a timing before the timing at which the magnetic field generator 100 stops generating the magnetic field.
  • FIG. 6 shows an example in which the communication unit 270 stops the communication operation at a time that is a predetermined time Tpr before the reference timing.
  • the time Tpr is such a time that the generation of noise accompanying the data transmission of the communication unit 270 is converged and the influence on the detection result of the magnetic sensor unit 210 can be reduced.
  • the time Tpr is, for example, about 0.02 seconds to 3 seconds, preferably about 0.06 seconds to 1 second, and more preferably about 0.1 seconds to 1 second.
  • the time interval in which the communication unit 270 continues data transmission is Tma-Tpr, and the time interval Tma-Tpr is preferably longer than the time interval Tdc.
  • the secondary magnetic field generated along with the transition from the cutoff state to the energized state is sufficiently attenuated below the detection limit, and the influence on the detection of the secondary magnetic field generated next is affected. Can be reduced.
  • the time Tpr is an integral multiple of the cycle of the commercial power supply frequency. Also in this case, by calculating the difference between the detection results of the secondary magnetic field in the period including the second period P2 and the period including the fourth period P4, the noise component based on the commercial power supply frequency can be canceled and reduced.
  • the communication unit 270 shows an example in which the information of the detected magnetic field is started at substantially the same timing as the magnetic field generation device 100 starts generating the magnetic field, but the present invention is not limited to this. There is no such thing. Instead of this, the communication unit 270 may start transmitting the information of the detected magnetic field after the timing when the magnetic field generation device 100 starts generating the magnetic field. As described above, the communication unit 270 transmits the information of the detected magnetic field to the outside in the period included in the first period P1 and the third period P3, and thus the noise component of the noise component generated with the generation of the primary magnetic field is generated. The impact can be reduced.
  • the magnetic sensor unit 210 may continuously detect the secondary magnetic field during the search of the target structure 12.
  • the magnetic field detection device 200 stores the detection result of the continuous secondary magnetic field in the search period in the second storage unit 260.
  • noise is superimposed on the stored detection result on the communication engine of the communication unit 270, but long-period noise during the exploration period may also be superimposed.
  • the long-period noise is, for example, a geomagnetic variation, a magnetic field variation caused by a railway current, an error phenomenon in magnetic field measurement such as slip, or the like.
  • the magnetic field detection device 200 or the monitor device 300 can detect such long-period noise by analyzing the detection result of the continuous secondary magnetic field during the exploration period. Therefore, the magnetic field detection device 200 or the monitor device 300 can remove the long-cycle data from the detection result transmitted by the communication unit 270, and can obtain a more accurate detection result. Further, since the high-frequency noise level is low during the interruption period of the primary magnetic field, such as the second period P2 and the fourth period P4, the magnetic sensor unit 210 can suppress the occurrence of the slip phenomenon, and the magnetic sensor unit 210 can be more accurate. High detection results are obtained.
  • the magnetic field generation device 100 and the magnetic field detection device 200 are synchronized by using the time information, and the search for executing the generation of the primary magnetic field, the detection of the secondary magnetic field based on the primary magnetic field, and the transmission of the detection result.
  • An example of system 10 has been described.
  • the exploration system 10 may perform a predetermined operation at a predetermined time.
  • the first control unit 140 controls the switching unit 160 to stop the supply of the current from the current generation unit 110 to the magnetic field generation unit 170 at every hour. In this way, the exploration system 10 sets the timing for controlling the supply of current to be every hour on the hour, so that the timing design and the like can be easily executed.
  • the detection cycle 4 ⁇ Tma from the first period P1 to the fourth period P4 is a divisor of 3600 in units of seconds, for example.
  • the reference timing or the like becomes a natural number in units of seconds, and the processing of the surplus time can be reduced in the time calculation inside the magnetic field generation device 100 and the magnetic field detection device 200.
  • FIG. 7 shows a configuration example of the second control unit 250 according to this embodiment.
  • the second control unit 250 includes a first timer 410, a second timer 420, a third timer 430, a fourth timer 440, a CPU 450, and a bus 460.
  • the first timer 410 to the fourth timer 440 output a signal notifying that a predetermined time has elapsed.
  • the first timer 410 to the fourth timer 440 and the CPU 450 communicate with each other via the bus 460.
  • the second control unit 250 may communicate with the conversion circuit unit 220, the second storage unit 260, and the communication unit 270 via the bus 460.
  • the first timer 410 supplies the conversion circuit unit 220 with a first timer signal synchronized with the timing signal output from the second signal generation unit 240.
  • the first timer signal drives, for example, the A/D converter of the conversion circuit unit 220.
  • the second controller 250 may further include a DMA controller or the like driven by the first timer signal, read data from the A/D converter, and transfer the data to the second memory 260 or the like.
  • the second timer 420 has a reference timing for stopping the primary magnetic field generated by the magnetic field detection device 200, that is, a transition from the first period P1 to the second period P2, and a transition from the third period P3 to the fourth period P4.
  • a second timer signal synchronized with the transition timing is generated.
  • the second timer 420 for example, based on the hourly timing signal output from the second signal generation unit 240 and the preset detection cycle 4 ⁇ Tma from the first period P1 to the fourth period P4, 2 Generate a timer signal.
  • the second timer 420 supplies the generated second timer signal to the third timer 430 and the fourth timer 440 as a timer start signal.
  • the third timer 430 generates a third timer signal that is synchronized with a timing that is 2Tma-Tpr later in time than the timing when the second timer signal is received.
  • the third timer 430 supplies the generated third timer signal to the communication unit 270 as a signal notifying the end of data transmission.
  • the fourth timer 440 generates a fourth timer signal that is synchronized with a timing that is Tma later than the timing when the second timer signal is received.
  • the fourth timer 440 supplies the generated fourth timer signal to the communication unit 270 as a signal notifying the start of data transmission.
  • the third timer 430 and the fourth timer 440 each time the third timer 430 and the fourth timer 440 receive the reference timing from the second timer 420, the third timer 430 and the fourth timer 440 supply the communication unit 270 with signals notifying the start and end of data transmission. Thereby, the communication unit 270 can transmit the information of the detected magnetic field to the outside at substantially the same timing as the timing chart as shown in FIG.
  • the third timer 430 and the fourth timer 440 are driven based on the reference timing of the second timer 420, they may be timers with a precision lower than that of the second timer 420.
  • the third timer 430 and the fourth timer 440 may be timers driven by a system clock and implemented as application software that runs on the OS.
  • the first timer 410 and the second timer 420 may be configured by a high precision clock circuit or the like.
  • the timing chart of the magnetic field generation device 100 and the magnetic field detection device 200 shown in FIG. 6 is an example, and the present invention is not limited to this. Therefore, a timing chart different from FIG. 6 will be described next.
  • FIG. 8 shows a modification of the timing chart of the magnetic field generator 100 and the magnetic field detector 200 according to this embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 8 represents time and the vertical axis represents the amplitude strength of the signal.
  • the first waveform and the second waveform show an example of a control signal supplied to the switching unit 160 by the first control unit 140 in the magnetic field generation device 100.
  • the first waveform and the second waveform are substantially the same signal waveforms as the examples of the first waveform and the second waveform described with reference to FIG. 4, and thus the description thereof is omitted here.
  • the fourth waveform shows an example of a control signal supplied from the second control unit 250 to the communication unit 270 in the magnetic field detection device 200.
  • the period in which the first waveform is in the high state is the period in which the communication unit 270 transmits the secondary magnetic field detection result.
  • the period in which the third waveform is in the low state is a period in which the communication unit 270 stops transmitting the secondary magnetic field detection result.
  • the fourth waveform is a signal obtained by shifting the signal phase of the first waveform so that the rising timing and the falling timing of the first waveform are advanced by a predetermined time Tpr. That is, when the magnetic field generation device 100 repeats the generation of the primary magnetic field and the stop of the generation of the primary magnetic field at a predetermined cycle, the communication unit 270 provides information on the detected magnetic field at the same cycle as the cycle. Repeat the transmission of.
  • the communication start timing of the communication unit 270 is advanced by Tpr as compared with the timing chart shown in FIG. Therefore, the time interval during which the communication unit 270 continues data transmission is Tma-2Tpr, and thus the time interval Tma-2Tpr is preferably longer than the time interval Tdc.
  • the second control unit 250 shown in FIG. 7 can also control the communication operation of the communication unit 270 so as to have the timing shown in FIG. 8, but the present invention is not limited to this. A simpler configuration of the second controller 250 will be described next.
  • FIG. 9 shows a second example of the second controller 250 according to this embodiment.
  • the second control unit 250 of the second example has a configuration in which the third timer 430 and the fourth timer 440 are omitted.
  • the second timer 420 generates a second timer signal that is synchronized with the timing Tpr before the reference timing for stopping the primary magnetic field generated by the magnetic field detection device 200.
  • the second timer 420 is based on the timing signal at every hour output from the second signal generation unit 240 and the preset detection cycle 4 ⁇ Tma from the first period P1 to the fourth period P4.
  • the second timer signal can be generated.
  • the second timer 420 supplies the generated second timer signal to the communication unit 270 as a signal notifying the start and end of data transmission.
  • the communication unit 270 can transmit the information of the detected magnetic field to the outside at substantially the same timing as the timing chart shown in FIG.
  • the second control unit 250 may generate such a timing signal using a counter or the like.
  • the second controller 250 having such a configuration will be described below.
  • FIG. 10 shows a third example of the second controller 250 according to this embodiment.
  • the same operations as those of the second control unit 250 shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the second control unit 250 of the third example has a counter 470 instead of the three timers of the second timer 420 to the fourth timer 440.
  • the counter 470 counts the timing signal from the second signal generation unit 240 and acquires the elapsed time from the reference timing.
  • the counter 470 for example, counts every 1 second after the hour and acquires the elapsed time telp in seconds.
  • telp may be an integer from 0 to 3599.
  • the communication unit 270 starts transmission at a timing when (2k ⁇ 1) ⁇ Tma has elapsed from the hour, and 2 ⁇ (2k ⁇ 1). ) ⁇ Transmission is completed at the timing when Tma-Tpr has elapsed.
  • k is a natural number of 1 or more. That is, the second control unit 250 transmits the data of the communication unit 270 when the count of the counter 470 corresponds to the period between (2k ⁇ 1) ⁇ Tma and 2 ⁇ (2k ⁇ 1) ⁇ Tma ⁇ Tpr. Control the period.
  • the counter 470 communicates with the communication unit 270 when the elapsed time telp is divided by 2 ⁇ Tma, which is the period of data transmission and stop of the communication unit 270, and the remainder telp(mod2 ⁇ Tma) becomes Tma.
  • a timing signal for notifying the start is supplied.
  • the counter 470 supplies a timing signal for notifying the communication unit 270 of the end of communication when the remainder telp(mod2 ⁇ Tma) becomes 2 ⁇ Tma-Tpr.
  • the communication unit 270 operates similarly to the communication unit 270 of the timing chart shown in FIG.
  • the second control unit 250 may generate a timing signal instructing the communication start and end of communication of the communication unit 270 using a counter or the like.
  • the exploration system 10 of the present embodiment even if the target structure 12 to be explored exists underground under a distance of hundreds of meters or more from the ground and takes an exploration time of about several hours, the exploration is performed. It is possible to monitor the exploration status of the system 10 while preventing the detection accuracy from deteriorating.
  • the communication start and the communication end of the communication unit 270 are controlled to reduce the noise superimposed on the detection result of the magnetic sensor unit 210, but the present invention is not limited to this.
  • the charging power source charging the rechargeable battery may generate switching noise or the like.
  • the operation of the charging power supply may be controlled so as to be synchronized with the timing at which the magnetic field generation device 100 generates the magnetic field and the timing at which the generation of the magnetic field is stopped.
  • the operation of the refrigerator motor is controlled by the timing at which the magnetic field generator 100 generates a magnetic field and the magnetic field. You may control so that it may synchronize with the timing which stops generation. Thereby, even if the refrigerator is operated during the search of the target structure 12, the noise superimposed on the detection result of the magnetic sensor unit 210 can be reduced.
  • At least a part of the exploration system 10 according to the present embodiment described above is, for example, a computer or the like.
  • the computer executes, for example, a program to cause the first control unit 140, the first storage unit 150, the interface unit 180, the second control unit 250, the second storage unit 260, the communication unit 270, and the like according to the present embodiment. And functions as at least a part of the monitor device 300.
  • the computer includes a processor such as a CPU, and executes a program stored in the first storage unit 150 and/or the second storage unit 260 to execute the first control unit 140, the first storage unit 150, the interface unit 180, It functions as at least a part of the second control unit 250, the second storage unit 260, and the communication unit 270.
  • the computer may further include a GPU (Graphics Processing Unit) and the like.
  • the present invention it is possible to apply an existing standard wireless LAN such as Wi-Fi to measurement using a high-sensitivity magnetic field sensor, and repeatedly move and install the magnetic field sensor device outdoors such as resource exploration.
  • the wireless LAN device can be installed in the vicinity of the magnetic field sensor, which improves the work efficiency of the measurement.
  • the specific embodiment of the distribution/integration of the device is not limited to the above-described embodiment, and all or a part of the device may be functionally or physically distributed/integrated in arbitrary units. You can Further, a new embodiment that occurs due to an arbitrary combination of a plurality of embodiments is also included in the embodiment of the present invention. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment together.

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Abstract

対象構造を電磁的に探査する探査システムであって、対象構造に向けて磁場を発生する磁場発生装置と、磁場発生装置が発生した磁場に基づき、対象構造から伝播された磁場を検出する磁場検出装置とを備え、磁場検出装置は、磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する通信部を有する、探査システムを提供する。

Description

探査システム、磁気検出装置、および探査方法
　本発明は、探査システム、磁気検出装置、および探査方法に関する。
　地質調査、地下資源探査などの目的で、電磁的に地質の電気的物性を測定する電磁探査技術が知られている。このような電磁探査技術では、地表面から地下の探査対象に向けて、周期的に変化する１次磁場を発生させ、当該１次磁場によって発生する２次磁場を検出する方法が知られている（例えば、特許文献１および２を参照）。
特開２００９－７９９３２号公報 特開２０１４－２３８２７５号公報
　このような探査技術では、探査対象が地上から数百ｍ以上離れてしまうと、探査対象から伝播する２次磁場が微弱になってしまうので、平均化処理等を行うことによって２次磁場を検出していた。この場合、探査時間が数時間程度に長くなってしまうことがあるので、２次磁場の検出状況および検出結果等をモニタしつつ、探査を継続していた。しかしながら、２次磁場の検出中に検出装置から検出結果を他の装置に送信すると、送信動作に起因するノイズが２次磁場を検出中のセンサ出力に重畳してしまい、検出精度が低下することがあった。
　そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、磁場の検出精度の低下を防止しつつ、対象構造の探査中に磁場の検出結果の少なくとも一部を外部に送信できるようにすることを目的とする。
　本発明の第１の態様においては、対象構造を電磁的に探査する探査システムであって、前記対象構造に向けて磁場を発生する磁場発生装置と、前記磁場発生装置が発生した磁場に基づき、前記対象構造から伝播された磁場を検出する磁場検出装置とを備え、前記磁場検出装置は、前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する通信部を有する、探査システムを提供する。
　前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場を発生している期間に、検出した磁場の情報を外部に送信してもよい。前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングよりも前のタイミングにおいて、検出した磁場の情報の送信を停止してもよい。前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングから予め定められた時間が経過するまでは、検出した磁場の情報の送信を停止してもよい。
　前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を開始するタイミングの後に、検出した磁場の情報の送信を開始してもよい。
　本発明の第２の態様においては、対象構造を電磁的に探査する探査方法であって、前記対象構造に向けて磁場発生装置が磁場を発生するステップと、発生された磁場に基づき、前記対象構造により伝播された磁場を検出するステップと、前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期して、検出した磁場の情報を外部に送信するステップとを備える、探査方法を提供する。
　本発明の第３の態様においては、時刻情報を取得する取得部と、前記時刻情報に同期して対象構造に供給された磁場に基づき、前記対象構造から伝播された磁場を検出する磁気センサ部と、前記取得部が取得した前記時刻情報に同期して、前記磁気センサ部が検出した磁場の情報を外部に送信する通信部とを有する磁気検出装置を提供する。
　本発明によれば、磁場の検出精度の低下を防止しつつ、対象構造の探査中に磁場の検出結果の少なくとも一部を外部に送信できるという効果を奏する。
本実施形態に係る探査システム１０の構成例を示す。 本実施形態に係る磁場発生装置１００の構成例を示す。 本実施形態に係る切換部１６０の構成例を示す。 本実施形態に係る第１制御部１４０が切換部１６０の状態を切り換える制御信号の一例を示す。 本実施形態に係る磁場検出装置２００の構成例を示す。 本実施形態に係る磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートの一例を示す。 本実施形態に係る第２制御部２５０の構成例を示す。 本実施形態に係る磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートの変形例を示す。 本実施形態に係る第２制御部２５０の第２例を示す。 本実施形態に係る第２制御部２５０の第３例を示す。
＜探査システム１０の構成例＞
　電磁探査技術は、地質調査および地下資源の探査に実用化されている。電磁探査技術を用いる探査システムは、例えば、時間的に変化する１次磁場を発生させて、地表面から地下の探査すべき対象構造に向けて供給する。１次磁場が時間的に変動すると、当該変動を妨げる方向に誘導電流が発生する。このように発生した誘導電流は、伝播経路に存在する地質の比抵抗の大きさに応じて減衰する。そして、減衰に伴う誘電電流の時間的変化を妨げる方向に新たな誘導電流が発生する。
　このような過程で発生した誘導電流は、伝播経路の比抵抗に応じて減衰する。また、誘導電流は、時間の経過とともに、深部方向に向けて三次元的に拡散する。ここで、例えば、１次磁場を発生させるための一定電流を瞬間的に遮断した場合、深部方向に拡散する誘導電流の深度である拡散深度δは、電流を遮断してからの経過時間ｔを用いてδ＝（２ｔ／σμ）／２（σ：地下の導電率、μ：地下の透磁率）と表すことができる。したがって、探査システムは、１次磁場の減衰に伴って発生する２次磁場を時間の関数として検出することにより、地下地質の比抵抗分布を取得することができる。また、探査システムは、検出時間をより長くすることによって、より深部までの比抵抗分布を取得することができる。探査システムは、例えば、地下の探査すべき対象構造に至る比抵抗分布の断面図を算出することができる。
　従来、このような微小な２次磁場を検出する検出装置として、誘導コイル型磁力計、超電導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ：Superconducting Quantum Interference Device）等を用いることが知られている。特に、ＳＱＵＩＤは、より微小な磁場を検出できるので、地熱、石油、天然ガス探査等の地下深部や、遠方に存在する水中の金属構造物探知などの対象構造の比抵抗分布を取得することができる。そこで、本実施形態において、このようなＳＱＵＩＤを検出装置に用いた例を説明する。
　図１は、本実施形態に係る探査システム１０の構成例を示す。探査システム１０は、上記のように、対象構造１２を電磁的に探査するシステムの一例である。対象構造１２は、例えば、地下の探査すべき地層、鉱物、石油、地下水等を含む、または、含まれる可能性がある領域である。探査システム１０は、磁場発生装置１００と、磁場検出装置２００と、モニタ装置３００とを備える。
　磁場発生装置１００は、対象構造１２に向けて磁場を発生する。磁場発生装置１００は、磁場の発生と、発生した磁場の停止とを制御可能であり、時間的に変動する磁場を発生する。磁場発生装置１００は、外部から受け取るタイミング信号に基づき、磁場の発生のタイミング、および発生した磁場を停止するタイミングを調整する。図１は、磁場発生装置１００がＧＰＳ（Global Positioning System）等の衛星１４から時刻信号を受信し、受信した時刻信号に基づいて、磁場を発生する例を示す。
　磁場検出装置２００は、磁場発生装置１００が発生した磁場に基づき、対象構造１２から伝播された磁場を検出する。磁場検出装置２００は、磁場発生装置１００から、数十ｍないし数千ｍ離れて配置され、対象構造１２からの２次磁場の検出結果をモニタ装置３００に送信する。磁場検出装置２００は、外部から受け取るタイミング信号に基づき、対象構造１２からの２次磁場を検出するタイミング、および検出結果を送信するタイミングを調整する。図１は、磁場検出装置２００がＧＰＳ等の衛星１４から時刻信号を受信し、受信した時刻信号に基づいて、２次磁場を検出するとともに検出結果を送信することで、磁場発生装置１００と磁場検出装置２００が同期して動作する例を示す。なお、図１では説明を簡便にするため、１台の磁場検出装置２００が２次磁場を検出する例を表示したが、これに限定されることはなく、複数の磁場検出装置２００が同期して２次磁場をそれぞれ検出してもよい。
　モニタ装置３００は、磁場検出装置２００と有線または無線で接続され、２次磁場の検出結果を受け取る。モニタ装置３００は、磁場検出装置２００から受け取った２次磁場の検出結果を記憶する。また、モニタ装置３００は、２次磁場の検出結果を表示部等に表示する。これにより、モニタ装置３００のオペレータ等は、磁場検出装置２００の動作が正常であるか否かを確認できる。モニタ装置３００は、２次磁場の検出結果を解析して、対象構造１２の比抵抗分布等を算出してもよい。なお、磁場検出装置２００がこのような解析を実行して、解析結果をモニタ装置３００に送信してもよい。
　また、モニタ装置３００は、磁場発生装置１００と有線または無線で接続されていてもよい。この場合、モニタ装置３００は、磁場発生装置１００に対して動作の確認および動作の実行等を指示することができる。図１は、磁場発生装置１００、磁場検出装置２００、およびモニタ装置３００が、ネットワーク１６を介して接続されている例を示す。ネットワーク１６は、インターネットまたはローカルエリアネットワーク等である。また、モニタ装置３００は、ネットワーク１６を介して、２次磁場の検出結果等を他のサーバ等の装置等に通知してもよい。
　なお、図１において、探査システム１０が磁場発生装置１００、磁場検出装置２００、およびモニタ装置３００を備える例を示したが、これに限定されることはない。探査システム１０は、磁場発生装置１００および磁場検出装置２００を備える構成でもよい。この場合、探査システム１０は、外部の装置等に２次磁場の検出結果または２次磁場の解析結果を送信してもよく、これに代えて、２次磁場の検出結果または２次磁場の解析結果を蓄積してもよい。
　以上のように、探査システム１０は、対象構造１２からの２次磁場を検出し、検出結果をモニタ装置３００に送信して表示する。ここで、対象構造１２が地上から数百ｍ以上離れてしまうと、検出すべき２次磁場は、ｐＴ（ピコテスラ）程度の微弱な磁場になってしまう。そこで、磁場検出装置２００においては、複数回の検出結果を平均化処理すること等により、検出結果に重畳するノイズを低減させていた。しかしながら、このような処理は、探査時間を長期化させてしまい、対象構造１２の探査結果が終了するまでに数時間程度が経過してしまうことがあった。このように探査時間が長期化すると、探査システム１０の動作状態を探査中に確認しないと、不具合が発生しても、判明するのは数時間後になってしまうことがある。
　そこで、対象構造１２の探査中に、２次磁場の検出済みのデータを磁場検出装置２００からモニタ装置３００に送信して磁場の検出状況をモニタすることが考えられる。しかしながら、ＳＱＵＩＤ等を用いて微弱な磁場を検出する磁場検出装置２００は、データの送信動作で発生する電波の影響を受けて検出精度が低下することがある。例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）などの無線通信によるデータ送信中には、電磁波がノイズとなって磁場検出信号に重畳することがある。また、光ファイバ等によるデータ送信を用いても、光源の電気的なスイッチングによって発生する電磁ノイズが電源線を介して磁場検出信号に重畳することがある。
　そこで、本実施形態に係る探査システム１０は、磁場の検出精度の低下を防止しつつ、対象構造１２の探査中に磁場検出装置２００が磁場の検出結果の少なくとも一部および／または、動作状況等をモニタ装置３００に送信する。このような磁場発生装置１００および磁場検出装置２００について、次に説明する。
＜磁場発生装置１００の構成例＞
　図２は、本実施形態に係る磁場発生装置１００の構成例を示す。磁場発生装置１００は、電流生成部１１０と、第１取得部１２０と、第１信号生成部１３０と、第１制御部１４０と、第１記憶部１５０と、切換部１６０と、磁場発生部１７０と、インターフェイス部１８０とを備える。
　電流生成部１１０は、直流の電流を生成する。電流生成部１１０は、例えば、数十アンペアから百アンペア以上の直流電流を生成する。電流生成部１１０は、発電機１１２および変換部１１４を有する。発電機１１２は、例えば、ディーゼル発動機等によって駆動される三相交流発電機である。変換部１１４は、発電機１１２が出力する交流電流を略一定の直流電流に変換する。変換部１１４は、例えば、マトリクスコンバータ、スイッチングレギュレータ等を含む。
　第１取得部１２０は、第１時刻情報を取得する。第１取得部１２０は、例えば、ＧＰＳといったＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）の衛星１４から第１時刻情報を取得する。第１取得部１２０は、例えば、アンテナを有し、外部からの時刻情報を有する信号を受信する。また、第１取得部１２０は、受信した信号からノイズ成分を除去するとともに、信号成分を増幅する受信回路を有してもよい。また、受信回路は、局部発振器、ミキサ等を用いて周波数変換する変換回路を含んでもよい。第１取得部１２０は、取得した第１時刻情報を第１信号生成部１３０に供給する。
　第１信号生成部１３０は、第１時刻情報に基づくタイミング信号を生成する。タイミング信号は、一例として、第１時刻情報に同期したクロック信号である。第１信号生成部１３０は、生成したタイミング信号を第１制御部１４０に供給する。
　第１制御部１４０は、タイミング信号に基づき、電流生成部１１０が発生させた電流を磁場発生部１７０に供給するか否かを切り換えるように制御する。第１制御部１４０は、タイミング信号に同期し、切換部１６０の切り換え動作を制御する制御信号を切換部１６０に供給する。即ち、第１制御部１４０は、第１取得部１２０が取得した第１時刻情報に基づき、切換部１６０の切り換えタイミングを制御する。
　また、第１制御部１４０は、電流生成部１１０が発生させた電流の流れる方向を切り換えるように制御してもよい。また、第１制御部１４０は、切換部１６０を初期化するように制御してもよい。また、第１制御部１４０は、切換部１６０の切り換え状況等を切り換えた時刻と対応付けて第１記憶部１５０に記憶してもよい。また、第１制御部１４０は、電流生成部１１０、第１取得部１２０、第１信号生成部１３０等と接続され、各部の動作の開始、停止、リセット等を実行するように制御してもよい。
　第１記憶部１５０は、切換部１６０の切り換え状況等を記憶する。また、第１記憶部１５０は、切換部１６０の切り換えパターン、初期値等を記憶してもよい。この場合、例えば、第１制御部１４０は、第１記憶部１５０に記憶された切換パターン等を読み出して、切換部１６０に供給する制御信号を生成する。また、第１記憶部１５０は、第１制御部１４０が制御した各部の動作状況等を記憶してもよい。また、第１記憶部１５０は、磁場発生装置１００の動作の過程で生成する（または利用する）中間データ、算出結果、閾値、およびパラメータ等をそれぞれ格納してもよい。また、第１記憶部１５０は、探査システム１０内の各部の要求に応じて、格納したデータを要求元に供給してもよい。
　切換部１６０は、第１制御部１４０から受け取った制御信号に応じて、電流生成部１１０が生成した電流を磁場発生部１７０に供給するか否かを切り換える。また、切換部１６０は、制御信号に応じて、磁場発生部１７０に供給する電流の向きを更に切り換えてもよい。切換部１６０による切り換え動作については、後述する。
　磁場発生部１７０は、電流生成部１１０が生成した電流に基づき、磁場を発生する。磁場発生部１７０は、例えば、ラインソース、ループコイル、インダクションコイル等を有し、電流生成部１１０から供給される電流に応じた磁場を発生する。図２は、磁場発生部１７０がラインソースを有する例を示す。ラインソースは、ケーブル１７２、第１電極１７４、第２電極１７６、および給電端子１７８を含む。
　ケーブル１７２は、数百ｍから数ｋｍの長さを有し、一方向に延伸して地上に配設されている。ケーブル１７２は、例えば、８００ｍから２０００ｍ程度の長さを有する。ケーブル１７２の両端には、第１電極１７４および第２電極１７６が接続されている。また、ケーブル１７２は、例えば、略中間の位置で切断され、切断によって形成された２つの端部に給電端子１７８がそれぞれ設けられている。２つの給電端子１７８は、切換部１６０にそれぞれ接続されている。ケーブル１７２は、一例として、電流容量が１５０Ａの撚線ケーブルである。
　第１電極１７４および第２電極１７６は、８００ｍから２０００ｍ程度の距離を離間して地中に埋設されている。第１電極１７４および第２電極１７６は、より広い面積の電極板であることが好ましく、例えば、それぞれ複数の電極板を有している。第１電極１７４および第２電極１７６のそれぞれは、一例として、６００×１８００ｍｍの亜鉛メッキ鋼板等のトタン板を１０枚有する。この場合、第１電極１７４および第２電極１７６のそれぞれは、複数の電極板を略５ｍの間隔で、深さ２ｍの地中に地表と略平行に埋設されて構成されている。なお、埋設地点が淡水域の場合、複数の電極板は、硫酸アンモニウム肥料等を導電材として散布してから埋設されていることが望ましい。
　インターフェイス部１８０は、磁場発生装置１００の外部と通信する。インターフェイス部１８０は、例えば、無線ＬＡＮ、光ファイバ等でモニタ装置３００と通信する。この場合、モニタ装置３００は、磁場発生装置１００の各部の動作状況を第１制御部１４０に問い合わせてよく、第１制御部１４０は、問い合わせに応じて、各部の動作状況の情報を送信する。また、モニタ装置３００は、インターフェイス部１８０を介して、第１制御部１４０に各部の動作開始、動作停止、リセット等を指示してもよい。この場合、第１制御部１４０は、受け取った指示に応じて、各部を制御する。
　以上の本実施形態に係る磁場発生装置１００は、一例として、地下２０００ｍ程度に存在する対象構造１２に向けて１次磁場を供給することができる。このような磁場発生装置１００の磁場の発生および発生の停止を切り換える切換部１６０について、次に説明する。
＜切換部１６０の構成例＞
　図３は、本実施形態に係る切換部１６０の構成例を示す。図３は、切換部１６０が、電流生成部１１０が生成した電流を磁場発生部１７０に供給するか否か、即ち通電状態にするか遮断状態にするかを切り換える例を示す。また、切換部１６０は、当該電流を磁場発生部１７０に供給する場合に、電流の向きが順方向（第１方向）か逆方向（第２方向）かを、それぞれ切り換える。即ち、切換部１６０が切り換える状態は、第１方向通電、第２方向通電、遮断の３つの状態とする。図３は、切換部１６０が第１方向通電の状態としている例を示す。
　図３は、切換部１６０がスイッチＳＷ１１、スイッチＳＷ１２、スイッチＳＷ２１、およびスイッチＳＷ２２の４つのスイッチを有する例を示す。スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１は、例えば、２入力１出力または１入力２出力といったＣ接点スイッチである。図３において、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１のそれぞれは、端子Ａおよび端子Ｂのいずれかの一方の端子と、共通端子Ｃとの間を電気的に接続または切断する例を示す。
　また、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２は、例えば、１入力１出力といった、Ａ接点スイッチまたはＢ接点スイッチである。各スイッチは、例えば、メカニカルリレー、フォトＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ　ＭＯＳＦＥＴ、およびＩＧＢＴのうち少なくとも一つを用いて構成される。
　図３において、切換部１６０の正側の入力端子をＩｎ＋、負側の入力端子をＩｎ－とした。入力端子Ｉｎ＋および入力端子Ｉｎ－は、電流生成部１１０に接続される。図３において、電流生成部１１０から供給される電流の向きを矢印で示す。また、切換部１６０の正側の出力端子をＯｕｔ＋、負側の出力端子をＯｕｔ－とした。出力端子Ｏｕｔ＋および出力端子Ｏｕｔ－は、磁場発生部１７０の２つの給電端子１７８にそれぞれ接続される。なお、出力端子Ｏｕｔ＋から電流が出力し、出力端子Ｏｕｔ－から電流が入力する電流の方向を第１方向とし、逆向きの方向を第２方向とする。図３において、第１方向の電流の向きを矢印で示す。なお、出力端子Ｏｕｔ＋および出力端子Ｏｕｔ－の間には、サージを吸収するためのバリスタまたはツェナーダイオード等が設けられてよい。
　第１制御部１４０は、このような切換部１６０の各スイッチに制御信号を供給して、第１方向通電、第２方向通電、および遮断の切換部１６０の３つの状態を切り換えるように制御する。例えば、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２をオフにする制御信号を供給して、切換部１６０を遮断状態にする。この場合、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１は、端子Ａおよび端子Ｂのいずれに切り換えられてよく、初期状態の接続でもよい。図３は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１の初期状態において、端子Ａおよび端子Ｃが接続されるようにスイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１が設定されている例を示す。
　また、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２をオンにする制御信号を供給して、切換部１６０を通電状態にする。ここで、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１を端子Ａにそれぞれ接続する制御信号を供給して、切換部１６０を第１方向通電の状態にする（図３）。これに代えて、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１を端子Ｂにそれぞれ接続する制御信号を供給して、切換部１６０を第２方向通電の状態にする。
　なお、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２をオンまたはオフにする場合、予め定められた時間差で当該２つのスイッチをオンに切り換えるように制御することが望ましい。一例として、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ２２をオンにする略１０ｍ秒前に、スイッチＳＷ１２をオンにする。また、第１制御部１４０は、スイッチＳＷ２２をオフにしてから略１０ｍ秒後に、スイッチＳＷ１２をオフにする。これにより、電流を流し始める時刻がスイッチＳＷ１２をオンにする時刻となり、電流の流れを停止する時刻がスイッチＳＷ２２をオフにする時刻となり、各タイミングを明確に設定することができる。
　同様に、第１制御部１４０は、ＳＷ１２をオフにしてから、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１の切り換え動作を制御することが望ましい。一例として、第１制御部１４０は、ＳＷ１２をオフにしてから２０ｍ秒後に、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１を切り換える。以上のようにして、第１制御部１４０が切換部１６０の状態を切り換えるパターンの具体例を次に示す。
＜切換部１６０の切り換えパターンの一例＞
　図４は、本実施形態に係る第１制御部１４０が切換部１６０の状態を切り換える制御信号の一例を示す。図４において、横方向は時間を示し、縦方向は電圧等の信号強度を示す。図４の第１波形は、第１制御部１４０が切換部１６０を通電状態および遮断状態のいずれかに切り換える制御信号を示す。一例として、第１波形がハイ状態の間に切換部１６０が通電状態になり、第１波形がロー状態の間に切換部１６０が遮断状態になる。第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１２およびスイッチＳＷ２２に、第１波形に対応する制御信号を供給する。
　また、図４の第２波形は、第１制御部１４０が切換部１６０を第１方向通電状態、第２方向通電状態および遮断状態のいずれかに切り換える制御信号を示す。一例として、第２波形がハイ状態の間に切換部１６０が第１方向通電状態になり、第２波形がミドル状態の間に切換部１６０が遮断状態になり、第２波形がロー状態の間に切換部１６０が第２方向通電状態になる。第１制御部１４０は、スイッチＳＷ１１およびスイッチＳＷ２１に、第２波形に対応する制御信号を供給する。
　第１制御部１４０は、図４に示す制御信号により、例えば、時刻ｔ１までの期間において、切換部１６０を遮断状態とする。ここで、第１制御部１４０は、時刻ｔ１までの期間を、待機状態または初期状態の第０期間Ｐ０とし、この間に切換部１６０のＳＷ１１とＳＷ２１を第１方向通電の状態に切り換えておく。次に、第１制御部１４０はＳＷ１２、ＳＷ２２を操作し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、切換部１６０から第１方向の電流を磁場発生部１７０に供給する。ここで、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間を、第１期間Ｐ１とする。次に、第１制御部１４０は、ＳＷ１２、ＳＷ２２を操作し、時刻ｔ２で切換部１６０を遮断状態にしたのち、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において、切換部１６０のＳＷ１１とＳＷ２１を第２方向通電の状態に切り換える。ここで、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間を、第２期間Ｐ２とする。
　以下同様に、第１制御部１４０は、切換部１６０のＳＷ１２とＳＷ２２を操作し、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間において、切換部１６０から第２方向の電流を磁場発生部１７０に供給する。ここで、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間を、第３期間Ｐ３とする。次に、第１制御部１４０は、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間において、切換部１６０を遮断の状態に切り換える。ここで、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間を、第４期間Ｐ４とする。以上の操作を繰り返すことで、切換部１６０は期間Ｐ１、Ｐ３で極性が反転する矩形電流を、休止期間Ｐ２、Ｐ４を挟んで交互に磁場発生部１７０に供給し、これに応じて、磁場発生部１７０は期間Ｐ１、Ｐ３で極性が反転する静磁場を、休止期間Ｐ２、Ｐ４を挟んで交互に発生させる。
　なお、第１期間Ｐ１、第２期間Ｐ２、第３期間Ｐ３、および第４期間Ｐ４は、それぞれ、予め定められた時間間隔Ｔｄｃよりも大きい期間であることが望ましい。ここで、時間間隔Ｔｄｃは、例えば、１次磁場の発生および停止に基づいて生じる２次磁場が、地下を伝播して検出限界程度以下に十分に減衰し、次の２次磁場の検出に影響がなくなる程度の時間間隔である。
　時間間隔Ｔｄｃは、一例として、対象構造１２が地下１００ｍ未満の場合、１秒から３秒程度である。また、例えば、対象構造１２を地下２０００ｍの石油貯留層とする水攻法での油水の接触界面の検知を目的とする場合、時間間隔Ｔｄｃは、１０秒程度となる。第１期間Ｐ１、第２期間Ｐ２、第３期間Ｐ３、および第４期間Ｐ４は、略同一の時間間隔でよく、これに代えて、それぞれ異なる時間間隔であってもよい。図４は、各期間が略同一の時間間隔Ｔｍａである例を示す。
　また、第１制御部１４０は、第１期間Ｐ１から第４期間Ｐ４までの期間を１周期として、当該周期を予め定められた回数繰り返す。即ち、第１制御部１４０は、磁場発生部１７０に対して、第１方向に電流が供給される第１期間Ｐ１、第１方向の電流供給が停止される第２期間Ｐ２、第１方向とは逆向きの第２方向の電流が供給される第３期間Ｐ３、および、第２方向の電流供給が停止される第４期間Ｐ４の４つの切換部１６０の状態を、略一定の時間間隔で順次切り換えるように制御する。
　磁場発生部１７０において、例えば、一方向に電流が流れた場合、第１電極１７４および第２電極１７６には、流れる電流の極性に応じた分極が発生することがある。磁場発生部１７０が磁場を発生する毎に、同一の方向に電流が流れると、このような分極が蓄積してしまい、発生する磁場の大きさが不安定になることがある。
　そこで、本実施形態に係る磁場発生装置１００は、図４の第２波形で示すように、一定のインターバルで極性が切り換わる電流を磁場発生部１７０に供給する。これにより、磁場発生部１７０における分極の発生を低減できる。また、例えば、略一定の磁場のオフセット誤差が生じている場合でも、磁場の発生方向を逆転させるので、両方向の磁場に対する検出結果を平均化することで、当該オフセット誤差をキャンセルして低減させることができる。なお、ＳＷ１２およびＳＷ２２を省略しても電流の供給は可能である。本実施形態の磁場発生装置１００の形態では、磁場発生部１７０に電流が供給されないＰ２およびＰ４の期間、ＳＷ１２およびＳＷ２２を用いて、ラインソースの第１電極１７４および第２電極１７６の間を磁場発生部１７０の経由で遮断する。これにより、通電期間中の分極で発生した電荷が、磁場発生部１７０のラインソース経由で逆流することで、意図しない磁場が発生することを防止することができる。また、このような遮断状態において、磁場発生部１７０が電流生成部１１０と絶縁されるため、非通電期間中の感電等を防止することが可能となる。
　以上の本実施形態に係る磁場発生装置１００は、第１時刻情報に同期しつつ、予め定められた周期で磁場の発生と磁場の発生の停止とを繰り返す。このような磁場発生装置１００が発生する１次磁場に基づいて対象構造１２から伝播される２次磁場を、磁場検出装置２００が検出する。このような磁場検出装置２００について、次に説明する。
＜磁場検出装置２００の構成例＞
　図５は、本実施形態に係る磁場検出装置２００の構成例を示す。磁場検出装置２００は、磁気センサ部２１０と、変換回路部２２０と、第２取得部２３０と、第２信号生成部２４０と、第２制御部２５０と、第２記憶部２６０と、通信部２７０とを備える。
　磁気センサ部２１０は、対象構造１２から伝播された磁場を検出する。磁気センサ部２１０は、磁場発生装置１００が発生した１次磁場に基づいて対象構造１２から伝播された２次磁場を検出する。磁気センサ部２１０は、例えば、ＳＱＵＩＤを有し、入力する磁束に応じた電圧値を検出信号として出力する。この場合、磁気センサ部２１０は、ＳＱＵＩＤを収容する冷却容器と、温度センサとを更に有する。冷却容器は、例えば、デュワー瓶であり、ＳＱＵＩＤおよび温度センサを収容して、液体窒素等の冷却材が充填される。温度センサは、一例として、白金抵抗センサである。なお、磁気センサ部２１０は、複数のＳＱＵＩＤを有してもよい。
　変換回路部２２０は、磁気センサ部２１０の検出信号をデジタル信号に変換する。変換回路部２２０は、例えば、ＦＬＬ（Flux Locked Loop）回路と、Ａ／Ｄコンバータを有する。ＦＬＬ回路は、ＳＱＵＩＤに入力する磁束とＳＱＵＩＤの出力とを一意に対応付けた電圧信号に変換して出力する。Ａ／Ｄコンバータは、ＦＬＬ回路から出力される電圧信号をデジタル信号に変換する。ＦＬＬ回路およびＡ／Ｄコンバータについては、既知であり、ここでは詳細な説明を省略する。また、変換回路部２２０は、温度センサの検出信号をデジタル信号に変換してもよい。変換回路部２２０は、変換したデジタル信号を第２制御部２５０に供給する。
　第２取得部２３０は、磁場発生装置１００の第１取得部１２０が取得した第１時刻情報と同期した第２時刻情報を取得する。第２取得部２３０は、第１取得部１２０が取得した第１時刻情報の取得元から第２時刻情報を取得することが望ましい。第２取得部２３０は、例えば、ＧＰＳ等の衛星１４から第２時刻情報を取得して、磁場検出装置２００内部のタイミングを制御するために利用する。これにより、磁場発生装置１００および磁場検出装置２００の内部は、同期したタイミングで動作できる。第２取得部２３０は、例えば、アンテナおよび受信回路を有し、外部からの時刻情報を有する信号を受信する。第２取得部２３０は、取得した第２時刻情報を第２信号生成部２４０に供給する。
　第２信号生成部２４０は、第２時刻情報に基づくタイミング信号を生成する。タイミング信号は、一例として、第２時刻情報に同期したクロック信号である。第２信号生成部２４０は、生成したタイミング信号を第２制御部２５０に供給する。
　第２制御部２５０は、変換回路部２２０から受け取ったデジタル信号を第２記憶部２６０に記憶する。第２制御部２５０は、例えば、クロック信号で駆動されるタイマ回路を有し、当該タイマ回路によって生成される時刻情報に対応付けて、当該デジタル信号を第２記憶部２６０に記憶する。また、第２制御部２５０は、時刻情報に基づき、変換回路部２２０から受け取ったデジタル信号を通信部２７０に供給して、当該デジタル信号を外部に送信させる。第２制御部２５０は、例えば、磁場発生装置１００における予め定められた動作タイミングを基準とし、当該基準タイミングに基づいたタイミングで、当該デジタル信号を外部に送信させる。
　第２記憶部２６０は、磁気センサ部２１０が検出した磁場の情報を、時刻情報に対応付けて記憶する。第２記憶部２６０は、温度センサが検出した温度の情報を更に記憶してもよい。第２記憶部２６０は、磁場検出装置２００の動作の過程で生成する（または利用する）中間データ、算出結果、閾値、およびパラメータ等をそれぞれ格納してもよい。また、第２記憶部２６０は、探査システム１０内の各部の要求に応じて、格納したデータを要求元に供給してもよい。
　通信部２７０は、磁場検出装置２００の外部と通信する。通信部２７０は、例えば、無線ＬＡＮ、光ファイバ等でモニタ装置３００と通信する。通信部２７０は、第２時刻情報に基づくタイミングで、検出した磁場の情報を外部に送信する。これにより、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する。通信部２７０は、第２制御部２５０から受け取った制御信号に応じて、当該磁場の情報を送信する。また、通信部２７０は、当該制御信号に応じて、当該磁場の情報の送信を停止する。通信部２７０の送信動作等については、後述する。
　また、通信部２７０は、外部からの要求に応じて、検出した磁場の情報および各部の動作状況等を送信してもよい。この場合、モニタ装置３００は、磁場の情報および磁場検出装置２００の各部の動作状況等を、通信部２７０を介して第２制御部２５０に問い合わせてよい。第２制御部２５０は、問い合わせに応じて、要求された情報を送信する。また、モニタ装置３００は、通信部２７０を介して、第２制御部２５０に各部の動作開始、動作停止、リセット等を指示してもよい。この場合、第２制御部２５０は、受け取った指示に応じて、各部を制御する。このように、通信部２７０は、外部とのインターフェイスとして機能してもよい。
　以上のように、本実施形態に係る探査システム１０は、磁場発生装置１００の１次磁場の発生動作のタイミングと、磁場検出装置２００の２次磁場の検出結果を送信するタイミングとを、時刻情報に基づいて同期させる。このような磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミング動作について、次に説明する。
＜タイミングチャートの第１例＞
　図６は、本実施形態に係る磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートの一例を示す。図６の横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅強度を示す。第１波形および第２波形は、磁場発生装置１００において、第１制御部１４０が切換部１６０に供給する制御信号の一例を示す。第１波形および第２波形は、図４で説明した第１波形および第２波形の一例と略同一の信号波形なので、ここでは説明を省略する。
　第３波形は、磁場検出装置２００において、第２制御部２５０が通信部２７０に供給する制御信号の一例を示す。図６において、第３波形がハイ状態となる期間は、通信部２７０に２次磁場の検出結果を送信させる期間とする。また、信号Ｓ３がロー状態となる期間は、通信部２７０の２次磁場の検出結果の送信を停止させる期間とする。
　ここで、対象構造１２から伝播する２次磁場は、１次磁場の時間的な変動に応じて発生する。したがって、磁場発生装置１００の対象構造１２に対する１次磁場の供給を遮断したことに応じて、当該２次磁場が発生する。例えば、図６において、対象構造１２の探査に用いられる２次磁場は、第１期間Ｐ１から第２期間Ｐ２に切り換わってから磁場検出装置２００に向けて伝播することになる。同様に、２次磁場は、第３期間Ｐ３から第４期間Ｐ４に切り換わってから磁場検出装置２００に向けて伝播することになる。
　したがって、磁場検出装置２００は、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４において、伝播された２次磁場を検出する。そこで、磁場検出装置２００は、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４といった、少なくとも２次磁場が伝播している期間において、磁場の検出動作とは独立に動作し、かつ、ノイズを発生し得る動作の少なくとも一部を停止する。これにより、磁場検出装置２００内部で発生するノイズが、２次磁場の検出結果に与える影響を低減できる。
　第２制御部２５０は、例えば、磁場発生装置１００が磁場の発生を停止している期間において、通信部２７０から外部への通信動作を停止させる。この場合、第２制御部２５０は、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４において、ロー状態となる第３波形を通信部２７０に供給する。また、例えば、第２制御部２５０は、第１期間Ｐ１および第３期間Ｐ３において、ハイ状態となる第３波形を通信部２７０に供給する。
　このように、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場を発生している期間に、検出した磁場の情報を外部に送信する。また、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を停止する基準タイミングから予め定められた時間が経過するまでは、検出した磁場の情報の送信を停止する。図６は、磁場発生装置１００が次に１次磁場を発生するまで、即ち、基準タイミングから時間間隔Ｔｍａ（＞Ｔｄｃ）が経過するまで、通信部２７０の通信動作を停止する例を示す。
　以上のように、通信部２７０は、探査システム１０の対象構造１２の探査中において、磁気センサ部２１０が２次磁場を検出する期間の通信動作を停止させる。したがって、本実施形態の探査システム１０は、通信部２７０の通信動作による磁場の検出精度の低下を防止しつつ、対象構造１２の探査中に磁場の検出結果の少なくとも一部を外部に送信できる。また、通信部２７０の通信動作による磁場の検出精度の低下を防止できるので、当該通信部２７０を変換回路部２２０の近傍に設けて、磁場検出装置２００全体の大きさをコンパクトにすることができる。
　また、探査システム１０は、磁場発生装置１００が１次磁場の発生を停止している期間において発生する２次磁場を検出する。したがって、例えば、変換部１１４が交流電流から直流電流に変換する動作によって発生するリップル等、磁場発生装置１００が１次磁場を発生することに伴って生じさせてしまうノイズ成分を、磁気センサ部２１０の検出結果に重畳することを防止できる。
　なお、図６に示すように、第１期間Ｐ１、第２期間Ｐ２、第３期間Ｐ３、および第４期間Ｐ４を略同一の時間間隔Ｔｍａとし、時間間隔Ｔｍａを商用交流電源周波数の周期の整数倍とすることが望ましい。これにより、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４の２次磁場の検出結果間での差を算出することにより、商用電源周波数に基づくノイズ成分をキャンセルして低減させることができる。
　また、第２制御部２５０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を停止する基準タイミングよりも前のタイミングで、通信部２７０から外部への通信動作を停止させることが望ましい。即ち、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を停止するタイミングよりも前のタイミングにおいて、検出した磁場の情報の送信を停止する。図６は、通信部２７０が基準タイミングよりも予め定められた時間Ｔｐｒだけ前の時刻において、通信動作を停止する例を示す。
　ここで、時間Ｔｐｒは、通信部２７０のデータ送信に伴うノイズの発生が収束し、磁気センサ部２１０の検出結果への影響が低減できる程度の時間である。時間Ｔｐｒは、例えば、０．０２秒から３秒程度であり、好ましくは、０．０６秒から１秒程度であり、より好ましくは、０．１秒から１秒程度である。通信部２７０がデータ送信を継続する時間間隔は、Ｔｍａ－Ｔｐｒとなり、当該時間間隔Ｔｍａ－Ｔｐｒは、時間間隔Ｔｄｃよりも長い間隔であることが望ましい。これにより、時間間隔Ｔｍａ－Ｔｐｒにおいて、遮断状態から通電状態への遷移に伴って発生する２次磁場を検出限界程度以下に十分に減衰させて、次に発生する２次磁場の検出への影響を低減させることができる。
　また、時間Ｔｐｒは、商用電源周波数の周期の整数倍であることが望ましい。この場合においても、第２期間Ｐ２を含む期間および第４期間Ｐ４を含む期間の２次磁場の検出結果の差分を算出することで、商用電源周波数に基づくノイズ成分をキャンセルして低減できる。
　なお、図６において、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を開始するタイミングと略同一のタイミングで、検出した磁場の情報の送信を開始する例を示すが、これに限定されることはない。これに代えて、通信部２７０は、磁場発生装置１００が磁場の発生を開始するタイミングの後に、検出した磁場の情報の送信を開始してもよい。このように、通信部２７０は、第１期間Ｐ１および第３期間Ｐ３に含まれる期間において、検出した磁場の情報を外部に送信することで、１次磁場の発生に伴って発生するノイズ成分の影響を低減できる。
　以上の磁場検出装置２００において、磁気センサ部２１０は、対象構造１２の探査中に２次磁場の検出を継続して実行してもよい。この場合、磁場検出装置２００は、探査期間における連続した２次磁場の検出結果を第２記憶部２６０に記憶する。この場合、記憶された検出結果には、通信部２７０の通信機関にはノイズが重畳することになるが、探査期間中の長周期のノイズも重畳されることがある。当該長周期のノイズは、例えば、地磁気変動、鉄道電流に起因する磁場の変動、スリップ等の磁場測定におけるエラー現象等である。
　例えば、磁場検出装置２００またはモニタ装置３００は、探査期間における連続した２次磁場の検出結果を解析することにより、このような長周期のノイズを検出できる。したがって、磁場検出装置２００またはモニタ装置３００は、通信部２７０が送信した検出結果から長周期のデータを除去することができ、より精度の高い検出結果を取得することができる。また、第２期間Ｐ２および第４期間Ｐ４といった、１次磁場の遮断期間においては、高周波ノイズのレベルが低いので、磁気センサ部２１０は、スリップ現象の発生を抑制することができ、より精度の高い検出結果が得られる。
　以上の説明では、磁場発生装置１００および磁場検出装置２００が時刻情報を用いることで同期し、１次磁場の発生と１次磁場に基づく２次磁場の検出と検出結果の送信とを実行する探査システム１０の例を説明した。これに加えて、探査システム１０は、予め定められた時刻に、予め定められた動作を実行してもよい。例えば、第１制御部１４０は、毎正時において、切換部１６０が電流生成部１１０から磁場発生部１７０への電流の供給を停止するように制御する。このように、探査システム１０が、電流の供給を制御するタイミングを毎正時とすることで、簡便にタイミング設計等を実行できる。
　また、この場合、第１期間Ｐ１から第４期間Ｐ４までの検出の周期４・Ｔｍａを、例えば、秒の単位において、３６００の約数となるように設定することが好ましい。これにより、基準タイミング等が秒単位で自然数となり、磁場発生装置１００および磁場検出装置２００の内部の時間計算において、剰余時間の処理を低減させることができる。一例として、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４＝Ｔｍａ＝１０秒、Ｔｐｒ＝０．１秒等に設定することが考えられる。通信部２７０の通信動作が図６に示すようなタイミングとなるように制御する第２制御部２５０のより具体的な構成について、次に説明する。
＜第２制御部２５０の第１例＞
　図７は、本実施形態に係る第２制御部２５０の構成例を示す。第２制御部２５０は、第１タイマ４１０と、第２タイマ４２０と、第３タイマ４３０と、第４タイマ４４０と、ＣＰＵ４５０と、バス４６０とを有する。第１タイマ４１０から第４タイマ４４０は、予め定められた時間が経過したことを通知する信号を出力する。第１タイマ４１０から第４タイマ４４０、およびＣＰＵ４５０は、バス４６０を介して互いに通信する。また、第２制御部２５０は、バス４６０を介して、変換回路部２２０、第２記憶部２６０、および通信部２７０と通信してもよい。
　第１タイマ４１０は、第２信号生成部２４０が出力するタイミング信号に同期した第１タイマ信号を、変換回路部２２０に供給する。第１タイマ信号は、例えば、変換回路部２２０のＡ／Ｄコンバータ等を駆動する。なお、第２制御部２５０は、当該第１タイマ信号で駆動されるＤＭＡコントローラ等を更に有し、Ａ／Ｄコンバータからデータを読み出して第２記憶部２６０等に転送してよい。
　第２タイマ４２０は、磁場検出装置２００が発生した１次磁場を停止する基準タイミング、即ち、第１期間Ｐ１から第２期間Ｐ２への遷移、および、第３期間Ｐ３から第４期間Ｐ４への遷移のタイミングに同期した第２タイマ信号を生成する。第２タイマ４２０は、例えば、第２信号生成部２４０が出力する毎正時のタイミング信号と、予め設定された第１期間Ｐ１から第４期間Ｐ４までの検出周期４・Ｔｍａとに基づき、第２タイマ信号を生成する。第２タイマ４２０は、生成した第２タイマ信号を、タイマスタート信号として第３タイマ４３０および第４タイマ４４０に供給する。
　第３タイマ４３０は、第２タイマ信号を受け取ったタイミングよりも時刻が２Ｔｍａ－Ｔｐｒだけ後のタイミングに同期した第３タイマ信号を生成する。第３タイマ４３０は、生成した第３タイマ信号を、データ送信終了を通知する信号として通信部２７０に供給する。
　第４タイマ４４０は、第２タイマ信号を受け取ったタイミングよりも時刻がＴｍａだけ後のタイミングに同期した第４タイマ信号を生成する。第４タイマ４４０は、生成した第４タイマ信号を、データ送信開始を通知する信号として通信部２７０に供給する。
　以上のように、第３タイマ４３０および第４タイマ４４０は、第２タイマ４２０からの基準タイミングを受け取る毎に、データ送信開始およびデータ送信終了を通知する信号を通信部２７０に供給する。これにより、通信部２７０は、図６に示すようなタイミングチャートと略同一のタイミングで、検出した磁場の情報を外部に送信することができる。ここで、第３タイマ４３０および第４タイマ４４０は、第２タイマ４２０の基準タイミングに基づいて駆動されるので、第２タイマ４２０の精度よりも低い精度のタイマでもよい。
　例えば、第３タイマ４３０および第４タイマ４４０は、システムクロックで駆動され、ＯＳ上で動作するアプリケーションソフトウェアとして実装されるタイマでもよい。また、第１タイマ４１０および第２タイマ４２０は、高精度クロック回路等で構成されてもよい。なお、図６に示す磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートは、一例であり、これに限定されることはない。そこで、図６とは異なるタイミングチャートについて、次に説明する。
＜タイミングチャートの第２例＞
　図８は、本実施形態に係る磁場発生装置１００および磁場検出装置２００のタイミングチャートの変形例を示す。図８の横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅強度を示す。第１波形および第２波形は、磁場発生装置１００において、第１制御部１４０が切換部１６０に供給する制御信号の一例を示す。第１波形および第２波形は、図４で説明した第１波形および第２波形の一例と略同一の信号波形なので、ここでは説明を省略する。
　第４波形は、磁場検出装置２００において、第２制御部２５０が通信部２７０に供給する制御信号の一例を示す。図８において、第１波形がハイ状態となる期間は、通信部２７０に２次磁場の検出結果を送信させる期間とする。また、第３波形がロー状態となる期間は、通信部２７０の２次磁場の検出結果の送信を停止させる期間とする。
　第４波形は、第１波形の立ち上がりタイミングおよび立ち下りタイミングが予め定められた時間Ｔｐｒだけ早くなるように、第１波形の信号位相をシフトした信号である。即ち、通信部２７０は、磁場発生装置１００が予め定められた周期で１次磁場の発生と１次磁場の発生の停止とを繰り返す場合に、当該周期と同一の周期で、検出した磁場の情報の送信を繰り返す。図８に示す変形例のタイミングチャートは、図６に示すタイミングチャートと比較して、通信部２７０の通信開始のタイミングがＴｐｒだけ早くなる。したがって、通信部２７０がデータ送信を継続する時間間隔がＴｍａ－２Ｔｐｒとなるので、当該時間間隔Ｔｍａ－２Ｔｐｒは、時間間隔Ｔｄｃよりも長い間隔であることが望ましい。
　一例として、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４＝Ｔｍａ＝１５秒、Ｔｐｒ＝０．１秒等に設定することが考えられる。図７に示す第２制御部２５０は、通信部２７０の通信動作を図８に示すようなタイミングとなるように制御することもできるが、これに限定されることはない。第２制御部２５０のより簡易な構成について、次に説明する。
＜第２制御部２５０の第２例＞
　図９は、本実施形態に係る第２制御部２５０の第２例を示す。図９に示す第２例の第２制御部２５０において、図７に示された第２制御部２５０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第２例の第２制御部２５０は、第３タイマ４３０および第４タイマ４４０を省略した構成である。
　第２タイマ４２０は、磁場検出装置２００が発生した１次磁場を停止する基準タイミングよりもＴｐｒだけ前のタイミングに同期した第２タイマ信号を生成する。第２タイマ４２０は、第２信号生成部２４０が出力する毎正時のタイミング信号と、予め設定された第１期間Ｐ１から第４期間Ｐ４までの検出周期４・Ｔｍａとに基づき、このような第２タイマ信号を生成できる。そして、第２タイマ４２０は、生成した第２タイマ信号を、データ送信開始およびデータ送信終了を通知する信号として通信部２７０に供給する。これにより、通信部２７０は、図８に示すようなタイミングチャートと略同一のタイミングで、検出した磁場の情報を外部に送信することができる。
　以上の本実施形態に係る第２制御部２５０は、タイマを用いて通信部２７０の通信開始および通信終了を指示するタイミング信号を生成する例を説明したが、これに限定されることはない。第２制御部２５０は、カウンタ等を用いて、このようなタイミング信号を生成してもよい。このような第２制御部２５０について、次に説明する。
＜第２制御部２５０の第３例＞
　図１０は、本実施形態に係る第２制御部２５０の第３例を示す。図１０に示す第３例の第２制御部２５０において、図７に示された第２制御部２５０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第３例の第２制御部２５０は、第２タイマ４２０から第４タイマ４４０の３つのタイマの代わりに、カウンタ４７０を有する。
　カウンタ４７０は、第２信号生成部２４０からのタイミング信号をカウントして、基準タイミングからの経過時間を取得する。カウンタ４７０は、例えば、正時から１秒経過するタイミング毎にカウントして、秒単位の経過時間ｔｅｌｐを取得する。ここで、ｔｅｌｐは、０から３５９９までの整数でよい。
　例えば、図６に示すタイミングチャートでは、正時を基準タイミングとすると、通信部２７０は、当該正時から（２ｋ－１）・Ｔｍａが経過したタイミングで送信を開始し、２・（２ｋ－１）・Ｔｍａ－Ｔｐｒが経過したタイミングで送信を終了している。ここで、ｋは１以上の自然数である。即ち、第２制御部２５０は、カウンタ４７０のカウントが、（２ｋ－１）・Ｔｍａから２・（２ｋ－１）・Ｔｍａ－Ｔｐｒの間の期間に相当した場合に、通信部２７０のデータ送信期間とするように制御する。
　例えば、カウンタ４７０は、通信部２７０のデータの送信と停止の周期である２・Ｔｍａで経過時間ｔｅｌｐを除し、剰余ｔｅｌｐ（ｍｏｄ２・Ｔｍａ）がＴｍａとなった場合に、通信部２７０に通信開始を通知するタイミング信号を供給する。また、カウンタ４７０は、当該剰余ｔｅｌｐ（ｍｏｄ２・Ｔｍａ）が２・Ｔｍａ－Ｔｐｒとなった場合に、通信部２７０に通信終了を通知するタイミング信号を供給する。これにより、通信部２７０は、図６に示すタイミングチャートの通信部２７０と同様に動作する。以上のように、第２制御部２５０は、カウンタ等を用いて、通信部２７０の通信開始および通信終了を指示するタイミング信号を生成してもよい。
　以上の本実施形態に係る探査システム１０によれば、探査すべき対象構造１２が地上から数百ｍ以上離間した地下に存在し、数時間程度の探査時間がかかる場合であっても、当該探査システム１０の探査状況等を検出精度の低下を防止しつつモニタできる。なお、本実施形態において、通信部２７０の通信開始および通信終了を制御して、磁気センサ部２１０の検出結果に重畳するノイズを低減させる例を説明したが、これに限定されることはない。
　例えば、探査システム１０内部において、充電電池を用いる場合、当該充電電池に充電する充電用電源がスイッチングノイズ等を発生することがある。この場合においても、充電用電源の動作を、磁場発生装置１００が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期するように制御してもよい。これにより、対象構造１２の探査中に充電池に充電しても、磁気センサ部２１０の検出結果に重畳するノイズを低減できる。
　同様に、探査システム１０が磁気センサ部２１０の冷却に用いる冷媒を生産する冷凍機のモータを備える場合でも、当該冷凍機のモータの動作を、磁場発生装置１００が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期するように制御してもよい。これにより、対象構造１２の探査中に冷凍機を動作させても、磁気センサ部２１０の検出結果に重畳するノイズを低減できる。
　以上の本実施形態に係る探査システム１０の少なくとも一部は、一例として、コンピュータ等である。コンピュータは、例えば、プログラム等を実行することにより、本実施形態に係る第１制御部１４０、第１記憶部１５０、インターフェイス部１８０、第２制御部２５０、第２記憶部２６０、通信部２７０、およびモニタ装置３００のうちの少なくとも一部として機能する。
　コンピュータは、ＣＰＵ等のプロセッサを備え、第１記憶部１５０および／または第２記憶部２６０に記憶されたプログラムを実行することによって、第１制御部１４０、第１記憶部１５０、インターフェイス部１８０、第２制御部２５０、第２記憶部２６０、および通信部２７０の少なくとも一部として機能する。コンピュータは、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等を更に備えてもよい。
　本発明によれば、Ｗｉ－Ｆｉ等の既存規格の無線ＬＡＮを高感度の磁場センサを使用した測定に適用することが可能であり、資源探査など屋外で、磁場センサ装置の移動と設置を繰り返しながら、磁場の測定を行う場合、磁場センサの近傍に無線ＬＡＮ装置を設置することが可能となるため、測定の作業効率が向上する。以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
１０　探査システム
１２　対象構造
１４　衛星
１６　ネットワーク
１００　磁場発生装置
１１０　電流生成部
１１２　発電機
１１４　変換部
１２０　第１取得部
１３０　第１信号生成部
１４０　第１制御部
１５０　第１記憶部
１６０　切換部
１７０　磁場発生部
１７２　ケーブル
１７４　第１電極
１７６　第２電極
１７８　給電端子
１８０　インターフェイス部
２００　磁場検出装置
２１０　磁気センサ部
２２０　変換回路部
２３０　第２取得部
２４０　第２信号生成部
２５０　第２制御部
２６０　第２記憶部
２７０　通信部
３００　モニタ装置
４１０　第１タイマ
４２０　第２タイマ
４３０　第３タイマ
４４０　第４タイマ
４５０　ＣＰＵ
４６０　バス
４７０　カウンタ

Claims (7)

  1. 　対象構造を電磁的に探査する探査システムであって、
    　前記対象構造に向けて磁場を発生する磁場発生装置と、
    　前記磁場発生装置が発生した磁場に基づき、前記対象構造から伝播された磁場を検出する磁場検出装置と
    　を備え、
    　前記磁場検出装置は、前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングに同期して、検出した磁場の情報を外部に送信する通信部を有する、
    　探査システム。
  2. 　前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場を発生している期間に、検出した磁場の情報を外部に送信する、請求項１に記載の探査システム。
  3. 　前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングよりも前のタイミングにおいて、検出した磁場の情報の送信を停止する、請求項１または２に記載の探査システム。
  4. 　前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を停止するタイミングから予め定められた時間が経過するまでは、検出した磁場の情報の送信を停止する、請求項１から３のいずれか一項に記載の探査システム。
  5. 　前記通信部は、前記磁場発生装置が磁場の発生を開始するタイミングの後に、検出した磁場の情報の送信を開始する、請求項１から４のいずれか一項に記載の探査システム。
  6. 　対象構造を電磁的に探査する探査方法であって、
    　前記対象構造に向けて磁場発生装置が磁場を発生するステップと、
    　発生された磁場に基づき、前記対象構造により伝播された磁場を検出するステップと、
    　前記磁場発生装置が磁場を発生するタイミングおよび磁場の発生を停止するタイミングと同期して、検出した磁場の情報を外部に送信するステップと
    　を備える、
    　探査方法。
  7. 　時刻情報を取得する取得部と、
    　前記時刻情報に同期して対象構造に供給された磁場に基づき、前記対象構造から伝播された磁場を検出する磁気センサ部と、
    　前記取得部が取得した前記時刻情報に同期して、前記磁気センサ部が検出した磁場の情報を外部に送信する通信部と
    　を有する磁気検出装置。
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