水分检测装置、水分检测方法和水分检测程序

摘要

课题：即使不是熟练技术人员，也能够高精度地检测地下的水分。解决方法：水分检测装置(100)具备电流电极对(21)、(22)，电位电极对(23)、(24)，以及频率设定部(161)、电阻率计算部(162)、推测部(163)。频率设定部(161)设定交流电流的频率，在第一频率F1到第二频率F2(＞F1)之间，以相同的频率间隔ΔF设定频率。在每次设定频率时，电阻率计算部(162)使用由电流电极对(21)、(22)检测的电流值A和由电位电极对(23)、(24)检测的电压值V，求出地下的预定区域的电阻率值ρ。推测部(163)求出电阻率值ρ的最大值ρ1和最小值ρ2，最大值ρ1除以最小值ρ2的商越小时，则推测上述预定区域中含有的水分越多。

说明书

技术领域

本发明涉及对地下的预定区域中含有的水分进行检测的水分检测装置、水分检测方法和水分检测程序。

背景技术

已知以往有一种技术，对地下的预定区域中含有的水分进行检测。例如，公开了一种检测装置，通过切换开关对偶极-偶极排列的4电极进行选择并切换间隔和位置，从而对地下水脉进行检测(参照专利文献1)。

专利文献1中公开了一种水脉检测装置，具备若干对电流电极对、若干对电位电极对、第一计算单元、第二计算单元和推测单元。上述若干对电流电极对测量输入到地表的预定区域的交流电流的电流值。上述若干对电位电极对测量对应于交流电流的电压值。上述第一计算单元使用电流值和电压值，对表示地表的预定区域的电阻率的第一电阻率值进行计算，其中的电流值和电压值基于具有第一频率的交流电流。上述第二计算单元使用电流值和电压值，对表示上述地表的预定区域的电阻率的第二电阻率值进行计算，其中的电流值和电压值基于具有比上述第一频率高的第二频率的交流电流。上述推测单元在第二电阻率值比第一电阻率值大且差是规定值以上的情况下，推测地表的预定区域中含有水脉。

还记载了以下内容：根据上述水脉检测装置，对于地表中的相同区域，基于具有2种频率的交流电流得到的2种电阻率值对水脉进行检测，从而能够高精度地检测水脉。

〔专利文献)

专利文献1：日本特开2011-112357号公报

发明内容

然而，对于专利文献1所述的水脉检测装置，存在难以恰当地设定上述第一频率和上述第二频率的情况。换句话说，上述第一频率和上述第二频率的设定是基于熟练技术人员的经验而设定的。

本发明所涉及的水分检测装置、水分检测方法和水分检测程序是鉴于上述课题而作出的，其目的在于使非熟练技术人员也高精度地对地下的水分进行检测。

本发明所涉及的水分检测装置是对地下的预定区域中含有的水分进行检测的水分检测装置。所述水分检测装置具备：若干对电流电极对、若干对电位电极对、频率设定单元、电阻率计算单元和推测单元。所述若干对电流电极对测量输入到所述预定区域的交流电流的电流值。所述若干对电位电极对测量对应于所述交流电流的电压值。所述频率设定单元对所述交流电流的频率进行设定，在预先设定的第一频率到高于所述第一频率的第二频率之间，以规定的频率间隔设定若干个频率。在所述频率设定单元每次设定频率后，所述电阻率计算单元使用所述电流值和所述电压值，求出所述预定区域的电阻率值。还有，所述推测单元求出所述电阻率值的最大值和最小值，所述最大值除以所述最小值的商越小，则推测所述预定区域中含有的水分越多。

本发明所涉及的水分检测装置是对地下的预定区域中含有的水分进行检测的水分检测装置。所述水分检测装置具备：若干对电流电极对、若干对电位电极对、频率设定单元、电阻率计算单元、偏差计算单元和频带选取单元。所述若干对电流电极对测量输入到所述预定区域的交流电流的电流值。所述若干对电位电极对测量对应于所述交流电流的电压值。所述频率设定单元对所述交流电流的频率进行设定，在预先设定的第三频率到高于所述第三频率的第四频率之间，以规定的频率间隔设定若干个频率。在所述频率设定单元每次设定频率后，所述电阻率计算单元使用所述电流值和所述电压值，求出所述预定区域的电阻率值。所述偏差计算单元将所述第三频率到所述第四频率之间分割成2个以上的区间，在所述区间的每一个中，求出所述电阻率计算单元所求得的电阻率值的标准偏差。所述频带选取单元选取与所述偏差计算单元所求得的标准偏差最大的区间相对应的频带，作为对地下含有的水分进行检测的频带。

本发明所涉及的水分检测方法是使用水分检测装置的水分检测方法，所述水分检测装置具备测量输入到地下的预定区域的交流电流的电流值的若干对电流电极对、测量对应于所述交流电流的电压值的若干对电位电极对，并对所述预定区域中含有的水分进行检测。所述水分检测方法具有频率设定工序、电阻率计算工序和推测工序。所述频率设定工序中，对所述交流电流的频率进行设定，在预先设定的第一频率到高于所述第一频率的第二频率之间，以规定的频率间隔设定若干个频率。所述电阻率计算工序，在所述频率设定工序中每次设定频率后，使用所述电流值和所述电压值，求出表示所述预定区域的电阻率的电阻率值。所述推测工序中，求出所述电阻率值的最大值和最小值，所述最大值除以所述最小值的商越小，则推测所述预定区域的地下含有的水分越多。

本发明所涉及的水分检测方法是使用水分检测装置的水分检测方法，所述水分检测装置具备测量输入到地下的预定区域的交流电流的电流值的若干对电流电极对、测量对应于所述交流电流的电压值的若干对电位电极对，并对所述预定区域中含有的水分进行检测。所述水分检测方法具有频率设定工序、电阻率计算工序、偏差计算工序和频带选取工序。所述频率设定工序中，对所述交流电流的频率进行设定，在预先设定的第三频率到高于所述第三频率的第四频率之间，以规定的频率间隔设定若干个频率。所述电阻率计算工序，在所述频率设定工序中每次设定频率后，使用所述电流值和所述电压值，求出所述预定区域的电阻率值。所述偏差计算工序中，将所述第三频率到所述第四频率之间分割成2个以上的区间，在所述区间的每一个中，求出所述电阻率计算工序中所求得的电阻率值的标准偏差。所述频带选取工序中，选取与所述偏差计算工序中所求得的标准偏差最大的区间相对应的频带，作为对地下含有的水分进行检测的频带。

本发明所涉及的水分检测程序是水分检测装置的水分检测程序，所述水分检测装置具备测量输入到地下的预定区域的交流电流的电流值的若干对电流电极对、测量对应于所述交流电流的电压值的若干对电位电极对、计算机，并对所述预定区域中含有的水分进行检测。所述水分检测程序使所述计算机可用作频率设定单元、电阻率计算单元和推测单元。所述频率设定单元对所述交流电流的频率进行设定，在预先设定的第一频率到高于所述第一频率的第二频率之间，以规定的频率间隔设定若干个频率。在所述频率设定单元每次设定频率后，所述电阻率计算单元使用所述电流值和所述电压值，求出表示所述预定区域的电阻率的电阻率值。所述推测单元求出所述电阻率值的最大值和最小值，所述最大值除以所述最小值的商越小，则推测所述预定区域的地下含有的水分越多。

本发明所涉及的水分检测程序是水分检测装置的水分检测程序，所述水分检测装置具备测量输入到地下的预定区域的交流电流的电流值的若干对电流电极对、测量对应于所述交流电流的电压值的若干对电位电极对、计算机，并对所述预定区域中含有的水分进行检测。所述水分检测程序使所述计算机可用作频率设定单元、电阻率计算单元、偏差计算单元和频带选取单元。所述频率设定单元对所述交流电流的频率进行设定，在预先设定的第三频率到高于所述第三频率的第四频率之间，以规定的频率间隔设定若干个频率。在所述频率设定单元每次设定频率后，所述电阻率计算单元使用所述电流值和所述电压值，求出所述预定区域的电阻率值。所述偏差计算单元将所述第三频率到所述第四频率之间分割成2个以上的区间，在所述区间的每一个中，求出所述电阻率计算单元所求得的电阻率值的标准偏差。所述频带选取单元选取与所述偏差计算单元所求得的标准偏差最大的区间相对应的频带，作为对地下含有的水分进行检测的频带。

〔发明效果〕

根据本发明所涉及的水分检测装置、水分检测方法和水分检测程序，即使不是熟练技术人员，也能够高精度地检测出地下的水分高。

附图说明

图1是表示本发明实施方式所涉及的水分检测装置的测量原理的图。图1(a)是表示偶极-偶极方法的原理的图，图1(b)是表示可测量区域的图。

图2是表示本发明实施方式所涉及的水分检测装置的结构框图。图2(a)是表示水分检测装置的整体结构的框图，图2(b)是图2(a)中的计算机的功能框图。

图3是表示图2中的水分检测装置的频率选取处理工序的流程图。

图4是表示图2中的水分检测装置的水分检测处理工序的流程图。

图5是表示对图2中的水分检测装置的效果进行验证的实验方法的图。图5(a)是表示水槽的形状和尺寸的立体图，图5(b)是表示图5(a)的水槽埋在地下的状态和水分检测装置的测量点的截面图。

图6是表示水放入图5中的水槽里的情况下的实验结果的图表。

图7是表示火山灰质沙质土和水放入图5中的水槽里的情况下的实验结果的图表。图7(a)是表示含水量60％时的频率与电阻率的关系的图表，图7(b)是表示含水量70％时的频率与电阻率的关系的图表，图7(c)是表示含水量80％时的频率与电阻率的关系的图表。

图8是表示水放入图5中的水槽里的情况下的各频带的标准偏差分布的图。图8(a)表示频带1Hz到20Hz的标准偏差分布，图8(b)表示频带21Hz到40Hz的标准偏差分布，图8(c)表示频带41Hz到60Hz的标准偏差分布，图8(d)表示频带61Hz到80Hz的标准偏差分布，图8(e)表示频带81Hz到100Hz的标准偏差分布。图8(f)是标准偏差的区域。

图9是表示对图1中的水分检测装置的效果进行了验证的场所中的主侧线和标准贯入钻孔结果的图表。

图10是表示沿着图9中的主侧线而配置的电极的位置的图表。

图11是表示水分检测装置沿着图9中的主侧线的检测结果(标准偏差分布)的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明实施方式所涉及的水分检测装置进行说明。但是，本发明不限于以下的实施方式。

＜地下的电阻率值ρ的检测原理＞

首先，参照图1，对本发明实施方式所涉及的水分检测装置100进行说明。图1(a)是表示本发明实施方式所涉及的水分检测装置100中所用的偶极-偶极方法的原理的图，图1(b)是表示水分检测装置100的整体结构、可测量区域和测量点MP的图。

如图1(a)所示，水分检测装置100具备：电流电极对21、22和电位电极对23、24。电流电极对21、22以距离L的间隔而部分埋入地面SF。同样地，电位电极对23、24也以距离L的间隔而部分埋入地面SF。其中，电流电极22和电位电极23之间的距离设定为距离L的整数倍(这里是n倍)。这种情况下，能够检测出电流电极22和电位电极23之间的中点P的地面SF往下深度为距离(L×(n+1)/2)的点Q的电阻率值ρ如下述(1)式所示。

ρ＝n×(n+1)×(n+2)×π×L×(V/A) (1)

其中，电压值V是电位电极对23、24所检测的电压值，电流值A是电流电极对21、22所检测的电流值。

如图1(b)所示，水分检测装置100具备水分检测装置主体1、电极2和引脚3。电极2以距离L的间隔而部分埋入地面SF，用作电流电极对21、22或者电位电极对23、24。其中，电极2设置有若干个(这里是31个)。引脚3将电极2和水分检测装置主体1连接成可通电。具体来说，引脚3将电极2和参照图2(a)在后面叙述的电极切换电路14连接成可通电。水分检测装置主体1通过引脚3，将31个电极2中的2个设定为电流电极对21、22，另2个设定为电位电极对23、24。还有，如图1(b)所示，在地面SF的下方的虚线梯形区域R是表示水分检测装置100可检测范围的可检测区域。另外，梯形区域R的一个底边(上侧底边)位于地面SF上，是连接左端的2个电极的中点与右端的2个电极的中点的线段。

＜水分检测装置主体1的硬件结构＞

接下来，参照图2，对水分检测装置主体1的结构进行说明。图2(a)是表示水分检测装置主体1的整体结构的框图，图2(b)是图2(a)中的计算机16的功能框图。如图2(a)所示，水分检测装置主体1具备：直流稳压电源11、振荡器12、方波驱动电路13、电极切换电路14、数据记录器15和计算机16。

直流稳压电源11利用交流100V的商用电源生成并输出直流电流(这里，例如1.3安培)。振荡器12基于来自计算机16的指示，输出1Hz～100Hz频率的交流信号。方波驱动电路13使用由直流稳压电源11输入的直流电流、由振荡器12输入的交流信号(这里，为了方便，记为FαHz)，输出FαHz的方波电流。电极切换电路14将图1(b)中的31个电极2中的2个设定为电流电极对21、22，另2个设定为电位电极对23、24。还有，电极切换电路14对设定的电流电极对21、22施加由方波驱动电路13输入的FαHz的方波电流(电流值A)。还有，电极切换电路14利用设定的电位电极对23、24，对电压值V进行检测。

数据记录器15对以下信息进行存储，包括识别电流电极对21、22的识别信息，施加到电流电极对21、22的方波电流的电流值A，识别电位电极对23、24的识别信息，利用电位电极对23、24检测的电压值V。其中，电流电极对21、22和电位电极对23、24由电极切换电路14进行设定。还有，数据记录器15每隔预先设定的规定时间(例如，10msec)对上述4条信息进行存储。

计算机16从振荡器12中获得施加到电流电极对21、22的方波电流的频率F。还有，计算机16从数据记录器15中获得如下信息，包括识别电流电极对21、22的识别信息，识别电位电极对23、24的识别信息，施加到电流电极对21、22的方波电流的电流值A，利用电位电极对23、24检测的电压值V。还有，计算机16将振荡频率指示给振荡器12。而且，计算机16具有图2(b)中的功能单元。

＜水分检测装置主体1的功能结构＞

计算机16具备：CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)和HDD(Hard Disk Drive)。上述ROM(或者上述HDD)中，存储有控制程序，控制程序含有本发明所涉及的水分检测程序。还有，上述CPU通过读出并执行上述ROM(或者上述HDD)中存储的水分检测程序，用作包括频率设定部161、电阻率计算部162、推测部163、偏差计算部164和频带选取部165的各种功能单元。上述RAM用作上述CPU执行上述水分检测程序时的操作区域。

在进行图4的“水分检测处理”的情况下，频率设定部161在预先设定的第一频率F1到高于第一频率F1的第二频率F2之间，以相同的频率间隔ΔF设定若干个频率来作为施加到电流电极对21、22的交流电流(这里是方波电流)的频率Fα。其中，频率设定部161相当于“频率设定单元”的一个例子。还有，频率间隔ΔF相当于“规定的频率间隔”的一个例子。本实施方式中，对第一频率F1是21Hz、第二频率F2是40Hz、频率间隔ΔF是1Hz的情况进行说明。也就是说，本实施方式中，频率设定部161在21Hz～40Hz的范围中每隔1Hz来设定频率。另外，本实施方式中，对频率设定部161以相同的频率间隔ΔF设定若干个频率的情况进行说明，但也可以是频率设定部161以其它方法设定若干个频率的方式。

还有，在进行图3的“频率选取处理”的情况下，频率设定部161在低于第一频率F1的第三频率F3到高于第二频率F2的第四频率F4之间，以相同的频率间隔ΔF设定若干个频率。本实施方式中，对第三频率F3是1Hz、第四频率F4是100Hz、频率间隔ΔF是1Hz的情况进行说明。也就是说，本实施方式中，频率设定部161在1Hz～100Hz的范围中每隔1Hz来设定频率。

在频率设定部161每次设定频率Fα时，电阻率计算部162使用施加到电流电极对21、22的方波电流的电流值A和利用电位电极对23、24检测的电压值V，求出表示地下的预定区域的电阻率的电阻率值ρ。其中，电阻率计算部162相当于“电阻率计算单元”的一个例子。

本实施方式中，由于对电流电极对21、22施加方波电流，因此最大电流值的流动时间长。还有，电流值越大时，由于能够增大S/N比，因此电阻率值ρ的检测精度越高。因此，能够通过对电流电极对21、22施加方波电流来求出正确的电阻率值ρ。

本实施方式中，对于在电流电极对21、22上施加方波电流的情况进行说明，不过只要是在电流电极对21、22上施加交流电流的方式即可。例如，也可以是在电流电极对21、22上施加正弦波的交流电流的方式，还可以是在电流电极对21、22上施加三角波的交流电流的方式。

推测部163求出电阻率值ρ的最大值ρ1和最小值ρ2，最大值ρ1除以最小值ρ2的商(ρ1/ρ2)越小时，则推测上述预定区域中含有的水分越多。其中，推测部163相当于“推测单元”的一个例子。

如后面参照图6的叙述那样，在上述预定区域有水(水分100％)的情况下，即使让频率Fα在1Hz～100Hz之间变化，上述预定区域的电阻率值ρ也几乎不变。还有，如后面参照图7的叙述那样，上述预定区域所含的水分越多时，使频率Fα在1Hz～100Hz之间变化的情况(尤其是，使频率Fα在21Hz～40Hz之间变化的情况)下的电阻率值ρ的改变(这里是指对应于偏差的变化)越小。因此，能够推测出如下结论，使频率Fα在21～40Hz之间变化的情况下，电阻率值ρ的最大值ρ1除以最小值ρ2的商(ρ1/ρ2)越小时，上述预定区域中含有的水分越多。

本实施方式中，频率设定部161设定施加到电流电极对21、22的交流电流的频率Fα，在21Hz～40Hz的范围中每隔1Hz设定频率，因此，设定20个频率，求出与设定的20个频率分别对应的20个电阻率值ρ。因此，推测部163能够恰当地求出最大值ρ1和最小值ρ2。

换句话说，优选为频率间隔ΔF是1Hz以下且频率设定部161设定10个以上频率。其理由是，为了在最大值ρ1除以最小值ρ2的商(ρ1/ρ2)越小时推测上述预定区域中含有的水分越多，推测部163需要恰当地求出最大值ρ1和最小值ρ2。因此，优选为使频率间隔ΔF变小以及频率设定部161设定多个(至少10个以上)频率。

偏差计算部164将第三频率F3到第四频率F4之间分割成2个以上的区间ARk，在区间ARk的每一个中，求出电阻率计算部162所求得的电阻率值ρ的标准偏差σ。其中，偏差计算部164相当于“偏差计算单元”的一个例子。本实施方式中，对于如后面参照图7(a)的叙述那样将作为第三频率F3的1Hz到作为第四频率F4的100Hz之间均等分割成5个区间ARk(这里，k＝1～5)的情况进行说明。另外，在这里，对应于区间ARk的标准偏差σ记为标准偏差σk(k＝1～5)。

频带选取部165选取与偏差计算部164所求得的标准偏差σ最大的区间ARh相对应的频带FRh，作为对地下含有的水分进行检测的频带FRh。其中，频带选取部165相当于“频带选取单元”的一个例子。本实施方式中，如后面参照图7(a)的叙述那样，选取与标准偏差σ最大的区间AR2相对应的频带FR2(21Hz～40Hz)，作为对地下含有的水分进行检测的频带FR2。

换句话说，频率设定部161所设定的第一频率F1是频带选取部165所选取的频带FRh(图7的例子中是频带FR2)的下限频率(21Hz)，第二频率F2是频带选取部165所选取的频带FRh(图7的例子中是频带FR2)的上限频率(40Hz)。

通过上述那样设定第一频率F1和第二频率F2，能够恰当地设定进行图4的水分检测处理时的频率范围。因此，能够在水分检测处理中正确地判断水分多不多。

＜水分检测装置主体1的动作＞

接下来，参照图3，对频率选取处理工序进行说明。其中，频率选取处理是指对检测地下含有的水分的频带FRh进行选取的处理。图3是表示图2中的水分检测装置100的频率选取处理工序的流程图。首先，偏差计算部164将第三频率F3(这里是1Hz)到第四频率F4(这里是100Hz)之间分割成2个以上(这里是5个)的区间ARk(这里是k＝1～5)(步骤S101)。接下来，频率设定部161在区间ARk(这里是k＝1～5)的每一个中，以频率间隔ΔF(这里是1Hz)设定频率(步骤S103)。其中，步骤S103相当于“频率设定工序”的一个例子。

还有，在步骤S103中每次设定频率后，电阻率计算部162求出电阻率值ρ(步骤S105)。其中，步骤S105相当于“电阻率计算工序”的一个例子。然后，偏差计算部164在区间ARk的每一个中，求出步骤S105中所求得的电阻率值ρ的标准偏差σ(步骤S107)。其中，步骤S107相当于“偏差计算工序”的一个例子。然后，判断全区间ARk的测量是否完成(步骤S109)。

在判断为全区间ARk的测量还未完成的情况(步骤S109的NO)下，处理回到步骤S103，执行步骤S103及之后的处理。在判断为全区间ARk的测量已完成的情况(步骤S109的YES)下，频带选取部165选取与步骤S107中所求得的标准偏差σ最大的区间ARh相对应的频带FRh，作为检测地下含有的水分的频带FRh(步骤S111)，处理结束。其中，步骤S111相当于“频率选取工序”的一个例子。

这样的话，由于选取与标准偏差σ最大的区间ARh相对应的频带FRh来作为检测地下含有的水分的频带FRh，因此能够选取恰当的频带FRh。换句话说，在与标准偏差σ最大的区间ARh相对应的频带FRh中，频率变化时的电阻率值ρ的变化大。因此，在地下含有的水分不多的情况下，推测部163所求得的电阻率值ρ的最大值ρ1除以最小值ρ2的商(ρ1/ρ2)变得比较大，因此推测部163的推测变得容易。

本实施方式中，对于频带选取部165选取与标准偏差σ最大的区间ARh相对应的频带FRh来作为检测地下含有的水分的频带FRh的情况进行说明，但也可以是通过其他方法选取频带FRh的方式。例如，也可以是频带选取部165选取电阻率值ρ的变化大的频带FRk的方式。具体来说，也可以是求出各频带FRk的电阻率值ρ的最大值和最小值再选取两者的差最大的频带FRk的方式。还有，也可以是求出各频带FRk的电阻率值ρ的最大值和最小值再选取上述最大值除以上述最小值的商最大的频带FRk的方式。

接下来，参照图4，对水分检测处理工序进行说明。其中，水分检测处理是指对地下的预定区域中含有的水分多不多进行检测的处理。图4是表示图2中的水分检测装置100的水分检测处理工序的流程图。首先，频率设定部161在第一频率F1(这里是21Hz)到第二频率F2(这里是40Hz)之间，以相同的频率间隔ΔF(这里是1Hz)设定频率(步骤S201)。其中，步骤S201相当于“频率设定工序”的一个例子。

还有，在步骤S201中每次设定频率后，电阻率计算部162测量电阻率值ρ(步骤S203)。其中，步骤S203相当于“电阻率计算工序”的一个例子。接下来，判断关于全部频率的电阻率值ρ的测量是否完成(步骤S205)。在判断为关于全部频率的电阻率值ρ的测量还未完成的情况(步骤S205的NO)下，处理回到步骤S201，执行步骤S201及之后的处理。在判断为关于全部频率的电阻率值ρ的测量已完成的情况(步骤S205的YES)下，推测部163求出电阻率值ρ的最大值ρ1和最小值ρ2(步骤S207)。

接下来，推测部163判断最大值ρ1除以最小值ρ2的商(ρ1/ρ2)是否是预先设定的阈值S以下(步骤S209)。在判断为商(ρ1/ρ2)是阈值S以下的情况(步骤S209的YES)下，推测部163推测出上述预定区域中含有的水分多(步骤S211)，处理结束。在判断为商(ρ1/ρ2)比阈值S大的情况(步骤S209的NO)下，推测部163推测出上述预定区域中含有的水分少(步骤S213)，处理结束。其中，步骤S207～步骤S213相当于“推测工序”的一个例子。

这样的话，在判断为商(ρ1/ρ2)是阈值S以下的情况下，推测部163推测出地下的预定区域中含有的水分多，因此，即使不是熟练技术人员，也能够高精度地检测出地下的水分多。

本实施方式中，对于推测部163在最大值ρ1除以最小值ρ2的商(ρ1/ρ2)越小时推测出上述预定区域中含有的水分越多的情况进行了说明，不过，也可以是推测部163在电阻率值ρ的变化越小时推测出上述预定区域中含有的水分越多的方式。例如，也可以是推测部163在电阻率值ρ的标准偏差σ越小时推测出上述预定区域中含有的水分越多的方式。还有，例如，也可以是在最大值ρ1减去最小值ρ2的差再除以电阻率值ρ的平均值ρA的值((ρ1-ρ2)/ρA)越小时推测出上述预定区域中含有的水分越多的方式。

＜效果验证实验＞

接下来，参照图5～图8，对验证本发明所涉及的水分检测装置100的效果的实验方法和实验结果进行说明。图5是表示对图2中的水分检测装置的效果进行验证的实验方法的图。图5(a)是表示水槽4的形状和尺寸的立体图，图5(b)是表示图5(a)的水槽4埋在地下的状态和水分检测装置100的测量点的截面图。

如图5(a)所示，水槽4是内部尺寸为宽30cm、长22cm、高18cm的长方体状。该水槽4中，放入水或者水与火山灰质沙质土的混合物。

如图5(b)所示，水槽4埋在地面SF以下，使放入水槽4内的水(或者，水与火山灰质沙质土的混合物)存在于地面SF往下深度7cm～25cm的范围中。还有，水槽4埋在水分检测装置100的电极2的埋设宽度150cm区域的中央位置。还有，水槽4以其宽度方向沿着埋设电极的方向的方式埋设在电极2的正下方。也就是说，以含有电极2的铅垂面通过水槽4的长度方向的中央位置的方式，埋设水槽4。还有，图5(b)的测量点MP是水分检测装置100检测电阻率值ρ的点。

图6是表示水放入图5中的水槽里的情况下的实验结果的图表G1。横轴表示施加的电流的频率F(Hz)，纵轴表示离放入水槽4中的水的中央位置最近的测量点MP的电阻率值ρ(Ω·m)。如图表G1所示，即使让频率F从1Hz变化到100Hz，电阻率值ρ也几乎不变。

图7是表示火山灰质沙质土和水的混合物放入图5中的水槽4中的情况下的实验结果的图表。图7(a)是混合物的含水量为60％的情况(火山灰质沙质土40％、水60％的情况)，图7(b)是混合物的含水量为70％(火山灰质沙质土30％、水70％的情况)的情况，图7(c)是混合物的含水量为80％(火山灰质沙质土20％、水80％的情况)的情况。另外，与图6同样地，图7(a)、(b)、(c)中，横轴表示施加的电流的频率F(Hz)，纵轴表示离放入水槽4中的混合物的中央位置最近的测量点MP的电阻率值ρ(Ω·m)。

通过比较图6的图表G1、图7(a)的图表G2、图7(b)的图表G3和图7(c)的图表G4，可知含水量越增加时图表的上下方向的改变(变化)越小。

还有，例如，如图7(a)所示，1Hz～100Hz的频率分割成区间AR1～区间AR5这5个区间。还有，各区间ARk(k＝1～5)的标准偏差σk(k＝1～5)由图2(b)中的偏差计算部164求出。这里，标准偏差σ1＝0.4431，标准偏差σ2＝0.6479，标准偏差σ3＝0.5990，标准偏差σ4＝0.5966，标准偏差σ5＝0.3470，区间AR2的标准偏差σ2最大。因此，图2(b)中的频带选取部165选取与标准偏差σ最大的区间AR2相对应的频带FR2(21Hz～40Hz)，作为检测地下含有的水分的频带FR2。

还有，图7(a)中，表示了区间AR2中的电阻率值ρ的最大值ρ11和电阻率值ρ的最小值ρ21。同样地，图7(b)中，表示了区间AR2中的电阻率值ρ的最大值ρ12和电阻率值ρ的最小值ρ22，图7(c)中，表示了区间AR2中的电阻率值ρ的最大值ρ13和电阻率值ρ的最小值ρ23。

关于区间AR2中的电阻率值ρ的最大值ρ1除以最小值ρ2的商(ρ1/ρ2)，在图7(a)所示含水量为60％的情况下，是1.045，在图7(b)所示含水量为70％的情况下，是1.012，在图7(c)所示含水量为80％的情况下，是1.009。因此，能够推测电阻率值ρ的最大值ρ1除以最小值ρ2的商(ρ1/ρ2)越小时地下的水分越多。

图8是表示砂砾和水放入图5中的水槽里的情况下的各频带的标准偏差分布的图。图8(a)是频带为1Hz到20Hz的情况，图8(b)是频带为21Hz到40Hz的情况，图8(c)是频带为41Hz到60Hz的情况，图8(d)是频带为61Hz到80Hz的情况，图8(e)是频带为81Hz到100Hz的情况。图8(f)是标准偏差σ的区域。

图8(a)～图8(e)的每一个中，横轴表示水分检测装置100测量时宽度方向上的测量点MP离左端的距离(cm)，纵轴表示水分检测装置100测量时的测量点MP的深度(cm)。图8(a)～图8(e)的每一个中，用等高线(将标准偏差σ的值相同的测量点MP进行连接了的线)和表示标准偏差σ的大小的斜影线来表示标准偏差分布。另外，其中，斜影线越密集，表示标准偏差σ越大。

还有，图8(a)～图8(e)的每一个中，矩形W表示图5中的水槽4中的水的位置。通过比较图8(a)～图8(e)，图8(b)中(尤其是矩形W的内部区域)的标准偏差σ比较大，从而可知在频带为21Hz到40Hz的情况下易检测水的位置。另外，该结果表明图2(b)中的频带选取部165恰当地选取了检测地下含有的水分的频带FR2。换句话说，结果表明，通过频带选取部165选取与标准偏差σ最大的区间AR2相对应的频带FR2(21Hz～40Hz)，能够正确地检测地下含有的水分。

＜水分检测装置的效果验证结果＞

接下来，参照图9～图11，对于图1中的水分检测装置100的效果验证结果进行说明。图9是表示对水分检测装置100的效果进行了验证的场所中的主侧线G5和标准贯入钻孔试验结果的图表。横轴表示距离L，纵轴表示标高H。沿着主侧线G5，在位置P1～P3这3个位置进行了钻孔。

标准贯入钻孔试验中，得到了最大应变量和应变深度ST1～ST3以及水位WL1～WL3。具体来说，在位置P1进行了深度30m的钻孔。图9中，各钻孔位置P1～P3的应变深度ST1～ST3用圆圈(○)表示，水位的深度用三角(△)表示。钻孔位置P1的应变深度ST1是6m，最大应变量是200μST，水位的深度是24.4m。在位置P2进行了深度17m的钻孔。还有，钻孔位置P2的应变深度ST2是6m，最大应变量是600μST，水位的深度是16.9m。在位置P3进行了深度15m的钻孔。还有，钻孔位置P3的应变深度ST3是8m，最大应变量是150μST，水位的深度是5.5m。

另外，已知在应变深度的位置会发生滑坡。另一方面，如参照图9进行的说明，应变深度ST1～ST3的位置和水位WL1～WL3明显不同。也就是说，在标准贯入钻孔试验得到的水位WL1～WL3的位置以外，需要调查水层是否存在。于是，发明人使用水分检测装置100，进行了水的存在位置的调查。

接下来，参照图10，对电极2a的放置进行说明。图10是表示沿着主侧线G5而配置的电极2a的位置的图表。横轴表示距离L，纵轴表示标高H。沿着主侧线G5，以3m为间隔放置了51个电极2a。

接下来，参照图11，对水分检测装置100的检测结果进行说明。图11是表示水分检测装置100沿着主侧线G5的检测结果(标准偏差σ的分布)的图。横轴表示距离L，纵轴表示标高H。其中，斜影线越密集，表示标准偏差σ越大。如图11所示，发现了沿着主侧线G5的地表往下5～10m的范围中存在水层。该结果与应变深度ST1～ST3吻合较好。换句话说，通过图9～图11的验证结果，可知水分检测装置100能够正确地检测地下含有的水分。

本实施方式中，对于频率设定部161以1Hz为频率间隔ΔF来设定频率的情况进行了说明，而频率设定部161优选为将频率间隔ΔF设定为1Hz以下。频率间隔ΔF越小时，偏差计算部164能够求出更恰当的标准偏差σ，从而频带选取部165能够选取更恰当的频带。不过，频率间隔ΔF越小时，电阻率计算部162、偏差计算部164和频带选取部165的处理时间越长。

同样地，频率间隔ΔF越小时，推测部163能够求出更恰当的值来作为电阻率值ρ的最大值ρ1和最小值ρ2，从而推测部163能够更正确地推测水分多不多。

本实施方式中，对于频率设定部161在1Hz～100Hz的范围设定频率的情况进行了说明，但频率设定部161设定频率的范围不限于上述范围。例如，也可以是1Hz～50Hz，还可以是1Hz～200Hz。频率设定部161在越广的范围设定频率后，频带选取部165越容易求出恰当的频带。

本实施方式中，对于偏差计算部164将第三频率F3到第四频率F4之间分割成5个区间ARk的情况进行了说明，不过只要是偏差计算部164分割成若干个区间的方式即可。分割的区块的数量越多时，容易求出更恰当的频带。不过，分割的区块的数量越多时，偏差计算部164和频带选取部165的处理时间越长。还有，分割的区块的数量过多时，频率设定部161所设定的频率中，1个区块所含的频率的个数变少，从而不能正确地求出标准偏差σ。例如，需要以1个区块所含的频率的个数是10个以上的方式来确定分割的区块的个数。

上述，参照附图(图1～图11)对本发明实施方式进行了说明。不过，本发明不限于上述的实施方式，可以在不脱离其要旨的范围内以各种方式进行实施。

另外，为了便于理解，在附图中主要对各结构要素进行了示意性地表示。因此，为了方便作图，图示的各结构要素的厚度、长度等可能与实际有出入。

〔产业可利用性〕

本发明能够应用于对地下的水分进行检测的水分检测装置、水分检测方法和水分检测程序。

〔附图标记说明〕

100 水分检测装置

1 水分检测装置主体

11 直流稳压电源

12 振荡器

13 方波驱动电路

14 电极切换电路

15 数据记录器

16 计算机

161 频率设定部(频率设定单元)

162 电阻率计算部(电阻率计算单元)

163 推测部(推测单元)

164 偏差计算部(偏差计算单元)

165 频带选取部(频带选取单元)

2 电极

21、22 电流电极对

23、24 电位电极对

3 引脚

4 水槽