JP2000028743A - Buried object prospecting method and non-contact high- frequency current sensor for detecting cavity - Google Patents

Buried object prospecting method and non-contact high- frequency current sensor for detecting cavity

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JP2000028743A
JP2000028743A JP19441498A JP19441498A JP2000028743A JP 2000028743 A JP2000028743 A JP 2000028743A JP 19441498 A JP19441498 A JP 19441498A JP 19441498 A JP19441498 A JP 19441498A JP 2000028743 A JP2000028743 A JP 2000028743A
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Yasunari Mori
康成 森
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孝佳 弓井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily identify an underground cavity from another object. SOLUTION: A high-frequency signal generator 14 of a sensor 10 outputs a high-frequency signal to a directivity coupler 32 in synchronization with a trigger signal from a control device 56. The directivity coupler 32 divides an input signal into a transmission signal and a reference signal before outputting. A transmission signal is fed to a pair of transmission antennas 16 and 18 via a plurality of power splitters. The transmission antennas 16 and 18 are arranged close to the ground, and current flows into the ground when a high-frequency signal is applied. Antennas 20 and 22 are arranged between the transmission antennas 16 and 18, detects the voltage drop between the transmission antennas 16 and 18, and transmits a reception signal to a mixer 36 via a power combiner 50. The mixer 36 adds a reference signal from the directivity coupler 32 to the reception signal for synthesizing an IF signal and transmits it to the control device 56 via an IF amplifier/filter 54.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地中の導電率を測
定したり、地中の空洞などを探知するためのセンサに係
り、特に非接触で知立の導電率を測定したり、地中の空
洞などを探査できる埋設物探査方法および導電率測定用
センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor for measuring electric conductivity in the ground and detecting a hollow or the like in the ground, and more particularly to measuring the electric conductivity of Chiryu in a non-contact manner, TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for searching for a buried object and a sensor for measuring conductivity, which can detect a cavity or the like of an object.

【0002】[0002]

【従来の技術】地中に配管を埋設するなどの道路工事を
行なった場合、通行に支障を生じないように埋め戻して
舗装している。この際、埋め戻しが完全に行なわれて地
中に空洞を生じていないかなどを確認するようにしてい
る。そして、従来は、非破壊で道路の舗装下の空洞を探
査する場合、地中に電磁波を放射し、その反射波を受信
して空洞の有無を検知する地中レーダが使用されてき
た。この地中レーダによる探査の特徴は、土と誘電率が
異なる地中の物体の位置と大きさに関する正確な情報が
得られることである。
2. Description of the Related Art When road works such as burying pipes in the ground are performed, they are backfilled and paved so as not to impede traffic. At this time, it is checked whether or not the backfill has been completely performed and a cavity is not formed in the ground. Conventionally, when a non-destructive exploration of a cavity under a pavement of a road is performed, an underground radar that radiates an electromagnetic wave into the ground and receives the reflected wave to detect the presence or absence of the cavity has been used. The feature of this underground radar is that accurate information on the position and size of an underground object having a different dielectric constant from that of the soil can be obtained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、地中に放射し
た電磁波は、空洞ばかりでなく金属などからも反射され
るため、電磁波を反射した物体が空洞であるのか、その
他の物体であるかを判断する必要がある。そして、空洞
と他の物体との識別は、反射波の位相を調べることによ
って行なわれる。ところが、この位相はデリケートであ
って、地中における電磁波の減衰や、物体の形状、大き
さ等によっても変化する。さらに、電磁波は、周波数が
高くなると物体の表面のみで反射されるところから、物
体の体積的な情報に欠ける問題がある。このため、例え
ば、舗装の直下に空洞があったしてもこれを識別するこ
とが困難である。本発明は、前記従来技術の欠点を解消
するためになされたもので、地中の空洞と他の物体とを
容易に識別できるようにすることを目的としている。
However, since electromagnetic waves radiated into the ground are reflected not only from cavities but also from metals and the like, it is necessary to determine whether the object reflecting the electromagnetic waves is a cavity or another object. You need to judge. Then, the distinction between the cavity and another object is performed by examining the phase of the reflected wave. However, this phase is delicate and changes depending on the attenuation of electromagnetic waves in the ground, the shape and size of the object, and the like. Furthermore, since electromagnetic waves are reflected only on the surface of the object when the frequency increases, there is a problem that the volume information of the object is lacking. For this reason, for example, even if there is a cavity directly under the pavement, it is difficult to identify this. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the related art, and has as its object to make it easy to distinguish an underground cavity from other objects.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る埋設物探査方法は、測定対象に近接
して配置した複数のアンテナ間に高周波電圧を印加して
測定対象中に電流を流し、前記各アンテナ間の電圧降下
量を検出して測定対象の導電率を測定して埋設物の有無
を判別する構成となっている。高周波電圧を印加された
アンテナにより生ずる電界は、測定対象の面と直交した
方向に指向させるようにすることが望ましい。
In order to achieve the above object, a method for exploring a buried object according to the present invention comprises applying a high-frequency voltage between a plurality of antennas arranged in close proximity to a measurement object to thereby detect the object. , A voltage drop between the antennas is detected, the conductivity of the object to be measured is measured, and the presence or absence of an embedded object is determined. It is desirable that the electric field generated by the antenna to which the high-frequency voltage is applied be directed in a direction perpendicular to the surface to be measured.

【0005】そして、上記の探査方法を実施するための
本発明に係る導電率測定用センサは、探査対象に近接し
て配置した複数の送信アンテナと、これらの複数の送信
アンテナ間に高周波電圧を印加する信号発生器と、前記
複数の送信アンテナ間に配置され、隣接する送信アンテ
ナ間の電圧降下量を検出する受信アンテナとを有する構
成となっている。送信アンテナは、位相が相互に180
度異なる前記高周波電圧が印加される複数の電極を有す
る2重極、4重極、8重極などの多重極に形成し、複数
の電極を探査対象の面と直交した方向に一列の配置し、
探査対象の面と直交した方向の指向性を有する電界を発
生するように構成することができる。
[0005] A conductivity measuring sensor according to the present invention for carrying out the above-described searching method includes a plurality of transmitting antennas arranged close to the object to be searched, and a high-frequency voltage applied between the plurality of transmitting antennas. It has a signal generator to be applied and a receiving antenna arranged between the plurality of transmitting antennas and detecting a voltage drop between adjacent transmitting antennas. The transmitting antennas are 180
A multipole having a plurality of electrodes to which the different high-frequency voltages are applied is formed in a multipole such as a double pole, a quadrupole, or an octupole, and the plurality of electrodes are arranged in a line in a direction orthogonal to a surface to be searched. ,
It can be configured to generate an electric field having directivity in a direction orthogonal to the surface to be searched.

【0006】[0006]

【作用】上記のように構成した本発明は、空洞と他の物
(例えば、金属)との電気伝導度の相違を利用する。す
なわち、地表に近接して配置した2つの送信アンテナ間
に高周波電圧を印加すると、土は若干電気伝導性が有る
ために地中に高周波電流が流れる。そして、両送信アン
テナ間に空洞が存在しない場合、地中を電流が流れるこ
とにより、両送信アンテナ間に一定の電圧降下を生ず
る。しかし、地中に空洞が有ると、その部分は絶縁され
るために電圧降下が小さくなる。また、地中に電気伝導
度の大きな金属などの良導体が存在すると、電流がそこ
を集中的に流れるために送信アンテナ間の電圧降下が大
きくなる。従って、送信アンテナ間の電圧降下を検出す
ることにより、両アンテナ間に空洞が存在するか、また
は金属などの良導体が存在するかを判別することができ
る。そして、送信アンテナから生ずる電界を探査対象の
面と直交した方向に指向性を持たせると、地中のより深
いところにも電界を及ぼすことができ、空洞などの埋設
物の検知能力を高めることができる。
The present invention configured as described above makes use of the difference in electric conductivity between the cavity and another object (for example, metal). That is, when a high-frequency voltage is applied between two transmitting antennas arranged close to the ground surface, a high-frequency current flows through the ground because the soil has a slight electrical conductivity. When there is no cavity between the two transmitting antennas, a constant voltage drop occurs between the two transmitting antennas due to the current flowing in the ground. However, if there is a cavity in the ground, that part is insulated and the voltage drop is small. Further, when a good conductor such as a metal having high electric conductivity exists in the ground, a current flows intensively therethrough, so that a voltage drop between the transmitting antennas becomes large. Therefore, by detecting the voltage drop between the transmitting antennas, it is possible to determine whether a cavity exists between the two antennas or whether a good conductor such as a metal exists. If the electric field generated by the transmitting antenna is made directional in a direction perpendicular to the surface to be searched, the electric field can be applied deeper into the ground, and the ability to detect buried objects such as cavities can be enhanced. Can be.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】本発明に係る埋設物探査方法およ
び導電率測定用センサの好ましい実施の形態を、添付図
面に従って詳細に説明する。図1は、本発明の実施の形
態に係る導電率測定用センサのブロック図である。図1
において、センサ10は、アンテナ部12と高周波信号
発生器14とを有している。アンテナ部12は、探査対
象(測定対象)である地面に近接して配置する一対の送
信アンテナ16、18と、一対の送信アンテナ16、1
8間に挿入配置される一対の受信アンテナ20、22か
ら構成してある。そして、各送信アンテナ16、18
は、詳細を後述するように、相互に位相を180度ずら
された高周波電圧が印加される複数の電極(この実施の
形態においては4つの電極)を備えた多重極に形成して
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the method for detecting an embedded object and a sensor for measuring conductivity according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of a conductivity measuring sensor according to an embodiment of the present invention. FIG.
1, the sensor 10 has an antenna unit 12 and a high-frequency signal generator 14. The antenna unit 12 includes a pair of transmission antennas 16 and 18 arranged close to the ground to be searched (measurement target) and a pair of transmission antennas 16 and 1.
It is composed of a pair of receiving antennas 20 and 22 inserted and arranged between the receiving antennas 8. Then, each transmitting antenna 16, 18
Are formed in a multipole having a plurality of electrodes (four electrodes in this embodiment) to which high-frequency voltages whose phases are shifted by 180 degrees from each other are applied, as will be described in detail later.

【0008】高周波信号発生器14は、10〜100M
Hzの間の適切な周波数、具体的には波長が探査領域
(探査の深さ)の代表寸法に比べて十分長くなるような
周波数の高周波信号を出力する。そして、高周波信号発
生器14の出力側には、方向性結合器32が接続してあ
る。この方向性結合器32は、高周波信号発生器14の
出力した高周波信号を分割し、一部を送信信号としてパ
ワースプリッタ34に出力し、一部を受信信号を検出す
るための参照信号としてミキサ36に与える。
The high-frequency signal generator 14 has a frequency of 10 to 100 M
A high-frequency signal of an appropriate frequency between Hz, specifically, a frequency at which the wavelength is sufficiently longer than the representative dimension of the search area (search depth) is output. The directional coupler 32 is connected to the output side of the high-frequency signal generator 14. The directional coupler 32 divides the high-frequency signal output from the high-frequency signal generator 14, outputs a part of the high-frequency signal as a transmission signal to the power splitter 34, and partially uses a mixer 36 as a reference signal for detecting a reception signal. Give to.

【0009】パワースプリッタ34は、入力した信号を
2つに分割するとともに、分割した一方の信号の位相を
方向性結合器32から入力した信号の位相と0度位相の
信号とし、他方の信号の位相を入力信号の位相に対して
180度ずらした180度位相信号にする。そして、パ
ワースプリッタ34は、0度位相信号を送信アンテナ1
6側のパワースプリッタ38に入力し、180度位相信
号信号を送信アンテナ18側のパワースプリッタ40に
入力する。また、パワースプリッタ38、40は、パワ
ースプリッタ34と同様に信号の分割して入力信号と同
相の信号と位相を180度ずらせた信号とを出力し、こ
れらの信号をパワースプリッタ42、44、46、48
に送出する。そして、これらのパワースプリッタ42〜
48も同様に入力信号と同相の信号と位相を180度ず
らせた信号とを出力し、これらの信号を送信アンテナ1
6、18を構成している電極に与える。
The power splitter 34 divides the input signal into two, sets the phase of one of the divided signals to the phase of the signal input from the directional coupler 32 and the signal of 0 degree phase, and A 180-degree phase signal is obtained by shifting the phase by 180 degrees with respect to the phase of the input signal. Then, the power splitter 34 transmits the 0-degree phase signal to the transmitting antenna 1.
The signal is input to the power splitter 38 on the 6th side, and the 180-degree phase signal signal is input to the power splitter 40 on the transmitting antenna 18 side. Similarly to the power splitter 34, the power splitters 38 and 40 divide the signal and output a signal having the same phase as that of the input signal and a signal whose phase is shifted by 180 degrees, and convert these signals into power splitters 42, 44 and 46. , 48
To send to. And these power splitters 42 ~
48 also outputs a signal having the same phase as the input signal and a signal whose phase is shifted by 180 degrees.
6 and 18 are applied to the constituent electrodes.

【0010】一方、受信アンテナ20、22は、パワー
コンバイナ50に接続してある。このパワーコンバイナ
50は、受信アンテナ20が受信した0度位相信号と、
受信アンテナ22が受信した180度位相信号とを1つ
の信号に合成し、増幅器52を介してミキサ36に入力
する。そして、ミキサ36は、増幅器52の出力信号に
方向正結合器34からの参照信号を加えた得た受信信号
を、中間周波(IF)増幅器・フィルタ54を介して制
御装置56に入力するようになっている。この制御装置
56には、ロータリエンコーダ58が接続してあって、
センサ10を移動させるのに伴ってロータリエンコーダ
58から信号が入力するようになっている。そして、制
御装置56は、ロータリエンコーダ58の出力信号を計
数してセンサ10の所定移動距離毎(例えば、1cm
毎)に高周波信号発生器14にトリガ信号を与えて送信
信号を出力させる。さらに、制御装置56には、信号処
理器・表示器60が接続してあり、IF増幅器・フィル
タ54が出力した検波信号(IF信号)と、ロータリエ
ンコーダ58の出力に基づく距離上方とを信号処理器・
フィルタ56に送出し、送信アンテナ16、18間の電
圧降下の状態を表示できるようになっている。
On the other hand, the receiving antennas 20 and 22 are connected to a power combiner 50. The power combiner 50 includes a 0-degree phase signal received by the receiving antenna 20;
The 180-degree phase signal received by the receiving antenna 22 is combined into one signal and input to the mixer 36 via the amplifier 52. Then, the mixer 36 inputs the received signal obtained by adding the reference signal from the directional positive coupler 34 to the output signal of the amplifier 52 to the control device 56 via the intermediate frequency (IF) amplifier / filter 54. Has become. A rotary encoder 58 is connected to the control device 56,
A signal is input from the rotary encoder 58 as the sensor 10 is moved. Then, the control device 56 counts the output signal of the rotary encoder 58, and counts the signal for each predetermined movement distance of the sensor 10 (for example, 1 cm).
Each time), a trigger signal is given to the high-frequency signal generator 14 to output a transmission signal. Further, a signal processor / display 60 is connected to the controller 56, and performs signal processing on the detection signal (IF signal) output from the IF amplifier / filter 54 and the distance above based on the output of the rotary encoder 58. vessel·
The signal is transmitted to the filter 56 so that the state of the voltage drop between the transmitting antennas 16 and 18 can be displayed.

【0011】アンテナ部12は、図2に示したように、
絶縁板62の上端部に電場を反射するための金属板64
が取り付けてあって、絶縁板62と金属板64とを直交
させて固着し、一体化してある。また、絶縁板62に
は、絶縁体からなる4枚の取付け板66、68、70、
72が絶縁板62と金属板64とに直交させて固定して
ある。そして、各取付け板66、68、70、72は、
取付け間隔p(この実施形態の場合、40cm)をもっ
て配置してあって、両端の取付け板66、72に送信ア
ンテナ16、18が取り付けてある。また、取付け板6
6と取付け板72との間に配置した取付け板68、70
には、受信アンテナ20、22が取り付けてある。な
お、取付け板66〜72の配置間隔、すなわち各アンテ
ナの間隔は、等間隔である必要はない。
[0011] As shown in FIG.
A metal plate 64 for reflecting an electric field on the upper end of the insulating plate 62
Are attached, and the insulating plate 62 and the metal plate 64 are fixed perpendicularly to each other and integrated. The insulating plate 62 has four mounting plates 66, 68, 70,
72 is fixed orthogonally to the insulating plate 62 and the metal plate 64. And each of the mounting plates 66, 68, 70, 72
The transmitting antennas 16 and 18 are mounted on mounting plates 66 and 72 at both ends, with the mounting intervals p (40 cm in this embodiment). Also, the mounting plate 6
6 and 70 attached to the mounting plate 72
, Receiving antennas 20 and 22 are attached. The intervals between the mounting plates 66 to 72, that is, the intervals between the antennas need not be equal.

【0012】送信アンテナ16、18は、金属棒からな
る4つの電極が金属板64と直交する上下方向に一列
に、かつ等間隔で金属板64と平行に配置してある。ア
ンテナを構成する金属棒は、アンテナの大きさによって
長さLと太さ(直径)Dとを設定することができる。た
だし、太さは、10cm以下にすることが望ましく、丸
棒でなく角棒状であってもよい。そして、この実施の形
態においては、長さが1m、直径が3cmのものを使用
している。また、絶縁板62の幅B、すなわち金属板6
4の下面から絶縁板62の下端までの距離Bは、実施の
形態の場合20cmにしてある。
The transmitting antennas 16 and 18 have four electrodes formed of metal rods arranged in a line in a vertical direction perpendicular to the metal plate 64 and at regular intervals in parallel with the metal plate 64. The length L and the thickness (diameter) D of the metal rod constituting the antenna can be set according to the size of the antenna. However, the thickness is desirably 10 cm or less, and may be a square bar instead of a round bar. In this embodiment, the one having a length of 1 m and a diameter of 3 cm is used. Further, the width B of the insulating plate 62, that is, the metal plate 6
The distance B from the lower surface of 4 to the lower end of the insulating plate 62 is 20 cm in the embodiment.

【0013】一方の送信アンテナ16は、位相0度の信
号(高周波電圧)が与えられる電極74、76を上端と
下端とに配置してあり、これらの電極74、76の間に
配置した電極78、80に位相180度の信号が与えら
れる。また、他方の送信アンテナ18は、上端と下端と
の電極82、84に180度位相信号が与えられ、中間
に配置した電極86、88に0度位相信号が与えられる
ようになっている。そして、取付け板68に取り付けた
受信アンテナ20は、例えば送信アンテナ16に与えら
れた0度位相信号による送信アンテナ16、18間の電
圧降下を検出し、取付け板70に取り付けた受信アンテ
ナ22は、送信アンテナ16に与えられた180度位相
信号についての送信アンテナ16、18間の電圧降下を
検出する。
One transmitting antenna 16 has electrodes 74 and 76 to which a signal (high-frequency voltage) having a phase of 0 degree is applied at its upper and lower ends, and an electrode 78 disposed between these electrodes 74 and 76. , 80 are provided with a signal having a phase of 180 degrees. The other transmitting antenna 18 is configured such that a 180-degree phase signal is applied to the upper and lower electrodes 82 and 84, and a 0-degree phase signal is applied to the electrodes 86 and 88 arranged in the middle. The receiving antenna 20 attached to the mounting plate 68 detects, for example, a voltage drop between the transmitting antennas 16 and 18 due to the 0-degree phase signal given to the transmitting antenna 16, and the receiving antenna 22 attached to the mounting plate 70 A voltage drop between the transmitting antennas 16 and 18 for the 180-degree phase signal given to the transmitting antenna 16 is detected.

【0014】上記のごとく構成した実施形態の作用は、
次のとおりである。まず、センサ10を例えば車両の下
部に取り付け、アンテナ部12が地面から数cm〜10
cm程度離れるように、また地面と平行となるようにセ
ットする。そして、車両を例えば時速40km以下の速
度で探査範囲を走行させる。これにより、ロータリエン
コーダ58が地面を転動し、所定の回転角度毎にパルス
信号を制御装置56に出力する。そして、制御装置56
は、ロータリエンコーダ58の出力パルスを計数し、車
両の所定走行距離(例えば、2cm)毎に高周波信号発
生器14にトリガ信号を与える。高周波信号発生器14
は、制御装置56からのトリガ信号に同期して10〜1
00MHzの固定された埋設物(空洞)の探査に適切な
周波数の高周波送信信号を発生し、方向性結合器32に
与える。
The operation of the embodiment configured as described above is as follows.
It is as follows. First, the sensor 10 is attached to, for example, the lower part of the vehicle, and the antenna unit 12 is positioned several cm to 10 cm from the ground.
cm so that it is parallel to the ground. Then, the vehicle is caused to travel in the search range at a speed of, for example, 40 km / h or less. As a result, the rotary encoder 58 rolls on the ground, and outputs a pulse signal to the control device 56 at each predetermined rotation angle. Then, the control device 56
Counts the output pulses of the rotary encoder 58 and gives a trigger signal to the high-frequency signal generator 14 every predetermined traveling distance (for example, 2 cm) of the vehicle. High frequency signal generator 14
Are synchronized with a trigger signal from the control device 56 to 10-1.
A high-frequency transmission signal of a frequency suitable for searching for a fixed embedded object (cavity) of 00 MHz is generated and supplied to the directional coupler 32.

【0015】ここに、高周波信号発生器14の出力する
埋設物の探査に適切な周波数の高周波信号とは、波長が
センサ10による測定領域(地表からの深さ)の代表寸
法に比べて十分長い周波数の信号である。これは、次の
理由による。高周波信号発生器14の出力した高周波信
号は、地中を電波として伝わっていく。しかし、センサ
12からあまり離れていない領域(例えば、センサ12
から測定領域の代表寸法の数倍以内の距離のところ)で
は、波長が測定領域の代表寸法より十分に長い場合、静
的な電場があるのと等価と見なせる。そして、この静的
な電場が仮定できないような条件において測定すると、
送信アンテナ16、18間の距離やアンテナから埋設物
までの距離などに応じて高周波信号の位相が変化し、送
信アンテナ16、18間の電位の降下を簡単に判断でき
なくなる。すなわち、測定の情報不足の状態となる。
Here, the high-frequency signal output from the high-frequency signal generator 14 and having a frequency suitable for exploring a buried object means that the wavelength is sufficiently longer than a representative dimension of a measurement area (depth from the ground) of the sensor 10. This is a frequency signal. This is for the following reason. The high-frequency signal output from the high-frequency signal generator 14 travels underground as radio waves. However, an area not far from the sensor 12 (for example, the sensor 12
At a distance within a few times the representative dimension of the measurement area), it can be considered equivalent to the presence of a static electric field if the wavelength is sufficiently longer than the representative dimension of the measurement area. Then, when measuring under conditions where this static electric field cannot be assumed,
The phase of the high-frequency signal changes according to the distance between the transmitting antennas 16 and 18 and the distance from the antenna to the buried object, and it becomes impossible to easily determine the drop in the potential between the transmitting antennas 16 and 18. That is, the information of the measurement is insufficient.

【0016】方向性結合器32は、高周波信号発生器1
4の出力した信号を分割し、一部を送信信号としてパワ
ースプリッタ34に入力し、一部を受信用の参照信号と
してミキサ36に入力する。パワースプリッタ34は、
入力信号を2つに分割し、一方を入力した信号と同位相
の0度位相信号としてパワースプリッタ38、42、4
4を介して一方の送信アンテナ16に与え、他方を入力
信号と位相を180度ずらせた180度位相信号として
パワースプリッタ40、46、48を介して他方の送信
アンテナ18に与える。
The directional coupler 32 is a high-frequency signal generator 1
4 is divided, a part of the signal is input to the power splitter 34 as a transmission signal, and a part is input to the mixer 36 as a reference signal for reception. The power splitter 34
The input signal is divided into two, and one of the power splitters 38, 42, 4 is converted into a 0-degree phase signal having the same phase as the input signal.
4 to one transmitting antenna 16, and the other to the other transmitting antenna 18 via power splitters 40, 46 and 48 as a 180-degree phase signal whose phase is shifted by 180 degrees from the input signal.

【0017】送信アンテナ16は、例えば上下端の電極
74、76に0度位相の信号が与えられ、中間の電極7
8、80に180度位相の信号が与えられる。すなわ
ち、図3に示したように、例えば電極74、76に
(+)の電圧が印加された場合、電極78、80には
(−)の電圧が印加される。また、送信アンテナ18
は、送信アンテナ16と逆に、上下端の電極82、84
に180度位相信号が与えられ、中間の電極86、88
に0度位相の信号が与えられる。そして、4つの電極を
有する送信アンテナ16、18は、金属板64の反射効
果によって8重極と同様の電場を発生し、探査対象の面
である地面90と直交した方向の指向性を有する電場が
探査対象である地中92に形成される。
The transmitting antenna 16 is supplied with a 0-degree phase signal to the upper and lower electrodes 74 and 76, for example, and the intermediate electrode 7
A signal having a phase of 180 degrees is given to 8,80. That is, as shown in FIG. 3, for example, when a (+) voltage is applied to the electrodes 74 and 76, a (-) voltage is applied to the electrodes 78 and 80. Also, the transmitting antenna 18
Are the upper and lower electrodes 82, 84, opposite to the transmitting antenna 16.
Are supplied with a 180-degree phase signal, and the intermediate electrodes 86 and 88
Is supplied with a signal having a phase of 0 degrees. The transmitting antennas 16 and 18 having four electrodes generate an electric field similar to that of the octupole due to the reflection effect of the metal plate 64, and have an electric field having a directivity in a direction orthogonal to the ground 90 which is the surface to be searched. Are formed in the underground 92 to be searched.

【0018】送信アンテナ16に与えられた信号(電
圧)と送信アンテナ18に与えられた信号とは、位相が
180度異なっているため、両者間に電位差を生じ、矢
印94のように電流が流れる。そして、実質的に8重極
である各送信アンテナ16、18によって生じた電場
は、4つの電極が地面90と直交した方向に一列に配置
されているため、地面90と直交した方向の指向性を有
して地中92により深く入り、電流94がより深いとこ
ろでも流れる。なお、図3中に示した符号96、98
は、送信アンテナ16、18によって生じた電場の等電
位面を示す。
Since the signal (voltage) applied to the transmitting antenna 16 and the signal applied to the transmitting antenna 18 have a phase difference of 180 degrees, a potential difference occurs between the two and a current flows as indicated by an arrow 94. . The electric field generated by the transmitting antennas 16 and 18 which are substantially octupoles has directivity in the direction orthogonal to the ground 90 because the four electrodes are arranged in a line in the direction orthogonal to the ground 90. And the electric current 94 flows deeper into the underground 92. Note that reference numerals 96 and 98 shown in FIG.
Indicates an equipotential surface of the electric field generated by the transmitting antennas 16 and 18.

【0019】送信アンテナ16、18間に配置された受
信アンテナ20、22は、電位の変化に応じた受信信号
をパワーコンバイナ50に入力する。パワーコンバイナ
50は、受信アンテナ20、22からの信号を合成し、
増幅器52を介してミキサ36に出力する。そして、ミ
キサ36は、増幅器52の出力信号に方向性結合器32
からの参照信号を加えてIF信号を合成し、IF信号増
幅器・フィルタ54を介して制御装置56に入力する。
また、制御装置56は、フィルタを透過したIF信号を
ロータリエンコーダ58の出力信号に基づいて求めた位
置(走行距離)情報とともに信号処理器・表示器60に
送出する。信号処理器は、入力したIF信号から送信ア
ンテナ16、18間の電圧降下の状態を求め、それを位
置の情報とともに表示器に表示する。これにより、地中
92に空洞が存在しているか否かを容易に判別すること
ができる。
The receiving antennas 20 and 22 arranged between the transmitting antennas 16 and 18 input a received signal corresponding to a change in potential to the power combiner 50. The power combiner 50 combines the signals from the receiving antennas 20 and 22,
The signal is output to the mixer 36 via the amplifier 52. Then, the mixer 36 adds the directional coupler 32 to the output signal of the amplifier 52.
, And synthesizes an IF signal, which is input to the control device 56 via the IF signal amplifier / filter 54.
Further, the controller 56 sends the IF signal transmitted through the filter to the signal processor / display 60 together with the position (traveling distance) information obtained based on the output signal of the rotary encoder 58. The signal processor obtains the state of the voltage drop between the transmitting antennas 16 and 18 from the input IF signal, and displays it on the display together with the position information. This makes it possible to easily determine whether or not a cavity exists in the underground 92.

【0020】すなわち、送信アンテナ16、18間に土
と電気伝導度の異なる空洞や金属などが存在しない場合
には、アンテナ16、18間の電圧降下が一定である
が、空洞などの土より電気伝導度の小さい絶縁物が存在
すると、検出される電圧降下が小さくなり、土より電気
伝導度の大きな金属などが存在すると、電圧降下が大き
くなるため、地中92に存在する空洞を金属や粘度、水
などの他の物と容易に識別することができる。しかも、
実施の形態においては、送信アンテナ16、18を多重
極としたことにより、地中92のより深くまで探査可能
な電界を形成することができ、地中92の深いところに
存在する空洞も検知することができる。また、実施の形
態においては、アンテナ部12が送信アンテナ16、1
8の上部に金属板64を有しているため、金属板64の
反射によって電界の指向性を高めることができるととも
に、金属板64の上方に電界が生ぜず、センサ10を車
両などに搭載しても電界による影響を受けることがな
い。
In other words, when there is no cavity or metal between the transmitting antennas 16 and 18 having electric conductivity different from that of the soil, the voltage drop between the antennas 16 and 18 is constant. The presence of an insulator with low conductivity reduces the detected voltage drop, and the presence of metal with higher electrical conductivity than soil increases the voltage drop. , Water and other objects. Moreover,
In the embodiment, since the transmitting antennas 16 and 18 are multipole, an electric field that can be searched deeper into the underground 92 can be formed, and a cavity existing deep in the underground 92 can also be detected. be able to. Further, in the embodiment, the antenna unit 12 has the transmitting antennas 16 and 1.
Since the metal plate 64 is provided on the upper portion of the sensor 8, the directivity of the electric field can be enhanced by the reflection of the metal plate 64, and no electric field is generated above the metal plate 64, so that the sensor 10 is mounted on a vehicle or the like. It is not affected by the electric field.

【0021】なお、実施の形態に係るセンサ10を地中
レーダと併用し、地中レーダによって埋設物の位置と大
きさを特定し、実施の形態に係るセンサ10を用いて埋
設物の種類を識別することにより、より有効に空洞など
の探査することができる。また、前記実施の形態におい
ては、探査対象が地中92である場合について説明した
が、探査対象は電流が流れるものであればコンクリート
やセラミックなどであってもよい。
The sensor 10 according to the embodiment is used in combination with an underground radar, the position and size of the buried object are specified by the underground radar, and the type of the buried object is determined using the sensor 10 according to the embodiment. By identifying, it is possible to more effectively search for a cavity or the like. Further, in the above-described embodiment, the case where the object to be searched is the underground 92 has been described, but the object to be searched may be concrete or ceramic as long as a current flows.

【0022】[0022]

【実施例】実験用土槽100内の土102中の深さ5c
mの位置に試料として、塩水104、粘土106、空気
106を封入した直径10cm、高さ6cmの円筒状プ
ラスチック容器と、直径15cmの銅板110を埋め
た。そして、図2に示したと同様のアンテナ部12を作
成し、アンテナ部12を約10cm/secの速度で図
4の矢印112の方向に移動させ、土槽100に埋設し
た上記試料の探査試験を行なった。ただし、電極の寸法
は、長さLが16cm、直径が1.5cmであって、送
信アンテナ16、18の上下方向の寸法Bが4cmであ
る。また、アンテナ間のピッチpが7cmである。ま
た、探査に使用した周波数は250MHzであり、高周
波信号発生器14の出力は1mWである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Depth 5c in soil 102 in experimental tank 100
As a sample, a cylindrical plastic container having a diameter of 10 cm and a height of 6 cm, in which salt water 104, clay 106 and air 106 were sealed, and a copper plate 110 having a diameter of 15 cm were buried at positions m. Then, an antenna unit 12 similar to that shown in FIG. 2 was prepared, and the antenna unit 12 was moved at a speed of about 10 cm / sec in the direction of arrow 112 in FIG. Done. However, as for the dimensions of the electrodes, the length L is 16 cm, the diameter is 1.5 cm, and the vertical dimension B of the transmitting antennas 16 and 18 is 4 cm. The pitch p between the antennas is 7 cm. The frequency used for the search is 250 MHz, and the output of the high-frequency signal generator 14 is 1 mW.

【0023】図5は、探査結果を示したもので、横軸が
アンテナ部12の移動距離(単位はcm)を示し、縦軸
がセンサ10の出力(単位はμUnit)である。そし
て、図5においては、土102を基準、すなわち受信ア
ンテナ20、22を土102に接触させた状態でアンテ
ナ部12を移動させている。図5から明らかなように、
埋設物の電気伝導度が大きいほど絶対値の大きな負の値
を示し、大きな電圧降下が生じていることがわかる。そ
して、絶縁物である空気(空洞)の場合には、絶対値の
大きな正の値を示す。
FIG. 5 shows a search result, in which the horizontal axis represents the moving distance (unit: cm) of the antenna unit 12, and the vertical axis represents the output (unit: μUnit) of the sensor 10. In FIG. 5, the antenna unit 12 is moved with the soil 102 as a reference, that is, with the receiving antennas 20 and 22 in contact with the soil 102. As is clear from FIG.
As the electric conductivity of the buried object increases, the negative value of the absolute value increases, indicating a large voltage drop. In the case of air (cavity) which is an insulator, a positive value having a large absolute value is shown.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、探査対象に近接して配置した複数の送信アンテナ間
に高周波電圧を印加して探査対象中に電流を流し、送信
アンテナ間の電圧降下の状態を検出することにより、探
査対象と異なる電気伝導度を有する埋設物の存在を容易
に検知することができる。そして、アンテナから生ずる
電界を探査対象の面と垂直方向に指向性を持たせると、
地中のより深いところにも電界を及ぼすことができ、空
洞の検知能力を高めることができる。
As described above, according to the present invention, a high-frequency voltage is applied between a plurality of transmitting antennas arranged close to an object to be searched, and a current flows through the object to be searched. By detecting the state of the voltage drop, it is possible to easily detect the presence of a buried object having an electric conductivity different from that of the object to be searched. And when the electric field generated by the antenna is given directivity in the direction perpendicular to the surface to be searched,
An electric field can be applied even deeper in the ground, and the ability to detect a cavity can be enhanced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る導電率測定用センサ
のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a conductivity measuring sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係るアンテナ部の詳細説
明図である。
FIG. 2 is a detailed explanatory diagram of an antenna unit according to the embodiment of the present invention.

【図3】実施の形態に係るアンテナ部によって発生する
電界の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an electric field generated by the antenna unit according to the embodiment.

【図4】実施例に用いた土槽の説明図である。FIG. 4 is an explanatory view of an earthen tub used in the example.

【図5】図4に示した土槽を実施例に係るアンテナ部に
よって探査した結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a result of exploring the earth tank shown in FIG. 4 by an antenna unit according to an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 センサ 12 アンテナ部 14 信号発生器(高周波信号発生器) 16、18 送信アンテナ 20、22 受信アンテナ 32 方向性結合器 36 ミキサ 56 制御装置 60 信号処理器・表示器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sensor 12 Antenna part 14 Signal generator (high-frequency signal generator) 16, 18 Transmitting antenna 20, 22 Receiving antenna 32 Directional coupler 36 Mixer 56 Control device 60 Signal processor / display

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 康成 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 弓井 孝佳 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasunari Mori 3-1-1, Tamano, Tamano-shi, Okayama Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. (72) Inventor Takayoshi Yumai 3-1-1, Tamano, Tamano-shi, Okayama No. Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測定対象に近接して配置した複数のアン
テナ間に高周波電圧を印加して測定対象中に電流を流
し、前記各アンテナ間の電圧降下量を検出して測定対象
の導電率を測定して埋設物の有無を判別することを特徴
とする埋設物探査方法。
1. A high-frequency voltage is applied between a plurality of antennas arranged close to a measurement target to cause a current to flow through the measurement target, and a voltage drop between the antennas is detected to determine the conductivity of the measurement target. A method for exploring a buried object, comprising measuring to determine the presence or absence of a buried object.
【請求項2】 前記アンテナは、前記測定対象の面と直
交した方向に指向した電界を発生することを特徴とする
請求項1に記載の埋設物探査方法。
2. The method according to claim 1, wherein the antenna generates an electric field directed in a direction perpendicular to a surface of the object to be measured.
【請求項3】 探査対象に近接して配置した複数の送信
アンテナと、これらの複数の送信アンテナ間に高周波電
圧を印加する信号発生器と、前記複数の送信アンテナ間
に配置され、隣接する送信アンテナ間の電圧降下量を検
出する受信アンテナとを有することを特徴とする導電率
測定用センサ。
3. A plurality of transmitting antennas arranged close to an object to be searched, a signal generator for applying a high-frequency voltage between the plurality of transmitting antennas, and an adjacent transmitting antenna arranged between the plurality of transmitting antennas. A sensor for measuring conductivity, comprising a receiving antenna for detecting a voltage drop between antennas.
【請求項4】 前記送信アンテナは位相が相互に180
度異なる前記高周波電圧が印加される複数の電極を有す
る多重極に形成され、前記複数の電極は探査対象の面と
直交した方向に一列に配置してあることを特徴とする請
求項3に記載の導電率測定用センサ。
4. The transmitting antennas are 180 ° out of phase with each other.
The multi-pole having a plurality of electrodes to which the different high-frequency voltages are applied, the plurality of electrodes being arranged in a line in a direction perpendicular to a surface to be searched. Conductivity measurement sensor.
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