JP2011185792A - 埋設物探査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な方法により表面波除去処理を行いつつノイズレベルを低下させ、埋設物の探査精度を高めることが可能な埋設物探査装置を提供する。
【解決手段】 コンクリートＣの埋設物１８の存在しない複数の探査ラインにおける表面波Ｗ１を記憶する表面波記憶手段１２と、表面波記憶手段１２に記憶された複数の探査ラインにおける表面波Ｗ１のうち指定された複数の探査ラインの表面波Ｗ１の平均波を算出する表面波平均化手段１３と、コンクリートＣの埋設物１８が存在する探査ラインにおける埋設物１８からの反射波Ｗ２と表面波Ｗ１とを含む原画データ２０を記憶する原画データ記憶手段１４と、原画データ記憶手段１４に記憶された原画データ２０から表面波平均化手段１３によって算出された表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを減算する表面波除去処理手段１５を備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、コンクリートなどの構造体や大地に埋設されている埋設物を電波によって探査する埋設物探査装置に関する。

コンクリートなどの構造体や大地の表面に向けて電波を送信し、反射されてくる反射波に基づき埋設物を探知する埋設物探査装置は、従来から知られている。この埋設物探査装置では、構造体や大地の表面の反射を表示することなく埋設物の反射波形だけを表示し、埋設物を判別するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

埋設物探査装置においては、埋設物の埋設深さが浅い場合は、埋設物からの反射波が表面波に埋もれてしまうため、埋設物の正確な位置を特定することが難しいという問題がある。そこで、埋設深さが浅い埋設物の探査精度を高めるため、例えば埋設物が存在しない１つの探査ラインを指定し、埋設物が存在する探査ラインの原画データから指定した１つの探査ラインの表面波を減算する処理などが行われている。

特公平７−１１７５８４号公報（特許２０９６８１６号）

しかし、上記の表面波除去処理においては、現場に応じた表面波を用いるため、表面波の引き残りは小さくなるが、原画データが持つノイズと指定した探査ラインが持つノイズが重畳されるため、場合によって処理後のノイズレベルが原画データの２倍程度に増加するという問題が生じる。すなわち、原画データから表面波を減算する場合、減算に用いられる探査ラインが１つの場合は、ノイズの重畳によってノイズレベルが強調されることがあり、埋設物の探査精度に悪影響を及ぼすという問題がある。ノイズレベルを低下させるためには、高精度の機器類などを装置に付加することも考えられるが、この場合は埋設物探査装置のコストが増加する。したがって、簡易な方法により表面波除去処理を行いつつノイズレベルを低下させることが可能な埋設物探査装置の開発が望まれる。

そこでこの発明は、簡易な方法により表面波除去処理を行いつつノイズレベルを低下させ、埋設物の探査精度を高めることが可能な埋設物探査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、構造体または大地に向けて電波を送信し、受信した埋設物からの反射波と前記構造体または大地の表面からの表面波とに基づき前記構造体または大地に埋設されている埋設物を探査する埋設物探査装置であって、前記構造体または大地の前記埋設物の存在しない複数の探査ラインにおける前記表面波を記憶する表面波記憶手段と、前記表面波記憶手段に記憶された複数の探査ラインにおける表面波のうち指定された複数の探査ラインの表面波の平均波を算出する表面波平均化手段と、前記構造体または大地の前記埋設物が存在する探査ラインにおける前記埋設物からの反射波と前記表面波とを含む原画データを記憶する原画データ記憶手段と、前記原画データ記憶手段に記憶された原画データから前記表面波平均化手段によって算出された表面波の平均波を減算する表面波除去処理手段と、を備えたことを特徴とする埋設物探査装置である。

この発明によれば、埋設物の存在しない複数の探査ラインにおける表面波の平均波を原画データから減算するようにしているので、１つの探査ラインを指定する従来よりもノイズレベルを下げることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の埋設物探査装置において、前記表面波平均化手段は、特定の構造体または大地における表面波の平均波を記憶する機能を有し、前記表面波除去処理手段は、前記表面波平均化手段に記憶された前記特定の構造体または大地における表面波の平均波を選択して減算を行う機能を有していることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、埋設物の存在しない複数の探査ラインにおける表面波の平均波を原画データから減算するようにしているので、１つの探査ラインを指定する場合よりもノイズレベルを下げることが可能となり、埋設物の埋設深さが浅い場合でも、埋設物の探査精度を高めることができる。これにより、埋設物の埋設位置の特定が迅速となり、埋設物探査の作業能率を高めることができる。

また、計算処理によってノイズレベルを低下させるので、高精度な機器類などを装置に付加する必要がなく、埋設物探査装置のコストが増加するのを抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、特定の構造体または大地における表面波の平均波を選択して減算処理を行うことが可能となるので、特定のユーザーにおいては、選択した平均波をそのまま利用することができ、埋設物の探査作業の能率をさらに高めることができる。

本発明の実施の形態に係わる埋設物探査装置の要部を示すブロック図である。 図１の埋設物探査装置の全体の概要を示すブロック図である。 図１の埋設物探査装置を用いた埋設物の探査手順を示す断面図である。 図１の埋設物探査装置における表面波の波形図である。 図１の埋設物探査装置を用いた埋設物の探査手順を示すフローチャートである。 図１の埋設物探査装置によるＢモード原画の画像を示す説明図である。 図１の埋設物探査装置における表面波除去処理の手順を示す説明図である。 図１の埋設物探査装置によるＢモード減算の画像を示す説明図である。 図１の埋設物探査装置による表面波の拡大波形図である。

つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。

図１ないし図９は、この発明の実施の形態を示しており、とくに小型で軽量なハンディータイプの埋設物探査装置１に適用した場合を示している。図２に示すように、埋設物探査装置１は、構造物としてのコンクリートＣの表面Ｆ上を走行することで、コンクリートＣ内に埋設された埋設物１８を探査する機能を有している。探査可能な埋設物１８としては、コンクリートＣを補強する鉄筋の他に水道やガスの配管などがあり、金属物および非金属物のいずれもが探査可能となっている。

埋設物探査装置１は、種々の電気部品などを収納する本体ケース２を有しており、本体ケース２の下部には４つの車輪３が回動自在に取付けられている。埋設物探査装置１の本体ケース２内には、主として送信アンテナ４と、送信部５と、受信アンテナ６と、受信部７と、距離検出器８と、操作スイッチ９と、表示部１０と、制御部１１とが設けられている。

送信アンテナ４は、コンクリートＣに向けて電波Ｗを発信する機能を有しており、送信部５からは送信アンテナ４に向けて送信パルスが出力されるようになっている。送信部５は、制御部１１によって制御されている。受信アンテナ６は、鉄筋コンクリートＣの表面Ｆ側に生じる表面波Ｗ１と、埋設物１８によって反射した反射波Ｗ２を受信する機能を有している。受信アンテナ６で受信した表面波Ｗ１および反射波Ｗ２は、受信部７を介して制御部１１に入力されている。ここで、表面波Ｗ１とは、鉄筋コンクリートＣの表面Ｆで反射した波と、送信アンテナ４と受信アンテナ６との間に生じるダイレクトカップリング波との合成波を意味する。

距離検出器８は、探査時における埋設物探査装置１の走行距離を検出するものであり、例えば車輪３の回転量に基づき走行距離を算出している。操作スイッチ９は、埋設物探査装置１の本体ケース２の上面部に設けられており、情報を入力するためのスイッチ類を有している。表示部１０は、例えば液晶ディスプレイから構成されており、画像や波形などをカラーで表示する機能を有している。表示部１０は、後述するように、Ａモード表示（波形表示）とＢモード表示（垂直断面画像表示）の両表示が可能となっている。

図１に示すように、制御部１１には、表面波記憶手段１２と、表面波平均化手段１３と、原画データ記憶手段１４と、表面波除去処理手段１５が設けられている。制御部１１は、埋設物探査装置１における全般的な制御処理を行う部分であり、ＣＰＵ（中央処理装置）および記憶素子などを有している。表面波記憶手段１２は、図３に示すように、埋設物１８の存在しない複数の探査ライン（探査位置）における表面波Ｗ１を記憶する機能を有している。表面波平均化手段１３は、表面波記憶手段１２に記憶された複数の探査ラインにおける表面波Ｗ１のうち指定された複数の探査ラインにおける表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを算出する機能を有している。

原画データ記憶手段１４は、図２および図３に示すように、埋設物１８が存在する探査ラインにおける埋設物１８からの反射波Ｗ２と表面波Ｗ１とを含む原画データ２０ａ（図４（ａ）参照）を記憶する機能を有している。表面波除去処理手段１５は、原画データ記憶手段１４に記憶された原画データ２０ａから表面波平均化手段１３によって算出された表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを減算する機能を有している。表面波除去処理手段１５は、表面波を除去処理した画像および波形を表示部１０を介して表示させる機能を有している。

この実施の形態においては、表面波平均化手段１３は、特定のユーザーの構造体または大地における表面波の平均波Ｗ１ａを記憶する機能を有している。また、表面波除去処理手段１５は、表面波平均化手段１３に記憶された上記ユーザーの構造体または大地における表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを選択して減算処理を行う機能を有している。これにより、特定のユーザーにおいては、例えばコンクリートＣ内を探査する際に、選択した表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａをそのまま利用することができる。

つぎに、埋設物探査装置１を用いた埋設物の探査手順および作用について説明する。

図５に示すように、ステップＳ２１において、探査作業が開始され、ステップＳ２２では埋設物探査装置１を鉄筋コンクリートＣの表面Ｆにセットし、この状態で埋設物探査装置１を探査対象に対して直交する方向に走行させる。すなわち、図３に示すように、埋設物探査装置１をスタート地点Ｓ１にセットし、探査対象に対して直交する走査線Ｌに沿って埋設物探査装置１を走行させ、終了点Ｓ２にて埋設物探査装置１の走行を終了させる。

つぎに、ステップＳ２３に進み、走査線Ｌ下のそれぞれの探査ラインに埋設物１８が存在するか否かが判断される。図２に示すように、埋設物１８が存在する場合は、反射波Ｗ２が検知されるので、反射波Ｗ２が検知された場合は埋設物１８が存在することになる。ステップＳ２３において、埋設物１８が存在しないと判断された場合は、ステップＳ２４に進み、表面波記憶手段１２によって表面波Ｗ１を記憶し、その後ステップＳ２５に進む。ステップＳ２３において、埋設物１８が存在すると判断された場合は、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、埋設物１８が存在しない複数の探査ラインの表面波Ｗ１を記憶したか否かが判断される。ここで、複数の探査ラインの表面波Ｗ１を記憶していない場合は、ステップＳ２２に戻り、上述の処理が繰り返される。ステップ２５において、埋設物１８が存在しない複数の探査ラインの表面波Ｗ１を記憶していると判断された場合は、ステップＳ２６に進み、表面波平均化手段１３によって鉄筋１８が存在しない複数の探査ラインの表面波Ｗ１の平均化が行われる。すなわち、ステップＳ２６においては、埋設物１８が存在しない複数の探査ラインの表面波Ｗ１を合計し、その合計値を指定された探査ラインの数で割ることにより、表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを算出する。

つぎに、ステップＳ２７に進み、埋設物探査装置１による埋設物１８の探査を行い、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、探査ラインに埋設物１８が存在するか否かが判断される。図２に示すように、埋設物１８が存在する場合は、反射波Ｗ２が検知されるので、反射波Ｗ２が検知された場合は埋設物１８が存在することになる。ステップＳ２８で、埋設物１８が存在すると判断された場合は、ステップＳ２９に進み、原画データ記憶手段１４によって原画データ２０ａが記憶される。ここで、原画データ２０ａとは、図４（ａ）に示すように、受信アンテナ６によって受信された表面波Ｗ１と反射波Ｗ２の双方を含む画像情報を意味する。

つぎに、ステップＳ３０に進み、表面波除去処理手段１５により、原画データ記憶手段１４に記憶された原画データ２０ａから表面波平均化手段１３によって算出された表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを減算することが行われる。図７は、原画データ２０ａから表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを減算する処理を示している。すなわち、図７（ａ）に示す表面波Ｗ１と反射波Ｗ２とを含む原画データ２０ａから図７（ｂ）に示す表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを減算することにより、図７（ｃ）に示す反射波Ｗ２の画像を得ることができる。図８は、平均波Ｗ１ａを用いたＢモード減算処理画像を示している。このように、平均波Ｗ１ａを用いて減算することにより、一つの探査ラインを指定する場合よりも表面波除去処理の際のノイズレベルを下げることが可能となる。つまり、原画データ２０ａにおけるノイズレベルがＮ１＝±１０の範囲にわたっている場合、指定した探査ラインのノイズレベルがＮ２＝＋１０であるとすると、−２０≦Ｎ１−Ｎ２≦０となり、Ｎ１＝−１０のノイズが２倍の−２０になってしまうが、この発明においては、複数の探査ラインを平均化するので、Ｎ２＝＋１０とはならず、ノイズレベルはこれよりも小さくなる。

図６は、減算処理によりノイズレベルを低減させる手順の具体例を示している。図６に示すように、探査ラインＦ_２の表面波Ｗ１から探査ラインＦ_１の表面波Ｗ１を減算（Ｆ_２−Ｆ_１）すると、ノイズレベルピークがＮ１＋Ｎ１となるが、探査ラインＦ_２の表面波Ｗ１から探査ラインＦ_１、Ｆ_３、Ｆ_４の平均波Ｗ１ａを減算すると、すなわち、Ｆ_２−（Ｆ_１＋Ｆ_３＋Ｆ_４）／３とすると、ノイズレベルがＮ１＋Ｎ１／√３となる。よって、平均波Ｗ１ａを用いて減算する場合はノイズレベルが小さくなるので、ノイズピークを拾う時の誤差が小さくなる。このように、図６に示す複数の探査ラインＦ_１、Ｆ_３、Ｆ_４の表面波Ｗ１を平均化することにより、図９に示すように平均波Ｗ１ａにおけるノイズＷｎのレベルを小さくすることができる。表面波除去処理手段１５による処理が終了すると、ステップ３１に進み、表示部１０によって処理画像が表示され、ステップ３２で埋設物探査装置１による探査処理が完了する。

図３は、走査線Ｌにおける探査結果を表示部１０によって表示した画像を示している。図３の左側は、埋設物１８が存在する場合のＢモード表示（垂直断面画像表示）を示しており、埋設物１８の断面が山形の画像Ｇ１として表示される。また、図３の右側は、埋設物１８が存在する場合のＡモード表示（波形表示）を示している。このように、Ｂモード表示では、埋設物１８に対応して山形の画像Ｇ１が表示され、Ａモード表示では埋設物１８は大きな波形として表示されるので、埋設物１８の存在を目視で判断することができる。

図３に示すように、埋設物１８の頂部が山形の画像Ｇ１の中心として表示されるので、埋設物１８は、探査のスタート点Ｓ１から距離Ｌ１の位置にあり、かつ鉄筋コンクリートＣの表面Ｆからの埋設深さがＨの位置に存在することを目視で確認することが可能となる。ここで、山形の画像Ｇ１の直下には、画像Ｇ２、Ｇ３が表示されるが、これは多重反射による画像である。多重反射による画像Ｇ２、Ｇ３は、Ｂモード表示では山形の画像Ｇ１に比べて画像が小さく、Ａモード表示では埋設物１８に対応する波形よりも小さな振幅となるので、埋設物１８の表示に対して判別が可能となる。

図４は、表示部１０に表示される画像の一例を示している。ここで、図４（ａ）は、表面波除去処理前の波形である原画データ２０ａを示しており、図４（ｂ）は、表面波除去処理後の処理画像データ２０ｂを示している。この実施の形態においては、主に表面波処理後のＡモード表示のピーク値を読み取ることにより行う。この発明においては、上述したように、原画データ２０ａから表面波Ｗ１のレベルの平均波Ｗ１ａを減算し、ノイズレベルを下げることにより、ピーク位置変動も減少するため、処理画像データ２０ｂではより正確にピーク位置を読み取ることが可能となる。また、表示部１０には、Ａモード表示の波形とともに、Ｂモード表示による埋設物１８と直交する方向の断面画像を表示させることにより、埋設物１８の埋設深さＨをより正確に把握することが可能となる。

このように、埋設物１８の存在しない複数の探査ラインにおける表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを原画データ２０ａから減算するようにしているので、従来技術である１つの探査ラインを指定する場合よりも、表面波除去処理の際のノイズレベルを下げることが可能となり、埋設物１８の埋設深さが浅い場合でも、埋設物１８の探査精度を高めることができる。したがって、埋設物１８の埋設位置の特定が迅速となり、埋設物探査の作業能率を高めることができる。また、計算処理によってノイズレベルを低下させているので、高精度な機器類などを埋設物探査装置１に付加する必要がなく、埋設物探査装置１のコストが増加するのを抑制することができる。

さらに、特定の構造体または大地における表面波Ｗ１の平均波Ｗ１ａを選択して減算処理を行うことが可能となるので、特定のユーザーにおいては、選択した平均波Ｗ１ａをそのまま利用することができ、埋設物１８の探査作業の能率をさらに高めることができる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、この実施の形態においては、埋設物探査装置１は、構造体であるコンクリートＣに埋設されている鉄筋などの埋設物１８の探査について説明したが、大地（地中）に埋設されている埋設物１８の探査にも適用できることは勿論である。また、実施の形態においては、図１に示すように、表面波記憶手段１２や原画データ記憶手段１４などの記憶機能を制御部１１に持たせているが、記憶機能を制御部１１から独立して設ける構成としてもよい。

さらに、埋設物探査装置１の使用方法としては、予め埋設物１８の存在しない領域を複数回探査し、その後、埋設物１８の存在する領域を探査するようにしてもよいし、埋設物１８が存在する領域か否かにかかわらず探査を実施し、その探査の中から埋設物１８が存在しない探査ラインのみを選択するようにしてもよい。

１ 埋設物探査装置
４ 送信アンテナ
５ 送信部
６ 受信アンテナ
７ 受信部
８ 距離検出器
９ 操作スイッチ
１０ 表示部
１１ 制御部
１２ 表面波記憶手段
１３ 表面波平均化手段
１４ 原画データ記憶手段
１５ 表面波除去処理手段
１８ 埋設物
２０ａ 原画データ
２０ｂ 処理画像データ
Ｗ１ 表面波
Ｗ１ａ 表面波の平均波
Ｗ２ 反射波
Ｌ 走査線
Ｆ_１〜Ｆ_４ 探査ライン
Ｈ 埋設深さ
Ｃ コンクリート（構造体）

Claims (2)

1. 構造体または大地に向けて電波を送信し、受信した埋設物からの反射波と前記構造体または大地の表面からの表面波とに基づき前記構造体または大地に埋設されている埋設物を探査する埋設物探査装置であって、
   前記構造体または大地の前記埋設物の存在しない複数の探査ラインにおける前記表面波を記憶する表面波記憶手段と、
   前記表面波記憶手段に記憶された複数の探査ラインにおける表面波のうち指定された複数の探査ラインの表面波の平均波を算出する表面波平均化手段と、
   前記構造体または大地の前記埋設物が存在する探査ラインにおける前記埋設物からの反射波と前記表面波とを含む原画データを記憶する原画データ記憶手段と、
   前記原画データ記憶手段に記憶された原画データから前記表面波平均化手段によって算出された表面波の平均波を減算する表面波除去処理手段と、
   を備えたことを特徴とする埋設物探査装置。
2. 前記表面波平均化手段は、特定の構造体または大地における表面波の平均波を記憶する機能を有し、前記表面波除去処理手段は、前記表面波平均化手段に記憶された前記特定の構造体または大地における表面波の平均波を選択して減算を行う機能を有していることを特徴とする請求項１に記載の埋設物探査装置。