JP2018197763A - Measurement method and underground radar apparatus - Google Patents

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Abstract

To improve accuracy of measurement using an underground radar.SOLUTION: A measurement method using an underground radar includes a first step of emitting an electromagnetic wave of the underground radar toward the underground from a transmission antenna installed on the ground surface, a second step of receiving a reflection wave of the electromagnetic wave at reception antennas arranged on the ground surface on the periphery with a position of the transmission antenna as a center, a third step of recording reception signals indicating intensity of the reflection wave received at the respective reception antennas in a plurality of different positions and a fourth step of acquiring information on a scatterer present in the underground by mutually comparing the reception signals recorded in the third step.SELECTED DRAWING: Figure 26

Description

本発明は、地中レーダの技術に関する。   The present invention relates to a ground radar technology.

従来の地中レーダ技術として、例えば非特許文献1に記載される技術が知られている。図37を参照して、非特許文献1に記載される地中レーダ技術を説明する。図37は、地中レーダによる地中の対象の断面図とレーダ画像とを示す。図37(a)はアンテナ配置と地層境界からの電磁波反射を示す。地中での電磁波速度は、媒質(土壌)の材料定数である比誘電率及び導電率により変化する。地中レーダでは10MHz以上の周波数領域で測定するので、媒質の性質は主に比誘電率に依存する。一般に、土壌の比誘電率がεであるとき、電磁波速度v[メートル/秒:m/s]は次の式(1)で表される。但し、cは真空中における光速である。 As a conventional underground radar technology, for example, a technology described in Non-Patent Document 1 is known. With reference to FIG. 37, the ground radar technology described in Non-Patent Document 1 will be described. FIG. 37 shows a cross-sectional view of the object in the ground by the ground radar and a radar image. FIG. 37 (a) shows antenna arrangement and electromagnetic wave reflection from the stratum boundary. The speed of electromagnetic waves in the ground varies depending on the relative dielectric constant and conductivity, which are material constants of the medium (soil). Since ground penetrating radar measures in the frequency range of 10 MHz or more, the properties of the medium mainly depend on the relative permittivity. In general, when the relative dielectric constant of the soil is epsilon r, the electromagnetic wave velocity v [m / s: m / s] is expressed by the following equation (1). Where c is the speed of light in vacuum.

Figure 2018197763
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上記の式(1)を変形すると次の式(2)となる。式(2)により、電磁波速度vから比誘電率εを計算することができる。 When the above equation (1) is modified, the following equation (2) is obtained. From the equation (2), the relative dielectric constant ε r can be calculated from the electromagnetic wave velocity v.

Figure 2018197763
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図37(a)に示されるように埋設した反射体の深度d[m]が既知である場合、電磁波速度vは反射波の到達時間τから推定できる。又は、埋設された反射体の深度が未知であっても金属管のように存在が明確となる反射体が存在する場合には、地中レーダの反射波形から反射体の深度dと電磁波速度vとを同時に推定できる。図37(b)の右図は埋設された鉄管(パイプ)の状況を示す。図37(b)の左図は地中レーダ画像を示す。図37(b)に示す埋設したパイプの例では、送信アンテナと受信アンテナとが水平位置xにある場合、プロファイル測定の結果から、反射波の到達時間τは次の式(3)で表される。プロファイル測定とは、地中レーダの送信アンテナと受信アンテナとを共に地上で走査する測定である。   When the depth d [m] of the buried reflector is known as shown in FIG. 37A, the electromagnetic wave velocity v can be estimated from the arrival time τ of the reflected wave. Alternatively, when there is a reflector whose existence is clear, such as a metal tube, even if the depth of the buried reflector is unknown, the depth d and the electromagnetic wave velocity v of the reflector are reflected from the reflected waveform of the underground radar. Can be estimated simultaneously. The right figure of FIG.37 (b) shows the condition of the buried iron pipe (pipe). The left figure of FIG.37 (b) shows a ground penetrating radar image. In the example of the embedded pipe shown in FIG. 37 (b), when the transmitting antenna and the receiving antenna are at the horizontal position x, the arrival time τ of the reflected wave is expressed by the following equation (3) from the result of profile measurement. The The profile measurement is a measurement in which both the transmission antenna and the reception antenna of the subsurface radar are scanned on the ground.

Figure 2018197763
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上記の式(3)において未知のパラメータは、金属管の埋設位置(深度dと水平位置x)と電磁波速度vとである。金属管が埋設された水平位置xは、図37(b)左図に示す地中レーダ画像から、上向きに凸状の双曲線の頂点位置が金属管の水平位置xであるとして、通常明瞭である。そして、金属管が埋設された深度dと、電磁波速度vとを変えながら、図37(b)のような測定波形の双曲線カーブに理論到達時刻がフィットするようにパラメータを決めることにより、金属管が埋設された深度dと電磁波速度vとを同時に推定することができる。この推定された電磁波速度vから、上記の式(2)により、比誘電率εを計算することができる。 In the above equation (3), unknown parameters are the buried position (depth d and horizontal position x 0 ) of the metal tube and the electromagnetic wave velocity v. Horizontal position the metal tube is embedded x 0 from the ground radar image shown in FIG. 37 (b) left, as upwardly convex hyperbolic vertex position is the horizontal position x 0 of the metal tube, usually clear It is. Then, by changing the depth d in which the metal tube is embedded and the electromagnetic wave velocity v, the parameters are determined so that the theoretical arrival time fits the hyperbolic curve of the measured waveform as shown in FIG. Can be estimated at the same time as the depth d and the electromagnetic wave velocity v. From the estimated electromagnetic wave velocity v, the relative dielectric constant ε r can be calculated by the above equation (2).

上述の図37を参照した地中レーダ技術は非特許文献1に記載されている。   Non-patent document 1 describes the ground penetrating radar technique with reference to FIG.

次に地中レーダの運用(校正と測定)の方法について説明する。地中レーダを用いた測定では、対象となる埋設物が存在する範囲の土壌の比誘電率を事前に取得する。そして、事前に取得された比誘電率を測定前に地中レーダに設定して校正することにより、送信アンテナと受信アンテナとを走査しながら、測定中にも地中レーダ画像の応答時間軸を深度にマッピングして観測することができる。ここで、事前に取得された比誘電率の精度は、地中レーダによる深さ方向の測定精度に影響を及ぼす。   Next, a method of operation (calibration and measurement) of the ground penetrating radar will be described. In the measurement using the ground penetrating radar, the relative permittivity of the soil in the range where the target buried object exists is acquired in advance. Then, the relative permittivity acquired in advance is set and calibrated to the ground penetrating radar before measurement, so that the response time axis of the ground penetrating radar image is measured even during the measurement while scanning the transmitting antenna and the receiving antenna. It can be observed by mapping to the depth. Here, the accuracy of the relative permittivity acquired in advance affects the measurement accuracy in the depth direction by the underground radar.

図38は、従来の地中レーダ測定方法のフローチャートである。
(ステップS1001)地中レーダの送信アンテナと受信アンテナとを測定位置に配置する。
(ステップS1002)送信アンテナから電磁波を送信する。
(ステップS1003)受信アンテナで反射波を受信する。
このステップS1001からS1003までが反射波の測定段階である。この反射波の測定段階は、上記図37(a)にて送信アンテナから電磁波を放射し反射波を受信アンテナで受信するまでに対応する。
FIG. 38 is a flowchart of a conventional ground penetrating radar measurement method.
(Step S1001) The transmitting antenna and receiving antenna of the ground penetrating radar are arranged at the measurement position.
(Step S1002) An electromagnetic wave is transmitted from the transmission antenna.
(Step S1003) A reflected wave is received by a receiving antenna.
Steps S1001 to S1003 are measurement steps of the reflected wave. The step of measuring the reflected wave corresponds to the process until the electromagnetic wave is radiated from the transmitting antenna and the reflected wave is received by the receiving antenna in FIG.

(ステップS1004)受信アンテナで受信された反射波の受信信号から比誘電率を計算する。受信アンテナで受信された反射波の受信信号は、地中に埋められた既知の埋設物の反射を表す。
(ステップS1005)計算された比誘電率を使用して、反射波の処理を実行する。
(ステップS1006)処理された反射波から埋設物の位置や状況を計算する。
(ステップS1007)計算された埋設物の位置や状況を表示する。
このステップS1004からS1007までが比誘電率の算出と埋設物の状況の把握の段階である。この比誘電率の算出の段階は、上記図37(a)での深度と到達時間からや、図37(b)での双曲線カーブから比誘電率を導出する点に対応する。
(Step S1004) The relative dielectric constant is calculated from the received signal of the reflected wave received by the receiving antenna. The received signal of the reflected wave received by the receiving antenna represents the reflection of a known buried object buried in the ground.
(Step S1005) The reflected wave is processed using the calculated dielectric constant.
(Step S1006) The position and situation of the buried object are calculated from the processed reflected wave.
(Step S1007) The calculated position and status of the buried object are displayed.
Steps S1004 to S1007 are stages for calculating the relative permittivity and grasping the state of the buried object. This stage of calculating the dielectric constant corresponds to the point of deriving the dielectric constant from the depth and the arrival time in FIG. 37A and from the hyperbolic curve in FIG.

上記ステップS1004における比誘電率の計算として、上記図37(a)にて既知の深度dと測定された到達時間τから上記式(2)の計算を行ってもよく、又は、上記図37(b)の地中レーダ画像と双曲線の式(3)とをフィッティングさせて電磁波速度vを取得し、取得した電磁波速度vを使用して上記式(2)の計算を行ってもよい。   As the calculation of the relative permittivity in the step S1004, the calculation of the formula (2) may be performed from the known depth d and the arrival time τ measured in FIG. The electromagnetic wave velocity v may be acquired by fitting the ground radar image of b) and the hyperbolic equation (3), and the above equation (2) may be calculated using the acquired electromagnetic wave velocity v.

佐藤源之、“物理探査セミナー 「地中レーダ」”、東北大学 東北アジア研究センター、2001年7月、[平成27年4月17日検索]、インターネット<URL:http://cobalt.cneas.tohoku.ac.jp/users/sato/%92n%92%86%83%8C%81%5B%83_%82%C9%82%E6%82%E9%92n%89%BA%8Cv%91%AA(2001)revised.pdf>Motoyuki Sato, “Physics Exploration Seminar“ Ground Radar ””, Tohoku University Research Center for Northeast Asia, July 2001, [Search April 17, 2015], Internet <URL: http: //cobalt.cneas. tohoku.ac.jp/users/sato/%92n%92%86%83%8C%81%5B%83_%82%C9%82%E6%82%E9%92n%89%BA%8Cv%91%AA (2001) revised.pdf>

地上から埋設物の状況を把握するために地中レーダによる測定を行う場合、埋設物が埋設された土壌の比誘電率の精度が重要である。しかし、埋設物が埋設された地中には様々な不要散乱体が存在し、不要散乱体からの反射波が地中レーダを使用した土壌の比誘電率の測定の精度を劣化させる。このため、土壌の比誘電率の精度が不十分となり、地中レーダによる測定の結果から把握される埋設物の状況の精度が十分に得られない結果となる可能性があった。   When measuring with a ground penetrating radar to grasp the state of the buried object from the ground, the accuracy of the relative dielectric constant of the soil in which the buried object is buried is important. However, there are various unnecessary scatterers in the ground where the buried object is embedded, and the reflected wave from the unnecessary scatterer deteriorates the accuracy of the measurement of the relative dielectric constant of the soil using the underground radar. For this reason, the accuracy of the relative permittivity of the soil becomes insufficient, and there is a possibility that the accuracy of the state of the buried object grasped from the result of measurement by the underground radar cannot be obtained sufficiently.

図39を参照して、従来の地中レーダ技術のうち上述の図37(a)に関する比誘電率の測定方法における課題を説明する。図39(a)は、アンテナ配置と地層境界からの電磁波反射と不要散乱体からの電磁波反射とを示す。不要散乱体として、複数の岩などがある。図39(b)は、図39(a)の状況下において受信アンテナで受信した反射波の受信信号による反射強度の時間応答を示す。図39(b)のグラフの横軸は時間(t)、縦軸は反射強度(I)を示す。図39(b)のグラフでは、地層境界面からの反射の成分に加えて、地層境界面からの反射の反射強度と同じ程度の不要散乱成分がある。この場合、測定の対象である地層境界面での反射を高い精度で特定することが難しい。このため、地層境界面からの反射波の到達時間τの精度を高くできなくなり、土壌の比誘電率の測定の精度が劣化するので、別途、土壌の比誘電率を調べる負担が生じる。   With reference to FIG. 39, the problem in the relative permittivity measurement method related to FIG. 37 (a) described above in the conventional ground penetrating radar technology will be described. FIG. 39A shows antenna arrangement, electromagnetic wave reflection from the formation boundary, and electromagnetic wave reflection from unnecessary scatterers. Examples of unnecessary scatterers include multiple rocks. FIG. 39 (b) shows the time response of the reflection intensity by the received signal of the reflected wave received by the receiving antenna under the situation of FIG. 39 (a). In the graph of FIG. 39B, the horizontal axis represents time (t), and the vertical axis represents reflection intensity (I). In the graph of FIG. 39B, in addition to the component of reflection from the formation boundary surface, there is an unnecessary scattering component of the same degree as the reflection intensity of reflection from the formation boundary surface. In this case, it is difficult to specify the reflection at the formation boundary surface that is the object of measurement with high accuracy. For this reason, the accuracy of the arrival time τ of the reflected wave from the boundary surface of the formation cannot be increased, and the accuracy of measurement of the relative dielectric constant of the soil is deteriorated.

また、従来の地中レーダ技術のうち上述の図37(b)に関する比誘電率の測定方法においても、不要散乱体が存在すると地中レーダ画像に悪影響を及ぼし、土壌の比誘電率の精度が劣化する。図37(b)に示された地中レーダ画像では、3本のパイプが反射の画像となる凸状の双曲線の模様として確認できる。しかし、仮に不要散乱体がパイプの上側(地面側)に存在すると画像が乱されるので、パイプの埋設位置(深度dと水平位置x)が不明確となり、土壌の比誘電率を精度良く求めることができない。 Also, in the relative permittivity measurement method related to FIG. 37 (b) described above in the conventional ground penetrating radar technology, the presence of unnecessary scatterers adversely affects the ground penetrating radar image, and the accuracy of the relative permittivity of the soil is reduced. to degrade. In the underground radar image shown in FIG. 37 (b), it can be confirmed as a convex hyperbolic pattern in which three pipes are reflected. However, if an unnecessary scatterer is present on the upper side (the ground side) of the pipe, the image is disturbed, so that the buried position (depth d and horizontal position x 0 ) of the pipe is unclear, and the relative dielectric constant of the soil is accurately determined. I can't ask for it.

上記事情に鑑み、本発明は、地中レーダを使用した測定の精度を向上させることができる技術の提供を目的としている。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technique capable of improving the accuracy of measurement using a ground penetrating radar.

本発明の一態様は、地中レーダを使用する測定方法であって、地面に配置された送信アンテナから地中に向かって前記地中レーダの電磁波を放射する第1のステップと、前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置された受信アンテナで前記電磁波の反射波を受信する第2のステップと、前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する第3のステップと、前記第3のステップで記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する第4のステップと、を含む測定方法である。   One aspect of the present invention is a measurement method using a ground penetrating radar, the first step of radiating electromagnetic waves of the ground penetrating radar toward the ground from a transmitting antenna disposed on the ground, and the transmitting antenna A second step of receiving the reflected wave of the electromagnetic wave by a receiving antenna arranged on the ground on the circumference centered on the position of the position, and a plurality of arrangements where the positions of the receiving antenna are different from each other. The third step of recording the received signal indicating the intensity of the reflected wave and the mutual comparison of the received signal recorded in the third step obtains information on the scatterer existing in the ground. And a fourth step.

本発明の一態様は、地面に配置され、地中に向かって電磁波を放射する送信アンテナと、前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置され、前記電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する受信情報記録部と、前記受信情報記録部に記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する比較部と、を備える地中レーダ装置である。   One embodiment of the present invention is a transmitting antenna that is disposed on the ground and radiates electromagnetic waves toward the ground, and is disposed on the ground on the circumference centered on the position of the transmitting antenna, and receives reflected waves of the electromagnetic waves. Recorded in the reception information recording unit, the reception information recording unit for recording the reception signal indicating the intensity of the reflected wave respectively received by the reception antenna in a plurality of arrangements having different positions of the reception antenna, and the reception information recording unit And a comparison unit that obtains information on the scatterers existing in the ground by performing mutual comparison of received signals.

本発明によれば、地中レーダを使用した測定の精度を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of measurement using a ground penetrating radar.

測定対象である埋設物に関する既知情報を示す図。The figure which shows the known information regarding the buried object which is a measuring object. 第1の実施形態の1対のアンテナ配置を示す断面図。Sectional drawing which shows a pair of antenna arrangement | positioning of 1st Embodiment. 第1の実施形態の円周上のアンテナ配置を示す上面図。The top view which shows the antenna arrangement | positioning on the periphery of 1st Embodiment. 第1の実施形態の1対のアンテナ配置を示す断面図。Sectional drawing which shows a pair of antenna arrangement | positioning of 1st Embodiment. 第1の実施形態の各アンテナ対の反射波の時間応答の例を示す図。The figure which shows the example of the time response of the reflected wave of each antenna pair of 1st Embodiment. 第1の実施形態の4つのアンテナ対についての反射波の時間応答を合成した結果を示す図。The figure which shows the result of having combined the time response of the reflected wave about the four antenna pairs of 1st Embodiment. 第1の実施形態の4対のアンテナ配置を示す鳥瞰図。The bird's-eye view which shows 4 pairs of antenna arrangement | positioning of 1st Embodiment. 第1の実施形態の4つのアンテナ対の反射波の時間応答の例を示す図。The figure which shows the example of the time response of the reflected wave of four antenna pairs of 1st Embodiment. 第1の実施形態の地中レーダ装置130の構成を示す図。The figure which shows the structure of the underground radar apparatus 130 of 1st Embodiment. 第1の実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャート。The flowchart of the underground radar measuring method of 1st Embodiment. 第2の実施形態の地中レーダ装置200の構成を示す図。The figure which shows the structure of the underground radar apparatus 200 of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャート。The flowchart of the underground radar measuring method of 2nd Embodiment. 第3の実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す鳥瞰図。The bird's-eye view which shows the example of a movement with the transmission antenna of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の3つの測定位置での反射波の時間応答の例を示す図。The figure which shows the example of the time response of the reflected wave in three measurement positions of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す鳥瞰図。The bird's-eye view which shows the example of a movement with the transmission antenna of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す上面図。The top view which shows the example of a movement with the transmitting antenna of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の反射波の時間応答を合成した結果を示す図。The figure which shows the result of having combined the time response of the reflected wave of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の比較対象の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す鳥瞰図。The bird's-eye view which shows the example of a movement with the transmission antenna of a comparison object of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の比較対象の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す上面図。The top view which shows the example of a movement with the transmitting antenna of a comparison object of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の比較対象の反射波の時間応答を合成した結果を示す図。The figure which shows the result of having combined the time response of the reflected wave of the comparison object of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の地中レーダ装置350の構成を示す図。The figure which shows the structure of the underground radar apparatus 350 of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャート。The flowchart of the underground radar measuring method of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning with the transmission antenna of a modification of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning with the transmission antenna of a modification of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning with the transmission antenna of a modification of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置を示す鳥瞰図。The bird's-eye view which shows arrangement | positioning with the transmission antenna of a modification of 3rd Embodiment, and a receiving antenna. 第3の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置を示す上面図。The top view which shows arrangement | positioning of the transmitting antenna and receiving antenna of the modification of 3rd Embodiment. 第3の実施形態の変形例の反射波の時間応答を合成した結果を示す図。The figure which shows the result of having combined the time response of the reflected wave of the modification of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の地中レーダ測定方法の説明図。Explanatory drawing of the underground radar measuring method of 4th Embodiment. 第4の実施形態の地中レーダ装置400の構成を示す図。The figure which shows the structure of the underground radar apparatus 400 of 4th Embodiment. 第4の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning with the transmission antenna of a modification of 4th Embodiment, and a receiving antenna. 第4の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning with the transmission antenna of a modification of 4th Embodiment, and a receiving antenna. 第4の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning with the transmission antenna of a modification of 4th Embodiment, and a receiving antenna. 第4の実施形態の変形例の地中レーダ測定方法のフローチャート。The flowchart of the underground radar measuring method of the modification of 4th Embodiment. 第5の実施形態の説明図。Explanatory drawing of 5th Embodiment. 第5の実施形態の説明図。Explanatory drawing of 5th Embodiment. 従来の地中レーダ技術の説明図。Explanatory drawing of conventional underground radar technology. 従来の地中レーダ測定方法のフローチャート。The flowchart of the conventional underground radar measuring method. 従来の地中レーダ技術の説明図。Explanatory drawing of conventional underground radar technology.

以下、実施形態の測定方法及び地中レーダ装置を、図面を参照して説明する。以下の実施形態では、比誘電率を算出する場合を説明するが、誘電率を算出する場合にも同様に適用することができる。   Hereinafter, a measurement method and a ground penetrating radar apparatus according to an embodiment will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the case where the relative permittivity is calculated will be described, but the present invention can be similarly applied to the case where the permittivity is calculated.

(第1の実施形態)
図1から図10を参照し、第1の実施形態について説明する。図1は、測定対象である埋設物に関する既知情報を示す。図1に示す地中の埋設物(測定対象)は通信のために設けられたマンホール100である。マンホール100は、半径a[m]で高さ(深さ)d[m]の円筒状である地上との出入口の部分(首部と呼ばれる)と、地中にはマンホール100の本体である直方体状の空間の部分とから構成される。マンホール100の本体は、鉄筋コンクリートで作られ、長さL[m]で幅W[m]のサイズの直方体の形状である。マンホール100の首部の蓋101は、半径a[m]の円盤状である。マンホール100の天井(上床板と呼ばれる)は、厚さd[m]である。マンホール100の上床板は、マンホールの蓋101を境にした両側の各範囲102,103で鉄筋コンクリート製の板(コンクリート板)となっている。範囲102,103の各々は、長さ「L/2−a」で幅Wの矩形状である。マンホール100の上床板は地面から深さdで埋設される。マンホール100の上床板の詳細な状況を地上から地中レーダを使用して把握することを想定する。マンホール100の上床板の詳細な状況が分かると、マンホール100の保守点検作業の負担を大幅に軽減することができる。地中レーダを使用してマンホール100の上床板の状況を詳細に把握するためには、地中レーダから送信された電磁波が伝搬する地中(土壌)の比誘電率を精度よく測定することが重要である。以下に、図1に示されるマンホール100を測定対象にする場合を例にして、比誘電率の測定方法を説明する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. 1 shows known information about an embedded object to be measured. The underground object (measurement object) shown in FIG. 1 is a manhole 100 provided for communication. The manhole 100 has a cylindrical shape with a radius a [m] and a height (depth) d [m], and a portion of the entrance to the ground (called a neck), and a rectangular parallelepiped that is the main body of the manhole 100 in the ground. It is composed of the space part. The main body of the manhole 100 is made of reinforced concrete and has a rectangular parallelepiped shape having a length L [m] and a width W [m]. The lid 101 at the neck of the manhole 100 has a disk shape with a radius a [m]. The ceiling (referred to as the upper floor board) of the manhole 100 has a thickness d 0 [m]. The upper floor board of the manhole 100 is a reinforced concrete board (concrete board) in each of the ranges 102 and 103 on both sides of the manhole cover 101. Each of the ranges 102 and 103 has a rectangular shape having a length “L / 2−a” and a width W. The upper floor board of the manhole 100 is buried at a depth d from the ground. It is assumed that the detailed situation of the upper floor board of the manhole 100 is grasped from the ground using a ground penetrating radar. If the detailed situation of the upper floor board of the manhole 100 is known, the burden of maintenance inspection work on the manhole 100 can be greatly reduced. In order to grasp the state of the upper floor board of the manhole 100 in detail using the ground penetrating radar, it is necessary to accurately measure the relative permittivity of the ground (soil) where the electromagnetic wave transmitted from the ground penetrating radar propagates. is important. Hereinafter, a method for measuring the relative dielectric constant will be described by taking the manhole 100 shown in FIG. 1 as an example of measurement.

図2は、1対のアンテナ配置を示す断面図である。図2には、1対である送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とが示される。送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とは、間隔X[m]で地上に配置される。送信アンテナA1−1は、地中レーダの電磁波を地中に向かって放射する。受信アンテナA1−2は、送信アンテナA1−1から放射された電磁波の反射波を測定するために、地中レーダの電磁波を受信する。送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とが各々配置される場所は、図1に示される地中の深さdに存在するコンクリート板に対応する範囲102,103にある。送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とは両方共に、範囲102又は範囲103のうち、いずれか一方の同じ範囲に配置される。この理由は、送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とが範囲102と範囲103とに各々分かれて配置されると、送信アンテナA1−1から地中に向かって放射された電磁波が、マンホール100の上床板のコンクリート表面で反射されるまで又は反射されてから受信アンテナA1−2に到達するまでの途中で、マンホール100の首部により伝搬を妨げられるからである。送信アンテナA1−1から地中に向かって放射された電磁波は、土壌を伝搬してマンホール100の上床板のコンクリート表面に到達する。マンホール100の上床板のコンクリート表面に到達した電磁波が該コンクリート表面で反射された反射波は、受信アンテナA1−2で受信される。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a pair of antenna arrangements. FIG. 2 shows a pair of transmission antenna A1-1 and reception antenna A1-2. The transmission antenna A1-1 and the reception antenna A1-2 are arranged on the ground with an interval X [m]. The transmitting antenna A1-1 radiates electromagnetic waves from the ground radar toward the ground. The receiving antenna A1-2 receives the electromagnetic wave of the ground radar in order to measure the reflected wave of the electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna A1-1. The place where each of the transmission antenna A1-1 and the reception antenna A1-2 is disposed is in the ranges 102 and 103 corresponding to the concrete plates existing at the depth d in the ground shown in FIG. Both the transmission antenna A1-1 and the reception antenna A1-2 are disposed in the same range of either the range 102 or the range 103. This is because if the transmitting antenna A1-1 and the receiving antenna A1-2 are separately arranged in the range 102 and the range 103, the electromagnetic waves radiated from the transmitting antenna A1-1 toward the ground are manholes. This is because propagation is hindered by the neck of the manhole 100 until it is reflected by the concrete surface of the upper floor board of the 100 or before it reaches the receiving antenna A1-2. The electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna A1-1 toward the ground propagates through the soil and reaches the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100. The reflected wave obtained by reflecting the electromagnetic wave that has reached the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 is received by the receiving antenna A1-2.

図3は、円周上のアンテナ配置を示す上面図である。図3には、円周上のアンテナ配置の一例として、送信アンテナと受信アンテナとの組を4つ示す。図3において、送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との組と、送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2との組と、送信アンテナA3−1と受信アンテナA3−2との組と、送信アンテナA4−1と受信アンテナA4−2との組と、が同一の円111の円周上に配置される。一の組において、円111の一の直径上の一方の端に送信アンテナを配置し、もう一方の端に受信アンテナを配置する。円111において、送信アンテナと受信アンテナとの各組を異なる直径上に配置する。円111の直径はXであり、各組のアンテナ間隔はXとなる。上述の図2は、図3中の一点鎖線112を断面箇所とした断面図である。円111の中心は、図2中の一点鎖線110に対応する。各組において、送信アンテナから地中に向かって放射された地中レーダの電磁波は、土壌を伝搬してマンホール100の上床板のコンクリート表面に到達し、該コンクリート表面で反射され、反射波として受信アンテナで受信される。   FIG. 3 is a top view showing the antenna arrangement on the circumference. FIG. 3 shows four sets of transmission antennas and reception antennas as an example of the antenna arrangement on the circumference. In FIG. 3, a pair of a transmission antenna A1-1 and a reception antenna A1-2, a pair of a transmission antenna A2-1 and a reception antenna A2-2, and a pair of a transmission antenna A3-1 and a reception antenna A3-2 And a set of the transmission antenna A4-1 and the reception antenna A4-2 are arranged on the circumference of the same circle 111. In one set, a transmitting antenna is arranged at one end on one diameter of the circle 111 and a receiving antenna is arranged at the other end. In the circle 111, each pair of the transmission antenna and the reception antenna is arranged on a different diameter. The diameter of the circle 111 is X, and the antenna interval of each pair is X. FIG. 2 described above is a cross-sectional view taken along the alternate long and short dash line 112 in FIG. The center of the circle 111 corresponds to the alternate long and short dash line 110 in FIG. In each set, the underground radar electromagnetic wave radiated from the transmitting antenna toward the ground propagates through the soil, reaches the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100, is reflected by the concrete surface, and is received as a reflected wave. Received by antenna.

図4は、1対のアンテナ配置と、コンクリート表面からの電磁波反射と不要散乱体からの電磁波反射とを示す断面図である。図4には、図3に示される1対である送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2とが示される。図4では、マンホール100の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射と、岩などの不要散乱体による電磁波の反射とが発生する。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing a pair of antenna arrangement, electromagnetic wave reflection from the concrete surface, and electromagnetic wave reflection from unnecessary scatterers. FIG. 4 shows a pair of transmission antenna A2-1 and reception antenna A2-2 shown in FIG. In FIG. 4, the reflection of electromagnetic waves by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 and the reflection of electromagnetic waves by unnecessary scatterers such as rocks occur.

ここで、マンホール100の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射と、不要散乱体による電磁波の反射及び散乱と、について説明する。マンホール100の上床板が埋設された深さdは既知である。送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2との配置と、送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2とのアンテナ間隔Xも既知である。送信アンテナA2−1から地中に向かって放射された地中レーダの電磁波が、土壌を伝搬してマンホール100の上床板のコンクリート表面で反射され、反射波として受信アンテナA2−2に到達するまでの伝搬距離l[m]は、次の式(4)で表される。   Here, reflection of electromagnetic waves by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 and reflection and scattering of electromagnetic waves by unnecessary scatterers will be described. The depth d at which the upper floor board of the manhole 100 is embedded is known. The arrangement of the transmission antenna A2-1 and the reception antenna A2-2 and the antenna interval X between the transmission antenna A2-1 and the reception antenna A2-2 are also known. Until the electromagnetic wave of the underground radar radiated from the transmitting antenna A2-1 to the ground propagates through the soil, is reflected by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100, and reaches the receiving antenna A2-2 as a reflected wave The propagation distance l [m] is expressed by the following equation (4).

Figure 2018197763
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マンホール100の上床板が存在する場所である上記の図1に示した範囲102,103においては、不要散乱体による反射が上記の式(4)を満たすことはない。上記の式(4)は、上記の図3に示される各組の送信アンテナと受信アンテナとに対して成立する。したがって、上記の図3に示される各組の送信アンテナと受信アンテナとに対して、上記の式(4)を満たす不要散乱体はないと言える。   In the ranges 102 and 103 shown in FIG. 1 where the upper floor board of the manhole 100 exists, the reflection by the unnecessary scatterer does not satisfy the above formula (4). The above equation (4) is established for each set of transmitting antenna and receiving antenna shown in FIG. Therefore, it can be said that there is no unnecessary scatterer satisfying the above equation (4) for each pair of transmission antenna and reception antenna shown in FIG.

仮に、図4に示される送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2との1組のみに対して、不要散乱体が上記の式(4)を満たすことを想定する。この場合、送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2とを焦点とする楕円上の周囲に不要散乱体が配置されることになる。そして、その場合の反射強度を考慮すると、楕円体に沿う反射面を持つ必要がある。このため、上記の式(4)を満たし、且つ反射強度がある程度強い条件で楕円体に沿う反射面を持つ不要散乱体はほぼないと考えられる。さらに、他の送信アンテナと受信アンテナとの組である「送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との組」と、「送信アンテナA3−1と受信アンテナA3−2との組」と、「送信アンテナA4−1と受信アンテナA4−2との組」とをそれぞれに焦点とする各楕円上の周囲に不要散乱体が存在するという条件、を全て満たす位置は極めて限られるか又は全ての条件を同時に満たす位置はないため、このような位置の不要散乱体は存在しないと言ってもよい。   It is assumed that the unnecessary scatterer satisfies the above-described formula (4) for only one set of the transmission antenna A2-1 and the reception antenna A2-2 shown in FIG. In this case, an unnecessary scatterer is arranged around an ellipse with the transmission antenna A2-1 and the reception antenna A2-2 as the focal points. In consideration of the reflection intensity in that case, it is necessary to have a reflecting surface along the ellipsoid. For this reason, it is considered that there are almost no unnecessary scatterers having a reflecting surface along the ellipsoid under the condition that the above formula (4) is satisfied and the reflection intensity is somewhat strong. Furthermore, “a set of transmission antenna A1-1 and reception antenna A1-2”, which is a set of other transmission antennas and reception antennas, and “a set of transmission antenna A3-1 and reception antenna A3-2”, Positions that satisfy all of the conditions that an unnecessary scatterer exists around each ellipse with the “set of transmitting antenna A4-1 and receiving antenna A4-2” as the respective focal points are extremely limited or all Since there is no position that satisfies the conditions at the same time, it can be said that there is no unnecessary scatterer at such a position.

次に、送信アンテナA2−1から地中に向かって放射された地中レーダの電磁波が、土壌を伝搬してマンホール100の上床板のコンクリート表面で反射され、反射波として受信アンテナA2−2に到達するまでの到達時間をτとする。土壌の比誘電率εは、次の式(5)で表される。但し、cは真空中における光速「3.0×10 [m/s]」である。 Next, the electromagnetic wave of the underground radar radiated from the transmitting antenna A2-1 toward the ground propagates through the soil and is reflected by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100, and is reflected as a reflected wave to the receiving antenna A2-2. The arrival time until it reaches is τ. The relative dielectric constant ε r of the soil is expressed by the following equation (5). However, c is the speed of light in vacuum “3.0 × 10 8 [m / s]”.

Figure 2018197763
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伝搬距離lと到達時間τとから上記の式(5)により、土壌の比誘電率εを計算することができる。しかしながら、図4に示される不要散乱体の影響から、伝搬距離lと到達時間τとを精度よく求めることが一般的に難しい。 From the propagation distance l and the arrival time τ, the relative permittivity ε r of the soil can be calculated by the above equation (5). However, it is generally difficult to accurately determine the propagation distance l and the arrival time τ due to the influence of unnecessary scatterers shown in FIG.

図5は、各アンテナ対の反射波の時間応答の例を示す。図5のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は反射強度(I)である。図5には、図3に示される4つのアンテナ対である、「A1対:送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との組」と、「A2対:送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2との組」と、「A3対:送信アンテナA3−1と受信アンテナA3−2との組」と、「A4対:送信アンテナA4−1と受信アンテナA4−2との組」との各々についての反射波の時間応答が示される。各アンテナ対のグラフは、上記の図4に示される地中の状態で、各受信アンテナで受信された受信信号に基づく。すなわち、図5の各グラフは、マンホール100の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射と、岩などの不要散乱体による電磁波の反射と、が発生する地中の状態において、各アンテナ対の送信アンテナから地中に向かって放射された地中レーダの電磁波の反射波を、各アンテナ対の受信アンテナで受信した受信信号の時間変化を示す。   FIG. 5 shows an example of the time response of the reflected wave of each antenna pair. In the graph of FIG. 5, the horizontal axis represents time (t), and the vertical axis represents reflection intensity (I). FIG. 5 shows the four antenna pairs shown in FIG. 3, “A1 pair: combination of transmission antenna A1-1 and reception antenna A1-2” and “A2 pair: transmission antenna A2-1 and reception antenna. "A2-2 pair", "A3 pair: transmission antenna A3-1 and reception antenna A3-2", and "A4 pair: transmission antenna A4-1 and reception antenna A4-2" The time response of the reflected wave for each of is shown. The graph of each antenna pair is based on the received signal received by each receiving antenna in the underground state shown in FIG. That is, each graph of FIG. 5 shows the transmission antenna of each antenna pair in the underground state where the reflection of electromagnetic waves by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 and the reflection of electromagnetic waves by unnecessary scatterers such as rocks occur. 2 shows a time change of a received signal received by a receiving antenna of each antenna pair of a reflected wave of an electromagnetic wave of a ground penetrating radar radiated from the ground to the ground.

図5中の実線のグラフは、マンホール100の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射の時間応答を示す。図5中の破線のグラフは、不要散乱体による電磁波の反射の時間応答を示す。マンホール100の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射については、4つのアンテナ対の全てのアンテナ間隔がXで同じであり、且つ、マンホール100の上床板のコンクリート表面の同じ反射点(深さdの同じ位置)で反射するので、4つのアンテナ対の全てで到達時間τが同じとなる。   The solid line graph in FIG. 5 shows the time response of reflection of electromagnetic waves by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100. The broken line graph in FIG. 5 shows the time response of the reflection of electromagnetic waves by unnecessary scatterers. Regarding the reflection of electromagnetic waves by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100, all the antenna intervals of the four antenna pairs are the same as X, and the same reflection point (with a depth d of the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100). Therefore, the arrival time τ is the same for all four antenna pairs.

図6は、図5に示される4つのアンテナ対についての反射波の時間応答を合成した結果を示す。図6のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は合成反射強度(Ic)である。図5では、4つのアンテナ対についての反射波の時間応答を個別にグラフで示したが、図6では、各アンテナ対についての同時刻の反射波の時間応答を重ね合せて合成し示している。この重ね合せによる反射波の合成は、時間ごとに反射強度を加算する処理により行う。この反射波の合成の処理での注意点は、各アンテナ対の反射波における時間軸の合せを、深さが既知である埋設物の反射、ここではマンホール100の上床板のコンクリート表面(深さd)による反射の時間で合わせることである。この結果、到達時間の値と同じ時間τにおいて、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波が重なり合い、合成反射強度(Ic)として強めあう結果(図6中の実線のグラフ)となる。   FIG. 6 shows the result of combining the time responses of reflected waves for the four antenna pairs shown in FIG. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis is time (t), and the vertical axis is the combined reflection intensity (Ic). In FIG. 5, the time responses of the reflected waves for the four antenna pairs are individually shown in a graph, but in FIG. 6, the time responses of the reflected waves at the same time for each antenna pair are superimposed and synthesized. . The synthesis of the reflected wave by this superposition is performed by a process of adding the reflection intensity every time. The points to note in the process of combining the reflected waves are that the time axis of the reflected waves of each antenna pair is matched, the reflection of the buried object whose depth is known, here, the concrete surface (depth of the upper floor board of the manhole 100) Matching with the reflection time according to d). As a result, at the same time τ as the arrival time value, the reflected waves from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 are overlapped and strengthened as the combined reflection intensity (Ic) (solid line graph in FIG. 6).

他方、不要散乱体による反射波の合成の結果(図6中の破線のグラフ)では、各アンテナ対で到達時間が異なるので、時間的に分散したまま合成されることから、合成反射強度(Ic)として強めあうことがない。この理由は、上記の図4に示した不要散乱体が各アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとの中間の位置に存在しないため、上記の図3に示されように各アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナの位置が変わると不要散乱体による反射波の到達時間が変わるからである。   On the other hand, in the result of the synthesis of the reflected wave by the unnecessary scatterer (broken line graph in FIG. 6), since the arrival times are different for each antenna pair, they are synthesized while being dispersed in time. ) Will not strengthen each other. This is because the unnecessary scatterer shown in FIG. 4 does not exist at an intermediate position between the transmission antenna and the reception antenna of each antenna pair, so that the transmission antenna of each antenna pair as shown in FIG. This is because when the position of the receiving antenna changes, the arrival time of the reflected wave by the unnecessary scatterer changes.

なお、仮に不要散乱体が図3に示される円111の中心に存在した場合、複数のアンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとの中間の位置に不要散乱体が存在するので、不要散乱体による反射波の合成の結果、合成反射強度(Ic)として強めあうことになる。しかし、そのような条件の位置に不要散乱体が存在すること自体が希である。また、万一その条件の位置に不要散乱体が存在した場合には、既知の深さの埋設物による反射に大きく影響が現れる。例えば、既知の深さの埋設物による反射波について、算出された到達時間の周辺に反射波が存在しないなどの現象が発生する。これにより、アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナの位置を変えて再測定を実行うことにより、不要散乱体による反射波の合成の結果、合成反射強度(Ic)として強めあうことがなくなるので、問題はない。   If the unnecessary scatterer is present at the center of the circle 111 shown in FIG. 3, the unnecessary scatterer exists at an intermediate position between the transmission antennas and the reception antennas of the plurality of antenna pairs. As a result of the wave synthesis, the combined reflection intensity (Ic) is strengthened. However, it is rare that an unnecessary scatterer exists at such a position. In addition, if an unnecessary scatterer exists at the position of the condition, the reflection by the embedded object having a known depth is greatly affected. For example, with respect to a reflected wave from a buried object having a known depth, a phenomenon such as the absence of a reflected wave around the calculated arrival time occurs. As a result, by performing re-measurement by changing the positions of the transmitting antenna and the receiving antenna of the antenna pair, the combined reflection intensity (Ic) is not strengthened as a result of the synthesis of the reflected wave by the unnecessary scatterer. There is no.

上述したように、各アンテナ対についての同時刻の反射波の時間応答を重ね合せて合成することにより、不要散乱体による反射波については合成反射強度(Ic)として強めあうことがなく、一方、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波については合成反射強度(Ic)として強めあうことになる。したがって、図6のグラフにおいて、不要散乱体による反射波についての成分(不要散乱成分)を容易に区別し分離することができる。これにより、図6のグラフから、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波についての成分のみを抽出することができる。すると、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波についての到達時間τが正確に分かる。伝搬距離lは、各アンテナ対に共通のアンテナ間隔Xと深さdとから上記の式(4)により計算できる。そして、該到達時間τと該伝搬距離lとから上記の式(5)により、土壌の比誘電率εを精度よく計算できる。この計算結果の比誘電率εを使用して地中レーダの校正を行うことにより、地中レーダによる測定の精度を向上させることができる。 As described above, by superimposing and synthesizing the time responses of the reflected waves at the same time for each antenna pair, the reflected waves caused by unnecessary scatterers do not increase as the combined reflection intensity (Ic), About the reflected wave by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100, it strengthens as synthetic | combination reflection intensity | strength (Ic). Therefore, in the graph of FIG. 6, it is possible to easily distinguish and separate components (unnecessary scattering components) of reflected waves from unnecessary scatterers. Thereby, only the component about the reflected wave by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 can be extracted from the graph of FIG. Then, the arrival time τ for the reflected wave from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 can be accurately known. The propagation distance l can be calculated by the above equation (4) from the antenna interval X and the depth d common to each antenna pair. Then, the relative dielectric constant ε r of the soil can be accurately calculated from the arrival time τ and the propagation distance l by the above equation (5). Calibration of the ground penetrating radar is performed using the relative permittivity ε r of the calculation result, thereby improving the accuracy of measurement by the ground penetrating radar.

図7は、4対のアンテナ配置と地面から地中のコンクリート表面までの状況と各電磁波反射とを示す鳥瞰図である。図7に示される4つのアンテナ対「A1対:送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との組」と、「A2対:送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2との組」と、「A3対:送信アンテナA3−1と受信アンテナA3−2との組」と、「A4対:送信アンテナA4−1と受信アンテナA4−2との組」とは、上記の図3に示される配置である。また、図7に示される、マンホール100の上床板のコンクリート表面による電磁波の反射と、岩などの不要散乱体による電磁波の反射とは、上記の図2や図4に示したのと同様である。   FIG. 7 is a bird's-eye view showing four antenna arrangements, the situation from the ground to the concrete surface in the ground, and each electromagnetic wave reflection. The four antenna pairs shown in FIG. 7 “A1 pair: set of transmitting antenna A1-1 and receiving antenna A1-2” and “A2 pair: set of transmitting antenna A2-1 and receiving antenna A2-2” , “A3 pair: pair of transmitting antenna A3-1 and receiving antenna A3-2” and “A4 pair: pair of transmitting antenna A4-1 and receiving antenna A4-2” are shown in FIG. It is an arrangement. Moreover, the reflection of the electromagnetic wave by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 shown in FIG. 7 and the reflection of the electromagnetic wave by an unnecessary scatterer such as a rock are the same as those shown in FIGS. .

図8(a)は、図7に示される4つのアンテナ対の反射波の時間応答の例を示す。図8(a)のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は反射強度(I)である。図8(b)は、図8(a)に示される4つのアンテナ対についての反射波の時間応答を合成した結果を示す。図8(b)のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は合成反射強度(Ic)である。図8(b)のグラフから、不要散乱成分を除去する処理を実施する。この不要散乱成分の除去処理では、4つのアンテナ対の各々の反射波の合成により合成反射強度(Ic)として強め合う時間τに現れる反射波の時間応答(実線のグラフ)以外の他の反射波の時間応答(破線のグラフ)を削除する。これにより、図8(b)のグラフから、合成反射強度(Ic)として強め合う時間τとして、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波についての到達時間τが正確に分かる。そして、4つのアンテナ対に共通のアンテナ間隔Xと深さdとから上記の式(4)により伝搬距離lを計算し、該到達時間τと該伝搬距離lとから上記の式(5)により、図7に示される地中の土壌の比誘電率εを精度よく計算できる。この計算結果の比誘電率εを使用して地中レーダの校正を行い、該校正後の地中レーダにより、図7に示される地中の測定を精度よく行うことができる。 FIG. 8A shows an example of the time response of the reflected waves of the four antenna pairs shown in FIG. In the graph of FIG. 8A, the horizontal axis is time (t), and the vertical axis is reflection intensity (I). FIG. 8B shows the result of combining the time responses of the reflected waves for the four antenna pairs shown in FIG. In the graph of FIG. 8B, the horizontal axis is time (t), and the vertical axis is the combined reflection intensity (Ic). From the graph of FIG. 8B, a process of removing unnecessary scattering components is performed. In this unnecessary scattering component removal process, the reflected waves other than the time response of the reflected wave (solid line graph) appearing at time τ that strengthens as the combined reflected intensity (Ic) by combining the reflected waves of the four antenna pairs. Delete the time response (dotted line graph). Thus, from the graph of FIG. 8B, the arrival time τ for the reflected wave from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 can be accurately known as the time τ to strengthen as the combined reflection intensity (Ic). Then, the propagation distance l is calculated by the above equation (4) from the antenna interval X and the depth d common to the four antenna pairs, and the above equation (5) is calculated from the arrival time τ and the propagation distance l. The relative permittivity ε r of the soil in the ground shown in FIG. 7 can be calculated with high accuracy. Calibration of the ground penetrating radar is performed using the relative permittivity ε r of the calculation result, and the ground measurement shown in FIG. 7 can be accurately performed by the ground penetrating radar after the calibration.

次に本実施形態に係る地中レーダの装置構成を説明する。図9は、地中レーダ装置130の構成を示す。図9に示す地中レーダ装置130は、送信部150と、受信部170と、4つのアンテナ対「A1対:送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との組」と「A2対:送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2との組」と「A3対:送信アンテナA3−1と受信アンテナA3−2との組」と「A4対:送信アンテナA4−1と受信アンテナA4−2との組」と、を備える。この4つのアンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとの各々は、上記の図3に示されるように、同一の円111の円周上に配置される。送信部150は、送信選択制御部151と電磁波生成部152とを備える。受信部170は、受信検出部171と受信合成部172と比較部173と不要散乱波除去・誘電率算出部174と校正・受信信号再処理部175とを備える。   Next, the apparatus configuration of the ground penetrating radar according to the present embodiment will be described. FIG. 9 shows the configuration of the underground radar apparatus 130. 9 includes a transmission unit 150, a reception unit 170, four antenna pairs “A1 pair: a combination of a transmission antenna A1-1 and a reception antenna A1-2”, and “A2 pair: transmission. "A set of antenna A2-1 and receiving antenna A2-2" and "A3 pair: a set of transmitting antenna A3-1 and receiving antenna A3-2" and "A4 pair: transmitting antenna A4-1 and receiving antenna A4-2" And a set. Each of the transmission antenna and the reception antenna of the four antenna pairs is arranged on the circumference of the same circle 111 as shown in FIG. The transmission unit 150 includes a transmission selection control unit 151 and an electromagnetic wave generation unit 152. The reception unit 170 includes a reception detection unit 171, a reception synthesis unit 172, a comparison unit 173, an unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 174, and a calibration / reception signal reprocessing unit 175.

送信部150において、送信選択制御部151は、4つのアンテナ対の送信アンテナA1−1,A2−1,A3−1,A4−1の中から電磁波を放射させる送信アンテナを順次選択する。送信選択制御部151は、選択した送信アンテナを示す選択信号を、電磁波生成部152と受信部170へ出力する。受信部170に入力された選択信号は、受信合成部172と比較部173とに入力される。電磁波生成部152は、4つのアンテナ対の送信アンテナA1−1,A2−1,A3−1,A4−1の各々に接続される。電磁波生成部152は、送信選択制御部151から入力された選択信号で示される送信アンテナへ、電磁波を出力する。これにより、送信選択制御部151による選択信号で示される送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。   In the transmission unit 150, the transmission selection control unit 151 sequentially selects transmission antennas that emit electromagnetic waves from the transmission antennas A1-1, A2-1, A3-1, and A4-1 of the four antenna pairs. The transmission selection control unit 151 outputs a selection signal indicating the selected transmission antenna to the electromagnetic wave generation unit 152 and the reception unit 170. The selection signal input to the reception unit 170 is input to the reception synthesis unit 172 and the comparison unit 173. The electromagnetic wave generation unit 152 is connected to each of the transmission antennas A1-1, A2-1, A3-1, and A4-1 of the four antenna pairs. The electromagnetic wave generation unit 152 outputs an electromagnetic wave to the transmission antenna indicated by the selection signal input from the transmission selection control unit 151. Thereby, the electromagnetic wave of the underground radar is radiated from the transmission antenna indicated by the selection signal by the transmission selection control unit 151 toward the ground.

受信部170において、受信検出部171は、4つのアンテナ対の受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の各々に接続される。受信検出部171は、各受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2で受信された信号から、受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2ごとに地中レーダの電磁波を検出する。受信検出部171で受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2ごとに検出された地中レーダの電磁波の受信信号は、受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の別に、受信合成部172と比較部173とへ出力される。   In the reception unit 170, the reception detection unit 171 is connected to each of the reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2 of the four antenna pairs. The reception detector 171 receives signals received by the reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2 for each of the reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2. Detects electromagnetic waves from ground penetrating radar. The reception signals of the underground radar electromagnetic waves detected by the reception detector 171 for each of the reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2 are received antennas A1-2, A2-2, and A3-2. , A <b> 4-2 are output to the reception synthesis unit 172 and the comparison unit 173.

受信合成部172は、受信検出部171から入力された各受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の受信信号のうち、送信選択制御部151から入力された選択信号で示される送信アンテナと対の受信アンテナの受信信号を記録する。受信合成部172は、各々記録された各受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の受信信号を合成する。この受信信号の合成では、上記の図5と図6や図8により説明したように、4つのアンテナ対の受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の各々の受信信号の反射強度(I)を、時間毎に加算する。この反射強度(I)の加算では、時間軸の合せを、深さが既知である埋設物の反射、ここではマンホール100の上床板のコンクリート表面(深さd)による反射の時間で合わせる。   The reception combining unit 172 is a selection signal input from the transmission selection control unit 151 among the reception signals of the reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2 input from the reception detection unit 171. Record the received signal of the receive antenna paired with the indicated transmit antenna. The reception combining unit 172 combines the recorded reception signals of the respective reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2. In this reception signal synthesis, as described with reference to FIGS. 5, 6, and 8, the reception signals of the reception antennas A <b> 1-2, A <b> 2-2, A <b> 3-2, and A <b> 4-4 are used. The reflection intensity (I) is added every time. In the addition of the reflection intensity (I), the time axis is adjusted by the time of reflection of the buried object whose depth is known, here, the reflection by the concrete surface (depth d) of the upper floor board of the manhole 100.

比較部173は、受信検出部171から入力された各受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の受信信号のうち、送信選択制御部151から入力された選択信号で示される送信アンテナと対の受信アンテナの受信信号を記録する。比較部173は、各々記録された各受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の受信信号についての相互比較を行う。この比較の結果、受信信号が異常であることを判定するための予め定められた異常判定条件を満足する受信信号が存在する場合、比較部173は、当該受信信号の受信アンテナを受信合成部172へ通知する。受信合成部172は、比較部173から通知された受信アンテナの受信信号を、上述の受信信号の合成の対象から除外する。これは、次の理由による。測定対象である埋設物、ここではマンホール100の上床板のコンクリート表面、による反射が明確に大幅に違うような異常がある受信信号を受信信号の合成の対象に含めると、統計的な処理(例えば平均値や中央値の算出)を行ったとしても処理結果に大きな影響が生じる可能性がある。このため、異常と判定された受信信号を受信信号の合成の対象から除外することにより、より正確な処理結果を得ることができる。さらに受信信号の合成の後の処理(不要散乱波除去・誘電率算出処理、校正・受信信号再処理)による地中レーダ画像の精度が向上する。   The comparison unit 173 is indicated by a selection signal input from the transmission selection control unit 151 among the reception signals of the reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2 input from the reception detection unit 171. The received signal of the receiving antenna paired with the transmitting antenna is recorded. The comparison unit 173 performs a mutual comparison on the received signals of the respective reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2. If there is a reception signal that satisfies a predetermined abnormality determination condition for determining that the reception signal is abnormal as a result of the comparison, the comparison unit 173 sets the reception antenna of the reception signal to the reception synthesis unit 172. To notify. The reception synthesis unit 172 excludes the reception signal of the reception antenna notified from the comparison unit 173 from the reception signal synthesis target. This is due to the following reason. When a received signal having an abnormality in which reflection by the buried object to be measured, here, the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 is significantly different, is included in the received signal synthesis object, statistical processing (for example, Even if an average value or a median value is calculated, the processing result may be greatly affected. For this reason, it is possible to obtain a more accurate processing result by excluding the reception signal determined to be abnormal from the target of the reception signal synthesis. Furthermore, the accuracy of the ground radar image is improved by the processing after the synthesis of the received signals (required scattered wave removal / dielectric constant calculation processing, calibration / reception signal reprocessing).

不要散乱波除去・誘電率算出部174は、受信合成部172による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。この比誘電率の計算方法は、上述の図6や図8を参照して説明した方法である。校正・受信信号再処理部175は、不要散乱波除去・誘電率算出部174により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部175は、校正の結果に基づいて受信信号の再処理を行う。   The unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculator 174 removes unnecessary scattered waves from the result of the reception signal synthesis by the reception synthesizer 172, and calculates the relative dielectric constant based on the result of removal of unnecessary scattered waves. The calculation method of the relative dielectric constant is the method described with reference to FIGS. 6 and 8 described above. The calibration / reception signal reprocessing unit 175 performs calibration using the relative dielectric constant calculated by the unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 174. The calibration / reception signal reprocessing unit 175 reprocesses the reception signal based on the calibration result.

図10を参照して、図9に示される地中レーダ装置130の動作を説明する。図10は、本実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャートである。   The operation of the ground penetrating radar apparatus 130 shown in FIG. 9 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a flowchart of the ground radar measurement method of the present embodiment.

(ステップS101)送信選択制御部151が、4つのアンテナ対の送信アンテナA1−1,A2−1,A3−1,A4−1の中から電磁波を放射させる送信アンテナを一つ選択する。 (Step S101) The transmission selection control unit 151 selects one transmission antenna that radiates an electromagnetic wave from the transmission antennas A1-1, A2-1, A3-1, and A4-1 of the four antenna pairs.

(ステップS102)電磁波生成部152が、送信選択制御部151により選択された送信アンテナへ電磁波を出力する。これにより、送信選択制御部151により選択された送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。 (Step S102) The electromagnetic wave generation unit 152 outputs the electromagnetic wave to the transmission antenna selected by the transmission selection control unit 151. Thereby, the electromagnetic wave of the underground radar is radiated from the transmission antenna selected by the transmission selection control unit 151 toward the ground.

(ステップS103)受信検出部171が、電磁波を放射した送信アンテナと対の受信アンテナにより地中レーダの電磁波である反射波を受信する。 (Step S103) The reception detector 171 receives a reflected wave, which is an electromagnetic wave of a ground penetrating radar, by a receiving antenna paired with a transmitting antenna that has radiated an electromagnetic wave.

(ステップS104)受信合成部172と比較部173とは、受信検出部171により受信された反射波の受信信号を記録する。なお、同じ送信アンテナから複数回の電磁波放射が行われる場合には、各回で受信検出部171により受信された反射波の受信信号を合成し、合成した結果を記録する。反射波の合成は、異なる位置に配置した送信アンテナと受信アンテナにより各々受信された反射波の強度を加算して行われる。 (Step S <b> 104) The reception synthesis unit 172 and the comparison unit 173 record the reception signal of the reflected wave received by the reception detection unit 171. When electromagnetic wave radiation is performed a plurality of times from the same transmission antenna, the reception signals of the reflected waves received by the reception detection unit 171 are combined each time, and the combined result is recorded. The synthesis of the reflected waves is performed by adding the intensities of the reflected waves respectively received by the transmitting antenna and the receiving antenna arranged at different positions.

(ステップS105)送信選択制御部151は、4つのアンテナ対の送信アンテナA1−1,A2−1,A3−1,A4−1の全てからの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップS106へ進む。一方、未完了である場合にはステップS101へ進み、送信選択制御部151は、未放射である送信アンテナを選択する。 (Step S105) The transmission selection control unit 151 determines whether or not the radiation of electromagnetic waves from all the transmission antennas A1-1, A2-1, A3-1, and A4-1 of the four antenna pairs has been completed. As a result, if completed, the process proceeds to step S106. On the other hand, if it is not completed, the process proceeds to step S101, and the transmission selection control unit 151 selects a transmission antenna that has not been radiated.

(ステップS106)受信合成部172は、記録された各受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の受信信号を合成する。受信合成部172は、合成した結果から不要散乱体による反射波である不要散乱波を除去する。 (Step S106) The reception combining unit 172 combines the recorded reception signals of the reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2. The reception combining unit 172 removes unnecessary scattered waves that are reflected waves from unnecessary scatterers from the combined result.

(ステップS107)比較部173は、ステップS106による不要散乱波の除去の結果から得られる「マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射の時間(比較対象時間)」に基づいて、記録された各受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の受信信号の比較評価を行う。記録された各受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の受信信号における「マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射の時間」が、比較対象時間に対して、大きく異なるかを判断する。例えば、予め定められた割合(例えば10%)以上異なるかを判断する。この判断の結果、比較対象時間に対して大きく異なる場合には、比較部173は、比較対象時間に対して大きく異なると判断された受信信号の受信アンテナを受信合成部172へ通知する。この通知を受けた受信合成部172は、通知された受信アンテナを受信信号の合成の対象から除外して、記録された各受信アンテナの受信信号の合成を行う。この受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。 (Step S107) The comparison unit 173 records each reception received based on the “time of reflection from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 (comparison target time)” obtained from the result of removing the unnecessary scattered wave in Step S106. A comparative evaluation of the received signals of the antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2 is performed. “Time of reflection from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100” in the recorded reception signals of the receiving antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2 is greatly different from the comparison target time. Determine whether. For example, it is determined whether or not the difference is a predetermined ratio (for example, 10%) or more. As a result of this determination, if the comparison target time greatly differs, the comparison unit 173 notifies the reception combining unit 172 of the reception antenna of the received signal determined to be significantly different from the comparison target time. Receiving this notification, the reception combining unit 172 removes the notified reception antenna from the reception signal combining target, and combines the recorded reception signals of the respective reception antennas. The result of combining the received signals is used for subsequent processing.

なお、比較部173から、受信信号の合成の対象から除外する受信アンテナの通知がない場合には、受信合成部172は、ステップS107での受信信号の合成を行わない。この場合、ステップS106による受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。   Note that if there is no notification from the comparison unit 173 of reception antennas to be excluded from reception signal synthesis targets, the reception synthesis unit 172 does not synthesize reception signals in step S107. In this case, the result of combining received signals in step S106 is used for subsequent processing.

(ステップS108)不要散乱波除去・誘電率算出部174は、受信合成部172による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。ここで、受信信号の合成の結果は反射波の強度の加算した結果であり、この結果に基づいて対象物からの反射波の到達時間を判断する。この到達時間と対象物の深さとアンテナ間隔を用いて土壌の比誘電率が算出される。 (Step S108) Unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculator 174 removes unnecessary scattered waves from the result of combining received signals by reception synthesizer 172, and calculates the relative dielectric constant based on the result of removal of unnecessary scattered waves. To do. Here, the result of combining the received signals is the result of adding the intensity of the reflected wave, and the arrival time of the reflected wave from the object is determined based on this result. The relative dielectric constant of the soil is calculated using the arrival time, the depth of the object, and the antenna interval.

(ステップS109)校正・受信信号再処理部175は、不要散乱波除去・誘電率算出部174により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部175は、校正の結果に基づいて反射波の受信信号の再処理を行う。 (Step S109) The calibration / reception signal reprocessing unit 175 performs calibration using the relative dielectric constant calculated by the unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 174. The calibration / reception signal reprocessing unit 175 reprocesses the reception signal of the reflected wave based on the calibration result.

(ステップS110、S111)地中レーダ装置130は、校正・受信信号再処理部175により再処理された反射波の受信信号から埋設物の位置や状況を計算する。地中レーダ装置130は計算された埋設物の位置や状況を表示する。 (Steps S110, S111) The ground penetrating radar apparatus 130 calculates the position and status of the embedded object from the received signal of the reflected wave reprocessed by the calibration / received signal reprocessing unit 175. The underground radar device 130 displays the calculated position and status of the buried object.

上述した第1の実施形態によれば、地面に配置された送信アンテナから、土壌に埋設された深さが既知である対象物が存在する地中に向かって地中レーダの電磁波を放射する。その電磁波の反射波を、送信アンテナと一定のアンテナ間隔で地面に配置された受信アンテナで受信する。次いで、送信アンテナと受信アンテナとの配置のうち送信アンテナ又は受信アンテナのうち少なくとも一方の位置が異なる複数の配置において受信アンテナで各々受信された反射波の強度を加算する。次いで、反射波の強度の加算の結果に基づいて、対象物からの反射波の到達時間を判断する。次いで、到達時間の判断の結果と対象物の深さとアンテナ間隔とを使用して、土壌の比誘電率を算出する。これにより、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。   According to the first embodiment described above, the electromagnetic wave of the ground penetrating radar is radiated from the transmitting antenna arranged on the ground toward the ground where there is an object with a known depth embedded in the soil. The reflected wave of the electromagnetic wave is received by the receiving antenna arranged on the ground at a constant antenna interval with the transmitting antenna. Next, the intensities of reflected waves respectively received by the reception antennas are added in a plurality of arrangements in which at least one of the transmission antenna and the reception antenna is different among the arrangements of the transmission antenna and the reception antenna. Next, the arrival time of the reflected wave from the object is determined based on the result of the addition of the intensity of the reflected wave. Next, the relative permittivity of the soil is calculated using the determination result of the arrival time, the depth of the object, and the antenna interval. Thereby, it is possible to reduce the influence of the reflected wave due to unnecessary scatterers existing in the soil and calculate the relative dielectric constant of the soil. Therefore, it is possible to improve the accuracy of measurement of the relative dielectric constant using the ground penetrating radar.

第1の実施形態によれば、対象物の真上の地面に中心が存在する同一円周上に、送信アンテナと受信アンテナとを配置する。これにより、送信アンテナから放射されて対象物の一点で反射された反射波を、複数の位置で受信することを容易に実現できる。   According to the first embodiment, the transmission antenna and the reception antenna are arranged on the same circumference where the center exists on the ground directly above the object. Thereby, it is possible to easily receive the reflected wave radiated from the transmitting antenna and reflected at one point of the object at a plurality of positions.

(第2の実施形態)
図11、図12を参照し、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態においても、上述の第1の実施形態と同様に、図1に示す地中のマンホール100が測定対象である。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. Also in the second embodiment, the underground manhole 100 shown in FIG. 1 is the measurement object, as in the first embodiment described above.

図11は、第2の実施形態の地中レーダ装置200の構成を示す。図11に示す地中レーダ装置200は、送信部210と、受信部230と、1つのアンテナ対「A1対:送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との組」と、を備える。上述の図9に示す第1の実施形態の地中レーダ装置130では、4つのアンテナ対「A1対:送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との組」と「A2対:送信アンテナA2−1と受信アンテナA2−2との組」と「A3対:送信アンテナA3−1と受信アンテナA3−2との組」と「A4対:送信アンテナA4−1と受信アンテナA4−2との組」とを備え、各アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとを、上記の図3に示されるように、同一の円111の円周上に配置した。本実施形態では、アンテナ対として「A1対:送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との組」のみを備え、送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とを、上記の図3に示される各アンテナ対の位置に順次移動させて測定を実施する。図11中には、A2対とA3対とA4対とについての送信アンテナと受信アンテナとの各々の位置をカッコ書きで示す。   FIG. 11 shows the configuration of the ground penetrating radar apparatus 200 of the second embodiment. The ground radar apparatus 200 illustrated in FIG. 11 includes a transmission unit 210, a reception unit 230, and one antenna pair “A1 pair: a combination of a transmission antenna A1-1 and a reception antenna A1-2”. In the underground radar apparatus 130 of the first embodiment shown in FIG. 9 described above, four antenna pairs “A1 pair: pair of transmitting antenna A1-1 and receiving antenna A1-2” and “A2 pair: transmitting antenna A2”. -1 and receiving antenna A2-2 "," A3 pair: transmitting antenna A3-1 and receiving antenna A3-2 "and" A4 pair: transmitting antenna A4-1 and receiving antenna A4-2. The transmitting antenna and the receiving antenna of each antenna pair are arranged on the circumference of the same circle 111 as shown in FIG. In the present embodiment, only “A1 pair: pair of transmitting antenna A1-1 and receiving antenna A1-2” is provided as an antenna pair, and the transmitting antenna A1-1 and the receiving antenna A1-2 are shown in FIG. Measurement is performed by sequentially moving to the position of each antenna pair shown. In FIG. 11, the positions of the transmitting antenna and the receiving antenna for the A2, A3 and A4 pairs are shown in parentheses.

送信部210は、送信制御部211と電磁波生成部212とアンテナ位置制御部213とを備える。受信部230は、受信検出部231と受信情報記録部232と受信合成部233と比較部234と不要散乱波除去・誘電率算出部235と校正・受信信号再処理部236とを備える。   The transmission unit 210 includes a transmission control unit 211, an electromagnetic wave generation unit 212, and an antenna position control unit 213. The reception unit 230 includes a reception detection unit 231, a reception information recording unit 232, a reception synthesis unit 233, a comparison unit 234, an unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 235, and a calibration / reception signal reprocessing unit 236.

送信部210において、送信制御部211は、地中レーダの電磁波の送信の指示を、電磁波生成部212とアンテナ位置制御部213とへ出す。電磁波生成部212は、送信アンテナA1−1に接続される。電磁波生成部212は、送信制御部211からの指示と、アンテナ位置制御部213からのアンテナ位置情報の入力とにより、送信アンテナA1−1へ電磁波を出力する。アンテナ位置制御部213は、送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とを、上記の図3に示される各アンテナ対の位置に順次移動させる。アンテナ位置制御部213は、送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とを上記の図3に示される各アンテナ対の位置のうち測定位置に移動させたら、当該測定位置を示すアンテナ位置情報を電磁波生成部212と受信部230へ出力する。受信部230に入力されたアンテナ位置情報は、受信情報記録部232と比較部234とに入力される。この送信部210により、上記の図3に示される各アンテナ対の位置のうちアンテナ位置情報で示される測定位置の送信アンテナA1−1から、地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。また、その測定位置が順次移動される。   In the transmission unit 210, the transmission control unit 211 gives an instruction to transmit the electromagnetic wave of the ground radar to the electromagnetic wave generation unit 212 and the antenna position control unit 213. The electromagnetic wave generation unit 212 is connected to the transmission antenna A1-1. The electromagnetic wave generation unit 212 outputs an electromagnetic wave to the transmission antenna A1-1 based on an instruction from the transmission control unit 211 and an input of antenna position information from the antenna position control unit 213. The antenna position control unit 213 sequentially moves the transmitting antenna A1-1 and the receiving antenna A1-2 to the position of each antenna pair shown in FIG. When the antenna position control unit 213 moves the transmitting antenna A1-1 and the receiving antenna A1-2 to the measurement position among the positions of each antenna pair shown in FIG. 3, the antenna position information indicating the measurement position is obtained. Output to the electromagnetic wave generator 212 and the receiver 230. The antenna position information input to the reception unit 230 is input to the reception information recording unit 232 and the comparison unit 234. The transmitting unit 210 emits an electromagnetic wave of a ground penetrating radar toward the ground from the transmitting antenna A1-1 at the measurement position indicated by the antenna position information among the positions of each antenna pair shown in FIG. . Further, the measurement positions are sequentially moved.

なお、送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2との移動は、図11に図示されないアンテナ移動装置によって自動的に行われてもよく、又は、アンテナ位置制御部213からの移動の指示に従って人手で行われてもよい。   Note that the movement between the transmitting antenna A1-1 and the receiving antenna A1-2 may be automatically performed by an antenna moving device (not shown in FIG. 11), or according to a movement instruction from the antenna position control unit 213. It may be done at.

受信部230において、受信検出部231は、受信アンテナA1−2に接続される。受信検出部231は、受信アンテナA1−2で受信された信号から、地中レーダの電磁波を検出する。受信検出部231で検出された地中レーダの電磁波の受信信号は、受信情報記録部232と比較部234とへ出力される。   In the reception unit 230, the reception detection unit 231 is connected to the reception antenna A1-2. The reception detection unit 231 detects an electromagnetic wave of the ground radar from a signal received by the reception antenna A1-2. The reception signal of the electromagnetic wave of the ground radar detected by the reception detection unit 231 is output to the reception information recording unit 232 and the comparison unit 234.

受信情報記録部232は、受信検出部231から入力された受信信号を、送信部210から受信部230に入力されたアンテナ位置情報に関連付けて記録する。受信合成部233は、受信情報記録部232に記録されたアンテナ位置情報と受信信号とを使用して、アンテナ位置情報で示される測定位置の各々の受信信号を合成する。この受信信号の合成では、上述の第1の実施形態と同様に、上記の図3に示される4つのアンテナ対の受信アンテナA1−2,A2−2,A3−2,A4−2の測定位置の各々の受信信号の反射強度(I)を、時間毎に加算する。この反射強度(I)の加算では、時間軸の合せを、深さが既知である埋設物の反射、ここではマンホール100の上床板のコンクリート表面(深さd)による反射の時間で合わせる。   The reception information recording unit 232 records the reception signal input from the reception detection unit 231 in association with the antenna position information input from the transmission unit 210 to the reception unit 230. The reception combining unit 233 uses the antenna position information and the reception signal recorded in the reception information recording unit 232 to combine the reception signals at the measurement positions indicated by the antenna position information. In the combination of the received signals, the measurement positions of the reception antennas A1-2, A2-2, A3-2, and A4-2 of the four antenna pairs shown in FIG. The reflection intensity (I) of each received signal is added every time. In the addition of the reflection intensity (I), the time axis is adjusted by the time of reflection of the buried object whose depth is known, here, the reflection by the concrete surface (depth d) of the upper floor board of the manhole 100.

比較部234は、受信情報記録部232に記録されたアンテナ位置情報と受信信号とを使用して、アンテナ位置情報で示される測定位置の各々の受信信号についての相互比較を行う。この比較の結果、受信信号が異常であることを判定するための予め定められた異常判定条件を満足する受信信号が存在する場合、比較部234は、当該受信信号の測定位置を受信合成部233へ通知する。受信合成部233は、比較部234から通知された測定位置の受信信号を、上述の受信信号の合成の対象から除外する。この理由は、上述の第1の実施形態の比較部173についての説明と同じである。   The comparison unit 234 uses the antenna position information and the reception signal recorded in the reception information recording unit 232, and performs a mutual comparison for each reception signal at the measurement position indicated by the antenna position information. As a result of the comparison, when there is a reception signal that satisfies a predetermined abnormality determination condition for determining that the reception signal is abnormal, the comparison unit 234 determines the measurement position of the reception signal as the reception synthesis unit 233. To notify. The reception combining unit 233 excludes the reception signal at the measurement position notified from the comparison unit 234 from the above-described reception signal combining target. The reason for this is the same as that described for the comparison unit 173 of the first embodiment.

不要散乱波除去・誘電率算出部235は、受信合成部233による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。この比誘電率の計算方法は、上述の第1の実施形態と同じである。校正・受信信号再処理部236は、不要散乱波除去・誘電率算出部235により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部236は、校正の結果に基づいて受信信号の再処理を行う。   Unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculator 235 removes unnecessary scattered waves from the result of combining received signals by reception synthesizer 233, and calculates the relative dielectric constant based on the result of removing unnecessary scattered waves. The calculation method of the relative dielectric constant is the same as that in the first embodiment. The calibration / reception signal reprocessing unit 236 performs calibration using the relative dielectric constant calculated by the unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 235. The calibration / reception signal reprocessing unit 236 reprocesses the reception signal based on the calibration result.

図12を参照して、図11に示される地中レーダ装置200の動作を説明する。図12は、本実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャートである。   The operation of the ground penetrating radar apparatus 200 shown in FIG. 11 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart of the underground radar measurement method of the present embodiment.

(ステップS201)アンテナ位置制御部213が、最初の測定位置に送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2を配置させる。最初の測定位置として例えばA1対の位置とする。受信情報記録部232が、アンテナ位置情報により最初の測定位置を記録する。 (Step S201) The antenna position control unit 213 places the transmission antenna A1-1 and the reception antenna A1-2 at the first measurement position. For example, the first measurement position is a pair of A1. The reception information recording unit 232 records the first measurement position based on the antenna position information.

(ステップS202)電磁波生成部212が、送信アンテナA1−1へ電磁波を出力する。これにより、測定位置に設定された送信アンテナA1−1から地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。 (Step S202) The electromagnetic wave generation unit 212 outputs an electromagnetic wave to the transmission antenna A1-1. Thereby, the electromagnetic wave of the underground radar is radiated from the transmitting antenna A1-1 set at the measurement position toward the ground.

(ステップS203)受信検出部231が、受信アンテナA1−2により地中レーダの電磁波である反射波を受信する。 (Step S203) The reception detection unit 231 receives a reflected wave that is an electromagnetic wave of a ground penetrating radar by the reception antenna A1-2.

(ステップS204)受信情報記録部232が、受信検出部231により受信された反射波の受信信号を記録する。なお、同じ測定位置から複数回の電磁波放射が行われる場合には、各回で受信検出部231により受信された反射波の受信信号を合成し、合成した結果を記録する。 (Step S204) The reception information recording unit 232 records the reception signal of the reflected wave received by the reception detection unit 231. In addition, when electromagnetic wave radiation is performed a plurality of times from the same measurement position, the reception signals of the reflected waves received by the reception detection unit 231 are combined each time, and the combined result is recorded.

(ステップS205)アンテナ位置制御部213は、上記の図3に示される4つのアンテナ対の位置の全てで、送信アンテナA1−1からの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップS208へ進む。一方、未完了である場合にはステップS206へ進む。 (Step S205) The antenna position control unit 213 determines whether or not the radiation of the electromagnetic wave from the transmission antenna A1-1 is completed at all the positions of the four antenna pairs shown in FIG. As a result, if completed, the process proceeds to step S208. On the other hand, if it is not completed, the process proceeds to step S206.

(ステップS206)受信情報記録部232が、ステップS204で記録した受信信号に測定位置を関連づけて記録する。 (Step S206) The reception information recording unit 232 records the reception position recorded in step S204 in association with the measurement position.

(ステップS207)アンテナ位置制御部213が、送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とを次の測定位置に移動させる。例えば図11に示されるように、A1対の位置からA2対の位置、つまり図11中の(A2−1)と(A2−2)の位置に、送信アンテナA1−1と受信アンテナA1−2とを移動させる。受信情報記録部232が、アンテナ位置情報により次の測定位置を記録する。この後、ステップS202へ戻る。 (Step S207) The antenna position control unit 213 moves the transmission antenna A1-1 and the reception antenna A1-2 to the next measurement position. For example, as shown in FIG. 11, the transmitting antenna A1-1 and the receiving antenna A1-2 are moved from the position of the A1 pair to the position of the A2 pair, that is, the positions (A2-1) and (A2-2) in FIG. And move. The reception information recording unit 232 records the next measurement position based on the antenna position information. Thereafter, the process returns to step S202.

(ステップS208)受信合成部233は、受信情報記録部232に記録された各測定位置の受信信号を合成する。受信合成部233は、合成した結果から不要散乱体による反射波である不要散乱波を除去する。 (Step S <b> 208) The reception combining unit 233 combines the reception signals at the respective measurement positions recorded in the reception information recording unit 232. The reception combining unit 233 removes unnecessary scattered waves that are reflected waves from unnecessary scatterers from the combined result.

(ステップS209)比較部234は、ステップS208による不要散乱波の除去の結果から得られる「マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射の時間(比較対象時間)」に基づいて、受信情報記録部232に記録された各測定位置の受信信号の比較評価を行う。各測定位置の受信信号における「マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射の時間」が、比較対象時間に対して、大きく異なるかを判断する。この比較評価の方法は、上述の第1の実施形態の図10のステップS107の方法と同じである。比較評価の結果、比較対象時間に対して大きく異なる場合には、比較部234は、比較対象時間に対して大きく異なると判断された測定位置を受信合成部233へ通知する。この通知を受けた受信合成部233は、通知された測定位置を受信信号の合成の対象から除外して、受信情報記録部232に記録された各測定位置の受信信号の合成を行う。この受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。 (Step S209) The comparison unit 234, based on the “time of reflection from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 (comparison target time)” obtained from the result of the removal of unnecessary scattered waves in step S208, the reception information recording unit 232 A comparative evaluation of the received signal at each measurement position recorded in (1) is performed. It is determined whether the “time of reflection by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100” in the received signal at each measurement position is significantly different from the comparison target time. This comparative evaluation method is the same as the method in step S107 of FIG. 10 of the first embodiment described above. As a result of the comparison evaluation, if the comparison target time greatly differs, the comparison unit 234 notifies the reception combining unit 233 of the measurement position determined to be significantly different from the comparison target time. Receiving this notification, the reception combining unit 233 excludes the notified measurement position from the reception signal combining target, and combines the reception signals at the respective measurement positions recorded in the reception information recording unit 232. The result of combining the received signals is used for subsequent processing.

なお、比較部234から、受信信号の合成の対象から除外する測定位置の通知がない場合には、受信合成部233は、ステップS209での受信信号の合成を行わない。この場合、ステップS208による受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。   Note that if the comparison unit 234 does not notify the measurement position to be excluded from the reception signal synthesis target, the reception synthesis unit 233 does not synthesize the reception signal in step S209. In this case, the result of combining received signals in step S208 is used for subsequent processing.

(ステップS210)不要散乱波除去・誘電率算出部235は、受信合成部233による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。 (Step S210) Unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculator 235 removes unnecessary scattered waves from the result of combining received signals by reception synthesizer 233, and calculates the relative dielectric constant based on the result of removal of unnecessary scattered waves. To do.

(ステップS211)校正・受信信号再処理部236は、不要散乱波除去・誘電率算出部235により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部236は、校正の結果に基づいて反射波の受信信号の再処理を行う。 (Step S211) The calibration / reception signal reprocessing unit 236 performs calibration using the relative dielectric constant calculated by the unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 235. The calibration / reception signal reprocessing unit 236 reprocesses the reception signal of the reflected wave based on the calibration result.

(ステップS212、S213)地中レーダ装置200は、校正・受信信号再処理部236により再処理された反射波の受信信号から埋設物の位置や状況を計算する。地中レーダ装置200は計算された埋設物の位置や状況を表示する。 (Steps S212 and S213) The underground radar apparatus 200 calculates the position and status of the embedded object from the received signal of the reflected wave reprocessed by the calibration / received signal reprocessing unit 236. The ground penetrating radar apparatus 200 displays the calculated position and status of the buried object.

上述した第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。さらに、第2の実施形態と同様に、送信アンテナから放射されて対象物の一点で反射された反射波を、複数の位置で受信することを容易に実現できる。   According to the second embodiment described above, as in the first embodiment, it is possible to reduce the influence of reflected waves caused by unnecessary scatterers existing in the soil and calculate the relative dielectric constant of the soil. Therefore, it is possible to improve the accuracy of measurement of the relative dielectric constant using the ground penetrating radar. Furthermore, similarly to the second embodiment, it is possible to easily receive a reflected wave radiated from the transmission antenna and reflected at one point of the object at a plurality of positions.

さらに第2の実施形態によれば、対象物の真上の地面に中心が存在する同一円周上で1対の送信アンテナと受信アンテナとを移動させる。これにより、1対の送信アンテナと受信アンテナのみを備えればよいので、コストの軽減を図ることができる。   Furthermore, according to the second embodiment, the pair of transmission antennas and reception antennas are moved on the same circumference where the center exists on the ground directly above the object. As a result, since only a pair of transmission antennas and reception antennas need be provided, cost can be reduced.

(第3の実施形態)
図13から図22を参照し、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態においても、上述の第1の実施形態と同様に、図1に示す地中のマンホール100が測定対象である。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIGS. Also in the third embodiment, the underground manhole 100 shown in FIG. 1 is an object to be measured, as in the first embodiment described above.

図13は、本実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示す鳥瞰図である。本実施形態では、1つのアンテナ対「Aa対:送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2との組」のみを備え、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とを、各測定位置に順次移動させて測定を実施する。図13中には、3つの測定位置として、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とが示される「Aa対」の位置と、カッコ書きで示される「Ab対:送信アンテナ位置Ab−1と受信アンテナ位置Ab−2」の位置と、カッコ書きで示される「Ac対:送信アンテナ位置Ac−1と受信アンテナ位置Ac−2」の位置とが示される。   FIG. 13 is a bird's eye view showing an example of movement between the transmission antenna and the reception antenna of the present embodiment. In the present embodiment, only one antenna pair “Aa pair: pair of transmitting antenna Aa-1 and receiving antenna Aa-2” is provided, and the transmitting antenna Aa-1 and the receiving antenna Aa-2 are provided at each measurement position. Move sequentially to perform the measurement. In FIG. 13, as three measurement positions, the position of “Aa pair” in which the transmission antenna Aa-1 and the reception antenna Aa-2 are shown, and “Ab pair: transmission antenna position Ab-1 in parentheses” are shown. And the position of the reception antenna position Ab-2 "and the position of" Ac pair: transmission antenna position Ac-1 and reception antenna position Ac-2 "shown in parentheses.

送信アンテナAa−1は同一の線301上を移動する。したがって、送信アンテナAa−1の各測定位置は線301上に存在する。受信アンテナAa−2は同一の線302上を移動する。したがって、受信アンテナAa−2の各測定位置は線301上に存在する。各測定位置において、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とのアンテナ間隔はXであり一定である。なお、線301,302は、直線であってもよく、又は、曲線であってもよい。送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とは地上に配置される。各測定位置は、測定対象である埋設物の範囲内に存在する。図13では、各測定位置は、上記の図1に示すマンホール100の上床板の範囲102又は103内に存在する。地面からマンホール100の上床板のコンクリート表面までの深さはdであり、各測定位置に対して共通である。   The transmission antenna Aa-1 moves on the same line 301. Accordingly, each measurement position of the transmission antenna Aa-1 exists on the line 301. The receiving antenna Aa-2 moves on the same line 302. Therefore, each measurement position of the reception antenna Aa-2 exists on the line 301. At each measurement position, the antenna interval between the transmission antenna Aa-1 and the reception antenna Aa-2 is X and is constant. The lines 301 and 302 may be straight lines or curved lines. The transmission antenna Aa-1 and the reception antenna Aa-2 are arranged on the ground. Each measurement position exists within the range of the buried object to be measured. In FIG. 13, each measurement position exists within the range 102 or 103 of the upper floor board of the manhole 100 shown in FIG. The depth from the ground to the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 is d, which is common to each measurement position.

図14(a)は、図13に示される3つの測定位置「Aa対」、「Ab対」、「Ac対」での反射波の時間応答の例を示す。図14(a)のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は反射強度(I)である。図14(b)は、図14(a)に示される3つの測定位置「Aa対」、「Ab対」、「Ac対」についての反射波の時間応答を合成した結果を示す。図14(b)のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は合成反射強度(Ic)である。図14(b)のグラフから、不要散乱成分を除去する処理を実施する。この不要散乱成分の除去処理では、3つの測定位置「Aa対」、「Ab対」、「Ac対」についての各々の反射波の合成により合成反射強度(Ic)として強め合う時間τに現れる反射波の時間応答(実線のグラフ)以外の他の反射波の時間応答(破線のグラフ)を削除する。これにより、図14(b)のグラフから、合成反射強度(Ic)として強め合う時間τとして、コンクリート表面による反射波についての到達時間τが正確に分かる。そして、3つの測定位置「Aa対」、「Ab対」、「Ac対」に共通のアンテナ間隔Xと深さdとから上記の式(4)により伝搬距離lを計算し、該到達時間τと該伝搬距離lとから上記の式(5)により、図13に示される地中の土壌の比誘電率εを精度よく計算できる。この計算結果の比誘電率εを使用して地中レーダの校正を行い、該校正後の地中レーダにより、図13に示される地中の測定を精度よく行うことができる。 FIG. 14A shows an example of the time response of the reflected wave at the three measurement positions “Aa pair”, “Ab pair”, and “Ac pair” shown in FIG. In the graph of FIG. 14A, the horizontal axis is time (t), and the vertical axis is reflection intensity (I). FIG. 14B shows the result of combining the time responses of the reflected waves for the three measurement positions “Aa pair”, “Ab pair”, and “Ac pair” shown in FIG. In the graph of FIG. 14B, the horizontal axis is time (t), and the vertical axis is the combined reflection intensity (Ic). From the graph of FIG. 14B, a process for removing unnecessary scattering components is performed. In this unnecessary scattering component removal processing, the reflection appearing at time τ that strengthens as the combined reflection intensity (Ic) by combining the reflected waves for the three measurement positions “Aa pair”, “Ab pair”, and “Ac pair”. Other than the time response of the wave (solid line graph), the time response of the reflected wave (dashed line graph) is deleted. Thereby, from the graph of FIG.14 (b), the arrival time (tau) about the reflected wave by a concrete surface is correctly known as time (tau) to strengthen as synthetic reflection intensity (Ic). Then, the propagation distance l is calculated from the antenna distance X and the depth d common to the three measurement positions “Aa pair”, “Ab pair”, and “Ac pair” by the above equation (4), and the arrival time τ And the propagation distance l, the relative permittivity ε r of the soil in the ground shown in FIG. Calibration of the ground penetrating radar is performed using the relative permittivity ε r of the calculation result, and the ground measurement shown in FIG. 13 can be performed with high accuracy by the ground penetrating radar after the calibration.

ここで、図15から図20を参照し、本実施形態の特徴について説明する。図15から図17は、本実施形態の説明図である。図18から図20は、本実施形態と比較する対象の説明図である。   Here, the features of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 20. 15 to 17 are explanatory diagrams of this embodiment. 18 to 20 are explanatory diagrams of objects to be compared with the present embodiment.

まず図18から図20を参照し、本実施形態と比較する対象を説明する。図18及び図19は、本実施形態と比較する対象の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示し、図18は鳥瞰図であり、図19は上面図である。図18の送信アンテナと受信アンテナとは、例えば上記の図37(a)に示す場合の送信アンテナと受信アンテナとである。図18及び図19では、1つのアンテナ対である送信アンテナと受信アンテナとを、同一の線331上で移動させる。図18及び図19では、3つの測定位置として、「Ai対:送信アンテナ位置Ai−1と受信アンテナ位置Ai−2」の位置と、「Aii対:送信アンテナ位置Aii−1と受信アンテナ位置Aii−2」の位置と、「Aiii対:送信アンテナ位置Aiii−1と受信アンテナ位置Aiii−2」の位置と、が示される。各測定位置において、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔は同じである。各測定位置は、地中に埋設された対象物(水平な埋設板)の真上に存在する。図18及び図19には、各測定位置について、対象物による反射波(電磁波)の伝搬経路が実線矢印で示され、不要散乱体による反射波(電磁波)の伝搬経路が破線矢印で示される。   First, an object to be compared with the present embodiment will be described with reference to FIGS. 18 and 19 show examples of movement of the transmission antenna and the reception antenna to be compared with the present embodiment, FIG. 18 is a bird's eye view, and FIG. 19 is a top view. The transmission antenna and the reception antenna in FIG. 18 are, for example, the transmission antenna and the reception antenna in the case illustrated in FIG. 18 and 19, the transmission antenna and the reception antenna, which are one antenna pair, are moved on the same line 331. 18 and 19, as the three measurement positions, “Ai pair: transmission antenna position Ai-1 and reception antenna position Ai-2”, and “Aii pair: transmission antenna position Aii-1 and reception antenna position Aii”. -2 "and the position of" Aiii pair: transmitting antenna position Aiii-1 and receiving antenna position Aiii-2 ". At each measurement position, the antenna interval between the transmission antenna and the reception antenna is the same. Each measurement position exists directly above an object (horizontal buried plate) buried in the ground. In FIGS. 18 and 19, the propagation path of the reflected wave (electromagnetic wave) by the object is indicated by a solid line arrow and the propagation path of the reflected wave (electromagnetic wave) by the unnecessary scatterer is indicated by a broken line arrow at each measurement position.

図19において、一点鎖線の楕円は、各測定位置についての対象物による反射の伝搬経路で等距離であることを示す。破線の楕円は、一点鎖線の楕円に比して伝搬距離は長く、各測定位置についての不要散乱体による反射の伝搬経路で等距離の範囲を示す。そして、各測定位置についての破線の楕円が重なるポイントに不要散乱体が示されている。   In FIG. 19, an alternate long and short dash line ellipse indicates equidistant in the propagation path of reflection by the object at each measurement position. The dashed ellipse has a longer propagation distance than the one-dot chain ellipse, and indicates the equidistant range in the propagation path of reflection by unnecessary scatterers at each measurement position. And the unnecessary scatterer is shown by the point which the ellipse of the broken line about each measurement position overlaps.

図20は、図18及び図19の各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。図20のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は合成反射強度(Ic)である。対象物での反射については、対象物が水平な埋設板であるので、各測定位置において反射波の到達時間はτで同じである。しかし、図20に示されるように、対象物による反射波も不要散乱体による反射波(不要散乱)も、合成の結果により合成反射強度(Ic)として強めあう。このため、不要散乱に関する時間τと対象物に関する時間τとで、どちらの時間が対象物による反射波の到達時間であるのかが判断できなくなる。 FIG. 20 shows the result of synthesizing the time response of the reflected wave at each measurement position in FIGS. 18 and 19. In the graph of FIG. 20, the horizontal axis represents time (t), and the vertical axis represents the combined reflection intensity (Ic). Regarding the reflection at the object, the arrival time of the reflected wave is the same at τ 2 at each measurement position because the object is a horizontal embedded plate. However, as shown in FIG. 20, the reflected wave from the object and the reflected wave from the unnecessary scatterer (unnecessary scattering) are strengthened as a combined reflection intensity (Ic) depending on the result of the combination. For this reason, it is impossible to determine which time is the arrival time of the reflected wave by the object, between the time τ 1 related to unnecessary scattering and the time τ 2 related to the object.

次に図15から図17を参照し、本実施形態を説明する。図15及び図16は、本実施形態の送信アンテナと受信アンテナとの移動の例を示し、図15は鳥瞰図であり、図16は上面図である。図15及び図16では、上記の図13のように、1つのアンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとのうち、送信アンテナを線301上で移動させ、受信アンテナを線302上で移動させる。図15及び図16では、3つの測定位置として、「Aa対:送信アンテナ位置Aa−1と受信アンテナ位置Aa−2」の位置と、「Ab対:送信アンテナ位置Ab−1と受信アンテナ位置Ab−2」の位置と、「Ac対:送信アンテナ位置Ac−1と受信アンテナ位置Ac−2」の位置と、が示される。各測定位置において、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔は同じである。各測定位置は、地中に埋設された対象物(水平な埋設板)の真上に存在する。図15及び図16には、各測定位置について、対象物による反射波(電磁波)の伝搬経路が実線矢印で示され、不要散乱体による反射波(電磁波)の伝搬経路が破線矢印で示される。   Next, the present embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 17. 15 and 16 show examples of movement between the transmission antenna and the reception antenna of this embodiment, FIG. 15 is a bird's eye view, and FIG. 16 is a top view. In FIG. 15 and FIG. 16, the transmission antenna is moved on the line 301 and the reception antenna is moved on the line 302 among the transmission antenna and the reception antenna of one antenna pair as shown in FIG. 15 and 16, as the three measurement positions, “Aa pair: transmission antenna position Aa-1 and reception antenna position Aa-2” and “Ab pair: transmission antenna position Ab-1 and reception antenna position Ab” are shown. -2 "and the position of" Ac pair: transmitting antenna position Ac-1 and receiving antenna position Ac-2 ". At each measurement position, the antenna interval between the transmission antenna and the reception antenna is the same. Each measurement position exists directly above an object (horizontal buried plate) buried in the ground. 15 and FIG. 16, the propagation path of the reflected wave (electromagnetic wave) by the object is indicated by a solid line arrow for each measurement position, and the propagation path of the reflected wave (electromagnetic wave) by the unnecessary scatterer is indicated by a broken line arrow.

図16において、一点鎖線の楕円は、各測定位置についての対象物による反射の伝搬経路で等距離であることを示す。破線の楕円は、各測定位置についての不要散乱体による反射の伝搬経路で等距離の範囲を示す。破線の楕円は、一点鎖線の楕円に比して伝搬経路が長い。本実施形態の場合、図16に示されるように、不要散乱体による反射波の伝搬距離は、各測定位置に応じて大きく変動する。例えば、Ab対の測定位置では、Aa対の測定位置及びAc対の測定位置に比して、不要散乱体による反射波の伝搬距離は短い。この不要散乱体による反射波の伝搬距離の変動は、本実施形態による測定位置の移動方法によって生じるものである。   In FIG. 16, an alternate long and short dash line ellipse indicates equidistant in the propagation path of reflection by the object at each measurement position. Dashed ellipses indicate equidistant ranges in the propagation path of reflection by unnecessary scatterers at each measurement position. The dashed ellipse has a longer propagation path than the one-dot chain ellipse. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 16, the propagation distance of the reflected wave by the unnecessary scatterer greatly varies depending on each measurement position. For example, at the measurement position of the Ab pair, the propagation distance of the reflected wave by the unnecessary scatterer is shorter than the measurement position of the Aa pair and the measurement position of the Ac pair. The fluctuation of the propagation distance of the reflected wave due to the unnecessary scatterer is caused by the method for moving the measurement position according to the present embodiment.

図17は、図15及び図16の各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。図17のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は合成反射強度(Ic)である。対象物での反射については、対象物が水平な埋設板であるので、各測定位置において反射波の到達時間はτで同じである。他方、不要散乱体による反射波(不要散乱)については、上述したように各測定位置で伝搬距離が変動するため、到達時間がばらつくことになる。これにより、対象物による反射波は合成の結果により合成反射強度(Ic)として顕著に強めあうことになるので、対象物による反射波の到達時間が時間τであることを判断することができる。   FIG. 17 shows the result of synthesizing the time response of the reflected wave at each measurement position in FIGS. 15 and 16. In the graph of FIG. 17, the horizontal axis represents time (t), and the vertical axis represents the combined reflection intensity (Ic). Regarding the reflection at the object, since the object is a horizontal embedded plate, the arrival time of the reflected wave is the same at τ at each measurement position. On the other hand, as for the reflected wave (unnecessary scattering) by the unnecessary scatterer, the propagation distance varies at each measurement position as described above, so that the arrival time varies. As a result, the reflected wave from the object is remarkably increased as the combined reflection intensity (Ic) according to the result of the synthesis, so that it can be determined that the arrival time of the reflected wave from the object is time τ.

図21は、第3の実施形態の地中レーダ装置350の構成を示す。図21に示す地中レーダ装置350は、送信部360と、受信部380と、1つのアンテナ対「Aa対:送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2との組」と、を備える。本実施形態では、アンテナ対として「Aa対:送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2との組」のみを備え、送信アンテナAa−1を線301上で、受信アンテナAa−2を線302上で、それぞれに各測定位置に順次移動させて測定を実施する。図21中には、3つの測定位置として、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とが示される「Aa対」の位置と、カッコ書きで示される「Ab対:送信アンテナ位置Ab−1と受信アンテナ位置Ab−2」の位置と、カッコ書きで示される「Ac対:送信アンテナ位置Ac−1と受信アンテナ位置Ac−2」の位置とが示される。各測定位置は、測定対象である埋設物の範囲、ここでは上記の図1に示すマンホール100の上床板の範囲102又は103「長さ「L/2−a」で幅Wの矩形状」内に存在する。   FIG. 21 shows the configuration of the ground penetrating radar apparatus 350 of the third embodiment. 21 includes a transmission unit 360, a reception unit 380, and one antenna pair “Aa pair: a combination of a transmission antenna Aa-1 and a reception antenna Aa-2”. In the present embodiment, only “Aa pair: pair of transmission antenna Aa-1 and reception antenna Aa-2” is provided as an antenna pair, the transmission antenna Aa-1 on line 301 and the reception antenna Aa-2 on line 302. In the above, the measurement is performed by sequentially moving to each measurement position. In FIG. 21, as the three measurement positions, the position of “Aa pair” in which the transmission antenna Aa-1 and the reception antenna Aa-2 are shown, and “Ab pair: transmission antenna position Ab-1 in parentheses” are shown. And the position of the reception antenna position Ab-2 "and the position of" Ac pair: transmission antenna position Ac-1 and reception antenna position Ac-2 "shown in parentheses. Each measurement position is within the range of the object to be measured, here, the range 102 or 103 of the upper floor board of the manhole 100 shown in FIG. 1 above “rectangular shape of length“ L / 2−a ”and width W”. Exists.

送信部360は、送信制御部361と電磁波生成部362とアンテナ位置制御部363とを備える。受信部380は、受信検出部381と受信情報記録部382と受信合成部383と比較部384と不要散乱波除去・誘電率算出部385と校正・受信信号再処理部386とを備える。   The transmission unit 360 includes a transmission control unit 361, an electromagnetic wave generation unit 362, and an antenna position control unit 363. The reception unit 380 includes a reception detection unit 381, a reception information recording unit 382, a reception synthesis unit 383, a comparison unit 384, an unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 385, and a calibration / reception signal reprocessing unit 386.

送信部360において、送信制御部361は、地中レーダの電磁波の送信の指示を、電磁波生成部362とアンテナ位置制御部363とへ出す。電磁波生成部362は、送信アンテナAa−1に接続される。電磁波生成部362は、送信制御部361からの指示と、アンテナ位置制御部363からのアンテナ位置情報の入力とにより、送信アンテナAa−1へ電磁波を出力する。アンテナ位置制御部363は、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とを、各測定位置に順次移動させる。アンテナ位置制御部363は、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とを測定位置に移動させたら、当該測定位置を示すアンテナ位置情報を電磁波生成部362と受信部380へ出力する。受信部380に入力されたアンテナ位置情報は、受信情報記録部382と比較部384とに入力される。この送信部360により、各測定位置のうちアンテナ位置情報で示される測定位置の送信アンテナAa−1から、地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。また、その測定位置が順次移動される。   In the transmission unit 360, the transmission control unit 361 issues an instruction to transmit the electromagnetic wave of the ground radar to the electromagnetic wave generation unit 362 and the antenna position control unit 363. The electromagnetic wave generation unit 362 is connected to the transmission antenna Aa-1. The electromagnetic wave generation unit 362 outputs an electromagnetic wave to the transmission antenna Aa-1 based on an instruction from the transmission control unit 361 and input of antenna position information from the antenna position control unit 363. The antenna position control unit 363 sequentially moves the transmission antenna Aa-1 and the reception antenna Aa-2 to each measurement position. When the antenna position control unit 363 moves the transmission antenna Aa-1 and the reception antenna Aa-2 to the measurement position, the antenna position control unit 363 outputs antenna position information indicating the measurement position to the electromagnetic wave generation unit 362 and the reception unit 380. The antenna position information input to the reception unit 380 is input to the reception information recording unit 382 and the comparison unit 384. The transmission unit 360 emits an electromagnetic wave of a ground penetrating radar toward the ground from the transmitting antenna Aa-1 at the measurement position indicated by the antenna position information among the measurement positions. Further, the measurement positions are sequentially moved.

なお、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2との移動は、図21に図示されないアンテナ移動装置によって自動的に行われてもよく、又は、アンテナ位置制御部363からの移動の指示に従って人手で行われてもよい。   Note that the movement between the transmitting antenna Aa-1 and the receiving antenna Aa-2 may be automatically performed by an antenna moving device (not shown in FIG. 21), or according to a movement instruction from the antenna position control unit 363. It may be done at.

受信部380において、受信検出部381は、受信アンテナAa−2に接続される。受信検出部381は、受信アンテナAa−2で受信された信号から、地中レーダの電磁波を検出する。受信検出部381で検出された地中レーダの電磁波の受信信号は、受信情報記録部382と比較部384とへ出力される。   In the reception unit 380, the reception detection unit 381 is connected to the reception antenna Aa-2. The reception detection unit 381 detects an electromagnetic wave of the ground radar from a signal received by the reception antenna Aa-2. The reception signal of the underground radar electromagnetic wave detected by the reception detection unit 381 is output to the reception information recording unit 382 and the comparison unit 384.

受信情報記録部382は、受信検出部381から入力された受信信号を、送信部360から受信部380に入力されたアンテナ位置情報に関連付けて記録する。受信合成部383は、受信情報記録部382に記録されたアンテナ位置情報と受信信号とを使用して、アンテナ位置情報で示される測定位置の各々の受信信号を合成する。この受信信号の合成では、上述の第1の実施形態と同様に、各測定位置の受信信号の反射強度(I)を、時間毎に加算する。この反射強度(I)の加算では、時間軸の合せを、深さが既知である埋設物の反射、ここでは上記の図1に示すマンホール100の上床板のコンクリート表面(深さd)による反射の時間で合わせる。   The reception information recording unit 382 records the reception signal input from the reception detection unit 381 in association with the antenna position information input from the transmission unit 360 to the reception unit 380. The reception combining unit 383 combines the reception signals at the measurement positions indicated by the antenna position information, using the antenna position information and the reception signal recorded in the reception information recording unit 382. In this reception signal synthesis, the reflection intensity (I) of the reception signal at each measurement position is added for each time as in the first embodiment. In the addition of the reflection intensity (I), the time axis is adjusted to reflect the buried object whose depth is known, here, the reflection from the concrete surface (depth d) of the upper floor board of the manhole 100 shown in FIG. In time.

比較部384は、受信情報記録部382に記録されたアンテナ位置情報と受信信号とを使用して、アンテナ位置情報で示される測定位置の各々の受信信号についての相互比較を行う。この比較の結果、受信信号が異常であることを判定するための予め定められた異常判定条件を満足する受信信号が存在する場合、比較部384は、当該受信信号の測定位置を受信合成部383へ通知する。受信合成部383は、比較部384から通知された測定位置の受信信号を、上述の受信信号の合成の対象から除外する。この理由は、上述の第1の実施形態の比較部173についての説明と同じである。   The comparison unit 384 uses the antenna position information and the reception signal recorded in the reception information recording unit 382 to perform a mutual comparison for each reception signal at the measurement position indicated by the antenna position information. As a result of the comparison, when there is a reception signal that satisfies a predetermined abnormality determination condition for determining that the reception signal is abnormal, the comparison unit 384 determines the measurement position of the reception signal as the reception synthesis unit 383. To notify. The reception synthesis unit 383 excludes the reception signal at the measurement position notified from the comparison unit 384 from the reception signal synthesis target. The reason for this is the same as that described for the comparison unit 173 of the first embodiment.

不要散乱波除去・誘電率算出部385は、受信合成部383による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。この比誘電率の計算方法は、上述の第1の実施形態と同じである。校正・受信信号再処理部386は、不要散乱波除去・誘電率算出部385により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部386は、校正の結果に基づいて受信信号の再処理を行う。   The unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculator 385 removes unnecessary scattered waves from the result of the reception signal synthesis by the reception synthesizer 383, and calculates the relative dielectric constant based on the result of the unnecessary scattered wave removal. The calculation method of the relative dielectric constant is the same as that in the first embodiment. The calibration / reception signal reprocessing unit 386 performs calibration using the relative dielectric constant calculated by the unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 385. The calibration / reception signal reprocessing unit 386 reprocesses the reception signal based on the calibration result.

図22を参照して、図21に示される地中レーダ装置350の動作を説明する。図22は、本実施形態の地中レーダ測定方法のフローチャートである。   The operation of the ground penetrating radar apparatus 350 shown in FIG. 21 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a flowchart of the underground radar measurement method of the present embodiment.

(ステップS301)アンテナ位置制御部363が、最初の測定位置に送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2を配置させる。最初の測定位置として例えばAa対の位置とする。受信情報記録部382が、アンテナ位置情報により最初の測定位置を記録する。 (Step S301) The antenna position control unit 363 places the transmission antenna Aa-1 and the reception antenna Aa-2 at the first measurement position. The first measurement position is, for example, the position of the Aa pair. The reception information recording unit 382 records the first measurement position based on the antenna position information.

(ステップS302)電磁波生成部362が、送信アンテナAa−1へ電磁波を出力する。これにより、測定位置に設定された送信アンテナAa−1から地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。 (Step S302) The electromagnetic wave generation unit 362 outputs an electromagnetic wave to the transmission antenna Aa-1. Thereby, the electromagnetic wave of the underground radar is radiated from the transmitting antenna Aa-1 set at the measurement position toward the ground.

(ステップS303)受信検出部381が、受信アンテナAa−2により地中レーダの電磁波である反射波を受信する。 (Step S303) The reception detection unit 381 receives a reflected wave that is an electromagnetic wave of a ground penetrating radar by the reception antenna Aa-2.

(ステップS304)受信情報記録部382が、受信検出部381により受信された反射波の受信信号を記録する。なお、同じ測定位置から複数回の電磁波放射が行われる場合には、各回で受信検出部381により受信された反射波の受信信号を合成し、合成した結果を記録する。 (Step S304) The reception information recording unit 382 records the reception signal of the reflected wave received by the reception detection unit 381. In addition, when electromagnetic wave radiation is performed a plurality of times from the same measurement position, the reception signals of the reflected waves received by the reception detection unit 381 are combined each time, and the combined result is recorded.

(ステップS305)アンテナ位置制御部363は、「Aa対」の位置と「Ab対」の位置と「Ac対」の位置との全てで、送信アンテナAa−1からの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップS308へ進む。一方、未完了である場合にはステップS306へ進む。 (Step S305) Whether the antenna position control unit 363 has completed the radiation of the electromagnetic wave from the transmission antenna Aa-1 at all of the positions “Aa pair”, “Ab pair”, and “Ac pair”. Judging. As a result, if completed, the process proceeds to step S308. On the other hand, if it is not completed, the process proceeds to step S306.

(ステップS306)受信情報記録部382が、ステップS304で記録した受信信号に測定位置を関連づけて記録する。 (Step S306) The reception information recording unit 382 records the measurement signal in association with the reception signal recorded in step S304.

(ステップS307)アンテナ位置制御部363が、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とを次の測定位置に移動させる。例えば図21に示されるように、Aa対の位置からAb対の位置、つまり送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2の位置からそれぞれ(Ab−1)と(Ab−2)の位置に、送信アンテナAa−1と受信アンテナAa−2とを移動させる。受信情報記録部382が、アンテナ位置情報により次の測定位置を記録する。この後、ステップS302へ戻る。 (Step S307) The antenna position control unit 363 moves the transmission antenna Aa-1 and the reception antenna Aa-2 to the next measurement position. For example, as shown in FIG. 21, from the position of the Aa pair to the position of the Ab pair, that is, from the position of the transmitting antenna Aa-1 and the receiving antenna Aa-2 to the position of (Ab-1) and (Ab-2), respectively. The transmitting antenna Aa-1 and the receiving antenna Aa-2 are moved. The reception information recording unit 382 records the next measurement position based on the antenna position information. Thereafter, the process returns to step S302.

(ステップS308)受信合成部383は、受信情報記録部382に記録された各測定位置の受信信号を合成する。受信合成部383は、合成した結果から不要散乱体による反射波である不要散乱波を除去する。 (Step S308) The reception combining unit 383 combines the reception signals at the respective measurement positions recorded in the reception information recording unit 382. The reception combining unit 383 removes unnecessary scattered waves that are reflected waves from unnecessary scatterers from the combined result.

(ステップS309)比較部384は、ステップS308による不要散乱波の除去の結果から得られる「マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射の時間(比較対象時間)」に基づいて、受信情報記録部382に記録された各測定位置の受信信号の比較評価を行う。各測定位置の受信信号における「マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射の時間」が、比較対象時間に対して、大きく異なるかを判断する。この比較評価の方法は、上述の第1の実施形態の図10のステップS107の方法と同じである。比較評価の結果、比較対象時間に対して大きく異なる場合には、比較部384は、比較対象時間に対して大きく異なると判断された測定位置を受信合成部383へ通知する。この通知を受けた受信合成部383は、通知された測定位置を受信信号の合成の対象から除外して、受信情報記録部382に記録された各測定位置の受信信号の合成を行う。この受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。 (Step S309) The comparison unit 384 performs the reception information recording unit 382 based on the “time of reflection from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 (comparison target time)” obtained from the result of removing the unnecessary scattered wave in step S308. A comparative evaluation of the received signal at each measurement position recorded in (1) is performed. It is determined whether the “time of reflection by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100” in the received signal at each measurement position is significantly different from the comparison target time. This comparative evaluation method is the same as the method in step S107 of FIG. 10 of the first embodiment described above. As a result of the comparison evaluation, if the comparison target time greatly differs, the comparison unit 384 notifies the reception combining unit 383 of the measurement position determined to be significantly different from the comparison target time. Receiving this notification, the reception combining unit 383 excludes the notified measurement position from the reception signal combining target, and combines the reception signals at the respective measurement positions recorded in the reception information recording unit 382. The result of combining the received signals is used for subsequent processing.

なお、比較部384から、受信信号の合成の対象から除外する測定位置の通知がない場合には、受信合成部383は、ステップS309での受信信号の合成を行わない。この場合、ステップS308による受信信号の合成の結果が以降の処理に使用される。   Note that if the comparison unit 384 does not notify the measurement position to be excluded from the reception signal synthesis target, the reception synthesis unit 383 does not synthesize the reception signal in step S309. In this case, the result of combining received signals in step S308 is used for subsequent processing.

(ステップS310)不要散乱波除去・誘電率算出部385は、受信合成部383による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。 (Step S310) Unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculator 385 removes unnecessary scattered waves from the result of combining received signals by reception synthesizer 383, and calculates the relative dielectric constant based on the result of removing unnecessary scattered waves. To do.

(ステップS311)校正・受信信号再処理部386は、不要散乱波除去・誘電率算出部385により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部386は、校正の結果に基づいて反射波の受信信号の再処理を行う。 (Step S311) The calibration / reception signal reprocessing unit 386 performs calibration using the relative dielectric constant calculated by the unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 385. The calibration / reception signal reprocessing unit 386 reprocesses the reception signal of the reflected wave based on the calibration result.

(ステップS312、S313)地中レーダ装置350は、校正・受信信号再処理部386により再処理された反射波の受信信号から埋設物の位置や状況を計算する。地中レーダ装置350は計算された埋設物の位置や状況を表示する。 (Steps S <b> 312, S <b> 313) The underground radar apparatus 350 calculates the position and status of the embedded object from the reflected wave reception signal reprocessed by the calibration / reception signal reprocessing unit 386. The underground radar device 350 displays the calculated position and status of the buried object.

次に図23から図28を参照し、第3の実施形態の変形例を説明する。図23から図25は、第3の実施形態の変形例の説明図である。図23(a)、図24(a)、図25(a)は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す平面図である。図23(b)、図24(b)、図25(b)は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す鳥瞰図である。本変形例では、送信アンテナの位置をAo−1に固定する。受信アンテナは、送信アンテナの位置Ao−1が中心である円390の円周上を移動させる。本変形例では、受信アンテナを、中心角として30度ずつ移動させて測定を実施する。図23には、受信アンテナの最初(1番目)の測定位置として、測定位置Aa−2が示される。図24には、受信アンテナの2番目の測定位置として、測定位置Ab−2が示される。図25には、受信アンテナの最後(12番目)の測定位置として、測定位置Al−2が示される。   Next, a modification of the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 23 to FIG. 25 are explanatory diagrams of modifications of the third embodiment. FIG. 23A, FIG. 24A, and FIG. 25A are plan views showing examples of the arrangement of transmission antennas and reception antennas. FIGS. 23B, 24 </ b> B, and 25 </ b> B are bird's-eye views showing examples of the arrangement of the transmission antenna and the reception antenna. In this modification, the position of the transmission antenna is fixed at Ao-1. The receiving antenna moves on the circumference of a circle 390 centered on the position Ao-1 of the transmitting antenna. In this modification, measurement is performed by moving the receiving antenna by 30 degrees as a central angle. FIG. 23 shows a measurement position Aa-2 as the first (first) measurement position of the receiving antenna. FIG. 24 shows a measurement position Ab-2 as the second measurement position of the reception antenna. FIG. 25 shows the measurement position Al-2 as the last (12th) measurement position of the receiving antenna.

図23(b)、図24(b)、図25(b)に示されるように、位置Ao−1の送信アンテナから地中に向かって放射された地中レーダの電磁波は、位置Ao−1が中心であり且つ送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔の半分の長さ(つまり、円390の半径の半分の長さ)が半径である円の円周上で反射されて、受信アンテナの各測定位置Aa−2、Ab−2、・・・、Al−2で受信される。   As shown in FIG. 23B, FIG. 24B, and FIG. 25B, the electromagnetic wave of the underground radar radiated from the transmitting antenna at the position Ao-1 toward the ground is the position Ao-1. And is reflected on the circumference of a circle whose center is half the length of the antenna interval between the transmitting antenna and the receiving antenna (that is, the length of half the radius of the circle 390). Received at measurement positions Aa-2, Ab-2,..., Al-2.

図23から図25の第3の実施形態の変形例においても、上記の図21の地中レーダ装置350と同様の装置構成であり、また、上記の図22の地中レーダ測定方法と同様の地中レーダ測定方法である。但し、アンテナ位置制御部363は、受信アンテナの位置を、1番目の測定位置Aa−2から12番目の測定位置Al−2まで順次移動させる。そして、電磁波生成部362は、アンテナ位置情報の入力により、各測定位置Aa−2、Ab−2、・・・、Al−2に受信アンテナが配置されてから、位置Ao−1の送信アンテナに電磁波を出力し、送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波を放射させる。   In the modification of the third embodiment shown in FIGS. 23 to 25, the apparatus configuration is the same as that of the above-described underground radar apparatus 350 of FIG. 21, and the same as the above-described underground radar measurement method of FIG. It is a ground penetrating radar measurement method. However, the antenna position control unit 363 sequentially moves the position of the reception antenna from the first measurement position Aa-2 to the twelfth measurement position Al-2. Then, the electromagnetic wave generation unit 362 receives the antenna position information, and after the reception antennas are arranged at the measurement positions Aa-2, Ab-2,. An electromagnetic wave is output, and an electromagnetic wave of a ground penetrating radar is emitted from the transmitting antenna toward the ground.

図26から図28を参照し、上述した第3の実施形態の変形例の特徴について説明する。図26から図28は、上述した第3の実施形態の変形例の説明図である。図26及び図27は、第3の実施形態の変形例の送信アンテナと受信アンテナとの配置を示し、図26は鳥瞰図であり、図27は上面図である。   With reference to FIGS. 26 to 28, the characteristics of the modification of the third embodiment described above will be described. FIG. 26 to FIG. 28 are explanatory diagrams of modified examples of the above-described third embodiment. 26 and 27 show the arrangement of the transmission antenna and the reception antenna according to a modification of the third embodiment, FIG. 26 is a bird's eye view, and FIG. 27 is a top view.

図26及び図27において、送信アンテナは位置Ao−1に固定される。受信アンテナの各測定位置Aa−2、Ab−2、・・・、Al−2は、送信アンテナの位置Ao−1が中心である円390の円周上に存在する。したがって、受信アンテナの各測定位置において、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔は、円390の半径の長さであり同じである。送信アンテナの位置Ao−1と受信アンテナの各測定位置Aa−2、Ab−2、・・・、Al−2とは、地中に埋設された対象物(水平な埋設板)の真上に存在する。図26及び図27には、対象物による反射波(電磁波)の伝搬経路が実線矢印で示され、不要散乱体による反射波(電磁波)の伝搬経路が破線矢印で示される。   26 and 27, the transmission antenna is fixed at the position Ao-1. The measurement positions Aa-2, Ab-2,..., Al-2 of the receiving antenna are present on the circumference of a circle 390 centered on the position Ao-1 of the transmitting antenna. Therefore, at each measurement position of the receiving antenna, the antenna interval between the transmitting antenna and the receiving antenna is the same as the length of the radius of the circle 390. The transmitting antenna position Ao-1 and the receiving antenna measurement positions Aa-2, Ab-2,..., Al-2 are directly above the object (horizontal burying board) embedded in the ground. Exists. 26 and 27, the propagation path of the reflected wave (electromagnetic wave) by the object is indicated by a solid line arrow, and the propagation path of the reflected wave (electromagnetic wave) by the unnecessary scatterer is indicated by a broken line arrow.

図27において、一点鎖線は、受信アンテナの各測定位置についての対象物による反射の伝搬経路で等距離であることを示す。しかし、不要散乱体による反射波の伝搬距離は、受信アンテナの各測定位置に応じて大きく変動する。例えば、受信アンテナの測定位置Ai−2では、受信アンテナの測定位置Aa−2に比して、不要散乱体による反射波の伝搬距離は短い。受信アンテナの測定位置Ad−2では、不要散乱体による反射波の伝搬距離がさらに長く最長となる。この不要散乱体による反射波の伝搬距離の変動は、第3の実施形態の変形例による測定位置の移動方法によって生じるものである。   In FIG. 27, the alternate long and short dash line indicates that the propagation path of the reflection by the object at each measurement position of the receiving antenna is equidistant. However, the propagation distance of the reflected wave by the unnecessary scatterer varies greatly depending on each measurement position of the receiving antenna. For example, at the measurement position Ai-2 of the reception antenna, the propagation distance of the reflected wave by the unnecessary scatterer is shorter than that of the measurement position Aa-2 of the reception antenna. At the measurement position Ad-2 of the receiving antenna, the propagation distance of the reflected wave by the unnecessary scatterer is longer and becomes the longest. The fluctuation of the propagation distance of the reflected wave due to the unnecessary scatterer is caused by the measurement position moving method according to the modification of the third embodiment.

図28は、図26及び図27の受信アンテナの各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。図28のグラフにおいて、横軸は時間(t)であり、縦軸は合成反射強度(Ic)である。対象物での反射については、対象物が水平な埋設板であるので、受信アンテナの各測定位置において反射波の到達時間はτで同じである。他方、不要散乱体による反射波(不要散乱)については、上述したように受信アンテナの各測定位置で伝搬距離が変動するため、到達時間がばらつくことになる。これにより、対象物による反射波は合成の結果により合成反射強度(Ic)として顕著に強めあうことになるので、対象物による反射波の到達時間が時間τであることを判断することができる。   FIG. 28 shows the result of synthesizing the time response of the reflected wave at each measurement position of the receiving antenna of FIGS. In the graph of FIG. 28, the horizontal axis represents time (t), and the vertical axis represents the combined reflection intensity (Ic). Regarding the reflection at the object, since the object is a horizontal buried plate, the arrival time of the reflected wave is the same at τ at each measurement position of the receiving antenna. On the other hand, with respect to the reflected wave (unnecessary scattering) due to the unnecessary scatterer, the propagation distance varies at each measurement position of the receiving antenna as described above, so that the arrival time varies. As a result, the reflected wave from the object is remarkably increased as the combined reflection intensity (Ic) according to the result of the synthesis, so that it can be determined that the arrival time of the reflected wave from the object is time τ.

なお、上記の図23から図25では、送信アンテナを円390の中心の位置として固定し、受信アンテナを円390の円周上で移動させたが、移動方法をその逆にしてもよい。すなわち、受信アンテナを円390の中心の位置として固定し、送信アンテナを円390の円周上で移動させてもよい。   In FIGS. 23 to 25, the transmitting antenna is fixed as the center position of the circle 390 and the receiving antenna is moved on the circumference of the circle 390. However, the moving method may be reversed. That is, the receiving antenna may be fixed as the center position of the circle 390, and the transmitting antenna may be moved on the circumference of the circle 390.

上述した第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。   According to the third embodiment described above, similarly to the first embodiment, it is possible to reduce the influence of reflected waves caused by unnecessary scatterers existing in the soil and calculate the relative dielectric constant of the soil. Therefore, it is possible to improve the accuracy of measurement of the relative dielectric constant using the ground penetrating radar.

さらに第3の実施形態によれば、送信アンテナと受信アンテナとを各々異なる線上に配置する。これにより、送信アンテナから放射されて対象物の複数の位置で各々反射された反射波を別個に受信することができる。   Furthermore, according to the third embodiment, the transmission antenna and the reception antenna are arranged on different lines. Thereby, the reflected wave radiated | emitted from the transmission antenna and each reflected in the several position of the target object can be received separately.

(第4の実施形態)
図29及び図30を参照し、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態においても、上述の第1の実施形態と同様に、図1に示す地中のマンホール100が測定対象である。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 29 and 30. FIG. Also in the fourth embodiment, the underground manhole 100 shown in FIG. 1 is an object to be measured, as in the first embodiment described above.

図29は、第4の実施形態の地中レーダ測定方法の説明図である。第4の実施形態では、同一の測定対象に対して、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔を変えて測定を実施する。図29(a)には、最初(1番目)のアンテナ間隔Xαと、マンホール100の上床板のコンクリート表面(深さd)による反射波の伝搬距離lαとが示される。図29(b)には、2番目のアンテナ間隔Xβとマンホール100の上床板のコンクリート表面(深さd)による反射波の伝搬距離lβとが示される。図29(c)には、最後(3番目)のアンテナ間隔Xγとマンホール100の上床板のコンクリート表面(深さd)による反射波の伝搬距離lγとが示される。各アンテナ間隔の大小関係は「Xα<Xβ<Xγ」である。また、各アンテナ間隔で深さdは共通で同じである。これにより、各アンテナ間隔での伝搬距離の大小関係は「lα<lβ<lγ」となる。 FIG. 29 is an explanatory diagram of a ground penetrating radar measurement method according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, measurement is performed on the same measurement object by changing the antenna interval between the transmission antenna and the reception antenna. FIG. 29A shows the first (first) antenna interval X α and the propagation distance l α of the reflected wave due to the concrete surface (depth d) of the upper floor board of the manhole 100. The FIG. 29 (b), the and second propagation distance of the reflected wave by the antenna interval X beta and on the manhole 100 floorboards concrete surface (depth d) l beta is shown. FIG. 29C shows the last (third) antenna interval X γ and the propagation distance l γ of the reflected wave due to the concrete surface (depth d) of the upper floor board of the manhole 100. The magnitude relationship between the antenna intervals is “X α <X β <X γ ”. Further, the depth d is common and the same at each antenna interval. As a result, the magnitude relationship between the propagation distances between the antennas becomes “l α <l β <l γ ”.

図29(d)には、最初(1番目)のアンテナ間隔Xαでの反射波の時間応答の例を示す。アンテナ間隔Xαではマンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波の到達時間はταである。図29(e)には、2番目のアンテナ間隔Xβでの反射波の時間応答の例を示す。アンテナ間隔Xβではマンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波の到達時間はτβである。図29(f)には、最後(3番目)のアンテナ間隔Xγでの反射波の時間応答の例を示す。アンテナ間隔Xγではマンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波の到達時間はτγである。各アンテナ間隔で深さdは共通で同じであるので、各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγに応じて、送信アンテナから放射された電磁波の伝搬距離lα,lβ,lγが変わる。これにより、各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγに応じて、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波の到達時間τα,τβ,τγが変わる。各アンテナ間隔での到達時間の大小関係は「τα<τβ<τγ」となる。 FIG. 29D shows an example of the time response of the reflected wave at the first (first) antenna interval . Arrival time of the reflected wave by the concrete surface of the floor plate above the antenna spacing X in the alpha manhole 100 is tau alpha. FIG. 29 (e) shows an example of the time response of the reflected wave at the second antenna interval . Arrival time of the reflected wave by the concrete surface of the floor plate above the antenna spacing X in the beta manhole 100 is tau beta. FIG. 29 (f) shows an example of the time response of the reflected wave at the last (third) antenna interval . Arrival time of the reflected wave by the concrete surface of the floor plate above the antenna spacing X in the gamma manhole 100 is tau gamma. Since the depth d is common and the same at each antenna interval, the propagation distances l α , l β , and l γ of the electromagnetic waves radiated from the transmitting antenna change according to the antenna intervals X α , X β , and X γ. . As a result, the arrival times τ α , τ β , τ γ of reflected waves from the concrete surface of the upper floor plate of the manhole 100 change according to the antenna intervals X α , X β , X γ . The magnitude relationship of the arrival time at each antenna interval is “τ αβγ ”.

図29(g)は、図29(d),(e),(f)の各アンテナ間隔での反射波の時間応答を合成した結果を示す。この反射波の合成処理では、時間軸を、各アンテナ間隔に応じて調整する。各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγと共通の深さdとから、上記の式(4)により、伝搬距離lα,lβ,lγを計算することができる。このことから、各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγに応じて、各アンテナ間隔での反射波における時間軸の合せを、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射の時間で合わせる。この結果、図29(g)に示されるように、各到達時間τα,τβ,τγにおける、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波が重なり合い、合成反射強度(Ic)として強めあう結果となる。これにより、不要散乱体による反射波についての成分(不要散乱成分)を容易に区別し分離することができるので、マンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波についての成分のみを抽出することができ、アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγの各々に対応する到達時間τα,τβ,τγが正確に分かる。よって、アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγの各々に対応する到達時間τα,τβ,τγと伝搬距離lα,lβ,lγとから、上記の式(5)により、土壌の比誘電率εを精度よく計算できる。この計算結果の比誘電率εを使用して地中レーダの校正を行うことにより、地中レーダによる測定の精度を向上させることができる。 FIG. 29 (g) shows the result of synthesizing the time response of the reflected wave at each antenna interval of FIGS. 29 (d), (e), and (f). In this reflected wave synthesis process, the time axis is adjusted according to the interval between the antennas. From the antenna intervals X α , X β , X γ and the common depth d, the propagation distances l α , l β , l γ can be calculated by the above equation (4). From this, according to each antenna space | interval X ( alpha) , X ( beta) , X ( gamma) , the time axis alignment in the reflected wave in each antenna space | interval is united with the time of the reflection by the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100. As a result, as shown in FIG. 29 (g), the reflected waves from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 overlap each other at each arrival time τ α , τ β , τ γ , and strengthen as the combined reflection intensity (Ic). Result. As a result, the component (unnecessary scattering component) of the reflected wave from the unnecessary scatterer can be easily distinguished and separated, so that only the component of the reflected wave from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 can be extracted. The arrival times τ α , τ β , and τ γ corresponding to the antenna intervals X α , X β , and X γ can be accurately determined. Therefore, from the arrival times τ α , τ β , τ γ corresponding to each of the antenna intervals X α , X β , X γ and the propagation distances l α , l β , l γ , the above equation (5) The relative dielectric constant ε r of can be calculated with high accuracy. Calibration of the ground penetrating radar is performed using the relative permittivity ε r of the calculation result, thereby improving the accuracy of measurement by the ground penetrating radar.

図30は、第4の実施形態の地中レーダ装置400の構成を示す。図30に示す地中レーダ装置400は、送信部410と、受信部430と、3つのアンテナ対「アンテナ間隔Xαの送信アンテナと受信アンテナとの組」と「アンテナ間隔Xβの送信アンテナと受信アンテナとの組」と「アンテナ間隔Xγの送信アンテナと受信アンテナとの組」と、を備える。各アンテナ対の送信アンテナと受信アンテナとは、測定対象である埋設物の範囲、ここでは上記の図1に示すマンホール100の上床板の範囲102又は103「長さ「L/2−a」で幅Wの矩形状」内で、地上に配置される。送信部410は、送信選択制御部411と電磁波生成部412とを備える。受信部430は、受信検出部431と受信合成部432と比較部433と不要散乱波除去・誘電率算出部434と校正・受信信号再処理部435とを備える。 FIG. 30 shows the configuration of the ground penetrating radar apparatus 400 of the fourth embodiment. GPR device 400 shown in FIG. 30, a transmission unit 410, a receiving unit 430, three antenna pairs and "set of transmit antennas of the antenna interval X alpha and the receiving antenna" transmit antennas and "antenna spacing X beta A “set of reception antennas” and a “set of transmission antennas and reception antennas with an antenna interval ”. The transmitting antenna and the receiving antenna of each antenna pair are within the range of the buried object to be measured, here, the range 102 or 103 “length“ L / 2−a ”of the upper floor board of the manhole 100 shown in FIG. It is arranged on the ground within the “rectangular shape of width W”. The transmission unit 410 includes a transmission selection control unit 411 and an electromagnetic wave generation unit 412. The reception unit 430 includes a reception detection unit 431, a reception synthesis unit 432, a comparison unit 433, an unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 434, and a calibration / reception signal reprocessing unit 435.

送信部410において、送信選択制御部411は、3つのアンテナ対の「アンテナ間隔Xαの送信アンテナ」と「アンテナ間隔Xβの送信アンテナ」と「アンテナ間隔Xγの送信アンテナ」との中から電磁波を放射させる送信アンテナを順次選択する。送信選択制御部411は、選択した送信アンテナのアンテナ間隔を示すアンテナ間隔情報を、電磁波生成部412と受信部430へ出力する。受信部430に入力された選択信号は、受信合成部432と比較部433とに入力される。電磁波生成部412は、3つのアンテナ対の「アンテナ間隔Xαの送信アンテナ」と「アンテナ間隔Xβの送信アンテナ」と「アンテナ間隔Xγの送信アンテナ」との各々に接続される。電磁波生成部412は、送信選択制御部411から入力されたアンテナ間隔情報で示されるアンテナ間隔の送信アンテナへ、電磁波を出力する。これにより、送信選択制御部411によるアンテナ間隔情報で示されるアンテナ間隔の送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波が放射される。 In the transmission unit 410, the transmission selection control unit 411 includes the “antenna interval transmission antenna”, “antenna interval transmission antenna”, and “antenna interval transmission antenna” among the three antenna pairs. The transmitting antenna that radiates electromagnetic waves is sequentially selected. The transmission selection control unit 411 outputs antenna interval information indicating the antenna interval of the selected transmission antenna to the electromagnetic wave generation unit 412 and the reception unit 430. The selection signal input to the reception unit 430 is input to the reception synthesis unit 432 and the comparison unit 433. Electromagnetic wave generator 412 is connected to each of the three pairs of antennas as "transmitting antenna of antenna spacing X alpha" and "transmitting antenna of the antenna interval X beta" and "transmitting antenna of the antenna interval X gamma". The electromagnetic wave generation unit 412 outputs an electromagnetic wave to the transmission antenna having the antenna interval indicated by the antenna interval information input from the transmission selection control unit 411. Thereby, the electromagnetic wave of the underground radar is radiated from the transmission antenna having the antenna interval indicated by the antenna interval information by the transmission selection control unit 411 toward the ground.

受信部430において、受信検出部431は、3つのアンテナ対の「アンテナ間隔Xαの受信アンテナ」と「アンテナ間隔Xβの受信アンテナ」と「アンテナ間隔Xγの受信アンテナ」との各々に接続される。受信検出部431は、各アンテナ間隔の受信アンテナで受信された信号から、各アンテナ間隔の受信アンテナごとに地中レーダの電磁波を検出する。受信検出部431で各アンテナ間隔の受信アンテナごとに検出された地中レーダの電磁波の受信信号は、アンテナ間隔の別に、受信合成部432と比較部433とへ出力される。 In the receiving unit 430, reception detecting unit 431, connected to each of the three pairs of antennas as "receiving antenna of the antenna interval X alpha" and "receive antennas antenna spacing X beta" and "receive antennas antenna spacing X gamma" Is done. The reception detection unit 431 detects an electromagnetic wave of the ground radar for each reception antenna at each antenna interval from a signal received by the reception antenna at each antenna interval. The reception signal of the electromagnetic wave of the underground radar detected by the reception detection unit 431 for each reception antenna at each antenna interval is output to the reception synthesis unit 432 and the comparison unit 433 for each antenna interval.

受信合成部432は、受信検出部171から入力された各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγでの受信信号のうち、送信選択制御部411から入力されたアンテナ間隔情報で示されるアンテナ間隔での受信信号を記録する。受信合成部432は、各々記録された各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγでの受信信号を合成する。この受信信号の合成では、上記の図29により説明したように、各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγに応じて時間軸を調整し、各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγで受信信号の反射強度(I)を時間毎に加算する。 The reception combining unit 432 has an antenna interval indicated by the antenna interval information input from the transmission selection control unit 411 among the received signals at the antenna intervals X α , X β , and X γ input from the reception detection unit 171. Record the received signal. The reception synthesizer 432 synthesizes the received signals at the recorded antenna intervals X α , X β , and X γ . In the synthesis of the received signal, as described by the above FIG. 29, the antenna spacing X alpha, X beta, and adjust the time axis in accordance with the X gamma, the antenna spacing X alpha, X beta, received by the X gamma The reflection intensity (I) of the signal is added every time.

比較部433は、受信検出部431から入力された各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγでの受信信号のうち、送信選択制御部411から入力されたアンテナ間隔情報で示されるアンテナ間隔での受信信号を記録する。比較部433は、各々記録された各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγでの受信信号についての相互比較を行う。この比較の結果、受信信号が異常であることを判定するための予め定められた異常判定条件を満足する受信信号が存在する場合、比較部433は、当該受信信号のアンテナ間隔を受信合成部432へ通知する。受信合成部432は、比較部433から通知されたアンテナ間隔での受信信号を、上述の受信信号の合成の対象から除外する。この理由は、上述の第1の実施形態の比較部173についての説明と同じである。 Of the received signals at the antenna intervals X α , X β , and X γ input from the reception detection unit 431, the comparison unit 433 is the antenna interval indicated by the antenna interval information input from the transmission selection control unit 411. Record the received signal. The comparison unit 433 performs a mutual comparison on the received signals at the respective recorded antenna intervals X α , X β , and X γ . If there is a reception signal that satisfies a predetermined abnormality determination condition for determining that the reception signal is abnormal as a result of the comparison, the comparison unit 433 determines the antenna interval of the reception signal as the reception synthesis unit 432. To notify. The reception combining unit 432 excludes the reception signals at the antenna interval notified from the comparison unit 433 from the above-described reception signal combining targets. The reason for this is the same as that described for the comparison unit 173 of the first embodiment.

不要散乱波除去・誘電率算出部434は、受信合成部432による受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。この比誘電率の計算方法は、上述の第1の実施形態と同じである。校正・受信信号再処理部435は、不要散乱波除去・誘電率算出部434により算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正・受信信号再処理部435は、校正の結果に基づいて受信信号の再処理を行う。   The unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculator 434 removes unnecessary scattered waves from the result of the reception signal synthesis by the reception synthesizer 432, and calculates the relative dielectric constant based on the result of the unnecessary scattered wave removal. The calculation method of the relative dielectric constant is the same as that in the first embodiment. The calibration / reception signal reprocessing unit 435 performs calibration using the relative dielectric constant calculated by the unnecessary scattered wave removal / dielectric constant calculation unit 434. The calibration / reception signal reprocessing unit 435 reprocesses the reception signal based on the calibration result.

次に図31から図34を参照し、第4の実施形態の変形例を説明する。図31から図33は、第4の実施形態の変形例の説明図である。図31(a)、図32(a)、図33(a)は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す平面図である。図31(b)、図32(b)、図33(b)は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す鳥瞰図である。本変形例では、3つのアンテナ対の各々の送信アンテナと受信アンテナとを、アンテナ間隔が直径である同一円(円の中心451)の円周上に配置する。   Next, a modification of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 31 to 34. FIG. 31 to FIG. 33 are explanatory diagrams of modified examples of the fourth embodiment. Fig.31 (a), FIG.32 (a), and Fig.33 (a) are top views which show the example of arrangement | positioning of a transmission antenna and a receiving antenna. FIG. 31B, FIG. 32B, and FIG. 33B are bird's-eye views showing examples of the arrangement of the transmission antenna and the reception antenna. In this modification, the transmitting antenna and the receiving antenna of each of the three antenna pairs are arranged on the circumference of the same circle (center 451 of the circle) whose antenna interval is a diameter.

図31では、アンテナ間隔Xαが直径である同一円の円周上に、3つの組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置を設ける。図31では、送信アンテナの位置A1−1と受信アンテナの位置A1−2との組と、送信アンテナの位置A2−1と受信アンテナの位置A2−2との組と、送信アンテナの位置A3−1と受信アンテナの位置A3−2との組と、の3つの組で各々測定が実施される。図32では、アンテナ間隔Xβが直径である同一円の円周上に、3つの組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置が設けられる。図32では、送信アンテナの位置A4−1と受信アンテナの位置A4−2との組と、送信アンテナの位置A5−1と受信アンテナの位置A5−2との組と、送信アンテナの位置A6−1と受信アンテナの位置A6−2との組と、の3つの組で各々測定が実施される。図33では、アンテナ間隔Xγが直径である同一円の円周上に、3つ組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置を設ける。図33では、送信アンテナの位置A7−1と受信アンテナの位置A7−2との組と、送信アンテナの位置A8−1と受信アンテナの位置A8−2との組と、送信アンテナの位置A9−1と受信アンテナの位置A9−2との組と、の3つの組で各々測定が実施される。 In FIG. 31, the measurement positions of the transmission antennas and the reception antennas of each of the three groups are provided on the circumference of the same circle whose antenna interval is a diameter. In FIG. 31, a pair of a transmission antenna position A1-1 and a reception antenna position A1-2, a pair of a transmission antenna position A2-1 and a reception antenna position A2-2, and a transmission antenna position A3- Measurements are carried out in three groups: 1 and a position of the receiving antenna A3-2. In FIG. 32, measurement positions of the transmission antennas and the reception antennas of each of the three groups are provided on the circumference of the same circle whose antenna interval is a diameter. In FIG. 32, a set of a transmission antenna position A4-1 and a reception antenna position A4-2, a set of a transmission antenna position A5-1 and a reception antenna position A5-2, and a transmission antenna position A6- Measurements are carried out in three sets of 1 and the position A6-2 of the receiving antenna. In Figure 33, on the circumference of the same circle of antenna spacing X gamma is a diameter, providing a measurement position of a receiving antenna and three sets of each of the transmit antennas. In FIG. 33, a set of a transmission antenna position A7-1 and a reception antenna position A7-2, a combination of a transmission antenna position A8-1 and a reception antenna position A8-2, and a transmission antenna position A9- Measurements are performed in three groups, 1 and a set of the receiving antenna position A9-2.

例えば、最初に図31に示すアンテナ間隔Xαの3組の配置の各々に送信アンテナと受信アンテナとを順次配置し、各配置で順次測定を実施する。2番目に図32に示すアンテナ間隔Xβの3組の配置の各々に送信アンテナと受信アンテナとを順次配置し、各配置で順次測定を実施する。最後に図33に示すアンテナ間隔Xγの3組の配置の各々に送信アンテナと受信アンテナとを順次配置し、各配置で順次測定を実施する。 For example, first successively arranged and each transmit antenna of three sets of antenna placement interval X alpha and receiving antenna shown in FIG. 31, performed sequentially measured at each place. Secondly, the transmitting antenna and the receiving antenna are sequentially arranged in each of the three arrangements of the antenna interval shown in FIG. 32, and the measurement is sequentially performed in each arrangement. Finally, the transmitting antenna and the receiving antenna are sequentially arranged in each of the three arrangements of the antenna interval shown in FIG. 33, and the measurement is sequentially performed in each arrangement.

なお、各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγでの送信アンテナと受信アンテナとの配置は、全て、測定対象である埋設物の範囲、ここでは上記の図1に示すマンホール100の上床板の範囲102又は103「長さ「L/2−a」で幅Wの矩形状」内で、地上に配置される。 It should be noted that the arrangement of the transmitting antenna and the receiving antenna at each antenna interval X α , X β , X γ is all within the range of the buried object to be measured, here the upper floor plate of the manhole 100 shown in FIG. Within the range 102 or 103 “rectangular shape of length“ L / 2−a ”and width W”, they are arranged on the ground.

図34を参照して、第4の実施形態の変形例の地中レーダ測定方法を説明する。図34は、第4の実施形態の変形例の地中レーダ測定方法のフローチャートである。ここでは、1対の送信アンテナと受信アンテナのみを使用し、図31から図33に示される各配置に1対の送信アンテナと受信アンテナを順次移動させて各配置での測定を順次実施する。また、各配置の測定の順番は、まず円の中心451からの方位を固定して各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγでの測定を実施し、全アンテナ間隔の測定後に次の方位に固定して各アンテナ間隔Xα,Xβ,Xγでの測定を実施していく。 A ground penetrating radar measurement method according to a modified example of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 34 is a flowchart of a ground penetrating radar measurement method according to a modification of the fourth embodiment. Here, only a pair of transmission antennas and reception antennas are used, and a pair of transmission antennas and reception antennas are sequentially moved to the respective arrangements shown in FIG. 31 to FIG. The measurement order of each arrangement is as follows. First, the orientation from the center 451 of the circle is fixed, and the measurement is performed at each antenna interval X α , X β , X γ. Measurements are performed at fixed antenna intervals X α , X β , and X γ .

(ステップS401)1対の送信アンテナと受信アンテナとを最初の方位、最初のアンテナ間隔で配置する。 (Step S401) A pair of transmission antennas and reception antennas are arranged in the first direction and the first antenna interval.

(ステップS402)測定位置の送信アンテナから地中に向かって地中レーダの電磁波を放射する。 (Step S402) An electromagnetic wave of a ground penetrating radar is radiated from the transmitting antenna at the measurement position toward the ground.

(ステップS403)測定位置の受信アンテナにより地中レーダの電磁波である反射波を受信する。 (Step S403) A reflected wave that is an electromagnetic wave of the ground penetrating radar is received by the receiving antenna at the measurement position.

(ステップS404)測定位置の受信アンテナにより受信された反射波の受信信号を記録する。なお、同じ測定位置から複数回の電磁波放射が行われる場合には、各回で受信された反射波の受信信号を合成し、合成した結果を記録する。 (Step S404) The received signal of the reflected wave received by the receiving antenna at the measurement position is recorded. In addition, when electromagnetic wave radiation is performed a plurality of times from the same measurement position, the received signals of the reflected waves received at each time are synthesized and the synthesized result is recorded.

(ステップS405)全てのアンテナ間隔で、送信アンテナからの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップS408へ進む。一方、未完了である場合にはステップS406へ進む。 (Step S405) It is determined whether or not the radiation of the electromagnetic wave from the transmitting antenna is completed at every antenna interval. As a result, if completed, the process proceeds to step S408. On the other hand, if it is not completed, the process proceeds to step S406.

(ステップS406)ステップS404で記録した受信信号に測定位置を関連づけて記録する。 (Step S406) The reception position recorded in step S404 is recorded in association with the measurement position.

(ステップS407)送信アンテナと受信アンテナとを、次のアンテナ間隔で配置する。このとき、方位は変えない。この後、ステップS402へ戻る。 (Step S407) The transmission antenna and the reception antenna are arranged at the next antenna interval. At this time, the direction is not changed. Thereafter, the process returns to step S402.

(ステップS408)送信アンテナと受信アンテナとを、次の方位で且つ最初のアンテナ間隔で配置する。 (Step S408) The transmission antenna and the reception antenna are arranged in the next direction and at the first antenna interval.

(ステップS409)全ての方位で、送信アンテナからの電磁波の放射が完了したかを判断する。この結果、完了した場合にはステップS410へ進む。一方、未完了である場合にはステップS402へ戻る。 (Step S409) It is determined whether or not the radiation of the electromagnetic wave from the transmitting antenna is completed in all directions. As a result, if completed, the process proceeds to step S410. On the other hand, if it is not completed, the process returns to step S402.

(ステップS410)記録された各測定位置の受信信号を合成する。合成した結果から不要散乱体による反射波である不要散乱波を除去する。 (Step S410) The recorded reception signals at the respective measurement positions are synthesized. Unnecessary scattered waves, which are reflected by unnecessary scatterers, are removed from the synthesized result.

(ステップS411)反射波の比較評価を行う。この比較評価の方法は、上述の第1の実施形態の図10のステップS107の方法と同様である。 (Step S411) The reflected wave is comparatively evaluated. This comparative evaluation method is the same as the method in step S107 of FIG. 10 of the first embodiment described above.

(ステップS412)受信信号の合成の結果から不要散乱波を除去し、不要散乱波の除去の結果に基づいて比誘電率を計算する。 (Step S412) Unnecessary scattered waves are removed from the result of combining received signals, and the relative dielectric constant is calculated based on the result of removing unwanted scattered waves.

(ステップS413)算出された比誘電率を使用して校正を行う。校正の結果に基づいて反射波の受信信号の再処理を行う。 (Step S413) Calibration is performed using the calculated dielectric constant. Based on the result of calibration, the received signal of the reflected wave is reprocessed.

(ステップS414、S415)再処理された反射波の受信信号から埋設物の位置や状況を計算する。計算された埋設物の位置や状況を表示する。 (Steps S414 and S415) The position and status of the buried object are calculated from the reprocessed reflected wave reception signal. Displays the calculated position and status of the buried object.

上述した第4の実施形態によれば、地面に配置された送信アンテナから、土壌に埋設された深さが既知である対象物が存在する地中に向かって地中レーダの電磁波を放射する。その電磁波の反射波を、送信アンテナと既知のアンテナ間隔で地面に配置された受信アンテナで受信する。次いで、各々異なるアンテナ間隔で配置された複数の受信アンテナで各々受信された反射波の強度を、受信アンテナの各々のアンテナ間隔に応じて時間軸を合わせ、加算する。次いで、反射波の強度の加算の結果に基づいて、対象物からの反射波の到達時間を判断する。次いで、到達時間の判断の結果と対象物の深さとアンテナ間隔とを使用して、土壌の比誘電率を算出する。これにより、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。さらに、送信アンテナと受信アンテナとのアンテナ間隔を変えて測定することにより、複数のアンテナ間隔での反射波に基づいて比誘電率を算出できる。これにより、比誘電率の測定の精度をさらに向上させることができる。   According to the above-described fourth embodiment, the electromagnetic wave of the ground penetrating radar is radiated from the transmitting antenna disposed on the ground toward the ground where the object embedded in the soil has a known depth. The reflected wave of the electromagnetic wave is received by a receiving antenna arranged on the ground at a known antenna interval from the transmitting antenna. Next, the intensities of the reflected waves respectively received by a plurality of receiving antennas arranged at different antenna intervals are added by adjusting the time axis according to the antenna intervals of the receiving antennas. Next, the arrival time of the reflected wave from the object is determined based on the result of the addition of the intensity of the reflected wave. Next, the relative permittivity of the soil is calculated using the determination result of the arrival time, the depth of the object, and the antenna interval. Thereby, it is possible to reduce the influence of the reflected wave due to unnecessary scatterers existing in the soil and calculate the relative dielectric constant of the soil. Therefore, it is possible to improve the accuracy of measurement of the relative dielectric constant using the ground penetrating radar. Furthermore, the relative dielectric constant can be calculated based on the reflected waves at a plurality of antenna intervals by changing the antenna interval between the transmitting antenna and the receiving antenna. This can further improve the accuracy of measurement of the relative dielectric constant.

第4の実施形態によれば、送信アンテナと受信アンテナとの配置のうちアンテナ間隔が同じである複数の異なる配置において受信アンテナで各々受信された反射波の強度を加算する。これにより、同じアンテナ間隔において複数の位置で受信された反射波に基づいて比誘電率を算出できる。これにより、比誘電率の測定の精度をさらに向上させることができる。
なお、上記の図34に示す地中レーダ測定方法のフローチャートでは、送信アンテナと受信アンテナの方位を固定してアンテナ間隔を変えた後、送信アンテナと受信アンテナの方位を変えるようにした。すなわち、図31から図33で具体的にアンテナ位置の移動を示すと、送信アンテナはA1−1、A4−1、A7−1、A2−1、A5−1、A8−1、A3−1、A6−1、A9−1の順番で位置を移動し、受信アンテナは送信アンテナの位置に対応するようにA1−2、A4−2、A7−2、A2−2、A5−2、A8−2、A3−2、A6−2、A9−2の順番で位置を移動する。
このアンテナの位置の移動の仕方とは違い、先に同じアンテナ間隔のままで送信アンテナと受信アンテナの方位を変えて全ての方位に移動させた後、アンテナ間隔を変えるようにしてもよい。この場合、図31から図33におけるアンテナ位置の具体的な移動としては、送信アンテナはA1−1、A2−1、A3−1、A4−1、A5−1、A6−1、A7−1、A8−1、A9−1の順番で位置を移動し、受信アンテナは送信アンテナの位置に対応するようにA1−2、A2−2、A3−2、A4−2、A5−2、A6−2、A7−2、A8−2、A9−2の順番で位置を移動する。
According to the fourth embodiment, the intensities of the reflected waves respectively received by the reception antennas in a plurality of different arrangements having the same antenna interval among the arrangements of the transmission antenna and the reception antenna are added. Thereby, the relative permittivity can be calculated based on the reflected waves received at a plurality of positions at the same antenna interval. This can further improve the accuracy of measurement of the relative dielectric constant.
In the flowchart of the ground penetrating radar measurement method shown in FIG. 34, the direction of the transmitting antenna and the receiving antenna is changed after the direction of the transmitting antenna and the receiving antenna are fixed and the antenna interval is changed. That is, when the movement of the antenna position is specifically shown in FIGS. 31 to 33, the transmitting antennas are A1-1, A4-1, A7-1, A2-1, A5-1, A8-1, A3-1, The positions are moved in the order of A6-1, A9-1, and the receiving antennas correspond to the positions of the transmitting antennas A1-2, A4-2, A7-2, A2-2, A5-2, A8-2. , A3-2, A6-2, and A9-2 are moved in this order.
Unlike the method of moving the position of the antenna, the antenna interval may be changed after changing the azimuth of the transmitting antenna and the receiving antenna to all azimuths while maintaining the same antenna interval. In this case, as a specific movement of the antenna position in FIGS. 31 to 33, the transmitting antennas are A1-1, A2-1, A3-1, A4-1, A5-1, A6-1, A7-1, The positions are moved in the order of A8-1 and A9-1, and the receiving antennas correspond to the positions of the transmitting antennas A1-2, A2-2, A3-2, A4-2, A5-2, A6-2. , A7-2, A8-2, A9-2 are moved in this order.

(第5の実施形態)
図35及び図36を参照し、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、測定対象の埋設物の深さが未知である場合、例えば、図1に示すマンホール100の深さdが未知である場合の地中レーダ測定方法である。
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 35 and 36. The fifth embodiment is a ground radar measurement method when the depth of the object to be measured is unknown, for example, when the depth d of the manhole 100 shown in FIG. 1 is unknown.

図35及び図36は、第5の実施形態の説明図である。図35(a)、図36(a)は、送信アンテナと受信アンテナとの配置の例を示す鳥瞰図である。図35(a)では、上記の図31と同様に、アンテナ間隔Xαが直径である同一円の円周上に、3つの組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置を設ける。図36(a)では、上記の図33と同様に、アンテナ間隔Xγが直径である同一円の円周上に、3つの組の各々の送信アンテナと受信アンテナとの測定位置を設ける。 35 and 36 are explanatory diagrams of the fifth embodiment. FIG. 35A and FIG. 36A are bird's-eye views showing examples of the arrangement of transmission antennas and reception antennas. In FIG. 35 (a), as in FIG. 31, the measurement positions of the transmission antennas and the reception antennas of each of the three groups are provided on the circumference of the same circle whose antenna interval is the diameter. In FIG. 36A, similarly to FIG. 33 described above, the measurement positions of the transmission antennas and the reception antennas of each of the three groups are provided on the circumference of the same circle whose antenna interval is the diameter.

図35(b)は、図35(a)の各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。この合成の結果から、アンテナ間隔Xαに対して、測定対象であるマンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波についての到達時間ταが得られる。図36(b)は、図36(a)の各測定位置での反射波の時間応答を合成した結果を示す。この合成の結果から、アンテナ間隔Xγに対して、測定対象であるマンホール100の上床板のコンクリート表面による反射波についての到達時間τγが得られる。 FIG. 35 (b) shows the result of synthesizing the time response of the reflected wave at each measurement position in FIG. 35 (a). From the result of this synthesis, the arrival time τ α for the reflected wave from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 to be measured is obtained with respect to the antenna interval X α . FIG. 36B shows the result of synthesizing the time response of the reflected wave at each measurement position in FIG. From the result of this synthesis, the arrival time τ γ for the reflected wave from the concrete surface of the upper floor board of the manhole 100 to be measured is obtained with respect to the antenna interval X γ .

図35に示すアンテナ間隔Xαの場合、上記の式(4)と式(5)とから、比誘電率εは次の式(6)で表される。 For antenna spacing X alpha shown in FIG. 35, since the above equations (4) and (5), the relative dielectric constant epsilon r is expressed by the following equation (6).

Figure 2018197763
Figure 2018197763

図36に示すアンテナ間隔Xγの場合、上記の式(4)と式(5)とから、比誘電率εは次の式(7)で表される。 In the case of the antenna interval X γ shown in FIG. 36, the relative permittivity ε r is expressed by the following equation (7) from the above equations (4) and (5).

Figure 2018197763
Figure 2018197763

上記の式(6)と式(7)とにおいて、未知の値は比誘電率εと深さdである。同じ測定対象であるマンホール100の場合、未知の値である比誘電率εと深さdとは同じ値である。このことから、上記の式(6)と式(7)とを連立方程式とすることができる。ここで、アンテナ間隔Xα,Xγは既知である。到達時間τα,τγは上述の合成の結果から得られる。これにより、上記の式(6)と式(7)とから、次の式(8)に変形する。 In the above equations (6) and (7), the unknown values are the relative permittivity ε r and the depth d. In the case of the manhole 100 that is the same measurement target, the relative dielectric constant ε r and the depth d, which are unknown values, are the same value. From this, the above equations (6) and (7) can be set as simultaneous equations. Here, the antenna intervals X α and X γ are known. The arrival times τ α and τ γ are obtained from the result of the above synthesis. As a result, the equation (6) and the equation (7) are transformed into the following equation (8).

Figure 2018197763
Figure 2018197763

上記の式(8)から、深さdは次の式(9)で表される。   From the above equation (8), the depth d is expressed by the following equation (9).

Figure 2018197763
Figure 2018197763

既知のアンテナ間隔Xα,Xγと上述の合成の結果から得られた到達時間τα,τγとを使用して、上記の式(9)により深さdを計算することができる。 Using the known antenna intervals X α and X γ and the arrival times τ α and τ γ obtained from the result of the above synthesis, the depth d can be calculated by the above equation (9).

また、上記の式(9)と上記の式(5)とから、比誘電率εは次の式(10)で表される。 Further, from the above formula (9) and the above formula (5), the relative dielectric constant ε r is expressed by the following formula (10).

Figure 2018197763
Figure 2018197763

既知のアンテナ間隔Xα,Xγと上述の合成の結果から得られた到達時間τα,τγとを使用して、上記の式(10)により比誘電率εを計算することができる。 Using the known antenna intervals X α , X γ and the arrival times τ α , τ γ obtained from the result of the above synthesis, the relative dielectric constant ε r can be calculated by the above equation (10). .

上述の第5の実施形態によれば、地面に配置された送信アンテナから、土壌に埋設された対象物が存在する地中に向かって地中レーダの電磁波を放射する。その電磁波の反射波を、送信アンテナと既知のアンテナ間隔で地面に配置された受信アンテナで受信する。次いで、各々異なるアンテナ間隔で配置された複数の受信アンテナで各々受信された反射波の強度を、アンテナ間隔の別に加算する。次いで、反射波の強度の加算の結果に基づいて、アンテナ間隔の別に、対象物からの反射波の到達時間を判断する。次いで、アンテナ間隔の別に判断された到達時間の結果とアンテナ間隔とを使用して、土壌の比誘電率を算出する。これにより、土壌に埋設された対象物の深さが未知である場合でも、土壌に存在する不要散乱体による反射波の影響を軽減して土壌の比誘電率を算出することができる。よって、地中レーダを使用した比誘電率の測定の精度を向上させることができる。また、土壌に埋設された対象物の深さも算出することができる。   According to the fifth embodiment described above, the electromagnetic wave of the ground penetrating radar is radiated from the transmitting antenna disposed on the ground toward the ground where the object embedded in the soil exists. The reflected wave of the electromagnetic wave is received by a receiving antenna arranged on the ground at a known antenna interval from the transmitting antenna. Next, the intensities of reflected waves respectively received by a plurality of receiving antennas arranged at different antenna intervals are added for each antenna interval. Next, the arrival time of the reflected wave from the object is determined for each antenna interval based on the result of the addition of the reflected wave intensity. Next, the relative permittivity of the soil is calculated using the result of the arrival time determined for each antenna interval and the antenna interval. Thereby, even when the depth of the object embedded in the soil is unknown, it is possible to calculate the relative permittivity of the soil while reducing the influence of the reflected wave due to the unnecessary scatterers existing in the soil. Therefore, it is possible to improve the accuracy of measurement of the relative dielectric constant using the ground penetrating radar. Moreover, the depth of the object embedded in the soil can also be calculated.

なお、3つ以上のアンテナ間隔を使用すると、その組合せの数で連立方程式を立てることができ、組合せ数分の比誘電率を得て該比誘電率を統計的に処理することが可能となる。これにより、比誘電率の精度をより高くすることができる。   If three or more antenna intervals are used, simultaneous equations can be established with the number of combinations, and it is possible to obtain relative dielectric constants for the number of combinations and statistically process the relative dielectric constants. . Thereby, the precision of a dielectric constant can be made higher.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の地中レーダ装置は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、あるいはパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムにより構成され、地中レーダ装置の各部の機能を実現するためのプログラムを実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.
For example, the above-mentioned ground penetrating radar device may be realized by dedicated hardware, or configured by a computer system such as a personal computer, and a program for realizing the functions of each part of the ground penetrating radar device The function may be realized by executing.

また、その地中レーダ装置には、周辺機器として入力装置、表示装置等が接続されてもよい。ここで、入力装置とはキーボード、マウス等の入力デバイスのことをいう。表示装置とはCRT(Cathode Ray Tube)や液晶表示装置等のことをいう。また、上記周辺機器については、地中レーダ装置に直接接続するものであってもよく、あるいは通信回線を介して接続するようにしてもよい。   Moreover, an input device, a display device, or the like may be connected to the underground radar device as a peripheral device. Here, the input device refers to an input device such as a keyboard and a mouse. The display device refers to a CRT (Cathode Ray Tube), a liquid crystal display device or the like. The peripheral device may be connected directly to the ground penetrating radar device or may be connected via a communication line.

130,200,350,400…地中レーダ装置、150,210,360,410…送信部、151,411…送信選択制御部、152,212,362,412…電磁波生成部、170,230,380,430…受信部、171,231,381,431…受信検出部、172,233,383,432…受信合成部、173,234,384,433…比較部、174,235,385,434…不要散乱波除去・誘電率算出部、175,236,386,435…校正・受信信号再処理部、211,361…送信制御部、213,363…アンテナ位置制御部、232,382…受信情報記録部、A1−1,Aa−1…送信アンテナ、A1−2,Aa−2…受信アンテナ 130,200,350,400 ... Ground radar apparatus, 150,210,360,410 ... transmitting unit, 151,411 ... transmission selection control unit, 152,212,362,412 ... electromagnetic wave generating unit, 170,230,380 , 430 ... reception unit, 171, 231, 381, 431 ... reception detection unit, 172, 233, 383, 432 ... reception synthesis unit, 173, 234, 384, 433 ... comparison unit, 174, 235, 385, 434 ... unnecessary Scattered wave removal / dielectric constant calculation unit, 175, 236, 386, 435 ... calibration / reception signal reprocessing unit, 211, 361 ... transmission control unit, 213, 363 ... antenna position control unit, 232, 382 ... reception information recording unit , A1-1, Aa-1 ... transmitting antenna, A1-2, Aa-2 ... receiving antenna

Claims (2)

地中レーダを使用する測定方法であって、
地面に配置された送信アンテナから地中に向かって前記地中レーダの電磁波を放射する第1のステップと、
前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置された受信アンテナで前記電磁波の反射波を受信する第2のステップと、
前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する第3のステップと、
前記第3のステップで記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する第4のステップと、
を含む測定方法。
A measurement method using a ground penetrating radar,
A first step of radiating an electromagnetic wave of the ground penetrating radar toward the ground from a transmitting antenna disposed on the ground;
A second step of receiving a reflected wave of the electromagnetic wave with a receiving antenna disposed on a ground surface around the position of the transmitting antenna;
A third step of recording a reception signal indicating the intensity of the reflected wave received by the reception antenna in a plurality of arrangements having different positions of the reception antenna;
A fourth step of obtaining information on the scatterers existing in the ground by performing a mutual comparison on the reception signals recorded in the third step;
Measuring method including
地面に配置され、地中に向かって電磁波を放射する送信アンテナと、
前記送信アンテナの位置を中心とした円周上の地面に配置され、前記電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、
前記受信アンテナの位置が異なる複数の配置において前記受信アンテナで各々受信された前記反射波の強度を示す受信信号を記録する受信情報記録部と、
前記受信情報記録部に記録された受信信号についての相互比較を行うことで前記地中に存在する散乱体に関する情報を取得する比較部と、
を備える地中レーダ装置。
A transmitting antenna arranged on the ground and radiating electromagnetic waves toward the ground;
A receiving antenna disposed on the ground on the circumference centered on the position of the transmitting antenna and receiving the reflected wave of the electromagnetic wave;
A reception information recording unit for recording a reception signal indicating the intensity of the reflected wave respectively received by the reception antenna in a plurality of arrangements having different positions of the reception antenna;
A comparison unit that obtains information on the scatterers existing in the ground by performing a mutual comparison on the reception signals recorded in the reception information recording unit;
A ground penetrating radar apparatus.
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