JP3207754B2 - 多発信型地中探査レーダ - Google Patents

多発信型地中探査レーダ

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JP3207754B2
JP3207754B2 JP16291296A JP16291296A JP3207754B2 JP 3207754 B2 JP3207754 B2 JP 3207754B2 JP 16291296 A JP16291296 A JP 16291296A JP 16291296 A JP16291296 A JP 16291296A JP 3207754 B2 JP3207754 B2 JP 3207754B2
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輝幸 森
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は多発信型地中探査レ
ーダに関し、地中埋設物を非破壊に検出するのに有用な
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来の地中埋設物探査レーダを、図1
2、図13を参照して説明する。
【0003】図12に示すように、アンテナケースの或
る点を中心として、120度ずつずらした位置に3個の
アンテナエレメント101、102、103を配置して
いる。これらのアンテナエレメント101、102、1
03はそれぞれ偏波方向が異なっている。
【0004】地中埋設物を探査する場合、図13に示す
ように、レーダコントローラ105の制御下で、偏波切
換回路104により、アンテナエレメント101、10
2、103を順次切り換える。その際、アンテナエレメ
ント101、102、103のうち1つを送信用にして
送波回路106から送信出力を供給し、他のアンテナエ
レメントの1つを受信用にして反射波を受波回路107
に与える。各アンテナエレメントから得られるデータを
基に、信号処理器108で散乱行列要素を求め、埋設物
の方向性有無にかかわらず、埋設物を検出している。符
号109はロータリーエンコーダを示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の地
中埋設物探査レーダは、偏波方向がそれぞれ異なった3
個のアンテナエレメントを配置し、埋設物の埋設方向と
アンテナの偏波方向とが異なっても、それぞれのアンテ
ナエレメントを順次切り換えて探査し、データを演算処
理することのより、埋設物を検出しようとするものであ
る。
【0006】しかしながら、従来の地中埋設物探査レー
ダでは、偏波面の異なるアンテナエレメント1個ずつで
探査を行うため、一度に広範囲な探査ができず、探査効
率が低下する。例えば、図4に示すように、従来は送信
アンテナ31と受信アンテナ32が一体型で埋設物30
を探査するので、送信アンテナ31の指向性範囲外に埋
設物30が存在すると、反射波が得られず、検出不可能
である。
【0007】また、埋設物の埋設方向とアンテナエレメ
ントの偏波方向が異なっている場合、3個のアンテナエ
レメントからそれぞれ探査したデータを演算処理した
後、埋設物の判断をするため、リアルタイムに埋設物を
検出することができない。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するため、本発明の地中探査レーダは多発信型のもので
あり、地中に埋もれた埋設物を広範囲に探査するため
に、アンテナケース例えばその中央に配置した受信用ア
ンテナ1個と、受信用アンテナ周辺にアンテナ電界方向
及びアンテナ磁界方向それぞれに受信用アンテナを挟ん
2個ずつ合計4個配置した送信用アンテナと、送信出
力を各送信用アンテナへ配分する分配器から構成するこ
とを特徴とし、或いは、地中埋設物をリアルタイムに、
かつ、精度良く探査するために、アンテナケースを回転
させる回転可動機構例えばアンテナケースと電動シリン
ダを接続ホルダでピン結合した回転可動機構を有するこ
とを特徴とし、更には、長距離探査を図るために、分配
器に、各送信用アンテナの出力を増幅するアンプを内蔵
したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
【0010】以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0011】本発明の実施の形態に係る多発信型地中探
査レーダは、アンテナケース例えばその中央に配置した
受信アンテナ1個と、受信アンテナ周辺のアンテナ電界
方向及びアンテナ磁界方向それぞれに2個ずつ合計4個
の送信アンテナを配置し、電動シリンダによりアンテナ
ケースを回転可動機構にし、レーダ表示器から送信され
る出力を分配器によりアンテナの個数に応じてそれぞれ
分配し、更に、分配器に内蔵した増幅アンプで各送信ア
ンテナの出力を増幅することにより、広範囲な探査、長
距離探査、精度の良い探査、リアルタイムの埋設物検出
を可能にしたものである。
【0012】送信アンテナが受信アンテナ周辺に分配器
を介して4個配置しているので、一度に広範囲な探査が
可能である。例えば、図5に示すように、埋設物30が
或る送信アンテナ4の指向性範囲外に存在していたとし
ても、他の送信アンテナ2に基づく埋設物30からの反
射波33を得ることができ、埋設物30の検出が可能で
ある。
【0013】アンテナと埋設物の関係としては、アンテ
ナの電界方向に沿って埋設物が埋設され、電界方向に直
交するアンテナの磁界方向にアンテナを走査して探査す
る場合に、埋設物からの反射波が最も大きくなる。そこ
で、埋設物がアンテナの電界方向と異なった位置に埋設
されていても、アンテナケースを電動シリンダにより、
図6に示すように回転させることで、アンテナ電界方向
と埋設物40の埋設方向とを合わせることができる。ま
た、アンテナと埋設物の方向性が合わない場合は図7に
示すように埋設物からの反射波41は小さいが、アンテ
ナケースの回転により方向性が一致した場合は図8に示
すように反射波42は大きくなり、精度良い探査が可能
となる。
【0014】また、アンテナケースを電動シリンダによ
り図6に示すように回転させることで、アンテナ電界方
向と埋設物40の埋設方向とを合わせることができるの
で、リアルタイムで埋設物を検出することができる。
【0015】分配器に内蔵した増幅アンプで任意に送信
出力を増幅することにより、各アンテナへ送信される出
力を大きくすることができる。従って、同じ深さに埋設
される埋設物からは、図9に示す増幅アンプが無い場合
の反射波43に比べて、図10に示すように大きな反射
波44が得られ、一層精度良い探査が可能となる。更
に、埋設物が深い所に埋設されていても、送信出力の増
幅により、図11に示すように必要十分な反射波45が
得られるので、長距離探査が可能となる。
【0016】次に、図1〜図11を参照して本発明の一
実施例にかかる多発信型地中探査レーダを説明する。図
1はレーダ本体の構成を示す平面図、図2はアンテナ配
置を拡大して示し、図3はアンテナケース回転可動の概
要を示し、図4は従来のアンテナによる探査結果の概要
を示し、図5は多発信型アンテナによる探査結果の概要
を示し、図6はアンテナケースの回転可動による偏波面
の概要を示し、図7は偏波面が一致しない場合の探査結
果例を示し、図8は偏波面が一致した場合の探査結果例
を示し、図9は送信出力を増幅しない場合の探査結果例
を示し、図10は送信出力を増幅した場合の探査結果例
を示し、図11は送信出力を増幅した場合の長距離探査
結果例を示す。
【0017】図1、図2に示すように、アンテナケース
17内の中央に受信アンテナ5を配置し、同受信アンテ
ナ5の周辺のアンテナ電界方向及びアンテナ磁界方向へ
それぞれ2個の送信アンテナ1、2、3、4を配置して
ある。即ち、受信アンテナ5のアンテナ電界方向前後に
1個ずつ送信アンテナ1、3を配置し、受信アンテナ5
のアンテナ磁界方向前後に1個ずつ送信アンテナ2、4
を配置してある。
【0018】図1中、6は分配器、7は電動シリンダ、
8は結合ホルダ、9はストローク計、10はレーダ表示
器、11はA/D変換器、12はパソコン(信号処理、
演算処理及び制御装置)、13は制御盤、14と15は
ピン、16はアンテナケース固定台、18は台車、19
〜28は機器接続用ケーブル、29は増幅アンプをそれ
ぞれ示す。レーダ全体は台車18に設置されて移動され
る。
【0019】各送信アンテナ1〜4には、レーダ表示器
10から分配器6とそれに内蔵の増幅アンプ29を介し
て送信パルスが出力される。従って、各送信アンテナ
1、2、3、4には任意に増幅された送信出力が供給さ
れる。
【0020】各送信アンテナ1〜4から地中へ放出され
た送信波は、図5または図6に示す埋設物30、40で
反射し、再び受信アンテナ5で受信された後にレーダ表
示器10を介してアナログ波形をA/D変換器11でデ
ィジタル処理され、パソコン12へ渡されて表示され
る。
【0021】アンテナ偏波面を変えるために、ナンテナ
ケース17はその固定台16に対して回動することがで
きる。そして、アンテナケース17の一端に結合ホルダ
8を取付け、電動シリンダ7と連結してピン14結合と
してある。また、アンテナケース17の側面中央には、
アンテナケース固定台16とアンテナケース17とをピ
ン15で連結してある。これにより、図3に示すよう
に、アンテナケース17は各アンテナ1〜5と一緒に電
動シリンダ7で回転可動な機構となっている。
【0022】そして、制御盤13から電動シリンダ7の
ストロークを制御し、アンテナケース17の側面中央の
ピン15を支点として、回転可動させる。また、結合ホ
ルダ8と電動シリンダ7固定部との間にストローク計9
を取付け、電動シリンダ7の移動量を計測後、A/D変
換器11を介してパソコン12へ入力する。これによ
り、アンテナケース17の回転量、従ってアンテナの電
界方向と磁界方向を知ることができる。
【0023】埋設物40の探査は、図1に示すように台
車18を磁界方向へ走査すると共に電動シリンダ7によ
りストロークを伸縮させて図6に示すようにアンテナケ
ース17を回転させる。これにより、埋設物40の埋設
方向とアンテナ偏波面を一致させた探査が可能となり、
図8に示すように大きな反射波44が得られ埋設物40
を精度良く検出することができる。
【0024】なお、図4に示すように、従来の送信アン
テナ31と受信アンテナ32が一体型で埋設物30を探
査する場合は、送信アンテナ31の指向性範囲外に埋設
物30が存在すると、反射波が得られず、検知不可能で
ある。
【0025】更に、本実施例の多発信型地中探査レーダ
では、受信アンテナ5周辺に送信アンテナ1、2、3、
4を4個配置し、分配器6に内蔵の増幅アンプ29によ
り、各送信アンテナ1、2、3、4への送信出力を任意
に増幅するので、図11に示すように反射波45が一層
大きく長距離の探査が可能となり、或いは一層広範囲な
探査が可能となる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、下記のような効果があ
る。 (1)アンテナケースに受信用アンテナ1個と、その周
辺に4個の送信用アンテナを配置したことにより、地中
埋設物を広範囲に渡り探査することができる。 (2)アンテナケースを回転可動としたことにより、ア
ンテナ磁界方向にアンテナケースを走査しながら、埋設
物の埋設方向とアンテナ偏波面を一致させた探査が可能
となる。従って、大きな反射波が得られ、埋設物を精度
良く検出することができる。 (3)分配器に内蔵した増幅アンプで送信出力を任意に
増幅することにより、各送信用アンテナへ送信される出
力を大きくすることができ、埋設物から大きな反射波が
得られる。従って、長距離探査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の多発信型地中探査レーダの
レーダ本体構成を示す図。
【図2】図1中のアンテナ配置を拡大して示す図
【図3】アンテナケース回転可動の概要を示す図。
【図4】従来のアンテナによる探査結果の概要を示す
図。
【図5】本発明の一実施例における探査結果の概要を示
す図。
【図6】アンテナケースの回転可動による偏波面の概要
を示す図。
【図7】偏波面が一致しない場合の探査結果例を示す
図。
【図8】偏波面が一致した場合の探査結果例を示す図。
【図9】送信出力を増幅しない場合の探査結果例を示す
図。
【図10】送信出力を増幅した場合の探査結果例を示す
図。
【図11】送信出力を増幅した場合の長距離探査結果例
を示す図。
【図12】従来のアンテナ構成を示す図。
【図13】従来の地中埋設物探査レーダの構成を示す
図。
【符号の説明】
1、2、3、4 送信アンテナ 5 受信アンテナ 6 分配器 7 電動シリンダ 8 結合ホルダ 9 ストローク計 10 レーダ表示器 11 A/D変換器 12 パソコン 13 制御盤 14、15 ピン 16 アンテナケース固定台 17 アンテナケース 18 台車 19〜28 ケーブル 29 増幅アンプ 30、40 埋設物 33、41〜45 反射波
フロントページの続き (72)発明者 村川 寿 兵庫県高砂市荒井町新浜2丁目8−25 高菱エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−95221(JP,A) 特開 平6−53726(JP,A) 特開 昭59−79871(JP,A) 特開 昭57−29983(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01V 3/12 G01S 13/88

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中に埋もれた埋設物を探査する地中探
    査レーダにおいて、アンテナケースに配置した受信用ア
    ンテナ1個と、受信用アンテナ周辺のアンテナ電界方向
    及びアンテナ磁界方向それぞれに受信用アンテナを挟ん
    2個ずつ合計4個配置した送信用アンテナと、送信出
    力を各送信用アンテナへ配分する分配器から構成するこ
    とを特徴とする地中探査レーダ。
  2. 【請求項2】 前記アンテナケースを回転させる回転可
    動機構を有することを特徴とする請求項1に記載の地中
    探査レーダ。
  3. 【請求項3】 分配器に、各送信用アンテナの出力を増
    幅するアンプを内蔵したことを特徴とする請求項1また
    は2に記載の地中探査レーダ。
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