JP3366124B2 - Underground exploration equipment - Google Patents

Underground exploration equipment

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JP3366124B2
JP3366124B2 JP22148794A JP22148794A JP3366124B2 JP 3366124 B2 JP3366124 B2 JP 3366124B2 JP 22148794 A JP22148794 A JP 22148794A JP 22148794 A JP22148794 A JP 22148794A JP 3366124 B2 JP3366124 B2 JP 3366124B2
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観治 村沢
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Mitsui E&S Holdings Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、地中の埋設物を探査す
る地中埋設物探査装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an underground buried object exploration apparatus for exploring underground buried objects.

【0002】[0002]

【従来の技術】地中に埋設されている配管や地下構造物
を非破壊で迅速に計測する手段として地中埋設物探査レ
ーダがある。それは一つのアンテナから電波を送信し、
他のアンテナで地中埋設物から反射してくる反射波を受
け、それを表示器で表示するようにしている。ところ
が、一般に市販されているアンテナは送信用のアンテナ
と受信用のアンテナの方向が平行であるため、地中埋設
物のエコーだけでなく、地表面からのエコーも受信して
しまい、地表面の影響を大きく受けてしまう。
2. Description of the Related Art An underground buried object exploration radar is known as a means for quickly and nondestructively measuring pipes and underground structures buried underground. It transmits radio waves from one antenna,
The other antenna receives the reflected wave reflected from the underground buried object and displays it on the display. However, in general commercially available antennas, the directions of the transmitting antenna and the receiving antenna are parallel, so not only the echo of the underground buried object but also the echo from the ground surface is received, and It will be greatly affected.

【0003】地表面の影響をあまり受けないようにする
ため、送受信アンテナを直交させたものを特願平5−2
05530号で提案している。これは2つの送信アンテ
ナを180゜ハイブリッド回路で接続して送信アンテナ
組を形成し、また2つの受信アンテナを180゜ハイブ
リッド回路で接続して受信アンテナ組を形成し、送信ア
ンテナ組と受信アンテナ組を直交させるようにしたもの
である。このようにすると送受信アンテナ組により直交
させた軸に対して45゜回転した位置からの反射波を強
く捉えることができる。このため、アンテナを回転させ
ることにより地中埋設物の全体像を捉えることができ
る。
In order to prevent the influence of the earth's surface, the transmitting and receiving antennas should be orthogonal to each other.
Proposed in No. 05530. This is to connect two transmitting antennas with a 180 ° hybrid circuit to form a transmitting antenna set, and to connect two receiving antennas with a 180 ° hybrid circuit to form a receiving antenna set. Are orthogonal to each other. By doing so, it is possible to strongly capture the reflected wave from the position rotated by 45 ° with respect to the axis made orthogonal by the transmitting and receiving antenna group. Therefore, the entire image of the underground buried object can be captured by rotating the antenna.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来のアンテナは地中埋設物の方向性が不要の場合に
も、埋設物を検出しようとする場合でも、アンテナを回
転する必要があり、そのために機械的に複雑な構造とな
っていた。本発明はこのような状況に鑑みてなされれた
もので、アンテナを回転することなく地中埋設物の最大
の反射が得られるようにしたものである。
However, in such a conventional antenna, it is necessary to rotate the antenna even when the directionality of the underground buried object is not required and when the buried object is detected. It had a mechanically complicated structure. The present invention has been made in view of such a situation, and is intended to obtain the maximum reflection of an underground buried object without rotating the antenna.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために請求項1の発明は、金属板上の一方および他方
の端部に設けた送信アンテナ組およびそれと90゜ずら
して設けた受信アンテナ組で構成される第1の送受信ア
ンテナ、それと同一構造をとり金属板中央部を中心と
して45゜回転させた金属板上の位置に設けた第2の送
受信アンテナと、第1の送受信アンテナと第2の送受信
アンテナを交互に切り換える切換部と、第1および第2
の送受信アンテナそれぞれより得られる散乱行列成分
平方和を求める信号処理装置とを備えたものである。
請求項2の発明は請求項1の発明において、送信用アン
テナ組を構成するアンテナから送出する信号を、金属板
の直径を半波長とする高周波信号を含む周波数帯とした
ものである。
In order to solve such a problem, the invention of claim 1 is to set a transmitting antenna set at one end and the other end of a metal plate and a receiving antenna provided at a 90.degree. A first transmitting / receiving antenna composed of an antenna set, a second transmitting / receiving antenna having the same structure as that of the first transmitting / receiving antenna, which is provided at a position on a metal plate rotated by 45 ° about a central portion of the metal plate, and a first transmitting / receiving antenna And a switching unit for alternately switching the second transmitting / receiving antenna, and the first and second
It is obtained by a signal processing unit for obtaining the square sum of the scattering matrix elements obtained from each of the transmitting and receiving antennas.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the signal transmitted from the antennas forming the transmitting antenna set is in a frequency band including a high frequency signal having a diameter of the metal plate as a half wavelength.

【0006】[0006]

【作用】請求項1の発明は、第1の送受信アンテナによ
って検出される信号と、第2の送受信アンテナによって
検出される信号の平方和が角度に依存しない値になり、
地中埋設物の反射の最大値を表すようになる。請求項2
の発明は、金属板が送信アンテナから送出される電波に
共振する。
According to the invention of claim 1, the sum of squares of the signal detected by the first transmitting / receiving antenna and the signal detected by the second transmitting / receiving antenna becomes a value independent of the angle,
It shows the maximum value of the reflection of the buried object. Claim 2
In the invention, the metal plate resonates with the radio wave transmitted from the transmitting antenna.

【0007】[0007]

【実施例】図1は本発明の一実施例を示すブロック図で
あり、送受信機1は送信用の高周波信号およびアンテナ
切換用の切換信号をアンテナ切換器2に供給しており、
アンテナ切換器2はその切換信号によって、供給される
高周波信号を交互に切り換え、送信用180゜ハイブリ
ッド回路4と送信用180゜ハイブリッド回路5に供給
している。180゜ハイブリッド回路4が選択されたと
き、供給された高周波信号は送信アンテナ10と送信ア
ンテナ11へ逆位相の状態で供給され、それらが電波と
して地中に放射される。また、180゜ハイブリッド回
路5が選択されたときは、同様にして送信アンテナ12
および13から電波が放射される。この場合、送信アン
テナ10〜13は地表面近くに置かれ、そこから地中に
電波が放射される。なお、180゜ハイブリッド回路4
で結合された送信アンテナ10および送信アンテナ11
は一方の送信アンテナ組を形成し、180゜ハイブリッ
ド回路5で結合された送信アンテナ12および13は他
方の送信アンテナ組を形成している。また、受信アンテ
ナ14と受信アンテナ15で受信された信号は、180
゜ハイブリッド回路6で一方の受信アンテナからの信号
が互いに逆位相となって結合されアンテナ切換器3に供
給され、受信アンテナ16および17で受信された信号
も同様に180゜ハイブリッド回路7で処理されアンテ
ナ切換器3に供給される。アンテナ切換器3は送受信機
1から供給される切り換え信号によって送信側と同期し
て切り換えられ、切り換えられて得られた反射信号を送
受信機1に供給する。なお、180゜ハイブリッド回路
6で結合された受信アンテナ14および15は一方の受
信アンテナ組を形成し、180゜ハイブリッド回路7で
結合された受信アンテナ16および17は他方の受信ア
ンテナ組を形成している。
1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which a transceiver 1 supplies a high frequency signal for transmission and a switching signal for antenna switching to an antenna switching device 2,
The antenna switching device 2 alternately switches the supplied high-frequency signal according to the switching signal and supplies the high-frequency signal to the transmitting 180 ° hybrid circuit 4 and the transmitting 180 ° hybrid circuit 5. When the 180 ° hybrid circuit 4 is selected, the supplied high frequency signal is supplied to the transmitting antenna 10 and the transmitting antenna 11 in the opposite phase, and they are radiated into the ground as radio waves. Further, when the 180 ° hybrid circuit 5 is selected, the transmitting antenna 12 is similarly set.
And 13 emit radio waves. In this case, the transmitting antennas 10 to 13 are placed near the surface of the earth, from which radio waves are radiated into the ground. The 180 ° hybrid circuit 4
Transmitting antenna 10 and transmitting antenna 11 coupled by
Form one transmitting antenna set, and the transmitting antennas 12 and 13 combined by the 180 ° hybrid circuit 5 form the other transmitting antenna set. In addition, the signals received by the receiving antenna 14 and the receiving antenna 15 are 180
In the hybrid circuit 6, the signals from one of the receiving antennas are combined in opposite phases and are combined and supplied to the antenna switching device 3, and the signals received by the receiving antennas 16 and 17 are also processed in the 180 ° hybrid circuit 7. It is supplied to the antenna switching device 3. The antenna switching device 3 is switched in synchronization with the transmission side by the switching signal supplied from the transceiver 1, and supplies the reflected signal obtained by the switching to the transceiver 1. The receiving antennas 14 and 15 connected by the 180 ° hybrid circuit 6 form one receiving antenna set, and the receiving antennas 16 and 17 connected by the 180 ° hybrid circuit 7 form the other receiving antenna set. There is.

【0008】図1において、アンテナ切換器2、180
゜ハイブリッド回路4および5、送信アンテナ10〜1
3は送信アンテナ系20を構成している。また、アンテ
ナ切換器3、180゜ハイブリッド回路6および7、受
信アンテナ14〜17は受信アンテナ系21を構成して
いる。
In FIG. 1, antenna switching devices 2 and 180
° Hybrid circuits 4 and 5, transmitting antennas 10-1
Reference numeral 3 constitutes a transmitting antenna system 20. The antenna switch 3, the 180 ° hybrid circuits 6 and 7, and the receiving antennas 14 to 17 form a receiving antenna system 21.

【0009】送信アンテナおよび受信アンテナはこの例
では図2の平面図で示すように、8角形の対向する辺に
取り付けられ、送信アンテナ10および11で構成され
る送信アンテナ組に対して、金属板中央部を中心として
90゜回転した位置に、受信アンテナ14および15で
構成される受信アンテナ組が取り付けられる。そして図
2に梨地で示すこの送信アンテナ組と受信アンテナ組が
一方の送受信アンテナになる。この梨地で示した送受信
アンテナに対して金属板の中央部を中心として45゜回
転した位置にハッチングで示す他方の送信アンテナ12
および13、受信アンテナ16および17からなる他方
の送受信アンテナが設けられている。この例では8角形
の金属板にアンテナを取り付けているが、これは円形の
金属板であっても良い。
In this example, as shown in the plan view of FIG. 2, the transmitting antenna and the receiving antenna are attached to opposite sides of an octagon, and a metal plate is attached to the transmitting antenna group composed of the transmitting antennas 10 and 11. A receiving antenna set composed of the receiving antennas 14 and 15 is attached at a position rotated by 90 ° around the central portion. The transmitting antenna set and the receiving antenna set shown in satin in FIG. 2 are one transmitting / receiving antenna. The other transmitting antenna 12 shown by hatching at a position rotated by 45 ° around the central portion of the metal plate with respect to the transmitting and receiving antenna shown by this satin finish.
And 13, and the other transmitting / receiving antenna including receiving antennas 16 and 17 is provided. In this example, the antenna is attached to an octagonal metal plate, but it may be a circular metal plate.

【0010】図3は送受信機1の内部構成を示すブロッ
ク図であり、ロータリエンコーダ1jは走行に伴って単
位距離毎に図4(a)に示す距離パルスを発生し、制御
回路1kはそのパルス信号を受けて、VCO1aに図4
(b)に示す制御電圧を供給するとともに、送信アンテ
ナ系20および受信アンテナ系21に図4(c)に示す
切換信号を供給する。VCO1aは供給される電圧レベ
ルによって掃引され、一例としてDC〜700MHz程
度の範囲で掃引された高周波信号を発生する。制御電圧
は(b)に示すように、距離パルスの発生する周期中に
同じ信号が2回発生し、切換信号は(c)に示すように
最初の制御電圧と同期して発生するようになっている。
この例では、切換信号が発生したとき図1のアンテナ切
換器2および3が、180゜ハイブリッド回路4および
6を選択するものとする。なお、VCO1aで掃引され
る周波数は、アンテナの取り付けられている金属板直径
の2倍の波長に対応する周波数を中心付近に含むように
しておけば、金属板がその周波数に共振して強い電波を
送出するので、使用するアンテナは掃引周波数帯のうち
高い方の周波数に共振する小形のものであっても、その
共振周波数近辺まで効率よく電波を放射することがで
き、小形で軽量化が実現できる。
FIG. 3 is a block diagram showing the internal structure of the transceiver 1. The rotary encoder 1j generates the distance pulse shown in FIG. 4A for each unit distance as the vehicle travels, and the control circuit 1k outputs the pulse. In response to the signal, the VCO 1a is shown in FIG.
The control voltage shown in (b) is supplied, and the switching signal shown in FIG. 4 (c) is supplied to the transmitting antenna system 20 and the receiving antenna system 21. The VCO 1a is swept according to the supplied voltage level, and as an example, generates a swept high frequency signal in the range of DC to 700 MHz. As shown in (b), the control voltage generates the same signal twice during the period in which the distance pulse is generated, and the switching signal is generated in synchronization with the first control voltage as shown in (c). ing.
In this example, it is assumed that the antenna selectors 2 and 3 of FIG. 1 select the 180 ° hybrid circuits 4 and 6 when the switching signal is generated. The frequency swept by the VCO 1a should include a frequency corresponding to a wavelength twice the diameter of the metal plate on which the antenna is attached near the center, and the metal plate will resonate at that frequency and transmit a strong electric wave. Therefore, even if the antenna used is a small one that resonates at the higher frequency of the swept frequency band, it can efficiently radiate radio waves up to the vicinity of the resonance frequency, and can be made compact and lightweight.

【0011】VCO1aから出力された信号は方向性結
合器1bを介してミキサ1cに供給され、そこで発振器
1dで発生した低周波信号によって合成され、振幅変調
波となって送信アンテナ系20に供給される。送信アン
テナ系20は制御回路1kから供給される切換信号によ
って、図2の送信アンテナ10および11の送信アンテ
ナ組と、それと45゜回転した位置にある送信アンテナ
12および13の送信アンテナ組が交互に選択され、選
択された方の送信アンテナ組から電波が放射される。
The signal output from the VCO 1a is supplied to the mixer 1c via the directional coupler 1b, where it is combined with the low frequency signal generated by the oscillator 1d to be an amplitude modulated wave and supplied to the transmitting antenna system 20. It The transmitting antenna system 20 alternately transmits the transmitting antenna group of the transmitting antennas 10 and 11 of FIG. 2 and the transmitting antenna group of the transmitting antennas 12 and 13 located at a position rotated by 45 ° alternately by the switching signal supplied from the control circuit 1k. Radio waves are radiated from the selected transmission antenna set.

【0012】放射された電波は、地中埋設物4で反射さ
れ受信アンテナ系21で受信されるが、送信アンテナ1
0および11の送信アンテナ組で送信された電波は図2
の受信アンテナ14および15の受信アンテナ組で受信
されたものが使用され、送信アンテナ12および13の
送信アンテナ組で送信された電波は図2の受信アンテナ
16および17の受信アンテナ組で受信されたものが使
用されるように、制御回路1kからの制御信号によって
送信アンテナ系20および受信アンテナ系21が制御さ
れる。
The radiated radio wave is reflected by the underground buried object 4 and received by the receiving antenna system 21.
The radio waves transmitted by the 0 and 11 transmitting antenna groups are shown in FIG.
The signal received by the receiving antenna set of the receiving antennas 14 and 15 of FIG. 2 is used, and the radio wave transmitted by the transmitting antenna set of the transmitting antennas 12 and 13 is received by the receiving antenna set of the receiving antennas 16 and 17 of FIG. The transmitting antenna system 20 and the receiving antenna system 21 are controlled by a control signal from the control circuit 1k so that the one used.

【0013】受信された信号は、発振器1dで発生した
信号を遅延線1fで遅延させた信号によって、ミキサ1
gで合成される。そして、ミキサ1gの出力信号は、方
向性結合器1bで分岐され、更に遅延線1eで遅延させ
た信号によってミキサ1hで合成され、ダイプレクサ1
iおよび信号処理装置1mを介して出力される。
The received signal is the signal generated by the oscillator 1d and delayed by the delay line 1f, thereby the mixer 1
g. Then, the output signal of the mixer 1g is branched by the directional coupler 1b and further combined by the mixer 1h by the signal delayed by the delay line 1e.
i and the signal processing device 1m.

【0014】信号処理装置1mでは公知の散乱行列によ
る信号処理を行う計測方向の回転による散乱行列成分の
変換は次式(1a)〜(1c)によって得られる。
In the signal processing device 1m, the conversion of the scattering matrix component by the rotation of the measurement direction for performing the signal processing by the known scattering matrix is obtained by the following equations (1a) to (1c).

【数1】 散乱行列による座標回転処理については複雑になるので
詳細な説明は省略するが、地表面に直交するX,Y軸を
想定し、SxyはX方向偏波の電波を送信してY方向偏波
の反射波を検出した成分、SxxはX方向偏波の電波を送
信してX方向偏波の反射波を検出した成分、SyyはY方
向偏波の電波を送信してY方向偏波の反射波を検出した
成分であって、それらを求める演算が散乱行列による座
標回転処理である。なお、θはアンテナがX軸となす角
度である。
[Equation 1] A detailed description is omitted because the coordinate rotation processing by the scattering matrix is complicated, but assuming the X and Y axes orthogonal to the ground surface, Sxy transmits radio waves in the X direction and transmits the Y direction polarized wave. Sxx is the component that detects the reflected wave, Sxx is the component that detects the X-direction polarized wave by transmitting the X-direction polarized wave, and Syy is the Y-direction polarized wave that is the Y-direction polarized wave. Is a component that has detected, and the calculation for obtaining them is the coordinate rotation processing by the scattering matrix. Note that θ is the angle that the antenna makes with the X axis.

【0015】ところで本提案では、他方の受信アンテナ
組は一方の受信アンテナ組に対してπ/4だけ角度を回
転して取り付けられているので、(1a)式においてθ
=θ±π/4とおくことにより次の(2)式を得る。
By the way, in the present proposal, since the other receiving antenna set is attached by rotating it by an angle of π / 4 with respect to the one receiving antenna set, θ in equation (1a) is satisfied.
By setting = θ ± π / 4, the following expression (2) is obtained.

【数2】 Sxx,Syy,Sxyは図5のようになっており、Sxx,S
yy点P,QよりX軸に降ろしたX座標を、SxyはY座標
を表わしている。
[Equation 2] Sxx, Syy, and Sxy are as shown in FIG.
Sxy represents the X coordinate lowered from the yy points P and Q on the X axis, and Sxy represents the Y coordinate.

【0016】(1)式に対して(2)式は90゜位相が
異なるので、それぞれの受信成分の平方和を求めると、
(3)のようになる。
Since the phase of the expression (2) differs from that of the expression (1) by 90 °, the sum of squares of the respective reception components is calculated as follows.
It becomes like (3).

【数3】 なお、平方和を求めるために(1)式で示す受信入力
と、(2)式で示す受信入力をそれぞれメモリに記憶
し、演算を行うとき必要なデータを読み出して使用す
る。
[Equation 3] In order to obtain the sum of squares, the reception input represented by the equation (1) and the reception input represented by the equation (2) are respectively stored in the memory, and the data necessary for the calculation are read and used.

【0017】すなわち、(3)式はθの関数ではなくな
るので、アンテナを回転させることなく図5に示すよう
に、反射波の最大値Rを求めることができる。
That is, since the equation (3) is not a function of θ, the maximum value R of the reflected wave can be obtained as shown in FIG. 5 without rotating the antenna.

【0018】このようにして、アンテナを回転させるこ
となく反射波の最大値を求めることができるが、埋設管
のように細長い物体である場合、どの方向に埋設されて
いるかはわからない可能性がある。そのような場合には
従来通りアンテナを回転させれば、反射波の大きさが変
化するため、埋設物の埋設方向を知ることができる。
In this way, the maximum value of the reflected wave can be obtained without rotating the antenna, but in the case of an elongated object such as a buried pipe, it may not be known in which direction it is buried. . In such a case, if the antenna is rotated as in the conventional case, the magnitude of the reflected wave changes, so that the direction in which the buried object is buried can be known.

【0019】図3においてVCO1aで発振する高周波
の発振周波数をfi,発振器1dで発振する変調用の低周
波の発振周波数をf0 とするとダイプレクサ1i の出力
は(4)式で表される。 ACOS(2πf0t00)COS(2πfit0i) ・・・・(4)
In FIG. 3, if the high-frequency oscillation frequency oscillated by the VCO 1a is fi and the low-frequency oscillation frequency for modulation oscillated by the oscillator 1d is f0, the output of the diplexer 1i is expressed by equation (4). ACOS (2πf 0 t 0 + θ 0 ) COS (2πf i t 0 + θ i ) ・ ・ ・ ・ (4)

【0020】ここで、Aは反射の大きさであり、t0
送信アンテナから放射された電波が地中埋設物に反射し
て受信アンテナに返ってくるまでの時間、θ0 は図6に
示す振幅変調波の位相を定めるため、遅延線1fの調整
により定まる位相、θi は図3のミキサ1hの両方の入
力、つまり方向性結合器1bからの信号と、方向性結合
器1bより送信アンテナ系20、受信アンテナ系21を
通り、ミキサ1hに至る信号の位相差であり、遅延線1
eの調整により定まる。
Here, A is the magnitude of reflection, t 0 is the time until the radio wave radiated from the transmitting antenna is reflected by the underground buried object and returns to the receiving antenna, and θ 0 is shown in FIG. In order to determine the phase of the amplitude-modulated wave shown, the phase determined by adjustment of the delay line 1f, θ i is the signal from both inputs of the mixer 1h in FIG. 3, that is, the signal from the directional coupler 1b and the signal transmitted from the directional coupler 1b. It is the phase difference of the signals that pass through the antenna system 20 and the receiving antenna system 21 and reach the mixer 1h.
Determined by adjusting e.

【0021】遅延線1fは位相を調整するためのもので
あり、包絡線の節の位置が地表面近くにくるように調整
すると、地表面近くの振幅は小さくなり、地表面での反
射が抑えられる。通常、地表面での反射波大きく、深度
が深くなるにつれて減衰し、反射波の振幅が小さくな
る。そこで、包絡線の節の位置を地表面近くになるよう
に調整すれば、地表面での振幅は小さくなり、地表面近
くからの反射波による影響は小さくなり、深さ方向に振
幅が増幅されることになる。この場合、節の位置をどこ
にするかは地表面近くに埋設物があるか否かによって変
わるが、埋設物が無い場合は地表面が包絡線の節の位置
になるようにすれば良く、特定の深さの埋設物を外して
計測する場合には、その埋設物位置付近が節になるよう
に距離L1を調整すればよい。通常はθ0 =π/2近傍
になるように設定して、地表面付近の反射の影響を無く
している。
The delay line 1f is for adjusting the phase. If the envelope is adjusted so that the position of the node of the envelope is close to the ground surface, the amplitude near the ground surface becomes small and reflection on the ground surface is suppressed. To be Usually, the reflected wave is large on the ground surface, attenuates as the depth increases, and the amplitude of the reflected wave decreases. Therefore, if the position of the envelope node is adjusted so that it is close to the ground surface, the amplitude on the ground surface will be small, the influence of reflected waves from the ground surface will be small, and the amplitude will be amplified in the depth direction. Will be. In this case, the position of the knot depends on whether or not there is an embedded object near the ground surface, but if there is no embedded object, the ground surface should be located at the node of the envelope curve. When the buried object of the depth is removed and the measurement is performed, the distance L1 may be adjusted so that the vicinity of the buried object position becomes a node. Normally, θ 0 = π / 2 is set in the vicinity to eliminate the influence of reflection near the ground surface.

【0022】発振器1dの発振周波数f0は表示を行う
時間領域データの大きさ、即ちエコーの深さに相当する
図6のL2の位置を決めるもので、包絡線の腹の位置が
測定したい深さ位置となるように調整する。すなわち、
包絡線の節の位置から概略π/4の位置が測定値になる
ように調整する。これによって測定位置からの反射波が
増幅されることになる。遅延線1eは方向性結合器1b
を介して送信アンテナ系20から出た電波が受信アンテ
ナ系21で直接受信され乗算器1hに供給されるまでの
時間と、方向性結合器1bから遅延線1eを通って乗算
器1hに到達する時間が同じになるように調整する。こ
のようにすると地表面を通って受信アンテナ21で受信
される信号は遅延線1eを通って供給される信号の位相
が同位相であることから、ミキサ1hから送出される信
号の周波数成分は直流成分になる。一方、地中から反射
された電波はこれより位相が遅れているので、乗算器1
hから出力される差の周波数成分はその位相遅れに相当
する周波数となる。従って深い位置からの反射信号ほど
高い周波数成分を有するようになる。これにより、検出
される周波数成分から埋設物の深さを知ることができ
る。
The oscillation frequency f0 of the oscillator 1d determines the size of the time domain data to be displayed, that is, the position of L2 in FIG. 6 corresponding to the depth of the echo. The position of the antinode of the envelope is the depth to be measured. Adjust to the position. That is,
Adjust so that the measured value is approximately π / 4 from the position of the envelope node. As a result, the reflected wave from the measurement position is amplified. The delay line 1e is a directional coupler 1b.
The time until the radio wave emitted from the transmitting antenna system 20 via the receiver is directly received by the receiving antenna system 21 and supplied to the multiplier 1h, and reaches the multiplier 1h from the directional coupler 1b through the delay line 1e. Adjust so that the times are the same. In this way, the signal received by the receiving antenna 21 through the ground surface has the same phase as the signal supplied through the delay line 1e, and therefore the frequency component of the signal transmitted from the mixer 1h is DC. Become an ingredient. On the other hand, since the phase of the radio wave reflected from the ground is delayed, the multiplier 1
The frequency component of the difference output from h becomes the frequency corresponding to the phase delay. Therefore, a reflection signal from a deeper position has a higher frequency component. Thereby, the depth of the buried object can be known from the detected frequency component.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明は2
組の送受信アンテナを45゜回転させた状態で配置しそ
れぞれのアンテナから交互に放射した電波による反射波
の平方和を求めたので、アンテナを回転させることなく
地中埋設物の最大反射を得ることができるという効果を
有する。請求項2の発明は、請求項1の発明において、
アンテナを取り付けた金属板直径の2倍の波長を有する
周波数の電波を含む信号をVCOで発生するようにした
ので、その周波数で金属板が共振し、小形のアンテナで
も低い周波数を使用することができ、軽量化が実現で
き、また電波の周波数を低くすることができることか
ら、より深い位置まで測定が可能になると言う効果を有
する。
As described above, the invention of claim 1 is
Since the transmitting and receiving antennas of a set are arranged in a state of being rotated by 45 ° and the sum of squares of reflected waves due to the radio waves alternately radiated from each antenna is obtained, the maximum reflection of the underground buried object can be obtained without rotating the antennas. It has the effect that The invention of claim 2 is the same as the invention of claim 1,
Since the VCO generates a signal including a radio wave having a frequency having a wavelength twice the diameter of the metal plate to which the antenna is attached, the metal plate resonates at that frequency, and even a small antenna can use a low frequency. Since it is possible to realize the weight reduction and to reduce the frequency of the radio wave, it is possible to measure at a deeper position.

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

【図1】 本発明を適用したアンテナを駆動する信号系
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a signal system for driving an antenna to which the present invention is applied.

【図2】 本発明のアンテナの構成の一実施例を示す平
面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of the configuration of the antenna of the present invention.

【図3】 図1における送受信機の構成を示すブロック
図である。
3 is a block diagram showing a configuration of a transceiver in FIG.

【図4】 図2のVCOの掃引状態および、図1のアン
テナ切換器を駆動する信号のタイミングを示すタイムチ
ャートである。
FIG. 4 is a time chart showing the sweeping state of the VCO of FIG. 2 and the timing of signals for driving the antenna switching device of FIG.

【図5】 散乱成分の座標回転を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a coordinate rotation of a scattering component.

【図6】 地中における包絡線の波形を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a waveform of an envelope curve in the ground.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…送受信機、2,3…アンテナ切換器、4〜7…18
0゜ハイブリッド回路、10〜13…送信アンテナ、1
4〜17…受信アンテナ、20…送信アンテナ系、21
…受信アンテナ系。
1 ... Transceiver, 2,3 ... Antenna switch, 4-7 ... 18
0 ° hybrid circuit, 10 to 13 ... Transmitting antenna, 1
4 to 17 ... Receiving antenna, 20 ... Transmitting antenna system, 21
… Receiving antenna system.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 地中埋設物から反射されてきた反射波に
よって地中の状態を探査する地中埋設物探査装置におい
て、 円形または正八角形の金属板上の一方および他方の端部
にそれぞれアンテナを設け、一方のアンテナ(10)と
他方のアンテナ(11)へ相互に逆位相となる信号を供
給するハイブリッド回路(4)で前記2つのアンテナを
接続して構成する送信用アンテナ組および前記送信用ア
ンテナ組と同一構造をとり前記金属板中央部を中心とし
て前記送信用アンテナ組に対して90゜回転した前記金
属板上の位置に配設し前記送信用アンテナ組から送出さ
れた信号の反射波を受信する受信用アンテナ組(14,
15,6)で構成される第1の送受信アンテナと、 前記第1の送受信アンテナと同一構造で前記金属板中央
部を中心として前記第1の送受信アンテナに対して45
゜回転した前記金属板上の位置に配設した第2の送受信
アンテナ(12,13,5,16,17,7)と、 前記第1の送受信アンテナと前記第2の送受信アンテナ
を交互に切り換える切換部(2,3)と、 前記第1および第2の送受信アンテナそれぞれより
られる散乱行列成分の平方和を求める信号処理装置(1
m)とを備えたことを特徴とする地中埋設物探査装置。
1. An underground buried object exploration apparatus for exploring an underground condition by a reflected wave reflected from an underground buried object, wherein an antenna is provided on one end and the other end of a circular or regular octagonal metal plate, respectively. And a transmission antenna configured by connecting the two antennas by a hybrid circuit (4) that supplies signals having opposite phases to one antenna (10) and the other antenna (11). It said gold rotated 90 degrees with respect to the set and before Kioku credit antenna assembly and said transmitting antenna assembly about said metal plate central portion takes the same structure
A receiving antenna set (14, 14) arranged at a position on the base plate to receive a reflected wave of a signal transmitted from the transmitting antenna set.
15 and 6), and a first transmission / reception antenna having the same structure as the first transmission / reception antenna with respect to the center of the metal plate.
And ° rotated second transceiver antenna disposed at a position on the metal plate (12,13,5,16,17,7), switches the first transceiver antenna and said second transmitting and receiving antennas alternately a switching unit (2,3), the signal processing device for determining the square sum of the scattering matrix elements obtained from each of said first and second transmitting and receiving antenna (1
m) is provided with the underground buried object exploration device.
【請求項2】 請求項1において、前記 送信用アンテナ組を構成するアンテナから送出する
信号は、前記金属板の直径を半波長とする高周波信号を
含む周波数帯であることを特徴とする地中埋設物探査装
置。
2. The method of claim 1, signals transmitted from antennas constituting the transmitting antenna assembly is ground, characterized in that the diameter of the metal plate is a frequency band including a high frequency signal to be a half wavelength Buried object exploration device.
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