JP3376161B2 - シールド掘削時の土質監視用地中レーダー装置 - Google Patents
シールド掘削時の土質監視用地中レーダー装置Info
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- JP3376161B2 JP3376161B2 JP10171895A JP10171895A JP3376161B2 JP 3376161 B2 JP3376161 B2 JP 3376161B2 JP 10171895 A JP10171895 A JP 10171895A JP 10171895 A JP10171895 A JP 10171895A JP 3376161 B2 JP3376161 B2 JP 3376161B2
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- underground radar
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘削時の土質
監視に利用される地中レーダー装置に関するものであ
り、特に、カッター面の機械的強度を確保しながら監視
範囲の拡大を図った土質監視用の地中レーダー装置に関
するものである。
監視に利用される地中レーダー装置に関するものであ
り、特に、カッター面の機械的強度を確保しながら監視
範囲の拡大を図った土質監視用の地中レーダー装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】シールド掘削機によるトンネルの掘削時
には、予期しない地下埋設物や、土質の異常箇所などの
有無を検出することにより、作業員と掘削機などの保護
を図ることが必要になる。このような目的で、シールド
掘削機の最先端のカッター面に前方監視用の地中レーダ
ー装置が設置される。
には、予期しない地下埋設物や、土質の異常箇所などの
有無を検出することにより、作業員と掘削機などの保護
を図ることが必要になる。このような目的で、シールド
掘削機の最先端のカッター面に前方監視用の地中レーダ
ー装置が設置される。
【０００３】このような地中レーダー装置は、カッター
面の前方に電波を放射し、地下埋設物や土質の異常箇所
が存在する場合にそこで反射されて戻って来る反射波を
受信し、この反射波が有する遅延時間などの情報から反
射波を発生させた地下埋設物や異常箇所までの距離など
を検出して表示するように構成されている。
面の前方に電波を放射し、地下埋設物や土質の異常箇所
が存在する場合にそこで反射されて戻って来る反射波を
受信し、この反射波が有する遅延時間などの情報から反
射波を発生させた地下埋設物や異常箇所までの距離など
を検出して表示するように構成されている。
【０００４】一般に、地中レーダー装置では、地中での
電波の減衰率が空気中でのそれに比べて桁違いに大きい
ため、放射電波の到達範囲は数メートル程度の極めて短
い値にとどまる。従って、検出できる範囲は数メートル
前方に過ぎないが、シールド掘削機の掘進速度は極めて
小さいため、十分な時間的余裕を持って数メートル前方
の異常に対処できる。このため、この種の地中レーダー
は、シールド掘削作業に伴う危険を未然に防止する手段
として極めて有用であった。
電波の減衰率が空気中でのそれに比べて桁違いに大きい
ため、放射電波の到達範囲は数メートル程度の極めて短
い値にとどまる。従って、検出できる範囲は数メートル
前方に過ぎないが、シールド掘削機の掘進速度は極めて
小さいため、十分な時間的余裕を持って数メートル前方
の異常に対処できる。このため、この種の地中レーダー
は、シールド掘削作業に伴う危険を未然に防止する手段
として極めて有用であった。
【０００５】カッター面上に設置されたアンテナは、掘
削時のカッター面の回転に伴って回転せしめられるた
め、掘削時は円周方向への電波の走査が自動的に行われ
る。このように円周方向への電波の走査が自動的に行わ
れるため、図８に示すように、１対の送信アンテナと受
信アンテナとをカッター面の外周からやや内側に寄った
箇所に設置して置くことで、掘削予定の円形領域のかな
りの部分の土質を監視することができる。
削時のカッター面の回転に伴って回転せしめられるた
め、掘削時は円周方向への電波の走査が自動的に行われ
る。このように円周方向への電波の走査が自動的に行わ
れるため、図８に示すように、１対の送信アンテナと受
信アンテナとをカッター面の外周からやや内側に寄った
箇所に設置して置くことで、掘削予定の円形領域のかな
りの部分の土質を監視することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
土質監視用地中レーダー装置ではシールド掘削対象のか
なりの部分を監視できたが、掘削対象の全ての領域を漏
れなく監視できれば安全対策の点で理想的である。しか
しながら、前述のように、地中レーダー装置では送信電
波の到達範囲が限られているので、低い指向性の地中ア
ンテナを使用した場合でもその放射ビームはほとんど広
がらずに地中アンテナの寸法程度の値に留まる。従っ
て、掘削対象の領域の土質を漏れなく監視しようとすれ
ば、カッター面の半径と同程度の寸法の地中アンテナが
必要になる。
土質監視用地中レーダー装置ではシールド掘削対象のか
なりの部分を監視できたが、掘削対象の全ての領域を漏
れなく監視できれば安全対策の点で理想的である。しか
しながら、前述のように、地中レーダー装置では送信電
波の到達範囲が限られているので、低い指向性の地中ア
ンテナを使用した場合でもその放射ビームはほとんど広
がらずに地中アンテナの寸法程度の値に留まる。従っ
て、掘削対象の領域の土質を漏れなく監視しようとすれ
ば、カッター面の半径と同程度の寸法の地中アンテナが
必要になる。
【０００７】しかしながら、そのような地中アンテナ
は、鋼鉄製のカッター面の一部を切欠いて装着されるた
め、大きなアンテナを装着するために大きな切欠きを形
成すると、カッター面の強度が確保できなくなるという
問題がある。従って、本発明の一つの目的は、カッター
面の強度を確保しながら掘削対象の全領域の土質を漏れ
なく監視できる土質監視用地中レーダー装置を提供する
ことにある。
は、鋼鉄製のカッター面の一部を切欠いて装着されるた
め、大きなアンテナを装着するために大きな切欠きを形
成すると、カッター面の強度が確保できなくなるという
問題がある。従って、本発明の一つの目的は、カッター
面の強度を確保しながら掘削対象の全領域の土質を漏れ
なく監視できる土質監視用地中レーダー装置を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の土質監視用地中
レーダー装置は、シールド掘削機の円形状のカッター面
の径方向と円周方向とに分散して配置された複数の送受
信アンテナを備えている。そして、各送受信アンテナ
は、それぞれが放射する電波の中心周波数が径方向に沿
う内側のものほど高い値に設定される。
レーダー装置は、シールド掘削機の円形状のカッター面
の径方向と円周方向とに分散して配置された複数の送受
信アンテナを備えている。そして、各送受信アンテナ
は、それぞれが放射する電波の中心周波数が径方向に沿
う内側のものほど高い値に設定される。
【０００９】
【作用】本発明の土質監視用地中レーダー装置によれ
ば、複数の送受信アンテナをカッター面の径方向にも円
周方向にも分散させて設置されることにより、送受信ア
ンテナを装着するための切欠きが分散され、カッター面
の機械的強度の低下が回避される。更に、カッター面の
小面積の中心部分には高周波の電波を送信する小型の送
受信アンテナが装着され、大面積の中心部分には低周波
の電波を送信する大型の送受信アンテナが装着されるこ
とにより、アンテナの装着のために形成すべき切欠きの
面積比が均一化され、カッター面の機械的強度の低下が
一層有効に回避される。
ば、複数の送受信アンテナをカッター面の径方向にも円
周方向にも分散させて設置されることにより、送受信ア
ンテナを装着するための切欠きが分散され、カッター面
の機械的強度の低下が回避される。更に、カッター面の
小面積の中心部分には高周波の電波を送信する小型の送
受信アンテナが装着され、大面積の中心部分には低周波
の電波を送信する大型の送受信アンテナが装着されるこ
とにより、アンテナの装着のために形成すべき切欠きの
面積比が均一化され、カッター面の機械的強度の低下が
一層有効に回避される。
【００１０】また、各送受信アンテナがカッター面の径
方向にも円周方向にも分散して設置されているというこ
とは、各送受信器間の相互干渉を回避するうえでも好都
合である。更に、各送受信アンテナから送信される電波
の周波数がそれぞれ異なっているということは、各送受
信器間の相互干渉を回避するうえでも好都合である。以
下、本発明を実施例と共に更に詳細に説明する。
方向にも円周方向にも分散して設置されているというこ
とは、各送受信器間の相互干渉を回避するうえでも好都
合である。更に、各送受信アンテナから送信される電波
の周波数がそれぞれ異なっているということは、各送受
信器間の相互干渉を回避するうえでも好都合である。以
下、本発明を実施例と共に更に詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の土質監視用地中
レーダー装置を構成する送信アンテナＴと受信アンテナ
Ｒの配置を説明するための概念図である。ＣＴはシール
ド掘削機の鋼鉄製のカッター面であり、このカッター面
ＣＴ上に矩形状の切欠が形成され、切欠のそれぞれに誘
電体の窓が形成され、各窓の後方に矩形状の送信アンテ
ナＴと受信アンテナＲとが設置される。Ｔ１とＲ１のそ
れぞれは第１の送受信器を構成する送信アンテナと受信
アンテナであり、Ｔ２とＲ２のそれぞれは第２の送受信
器を構成する送信アンテナと受信アンテナであり、Ｔ３
とＲ３のそれぞれは第３の送受信器を構成する送信アン
テナと受信アンテナである。
レーダー装置を構成する送信アンテナＴと受信アンテナ
Ｒの配置を説明するための概念図である。ＣＴはシール
ド掘削機の鋼鉄製のカッター面であり、このカッター面
ＣＴ上に矩形状の切欠が形成され、切欠のそれぞれに誘
電体の窓が形成され、各窓の後方に矩形状の送信アンテ
ナＴと受信アンテナＲとが設置される。Ｔ１とＲ１のそ
れぞれは第１の送受信器を構成する送信アンテナと受信
アンテナであり、Ｔ２とＲ２のそれぞれは第２の送受信
器を構成する送信アンテナと受信アンテナであり、Ｔ３
とＲ３のそれぞれは第３の送受信器を構成する送信アン
テナと受信アンテナである。
【００１２】各送受信器を構成する送受信アンテナ対
は、カッター面ＣＴの径方向に離間しかつカッター面Ｃ
Ｔの円周方向にも 120 oの角度を保って離間しながら配
置されている。各送受信アンテナは、本出願人の先願に
係わる実公平３ー１７２６９号や特公平４ー３２９１９
号の明細書などに記載されているダブレットアンテナな
どが好適である。
は、カッター面ＣＴの径方向に離間しかつカッター面Ｃ
Ｔの円周方向にも 120 oの角度を保って離間しながら配
置されている。各送受信アンテナは、本出願人の先願に
係わる実公平３ー１７２６９号や特公平４ー３２９１９
号の明細書などに記載されているダブレットアンテナな
どが好適である。
【００１３】上記ダブレットアンテナは、２個の二等辺
三角形状の金属板をそれぞれの頂点を対向させて誘電体
板上に配置し、各頂点を同相で励振することにより、金
属板のそれぞれに１／４波長ずつの電波を励振するよう
に構成されている。すなわちこのダブレットアンテナの
金属板対の配列方向の寸法を半波長とする電波が放射さ
れる。各送受信アンテナによって送受信される電波の中
心周波数は、内側の送受アンテナほど高い値となるよう
に設定されている。
三角形状の金属板をそれぞれの頂点を対向させて誘電体
板上に配置し、各頂点を同相で励振することにより、金
属板のそれぞれに１／４波長ずつの電波を励振するよう
に構成されている。すなわちこのダブレットアンテナの
金属板対の配列方向の寸法を半波長とする電波が放射さ
れる。各送受信アンテナによって送受信される電波の中
心周波数は、内側の送受アンテナほど高い値となるよう
に設定されている。
【００１４】図２に示すように、各送受信器の送受信ア
ンテナ対はそれぞれが放射する電波の中心波長の半分の
総和がシールド掘削機の円形状のカッター面の半径Ｒに
ほぼ等しくなるようにその径方向に離間して配置されて
いる。このような配置することによってシールド掘削対
象の領域を漏れなく検出対象にすることができる。
ンテナ対はそれぞれが放射する電波の中心波長の半分の
総和がシールド掘削機の円形状のカッター面の半径Ｒに
ほぼ等しくなるようにその径方向に離間して配置されて
いる。このような配置することによってシールド掘削対
象の領域を漏れなく検出対象にすることができる。
【００１５】図２の関係を数式で表現すれば次式が得ら
れる。 ｒ１−ｒ２＝（λ１＋λ２）／４ ・・・（１） ｒ２−ｒ３＝（λ２＋λ３）／４ ・・・（２） ｒ３＝λ３／４ ・・・（３） Ｒ＝（λ１＋λ２＋λ３）／４ ・・・（４）
れる。 ｒ１−ｒ２＝（λ１＋λ２）／４ ・・・（１） ｒ２−ｒ３＝（λ２＋λ３）／４ ・・・（２） ｒ３＝λ３／４ ・・・（３） Ｒ＝（λ１＋λ２＋λ３）／４ ・・・（４）
【００１６】ここで、λ１＞λ２＞λ３の大小関係とし
て λ１／λ２＝λ２／λ３＝３／２ ・・・（５） を仮定すると、以下の関係が得られる。
て λ１／λ２＝λ２／λ３＝３／２ ・・・（５） を仮定すると、以下の関係が得られる。
【００１７】地中アンテナでは、分解能などの電気的性
能の点から、放射する電波の波長をある程度以上には長
くできない。そこでカッター面の半径Ｒの増大に伴って
λ１がそのような限界値を超えるような場合には、送受
信器の台数を３台から４台に増加させることにより、シ
ールド掘削対象の全領域を検出可能とする。
能の点から、放射する電波の波長をある程度以上には長
くできない。そこでカッター面の半径Ｒの増大に伴って
λ１がそのような限界値を超えるような場合には、送受
信器の台数を３台から４台に増加させることにより、シ
ールド掘削対象の全領域を検出可能とする。
【００１８】図３は、上記実施例の土質監視用地中レー
ダー装置を含むシールド掘削機の制御部の構成を示すブ
ロック図であり、１１，１２，１３はそれぞれ第１，第
２，第３の送受信器、１４はスリップリング、１５は同
期制御部、１６はロータリエンコーダ、１７はＡ／Ｄ変
換ボード、１８はＩ／Ｏボード、１９はプロセッサ、２
０はキーボード、２１は表示装置である。
ダー装置を含むシールド掘削機の制御部の構成を示すブ
ロック図であり、１１，１２，１３はそれぞれ第１，第
２，第３の送受信器、１４はスリップリング、１５は同
期制御部、１６はロータリエンコーダ、１７はＡ／Ｄ変
換ボード、１８はＩ／Ｏボード、１９はプロセッサ、２
０はキーボード、２１は表示装置である。
【００１９】図３のブロック構成の土質監視用地中レー
ダー装置では、三つの送受信チャネル１１，１２，１３
がシールド掘削時に回転するカッター面ＣＴ上に装着さ
れており、その他の部分はスリップリング１４を介在さ
せながら回転しないシールド掘削機の内部に設置されて
いる。
ダー装置では、三つの送受信チャネル１１，１２，１３
がシールド掘削時に回転するカッター面ＣＴ上に装着さ
れており、その他の部分はスリップリング１４を介在さ
せながら回転しないシールド掘削機の内部に設置されて
いる。
【００２０】同期制御回路１５は、送受信器１１，１
２，１３のそれぞれに＋１５voltの電源電圧と、タイミ
ングの異なるシステムトリガ信号 SYSーTRG 1 ，SYS ー
TRG ２，SYS ーTRG ３と、共通のシステムクロック信号
SYSーCLK とを供給し、送受信器１１，１２，１３のそ
れぞれから受信信号ＡＦー１，ＡＦー２，ＡＦー３を受
取る。
２，１３のそれぞれに＋１５voltの電源電圧と、タイミ
ングの異なるシステムトリガ信号 SYSーTRG 1 ，SYS ー
TRG ２，SYS ーTRG ３と、共通のシステムクロック信号
SYSーCLK とを供給し、送受信器１１，１２，１３のそ
れぞれから受信信号ＡＦー１，ＡＦー２，ＡＦー３を受
取る。
【００２１】図４は、上記各信号のタイミングと３台の
送受信器１１，１２，１３の動作を説明するタイミング
チャートである。３台の送受信器１１，１２，１３に供
給されるシステムクロック SYSーCLK は周波数400 KHz
（周期 2.5μs ) の２値信号である。３台の送受信器１
１，１２，１３のそれぞれに供給されるシステムトリガ
信号 SYSーTRG 1 ，SYS ーTRG ２，SYS ーTRG ３は、そ
れぞれシステムクロックの1 周期( 2.5 μs ) ずつ遅延
されている。送受信器１１，１２，１３のそれぞれは、
システムトリガ信号SYS ーTRG 1 ，SYS ーTRG ２，SYS
ーTRG ３を受信すると、それぞれＴＴ１，ＴＴ２，ＴＴ
３のタイミングで示すように、2.5 μsずつずれた２０
μｓの周期でパルスの送信とその反射波の受信とを開始
する。
送受信器１１，１２，１３の動作を説明するタイミング
チャートである。３台の送受信器１１，１２，１３に供
給されるシステムクロック SYSーCLK は周波数400 KHz
（周期 2.5μs ) の２値信号である。３台の送受信器１
１，１２，１３のそれぞれに供給されるシステムトリガ
信号 SYSーTRG 1 ，SYS ーTRG ２，SYS ーTRG ３は、そ
れぞれシステムクロックの1 周期( 2.5 μs ) ずつ遅延
されている。送受信器１１，１２，１３のそれぞれは、
システムトリガ信号SYS ーTRG 1 ，SYS ーTRG ２，SYS
ーTRG ３を受信すると、それぞれＴＴ１，ＴＴ２，ＴＴ
３のタイミングで示すように、2.5 μsずつずれた２０
μｓの周期でパルスの送信とその反射波の受信とを開始
する。
【００２２】第１の送受信器１１の送信アンテナＴ１か
ら送信される電波は、図５（Ａ）に示すように時間軸上
ではパルス状を呈しており、その周波数スペクトルは図
５（Ｂ）に示すようなものである。ここで中心周波数ｆ
１は、送信アンテナＴ１と受信アンテナＲ１の寸法がこ
の中心周波数ｆ１に該当する波長λ１の半分に等しくな
るように設定される。第２，第３の送受信器１２，１３
の送信アンテナＴ２，Ｔ３から送信される電波の時間軸
上の形状も周波数スペクトルも、中心周波数が順次高域
側にシフトする点を除けば、図５の場合と同様である。
送受信器１１，１２，１３のそれぞれから送信される電
波の中心周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の一例は、150 ＭＨz,
230 ＭＨz 、350 ＭＨz である。
ら送信される電波は、図５（Ａ）に示すように時間軸上
ではパルス状を呈しており、その周波数スペクトルは図
５（Ｂ）に示すようなものである。ここで中心周波数ｆ
１は、送信アンテナＴ１と受信アンテナＲ１の寸法がこ
の中心周波数ｆ１に該当する波長λ１の半分に等しくな
るように設定される。第２，第３の送受信器１２，１３
の送信アンテナＴ２，Ｔ３から送信される電波の時間軸
上の形状も周波数スペクトルも、中心周波数が順次高域
側にシフトする点を除けば、図５の場合と同様である。
送受信器１１，１２，１３のそれぞれから送信される電
波の中心周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の一例は、150 ＭＨz,
230 ＭＨz 、350 ＭＨz である。
【００２３】再び、図４のタイミングチャートを参照す
れば、各送受信器の間に設定された2.5 μs のずれは、
各送受信器から送信されたのち、地中の異物や土質の異
常部分で発生した反射波が対応の送受信器に受信される
までの最大時間、すなわち送受信アンテナと最遠検出距
離との間を電波が往復するのに要する最大伝播所要時間
に比べて十分に大きな値に設定されている。
れば、各送受信器の間に設定された2.5 μs のずれは、
各送受信器から送信されたのち、地中の異物や土質の異
常部分で発生した反射波が対応の送受信器に受信される
までの最大時間、すなわち送受信アンテナと最遠検出距
離との間を電波が往復するのに要する最大伝播所要時間
に比べて十分に大きな値に設定されている。
【００２４】送受信器１１，１２，１３のそれぞれは、
互いに 2.5μs ずつずれたタイミングのもとに、 20 μ
s 周期で 2000 回程度連続してパルスを放射し、地中の
異物などからの反射波を 20 μs よりも僅かに大きな一
定周期で受信してゆくことにより、受信した反射パルス
の時間軸が数千倍に拡大された低周波の受信信号ＡＦー
１，ＡＦー２，ＡＦー３を発生する。このような時間軸
拡大のためのサンプリグ受信方式の原理については、必
要に応じて、本出願人が先に出願した特願平２ー９０２
６４号の明細書などを参照されたい。
互いに 2.5μs ずつずれたタイミングのもとに、 20 μ
s 周期で 2000 回程度連続してパルスを放射し、地中の
異物などからの反射波を 20 μs よりも僅かに大きな一
定周期で受信してゆくことにより、受信した反射パルス
の時間軸が数千倍に拡大された低周波の受信信号ＡＦー
１，ＡＦー２，ＡＦー３を発生する。このような時間軸
拡大のためのサンプリグ受信方式の原理については、必
要に応じて、本出願人が先に出願した特願平２ー９０２
６４号の明細書などを参照されたい。
【００２５】送受信器１１，１２，１３が発生した低周
波の受信信号ＡＦー１，ＡＦー２，ＡＦー３のそれぞれ
は、スリップリング１４と同期制御回路１５とを介して
Ａ／Ｄボード１７に転送されてディジタル信号に変換さ
れ、プロセッサ１９に転送される。プロセッサ１９は、
Ａ／Ｄボードから転送されてきたディジタル化されたＡ
Ｆ信号を解析する。これと並行して、プロセッサ１９
は、ロータリエンコーダ１６から同期制御部１５とＩ／
Ｏボード１８とを介して転送されてくる回転角度の情報
を解析する。プロセッサ１９は、上記ＡＦ信号の解析結
果と回転角度の解析結果とを結合することにより、カッ
ター面の前方の状態を示す表示画面を作成し、これを表
示装置２１に表示させる。
波の受信信号ＡＦー１，ＡＦー２，ＡＦー３のそれぞれ
は、スリップリング１４と同期制御回路１５とを介して
Ａ／Ｄボード１７に転送されてディジタル信号に変換さ
れ、プロセッサ１９に転送される。プロセッサ１９は、
Ａ／Ｄボードから転送されてきたディジタル化されたＡ
Ｆ信号を解析する。これと並行して、プロセッサ１９
は、ロータリエンコーダ１６から同期制御部１５とＩ／
Ｏボード１８とを介して転送されてくる回転角度の情報
を解析する。プロセッサ１９は、上記ＡＦ信号の解析結
果と回転角度の解析結果とを結合することにより、カッ
ター面の前方の状態を示す表示画面を作成し、これを表
示装置２１に表示させる。
【００２６】図３のブロック図中では、このシールド掘
削機の屈進距離を検出するストロークセンサから出力さ
れるストローク信号、あるいは、カッター面が回転中で
あるか否かなどの動作状況を示すステータス信号など各
種の信号が無記名の矢印で示されており、これらの信号
は同期制御部１５とＡ／Ｄボード１７やＩ／Ｏボード１
８を経てプロセッサ１９に転送される。これら無記名の
矢印で示した各種の信号については、本発明の土質監視
用地中レーダーとは直接関係がないため、説明を省略す
る。
削機の屈進距離を検出するストロークセンサから出力さ
れるストローク信号、あるいは、カッター面が回転中で
あるか否かなどの動作状況を示すステータス信号など各
種の信号が無記名の矢印で示されており、これらの信号
は同期制御部１５とＡ／Ｄボード１７やＩ／Ｏボード１
８を経てプロセッサ１９に転送される。これら無記名の
矢印で示した各種の信号については、本発明の土質監視
用地中レーダーとは直接関係がないため、説明を省略す
る。
【００２７】以上、各送受信器を構成する送受信アンテ
ナとして送信専用と受信専用の個別のアンテナを設置す
る構成を例示した。しかしながら、これらの専用アンテ
ナの代わりに、図６と図７に示すように、送受共用のア
ンテナＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３を設置し、送信器ＴＭか
ら送信される送信信号と受信器ＲＶに受信される受信信
号とをサーキュレータＣＲや時間的なゲート回路を用い
て分離する構成とすれば、アンテナ設置のためのカッタ
ー面の切欠き部の面積が半分になり、機械的強度の確保
が一層容易になるという効果が奏される。
ナとして送信専用と受信専用の個別のアンテナを設置す
る構成を例示した。しかしながら、これらの専用アンテ
ナの代わりに、図６と図７に示すように、送受共用のア
ンテナＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３を設置し、送信器ＴＭか
ら送信される送信信号と受信器ＲＶに受信される受信信
号とをサーキュレータＣＲや時間的なゲート回路を用い
て分離する構成とすれば、アンテナ設置のためのカッタ
ー面の切欠き部の面積が半分になり、機械的強度の確保
が一層容易になるという効果が奏される。
【００２８】また、パルスレーダーの場合を例示した
が、これに代えて、ＦＭレーダーやＡＭレーダーの方式
を採用することもできる。
が、これに代えて、ＦＭレーダーやＡＭレーダーの方式
を採用することもできる。
【００２９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の土
質監視用地中レーダーでは、複数の送受信アンテナをカ
ッター面の径方向にも円周方向にも分散させて設置して
いるため、送受信アンテナを装着するための切欠きが分
散され、カッター面の機械的強度の低下が回避される。
質監視用地中レーダーでは、複数の送受信アンテナをカ
ッター面の径方向にも円周方向にも分散させて設置して
いるため、送受信アンテナを装着するための切欠きが分
散され、カッター面の機械的強度の低下が回避される。
【００３０】また、本発明によれば、カッター面の小面
積の中心部分には高周波の電波を送信する小型の送受信
アンテナが装着され、大面積の中心部分には低周波の電
波を送信する大型の送受信アンテナが装着されるため、
装着のために形成すべき切欠きの面積比が均一化され、
機械的強度の低下が一層有効に回避される。
積の中心部分には高周波の電波を送信する小型の送受信
アンテナが装着され、大面積の中心部分には低周波の電
波を送信する大型の送受信アンテナが装着されるため、
装着のために形成すべき切欠きの面積比が均一化され、
機械的強度の低下が一層有効に回避される。
【００３１】更に、本発明の土質監視用地中レーダー装
置によれば、各送受信器の送受信アンテナがカッター面
の径方向にも円周方向にも分散して設置されているた
め、各送受信器間の相互干渉が有効に回避される。
置によれば、各送受信器の送受信アンテナがカッター面
の径方向にも円周方向にも分散して設置されているた
め、各送受信器間の相互干渉が有効に回避される。
【００３２】また、本発明の土質監視用地中レーダー装
置によれば、各送受信器の送受信アンテナから送信され
る電波はそれぞれ周波数が異なっているため、各送受信
器間の相互干渉が有効に回避される。
置によれば、各送受信器の送受信アンテナから送信され
る電波はそれぞれ周波数が異なっているため、各送受信
器間の相互干渉が有効に回避される。
【図１】本発明の一実施例の土質監視用地中レーダー装
置を構成する各送受信器の送信アンテナＴと受信アンテ
ナＲの対のカッター面ＣＴ上への配置を説明するための
概念図である。
置を構成する各送受信器の送信アンテナＴと受信アンテ
ナＲの対のカッター面ＣＴ上への配置を説明するための
概念図である。
【図２】カッター面上への送受信アンテナの理想的な配
置方法の一例を説明するための概念図である。
置方法の一例を説明するための概念図である。
【図３】上記実施例の土質監視用地中レーダー装置を含
むシールド掘削機の制御部の構成を示すブロック図であ
る。
むシールド掘削機の制御部の構成を示すブロック図であ
る。
【図４】各送受信器の動作タイミングを説明するための
タイミングチャートである。
タイミングチャートである。
【図５】各送受信器の送信アンテナから送信される電波
の波形（Ａ）とその周波数スペクトル（Ｂ）を示す概念
図である。
の波形（Ａ）とその周波数スペクトル（Ｂ）を示す概念
図である。
【図６】本発明の他の実施例の土質監視用地中レーダー
装置を構成する各送受信器の送受共用アンテナＴＲ１〜
ＴＲ３のカッター面ＣＴ上への配置を説明するための概
念図である。
装置を構成する各送受信器の送受共用アンテナＴＲ１〜
ＴＲ３のカッター面ＣＴ上への配置を説明するための概
念図である。
【図７】図６の実施例の送受共用アンテナＴＲと送信器
と受信器との接続の一例を示す回路図である。
と受信器との接続の一例を示す回路図である。
【図８】シールド掘削機のカッター面上に装着された従
来の土質監視用地中レーダー装着の送受信アンテナの配
置を例示する概念図である。
来の土質監視用地中レーダー装着の送受信アンテナの配
置を例示する概念図である。
T1,R1 第１の送受信器を構成する送受信アンテナ
T2,R2 第２の送受信器を構成する送受信アンテナ
T3,R3 第３の送受信器を構成する送受信アンテナ
CT シールド掘削機のカッター面
11 第１の送受信器
12 第２の送受信器
13 第３の送受信器
14 スリップリング
15 同期制御部
19 プロセッサ
21 表示装着
Claims (3)
- 【請求項１】シールド掘削機の円形状のカッター面の径
方向と円周方向とに分散して設置された複数の送受信ア
ンテナを備えたことを特徴とするシールド掘削時の土質
監視用地中レーダー装置において、 前記複数の送受信アンテナは、それぞれが放射する電波
の中心周波数が径方向に沿う内側のものほど高い値に設
定されたことを特徴とするシールド掘削時の土質監視用
地中レーダー装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記各送受信アンテナは、それぞれが放射する電波の中
心波長の半分の総和が前記シールド掘削機の円形状のカ
ッター面の半径にほぼ等しくなるようにかつそれぞれが
径方向に重なり合わないように径方向に分散して設置さ
れたことを特徴とする土質監視用地中レーダー装置。 - 【請求項３】 請求項１及び２のそれぞれにおいて、 前記送受信アンテナは送受共用アンテナであることを特
徴とする土質監視用地中レーダー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10171895A JP3376161B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | シールド掘削時の土質監視用地中レーダー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10171895A JP3376161B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | シールド掘削時の土質監視用地中レーダー装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278371A JPH08278371A (ja) | 1996-10-22 |
| JP3376161B2 true JP3376161B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=14308093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10171895A Expired - Fee Related JP3376161B2 (ja) | 1995-04-03 | 1995-04-03 | シールド掘削時の土質監視用地中レーダー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3376161B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4376391B2 (ja) * | 1999-12-24 | 2009-12-02 | 大阪瓦斯株式会社 | 地中探査レーダ装置 |
| JP2018100944A (ja) * | 2016-12-21 | 2018-06-28 | 川崎地質株式会社 | チャープ式マルチ地中レーダシステム |
-
1995
- 1995-04-03 JP JP10171895A patent/JP3376161B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08278371A (ja) | 1996-10-22 |
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