JP3510096B2 - 地中隠蔽物の検出装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波を利用して
既に地中に存在する隠蔽物を検出する地中隠蔽物の検出
装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中に存在する隠蔽物を検出する地中隠
蔽物の検出装置が知られている。公知の検出装置は、発
信信号を生成する発信器と、発信器からの信号に基づい
て電磁波を地中隠蔽物に向けて送信する送信アンテナ
と、地中隠蔽物からの反射波を受信する受信アンテナ
と、受信アンテナにて受信された受信信号をサンプリン
グするためのサンプリング手段と、サンプリングした信
号を処理する信号処理手段とを備えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したサンプラー方
式の検出装置では、通常、送信信号のパスル波高値が３
０〜１００Ｖ程度必要であるため、送信信号のパルスの
繰返し周波数がたとえば５０〜５００ｋＨｚ程と遅く、
このことに起因して地中隠蔽物の位置を高精度に検出す
ることが困難となる。

【０００４】このような問題を解決するために、本出願
人は、特願平９−６５０６６号において、地中推進工法
における障害物の検出装置を提案した。この提案した検
出装置は、図５に示すとおり、可変周期発信器２、固定
遅延回路４、送信器６および送信アンテナ８とを備えて
いる。可変周期発信器２は、電圧制御発信回路（略称Ｖ
ＣＯ）を含み、最初の周期に各回毎に少量時間Δｔずつ
順次に伸張した可変周期をもつパルス信号を生成し、こ
の可変周期パルス信号を可変周期信号として固定遅延回
路４に送給する。この可変周期信号は、また、後述する
相関信号発生器に送給される。固定遅延回路４は、上記
可変周期信号を所定の固定遅延量だけ遅延させた固定遅
延信号を生成し、この固定遅延信号を送信器６に送給す
る。送信器６は、固定遅延信号に基づいて送信信号を生
成し、この送信信号を送信アンテナ８に送給する。送信
アンテナ８は、送信信号に基づいて電磁波を生成し、こ
の電磁波を地中に存在する障害物、たとえばガス管に向
けて発信する。

【０００５】検出装置は、また、受信アンテナ１０、高
周波増幅器１２、相関信号発生器１４および信号処理手
段１６を含んでいる。受信アンテナ１０は、送信アンテ
ナ８から送信された後、障害物にて反射された電磁波を
受信し、受信信号を高周波増幅器１２に送給する。高周
波増幅器１２は、上記受信信号を増幅する。相関信号発
生器１４には、可変周期発生器２からの可変周期信号毎
に所定時間長のモノサイクル波形による約束波形の信号
を相関信号として生成し、この相関信号を信号処理手段
１６に送給する。信号処置手段１６は掛算回路、積分回
路および増幅回路を含んでいる。掛算回路は、高周波増
幅器１２からの受信信号と相関信号発生器１４からの相
関信号との各振幅幅を掛算して掛算信号を生成し、また
積分回路は、掛算回路からの掛算信号を積分処理して積
分信号を生成し、また増幅回路は上記積分信号を増幅し
て増幅信号を生成する。信号処理手段１６は、さらに、
上記増幅信号に相関検出処理とパルス圧縮処理を施して
探知信号を生成する。この探知信号は、障害物の埋設位
置情報を含んでおり、この探知信号を利用することによ
って表示手段１８に障害物の埋設位置を表示することが
できる。

【０００６】この検出装置では、送信器６に与えられる
固定遅延信号は、各可変周期毎に、可変周期信号の時点
から固定遅延量だけ遅延された約束波形、すなわちモノ
サイクル信号となる。また、信号処理手段１６に与えら
れる相関信号は、可変周期毎の約束波形、すなわちモノ
サイクル波形となる。したがって、送信器６は、各可変
周期毎に探知周期Δｔずつ順次に伸張しながら固定遅延
量だけ遅延させた約束波形の送信信号を送信アンテナ８
に送給するので、受信アンテナ１０によって受信される
受信信号は、送信信号と同様に、各周期毎にΔｔずつ遅
れた受信信号となり、この受信信号は相関信号発生器１
４に対して、常に、固定遅延量遅れた信号となる。それ
故に、信号処理手段１６に送給される相関信号から見る
と、受信アンテナ１０によって受信された受信信号は、
可変周期の２回目以降の相関信号が先に遅れることとな
り、この受信信号は可変周期毎にΔｔずつ順次に繰上げ
られた時間に受信されることになる。このように、可変
周期発生器２からの可変周期信号を、一方においては固
定遅延回路４によって固定遅延信号を生成し、他方にお
いて相関信号発生器１４によって相関信号を生成するこ
とによって、上述したとおりにして埋設障害物の位置を
検出することができる。

【０００７】しかし、この提案した障害物の検出装置に
おいても、少量時間Δｔずつ順次伸張した可変周期信号
の生成を電圧制御発信回路によるＶＣＯ制御により行っ
ているので、その回路構成が複雑になる。また、ＶＣＯ
制御によって可変周期信号を生成するのにたとえばデジ
タルマルチバイブレータを用いるが、このデジタルマル
チバイブレータを用いた場合、温度変化により地中隠蔽
物を検出するために用いる周波数帯における特性も変化
し、障害物の埋設位置を高精度に検出することが困難と
なる。

【０００８】本発明の目的は、地中隠蔽物の埋設位置を
高精度に検出することができる地中隠蔽物の検出装置お
よび方法を提供することである。

【０００９】本発明の他の目的は、比較的小型で、小口
径の推進管内に搭載することができる隠蔽物の検出装置
および方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）予め定
める周波数の発信信号Ｐ１を生成する発振器５２と、 （ｂ）発振器５２からの発信信号Ｐ１の各周期に、送信
パルス信号Ｐ４を発生する送信パルス発生器５４と、 （ｃ）送信パルス発生器５４からの送信パルス信号Ｐ４
が与えられて電磁波を地中隠蔽物に向けて発信し、地中
隠蔽物からの反射波を受信するアンテナ５６，５８と、 （ｄ）発振器５２からの発信信号Ｐ１に対する位相を可
変にして遅延する移相手段６４であって、予め定める計
測の各サイクルに、予め定める一定の周期を有する複数
の計測期間が順次的に設定され、各計測期間に、発信信
号Ｐ１と同一の周期で、かつ発信信号Ｐ１から予め定め
る所定時間Ｔにさらに、各計測期間毎に順次的に、予め
定める順次遅らせる時間ΔＴずつ発信信号Ｐ１から遅れ
た移相信号Ｐ２を生成する移相手段６４と、 （ｅ）移相手段６４からの移相信号Ｐ２に関連してサン
プリングパルスＰ３を発生するサンプリングパルス発生
器７２と、 （ｆ）サンプリングパルス発生器７２からのサンプリン
グパルスＰ３に基づいて、アンテナ５６，５８によって
受信された受信信号Ｐ５を、サンプリングしてサンプリ
ング信号Ｐ６を出力するサンプリング手段６２と、 （ｇ）信号処理手段７４であって、各計測期間毎のサン
プリング信号Ｐ６を積分して、その積分値を出力する積
分回路７３と、積分回路７３から出力される各計測期間
毎の積分値を記憶するメモリ７５とを含み、メモリ７５
に記憶された計測の１サイクル分の積分値をさらに積分
処理し、低周波数化して探知信号Ｐ７を生成する信号処
理手段７４と、 （ｈ）信号処理手段７４からの探知信号Ｐ７が与えら
れ、地中隠蔽物の埋設位置情報を表示する表示手段７６
とを含むことを特徴とする地中隠蔽物の検出装置であ
る。

【００１１】本発明に従えば、発振器は所定周波数の発
信信号を生成し、送信パルス発生器はこの送信信号に基
づいて送信パルス信号を生成し、アンテナ５６，５８は
送信パルス信号に基づく電磁波を発信する。したがっ
て、アンテナからの送信信号およびアンテナによって受
信する受信信号は、発信信号の所定周波数の周期に対応
した信号となる。また、移相手段は、発振器からの発信
信号から位相を可変にして遅らせた移相信号を生成し、
サンプリングパルス発生器は、この遅延した移相信号に
基づいてサンプリングパルスを生成し、サンプリング手
段は、このサンプリングパルスに基づいてアンテナから
の受信信号をサンプリングする。移相手段は、発信信号
から位相を遅らせた移相信号を生成するので、サンプリ
ングパルス発生器によって発生されるサンプリング信号
は、所定時間遅れのものとなる。このようなサンプリン
グパルスを生成することによって、アンテナからの受信
信号を所要のとおりにサンプリングすることができ、地
中隠蔽物の位置を検出することができる。このような検
出装置では、発振器としてたとえば水晶発信器を用い、
また移相手段としてたとえばバリキャップを用いること
ができ、このように構成することによって送信パルスの
ピーク値を３Ｖ程度にすることができ、検出装置の回路
構成の小型化を図ることができる。

【００１２】また本発明は、発振器５２からの発信信号
Ｐ１の周波数は、１ＭＨｚ以上であり、移相信号Ｐ２の
遅延量は、１〜１０００ｎｓであり、発信信号Ｐ１の１
サイクルをカバーする範囲であることを特徴とする。ま
た本発明は、移相手段６４は、制御電圧に基づいて発振
器５２からの発信信号Ｐ１に対する移相信号Ｐ２の位相
遅れを変化する電圧可変移相回路６８と、前記制御電圧
を発生して電圧可変移相回路６８に与える移相回路電圧
制御手段６６とを含むことを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、発振器による発信信号の
周波数は１ＭＨｚ以上であるので、送信パルス発生器に
よって発生される送信パルス信号およびサンプリングパ
ルス発生器にて発生されるサンプリングパルスの周期は
非常に短く、このことに関連して短時間内に多数回サン
プリングすることができ、これによって地中隠蔽物の位
置を高速にかつ高精度に検出することができる。

【００１４】

【００１５】本発明に従えば、移相手段による移相信号
Ｐ２の発信信号からの遅延量は、発振器による発信信号
の１サイクルをカバーする範囲であるので、発信信号の
１サイクルの周期に渡って受信アンテナの受信信号をサ
ンプリングし、これによって、地中隠蔽物の位置を高精
度に検出することができる。

【００１６】また本発明は、予め定める周波数の発信信
号Ｐ１を発振器５２によって生成し、前記発信信号Ｐ１
の各周期に、送信パルス信号Ｐ４を送信パルス発生器５
４によって発生し、前記送信パルス信号Ｐ４がアンテナ
５６，５８に与えられて電磁波を地中隠蔽物に向けて発
信し、地中隠蔽物からの反射波をアンテナ５６，５８に
よって受信し、移相手段６４によって、予め定める計測
の各サイクルに、予め定める一定の周期を有する複数の
計測期間が順次的に設定され、各計測期間に、発信信号
Ｐ１と同一の周期で、かつ発信信号Ｐ１から予め定める
所定時間Ｔにさらに、各計測期間毎に順次的に、予め定
める順次遅らせる時間ΔＴずつ、発信信号Ｐ１から遅れ
た移相信号Ｐ２を、移相手段６４によって発生し、前記
移相信号Ｐ２に関連してサンプリングパルスＰ３をサン
プリングパルス発生器７２によって発生し、前記サンプ
リングパルスＰ３に基づいて、アンテナ５６，５８によ
って受信された受信信号Ｐ５を、サンプリング手段６２
によってサンプリングしてサンプリング信号Ｐ６を出力
し、各計測期間毎のサンプリング信号Ｐ６を、信号処理
手段７４に含まれる積分回路７３によって積分して、そ
の積分値を出力し、各計測期間毎の前記積分値を、信号
処理手段７４に含まれるメモリ７５によって記憶し、信
号処理手段７４は、メモリ７５に記憶された計測の１サ
イクル分の積分値をさらに積分処理し、低周波数化して
探知信号Ｐ７を生成し、前記探知信号Ｐ７によって、地
中隠蔽物の埋設位置情報を表示手段７６によって表示す
ることを特徴とする地中隠蔽物の検出方法である。

【００１７】本発明に従えば、前述の発明と同様の構成
を有するので、上述したと同様の作用が達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従う地中隠蔽物の
検出装置および方法の一実施形態について説明する。図
１は、本発明に従う検出方法を実施する検出装置である
とともに、本発明に従う検出装置の一実施形態を簡略的
に示すブロック図であり、図２は、図１の検出装置にお
いて生成される各種信号を説明するためのタイムチャー
トである。

【００１９】図１および図２を参照して、図示の地中隠
蔽物の検出装置は、発振器５２、送信パルス発生器５４
および送信アンテナ５６を備えている。発振器５２は、
たとえば水晶発振器から構成され、所定周波数の発信信
号Ｐ１を生成する。この発振器５２からの発信信号Ｐ１
は、たとえばサイン波でよい（図２参照）。発振器５２
として水晶発振器を用いることによって、温度の影響を
受けずに発信信号の周波数を安定させることができ、ま
た高周波の発信信号のピーク電圧値をたとえば３Ｖ程度
でもって容易に得ることができる。地中隠蔽物（図示せ
ず）、たとえば地中に埋設されたガス管等を高速でかつ
高精度で検出するためには、この発信信号Ｐ１の周波数
を大きくする、すなわち１Ｍヘルツ（Ｈｚ）以上に設定
するのが望ましく、たとえば一例として２０ＭＨｚに設
定される。発振器５２からの発信信号Ｐ１は送信パルス
発生器５４に送給され、送信パルス発生器５４は、発信
信号Ｐ１がゼロ点から立上がって所定値Ｖ１になると送
信パルス信号Ｐ４を発生する（図２参照）。したがっ
て、送信パルス発生器５４によって発生される送信パル
ス信号Ｐ４は、上記発信信号の立上がりのゼロ点から時
間Ｔ１遅れて発生される。送信パルス信号は送信アンテ
ナ５６に送給され、送信アンテナ５６はこの送信パルス
信号に基づいて電磁波を地中隠蔽物に向けて発信する。

【００２０】この検出装置は、また、受信アンテナ５
８、高周波増幅器６０およびサンプリング手段６２を備
えている。受信アンテナ５８は、送信アンテナ５６から
発信された後地中隠蔽物（図示せず）によって反射され
た電磁波を受信し、受信した受信信号Ｐ５を高周波増幅
器６０に送給する。この受信アンテナ５８は、送信アン
テナ５６とともに土壌中を推進する推進管（図示せず）
の先端部に取付けられる。受信アンテナ５８の受信信号
Ｐ５は、地中隠蔽物から反射された電磁波の受信信号で
あるので、送信パルス信号よりも時間遅れの信号となり
（図２参照）、この時間遅れＴ２は、送信アンテナ５６
および受信アンテナ５８と地中隠蔽管との距離が大きい
程長くなる。送信アンテナ５６および受信アンテナ５８
は、たとえばそれ自体周知のボータイアンテナから構成
することができる。なお、送信アンテナ５６および受信
アンテナ５８は別個の専用アンテナから構成することも
でき、また一つのアンテナに作動時間を区別することに
よって送信アンテナおよび受信アンテナの双方の機能を
持たせるように構成することもできる。高周波増幅器６
０は、受信アンテナ５８からの受信信号を高周波増幅
し、増幅した受信信号をサンプリング手段６２に送給す
る。

【００２１】発振器５２からの発信信号は、移相手段６
４に送給される。図示の移相手段６４は移相回路電圧制
御手段６６と電圧可変移相回路６８とから構成されてい
る。移相回路電圧制御回路から構成される移相回路電圧
制御手段６６は、電圧可変移相回路６８に供給される電
圧を変化させる。また、電圧可変移相回路６８は、移相
回路電圧制御手段６６からの制御電圧に基づいて上記発
信信号から位相を可変とした移相信号Ｐ２を生成する。
すなわち、電圧可変移相回路６８は、移相回路電圧制御
手段６６からの制御電圧がたとえば大きくなるにしたが
って移相信号Ｐ２の上記発信信号からの遅れを大きくし
（換言すると、遅延時間を長くする）、一方移相回路電
圧制御手段６６からの制御電圧がたとえば小さくなるに
したがって上記発信信号からの遅れを小さくする（換言
すると、遅延時間を短くする）。このような電圧可変移
相回路６８として、たとえば、３０〜２００ｐＦ程度の
バリキャップを５個程度を組込んだ回路を用いることが
でき、このような回路において電圧をたとえば０〜５Ｖ
変化させることによって移相信号Ｐ２の上記発信信号Ｐ
１からの位相を、たとえば０〜６０×１０^-9秒（０〜６
０ｎｓ）遅らせることができる。上述したバリキャップ
を用いた回路は、回路の温度特性が良好であり、温度が
変化してもその特性が安定しており、移相手段６４から
出力される移相信号のゼロ点の変動を少なくすることが
できる。

【００２２】この移相手段６４は、上述したとおりにし
て移相信号Ｐ２（図２参照）を生成する。この移相信号
Ｐ２は、上記発信信号Ｐ１から所定時間Ｔ位相が遅れた
信号とであり、電圧可変移相回路６８に供給される制御
電圧を変化させることによって発信信号Ｐ１との位相遅
れ時間が制御される。このような移相信号Ｐ２の遅延量
は、発信信号Ｐ１の発信周波数とも関連するが、１〜１
０００ｎｓの適宜の範囲に設定するのが望ましい。

【００２３】移相手段６４からの移相信号Ｐ２はパルス
化回路７０に送給され、このパルス化回路７０によって
移相信号Ｐ２がパルス化される。パルス化された移相信
号は、その後サンプリングパルス発生器７２に送給さ
れ、サンプリングパルス発生器７２は、送給された移相
信号に基づいて、この実施形態では移相手段６４からの
移相信号Ｐ２の出力値が所定値Ｖ２になるとサンプリン
グパルス信号Ｐ３（図２）を生成する。すなわち、サン
プリングパルス発生器７２は、図２に示すとおり、移相
信号Ｐ２の立上がりのゼロ点から所定値Ｖ２になるとサ
ンプリングパルス信号Ｐ３を生成し、このサンプリング
パルス信号Ｐ３をサンプリング手段６２に送給する。サ
ンプリングパルス発生器７２にて生成されるサンプリン
グパルス信号Ｐ３は非常に短く設定される。

【００２４】サンプリングパルス発生器７２からのサン
プリングパルス信号Ｐ３はサンプリング手段６２のゲー
ト信号として機能し、サンプリング回路から構成される
サンプリング手段６２は、サンプリングパルス発生器７
２からのサンプリングパルス信号Ｐ３が送給されると、
受信アンテナ５８が受信した受信信号を取入れて信号処
理手段７４に送給する。

【００２５】この実施形態では、発信信号Ｐ１の周波数
はたとえば２０ＭＨｚに設定され、その周期は５０ｎｓ
である。このような場合、たとえば３１２．５μｓに設
定される第１計測期間の間、移相手段６４は発信信号Ｐ
１から所定時間Ｔ位相が遅れた移相信号Ｐを生成し、か
かる移相信号Ｐ２に基づいてサンプリングパルス発生器
７２は６２５０個のサンプリングパルス信号Ｐ３を生成
する。したがって、第１計測期間においては、サンプリ
ング手段６２は受信アンテナ５８の受信信号を上記サン
プリングパルス信号Ｐ３に基づいて６２５０回測定し、
これら測定したサンプリング信号Ｐ６（図２）を信号処
理手段７４に送給する。信号処理手段７４は、積分回路
７３およびメモリ７５を含んでおり、このような第１計
測期間におけるサンプリング信号Ｐ６を積分回路７３に
よって積分処理し、積分処理された積分値がメモリ７５
に記憶される。このように多数回測定した測定値を積分
処理することによってノイズ成分を低減して高精度な測
定が可能となる。第１計測期間が終了すると、移相回路
電圧制御手段６６は電圧可変移相回路６８に供給される
電圧をたとえば幾分大きくし、これによって移相手段６
４からの移相信号Ｐ２は発信信号Ｐ１から時間（Ｔ＋Δ
Ｔ）位相が遅れたものとなる。第１計測期間に続く次の
３１２．５μｓの第２計測期間の間、移相手段６４は、
発信信号Ｐ１から時間（Ｔ＋ΔＴ）位相が遅れた移相信
号Ｐ２を生成し、かかる移相信号Ｐ２に基づいてサンプ
リングパルス発生器７２は、第１計測期間と同様に６２
５０個のサンプリングパルス信号Ｐ３を生成する。な
お、順次遅らせる時間ΔＴは、たとえば０．１１７ｎｓ
に設定される。第２計測期間においても同様に、サンプ
リング手段６２は受信アンテナ５８の受信信号を上記サ
ンプリングパルス信号Ｐ３に基づいて６２５０回計測
し、これら計測したサンプリング信号Ｐ６（図２）を信
号処理手段７４に送給する。信号処理手段７４は、次
に、第２計測期間におけるサンプリング信号Ｐ６を積分
回路７３によって積分処理し、積分処理された積分値が
メモリ７５に記憶される。

【００２６】この実施形態では、図２に示すとおり、計
測の１サイクルが８０ｍｓに設定されており、したがっ
て第１計測期間の計測開始から上述した各計測期間の計
測が８０ｍｓに達するまで遂行され、その間、移相手段
６４は発信信号Ｐ１から順次ΔＴずつ遅れた移相信号を
生成し、各計測期間毎のサンプリング信号Ｐ６が積分回
路７３によって積分処理され、積分処理された各積分値
がメモリ７５にストアされる。なお、計測の１サイクル
の期間および各計測期間は、発信信号Ｐ１の周波数等に
応じて適宜設定することができる。

【００２７】信号処理手段７４は、メモリ７５に記憶さ
れた前記計測の１サイクル分の積分値をさらに積分処理
し、低周波数化して探知信号Ｐ７（図２）を生成する。
このようにして得られた探知信号は、液晶表示装置等の
表示手段７６に送給され、探知信号に含まれた埋設位置
情報が表示手段７６に表示され、かくして検出者は表示
手段７６に表示された検出情報を見ることによって隠蔽
物の埋設位置を容易に知ることができる。

【００２８】このような検出装置では、発振器５２とし
て水晶発振器を用いることができ、これによって発振器
５２の発信信号のピーク値をたとえば３Ｖに設定するこ
とができる。また、サンプリングリングパルス信号の生
成は、一定周波数の発信信号の位相を移相手段６４によ
って遅らせることによって行っているので、そのための
回路構成を簡単にすることができる。したがって、検出
装置の回路構成を簡単にかつ小型化することができ、ガ
ス等を輸送する小径導管の敷設のための小口径の推進管
に好都合に適用することができる。

【００２９】上述した実施形態では、送信アンテナ５６
および受信アンテナ５８を地中を推進する推進管内に搭
載する例に適用して検出装置の一形態を説明したが、こ
れに限定されることなく、地上を走行する走行車に送信
アンテナ５６および受信アンテナ５８を装備する例、ま
た受信アンテナ５６を推進管に搭載するとともに受信ア
ンテナ５８を地上走行車に装備する例にも同様に上記検
出装置を適用することができる。

【００３０】（実施例および比較例） 実施例として、上述した構成の検出装置の効果を確認す
るために、図３に示すとおりのシミュレーション実験を
行った。図３は、図１に示す構成の検出装置を用いたシ
ステムのシミュレーション実験における回路構成を示
し、この回路構成では、検出装置ａは図１に示す検出装
置と同様の構成であり、この検出装置ａの送信アンテナ
Ｔｘに第１のアッテネータｂを接続し、この第１アッテ
ネータｂに分配器ｃを接続した。第１のアッテネータｂ
の減衰値を、送信アンテナＴｘによる信号減衰、送信ア
ンテナＴｘと土壌との境界面の透過減衰等を考慮した一
定の値とし、実際の検出装置による測定では約４０デシ
ベル（ｄＢ）であったので、このシミュレーション実験
では４０ｄＢに設定した。分配器ｃに第２アッテネータ
ｄを接続し、この第２アッテネータｄにケーブルｅを接
続した。分配器ｃには、また、補正ケーブルｆを接続
し、この補正ケーブルｆを検出装置ａの受信アンテナＲ
ｘに接続した。分配器ｃは第１アッテネータｂからの信
号を第２アッテネータｄおよびケーブルｅを介して補正
ケーブルｆに導くとともに、第１アッテネータｂからの
信号を直接補正ケーブルｆに導く。第１アッテネータｂ
から第２アッテネータｄおよびケーブルｅを通して補正
ケーブルｆに導かれる信号は、地中隠蔽物によって反射
された反射波に相当し、第１アッテネータｂから直接補
正ケーブルｆに導かれる信号は、送信アンテナＴＸから
受信アンテナＲｘに直接受信される直接波に相当する。
第２のアッテネータｄの減衰値を、電磁波の土壌中の減
衰を考慮して設定した。また、ケーブルｅは、地中にお
ける電磁波の隠蔽物への到達時間に対応する長さに設定
した。これら第２アッテネータｄの減衰値およびケーブ
ルｅの長さは、実施例では、地中の埋設距離に応じて表
１に示すとおりに設定した。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１に示すとおり、たとえば、地中の埋設
距離が０．１ｍである条件Ｉの場合、実際の検出装置で
は送信アンテナから送信された電磁波が隠蔽物によって
反射された後受信アンテナに受信されるのに２．８ｎｓ
ｅｃ要し、この電磁波の到達時間に対応してケーブルｅ
の長さを０．３ｍに設定し、また土壌中のこの埋設距離
に対応する電磁波の減衰として実測値に基づいて第２の
アッテネータｄの減衰値を５ｄＢに設定した。

【００３３】補助ケーブルｆを、この検出装置ａを用い
たシステムに起因する電磁波到達時間を補正するための
ものとし、その到達時間補正量を補正ケーブルｆの長さ
として設定し、実施例では補正ケーブルｆの長さを１０
ｃｍに設定した。

【００３４】実施例では、このような回路構成を用い、
検出装置ａの発振器により２０ＭＨｚの発信信号を生成
し、この発信信号に基づいて送信パルス信号を生成し、
この送信パルス信号に基づいて送信アンテナＴｘから発
信した後受信アンテナＲｘに受信される受信信号につい
てＳ／Ｎ比をシミュレーション実験でもって求めた。表
１に示す各条件Ｉ〜ＩＶにおけるＳ／Ｎ比は、表２の実
施例の欄に示すとおりであり、たとえば条件Ｉの場合、
Ｓ／Ｎ比は３１．８ｄＢであった。

【００３５】

【表２】

【００３６】なお、このシミュレーション実験の各条件
Ｉ〜ＩＶにおけるＳ／Ｎ比は、

【００３７】

【数１】

【００３８】で求めた。

【００３９】比較例として、図４に示すとおりのシミュ
レーション実験を行った。図４は、本出願人が先に提案
した特願平９−６５０６６号の明細書および図面に記載
された検出装置を用いたシステムのシミュレーション実
験における回路構成を示し、この回路構成では、検出装
置ａ１は特願平９−６５０６６号に開示された検出装置
と同様の構成であった。比較例のシステムにおける回路
構成では、第１アッテネータｂ１と分配器ｃ１との間に
補正量として長さ８ｍの第１補正ケーブルｇ１を介在し
た点、および分配器ｃ１と検出装置ａ１との間に介在さ
れる第２補正ケーブルｆ１の長さを８ｍに設定した点を
除けば上記実施例における回路構成と実質上同一であっ
た。

【００４０】比較例では、図４に示す回路構成を用い、
検出装置ａ１の発振器により５０ｋＨｚののこぎり波状
の発信信号を生成し、この発信信号に基づいて送信パル
ス信号を生成し、この送信パルス信号に基づいて送信ア
ンテナＴｘから発信した後受信アンテナＲｘに受信され
た受信信号についてＳ／Ｎ比をシミュレーション実験で
もって求めた。表１に示す各条件Ｉ〜ＩＶにおけるＳ／
Ｎ比は、表２の比較例の欄に示すとおりであり、たとえ
ば比較例の条件Ｉの場合、Ｓ／Ｎ比は２２．５ｄＢであ
った。

【００４１】上述した実施例および比較例のシミュレー
ション実験から、表２に示すとおり、実施例の条件Ｉ〜
ＩＶのＳ／Ｎ比の平均値は２５ｄＢであり、比較例の条
件Ｉ〜ＩＶのＳ／Ｎ比の平均値は１５．１ｄＢであり、
これらのことから実施例による検出装置を用いた場合、
Ｓ／Ｎ比が平均して１０ｄＢ向上し、ノイズ成分を大き
く減少させて地中隠蔽物を高精度に検出できることが判
明した。

【００４２】

【発明の効果】本発明の検出装置によれば、発振器は所
定周波数の発信信号を生成し、送信パルス発生器はこの
送信信号に基づいて送信パルス信号を生成し、アンテナ
５６，５８は送信パルス信号に基づく電磁波を発信す
る。したがって、アンテナからの送信信号およびアンテ
ナによって受信する受信信号は、発信信号の所定周波数
の周期に対応した信号となる。また、移相手段は、発振
器からの発信信号から位相を可変にして遅らせた移相信
号を生成し、サンプリングパルス発生器は、この遅延し
た発信信号に基づいてサンプリングパルスを生成し、サ
ンプリング手段は、このサンプリングパルスに基づいて
アンテナからの受信信号をサンプリングする。移相手段
は、発信信号から位相を遅らせた移相信号を生成するの
で、サンプリングパルス発生器によって発生されるサン
プリング信号は、順次所定時間遅れのものとなる。この
ようなサンプリングパルスを生成することによって、ア
ンテナからの受信信号を所要のとおりにサンプリングす
ることができ、地中隠蔽物の位置を検出することができ
る。このような検出装置では、発振器としてたとえば水
晶発振器を用い、また移相手段としてたとえばバリキャ
ップを用いることができ、このように構成することによ
って送信パルスのピーク値を３Ｖ程度にすることがで
き、検出装置の回路構成の小型化を図ることができる。

【００４３】また本発明の検出装置によれば、発振器に
よる発信信号の周波数は１ＭＨｚ以上であるので、送信
パルス発生器によって発生される送信パルス信号および
サンプリングパルス発生器にて発生されるサンプリング
パルスの周期は非常に短く、このことに関連して短時間
内に多数回サンプリングすることができ、これによって
地中隠蔽物の位置を高速にかつ高精度に検出することが
できる。

【００４４】また本発明の検出装置によれば、移相手段
による発信信号からの遅延量は発振器による発信信号の
１サイクルをカバーする範囲であるので、発信信号の１
サイクルの周期に渡ってアンテナの受信信号をサンプリ
ングし、これによって、地中隠蔽物の位置を高精度に検
出することができる。

【００４５】さらに本発明の検出方法によれば、前述の
検出装置と同様の効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う地中隠蔽物の検出装置の一実施形
態を簡略的に示すブロック図である。

【図２】図１の検出装置において生成される各種信号を
示すタイムチャートである。

【図３】実施例の検出装置を用いたシステムの回路構成
を簡略的に示すブロック図である。

【図４】比較例の検出装置を用いたシステムの回路構成
を簡略的に示すブロック図である。

【図５】先に提案した検出装置を簡略的に示すブロック
図である。

【符号の説明】

５２ 発振器 ５４ 送信パルス発信器 ５６ 送信アンテナ ５８ 受信アンテナ ６２ サンプリング手段 ６４ 移相手段 ６８ 電圧可変移相回路 ７２ サンプリングパルス発生器 ７４ 信号処理手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 秀樹 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 荒井 郁男 東京都世田谷区船橋１−48−31 (56)参考文献 特開 平５−312938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−154177（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−211145（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−260265（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288844（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−288834（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−281724（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−120271（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86881（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−167953（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−324389（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−183636（ＪＰ，Ａ) 特公 平６−19471（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平５−40270（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平３−21493（ＪＰ，Ｙ２) 荒井郁男、富沢良行、鈴木務，“遅延 相関を用いたパルス圧縮地中レーダ（そ の２）”，電子情報通信学会技術研究報 告，日本，社団法人電子情報通信学会, 1992年12月11日，第92巻、第368号，ｐ. ９−14 富澤良行、荒井郁男，“ＢＡＲＫＥＲ 符号を用いたパルス圧縮地中レーダ”, 電子情報通信学会総合大会講演論文集 通信１，日本，社団法人電子情報通信学 会，1997年 ３月 ６日，Ｂ−２−39, ｐ．226 上村秀和、富澤良行、荒井郁男，“相 関型地中レーダ”，電子情報通信学会総 合大会講演論文集 通信１，日本，社団 法人電子情報通信学会，1997年 ３月 ６日，Ｂ−２−35，ｐ．222 富澤良行、荒井郁男、梶尾浩史，“短 チャープ地中レーダによる５ｍ埋設管探 査の試み”，電子情報通信学会技術研究 報告，日本，社団法人電子情報通信学 会，1997年11月17日，第97巻、第377号, ｐ．15−20 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01V 3/00 - 3/40 E21D 9/00 - 9/14 G01S 13/00 - 13/95 G01S 7/00 - 7/42 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）予め定める周波数の発信信号Ｐ１
   を生成する発振器５２と、 （ｂ）発振器５２からの発信信号Ｐ１の各周期に、送信
   パルス信号Ｐ４を発生する送信パルス発生器５４と、 （ｃ）送信パルス発生器５４からの送信パルス信号Ｐ４
   が与えられて電磁波を地中隠蔽物に向けて発信し、地中
   隠蔽物からの反射波を受信するアンテナ５６，５８と、 （ｄ）発振器５２からの発信信号Ｐ１に対する位相を可
   変にして遅延する移相手段６４であって、 予め定める計測の各サイクルに、予め定める一定の周期
   を有する複数の計測期間が順次的に設定され、 各計測期間に、発信信号Ｐ１と同一の周期で、かつ発信
   信号Ｐ１から予め定める所定時間Ｔにさらに、各計測期
   間毎に順次的に、予め定める順次遅らせる時間ΔＴずつ
   発信信号Ｐ１から遅れた移相信号Ｐ２を生成する移相手
   段６４と、 （ｅ）移相手段６４からの移相信号Ｐ２に関連してサン
   プリングパルスＰ３を発生するサンプリングパルス発生
   器７２と、 （ｆ）サンプリングパルス発生器７２からのサンプリン
   グパルスＰ３に基づいて、アンテナ５６，５８によって
   受信された受信信号Ｐ５を、サンプリングしてサンプリ
   ング信号Ｐ６を出力するサンプリング手段６２と、 （ｇ）信号処理手段７４であって、 各計測期間毎のサンプリング信号Ｐ６を積分して、その
   積分値を出力する積分回路７３と、 積分回路７３から出力される各計測期間毎の積分値を記
   憶するメモリ７５とを含み、 メモリ７５に記憶された計測の１サイクル分の積分値を
   さらに積分処理し、低周波数化して探知信号Ｐ７を生成
   する信号処理手段７４と、 （ｈ）信号処理手段７４からの探知信号Ｐ７が与えら
   れ、地中隠蔽物の埋設位置情報を表示する表示手段７６
   とを含むことを特徴とする地中隠蔽物の検出装置。
2. 【請求項２】 発振器５２からの発信信号Ｐ１の周波数
   は、１ＭＨｚ以上であり、 移相信号Ｐ２の遅延量は、１〜１０００ｎｓであり、発
   信信号Ｐ１の１サイクルをカバーする範囲であることを
   特徴とする請求項１記載の地中隠蔽物の検出装置。
3. 【請求項３】 移相手段６４は、 制御電圧に基づいて発振器５２からの発信信号Ｐ１に対
   する移相信号Ｐ２の位相遅れを変化する電圧可変移相回
   路６８と、 前記制御電圧を発生して電圧可変移相回路６８に与える
   移相回路電圧制御手段６６とを含むことを特徴とする請
   求項１または２記載の地中隠蔽物の検出装置。
4. 【請求項４】 予め定める周波数の発信信号Ｐ１を発振
   器５２によって生成し、 前記発信信号Ｐ１の各周期に、送信パルス信号Ｐ４を送
   信パルス発生器５４によって発生し、 前記送信パルス信号Ｐ４がアンテナ５６，５８に与えら
   れて電磁波を地中隠蔽物に向けて発信し、地中隠蔽物か
   らの反射波をアンテナ５６，５８によって受信し、 移相手段６４によって、予め定める計測の各サイクル
   に、予め定める一定の周期を有する複数の計測期間が順
   次的に設定され、各計測期間に、発信信号Ｐ１と同一の
   周期で、かつ発信信号Ｐ１から予め定める所定時間Ｔに
   さらに、各計測期間毎に順次的に、予め定める順次遅ら
   せる時間ΔＴずつ、発信信号Ｐ１から遅れた移相信号Ｐ
   ２を、移相手段６４によって発生し、 前記移相信号Ｐ２に関連してサンプリングパルスＰ３を
   サンプリングパルス発生器７２によって発生し、 前記サンプリングパルスＰ３に基づいて、アンテナ５
   ６，５８によって受信された受信信号Ｐ５を、サンプリ
   ング手段６２によってサンプリングしてサンプリング信
   号Ｐ６を出力し、 各計測期間毎のサンプリング信号Ｐ６を、信号処理手段
   ７４に含まれる積分回路７３によって積分して、その積
   分値を出力し、 各計測期間毎の前記積分値を、信号処理手段７４に含ま
   れるメモリ７５によって記憶し、 信号処理手段７４は、メモリ７５に記憶された計測の１
   サイクル分の積分値をさらに積分処理し、低周波数化し
   て探知信号Ｐ７を生成し、 前記探知信号Ｐ７によって、地中隠蔽物の埋設位置情報
   を表示手段７６によって表示することを特徴とする地中
   隠蔽物の検出方法。