JP3757028B2 - 埋設物探査方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート建造物や大地中の埋設物を電磁波を用いて探査する埋設物探査方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコンクリート建造物に中に埋設された埋設物をコンクリート表面から電磁波を送受信して反射波により埋設物を探査する場合、特に埋設物の埋もれている位置が浅いと、埋設物からの反射波とコンクリート表面からの反射波に時間的差異がなく、例えばＢスコープ表示などでは反射映像が重なってしまい、且つコンクリート表面からの反射波の方が強いために埋設物の存在を検知できなくなる。
従ってこの種の埋設物探査装置で埋設物の探査を行うためには、表面反射波を除去する手段が必要になる。
【０００３】
表面反射波を除去する先行技術の１つに、本願出願人が特公平７−１１７５８４号「埋設物探査装置」で開示した先行技術がある。
この先行技術は図７に示すように、構造体又は大地に向けてアンテナ部から送信した電波の反射波をアンテナ部で受信してその反射波形を表示する回路を有し、アンテナ部を移動しながら構造体又は大地の内部にある埋設物の存在と位置を表示する埋設物探査装置において、
該アンテナ部が隣接して配置された一対の送信アンテナと受信アンテナからなり、該アンテナで受信した構造体又は大地の表面のみの反射波信号を記憶する記憶回路、該記憶回路から入力する従前の反射波信号と移動した後の該アンテナから現在の反射波信号との差を演算する減算回路、及びその差信号の波形を表示する回路で構成し、
埋設物のない場所の反射波形を記憶しておき、埋設物が存在する場合の反射波形との差により、埋設物の探査を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような先行技術では、埋設物の探査に先立ち同じコンクリート建造物等で埋設物が存在しない場所を見つけてその反射波形を記憶しておく必要がある。
この場合、誤って何らかの埋設物が埋もれている場所を記憶してしまうと、埋設物がない場所の探査で恰も埋設物が存在するように表示されてしまう。
さらに、隣接する場所で深さの異なる複数の埋設物（例えば図５に示すような埋設物４０及び埋設物４２）が存在するような場合、反射波形にごく僅かな差異しか現れず、深い場所の埋設物４２の存在を見落としてしまう虞れがある等の問題点があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、埋設物が存在しない場所の反射映像を記憶させる必要なく、表面反射波が除去された反射映像が得られ、且つ１つの埋設物の下に他の埋設物が存在するような場合でも下の埋設物を検知が可能な埋設物探査方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる埋設物探査方法は、
電磁波を送受信する移動体を構造体又は大地の被探査箇所を移動させて被探査箇所全体の反射映像を取得してこの被探査箇所に埋設される埋設物の存在と位置を探査する埋設物探査方法において、
電磁波の受信指向性が垂直方向から移動体の進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けられることで、電磁波の受信指向性を前記移動体の進行方向前後で非対称とし、前記被探査箇所の一端から他端へ移動させて第１の反射映像を得ると共に、他端から一端へ再度移動させ、且つ前記第１の反射映像とその探査位置を整合させた第２の反射映像を得、第１の反射映像と第２の反射映像との差の映像により埋設物の存在と位置を探査することを特徴とする。
【０００７】
また、電磁波の受信指向性を前記移動体の進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けるように振らしながら前記被探査箇所の一端から他端へ移動させ、前記受信指向性を前記進行方向の前方側に振らした時の反射波で取得した第１の反射映像と、前記受信指向性を前記進行方向の後方側に振らした時の反射波で取得した第２の反射映像との差の映像により埋設物の存在と位置を探査することを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係わる埋設物探査装置は、
移動体に送信アンテナと受信アンテナと移動距離検出手段とを配設し、構造体又は大地の被探査箇所を前記移動体を移動させながら前記送信アンテナから構造体又は大地に向けて送信した電磁波の反射波を前記受信アンテナで受信して、前記移動距離検出手段からの位置情報を基に前記被探査箇所全体の反射映像を取得し、この反射映像で構造体又は大地の内部にある埋設物の存在と位置を探査する埋設物探査装置において、
前記受信アンテナの指向性を垂直方向から移動体の進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けて、前記受信アンテナの指向性を前記移動体の進行方向前後で非対称とする手段と、
前記移動体を前記被探査箇所の一端から他端へ移動させて取得した第１の反射映像と、他端から一端へ再度移動させ且つ前記第１の反射映像とその探査位置を整合させて取得した第２の反射映像とを記憶しておく記憶手段と、
前記第１の反射映像と前記第２の反射映像との差の映像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、前記受信アンテナの指向性を前記移動体の進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けるように振らせる手段と、
前記移動体を前記被探査箇所の一端から他端へ移動させ、前記受信アンテナの指向性を前記進行方向の前方側に振らした時に受信した反射波で取得した第１の反射映像と、前記受信アンテナの指向性を前記進行方向の後方側に振らした時に受信した反射波で取得した第２の反射映像とを記憶しておく記憶手段と、
前記第１の反射映像と前記第２の反射映像との差の映像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また前記受信アンテナの指向性を前記進行方向前後で非対称とする手段は、前記受信アンテナの配設角度を傾斜させる手段、若しくはアンテナにフェーズドアレイアンテナを用い電気的に非対称とする手段が用いられることを特徴とする。
【００１１】
さらに前記受信アンテナの指向性を前記進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けるように振らせる手段は、アンテナにフェーズドアレイアンテナを用い電気的に振らせる手段が用いられることを特徴とする。
【００１２】
本発明の埋設物測定方法及びその装置は上述のような構成とすることにより、第１の反射映像と第２の反射映像とには、同じ表面反射波の映像が記録されると共に、埋設物からの反射波はそれぞれ異なった角度からの映像として記録される。
従って第１の反射映像と第２の反射映像との差の映像には、表面反射波は除去され、埋設物からの反射波は２つの角度からの映像が表示され、埋設物が埋設されてない箇所の反射映像を記憶させておく必要なく表面反射波の除去が行え、且つ１との埋設物の下に存在する埋設物の検知も可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の埋設物探査装置の装置構成の一実施形態を示すブロック図である。
図１において、１はアンテナ部、２は本体表示部、３はアンテナ部１と本体表示部２を接続しているアンテナケーブル、４は被探査対称となるコンクリート建造物である。
また、アンテナ部１において、１１は送信回路、１２は送信アンテナ、１３は受信回路、１４は受信アンテナ、１５は距離検出回路、１６は移動用車輪である。
また、本体表示部２において、２１は入力回路、２２は画像処理部、２３は表示回路、２４は記憶回路である。
【００１４】
アンテナ部１では、送信回路１１で発生する電気信号（例えばパルス信号）を送信アンテナ１２で電磁波でコンクリート建造物４へ向けて送信する。
送信された電磁波は、先ずコンクリート建造物４の表面で反射され、受信アンテナ１４で受信される。
またコンクリート建造物４の表面で反射されずにその内部に入射した電磁波は、例えば埋設物４０，４１で反射されてその反射波が受信アンテナ１４で受信される。
受信アンテナ１４で受信された反射波は、受信回路１３で電気信号に変換され受信信号としてアンテナケーブル３を介して本体表示部２に入力される。
また、アンテナ部１には車輪１６の回転から移動距離を検出する距離検出回路が設けられており、アンテナ部１が一定距離移動するごとに距離信号がアンテナケーブル３を介して入力回路２１へ送信されるように構成されている。
なお本実施形態のアンテナ部１の構成は、受信アンテナ１４の指向性が被探査対象に対する垂直方向から所定角度傾けられ、すなわち移動方向前後でその受信指向性を非対称としていること以外は、例えば図７に示す先行技術のアンテナ部１ａと同様である。
【００１５】
本体表示部２は、アンテナ部１から送信される受信信号及び距離信号が入力回路２１に入力される。
そして入力回路２１は、アンテナ部１から距離信号を受信するごとに、それまで入力された受信信号をＡ／Ｄ変換し、画像処理部２２へ送信する。
画像処理部２２では、ディジタル信号に変換された受信信号のカラー化や、表示器２３上での表示アドレスの特定、及び後述する表示処理を行い、表示器２３に画像信号を送信し、表示器２３で例えば図４（Ａ）に示すようなＢスコープ表示を行うように構成されている。
【００１６】
次に本発明の探査動作について説明する。
図１，図２に示すように本実施形態の装置では、受信アンテナ１４の受信指向性が垂直方向からアンテナ部１の前方向（記号Ａで示す進行方向）又は後方向（図示せず）へ所定角度傾けられ、移動方向前後で非対称としている。
そして、例えば図３に示すように、Ｍ−Ｎ間の探査を行う場合、ＭからＮへ一度移動させながら被探査箇所全体のＢスコープ映像を取得して記憶回路２４に記憶させ、さらにＮからＭへもう一度移動させながら被探査箇所全体のＢスコープ映像を取得して記憶回路２４に記憶させる。
【００１７】
図４（Ａ）はＭからＮへ移動させながら取得したＢスコープ映像、図４（Ｂ）はＮからＭへ移動させながら取得したＢスコープ映像であり、１００はコンクリート建造物４からの表面反射波、４００は埋設物４０からの反射波、４１０は埋設物４１からの反射波を示す。
なお図４において、ＭからＮへ移動させながら探査して取得した反射映像は、図４（Ａ）の矢印に示すようにＭ側から記録され、ＮからＭへ移動させながら探査して取得した反射映像は、図４（Ｂ）の矢印に示すようにＮ側から記憶され、２つの反射映像の探査位置を整合させる表示操作が行われる。
この表示操作は、例えば画像処理部２２で表示アドレスを変換することによって行われる。
【００１８】
なお、それぞれの反射波が複数層状態で表示されているのは、アンテナ特性によりリンギングが発生しているからであり、また各埋設物からの反射信号４００及び４１０は、受信アンテナ１４が遠い時には深く、近い時には浅く表示され、且つ受信アンテナ１４の指向性を傾斜させているために、一方の裾の部分が長く、他方の裾の部分が短い非対称となる。
本発明はこの埋設物の反射映像の非対称性を利用して埋設物の反射映像のみを抽出する。
【００１９】
すなわち、ＭからＮへ一度移動させながら記憶回路２４に記憶させたＢスコープ映像（即ち図４（Ａ）に示す映像）と、ＮからＭへもう一度移動させながら記憶回路２４に記憶させたＢスコープ映像（即ち図４（Ｂ）に示す映像）との差を取ることにより、図４（Ｃ）に示すように、表面反射波１００は除去され、２つの映像で非対称であった各埋設物からの反射映像４００及び４１０のみが残り、これを表示器２３に表示する。
従って先行技術のように、埋設物がない所の反射映像を記憶させておく必要はなく、埋設物が存在する場合には埋設物だけの反射映像が表示され、埋設物が存在しない場合には何の反射映像も存在しない映像が表示されることになり、埋設物の存在の有無が極めて容易に判断できるようになる。
【００２０】
また図５に示すように、埋設物４０の下に他の埋設物４２が存在するような場合、ＭからＮへ一度移動させただけの反射映像（この反射映像を図６（Ａ）に示す）では、埋設物４２の反射映像４２０が埋設物４０の反射映像４００に重畳し、埋設物４２の存在が検知できなくなる。特に反射の位相が逆転している場合には、埋設物４２の反射は消えてしまうことになるが、本発明では、上述のようにＮからＭへもう一度移動させて反射映像を取得し（この反射映像を図６（Ｂ）に示す）、２つの反射映像の差の映像（この映像を図６（Ｃ）に示す）を表示することにより、埋設物４０の反射映像４００と埋設物４２の反射映像４２０とを明確に区別して表示できるようになる。
【００２１】
なお上述の実施形態では、受信アンテナ１４の設置角度を傾斜させて受信指向性を移動方向前後で非対称としているが、アンテナにフェーズドアレイアンテナ等を用い電気的に非対称としても良い。
さらにフェーズドアレイアンテナのように受信指向性を振らせることができるアンテナを用いる場合、受信指向性を前後に振らせながらアンテナ部１を移動させることとし、各位置で前方向に振ったときの反射信号から取得した被探査箇所全体の反射映像と、後方向に振ったときの反射信号から取得した被探査箇所全体の反射映像との差の映像を出力することとすれば、アンテナ部１の移動を１回とすることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の埋設物探査方法及びその装置は、埋設物が存在しない場所の反射波形を記憶させておく必要なく、表面反射波が除去された反射映像が得られ、浅い所に埋設された埋設物の探査が容易に行えるようになる。
また１つの埋設物の下に他の埋設物が存在するような場合でも、下の埋設物の存在を検知できるようになる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置構成の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の受信アンテナの指向性を説明するための図である。
【図３】本発明の探査動作の一例を説明するための図である。
【図４】図３で説明した探査動作で取得した反射映像を説明するための図である。
【図５】本発明の探査動作の他の一例を説明するための図である。
【図６】図５で説明した探査動作で取得した反射映像を説明するための図である。
【図７】先行技術で開示された埋設物探査装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ アンテナ部
２ 本体表示部
３ アンテナケーブル
４ 被探査対称となるコンクリート建造物
１１ 送信回路
１２ 送信アンテナ
１３ 受信回路
１４ 受信アンテナ
１５ 距離検出回路
１６ 移動用車輪
２１ 入力回路
２２ 画像処理部
２３ 表示回路
２４ 記憶回路
４０，４１，４２ 埋設物
１００ 表面反射波
４００，４１０，４２０ 埋設物からの反射波

Claims (6)

1. 電磁波を送受信する移動体を構造体又は大地の被探査箇所を移動させて被探査箇所全体の反射映像を取得してこの被探査箇所に埋設される埋設物の存在と位置を探査する埋設物探査方法において、
   電磁波の受信指向性が垂直方向から移動体の進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けられることで、電磁波の受信指向性を前記移動体の進行方向前後で非対称とし、前記被探査箇所の一端から他端へ移動させて第１の反射映像を得ると共に、他端から一端へ再度移動させ、且つ前記第１の反射映像とその探査位置を整合させた第２の反射映像を得、第１の反射映像と第２の反射映像との差の映像により埋設物の存在と位置を探査することを特徴とする埋設物探査方法。
2. 電磁波を送受信する移動体を構造体又は大地の被探査箇所を移動させて被探査箇所全体の反射映像を取得してこの被探査箇所に埋設される埋設物の存在と位置を探査する埋設物探査方法において、
   電磁波の受信指向性を前記移動体の進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けるように振らしながら前記被探査箇所の一端から他端へ移動させ、前記受信指向性を前記進行方向の前方側に振らした時の反射波で取得した第１の反射映像と、前記受信指向性を前記進行方向の後方側に振らした時の反射波で取得した第２の反射映像との差の映像により埋設物の存在と位置を探査する埋設物探査方法。
3. 移動体に送信アンテナと受信アンテナと移動距離検出手段とを配設し、構造体又は大地の被探査箇所を前記移動体を移動させながら前記送信アンテナから構造体又は大地に向けて送信した電磁波の反射波を前記受信アンテナで受信して、前記移動距離検出手段からの位置情報を基に前記被探査箇所全体の反射映像を取得し、この反射映像で構造体又は大地の内部にある埋設物の存在と位置を探査する埋設物探査装置において、
   前記受信アンテナの指向性を垂直方向から移動体の進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けて、前記受信アンテナの指向性を前記移動体の進行方向前後で非対称とする手段と、
   前記移動体を前記被探査箇所の一端から他端へ移動させて取得した第１の反射映像と、他端から一端へ再度移動させ且つ前記第１の反射映像とその探査位置を整合させて取得した第２の反射映像とを記憶しておく記憶手段と、
   前記第１の反射映像と前記第２の反射映像との差の映像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする埋設物探査装置。
4. 移動体に送信アンテナと受信アンテナと移動距離検出手段とを配設し、構造体又は大地の被探査箇所を前記移動体を移動させながら前記送信アンテナから構造体又は大地に向けて送信した電磁波の反射波を前記受信アンテナで受信して、前記移動距離検出手段からの位置情報を基に前記被探査箇所全体の反射映像を取得し、この反射映像で構造体又は大地の内部にある埋設物の存在と位置を探査する埋設物探査装置において、
   前記受信アンテナの指向性を前記移動体の進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けるように振らせる手段と、
   前記移動体を前記被探査箇所の一端から他端へ移動させ、前記受信アンテナの指向性を前記進行方向の前方側に振らした時に受信した反射波で取得した第１の反射映像と、前記受信アンテナの指向性を前記進行方向の後方側に振らした時に受信した反射波で取得した第２の反射映像とを記憶しておく記憶手段と、
   前記第１の反射映像と前記第２の反射映像との差の映像を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする埋設物探査装置。
5. 前記受信アンテナの指向性を前記進行方向前後で非対称とする手段は、前記受信アンテナの配設角度を傾斜させる手段、若しくはアンテナにフェーズドアレイアンテナを用い電気的に非対称とする手段が用いられることを特徴とする請求項第１項に記載の埋設物探査方法又は第３項に記載の埋設物探査装置。
6. 前記受信アンテナの指向性を前記進行方向の前方側または後方側に所定角度傾けるように振らせる手段は、アンテナにフェーズドアレイアンテナを用い電気的に振らせる手段が用いられることを特徴とする請求項第２項に記載の埋設物探査方法又は第４項に記載の埋設物探査装置。

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