JP4137688B2 - Exploration equipment - Google Patents

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JP4137688B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波を利用して地中、コンクリート中などに存在する隠蔽物を探査する探査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
地中、コンクリート中などに存在する隠蔽物、例えば配管、鋼材などを探査するための探査装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この探査装置は、非開削掘削装置の先端部に装備されている。非開削掘削装置は土壌中を推進する推進体を備え、推進体は推進本体とこの推進本体の先端部に設けられた推進先端部とから構成され、探査装置は推進先端部に装備される。
【0003】
この探査装置は、電磁波を送信する送信用アンテナ体と、隠蔽物からの反射電磁波を受信する受信用アンテナ体と、受信用アンテナ体により受信した受信電磁波を所要の通りに処理して探知信号を生成する信号処理手段とを備えており、信号処理手段の探知信号により隠蔽物を探知してその埋設位置を知ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この種の探査装置では、次の通りの解決すべき問題がある。第1に、送信用アンテナ体と受信用アンテナ体との配置関係(相互の位置関係、相互の角度関係)が一定であり、それ故に、隠蔽物の隠蔽個所などによっては、送信用アンテナ体から受信用アンテナ体に直接的に入力する電磁波がノイズとなって探知信号と重なり、隠蔽物を精度良く探知することができない。例えば、コンクリートの浅部に隠蔽された配管、鋼材などを探査するとき、送信用アンテナ体から送信された電磁波がアンテナ基板を伝搬して、強い振幅のままの受信用アンテナ体に直接的に入力され、この入力電磁波がコンクリート浅部の隠蔽物からの反射電磁波と重畳し、入力電磁波がノイズとなって隠蔽物を正確に探知することができず、その位置検知精度が低下する。
【0005】
第2に、この種の探査装置は、信号処理手段を含む信号回路部、送信用アンテナ体及び受信用アンテナ体が装置本体に装備されるので、装置本体が大きくなり、狭い場所においては探査装置を所要の通りに移動させるのが難しく、このような場所に隠蔽された隠蔽物を探査することが困難である。
【0006】
第3に、この種の探査装置では、ある程度の深さの個所に隠蔽された隠蔽物を探知することを目的としており、それ故に、例えばコンクリートの浅部に隠蔽された配管などを探査するとき、上述したように、入力電磁波がノイズとなって配管などを正確に探知することができないという問題がある。このような問題を解消するためには、コンクリートの浅部などの配管を探査するための専用の探査装置を開発すればよいが、それには多額の開発費が必要となる。
【0008】
本発明の目的は、狭い場所においても隠蔽物を比較的容易に且つ簡単に探知することができる探査装置を提供することである
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の探査装置は、電磁波を送信する送信用アンテナ体と、隠蔽物により反射された電磁波を受信する受信用アンテナ体と、前記受信用アンテナ体により受信した電磁波を所要の通りに処理して隠蔽物の探知信号を生成する信号処理手段を含む信号回路部と、を具備する探査装置であって、
前記信号処理手段が内蔵される装置本体と、前記装置本体と別個のアンテナユニットとから構成され、前記送信用アンテナ体は内蔵送信用アンテナ体と外付け送信用アンテナ体とを含み、前記受信用アンテナ体は内蔵受信用アンテナ体と外付け受信用アンテナ体とを含んでおり、
前記内蔵送信用アンテナ体及び前記内蔵受信用アンテナ体が前記装置本体に内蔵され、前記外付け送信用アンテナ体及び前記外付け受信用アンテナ体が前記アンテナユニットに配設されており、
前記装置本体には、前記装置本体の移動距離を計測するための第1距離センサが設けられ、前記アンテナユニットには、前記アンテナユニットの移動距離を計測するための第2距離センサが設けられており、
前記装置本体には装置側接続端子部が設けられ、前記装置側接続端子部と前記信号回路部とが内蔵接続ケーブルを介して接続されており、
前記装置本体には、内蔵アンテナ端子部が設けられ、前記内蔵アンテナ端子部に前記第1距離センサが電気的に接続されているとともに、前記内蔵アンテナ端子部と前記内蔵送信用アンテナ体及び前記内蔵受信用アンテナ体とが内蔵アンテナケーブルを介して接続されており、
前記アンテナユニットには外付けアンテナ端子部が設けられ、前記外付けアンテナ端子部に前記第2距離センサが電気的に接続されているとともに、前記外付けアンテナ端子部と前記外付け送信用アンテナ体及び前記外付け受信用アンテナ体とが外付けアンテナケーブルを介して接続されており、
前記装置側接続端子部と前記内蔵アンテナ端子部とが第1接続部材を介して接続され、前記装置側接続端子部と前記外付けアンテナ端子部とが第2接続部材を介して接続され、前記第1距離センサ、前記内蔵送信用アンテナ体及び前記内蔵受信用アンテナ体の前記第1接続部材を介する前記装置側接続端子への接続と、前記第2距離センサ、前記外付け送信用アンテナ体及び前記外付け受信用アンテナ体の前記第2接続部材を介する前記装置側接続端子への接続とが選択的に行われるように構成されており、
更に、前記内蔵接続ケーブル、前記第1接続部材及び前記内蔵アンテナケーブルの合計長さと、前記内蔵接続ケーブル、前記第2接続部材及び前記外付けアンテナケーブルの合計長さとは、送受信される電磁波の伝搬時間の差が所定時間内となるように設定されていることを特徴とする。
【0010】
この探査装置においては、装置本体に内蔵された内蔵送信用アンテナ体及び内蔵受信用アンテナ体を用いて探査するときには、装置本体の信号回路部とこれらのアンテナ体とが接続部材を介して接続されるので、内蔵アンテナ体を用いて隠蔽物を探知することができる。また、アンテナユニットに取り付けられた外付け送信用アンテナ体及び外付け受信用アンテナ体を用いて探査するときには、装置本体の信号回路部とこれらのアンテナ体とが接続部材を介して接続されるので、外付けアンテナ体を用いて隠蔽物を探知することができる。また、この内蔵アンテナ体と外付けアンテナ体とが選択的に接続される構成であるので、内蔵アンテナ体と外付けアンテナ体とが実質上完全に分離された構成となり、探査に用いないアンテナ体による悪影響をなくすことができる。更に、外付けアンテナ体が装備されたアンテナユニットを用いることによって、比較的狭い場所においてもアンテナユニットを所要の通りに移動させることができ、従って、比較的狭い場所においても隠蔽物の探知を行うことができる。
更に、内蔵アンテナ体を用いる場合、装置側接続端子部と内蔵アンテナ端子部とが第1接続部材を介して接続され、送受信される電磁波は内蔵接続ケーブル、第1接続部材及び内蔵アンテナケーブルを介して伝搬される。また、外付けアンテナ体を用いる場合、装置側接続端子部と外付けアンテナ端子部とが第2接続部材を介して接続され、送受信される電磁波は内蔵接続ケーブル、第2接続部材及び外付けアンテナケーブルを介して伝搬される。そして、内蔵アンテナ体を用いる場合における電磁波の伝搬長さ、即ち内蔵接続ケーブル、第1接続部材及び内蔵アンテナケーブルの合計長さと、外付けアンテナ体を用いる場合における電磁波の伝搬長さ、即ち内蔵接続ケーブル、第2接続部材及び外付けアンテナケーブルの合計長さとが、電磁波の伝搬時間の差が所定時間(例えば、1ns)内になるように設定されるので、内蔵アンテナ体及び外付けアンテナ体を選択的に接続して隠蔽物の探査を行うことができる。
【0032】
【発明の実施の形態】
次に、図1〜図12を参照して、本発明に従う探査装置の実施形態について説明する。
探査装置の構成の概要
まず、図1を参照して、本発明に従う探査装置の構成の概要について説明する。図1において、図示の探査装置は装置本体2を備え、この装置本体2には、例えばコンクリート4の表面に沿って移動させるための車輪(図示せず)が装備される。装置本体2には各種構成要素、即ち信号回路部6、送信用アンテナ体8、受信用アンテナ体10及び表示手段20が装備され、装置本体2内に内蔵される信号回路部6は、送信パルス発生器12、高周波増幅器14及び信号処理手段16を含んでいる。送信パルス発生器12は送信パルス信号を生成して送信用アンテナ体8に送給し、この送信パルス信号の中心周波数は、例えば0.5〜2GHz程度である。送信用アンテナ体8及び受信用アンテナ体10は装置本体2の底面に配設され、送信用アンテナ体8は、送信パルス信号を電磁波にしてコンクリート4の表面に向けて一点鎖線で示すように送信する。送信された電磁波はコンクリート4中の隠蔽物である例えば配管15により反射され、配管15からの反射電磁波が一点鎖線で示すように受信用アンテナ体10に受信される。受信用アンテナ体10により受信された受信信号は、高周波増幅器14で高周波増幅された後に信号処理手段16に送給され、この信号処理手段16により所要の通りに処理されて探知信号が生成され、この探知信号がメモリ17に記憶される。
【0033】
この探査装置は、更に、入力手段18及び表示手段20を備えている。入力手段18は電源スイッチ、探査スイッチ、探知レンジスイッチなどから構成され、この入力手段18を操作することによって、探査の開始、終了などが行われる。また、表示手段20は例えば液晶表示装置から構成され、探査結果である探知信号による探知データの内容を表示し、この探知データを見ることによって、配管15の埋設位置を知ることができる。
【0034】
探査装置の具体的構成
上述した構成は、図2〜図4に示す具体的構成として、小型探査装置に適用することができる。図2は、小型探査装置の一実施形態を示す斜視図であり、図3は、図2の小型探査装置において、取付ユニットを装置本体に取り付けた状態で示す簡略断面図であり、図4は、図2の小型探査装置において、取付ユニットを装置本体から取り外した状態で示す簡略断面図である。
【0035】
図2〜図4において、この小型探査装置は直方体状の装置本体102を備え、その上端後部に把持部104が一体的に設けられている。装置本体102の前端部下部には一対の前輪106が回転自在に設けられ、その後端部下部には一対の後輪108が回転自在に設けられている。このように構成されているので、把持部104を把持して矢印110で示す前方向(矢印112で示す後方向)にコンクリート4の表面に沿って移動させることにより、その内部を探査して配管などの隠蔽物を探知することができる。
【0036】
この実施形態では、装置本体102の底部に取付ユニット114が着脱自在に装着される。取付ユニット114は肉厚の比較的薄いブロック状のユニット体116を備え、このユニット体116の片側部(図3及び図4において左部)に送信用アンテナ取付部118が設けられ、その他側部(図3及び図4において右部)に受信用アンテナ取付部120が設けられている。この実施形態では、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124は直方体状であり、送信用アンテナ取付部118及び受信用アンテナ取付部120は、これらアンテナ体122,124の形状に対応して矩形状に形成されている。従って、図4に示すように、装置本体102から取付ユニット114を取り外し、その送信用アンテナ取付部118に送信用アンテナ体122を、またその受信用アンテナ取付部120に受信用アンテナ体124を嵌め込むことによって、これらアンテナ体122,124が取付ユニット114に着脱自在に装着される。そして、このようにアンテナ体122,124を装着した取付ユニット114を図3に示すように装置本体2の底部に着脱自在に取り付けることによって、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124が装置本体102に所要の通りに取り付けられる。
【0037】
装置本体102内には、信号回路部を構成する送信パルス発生器126、高周波増幅器128及び信号処理回路130(図1における信号処理手段16及びメモリ17として機能する)が設けられている。送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124は例えばボータイ型のアンテナを備え、このアンテナに複数個の抵抗が装荷され、複数個の抵抗の合成抵抗値が例えば20〜200Ω程度になるように設定され、アンテナ及び複数の抵抗が例えば合成樹脂などでモールドされる。送信用アンテナ体122の上端面には、アンテナに電気的に接続された接続端子132が設けられ、この接続端子132が接続ケーブル134を介して送信パルス発生器126に電気的に接続され、送信パルス発生器126からの送信パルス信号が接続ケーブル134を介して送信用アンテナ体122に送給される。また、受信用アンテナ体124の上端面には、送信用アンテナ体122と同様に、アンテナに電気的に接続された接続端子136が設けられ、この接続端子136が接続ケーブル138を介して高周波増幅器128に電気的に接続され、受信用アンテナ体124にて受信した受信信号が接続ケーブル138を介して高周波増幅器128に送給される。
【0038】
また、装置本体102の上面前部には、液晶表示装置140(図1における表示手段20を構成する)が配設されて、探知信号のデータ内容、即ち探知画像などが表示される。更に、装置本体102の把持部104には、探査スイッチなどの操作スイッチ142(図1における入力手段18を構成する)が配設されている。更にまた、この実施形態では、後輪108の一つに関連して距離センサ143が設けられている。この距離センサ143は、図示していないが、例えば、周方向に等間隔をおいて設けられた多数のスリットを有するスリットプレートと、このスリットプレートの両側に配設された発光素子及び受光素子とから構成されている。探査装置の移動によって後輪108と一体的にスリットプレートが回転すると、発光素子からの光がスリットプレートのスリットを通して受光素子に到達し、このようにスリットを通して光を受光すると受光素子はパルス信号を生成し、発生するパルス信号の数をカウントすることによって、探査装置の移動距離を計測することができる。尚、このような距離センサ143は、一対の前輪106及び一対の後輪108のいずれかに設けることができる。
【0039】
この実施形態においては、取付ユニット114として種々の形態のものが用いられ、異なる種類の取付ユニット114を用いることによって、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の配置関係を相互に変更することができる。図5では装置本体102の底部に着脱自在に取り付けられる3種類の取付ユニット114A,114B,114Cが示されている。図5(a)〜(c)に示す取付ユニット114A,114B,114Cでは、図に示すように、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の長手方向が取付ユニット114A,114B,114Cの長手方向と一致するように、換言すると、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の幅の短い部位が相互に対向するように、送信用アンテナ取付部118及び受信用アンテナ取付部120が設けられ、図5(a)に示す取付ユニット114Aでは送信用アンテナ取付部118と受信用アンテナ取付部120との間隔が小さく、図5(b)に示す取付ユニット114Bでは送信用アンテナ取付部118と受信用アンテナ取付部120との間隔が中程度であり、図5(c)に示す取付ユニット114Cでは送信用アンテナ取付部118と受信用アンテナ取付部120との間隔が大きくなっており、これらの取付ユニット114A〜114Cを使い分けることによって、これらアンテナ体122,124の長手方向が対向するように配置した状態における両アンテナ体122,124間の距離関係を変更することができる。
【0040】
この実施形態では、図5(a)に示すように、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の外形にほぼ対応するように矩形状のボータイアンテナ123及び125が内蔵されている。図5(a)〜(c)に示す関係では、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の偏波方向が同一方向で、且つこれらのアンテナ体122,124を結ぶ仮想直線が上記偏波方向に一致するように構成されている。これらのように配置した場合、後に説明する如く、送信用アンテナ体122から受信用アンテナ体124に直接的に入力される電磁波が弱くなり、この直接的入力電磁波によるノイズ成分が小さくなり、表面近傍の浅い個所に隠蔽された隠蔽物の探知が可能となり、浅い個所の隠蔽物探知に好適なものとなる。
【0041】
図6では装置本体102の底部に着脱自在に取り付けられる他の形態の3種類の取付ユニット114D,114E,114Fが示されている。図6(a)〜(c)に示す取付ユニット114D,114E,114Fでは、図に示すように、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の長手方向が取付ユニット114A,114B,114Cの長手方向に対して実質上垂直な方向となるように、換言すると、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の幅の長い部位が相互に対向するように、送信用アンテナ取付部118及び受信用アンテナ取付部120が設けられ、図6(a)に示す取付ユニット114Dでは送信用アンテナ取付部118と受信用アンテナ取付部120との間隔が小さく、図6(b)に示す取付ユニット114Eでは送信用アンテナ取付部118と受信用アンテナ取付部120との間隔が中程度であり、図6(c)に示す取付ユニット114Fでは送信用アンテナ取付部118と受信用アンテナ取付部120との間隔が大きくなっており、これらの取付ユニット114D〜114Fを使い分けることによって、これらアンテナ体122,124の長手方向に対して垂直方向に対向するように配置した状態における両アンテナ体122,124間の距離関係を変更することができる。そして、図6に示す形態の取付ユニット114D〜114Fと図5に示す取付ユニット114A〜114Cとを組み合わせて使い分けることによって、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の配置位置関係及び配置角度関係を変更することができる。
【0042】
図6(a)〜(c)に示す配置関係では、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の偏波方向が同一方向で、且つこれらのアンテナ体122,124を結ぶ仮想直線が上記偏波方向に対し垂直な方向となるように構成されている。これらのように配置した場合、送信用アンテナ体122からの強い電磁波が隠蔽物15に向けて送信されるので、後に説明するが如く、送信用アンテナ体122から受信用アンテナ体124に直接的に入力される電磁波が強くなってそのノイズ成分が大きくなり、浅い個所に隠蔽された隠蔽物の探査は不向きであるが、ある程度深い個所の隠蔽物探知に好適なものとなる。
【0043】
この取付ユニットは、図7に示すように構成することもできる。この取付ユニット114Gでは、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124を第1の配置関係、即ち図5(a)〜(c)に示すようにアンテナ体122,124の長手方向と取付ユニット114Gの長手方向とが一致する関係になるように配置するための第1取付部118a,120aが設けられているとともに、この第1取付部118a,120aの配設部位に重ねて、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124を第2の配置関係、即ち図6(a)〜(c)に示すようにアンテナ体122,124の長手方向と取付ユニット114Gの長手方向とが垂直な関係になるように配置するための第2取付部118b,120bが設けられている。このような取付ユニット114Gを用いることによって、一つの取付ユニット114Gでこれらアンテナ体122,124の配置角度関係を変更することができる。
【0044】
尚、送信用アンテナ体122と受信用アンテナ体124との間隔は、上述した取付ユニット114A〜114Gを用いて例えば1〜8cmの範囲で変更可能に構成される。
【0045】
上述した形態では、装置本体102に送信パルス発生器126及び高周波増幅器128が内蔵され、取付ユニット114(114A〜114G)に送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124が装着され、送信パルス発生器126及び高周波増幅器128が接続ケーブル134,138を介して接続されているが、このような構成に代えて、送信パルス発生器126を送信用アンテナ体122に直接的に取り付けるとともに、高周波増幅器128を受信用アンテナ体124に直接的に取り付けるようにしてもよく、このように構成することによって接続ケーブル134,138を省略することができ、接続ケーブル134から発生してしまうノイズ信号、及び接続ケーブル138により受信してしまうノイズ信号をなくし、受信信号に含まれるノイズ成分を抑えることができる。
【0046】
探査装置の他の形態の具体的構成
次に、図8を参照して、探査装置の他の形態について説明する。図8は、他の形態の小型探査装置を示す簡略断面図である。尚、以下の実施形態において、図2〜図4に示す実施形態と実質上同一の部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【0047】
図8において、この小型探査装置では、装置本体102Hにアンテナユニット152が着脱自在に装着される。アンテナユニット152はユニット体154を備え、このユニット体154に送信用アンテナ取付部156及び受信用アンテナ取付部158が設けられ、送信用アンテナ取付部156に送信用アンテナ体122が、また受信用アンテナ取付部158に受信用アンテナ体124が取り付けられている。
【0048】
ユニット体154の上端面にはユニット側接続端子部160が設けられ、この接続端子部160は送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124に電気的に接続されている。また、装置本体102Hの一部(この実施形態では、その座面)には装置側接続端子部162(第1端子部を構成する)が設けられ、この接続端子部162が送信パルス発信器126、高周波増幅器128及び信号処理回路130に電気的に接続されている。
【0049】
この実施形態では、アンテナユニット152の接続端子部160と装置本体102Hの接続端子部162とが、例えばケーブルから構成される接続部材164を介して電気的に接続される。接続部材164の一端部には接続端子部166が設けられ、この接続端子部166をユニット側接続端子部160に着脱自在に装着することによって、接続部材164の一端側がアンテナユニット152に接続される。また、接続部材164の他端部には接続端子部168(第2端子部を構成する)が設けられ、この接続端子部168を装置本体側の接続端子部162に接続することによって、接続部材164の他端側が装置本体102Hに接続される。
【0050】
この探査装置では、アンテナユニット152を装置本体102Hの底部に着脱自在に装着することによって、通常の探査装置として用いられ、装置本体102Hを例えばコンクリートの表面に沿って移動させることによって、このコンクリート中に隠蔽された隠蔽物(例えば、配管など)を上述したようにして探知することができる。また、アンテナユニット152を装置本体102Hから取り外し例えばコンクリートの表面に沿って移動させることによって、このコンクリート中の隠蔽物を探知することができる。このとき、コンクリート表面に沿って移動させるのはアンテナユニット152のみであるので、比較的狭いスペースでもアンテナユニット152を移動させて探査することができる。また、このようにアンテナユニット152を装置本体102に着脱自在にするとともに、両者を相互に解除自在に接続される接続端子部162,168を介して接続することによって、アンテナユニット152を容易に交換することが可能となり、送信用アンテナ体122及び受信用アンテナ体124の配置関係の異なる複数種のアンテナユニット152(例えば、図5(a)〜(c)及び図6(a)〜(c)に示す各種形態のアンテナユニット)を用意することによって、隠蔽物の探査に最適なアンテナユニットを選択して探知することができ、隠蔽物を正確に探知することが可能となる。
【0051】
この形態では、アンテナユニット152のみを移動させて探査するので、このアンテナユニット152に距離センサ170が装着され、この距離センサ170を用いてアンテナユニット152の移動距離を計測する。このような距離センサ170を設けた場合、距離センサ170は接続部材164を介して信号処理回路130に電気的に接続され、距離センサ170の検知信号が信号処理回路130で所要の通りに処理されて移動距離が演算される。尚、この距離センサ170の具体的構成については、後述する。
【0052】
この実施形態では、接続部材164の一端側がアンテナユニット152に、その他端側が装置本体102Hに着脱自在に接続されるが、このような構成に代えて、接続部材164の一端側についてはアンテナユニット152に固定的に接続し、その他端側のみを装置本体102Hに着脱自在に装着するようにしてもよい。
【0053】
また、図8の実施形態では一種類の接続部材164しか示していないが、図9に示すような比較的短い接続部材(第1接続部材を構成する)と、比較的長い接続部材(第2接続部材を構成する)とを用い、アンテナユニット152を装置本体102Hに装着して探査する場合には、比較的短い接続部材を用いてアンテナユニット152と装置本体102Hを接続し、装置本体102Hから取り外して探査する場合には、比較的長い接続部材を用いてアンテナユニット152と装置本体102Hとを接続するようにしてもよい。
【0054】
次に、図9を参照して、探査装置の更に他の形態について説明する。図9は、更に他の形態の小型探査装置を示す簡略断面図である。図9において、この小型探査装置では、装置本体102Jの底部に内蔵送信用アンテナ体122aと内蔵受信用アンテナ体124aが取り付けられ、これらアンテナ体122a,124aが装置本体102Jの下部(この形態では、その後面下部)に設けられた内蔵アンテナ端子部172に内蔵アンテナケーブル123a,125aを介して電気的に接続されている。また、装置本体102Jの一対の後輪108に関連して距離センサ143(第1距離センサを構成する)が設けられ、この距離センサ143も上記内蔵アンテナ端子部172に電気的に接続され、内蔵送信用アンテナ体122a及び内蔵受信用アンテナ体124aを用いて探査する場合、この距離センサ143により装置本体102Jの移動距離が計測される。
【0055】
この探査装置は、更に、装置本体102Jに外付けで着脱自在に装着される外付けアンテナユニット152Jを含んでいる。外付けアンテナユニット152Jは、図8に示すアンテナユニット152と実質上同一の構成であり、そのユニット体154に設けられた送信用アンテナ取付部156及び受信用アンテナ取付部158に外付け送信用アンテナ体122b及び外付け受信用アンテナ体124bが取り付けられている。この外付けアンテナユニット152Jの上端面には外付けアンテナ端子部160が設けられ、これらアンテナ体122b,124bが外付けアンテナ端子部160に外付けアンテナケーブル123b,125bを介して電気的に接続されている。また外付けアンテナユニット152Jにも距離センサ170(第2距離センサを構成する)が装着され、この距離センサ170が外付けアンテナ端子部160に電気的に接続されている。外付けアンテナユニット152Jを用いて探査する場合、この距離センサ170を用いて外付けアンテナユニット152Jの移動距離が計測される。
【0056】
また、装置本体102Jの一部(この実施形態では、その後面)には装置側接続端子部162が設けられ、この接続端子部162が内蔵接続ケーブル127,129,131を介して送信パルス発信器126、高周波増幅器128及び信号処理回路130に電気的に接続されている。
【0057】
この実施形態では、外付けアンテナユニット152Jを用いて探査する場合、図9に実線で示すように、外付けアンテナユニット152Jが比較的長い接続部材164a(第2接続部材)を介して装置本体102Jに電気的に接続される。即ち、接続部材164aの一端側の接続端子部166aが外付けアンテナユニット152Jの外付けアンテナ端子部160に、またその他端側の接続端子部168aが装置本体102Jの装置側接続端子部162に電気的に接続され、装置本体102J側の送信パルス発信器126が外付け送信用アンテナ体122bに、高周波増幅器128が外付け受信用アンテナ体124bに、また信号処理回路130が距離センサ170に接続部材164aを介して電気的に接続される。従って、外付けアンテナユニット152Jを例えばコンクリート表面に沿って移動させることによって、コンクリート中の隠蔽物を探知することができ、アンテナユニット152Jを移動させるので狭い場所でも容易に探査することが可能となる。このとき、装置本体102Jの内蔵アンテナ端子部172には何も接続されず、従って、内蔵送信用アンテナ体122a及び内蔵受信用アンテナ体124aは外付け送信用アンテナ体122b及び外付け受信用アンテナ体124bから完全に分離され、使用しないアンテナ体122a,124aによる悪影響を解消することができる。
【0058】
一方、内蔵アンテナ体122a,124aを用いて探査する場合、図9に二点鎖線で示すように、装置本体102Jの内蔵アンテナ端子部172が比較的短い接続部材164b(第1接続部材)を介して装置本体102Jの接続端子部162に電気的に接続される。即ち、接続部材164bの一端側の接続端子部166bが装置本体102Jの下側の内蔵アンテナ端子部172に、またその他端側の接続端子部168bが装置本体102Jの上側の装置側接続端子部162に電気的に接続され、装置本体102J側の送信パルス発生器126が内蔵送信用アンテナ122aに、高周波増幅器128が内蔵受信用アンテナ体124aに、また信号処理回路130が距離センサ143に接続部材164bを介して電気的に接続される。従って、装置本体102Jを例えばコンクリート表面に沿って移動させることによって、コンクリート中の隠蔽物を探知することができる。このとき、外付けアンテナユニット152Jは装置本体102Jとは完全に分離され、外付けアンテナ体122b,124bによる悪影響を解消することができる。
【0059】
このように種類の異なる接続部材164a,164bを用いる場合、送受信される電磁波の伝搬時間の差が所定時間となるようにそれらの長さを設定するのが望ましく、このようにすることによって、内蔵アンテナ体122a,124a及び外付けアンテナ体122b,124bを用いた場合において、用いるアンテナ体に関係なく隠蔽物の探査を所要の通り行うことができる。図9の実施形態においては、内蔵アンテナ体122a,124aを用いる場合の電磁波の伝搬距離、即ち内蔵接続ケーブル127,129、接続部材164b及び内蔵アンテナケーブル123a,125aの合計長さと、外付けアンテナ体122b,124bを用いる場合の電磁波の伝搬距離、即ち内蔵接続ケーブル127,129、接続部材164a及び外付けアンテナケーブル123b,125bの合計長さとが、電磁波の伝搬時間の差が所定時間となるように設定される。
【0060】
尚、接続部材164bは必ずしも必要なものではなく、接続端子部を有する基板でもよい。また、例えば図10に示すように構成することによって、この接続部材164bを省略することもできる。図10において、この変形形態では、装置本体側の接続端子部162が装置本体102Jに固定的に取り付けられておらず、所定範囲において移動可能に、即ちフリーの状態で支持されている。内蔵接続ケーブル127,129,131を外側に引っ張ってこの接続端子部162を図10に示すように装置本体102J外に引き出して内蔵アンテナ端子部172(この接続端子部172は接続部材164aの接続端子部168aにも接続可能である)に直接的に接続することができ、このようにすることによって短い接続ケーブル164bを省略することができる。
【0061】
アンテナユニット152(152J)に装備される距離センサ170は、例えば、図11〜図13に示すように構成することができる。図11(a)及び(b)は、第1の形態のアンテナユニット152Aを示し、この第1の形態では、送信用アンテナ体122と受信用アンテナ体124との間にある程度の間隔が存在し、距離センサ170はこれらアンテナ体122,124の間に配設される。図11(a)及び(b)において、ユニット体154Aの長手方向中央部には従動輪182が回転自在に装着され、この従動輪182はユニット体154Aの底壁に形成された開口を通して下方に幾分突出し、この従動輪182に関連して距離センサ170が配設されている。距離センサ170は、周方向に多数のスリットが設けられたスリットプレート184と、スリットプレート184の片側に配設された発光素子とその他側に配設された受光素子との組合せから構成された光センサ186、例えばフォトインタラプタとから構成され、スリットプレート184が従動輪182と一体的に回動される。
【0062】
このアンテナユニット152Aにおいては、探査のために所定方向に移動すると、この移動によって従動輪182が従動し、この従動によりスリットプレート184が回動する。そして、発光素子と受光素子との間にスリットプレート184のスリットが位置すると、発光素子からの光がこのスリットを通して受光素子に受光され、受光素子はパルス信号を生成する。従って、受光素子が生成するパルス信号の数をカウントすることによって、アンテナユニット152Aの移動距離を計測することができる。
【0063】
図12は、第2の形態のアンテナユニット152Bを示し、この第2の形態では、送信用アンテナ体122と受信用アンテナ体124との間に間隔がほとんど存在せず、距離センサ170は送信用アンテナ体122(又は受信用アンテナ体124)の外側に配設される。図12において、ユニット体154Bの長手方向両端部には従動輪182が回転自在に装着され、一対の従動輪182はユニット体154Bの底壁より下方に幾分突出し、一対の従動輪182の一方(この形態では、図12において左側)に関連して距離センサ170が配設されている。距離センサ170は、図11と実質上同一で、スリットプレート184及び光センサ186から構成され、スリットプレート184が一方の従動輪182と一体的に回動し、光センサ186がユニット体154Bの天壁内面に取り付けられ、発光素子がスリットプレート184の片側に、受光素子がスリットプレート184の他側に配置される。このような形態のアンテナユニット152Bにおいても、距離センサ170によりアンテナユニット152Bの移動距離を計測することができる。
【0064】
図13は、第3の形態のアンテナユニット152Cを示し、この第3の形態では、送信用アンテナ体122と受信用アンテナ体124との間に間隔がほとんど存在せず、距離センサ170は送信用アンテナ体122(又は受信用アンテナ体124)の上方に配設される。図13において、ユニット体154Cの長手方向両端部には従動輪182が回転自在に装着され、一対の従動輪182の一方(この形態では、図13において左側)に関連して距離センサ170が配設されている。距離センサ170は、図11と実質上同一で、スリットプレート184及び光センサ186から構成され、スリットプレート184及び光センサ186がユニット体154Cの天壁内面に取り付けられ、光センサ186の発光素子がスリットプレート184の片側に、受光素子がスリットプレート184の他側に配置される。また、一方の従動輪182とスリットプレート184との間にはギア機構、例えばフェースギア機構192が配設され、従動輪182からの駆動力がフェースギア機構192の第1ギア194(従動輪182と一体的に回動する)及び第2ギア196(スリットプレート184と一体的に回動する)を介してスリットプレート184に伝達され、スリットプレート184として径の大きなものを用いることができる。このような形態のアンテナユニット152Cにおいても、距離センサ170によりアンテナユニット152Cの移動距離を計測することができる。
【0065】
探査装置を用いた探査実験
上述した探査装置の効果を確認するために、次の通りの探査実験を行った。まず、図14に示す通りのコンクリートサンプル202を製作し、このコンクリートサンプル202に隠蔽物として、直径20mmの金属管204、直径15mmの水入り樹脂管206、直径30mmの水入り樹脂管208及び直径25mmの水入り樹脂管210をコンクリートサンプル202の表面から約50mmの位置に埋め込んだ状態で設けた。このコンクリートサンプル202の幅Wは30cmであり、サンプル202上を走査した距離Lは約40cmであった。探査装置として図2〜図4に示す形態のものを用い、矢印212で示す方向に探査を行った。このとき、送信用アンテナ体214及び受信用アンテナ体216は、図15に示す配置状態(これらアンテナ体214,216を結ぶ仮想直線が偏波方向に対して垂直な方向となるように配置し、それらの間隔がゼロ(零)となるように配置する)にして探査を行った。この探査実験の結果、図16に示す通りの探査画像が得られた。図16において、探査画像の時間帯Wdに存在する白い領域は送信用アンテナ体214から受信用アンテナ体216に直接的に伝わる直接波であり、時間帯Wrに存在する小さい円弧状の4つの領域が隠蔽物である管204〜210からの反射波(探知波)であり、これら管204〜210の位置に対応している。図16の探査画像においては、時間帯Wdと時間帯Wrとの間の時間帯に直接的に入力される入力電磁波の領域が存在している。この領域は上記直接波の影響によるノイズ成分であり、探知信号に多くのノイズ成分が重畳していることを示し、このノイズ成分によって反射波が見え難くなっている。
【0066】
次に、上述したと同様のコンクリートサンプル202を使用し、探査装置として図2〜図4に示す形態のもので、送信用アンテナ体214及び受信用アンテナ体216の配置関係が異なるものを用いて同様に矢印212で示す方向に探査を行った。このとき、送信用アンテナ体214及び受信用アンテナ体216は、図17に示す配置状態(これらアンテナ体214,216を結ぶ仮想直線が偏波方向と一致するように配置し、それらの間隔L1が2cmとなるように配置する)にして探査を行った。この探査実験の結果、図18に示す通りの探査画像が得られた。図18において、探査画像の時間帯Wに存在する領域は送信用アンテナ体214から受信用アンテナ体216に直接的に伝わる直接波であり、時間帯Wrに存在する小さい円弧状の4つの領域が隠蔽物である管204〜210からの反射波(探知波)であり、これら管204〜210の位置に対応し、時間帯Wdと時間帯Wrとの間の時間帯において直接的に入力される入力電磁波(ノイズ成分)が少なく、時間帯Wrにおける円弧状の領域が明瞭に現れている。
【0067】
図16と図18との対比から明らかなように、送信用アンテナ体214と受信用アンテナ体216との配置関係を変更することによって、受信用アンテナ体216の受信信号に含まれるノイズ成分が大きく変動し、これらアンテナ体214,216を所定の配置関係に保持することによって探査信号に含まれるノイズ成分を大幅に低減できることが確認できた。
【0068】
また、図17に示す配置状態で、アンテナ体214,216の間隔L1を変化させた場合におけるS/N比の変化を調べた。アンテナ体214,216の間隔L1を0〜50mmの範囲で変化させたときのS/N比(時間帯Wrにおける振幅値/時間帯Wdにおける振幅値)は、図19に示す通りであった。図19に示すように、アンテナ体214,216の間隔L1が大きくなればなるほどSN比が良くなっていることがわかる。しかしながら、この間隔L1が大きくなりすぎると探査限界との兼ね合わせで感度の良い受信信号が得られなくなる問題があるため、間隔L1の範囲は1〜8cmまでに設定することが望ましい。
【0069】
以上、本発明に従う探査装置の各種実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【0070】
探査装置の探査装置本体102Jとアンテナユニット152Jとを接続する接続部材164aは適宜の長さに設定されるが、その使用状態は図20に示すようになり、アンテナユニット152Jを用いて架空配管の下など、狭い場所における探査作業が可能となる。
【0071】
【発明の効果】
本発明の請求項1に記載の探査装置によれば、装置本体に内蔵された内蔵送信用アンテナ体及び内蔵受信用アンテナ体を用いて探査するときには、装置本体の信号回路部とこれらのアンテナ体とが接続部材を介して接続されるので、内蔵アンテナ体を用いて隠蔽物を探知することができる。また、アンテナユニットに取り付けられた外付け送信用アンテナ体及び外付け受信用アンテナ体を用いて探査するときには、装置本体の信号回路部とこれらのアンテナ体とが接続部材を介して接続されるので、外付けアンテナ体を用いて隠蔽物を探知することができる。また、この内蔵アンテナ体と外付けアンテナ体とが選択的に接続部材を介して接続される構成であるので、内蔵アンテナ体と外付けアンテナ体とが実質上完全に分離された構成となり、探査に用いないアンテナ体による悪影響をなくすことができる。
更に、内蔵アンテナ体を用いる場合の電磁波の伝搬長さと外付けアンテナ体を用いる場合の電磁波の伝搬長さとは、送受信される電磁波の伝搬時間の差が所定時間内となるように長さが設定されるので、内蔵アンテナ体及び外付けアンテナ体を選択的に用いても隠蔽物の探査を所定の通り行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従う探査装置の構成の概要を示す簡略図である。
【図2】小型探査装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図3】図2の小型探査装置において、取付ユニットを装置本体に取り付けた状態で示す簡略断面図である。
【図4】図2の小型探査装置において、取付ユニットを装置本体から取り外した状態で示す簡略断面図である。
【図5】図5(a)〜(c)は、それぞれ、種々の異なる形態の取付ユニットを示す斜視図である。
【図6】図6(a)〜(c)は、それぞれ、更に異なる形態の取付ユニットを示す斜視図である。
【図7】更に異なる他の形態の取付ユニットを示す斜視図である。
【図8】小型探査装置の他の実施形態を示す簡略図である。
【図9】小型探査装置の更に他の実施形態を示す簡略図である。
【図10】小型探査装置の変形形態を示す簡略図である。
【図11】図11(a)及び(b)は、それぞれ、第1の形態のアンテナユニットを示す平面図及び正面図である。
【図12】第2の形態のアンテナユニットを示す正面図である。
【図13】第3の実施形態のアンテナユニットを示す正面図である。
【図14】探査実験に用いたコンクリートサンプルを示す図である。
【図15】送信用アンテナ体及び受信用アンテナ体の配置関係を示す斜視図である。
【図16】図15の配置関係のアンテナ体を用いて探査したときに得られた探査画像を示す図である。
【図17】送信用アンテナ体及び受信用アンテナ体の他の配置関係を示す斜視図である。
【図18】図17の配置関係のアンテナ体を用いて探査したときに得られた探査画像を示す図である。
【図19】送信アンテナと受信アンテナとの離隔距離とS/N比との関係を示す図である。
【図20】探査装置の使用例を示す使用説明図である。
【符号の説明】
2,102,102J 装置本体
4 コンクリート
6 信号回路部
8,122,122a,122b 送信用アンテナ体
10,124,124a,124b 受信用アンテナ体
12,126 送信用パルス発生器
14 高周波増幅器
15 配管
16 信号処理手段
114,114A,114B,114C,114D,114E,114F,114G 取付ユニット
130 信号処理回路
143,170 距離センサ
152,152A,152B,152C,152J アンテナユニット
160,162,166,166a,166b,168,168a,168b
172 接続端子部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exploration device for exploring a concealment that exists in the ground, concrete, or the like using electromagnetic waves.
[0002]
[Prior art]
An exploration device for exploring a concealment existing in the ground, concrete, or the like, such as piping or steel, is known (see, for example, Patent Document 1). This exploration device is provided at the tip of a non-open excavation device. The non-cut excavation apparatus includes a propulsion body that propels the soil, and the propulsion body includes a propulsion main body and a propulsion tip provided at the tip of the propulsion main body, and the exploration device is mounted on the propulsion tip.
[0003]
This exploration device processes a reception antenna body for transmitting an electromagnetic wave, a reception antenna body for receiving an electromagnetic wave reflected from a concealed object, and a reception electromagnetic wave received by the reception antenna body as required to obtain a detection signal. And a signal processing means for generating the signal. The concealed object can be detected by the detection signal of the signal processing means to know the embedded position.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
This type of exploration device has the following problems to be solved. First, the arrangement relationship (mutual positional relationship and mutual angular relationship) between the transmitting antenna body and the receiving antenna body is constant. Therefore, depending on the concealment location of the concealment object, the transmission antenna body The electromagnetic wave directly input to the receiving antenna body becomes noise and overlaps the detection signal, so that the concealment cannot be detected with high accuracy. For example, when searching for pipes, steel, etc. concealed in the shallow part of concrete, the electromagnetic waves transmitted from the transmitting antenna body propagate through the antenna substrate and directly input to the receiving antenna body with a strong amplitude. Then, this input electromagnetic wave is superimposed on the reflected electromagnetic wave from the concealment in the shallow part of the concrete, and the input electromagnetic wave becomes noise, so that the concealment cannot be detected accurately, and the position detection accuracy is lowered.
[0005]
Secondly, since this type of exploration device is equipped with a signal circuit unit including signal processing means, a transmitting antenna body and a receiving antenna body in the apparatus main body, the apparatus main body becomes large, and in a narrow place, the exploration device Is difficult to move as required, and it is difficult to search for conceals hidden in such places.
[0006]
Thirdly, this type of exploration device is intended to detect concealment concealed at a certain depth, and therefore, for example, when exploring pipes concealed in a shallow part of concrete. As described above, there is a problem that the input electromagnetic wave becomes noise and the pipe or the like cannot be detected accurately. In order to solve such a problem, it is sufficient to develop a dedicated exploration device for exploring piping such as a shallow portion of concrete, but this requires a large amount of development cost.
[0008]
  The present inventionEyesThe objective is to provide a search device that can detect a concealment relatively easily and easily even in a narrow place..
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The exploration device according to claim 1 of the present invention requires a transmitting antenna body for transmitting electromagnetic waves, a receiving antenna body for receiving electromagnetic waves reflected by a concealment, and an electromagnetic wave received by the receiving antenna body. A signal circuit unit including signal processing means for generating a detection signal of a concealment by processing as described above,
  The apparatus main body including the signal processing means and an antenna unit separate from the apparatus main body, and the transmitting antenna body includes a built-in transmitting antenna body and an external transmitting antenna body, The antenna body consists of an internal receiving antenna body and an external receiving antenna body.Including
  The built-in transmitting antenna body and the built-in receiving antenna body are built in the apparatus body, and the external transmitting antenna body and the external receiving antenna body are arranged in the antenna unit.And
  The apparatus main body is provided with a first distance sensor for measuring the movement distance of the apparatus main body, and the antenna unit is provided with a second distance sensor for measuring the movement distance of the antenna unit. And
The device body is provided with a device side connection terminal portion, and the device side connection terminal portion and the signal circuit portion are connected via a built-in connection cable,
The device body is provided with a built-in antenna terminal portion, and the first distance sensor is electrically connected to the built-in antenna terminal portion, and the built-in antenna terminal portion, the built-in transmission antenna body, and the built-in antenna body The receiving antenna body is connected via a built-in antenna cable,
The antenna unit is provided with an external antenna terminal portion, the second distance sensor is electrically connected to the external antenna terminal portion, and the external antenna terminal portion and the external transmission antenna body And the external receiving antenna body is connected via an external antenna cable,
The device-side connection terminal portion and the built-in antenna terminal portion are connected via a first connection member, the device-side connection terminal portion and the external antenna terminal portion are connected via a second connection member, A connection of the first distance sensor, the built-in transmission antenna body and the built-in reception antenna body to the device-side connection terminal via the first connection member; the second distance sensor; the external transmission antenna body; The external reception antenna body is configured to be selectively connected to the device side connection terminal via the second connection member,
Furthermore, the total length of the built-in connection cable, the first connection member and the built-in antenna cable, and the total length of the built-in connection cable, the second connection member and the external antenna cable are the propagation of electromagnetic waves to be transmitted and received The time difference is set to be within the specified timeIt is characterized by.
[0010]
  In this exploration device, when the exploration is performed using the built-in transmitting antenna body and the built-in receiving antenna body incorporated in the apparatus main body, the signal circuit section of the apparatus main body and these antenna bodies are connected via a connecting member. Therefore, it is possible to detect the concealment using the built-in antenna body. Further, when searching using the external transmitting antenna body and the external receiving antenna body attached to the antenna unit, the signal circuit portion of the apparatus main body and these antenna bodies are connected via the connecting member. The concealment can be detected using the external antenna body. Also, this built-in antenna body and external antenna bodyAnd selectivelySince the configuration is such that the built-in antenna body and the external antenna body are substantially completely separated, adverse effects due to the antenna body that is not used for exploration can be eliminated. Furthermore, by using an antenna unit equipped with an external antenna body, the antenna unit can be moved as required even in a relatively narrow place, and therefore the concealment is detected even in a relatively narrow place. be able to.
  Further, when the built-in antenna body is used, the device-side connection terminal portion and the built-in antenna terminal portion are connected via the first connection member, and electromagnetic waves to be transmitted and received are transmitted via the built-in connection cable, the first connection member, and the built-in antenna cable. Is propagated. When an external antenna body is used, the device-side connection terminal portion and the external antenna terminal portion are connected via the second connection member, and electromagnetic waves to be transmitted and received are the internal connection cable, the second connection member, and the external antenna. Propagated via cable. Then, the propagation length of electromagnetic waves when using the built-in antenna body, that is, the total length of the built-in connection cable, the first connecting member and the built-in antenna cable, and the propagation length of electromagnetic waves when using the external antenna body, that is, the built-in connection. Since the total length of the cable, the second connecting member and the external antenna cable is set so that the propagation time difference of the electromagnetic wave is within a predetermined time (for example, 1 ns), the built-in antenna body and the external antenna body are You can selectively connect to search for concealment.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, with reference to FIGS. 1-12, embodiment of the exploration apparatus according to this invention is described.
Overview of exploration equipment configuration
First, with reference to FIG. 1, the outline | summary of a structure of the search apparatus according to this invention is demonstrated. In FIG. 1, the illustrated exploration device includes a device main body 2, and the device main body 2 is equipped with, for example, wheels (not shown) for moving along the surface of concrete 4. The apparatus main body 2 is equipped with various components, that is, a signal circuit section 6, a transmitting antenna body 8, a receiving antenna body 10, and a display means 20, and the signal circuit section 6 built in the apparatus main body 2 includes a transmission pulse. A generator 12, a high frequency amplifier 14 and a signal processing means 16 are included. The transmission pulse generator 12 generates a transmission pulse signal and sends it to the transmission antenna body 8, and the center frequency of this transmission pulse signal is, for example, about 0.5 to 2 GHz. The transmitting antenna body 8 and the receiving antenna body 10 are disposed on the bottom surface of the apparatus main body 2, and the transmitting antenna body 8 transmits the transmission pulse signal as an electromagnetic wave toward the surface of the concrete 4 as indicated by a one-dot chain line. To do. The transmitted electromagnetic wave is reflected by, for example, the pipe 15 that is a concealment in the concrete 4, and the reflected electromagnetic wave from the pipe 15 is received by the receiving antenna body 10 as indicated by a one-dot chain line. The reception signal received by the receiving antenna body 10 is amplified by the high frequency amplifier 14 and then sent to the signal processing means 16. The signal processing means 16 processes the signal as required to generate a detection signal. This detection signal is stored in the memory 17.
[0033]
The exploration device further includes an input unit 18 and a display unit 20. The input means 18 includes a power switch, a search switch, a detection range switch, and the like. By operating this input means 18, the search is started and ended. Further, the display means 20 is composed of, for example, a liquid crystal display device, displays the contents of the detection data based on the detection signal as the search result, and can see the embedded position of the pipe 15 by viewing this detection data.
[0034]
Specific configuration of exploration equipment
The above-described configuration can be applied to a small exploration device as a specific configuration shown in FIGS. 2 is a perspective view showing an embodiment of the small exploration device, FIG. 3 is a simplified cross-sectional view showing the small exploration device of FIG. 2 with the mounting unit attached to the apparatus body, and FIG. FIG. 3 is a simplified cross-sectional view showing a state where the mounting unit is detached from the apparatus main body in the small exploration apparatus of FIG. 2.
[0035]
2 to 4, this small exploration device includes a rectangular parallelepiped device main body 102, and a grip portion 104 is integrally provided at the rear end of the upper end thereof. A pair of front wheels 106 is rotatably provided at a lower portion of the front end portion of the apparatus main body 102, and a pair of rear wheels 108 is rotatably provided at a lower portion of the rear end portion. Since it is configured in this way, the gripping portion 104 is gripped and moved along the surface of the concrete 4 in the forward direction indicated by the arrow 110 (the backward direction indicated by the arrow 112). It is possible to detect conceals such as.
[0036]
In this embodiment, the attachment unit 114 is detachably attached to the bottom of the apparatus main body 102. The mounting unit 114 is provided with a relatively thin block-shaped unit body 116, and a transmission antenna mounting portion 118 is provided on one side portion (left portion in FIGS. 3 and 4) of the unit body 116, and the other side portion. A receiving antenna mounting part 120 is provided (right part in FIGS. 3 and 4). In this embodiment, the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 have a rectangular parallelepiped shape, and the transmitting antenna mounting portion 118 and the receiving antenna mounting portion 120 have rectangular shapes corresponding to the shapes of the antenna bodies 122 and 124. It is formed into a shape. Therefore, as shown in FIG. 4, the mounting unit 114 is detached from the apparatus main body 102, the transmitting antenna body 122 is fitted into the transmitting antenna mounting section 118, and the receiving antenna body 124 is fitted into the receiving antenna mounting section 120. The antenna bodies 122 and 124 are detachably attached to the attachment unit 114. Then, the mounting unit 114 with the antenna bodies 122 and 124 mounted thereon is detachably attached to the bottom of the apparatus main body 2 as shown in FIG. 3, so that the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 are attached to the apparatus main body. Attached to 102 as required.
[0037]
In the apparatus main body 102, a transmission pulse generator 126, a high frequency amplifier 128, and a signal processing circuit 130 (functioning as the signal processing means 16 and the memory 17 in FIG. 1) constituting a signal circuit unit are provided. The transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 include, for example, a bow-tie antenna, and a plurality of resistors are loaded on the antenna, and the combined resistance value of the plurality of resistors is set to, for example, about 20 to 200Ω. The antenna and the plurality of resistors are molded with, for example, a synthetic resin. A connection terminal 132 electrically connected to the antenna is provided on the upper end surface of the transmission antenna body 122, and this connection terminal 132 is electrically connected to the transmission pulse generator 126 via the connection cable 134 to transmit. A transmission pulse signal from the pulse generator 126 is sent to the transmission antenna body 122 via the connection cable 134. Similarly to the transmitting antenna body 122, a connection terminal 136 electrically connected to the antenna is provided on the upper end surface of the receiving antenna body 124, and the connection terminal 136 is connected to the high-frequency amplifier via the connection cable 138. A reception signal that is electrically connected to 128 and received by the receiving antenna body 124 is sent to the high-frequency amplifier 128 via the connection cable 138.
[0038]
In addition, a liquid crystal display device 140 (which constitutes the display means 20 in FIG. 1) is disposed in the upper front portion of the apparatus main body 102, and the data content of the detection signal, that is, the detection image or the like is displayed. Furthermore, an operation switch 142 (which constitutes the input means 18 in FIG. 1) such as a search switch is disposed on the grip portion 104 of the apparatus main body 102. Furthermore, in this embodiment, a distance sensor 143 is provided in association with one of the rear wheels 108. Although not shown, the distance sensor 143 includes, for example, a slit plate having a large number of slits provided at equal intervals in the circumferential direction, and light emitting elements and light receiving elements disposed on both sides of the slit plate. It is composed of When the slit plate rotates integrally with the rear wheel 108 by the movement of the search device, the light from the light emitting element reaches the light receiving element through the slit of the slit plate, and when the light is received through the slit in this way, the light receiving element receives a pulse signal. By generating and counting the number of generated pulse signals, it is possible to measure the travel distance of the exploration device. Such a distance sensor 143 can be provided on either the pair of front wheels 106 or the pair of rear wheels 108.
[0039]
In this embodiment, various types of mounting units 114 are used, and by using different types of mounting units 114, the arrangement relationship between the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 can be changed mutually. Can do. FIG. 5 shows three types of attachment units 114A, 114B, and 114C that are detachably attached to the bottom of the apparatus main body 102. In the mounting units 114A, 114B, and 114C shown in FIGS. 5A to 5C, the longitudinal directions of the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 are the longitudinal directions of the mounting units 114A, 114B, and 114C, as shown in the figure. In other words, the transmitting antenna mounting portion 118 and the receiving antenna mounting portion 120 are provided so that the narrow portions of the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 face each other. 5A, the distance between the transmitting antenna mounting portion 118 and the receiving antenna mounting portion 120 is small, and in the mounting unit 114B shown in FIG. 5B, the transmitting antenna mounting portion 118 and the receiving antenna are received. The distance from the antenna mounting portion 120 is medium, and the mounting unit 114C shown in FIG. The distance between the portion 118 and the receiving antenna mounting portion 120 is large, and by using these mounting units 114A to 114C properly, both antennas in a state where the longitudinal directions of the antenna bodies 122 and 124 are opposed to each other. The distance relationship between the bodies 122 and 124 can be changed.
[0040]
In this embodiment, as shown in FIG. 5A, rectangular bow tie antennas 123 and 125 are incorporated so as to substantially correspond to the outer shapes of the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124. 5A to 5C, the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 have the same polarization direction, and a virtual straight line connecting these antenna bodies 122 and 124 is the above polarized wave. It is configured to match the direction. When arranged as described above, as will be described later, the electromagnetic wave directly input from the transmitting antenna body 122 to the receiving antenna body 124 becomes weaker, and the noise component due to this direct input electromagnetic wave becomes small, and the vicinity of the surface. This makes it possible to detect a concealment concealed in a shallow part of the object, which is suitable for detecting concealment in a shallow part.
[0041]
FIG. 6 shows three types of attachment units 114D, 114E, and 114F in another form that are detachably attached to the bottom of the apparatus main body 102. In the attachment units 114D, 114E, and 114F shown in FIGS. 6A to 6C, the longitudinal directions of the transmission antenna body 122 and the reception antenna body 124 are the longitudinal directions of the attachment units 114A, 114B, and 114C, as shown in the figure. In other words, the transmitting antenna mounting portion 118 and the receiving antenna body 118 are arranged so that the long portions of the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 face each other so as to be substantially perpendicular to the direction. An antenna mounting portion 120 is provided. In the mounting unit 114D shown in FIG. 6A, the distance between the transmitting antenna mounting portion 118 and the receiving antenna mounting portion 120 is small. In the mounting unit 114E shown in FIG. The interval between the trusted antenna mounting portion 118 and the receiving antenna mounting portion 120 is medium, and the mounting unit 114F shown in FIG. The distance between the transmitting antenna mounting portion 118 and the receiving antenna mounting portion 120 is large. By properly using these mounting units 114D to 114F, the distance between the antenna body 122 and the longitudinal direction of the antenna body 122 can be increased. The distance relationship between the two antenna bodies 122 and 124 in a state of being arranged to face each other can be changed. 6 and the mounting units 114A to 114C shown in FIG. 5 are used in combination to properly use the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124. Can be changed.
[0042]
6A to 6C, the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 have the same polarization direction, and the imaginary straight line connecting these antenna bodies 122 and 124 has the above-mentioned deviation. It is comprised so that it may become a direction perpendicular | vertical with respect to a wave direction. When arranged as described above, strong electromagnetic waves from the transmitting antenna body 122 are transmitted toward the concealment 15, so that as will be described later, the transmitting antenna body 122 directly connects to the receiving antenna body 124. The input electromagnetic wave becomes stronger and the noise component becomes larger, and the search for the concealment concealed in the shallow part is unsuitable, but it is suitable for detecting the concealment part in a deep part.
[0043]
This mounting unit can also be configured as shown in FIG. In this mounting unit 114G, the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 are arranged in the first arrangement relationship, that is, the longitudinal direction of the antenna bodies 122, 124 and the mounting unit 114G as shown in FIGS. The first mounting portions 118a and 120a are disposed so as to be in a relationship that coincides with the longitudinal direction of the antenna, and the transmitting antenna body is superimposed on the portion where the first mounting portions 118a and 120a are disposed. 122 and the receiving antenna body 124 in the second arrangement relationship, that is, as shown in FIGS. 6A to 6C, the longitudinal direction of the antenna bodies 122 and 124 and the longitudinal direction of the mounting unit 114G are perpendicular to each other. The 2nd attaching parts 118b and 120b for arranging in this way are provided. By using such an attachment unit 114G, the arrangement angle relationship between the antenna bodies 122 and 124 can be changed by one attachment unit 114G.
[0044]
The interval between the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124 is configured to be changeable within a range of, for example, 1 to 8 cm using the mounting units 114A to 114G described above.
[0045]
In the embodiment described above, the transmission pulse generator 126 and the high frequency amplifier 128 are built in the apparatus main body 102, the transmission antenna body 122 and the reception antenna body 124 are mounted on the mounting unit 114 (114A to 114G), and the transmission pulse generator is provided. 126 and the high-frequency amplifier 128 are connected via the connection cables 134 and 138. Instead of such a configuration, the transmission pulse generator 126 is directly attached to the transmission antenna body 122, and the high-frequency amplifier 128 is attached. The connection antennas 124 may be directly attached, and the connection cables 134 and 138 can be omitted by such a configuration, and noise signals generated from the connection cables 134 and the connection cables 138 can be omitted. Eliminates the noise signal received by the Noise components contained can be suppressed.
[0046]
Specific configuration of other forms of exploration device
Next, another form of the exploration device will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a simplified cross-sectional view showing another type of small exploration device. In the following embodiments, substantially the same members as those in the embodiments shown in FIGS. 2 to 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0047]
In FIG. 8, in this small exploration device, an antenna unit 152 is detachably attached to the device main body 102H. The antenna unit 152 includes a unit body 154. The unit body 154 is provided with a transmitting antenna mounting portion 156 and a receiving antenna mounting portion 158. The transmitting antenna mounting portion 156 includes the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna. The receiving antenna body 124 is attached to the attachment portion 158.
[0048]
A unit-side connection terminal portion 160 is provided on the upper end surface of the unit body 154, and the connection terminal portion 160 is electrically connected to the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124. In addition, a device-side connection terminal portion 162 (constituting a first terminal portion) is provided on a part of the device main body 102H (in this embodiment, its seating surface), and this connection terminal portion 162 is a transmission pulse transmitter 126. The high-frequency amplifier 128 and the signal processing circuit 130 are electrically connected.
[0049]
In this embodiment, the connection terminal portion 160 of the antenna unit 152 and the connection terminal portion 162 of the apparatus main body 102H are electrically connected via a connection member 164 composed of, for example, a cable. A connection terminal portion 166 is provided at one end portion of the connection member 164, and the connection terminal portion 166 is detachably attached to the unit side connection terminal portion 160, whereby one end side of the connection member 164 is connected to the antenna unit 152. . The other end of the connection member 164 is provided with a connection terminal portion 168 (which constitutes a second terminal portion). By connecting this connection terminal portion 168 to the connection terminal portion 162 on the apparatus body side, the connection member The other end side of 164 is connected to the apparatus main body 102H.
[0050]
In this exploration device, the antenna unit 152 is detachably attached to the bottom of the apparatus main body 102H, so that it can be used as a normal exploration apparatus. By moving the apparatus main body 102H along, for example, the surface of the concrete, The concealment concealed in (for example, piping etc.) can be detected as described above. Further, the concealment in the concrete can be detected by removing the antenna unit 152 from the apparatus main body 102H, for example, by moving the antenna unit 152 along the surface of the concrete. At this time, since only the antenna unit 152 is moved along the concrete surface, the antenna unit 152 can be moved and searched even in a relatively narrow space. Moreover, the antenna unit 152 can be easily exchanged by making the antenna unit 152 attachable to and detachable from the apparatus main body 102 and connecting them via the connection terminal portions 162 and 168 that are releasably connected to each other. And a plurality of types of antenna units 152 (for example, FIGS. 5A to 5C and FIGS. 6A to 6C) having different arrangement relationships between the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124. By preparing the antenna units of various forms shown in (1), it is possible to select and detect the optimum antenna unit for searching for the concealed object, and to detect the concealed object accurately.
[0051]
In this embodiment, since only the antenna unit 152 is moved for exploration, a distance sensor 170 is attached to the antenna unit 152, and the distance traveled by the antenna unit 152 is measured using the distance sensor 170. When such a distance sensor 170 is provided, the distance sensor 170 is electrically connected to the signal processing circuit 130 via the connection member 164, and the detection signal of the distance sensor 170 is processed as required by the signal processing circuit 130. The movement distance is calculated. A specific configuration of the distance sensor 170 will be described later.
[0052]
In this embodiment, one end side of the connection member 164 is detachably connected to the antenna unit 152, and the other end side is detachably connected to the apparatus main body 102H. Instead of such a configuration, the antenna unit 152 is connected to one end side of the connection member 164. The other end side may be detachably attached to the apparatus main body 102H.
[0053]
Further, in the embodiment of FIG. 8, only one type of connection member 164 is shown, but a relatively short connection member (which constitutes the first connection member) as shown in FIG. And the antenna unit 152 is mounted on the apparatus main body 102H for exploration, the antenna unit 152 and the apparatus main body 102H are connected using a relatively short connection member. In the case of detaching and exploring, the antenna unit 152 and the apparatus main body 102H may be connected using a relatively long connection member.
[0054]
  Next, still another embodiment of the exploration device will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a simplified cross-sectional view showing still another type of small exploration device. 9, in this small exploration device, a built-in transmitting antenna body 122a and a built-in receiving antenna body 124a are attached to the bottom of the apparatus main body 102J, and these antenna bodies 122a and 124a are located below the apparatus main body 102J (in this embodiment, It is electrically connected to a built-in antenna terminal portion 172 provided at the lower part of the rear surface via built-in antenna cables 123a and 125a. The distance sensor 143 is associated with the pair of rear wheels 108 of the apparatus main body 102J.(Structure of the first distance sensor)The distance sensor 143 is also electrically connected to the built-in antenna terminal portion 172, and when searching using the built-in transmission antenna body 122a and the built-in reception antenna body 124a, the distance sensor 143 causes the apparatus main body 102J. Is measured.
[0055]
  This exploration device further includes an external antenna unit 152J that is detachably attached to the device main body 102J. The external antenna unit 152J has substantially the same configuration as the antenna unit 152 shown in FIG. 8, and an external transmission antenna is attached to the transmission antenna mounting portion 156 and the reception antenna mounting portion 158 provided in the unit body 154. A body 122b and an external receiving antenna body 124b are attached. An external antenna terminal portion 160 is provided on the upper end surface of the external antenna unit 152J, and these antenna bodies 122b and 124b are electrically connected to the external antenna terminal portion 160 via the external antenna cables 123b and 125b. ing. The distance sensor 170 is also provided to the external antenna unit 152J.(Constitutes the second distance sensor)The distance sensor 170 is electrically connected to the external antenna terminal portion 160. When searching using the external antenna unit 152J, the distance of the external antenna unit 152J is measured using the distance sensor 170.
[0056]
In addition, a device-side connection terminal portion 162 is provided on a part of the device main body 102J (the rear surface in this embodiment), and this connection terminal portion 162 is transmitted via a built-in connection cable 127, 129, 131. 126, the high-frequency amplifier 128, and the signal processing circuit 130 are electrically connected.
[0057]
In this embodiment, when searching using the external antenna unit 152J, as shown by a solid line in FIG. 9, the external antenna unit 152J is connected to the apparatus main body 102J via a relatively long connection member 164a (second connection member). Is electrically connected. That is, the connection terminal portion 166a on one end side of the connection member 164a is electrically connected to the external antenna terminal portion 160 of the external antenna unit 152J, and the connection terminal portion 168a on the other end side is electrically connected to the device side connection terminal portion 162 of the apparatus main body 102J. The transmission pulse transmitter 126 on the apparatus main body 102J side is connected to the external transmission antenna body 122b, the high frequency amplifier 128 is connected to the external reception antenna body 124b, and the signal processing circuit 130 is connected to the distance sensor 170. It is electrically connected through 164a. Therefore, by moving the external antenna unit 152J along the concrete surface, for example, the concealment in the concrete can be detected, and since the antenna unit 152J is moved, it can be easily searched even in a narrow place. . At this time, nothing is connected to the built-in antenna terminal portion 172 of the apparatus main body 102J. Therefore, the built-in transmission antenna body 122a and the built-in reception antenna body 124a are the external transmission antenna body 122b and the external reception antenna body. The bad influence by the antenna bodies 122a and 124a which are completely separated from 124b and are not used can be eliminated.
[0058]
On the other hand, when searching using the built-in antenna bodies 122a and 124a, as shown by a two-dot chain line in FIG. 9, the built-in antenna terminal portion 172 of the apparatus main body 102J is connected via a relatively short connection member 164b (first connection member). Are electrically connected to the connection terminal portion 162 of the apparatus main body 102J. That is, the connection terminal part 166b on one end side of the connection member 164b is the built-in antenna terminal part 172 on the lower side of the apparatus main body 102J, and the connection terminal part 168b on the other end side is the apparatus side connection terminal part 162 on the upper side of the apparatus main body 102J. The transmission pulse generator 126 on the apparatus main body 102J side is connected to the built-in transmission antenna 122a, the high-frequency amplifier 128 is connected to the built-in reception antenna body 124a, and the signal processing circuit 130 is connected to the distance sensor 143. It is electrically connected via. Therefore, the concealment in the concrete can be detected by moving the apparatus main body 102J along the concrete surface, for example. At this time, the external antenna unit 152J is completely separated from the apparatus main body 102J, and adverse effects due to the external antenna bodies 122b and 124b can be eliminated.
[0059]
When using different types of connection members 164a and 164b in this way, it is desirable to set their lengths so that the difference in propagation time of electromagnetic waves to be transmitted and received becomes a predetermined time. When the antenna bodies 122a and 124a and the external antenna bodies 122b and 124b are used, the concealment can be searched as required regardless of the antenna body to be used. In the embodiment of FIG. 9, the propagation distance of electromagnetic waves when using the internal antenna bodies 122a and 124a, that is, the total length of the internal connection cables 127 and 129, the connection member 164b and the internal antenna cables 123a and 125a, and the external antenna body The propagation distance of electromagnetic waves when using 122b and 124b, that is, the total length of the internal connection cables 127 and 129, the connection member 164a, and the external antenna cables 123b and 125b is set so that the difference in propagation time of the electromagnetic waves becomes a predetermined time. Is set.
[0060]
Note that the connection member 164b is not necessarily required, and may be a substrate having a connection terminal portion. Further, for example, by configuring as shown in FIG. 10, the connecting member 164b can be omitted. In FIG. 10, in this modification, the connection terminal portion 162 on the apparatus main body side is not fixedly attached to the apparatus main body 102J, but is supported so as to be movable within a predetermined range, that is, in a free state. As shown in FIG. 10, the internal connection cables 127, 129, 131 are pulled outward to pull out the connection terminal portion 162 to the outside of the apparatus main body 102J, and the internal antenna terminal portion 172 (the connection terminal portion 172 is a connection terminal of the connection member 164a). Can be directly connected to the portion 168a), and in this way, the short connection cable 164b can be omitted.
[0061]
The distance sensor 170 provided in the antenna unit 152 (152J) can be configured as shown in FIGS. 11A and 11B show the antenna unit 152A of the first form, and in this first form, there is a certain distance between the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124. FIG. The distance sensor 170 is disposed between the antenna bodies 122 and 124. 11 (a) and 11 (b), a driven wheel 182 is rotatably mounted at the longitudinal center of the unit body 154A. The driven wheel 182 is directed downward through an opening formed in the bottom wall of the unit body 154A. A distance sensor 170 is disposed in association with the driven wheel 182. The distance sensor 170 is a light composed of a combination of a slit plate 184 provided with a large number of slits in the circumferential direction, a light emitting element disposed on one side of the slit plate 184, and a light receiving element disposed on the other side. The sensor 186 is composed of, for example, a photo interrupter, and the slit plate 184 is rotated integrally with the driven wheel 182.
[0062]
In this antenna unit 152A, when it moves in a predetermined direction for exploration, the driven wheel 182 is driven by this movement, and the slit plate 184 is rotated by this movement. When the slit of the slit plate 184 is positioned between the light emitting element and the light receiving element, light from the light emitting element is received by the light receiving element through the slit, and the light receiving element generates a pulse signal. Therefore, the moving distance of the antenna unit 152A can be measured by counting the number of pulse signals generated by the light receiving element.
[0063]
FIG. 12 shows the antenna unit 152B of the second form. In this second form, there is almost no space between the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124, and the distance sensor 170 is used for transmission. The antenna body 122 (or the receiving antenna body 124) is disposed outside. In FIG. 12, driven wheels 182 are rotatably mounted at both ends in the longitudinal direction of the unit body 154B, and the pair of driven wheels 182 protrude somewhat downward from the bottom wall of the unit body 154B, and one of the pair of driven wheels 182 A distance sensor 170 is disposed in relation to (in this embodiment, the left side in FIG. 12). The distance sensor 170 is substantially the same as that in FIG. 11, and includes a slit plate 184 and an optical sensor 186. The slit plate 184 rotates integrally with one of the driven wheels 182. The optical sensor 186 is the top of the unit body 154B. A light-emitting element is attached to one side of the slit plate 184 and a light-receiving element is arranged on the other side of the slit plate 184. Even in the antenna unit 152B having such a configuration, the distance of the antenna unit 152B can be measured by the distance sensor 170.
[0064]
FIG. 13 shows an antenna unit 152C of the third form. In this third form, there is almost no space between the transmitting antenna body 122 and the receiving antenna body 124, and the distance sensor 170 is used for transmission. The antenna body 122 (or the receiving antenna body 124) is disposed above. In FIG. 13, driven wheels 182 are rotatably mounted at both ends in the longitudinal direction of the unit body 154C, and a distance sensor 170 is arranged in association with one of the pair of driven wheels 182 (in this embodiment, the left side in FIG. 13). It is installed. The distance sensor 170 is substantially the same as that in FIG. 11, and includes a slit plate 184 and an optical sensor 186. The slit plate 184 and the optical sensor 186 are attached to the inner surface of the top wall of the unit body 154C. A light receiving element is disposed on one side of the slit plate 184 on the other side of the slit plate 184. Further, a gear mechanism, for example, a face gear mechanism 192 is disposed between one driven wheel 182 and the slit plate 184, and the driving force from the driven wheel 182 causes the first gear 194 (driven wheel 182) of the face gear mechanism 192. And a second gear 196 (which rotates integrally with the slit plate 184) and is transmitted to the slit plate 184, and a slit plate having a large diameter can be used. Even in the antenna unit 152C having such a configuration, the distance sensor 170 can measure the moving distance of the antenna unit 152C.
[0065]
Exploration experiment using exploration equipment
In order to confirm the effect of the exploration device described above, the following exploration experiment was conducted. First, a concrete sample 202 as shown in FIG. 14 is manufactured, and a 20 mm diameter metal tube 204, a 15 mm diameter water-filled resin tube 206, a 30 mm diameter water-filled resin tube 208, and a diameter are concealed in the concrete sample 202. A 25 mm water-containing resin tube 210 was provided in a state of being embedded at a position of about 50 mm from the surface of the concrete sample 202. The concrete sample 202 had a width W of 30 cm, and a distance L scanned on the sample 202 was about 40 cm. The probe shown in FIGS. 2 to 4 was used as the search device, and the search was performed in the direction indicated by the arrow 212. At this time, the transmitting antenna body 214 and the receiving antenna body 216 are arranged such that the imaginary straight line connecting these antenna bodies 214 and 216 is perpendicular to the polarization direction, as shown in FIG. (They are arranged so that their intervals are zero). As a result of this exploration experiment, an exploration image as shown in FIG. 16 was obtained. In FIG. 16, white areas existing in the time zone Wd of the search image are direct waves that are directly transmitted from the transmitting antenna body 214 to the receiving antenna body 216, and are four small arc-shaped areas existing in the time zone Wr. Is a reflected wave (detection wave) from the tubes 204 to 210 which are concealment objects, and corresponds to the positions of these tubes 204 to 210. In the search image of FIG. 16, there is an input electromagnetic wave region that is directly input in a time zone between the time zone Wd and the time zone Wr. This region is a noise component due to the influence of the direct wave, which indicates that many noise components are superimposed on the detection signal, and the reflected wave is difficult to see due to this noise component.
[0066]
  Next, a concrete sample 202 similar to that described above is used, and an exploration device having the configuration shown in FIGS. 2 to 4 and having a different arrangement relationship between the transmitting antenna body 214 and the receiving antenna body 216 is used. Similarly, the exploration was performed in the direction indicated by the arrow 212. At this time, the transmitting antenna body 214 and the receiving antenna body 216 are arranged as shown in FIG. 17 (the imaginary straight line connecting these antenna bodies 214 and 216 is aligned with the polarization direction, and the distance L1 between them is It was arranged so as to be 2 cm). As a result of this exploration experiment, an exploration image as shown in FIG. 18 was obtained. In FIG. 18, the time zone W of the exploration imagedThe regions existing in the region are direct waves transmitted directly from the transmitting antenna body 214 to the receiving antenna body 216, and the four small arc-shaped regions existing in the time zone Wr are from the tubes 204 to 210, which are concealers. Reflected waves (detection waves), corresponding to the positions of these tubes 204 to 210, and there are few input electromagnetic waves (noise components) input directly in the time zone between the time zone Wd and the time zone Wr, and the time An arc-shaped region in the band Wr clearly appears.
[0067]
As is clear from the comparison between FIG. 16 and FIG. 18, the noise component included in the received signal of the receiving antenna body 216 is increased by changing the positional relationship between the transmitting antenna body 214 and the receiving antenna body 216. It was confirmed that the noise components contained in the search signal can be significantly reduced by maintaining the antenna bodies 214 and 216 in a predetermined arrangement relationship.
[0068]
Further, in the arrangement state shown in FIG. 17, the change in the S / N ratio when the distance L1 between the antenna bodies 214 and 216 was changed was examined. The S / N ratio (the amplitude value in the time zone Wr / the amplitude value in the time zone Wd) when the distance L1 between the antenna bodies 214 and 216 is changed in the range of 0 to 50 mm is as shown in FIG. As shown in FIG. 19, it can be seen that the S / N ratio is improved as the distance L1 between the antenna bodies 214 and 216 is increased. However, if this distance L1 becomes too large, there is a problem that a received signal with good sensitivity cannot be obtained in combination with the search limit. Therefore, it is desirable to set the range of the distance L1 to 1 to 8 cm.
[0069]
Although various embodiments of the exploration device according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and corrections can be made without departing from the scope of the present invention.
[0070]
The connecting member 164a for connecting the exploration device main body 102J and the antenna unit 152J of the exploration device is set to an appropriate length, but the usage state is as shown in FIG. 20, and the antenna unit 152J is used for the overhead piping. Exploration work is possible in narrow places such as below.
[0071]
【The invention's effect】
  According to the exploration device of the first aspect of the present invention, when the exploration is performed using the built-in transmission antenna body and the built-in reception antenna body incorporated in the apparatus main body, the signal circuit section of the apparatus main body and these antenna bodies are used. Are connected via the connecting member, so that the concealed object can be detected using the built-in antenna body. Further, when searching using the external transmitting antenna body and the external receiving antenna body attached to the antenna unit, the signal circuit portion of the apparatus main body and these antenna bodies are connected via the connecting member. The concealment can be detected using the external antenna body. In addition, since the built-in antenna body and the external antenna body are selectively connected via the connecting member, the built-in antenna body and the external antenna body are substantially completely separated from each other. The bad influence by the antenna body which is not used for can be eliminated.
  Furthermore, the propagation length of the electromagnetic wave when using the built-in antenna body and the propagation length of the electromagnetic wave when using the external antenna body are set so that the difference between the propagation times of the electromagnetic waves transmitted and received is within a predetermined time. Therefore, even if the built-in antenna body and the external antenna body are selectively used, the concealed object can be searched for in a predetermined manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified diagram showing an outline of a configuration of an exploration device according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a small exploration device.
3 is a simplified cross-sectional view showing the small exploration device of FIG. 2 in a state in which an attachment unit is attached to the device main body.
4 is a simplified cross-sectional view showing the small exploration device of FIG. 2 with the mounting unit removed from the device main body.
FIGS. 5A to 5C are perspective views showing various different types of mounting units, respectively.
FIGS. 6A to 6C are perspective views showing mounting units of different forms, respectively.
FIG. 7 is a perspective view showing a mounting unit according to another embodiment.
FIG. 8 is a simplified diagram showing another embodiment of a small exploration device.
FIG. 9 is a simplified diagram showing still another embodiment of the small exploration device.
FIG. 10 is a simplified diagram showing a modification of the small exploration device.
FIGS. 11A and 11B are a plan view and a front view, respectively, showing an antenna unit of the first embodiment.
FIG. 12 is a front view showing an antenna unit according to a second embodiment.
FIG. 13 is a front view showing an antenna unit according to a third embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a concrete sample used in an exploration experiment.
FIG. 15 is a perspective view showing a positional relationship between a transmitting antenna body and a receiving antenna body.
16 is a diagram showing a search image obtained when a search is performed using the antenna body having the arrangement relationship shown in FIG. 15. FIG.
FIG. 17 is a perspective view showing another arrangement relationship of the transmitting antenna body and the receiving antenna body.
18 is a diagram showing a search image obtained when a search is performed using the antenna body having the arrangement relationship shown in FIG.
FIG. 19 is a diagram illustrating a relationship between a separation distance between a transmission antenna and a reception antenna and an S / N ratio.
FIG. 20 is a usage explanatory diagram illustrating a usage example of the exploration device.
[Explanation of symbols]
2,102,102J Device body
4 Concrete
6 Signal circuit part
8, 122, 122a, 122b Transmitting antenna body
10, 124, 124a, 124b Receiving antenna body
12,126 Transmitting pulse generator
14 High frequency amplifier
15 Piping
16 Signal processing means
114, 114A, 114B, 114C, 114D, 114E, 114F, 114G Mounting unit
130 Signal Processing Circuit
143,170 Distance sensor
152, 152A, 152B, 152C, 152J Antenna unit
160, 162, 166, 166a, 166b, 168, 168a, 168b
172 Connection terminal

Claims (1)

電磁波を送信する送信用アンテナ体と、隠蔽物により反射された電磁波を受信する受信用アンテナ体と、前記受信用アンテナ体により受信した電磁波を所要の通りに処理して隠蔽物の探知信号を生成する信号処理手段を含む信号回路部と、を具備する探査装置であって、
前記信号処理手段が内蔵される装置本体と、前記装置本体と別個のアンテナユニットとから構成され、前記送信用アンテナ体は内蔵送信用アンテナ体と外付け送信用アンテナ体とを含み、前記受信用アンテナ体は内蔵受信用アンテナ体と外付け受信用アンテナ体とを含んでおり、
前記内蔵送信用アンテナ体及び前記内蔵受信用アンテナ体が前記装置本体に内蔵され、前記外付け送信用アンテナ体及び前記外付け受信用アンテナ体が前記アンテナユニットに配設されており、
前記装置本体には、前記装置本体の移動距離を計測するための第1距離センサが設けられ、前記アンテナユニットには、前記アンテナユニットの移動距離を計測するための第2距離センサが設けられており、
前記装置本体には装置側接続端子部が設けられ、前記装置側接続端子部と前記信号回路部とが内蔵接続ケーブルを介して接続されており、
前記装置本体には、内蔵アンテナ端子部が設けられ、前記内蔵アンテナ端子部に前記第1距離センサが電気的に接続されているとともに、前記内蔵アンテナ端子部と前記内蔵送信用アンテナ体及び前記内蔵受信用アンテナ体とが内蔵アンテナケーブルを介して接続されており、
前記アンテナユニットには外付けアンテナ端子部が設けられ、前記外付けアンテナ端子部に前記第2距離センサが電気的に接続されているとともに、前記外付けアンテナ端子部と前記外付け送信用アンテナ体及び前記外付け受信用アンテナ体とが外付けアンテナケーブルを介して接続されており、
前記装置側接続端子部と前記内蔵アンテナ端子部とが第1接続部材を介して接続され、前記装置側接続端子部と前記外付けアンテナ端子部とが第2接続部材を介して接続され、前記第1距離センサ、前記内蔵送信用アンテナ体及び前記内蔵受信用アンテナ体の前記第1接続部材を介する前記装置側接続端子への接続と、前記第2距離センサ、前記外付け送信用アンテナ体及び前記外付け受信用アンテナ体の前記第2接続部材を介する前記装置側接続端子への接続とが選択的に行われるように構成されており、
更に、前記内蔵接続ケーブル、前記第1接続部材及び前記内蔵アンテナケーブルの合計長さと、前記内蔵接続ケーブル、前記第2接続部材及び前記外付けアンテナケーブルの合計長さとは、送受信される電磁波の伝搬時間の差が所定時間内となるように設定されていることを特徴とする探査装置。
A transmitting antenna body for transmitting electromagnetic waves, a receiving antenna body for receiving electromagnetic waves reflected by the concealing object, and processing the electromagnetic waves received by the receiving antenna body as required to generate a concealment detection signal A signal circuit unit including a signal processing means for performing a search device,
The apparatus main body including the signal processing means and an antenna unit separate from the apparatus main body, and the transmitting antenna body includes a built-in transmitting antenna body and an external transmitting antenna body, The antenna body includes a built-in receiving antenna body and an external receiving antenna body ,
The built-in transmitting antenna body and the built-in receiving antenna body are built in the apparatus main body, and the external transmitting antenna body and the external receiving antenna body are arranged in the antenna unit ,
The apparatus main body is provided with a first distance sensor for measuring the movement distance of the apparatus main body, and the antenna unit is provided with a second distance sensor for measuring the movement distance of the antenna unit. And
The device body is provided with a device side connection terminal portion, and the device side connection terminal portion and the signal circuit portion are connected via a built-in connection cable,
The device body is provided with a built-in antenna terminal portion, and the first distance sensor is electrically connected to the built-in antenna terminal portion, and the built-in antenna terminal portion, the built-in transmission antenna body, and the built-in antenna body The receiving antenna body is connected via a built-in antenna cable,
The antenna unit is provided with an external antenna terminal portion, the second distance sensor is electrically connected to the external antenna terminal portion, and the external antenna terminal portion and the external transmission antenna body And the external receiving antenna body is connected via an external antenna cable,
The device-side connection terminal portion and the built-in antenna terminal portion are connected via a first connection member, the device-side connection terminal portion and the external antenna terminal portion are connected via a second connection member, A connection of the first distance sensor, the built-in transmission antenna body and the built-in reception antenna body to the device-side connection terminal via the first connection member; the second distance sensor; the external transmission antenna body; The external reception antenna body is configured to be selectively connected to the device side connection terminal via the second connection member,
Furthermore, the total length of the built-in connection cable, the first connection member and the built-in antenna cable, and the total length of the built-in connection cable, the second connection member and the external antenna cable are the propagation of electromagnetic waves to be transmitted and received An exploration device characterized in that the time difference is set within a predetermined time .
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