JPH0470588A

JPH0470588A - 地中探査装置

Info

Publication number: JPH0470588A
Application number: JP2183689A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Ichimura; 市村　泰彦
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1992-03-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、地中に埋没している配管の有無や、断層の有
無などの地中の状態を検知する地中探査装置に関する。

［従来の技術］建設工事やトン名ルエ事をする場合、ガス管や水道管等
の地中埋設物を検知し、これらを破…しないように工事
をする必要がある。そこで、従来は、地中埋設物を検知
する場合、移動台車に送信器と受信器との一対を搭載し
、送信器から地中に電波を発射するとともに、地中埋設
物から反射してきた電波（エコー）を受信器によって受
信し、この反射波を画像表示することにより、地中埋設
物の位置や深度を求めるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］電波による探知は、電波の周波数が高くなるぼど分解能
が亮くなる。しかし、電波は、周波数が高くなるほど地
中における減衰が大きくなるため、地中の深い所まで探
査するためには、波長の長い電波を使用する必要がある
。

一方、ガス管や水道管等は、地表に近い浅い所には管径
の細いものが埋設してあり、地中の深（１所には管径の
大いものが埋設しである。従って、例えば、深さ２ｍま
での範囲の埋設管の位１、深度を正確に探査しようとす
ると、地中の浅い所にある細径の埋設管を探知する場合
には、極めて波長の短い高周波の電波を使用しなければ
ならず、比較的地中の深い所に埋設した管を検知する場
合には、深い所を対象とした低周波の電波を用いた探査
とを行わなければならない、このため、従来の地中探査
装置では、複数回の走査が必要となり、探査に時間がか
かる。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、−度の走査によって浅い所を高分解能で探査
できるとともに、深い所の探査をもすることができる地
中探査装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明に係る地中探査装
置は、地中に電磁波を発射し、その反射波を検出して地
中の状態を検知する地中探査装置において、相互に異な
った周波数の電磁波を地中に向けて発射する複数の送信
手段と、これら複数の送信手段に対応して設けられ、送
信手段が発射した前記電磁波の地中からの反射波を受信
する複数の受信手段とを有することを特徴としている。

各送信手段は、送信タイミング制御手段に接続し、送信
タイミング制御手段から送信タイミング信号を受けて、
それぞれが異なった時刻に作動するようにするとよい。

〔作用〕

上記の如く構成した本発明は、相互に周波数の異なる複
数の送信手段、例えば浅い所を探査する高周波を出力す
る高周波送信器と、深い所を探査する低周波送信器とに
よって探査することにより、−度の走査によって浅い所
を高分解能で探査できるとともに、深い所の探査も可能
となる。また、送信タイミング制＜１１１手段によって
、高周波送信器と低周波送信器とを時間的にずらせて作
動させると、両送信器が出力する電磁波の干渉を避ける
ことができる。

〔実施例〕

本発明に係る地中探査装置の好ましい実施例を、添付図
面に従って詳説する。

第１図は、本発明の実施例に係る地中探査装置のブロッ
ク図である。

第１図において、地中探査装置１ｏは、高周波送信手段
２０と低周波送信手段３ｏとの２つの送信手段を有して
いる。

高周波送信手段２０は、高周波送信器２２と送信アンテ
ナ２４とがらなっており、地中７０の浅い所に存在する
小さな埋設物７２を検出するために、高周波の電６ｄ波
（電波）２６を地中７０に向けて発射する。一方、低周
波送信手段３ｏは、低周波送信器３２と送信アンテナ３
４とから構成され、地中７０の深い所に存在する埋設物
７４を検知するための低周波の電波３Ｇを地中７０に発
射するようになっている。そして、高周波送信器２２と
低周波送信器３２とは、送信タイミング制御手段である
コントロールトリガ回路４０に接続され、パルス状電波
を発射するタイミングがコントロールトリガ出力口Ｆ１
８４０によって制御されるようになっている。

また、地中探査装置１０には、高周波受信手段５０と低
周波受信手段６０とが設けである。高周波受信手段５０
は、高周波受信器５２と受信アンテナ５４とからなり、
高周波送信手段２０が発射し、地中７０から反射してき
た高周波電波２６を受信する。そして、低周波受信手段
６０は、低周波受信器６２と受信アンテナ６４とを有し
、低周波送信手段３０が発射して低周波の電波３６を受
信するようになっＣいる。

高周波受信器５２と低周波受信器６２との出力側には、
アナログ・ディジクル変換器４２．４４を介して中央処
理Ｗｆｆｉ　（ＣＰＵ）４６が接続してあり、各受信器
５２．６２の検出した電界強度がディジクル信号に変換
されてＣＰＵ４６に入力する。このＣＰＵ４６には、コ
ントロールトリガ出力回路４０からトリガ信号が入力す
るようになっており、コントロールトリガ出力回路４０
からの信号に同）すｊして、高周波受信器５２または低
周波受信器６２の出力信号を読み込み、所定のプログラ
ムに基づいて求めたエコー画像のデータを表示装置４８
に送る。

送信アンテナ２４．３４および受信アンテナ５４．６４
は、それぞれ半波長ダイポールアンテナからなり、第２
図に示したように牽引式または自走式の移動台車８０に
搭載しである。

高周波用の送信アンテナ２４と受信アンテナ５４とは同
し形状であって、移動台車８０の中央部に搭載され、長
手方向が矢印８２に示した移動台車８０の進行方向に直
交しているとともに、それぞれの長手方向の中心軸を一
致させて間隔ｄを隔てて並列に配置しである。また、低
周波用の送信アンテナ３４と受信アンテナ６４とは同一
の形状に形成され、高周波用アンテナの外側に配置しで
ある。そして、送信アンテナ３４と受信アンテナ６４と
は、高周波用アンテナに平行していて、長手方向の中心
軸が高周波用アンテナの中心軸に一致している。さらに
、低周波用送信アンテナ３４と高周波受信器ンテナ２４
との間隔および高周波用受信アンテナ５４と低周波用受
信アンテナ６４との間隔が、送信アンテナ２４と受信ア
ンテナ５４との間隔に等しくなっている。

なお、移動台車８ｏには、図示しない位置センサ（距離
計）が設けてあり、移動台車８ｏの基点からの位置を求
めることができるようになっている。

上記の如く構成した実施例の作用は、次のとおりである
。

いま、第３図のように、高周波用の送受信アンテナ２４
．５４と低周波用の送受信アンテナ３４．６４とを搭載
した移動台車８０が、地中の埋設物を探査するために、
地表を矢印８４の方向に移動していくものとする。そし
て、高周波送信器２２は、例えばパルス幅がＩｎｓ　（
ＩＧｆ（ｚ）のパルス発信器であって、探査距離が５０
ｃｍ、低周波送信器３２は、例えばパルス幅が３．３ｎ
ｓ　（３００ＭＨｚ）のパルス発信器であって、探査距
離が２ｍとする。

このとき、移動台車８０に搭載した高周波用送受信アン
テナ２４．５４は、長さｆ＝１５ｃｍ、幅ｂ＝１．５ｃ
ｍ、両者間の間隔ｄ＝７．５ｃｍ。

また低周波用送受信アンテナ３４．６４は、長さＬ＝５
０ｃｍ、幅Ｂ＝５ｃｍＳ画者の間ｍ　Ｄ　＝　２５ｃｍ
にしである。そして、地中７０には、地表に近く細径の
埋設管７５が、地表から数１０ｃｍの所に埋設管７６．
７７が、また地表から１ｍを超えた程度の深さの所に埋
設管７８が存在しているものとする。

第１図に示したコントロールトリガ出力回路４０は、高
周波送信器２２と低周波用低周波送信器３２とを交互に
選択し、例えば１μｓ毎に発信用のトリガ信号を与える
とともに、ＣＰＵ４６に送信器の選択信号を入力する高周波送信器２２は、コントロールトリガ回路４０から
トリガ信号を受けると、パルス幅が１ｎ３、パルス間隔
が例えば数ｎｓのインパクトパルス状の電波２６を発止
する。この電波２６は、送信アンテナ２４を介して地中
７０に発射され、反射波が受信アンテナ５４に受信され
て高周波受信器５２に導かれる。そして、高周波受信器
５２広受信アンテナ５４が受信した電波２６の電界強度
に対応した出力信号をアナログ・ディジタル変換器４２
に送出する。アナログ・ディジタル変換器４２は、入力
してきたアナログ信号をディジタル信号に変換して出力
する。

ＣＰＬＩ４６は、コントロールトリガ出力回路４０から
高周波送信器２２にトリガ信号を送出したことを示す選
択信号を受けると、アナログ・ディジタル変換器４２の
信号を取り込む、そして、ＣＰＩＪ４６は、移動台車８
０に設けた位置センサの出力信号と、アナログ・ディジ
タル変換器４２の出力信号とから、予め与えられている
演算式に基づいてエコーの位置、深さを求め、映像信号
にして表示装置４８に出力して表示する。

表示装置４８には、第４図（Ａ）に示したような、高周
波受信器５２が受信したエコーが表示される。すなわち
、実施例の場合、高周波送信器２２による探査距離が５
０ｃｍであるため、表示装置４８には近接した２本の埋
設管７６．７７のエコー７６ａ、７７ａと、浅い所にあ
る細径の埋設管７５のエコー７５ａとが表示される。し
かし、高周波送信手段２０が発射した電波２６は、埋設
管７８まで届かないため、埋設管７８は検知されず、表
示されない。

一方、コントロールトリガ出力回路４０により低周波送
信器３２にトリガ信号が与えられた場合、低周波送信器
３２はパルス幅が３．３ｎｓの電波３６を例えば１０ｎ
ｓ程度のパルス間隔で出力し、前記と同様にして低周波
受信器６２が受信したエコーが、第４図（Ｂ）に示した
ように表示装置４Ｂに表示される。すなわち、送信アン
テナ３４から発射された電波３６は、波長が長いために
埋設管７８まで届き、そのエコー７８ａを移し出す。

しかし、電波３６は、送信アンテナ２４から発射された
電波２６より分解能が劣るため、地表近くの細い埋設管
７５は検出できず、また近接している２木の埋設管７６
．７７が１本の管の如く、エコーＸのように検知される
。

これにより、オペレータは、第４図（Ａ）、（Ｂ）の画
像を見て総合的に判断し、４木の埋設管７５．７６．７
７．７８を検知することができこのように、実施例にお
いては、周波数の異なる２つの送信手段から高周波と低
周波の電波２６．３６を地中７０に発射することにより
、−度の探査によって、地中７０の浅い部分を高精度で
探査できるとともに、深い所をも探査することができる
。また、コントロールトリガ出力回路４０によって高周
波送信器２２と低周波送信器３２とにトリガ信号を入力
し、発信時期を異ならせているため、両者の発止する電
波が干渉を起こすことがない。

なお、前記実施例においては、２種類の周波数によって
探査する場合について説明したが、送信手段と受信手段
とを３対以上設け、さらに多くの周波数を用いて探査し
てもい、また、前記実施例においては、送受信アンテナ
として半波長ダイポールアンテナを用いた場合について
説明したが、アンテナはホーガンテナやバラボロアンテ
ナ等の他のアンテナであってもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明した如く、本発明によれば、相互に周波数の
異なる複数の送信手段、例えば浅い所を探査する高周波
を出力する高周波送信手段と、深い所を探査する低周波
送信手段とによって探査することにより、−度の走査に
よって浅い所を高分解能で探査できるとともに、漂い所
の探査も可能となる。また、送信タイミング制御手段に
よって、高周波送信器と低周波送信器とを時間的にずら
せて作動させると、両送信器が出力する電磁波の干渉を
避けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る地中探査装置のブロンク
図、第２図は実施例のアンテナの配置状態を示す平面図
、第３区は実施例による探査状態の説明図、第４図（Ａ
）は実施例の高周波電波によるエコーの説明図、第４図
（Ｂ）は低周波電波によるエコーの説明図である。１０−−・地中探査装置、２０　・−・高周波送信手段
、２２　・・・−高周波送信器、２４．３４　・・・−
送信アンテナ、３０−−−一低周波送信手段、３２　・
・−低周波送信器、４〇　−送信タイミング制御手段（
コントロールトリガ出力回路）　、５０−−一高周波受
信手段、５２−高周波受信器、５４．６４受信アンテナ
、６０−−−−一低周波受信手段、６２−一一一低周波
受１Ｂ器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）地中に電磁波を発射し、その反射波を検出して地
中の状態を検知する地中探査装置において、相互に異な
った周波数の電磁波を地中に向けて発射する複数の送信
手段と、これら複数の送信手段に対応して設けられ、送
信手段が発射した前記電磁波の地中からの反射波を受信
する複数の受信手段とを有することを特徴とする地中探
査装置。
（２）前記各送信手段は、送信タイミング制御手段に接
続され、送信タイミング制御手段から送信タイミング信
号を受けて、それぞれが異なった時刻に作動することを
特徴とする請求項１に記載の地中探査装置。