JPH0619471B2

JPH0619471B2 - 地中物体の識別方法および装置

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Publication number: JPH0619471B2
Application number: JP59065013A
Authority: JP
Inventors: 由博道口; 文信高橋; 和夫平本; 政詞西; 真治園田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1994-03-16
Anticipated expiration: 2009-03-16
Also published as: JPS60207085A; US4706031A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は電波を用いて被探査物を識別する技術に関し、
特に地中に存在する埋設物、すなわち、地中物体の材質
を判定して地中物体を識別する技術に関するものであ
る。

〔発明の背景〕

従来、電波を用いて埋設物を検知する装置として、電波
を地中に放射し、埋設物からの反射波を検出し、その反
射波強度と放射から反射波検出までの時間差とから埋設
物の位置を求める手法がある。従来の装置構成を第１図
に示す。発振器３で高周波を発振させ、アンテナ２から
電波を地中に向けて放射する。被探査物である埋設物１
からの反射波を再びアンテナ２で受け、受信信号を増幅
器５を通して表示装置９に送る。一方、制御装置１０で
は、発振器からの送信信号のタイミングを監視し、送信
と反射波の受信の時間差に応じて表示装置９上での受信
信号の表示点を決め、表示する。この方法では、埋設物
の深さ方向位置を上記の電波放射と反射波検出の時間差
と地中での電波と伝播時間から算出する。また埋設物の
水平方向位置は電波放射及び反射波検出のためのアンテ
ナ２を移動させて、反射波強度を観測し、反射波強度の
水平方向分布を求め、反射波強度が最大になる点から推
定する。

地中埋設管の材質は必ずしも鋼管だけでなく、使用目的
によつて塩化ビニール等の材質も使用されている。従つ
て、ある特定の埋設管、例えば、ガス配管の位置を同定
するには、埋設管の材質を判定することが重要となる。
さらに、電波の反射物体の識別は次の観点からも重要で
ある。地中にはガス管等の埋設配管のみならず、岩石や
水道管の破損等によつて出来る水溜り、あるいはガスの
漏出による空洞、さらには考古学的遺物、不発弾等の危
険物等も存在する。したがつて、物体の識別のために
は、物体の形状及び材質を知る必要がある。

従来、電波の反射物体の識別には、反射波強度の違いを
調べる方法が用いられてきた。この方法では、プラステ
イク（又は空気）と金属では反射波の電界強度が、反射
体の位置及び形状が同一の場合、２０ｄＢ程度の差があ
ることに着目している。この方法では、もちろん、外径
が同一の埋設管の材質を区別することはできるが、外径
が異なる場合、あるいは、形状が異なる場合には適用で
きないという欠点があつた。

埋設管検査装置では、地中の探査結果を映像情報として
表示する方法がとられる。この場合、岩石や地中に存在
する空洞による反射信号も映像表示すると、画面が複雑
となり、場合によつては、目的とする埋設管の情報が不
要な情報の中に埋もれてしまい、両者の識別が困難とい
うことも起る。したがつて、反射波から不要信号（以下
クラツタノイズと呼ぶ）を除去し、有用な情報のみを処
理し、映像表示することも重要である。

〔発明の目的〕本発明は、上記の問題点を解決するた
めになされたものであって、地中物体の形状や大きさに
関わらずに、材質を確実に判定して、目的とする地中物
体を良好に識別することのできる地中物体の識別方法お
よび装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

以下、本発明の概要を原理的な観点から述べる。

本発明では、レーダー電波の反射体が導電性であるか非
導電性であるかを、パルス状の入射電波と反射波の位相
を比較することにより行なう。まず、本発明の原理につ
いて説明する。

第２図のように、直線偏波の電磁波が媒質Ｉ中を伝搬
し、媒質IIで反射する場合を考える。入射電磁波の電界
成分Ｅ_ｉは、入射面内に垂直であるとする。また、媒質
Ｉ、及び媒質IIの誘電率、透磁率、導電率は各々、
ε_ｉ，μ_ｉ，σ_ｉ（ｉ＝Ｉ，II）とし、入射波、反射
波、透過波の反射面に対する角度をθ_ｉ，θ_ｒ，θ_ｔと
する。入射波の電界、及び磁界をＥ_ｉ，Ｈ_ｉとし、反射
波、透過波の電界、磁界をＥ_ｒ，Ｈ_ｒ、及びＥ_ｔ，Ｈ_ｔ
とすると、反射面における電界，磁界の接線成分の連続
性から次式が導かれる。

ここで、ｋ_ｉ（ｉ＝Ｉ，II）：媒質ｉ（ｉ＝Ｉ，II）で
の波数(1)，(2)より、反射波Ｅ_ｒと入射波Ｅ_ｉは、次の
関係を満足する。

角周波数がωの電磁波が、誘電率εε_０（ε：比誘電
率、ε_０：真空の誘電率）、透磁率μμ_０（μ：比透磁
率、μ_０：真空の透磁率）、導電率σの媒質を伝搬する
時の波数ｋはマツクスウエルの方程式より次のように導
かれる。

ここでｊ：虚数単位レーダーで、反射波が受信できるのは、第２図に示す入
射角θ_ｉが小さな場合であるため、まずθ_ｉ＝０として
説明する。θ_ｉ＝０の場合(3)式は次のように表わせ
る。

(3)式から得られるＥ_ｒ／Ｅ_ｉの値をＺ＝ａ＋ｊｂ
（ａ，ｂは実数）とすると、反射波は入射波に対し、位
相がａｒｇ（ｚ）進む。ここでａｒｇ（ｚ）は、複素数
ｚの偏角を表す。例えば、ａ＞０でｂ＝０の場合は、反
射波の位相は、入射波に対し同相で、また、ａ＜０，ｂ
＝０の場合は、入射波と逆位相の反射波が得られる。

地中物質を探査する場合、媒質Ｉは土で、比誘電率ε
_ｉｒが、乾土でおよそ４、湿土でおよそ１０である。透
磁率は、μ_０（真空の透磁率４π×１０^-7Ｈ／ｍ）、す
なわち、比透磁率μ_ｉｒ＝１で、導電率σ_Ｉは、乾土で
およそ１０^-4Ｓ／ｍ（／ｍ）、湿土でおよそ１０^-2Ｓ
／ｍえある。

また、電磁波の放射、及び受信では、電磁波の周波数が
低くなるほど大きなアンテナが必要となることから、通
常、レーダーではおよそ数十MHz以上の周波数の電磁波
が使用される。電磁波周波数を１００ＭＨｚとし、媒
質Ｉを乾土とした場合、 σ_ｉ≪ωε_ｉ ……(5) となるため、乾土の比誘電率ε_Ｉｒ＝４、比透磁率μ
_Ｉｒ＝１を(4)式に代入し、σ_ｉを無視することとする
ととなり、μ_Ｉｒ＝１より、μ_Ｉ＝μ_０であるので、(5)
式中のｋ_Ｉ／μ_Ｉ＝ｋ_Ｉ／μ_０は、次のように表せる。

一方、媒質IIの反射体を鉄とすると、誘電率ε_IIは、ε
_０程度で、透磁率μ_IIは、およそ３００μ_０程度であ
る。また、導電率σ_IIは、およそ１０⁷Ｓ／ｍでσ_II≫
ωε_IIとなるため、(4)式よりｋ_IIは、となる。従つて、(5)式中のｋ_II／μ_IIは、となる。(7)式と(9)式を比較すると、(7)式のｋ_Ｉ／μ
_Ｉはおよそ３．３×１０^６であるのに対し、(9)式のｋ
_II／μ_IIはおよそ３．５×１０^９である。従つて、(5)
式よりとなる。これより、反射波は、入射波と逆位相となる。

反射波と入射波が逆位相となるのは、反射体の導電率が
極めて大きいことに起因している。従つて、媒質IIが導
電率の高い物質、例えば水、金属等である場合は、(10)
式で得られたのと同一の結果が得られる。また、金属や
水が反射体の場合に反射波の位相が入射波に対し逆転す
る性質は、電磁波の周波数の高低に依存しない。

一方、媒質IIが非導電性の絶縁体あるいは、誘電体の場
合、導電率σ_II０で、透磁率は真空中の値μ_０に等し
いため、波数ｋ_ＩＩは、次のようになる。

この場合、(5)式より、反射波Ｅ_ｒは、となる。従つて、ωε_Ｉε_０≫σ_Ｉの場合には、反射波
Ｅ_ｒは、となり、媒質ＩとIIの比誘電率の大小関係により反射波
の位相は、入射波と同位相か逆位相となる。土の比誘電
率ε_Ｉは、４〜１０程度であるが、反射体が空気の場
合、比誘電率ε_2r＝１で、反射波の位相は入射波と同位
相となる。しかし、電磁波の周波数で変化させ、ωε_1r
ε_０σ_Ｉと同程度とした場合、(12)式から分かるよう
にＥ_ｒ／Ｅ_ｉは、虚部を有する複素数となり、反射波と
入射波には、θ≠０゜，１８０゜の位相ずれが生じる。
例えば、乾土の場合、σ_Ｉ１０^-4Ｓ／ｍで、比誘電率
ε_Ｉｒ４程度であるから、例えば０．５ＭＨｚの電波
では、Ｅ_ｒ／Ｅ_ｉ＝０．３５−０．１８ｊとなり、反射波は、入射波に比べ位相がおよそ２７゜お
くれる。

また、湿土である場合には、比誘電率ε_Ｉｒ１０程度
であり、導電率σ１０^-2Ｓ／ｍである。この場合に
は、電磁波周波数が１０ＭＨｚでは、(5)式よりＥ_ｒ／Ｅ_ｉ＝０．６６６−０．１５６ｊとなり、反射波の位相は入射波の位相よりおよそ１４゜
おくれている。また電磁波周波数を１００ＭＨｚとすれ
ばＥ_ｒ／Ｅ_ｉ＝０．５２３−０．０３２ｊとなり、反射波の位相は、入射波の位相と、ほぼ等しく
なる。上記より、媒質Ｉが湿土の場合でも、反射体が非
導電性の場合、電磁波周波数を変化させることにより入
射波と反射波の位相のずれが変化する。

また、反射体がポリエチレン等の誘電体の場合比誘電率
ε_2rが２〜１０程度であるが、電磁波周波数を変化させ
ると、反射体が空気であつた場合と同様に、反射波と入
射波の位相のずれが変化する。

先に述べたように、導電性物質が反射体の場合は、電磁
波周波数の高低によらず、反射波の位相が逆転するた
め、電磁波の周波数を変化させて、入射波と反射波の位
相を比較すれば、反射体が導電性物質か、非導電性物質
かを区別できる。

以上の説明では、第２図に示したように電波の電界成分
が電波の入射面に垂直であるとしたが、電界成分が入射
面内にある場合についても、反射体への入射波Ｅ_ｉと反
射波Ｅ_ｒの関係(5)式が成立する。従つて、入射波と反
射波の位相を比較することにより、レーダー電波の反射
体が導電性が非導性であるかを弁別できる。

また、電波の偏波が楕円、もしくは円である場合につい
ても、電界成分は、直交する２つの直線偏波の和として
表わすことができるため、本発明の原理が適用できる。
従つて、本発明のレーダー装置では、線状アンテナだけ
でなく任意のアンテナが使用できる。

本発明では、パルス状電磁波を使用するが、第３図に示
すパルスの繰り返し周期ｔ_ｄは、電波の反射体までの距
離算出の必要性から、従来のレーダー同様電波到達限界
ｌ_ｄまでの電波伝搬時間２ｌ_ｄ／ｖ（ｖ：電波伝搬速
さ）より大きくする必要がある。また地中探査の水平方
向の分解能は、電磁波放射ビーム角を絞つた指向性アン
テナを使用するか、あるいは開口面合成法等を用いるこ
とにより向上でき、本発明の原理は、これらの方法と組
みあわせて使用することにより、埋設探査機能を大幅に
向上できる。

さらに、反射波と入射波の位相の比較によりレーダー電
波の反射体が導電性であるか非導電性かを得る本発明の
原理は、地中埋設物探査レーダーだけでなく、他のレー
ダー装置にも適用できる。例えば、空からレーダーによ
り地上を観測する場合、海や川からの反射波の位相が入
射波から、周波数によらず１８０゜ずれるのに対し、地
面からの反射波の位相は周波数の増減に伴い変化する。
従つて、飛行機や宇宙衛星用レーダーに本発明を適用し
た場合にも、昼夜、温度等に関係なく容易に陸海等の区
別ができる。

〔発明の実施例〕

ここで本発明の構成について説明したい。第４図は、本
発明の基本的構成を示す図である。１が探査対象となる
埋設物であり、探査のため、アンテナ２から電波を放出
し、その反射波を観測する。３は、放出電波の発振器で
ある。４は送受切換器であり一般にサーキユレータを用
いる。つまり、発振器３からの信号は送受切換器４を通
つてアンテナ２へ供給され、電波となつて埋設媒質に入
射し、埋設物１で反射して再度アンテナ２へ至る。アン
テナ２で得た埋設物１からの反射信号は、送受切換器４
で増幅器５の方向へ切換えられる。増幅器５からの信号
を位相弁別器６で位相弁別する。位相弁別器６には、発
振器３からの信号も入力され、反射波信号と、その位相
に対応する信号を得る。位相弁別器６の出力は、処理装
置７に入力され、位相弁別に従つた処理をして、埋設物
１の映像を得る。処理装置７には、アンテナ位置検出装
置８の出力も入力される。アンテナ位置検出装置アンテ
ナ位置検出装置８は、あらかじめ設定した位置からアン
テナ２が移動した距離を求めるもので、例えば地表に接
して回転する車輪と、その回転数から移動距離を求める
手段等、公知の手段を用いることができる。これによつ
て埋設物１の位置情報を得る。処理装置７の結果を、表
示装置９に表示する。第４図の構成における各部の波形
を第５図に示す。発振器３の出力は、パルス変調された
波形であり〔第５図(a)〕、その周波数は、数十ＭHzか
ら数ＧHzを使用する。信号の時間幅は埋設物までの距
離、媒質中の電波の速度によつて調節するが、１ｎｓか
ら数十ｎｓである。発振器３の出力信号がアンテナ２か
ら放出されるため、埋設媒質に入射する電波の波形は発
振器３の出力波形と同一である。埋設物１で反射された
反射電波信号をアンテナ２で検出し、増幅した信号波形
が増幅器５の出力である。増幅器５の出力波形に示すよ
うに、埋設物１がガス・空気状の場合と、金属の場合と
で、検出信号の位相は入射信号と変わつて来る〔第５図
(b),(c)〕。反射波の第１波が、入射波と同相か否かを
判定し、位相弁別器６の出力波形として第５図(d)，(e)
に示す様に、同相の場合正極性、逆相の場合負極性のパ
ルス信号を得る。また、反射波信号の絶対値信号も得ら
れる〔第５図(f)〕。この信号を処理して、映像化する
のが処理装置７である。以上の説明でわかるように、本
発明では、埋設対象の違いによる位相変化をいかに検知
するるか、また、その検知結果をいかに処理して映像化
するかが重要なポイントとなる。これらの点が、従来と
異なる新規なものであるので、以下、位相弁別器６と、
処理装置７の内容を詳細に説明する。

第６図は、本発明の位相弁別器６に関する第１の実施例
を示す図である。また、第７図，第８図は位相弁別器６
の各部の波形を示す図である。第６図，第７図，第８図
を参照しながら説明する。６０１は、計数回路、６０２
はパルス発生回路である。６０１は、発振器３の信号を
得て、それから一定時間遅れたパルス信号を出力する。
この遅延時間は、計数回路の計数値によつて制御され
る。つまり、ｎを０〜Ｎとして、 Δｔ＝ｎ・Δτ ｎ＝０〜Ｎなる遅延時間Δｔを発生する。ｎは、ある時刻からの３
の信号発生回数である。計数値がＮ＋１になると計数回
路はオーバーフローし、０となる。３の出力信号からΔ
ｔ遅延したパルス信号が、パルス発生回路６０２の出力
となる〔第７図(b)〕。パルス発生回路６０２の出力に
よつて、サンプリング装置６０３は増幅器５の出力をサ
ンプリングする。いいかえれば、発振器３の出力信号に
おいて、信号出力からつぎの信号出力の間をｎ等分し、
ｎ等分された各点について、５からの信号をサンプリン
グすることになる。つまり、発振器３の出力１ケについ
て１回のサンプリングであり、データの採取効率は悪い
が、数十ＭＨｚから数ＧＨｚのデータを扱うため実用上
やむを得ない。この様なサンプリング操作をすることに
よつて、反射波の波形を、時間がｎ倍に拡大されたもの
として得ることができる。つまり、原反射波波形の周波
数をＦＨｚとすると、サンプリング装置６０３の出力と
して得られる反射波〔第８図の(d)または第８図の(a)〕
の周波数_ｒは、_ｒ＝Ｆ／ｎ（Ｈｚ）となる。Ｆは、数十ＭＨｚから数ＧＨｚ、ｎは２００前
後であるので、_ｒは数百ｋＨｚから数十ＭＨｚとな
る。この様にして、低い周波数域に移動した反射波信号
がサンプリング装置６０３から得られる。第８図の(a)
は、サンプリング装置６０３で得られる反射波信号例を
示し、この反射波信号に対して、位相弁別を行なう。第
６図の６０４ｍ、６０４ｐはコンパレータである。一方
のコンパレータ６０４ｍは、負極性信号に対するコンパ
レータ、他方のコンパレータ６０４ｐは正極性信号に対
するコンパレータを示す。このコンパレータの比較レベ
ルを第８図(a)で、破線として示す。この比較レベルを
越えると、各コンパレータ６０４ｐ、６０４ｍの出力は
高レベルとなる〔第８図(b)，(c)〕。各コンパレータ６
０４ｍ、６０４ｐの出力は、ＯＲ論理素子６０５に入力
され、両信号のＯＲ論理をとる。つまり、ＯＲ論理素子
６０５の出力は、コンパレータ６０４ｍ、または、コン
パレータ６０４ｐの出力が高レベルの時、高レベルとな
る〔第８図(d)〕。６０６は、リ・トリガラブルワンシ
ヨツト素子であり、ＯＲ論理素子６０５の出力が低レベ
ルから高レベルになるエツジで高レベルに変化する。低
レベルに低下するのは、ＯＲ論理素子６０５の出力が低
レベルになつてからΔｌ後であつて、Δｌはあらかじめ
設定する。Δｌの値としてサンプリング装置６０３の出
力の半波長程度をとると、リ・トリガラブルワンシヨツ
ト素子６０６の出力は、第８図(e)に示す様に、反射波
信号が存在する時間だけ高レベルとなる。６０７ｍ，６
０７ｐは各々ＡＮＤゲート素子である。また、６０８
ｍ，６０８ｐはフリツプ・フロツプ素子である。６０９
ｍ，６０９ｐは、反転ゲート素子である。ＡＮＤゲート
素子６０７ｍ，６０７ｐは、は、ふたつの入力が共に高
レベルのとき、出力が高レベルとなる。このため、片方
の入力を低レベルにすることによつて、他方の入力に無
関係な状態、つまり、マスク状態にすることができる。
これらの動作を、第８図に示す動作波形を用いて説明す
る。まず、反射波がない場合を考える。この時、フリツ
プフロツプ素子６０８ｍ，６０８ｐの出力は低レベルで
あるので、反転ゲート素子６０９ｍ，６０９ｐの出力
は、その反転レベルである高レベルである。よつて、Ａ
ＮＤ論理素子６０７ｍ，６０７ｐは、各々、各コンパレ
ータ６０４ｍ，６０４ｐの出力を受けつけ得る状態とな
つている。この段階で、第８図(b)，(c)に示すように、
正極性の信号が時間的に早く検出される反射波があつた
とする。先にコンパレータ６０４ｐの出力信号がＡＮＤ
論理素子６０７ｐを通過して、フリツプフロツプ素子６
０８ｐをトリガして高レベルに変化させる。すると、反
転ゲート素子６０９ｍの出力は低レベルとなるため、フ
リツプフロツプ素子６０８ｐの出力が低レベルになるま
でコンパレータ６０４ｍの出力を受けつけない。すなわ
ち、コンパレータ６０４ｍの出力が変化し、高レベルと
なつてもフリツプフロツプ素子６０８ｍはトリガされず
低レベルのままである。これは、反転ゲート素子６０９
ｍの出力でコンパレータ６０４ｍの出力がマスクされる
ためであり、このマスク状態は、フリツプフロツプ素子
６０８ｐの出力が、リ・トリガラブルワンシヨツト素子
６０６の出力が高レベルから低レベルに変化するエツジ
でトリガされるまで継続する。これらの動作は、正極性
の反射波が時間的に早く検出される場合である。逆に負
極性の反射波が早く検出される時は、フリツプフロツプ
素子６０８ｍが高レベルにセツトされるため、反転ゲー
ト素子６０９ｐは低レベルになり、コンパレータ６０４
ｐの出力がマスクされる。このため、フリツプフロツプ
素子６０８ｐの出力は低レベルのまま変化しない。以上
の動作例で詳しく説明したように、正極性の信号が時間
的に早く検出されるとフリツプフロツプ素子６０８ｐ
に、負極性が早い場合はフリツプフロツプ素子６０８ｍ
に高レベルの出力がある。６１０は、反転バイアス回路
であり、フリツプフロツプ素子６０８ｍの出力を反転
し、さらにバイアスを加える。これによつて、反転バイ
アス回路６１０の出力は、フリツプフロツプ素子６０８
ｍの出力が低レベルにあるとき０に、高レベルにあると
き負極性方向の出力信号になる。６１１は加算器であ
る。加算器６１１は、反転バイアス回路６１０の出力と
フリツプフロツプ素子６０８ｐの出力を加算するもので
ある。両フリツプフロツプ素子６０８ｍと６０８ｐの出
力は、両方同時に高レベルになることはない。さらに、
反転バイアス回路６１０で反転バイアス処理をするた
め、フリツプフロツプ素子６０８ｍに出力がある時は負
極方向に、フリツプフロツプ素子６０８ｐに出力がある
時は正極方向の出力信号が得られる。よつて、本実施例
では、第５図の(d)，(e)に示す様な、反射波が入射波と
同相の時正極性信号、逆相の時負極性信号となる出力信
号を得ることができる。また、６１１_Ｒは、ＯＲ論理素
子であつて、フリツプフロツプ素子６０８ｍか６０８ｐ
の出力波形があるとき高レベルに出力する。ＯＲ論理素
子６１１_Ｒの出力は、処理装置７の反射波強度信号に使
用されるが、本実施例では、高レベルの値は一定である
ので、反射波があるかないかの判定しかできない。反時
波強度情報まで映像化時に反映させる手法については、
第３の実施例で示したい。

つぎに。本発明の位相弁別器６の第２の実施例について
詳述する。第９図は、第２の実施例に関する位相弁別器
６の構成を示す図である。本実施例は、第１の実施例の
変形であつて、反射波が存在する部分にゲートをかけ、
ゲート内に入る信号についてサンプリングすることに特
徴がある。第９図からわかる様に、本実施例は、第１の
実施例に計数値設定器６１２，６１３を追加した。この
計数値設定器６１２，６１３は、０〜Ｎまでの値を設定
できる。例えば、この設定値をｋ_１，ｋ_２する。ｋ_１，
ｋ_２は計数回路６０１の下限、上限の計数値を設定する
ものである。つまり、計数回路６０１のｎは、ｋ_１から
ｋ_２へ増加する様に計数する。ｎがｋ_２に達してオーバ
ーフローすると設定値ｋ_１が計数回路６０１にロードさ
れる。つまり、遅延時間Δｔは、 Δｔ＝ｋ_１Δτ〜ｋ_２Δτ までの値を取る。これは、第１０図の波形に示す様に、
サンプリング装置６０３の出力はｋ_１Δτからｋ_２Δτ
までの間をサンプリングした波形となり、等価的にｋ_１
Δτからｋ_２Δτまでゲートをかけたことになる。本実
施例によれば、反射波が存在する部分にのみゲートを印
加することができる。このため、不要な雑音反射波をゲ
ートからはずすことによつて、目的とする埋設物からの
反射波のみを抽出して、鮮明な画像を形成できる。ま
た、ゲートをかける位置であるｋ_１Δτ，ｋ_２Δτは、
埋設媒質の電波の速度をｖとすると、各々、Ｌ_１＝ｋ_１Δτ・ｖ／２Ｌ_２＝ｋ_２Δτ・ｖ／２なる距離Ｌ_１，Ｌ_２に対応する。このため、ゲートを使
用する本実施例は、距離Ｌ_１からＬ_２の間を検査対象と
でき、埋設媒質の深さを種々変えて埋設物を探査するこ
とが可能となる。

次に、本発明の位相弁別器６に関する第３の実施例につ
いて述べる。第１１図は、本実施例に関する位相弁別器
６の構成を示し、第１２図は各部の波形を示す図であ
る。本実施例は、第１，第２の実施例を変形し、反射波
の位相情報のほかに、反射波強度も出力できる様にした
ものである。第３の実施例では第２の実施例を示す構成
図である第９図を、以下のように変更する。６１４は、
反射波相応の波形であるサンプリング装置６０３の出力
を整流する全波整流回路である。その出力は第１２図
(b)に示すように、サンプリング装置603の出力の負の部
分を反転したものとなつている。全波整流回路６１４の
出力は、反射波信号の強度情報も含んでいる。本実施例
は、全波整流回路６１４の出力を、アナログスイツチ素
子６１５に供給し、反射波が検出された状態を示すＯＲ
論理素子６１１_Ｒの出力でアナログスイツチ素子615を
導通させる構成とする。今、第１２図(a)に示すよう
に、正極性の信号が時間的に早く検出される位相状態を
考慮する。この場合、第１，第２の実施例で詳述したよ
うに、ＡＮＤ論理素子６０７ｍはマスクされ、フリツプ
フロツプ素子６０８ｐが第１２図(c)に示すような高レ
ベル信号を出力する。このため、アナログスイツチ素子
６１５は、ＯＲ論理素子６１１_Ｒが高レベルの間、つま
り、６０８ｐが高レベルの間導通状態となる。よつて、
アナログスイツチ素子６１５の出力は、フリツプフロツ
プ素子６０８ｐの出力がある間、全波整流回路６１４の
処理結果を出力する波形となる。負極信号が時間的に早
く検出される時でも、フリツプフロツプ素子６０８ｍが
高レベルとなるので、結果としてアナログスイツチ素子
６１５から反射波強度を示す信号が出力される。ただ、
アナログスイツチ素子６１５から出力があるのは、フリ
ツプフロツプ素子６０８ｐ、又は、６０８ｍのいずれか
が動作するときのみである。反射波の位相に関する出力
は、加算器６１１から得られ、これは、第１，第２の実
施例と同じである。以上に述べたように、本実施例によ
れば、正極性信号が早いか、負極性信号が早いかの位相
識別情報が加算器611から、また、反射波強度を示す信
号がアナログスイツチ素子６１５から得られる。アナロ
グスイツチ素子６１５の出力である強度情報を用いて、
例えば、強度の強い所と弱い所を濃淡画像で表示する処
理方法が可能となる。さらに、正極性、負極性を判定し
て、その色違い表示をすることもでき、これによつて正
極性信号か負極性信号かの識別が明瞭となる。本実施例
では、全波整流回路６１４を用いて単極性の信号を得て
いるが、もし両極性の信号を処理装置７で処理できるな
らば全波整流回路６１４は不要となりサンプリング装置
６０３の出力を直接処理装置７に導びくことも可能であ
る。

第１３図は、位相弁別器６の第４の実施例について、そ
の構成を示す図である。本実施例は、発振波形の周波数
を変化させて反射波形を得、さらに、周波数の異なる反
射波形の位相を相互に比較することに特徴がある。第１
３図において、第３の実施例と異なる点を中心に、説明
する。第１３図の一点鎖線の内部は第１１図に示した一
部の構成と同一であつて、出力を示す各線、６９１，６
９２，６９３は各々、サンプリング装置６０３、各フリ
ツプフロツプ素子６０８ｍ，６０８ｐの出力に対応す
る。６２１ｍ，６２１ｐは、波形メモリである。同様
に、６２２ｍ，６２２ｐも波形メモリであり、フリツプ
フロツプ素子６０８ｍ，６０８ｐの出力をメモリする。
この場合、発振波形の周波数が異なるものについて、各
波形メモリ６２１ｍ，６２２ｍ、または、各波形メモリ
６２１ｐ，６２２ｐに記憶される。第１４図に、ふたつ
の異なる周波数の発振波形に対するサンプリング装置６
０３の出力と、波形メモリ６２１ｐ，６２２ｐの出力を
示す。この場合は、正極性信号が時間的に先に検出され
るため、波形メモリ６２１ｍ，６２２ｍの出力は低レベ
ルのまま不変である。６２３ｍ，６２３ｐは、排他的論
理和素子であり、例えば、排他的論理和素子６２３ｐの
出力は第１４図(d)のようになる。６２４ｍ，６２４ｐ
はワンシヨツト素子であり、排他的論理和素子６２３
ｍ，６２３ｐの出力により一定幅の高レベルから低レベ
ルに変化する信号となる〔第１４図(e)〕、このワンシ
ヨツト素子６２４ｍ，６２４ｐの出力の幅が、信号検出
の位相遅れ幅を規定するものである。６２５ｍ，６２５
ｐは、NAND素子であり、各々、排他的論理和素子６２３
ｍとワンシヨツト素子６２４ｍ、排他的論理和素子６２
３ｐとワンシヨツト素子６２４ｐのNAND論理をとる。こ
の例では、ＮＡＮＤ論理素子６２５ｐの出力波形となる
〔第１４図(f)〕。

NAND論理素子６２５ｐの出力パルスは、フリツプフロツ
プ素子６２６ｐのセツトパルスとなる。同様に、NAND論
理素子６２５ｍは、フリツプフロツプ素子６２６ｍのセ
ツトパルスである。フリツプフロツプ素子６２６ｐと６
２６ｍのリセツト信号は、各々、ＯＲ論理素子６２７
ｐ，６２７ｍの出力のネガテイブエツジである。第１４
図(h)に示すように、ＯＲ論理素子６２７ｐの出力は、
波形メモリ６２１ｐ，６２２ｐの論理和である。フリツ
プフロツプ素子６２６ｍの出力は、反転バイアス回路６
１０で反転バイアスされ、フリツプフロツプ素子６２６
ｐの出力と加算器６１１で加え合わされる。加算器６１
１の出力は、位相情報を示し、位相弁別器６から処理装
置７に出力される。一方、ＯＲ論理素子６１１_Ｒの出力
は、アナログスイツチ素子６１５を制御し、ＯＲ論理素
子６１１_Ｒの出力が高レベルにあるとき、全波整流回路
６１４の出力がある。アナログスイツチ素子６１５の出
力は、反射波の強度信号となる。いままでの説明は、排
他的論理和素子６２３ｐの出力が、ワンシヨツト素子６
２４ｐの出力の幅より小さい時について考えた。これに
対して、排他的論理和素子６２３ｐの出力幅がワンシヨ
ツト素子６２４ｐの出力幅より大きい場合を考える。こ
の時、各排他的論理和素子６２３ｐとワンシヨツト素子
６２４ｐとの出力が共に低レベルとなる時間はないた
め、NAND論理素子６２５ｐの出力は低レベルで不変とな
る。よつて、フリツプフロツプ素子６２６ｐのセツト信
号が発生しないため、加算器６１１、アナログスイツチ
素子６１５の両方から出力がない。つまり、ワンシヨツ
ト素子６２４ｐの時間幅を調整することにより、この時
間幅に対する、ふたつの発振周波数の位相差が、設定時
間幅内にあるかどうかを判定できる。設定時間幅内にあ
る時は、反射波の位相、強度情報が出力される。しか
し、設定時間幅より大きい時は、両方の出力がない。い
いかえれば、ふたつの周波数で位相関係が明らかな材質
からの反射波のみを検出できることになる。例えば、埋
設物が金属のような良導体では、数十ＭＨｚから数ＧＨ
ｚの広い範囲で位相の周波数依存性は小さい。このた
め、ワンシヨツト素子６２４のパルス幅を小さくして、
金属からの反射波のみを検出し映像化できる。岩石や、
ガス等は、位相の周波数依存性が大きく、除去されるた
め、特性の材質のみを検出することができる。

以上、各実施例によつて、位相弁別器６の内容を詳しく
説明した。位相弁別器６により、反射波信号で、正極信
号が時間的に早く検出されるか否かという位相情報と、
反射波の強度情報が得られる。両者は、処理装置７に伝
送され、映像化処理を施こされる。

つぎに実施例は、先に述べた４ケの実施例とは異なり、
位相弁別器６において位相の正負のみを検出するのでは
なく、その位相角度までを求めることに特徴がある。こ
のため、入射波形と、反射波形の相関演算によつて、両
波形の位相の差を求めるものである。第１４ａ図は、本
実施例による位相弁別器６の内容を示すものであり、第
１４ｂ図は波形の関係を示すものである。第１４ａ図に
おいて、計数回路６０１、パルス発生回路６０２、サン
プリング装置６０３はすでに述べてあるものと同一であ
る。６３０は、波形記憶装置であり、アンテナ２に加え
られる波形をあらかじめ記憶してある。６３１は、マイ
クロコンピユータから成る処理装置である。サンプリン
グ装置６０３で得られる波形は、第１４ｂ図の(a)に示
す様に時刻ｔ_１から始まる。これは、Δｔ_Ｐ分に対応す
る時間だけ位相が遅れている。このΔｔ_Ｐを求めれば、
入射波形と反射波との位相差を知ることができる。この
ため、処理装置６３１は、サンプリング装置６０３の出
力を外挿し、振幅が０から始まる正弦波を作る。また、
ｔ_１から始まる入射波形が波形記憶装置６３０から得ら
れるので、両者の相関を求める。結果を第１４ｂ図(c)
に示すが、Δｔ_Ｐずれた所にピークが形成され、この点
を時間の差と認めることができる。これより、入射波の
周波数がわかつているため、位相を知ることができる。
本実施例では、ノイズの影響を低減させるために相関演
算を用いた。第１４ｂ図に示すようなノイズが少ない時
は、サンプリング装置６０３の外挿点が振幅０の所と交
わる点としてΔｔ_Ｐを求めることもでき、これが本実施
例の変形例となる。また、入射の位相を送信のたびに変
えて、反射波との位相差を求めることも考えることがで
き、これも本実施例の別な変形例である。さらに、入射
周波数を変化させて、埋設物の電気的特性を詳細に調べ
ることもできる。

さて、レーダによつて受信した反射波の波形および位
相、レーダの位置から、反射体の映像を表示する手段に
おいて述べる。

第１５図に示す反射体である埋設物１の位置および、ア
ンテナ２を走査した場合、レーダの各走査位置での反射
波波形は図に示した様になる。アンテナ２から発信した
電波は、広がつて伝播するので、埋設物１からの反射電
波は、アンテナ２の走査位置ｘ_０からｘ_ｅまでの範囲で
受信できる。走査位置ｘ_ｉでのアンテナから埋設物の表
面までの距離は、ｌ_ｉで示す。走査位置ｘ_ｉにおける電
波の受信波形１０２を縦軸を電圧、横軸を電波を発信し
た時刻からの経過時間で表わすと、波形１０２が立上る
時間ｔ_ｉは、埋設物１とアンテナ２の距離ｌ_ｉと次の様
な関係にある。

ｔ_ｉ＝２ｌ_ｉ／Ｃ……(14) ここで、Ｃは、電波の伝播速度である。

そこで、アンテナ２で受信した反射波の立上り時間ｔ_ｉ
から、埋設物１を映像化する時、アンテナ２から発信し
た電波が広がることを考慮せず、言い換えれば、電波が
Ｚ軸に平行に伝播すると仮定して、埋設物１の反射位置
の座標（ｘ_ｉ，Ｚ_ｉ）を次式より求め、作図すると第１
６図に示す埋設物１の映像１０３を得る。

Ｚ_ｉ＝ｌ_ｉ＝Ｃｔ_ｉ／２……(15) 第１５式で求めた反射点の座標（ｘ_ｉ，Ｚ_ｉ）で作図し
た映像１０３は、実際の電波はひろがつて伝播している
ので、真の反射点にくらべｘおよびＺ方向に拡大されて
しまい、埋設物１の表面とはかなり異なる映像になる。

したがつて、電波がひろがつて伝播することを考慮に入
れて、埋設物１の形状に即した反射面の映像を表示する
方法について、第１７図に示す模式図で説明する。

まず、ｘ−Ｚ平面にて、走査位置ｘiを中心に半径ｌ_ｉ
の円弧１０４を描く。円弧１０４は、走査位置ｘ_ｉから
発信した電波のひろがりに相当した長さである。受信波
の立上り時刻ｔ_ｉが得られたということは、第１４式に
より、反射位置は、円弧１０４上に存在することにな
る。同様にｘ_Ｏからｘ_ｅに到る各走査位置について、そ
れぞれ円弧を描いていけば、第１８に示す様な埋設物１
の表面に沿つた像１０５が作図できる。しかし、この方
法では、埋設物１の表面に関係のない余分な円弧が描か
れてしまうので鮮明な映像にするには次に説明する作図
方法を用いる。即ち、走査位置ｘ_ｉで反射波が発信後ｔ
_ｉにて受信されたとする。したがつて反射体は、走査位
置ｘ_ｉから半径ｌ_ｉ（ｌ_ｉ＝Ｃｔ_ｉ／２）の円弧１０４
上に存在することになる。同様にｘ_０からｘ_ｅに到る各
走査位置について、それぞれ円弧を描いていけば、第１
８図に示す様な埋設物１の表面に沿つた像が作図でき
る。しかし、この方法を単に用いただけでは、埋設物１
の表面に関係のない余分な円弧が描かれてしまう。鮮明
な映像を作る作図方法を以下に説明する。

第１８図の映像で枠１２０の中の図を拡大して第１８
(a)図に示す。第１８(a)図において、円弧１０４は、埋
設管１の表面に接するが、円弧104の線分が細いため、
埋設管１の表面を鮮明に図形化できない。すなわち、各
円弧１０４が重なつた部分が、反射体が存在する可能性
が高い位置と見なせるので、第１８(a)図の円弧１０４
が重なり合つた位置だけを抽出して表示したのが第１８
(b)図である。点１２１は２本の円弧１０４が交叉した
位置である。線が細い円弧ほど、複数の円弧が重なる部
分が少なく、点状の交叉部分が埋設物１の表面形状とは
かけ離れた映像を形成する。そこで、円弧の線分を太く
して映像化するとどうなるかを示す。第１８(c)図に、
円弧１０４ａを太くして描いた図を示す。枠１２０で示
す部分で、円弧１０４ａが重なつた回数が多い部分だけ
を映像化すると第１８図(d)図のハツチングで示した形
状の様になる。埋設管１に対して円弧１０４ａが４本以
上重なつた部分を図示したのが映像１２２である。円弧
の幅を太くすると、円弧が重なる部分は点から面に広が
るが、その映像は埋設物１の形状を正確に再現できな
い。そこで、円弧の線分を太くして、その重なり部分で
埋設管１の形状を正確に再現できる方法を以下に述べ
る。

まず、伝播時間ｔ_ｉが得られた場合、走査位置ｘ_ｉを中
心として、半径ｌ_ｉ（ｌ_ｉ＝Ｃｔ_ｉ／２）の円弧を描
く。ただし、この円弧は、波の波面と考える。伝播時間
ｔ_ｉについて測定誤差がΔｔであつたとすると、半径ｌ
_ｉから半径ｌ_ｉ＋２Δｌ（Δｌ＝ＣΔｔ／８）までは、
強度１、半径ｌ_ｉ＋２Δｌからｌ_ｉ＋４Δｌまでは強度
−１、また、半径ｌ_ｉからｌ_ｉ＋Δｌおよび半径ｌ_ｉ＋
３Δｌからｌ_ｉ＋４Δｌまでは強度１ｊ（ｊは虚数記
号）、半径ｌ_ｉ＋Δｌからｌ_ｉ＋３Δｌまでは強度−１
ｊの円弧を描く。すなわち、伝播時間ｔ_ｉが得られた
ら、反射体は、走査位置ｘ_ｉから、半径ｌ_ｉからｌ_ｉ＋
４Δｌまでの距離で、角度θの範囲内に存在することに
なる。上記の区分した円弧の強度で実数部と虚数部で表
わしたのは、その領域内で反射体の存在を確率分布とし
て表わしたことに相当する。以下、映像の表示方法を詳
細に説明する。

第１９図に、ｘ−Ｚ平面を構成する画面を想定する。走
査位置ｘ_ｉを中心とし、角度θの範囲で、半径ｌ_ｉ，ｌ
_ｉ＋２Δｌ，ｌ_ｉ＋４Δｌの円弧１０６，１０７，１０
８を描く。円弧１０６と１０７で囲まれた斜線部の領域
の画素の値は、第１５図で示す反射波の最大振幅Ｐ_ｉと
する。円弧１０７と１０８で囲まれた領域の画素の値
は、−Ｐ_ｉとする。同様にして、各走査位置について、
円弧に含まれる各画素に、Ｐ_ｉ，−Ｐ_ｉの値を加算して
ゆく。この手順と並行して、第２０図に示す画面（第１
９図と同一の画面）での各画素の数値加算を実施する。
即ち、走査位置ｘ_ｉを中心とし、角度θの範囲で、半径
ｌ_ｉ，ｌ_ｉ＋Δｌ，ｌ_ｉ＋３Δｌ，ｌ_ｉ＋４Δｌの円弧
１０６，１０９，１１０，１０８を描く。円弧１０６と
１０９、また円弧１１０と１０８で囲まれた各画素には
−Ｐ_ｉ、円弧１０９と１１０で囲まれた斜線部の各画素
にはＰ_ｉをそれぞれ加算してゆく。以下、各走査位置に
ついて同様の手順をくり返す。

ｘ_０からｘ_ｅに到る全ての走査位置について、第１９
図、及び第２０図で説明した加算手順を終了すると、第
１９図に示した画素の値Ｐ_５（ｘ，Ｚ）と第２０に示し
た画素の値Ｐ_６（ｘ，Ｚ）について、次式に従つた積分
強度Ｐ_Ｗ（ｘ，Ｚ）を算出する。

Ｐ_Ｗ（ｘ，Ｚ）＝Ｐ_５（ｘ，Ｚ）^２＋Ｐ_６（ｘ，Ｚ）^２
……(16) Ｐ_Ｗ（ｘ，Ｚ）が一定の規準値以上になる画素だけ表示
すると第２１図に示す如く、埋設物１の表面に忠実な映
像１１１を得る。上述の如く、第１９，２０図で示した
手段、第１６式による画素の積分強度の算出により、電
波のひろがりにかかわらず、埋設物１の形状通りの鮮明
な映像が得られる。なお第１９，２０図で説明した手順
で各画素への加算値Ｐ_ｉ，−Ｐ_ｉをそれぞれ＋１，−１
にしても、多少映像１１１の滑らかさは損われるが詳細
な画像を表示できる。

さて、埋設物１の材質によつて、反射波の位相が変化す
ることは既に述べた通りである。そこで、材質が明瞭に
区別して表示する手段について説明する。第２１図に示
す埋設物の像１１１を表示する場合、正位相の受信波で
作図する系統と、逆位相の受信波で作図する系統との２
系統の画素を用意する。そして、正位相の受信波で作図
した画素の積分強度Ｐ_Ｗ０（ｘ，Ｚ）を例えば緑色の輝
度、逆位相の受信波で作図した画素の積分強度Ｐ
_ＷＩ（ｘ，Ｚ）を例えば赤の輝度信号としてカラー表示
すれば、反射波の位相が変わつてしまう材質の異なる反
射体を、色わけして映像化できる。

以下、色わけして映像化する映像処理装置の実施例につ
いて説明する。第２２図に映像処理装置の構成を示す。
図中、波高検出器７００、時間測定器７０１は、波形信
号を入力し、それぞれ波高Ｐ_ｉ、時間ｔ_ｉを検出し出力
する。波形信号とその波高Ｐ_ｉ、時間ｔ_ｉの関係を第２
３図に示す。一次元メモリ７０２，７０２ａは、波高値
Ｐ_ｉ、時間ｔ_ｉに基づき、それぞれ、第２４図に示す一
次元データを格納する。座標演算器７０３は、レーダ走
査位置ｘ_ｉ、一次元メモリ７０２ａのアドレスｌを入力
し、下式に従つて２次元アドレスｘ′，Ｚ′を算出す
る。

第１７式の計算で、第２５図に示す様に走査位置ｘ_ｉを
中心に半径ｌ、ひろがり角θの円弧の２次元座標を算定
する。

画素メモリ７０６，７０６ｂは２次元メモリでそれぞれ
Ｐ_５Ｏ（ｘ′，Ｚ′），Ｐ_5I（ｘ′，Ｚ′）の格納用で
あり、画素メモリ７０６ａ，７０６ｃは同様にそれぞれ
Ｐ_6O（ｘ′，Ｚ′），Ｐ_6I（ｘ′，Ｚ′）の格納用とし
て用いる。各画素メモリに座標演算器７０３からアドレ
ス（ｘ′，Ｚ′）を入力し、そのアドレス２に対応した
データＰ_5O，Ｐ_6O，Ｐ_5I，Ｐ_6Iがそれぞれセレクタ７０
５，７０５ａに出力される。セレクタ７０５では、位相
信号が正のとき、Ｐ_5Oをまた負のときはＰ_6Oを加算器７
０４に出力する。セレクタ７０５ａも同様に位相信号が
正の時はＰ_5Iを、負のときはＰ_6Iをそれぞれ選択して加
算器７０４′に出力する。加算器７０４および７０４ａ
は、セレクタ７０５，７０５ａを介して入力された値と
それぞれメモリ７０２および７０２ａのアドレスｌの値
とを加算し、その結果を再びセレクタ７０５，７０５ａ
を介して元の画素メモリの座標（ｘ′，Ｚ′）にストア
する。強度演算器７０７は、画素メモリ７０６，７０６
ｂの内容Ｐ_5O（ｘ′，Ｚ′）Ｐ_5I（ｘ′，Ｚ′）から次
式を用い強度を算出しその結果Ｐ_Ｗ５（ｘ′，Ｚ′）を
映像メモリ７０８に記録する。

Ｐ_W5(Ｘ′，Ｚ′)＝Ｐ_5O(ｘ′，Ｚ′)²＋Ｐ_５Ｉ(ｘ′，Ｚ′)²……(18) 但し、Ｐ_Ｗ５（ｘ′，Ｚ′）が基準値Ｐ_thより小さい場
合は零にする。基準値Ｐ_ｔｈは設定器７１０で設定さ
れ、その値を強度演算器７０７，707ａに出力される。

同様に、強度演算器７０７ａは画素メモリ７０６ａ，７
０６ｃの内容Ｐ_6O，Ｐ_6Iを用いて、次式でＰ_Ｗ６を算出
し、その結果を画像メモリ７０８ａに記録する。

Ｐ_W6(Ｘ′，Ｚ′)＝Ｐ_6O(ｘ′，Ｚ′)²＋Ｐ_6I(ｘ′，Ｚ′)²……(19) 但し、Ｐ_Ｗ６が基準値Ｐ_thより小さい場合はＰ_Ｗ６を零
にする。スキヤンコンバータ７０９は、メモリ７０８お
よび７０８ａのアドレス（ｘ′，Ｚ′）をスキヤンし、
その内容Ｐ_Ｗ５（ｘ′，Ｚ′）は赤色輝度信号、Ｐ_Ｗ６
（ｘ′，Ｚ′）は緑色輝度信号として出力する。同時に
アドレス（ｘ′，Ｚ′）に対応した偏向信号ｘ′，Ｚ′
を出力し、表示装置８で画像をカラー表示する。

なお、第２２図に示す装置構成において、波高検出器７
００、時間測定器７０１をなくし、波形信号を一次元メ
モリ７０２，７０２ａに記録して、同様の手順で画像化
することも可能である。この時、一次元メモリの内容
は、第２６図に示す数値を記録する。

以上、説明した如く、本実施例では、電波がひろがつて
いても、反射波信号を処理して、詳細な埋設物の像が表
示でき、また反射波の位相が正転している映像は赤、逆
転している画像は緑などというように色別に表示でき
る。この結果、鮮明な映像により形状がわかり、かつ色
により、鉄管、土管、岩石または電力ケーブルなどの種
別が容易に判断可能になる。

以上で述べたように、埋設物に電波を放射してその反射
波を観測すると、埋設物材質によつて位相が変化する現
象を用いる。さらに、反射波の位相情報と強度情報の両
方から、位相、強度に応じて埋設物をカラー画像化す
る。このため、埋設物の材質を色の違いとして明瞭に識
別できる形で表示できる。さらに、表示位置から埋設位
置がわかるため、どこに、どのようなものが埋設されて
いるかを知ることができる。また、対象とするガス管や
水道管を抽出し映像化し、クラツターノイズの影響を低
減した鮮面な画像が得られ、埋設物探査時における探査
性能向上効果が大きい特長がある。

以上のように、本発明によれば、埋設物すなわち地中物
体の形状や大きさに関わらずに、材質を確実に判定する
ことができるので、目的とする地中物体を良好に識別す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の装置構成を説明する図である。第２図
は本発明の原理説明に関し、反射波と入射波の位相関係
を説明する図である。第３図は、電波の送信、受信関係
を示す図、第４図は、本発明の基本的構成図である。第
５図は、第４図の構成における各部の波形を示す図であ
る。第６図は、本発明の位相弁別器６に関する第１の実
施例を示す構成図、第７図，第８図はその各部の波形を
示す図である。第９図は、位相弁別器６に関する第２の
実施例の構成図、第１０図はそのサンプル波形を示す図
である。第１１図は、位相弁別器６の第３の実施例によ
る構成図を示し、第１２図はその波形図である。第１３
図は、位相弁別器６の第４の実施例による構成図を示
し、第１４図はその各部の波形を示した図である。第１
４ａ図は位相弁別器６のさらに他の実施例による構成
図、第１４ｂ図は第１４ａ図における各部の出力波形図
である。第１５図は、埋設物とアンテナの位置、およ
び、検出反射波波形の関係を対応して示した説明図、第
１６図は作図による埋設物の映像化例示図である。第１
７図は、埋設物形状に促した映像を得る手法の模式説明
図、第１８図は第１７図に示した方法による一例示図で
ある。第１８(a)図は第１８図の枠内拡大図、第１８(b)
図は第１８(a)図の画像表面例示図、第１８(c)図は他の
作図説明図、第１８(d)図は第１８(c)図の画像表示例示
図である。第１９図は埋設物の像の鮮明化手法を説明す
る図、第２０図は、第１９図での数値加算法の概念図を
示す、第２１図は、本発明による埋設物の映像化例示図
であり、第２２図は、処理装置７の詳細構成を示す図で
ある。第２３図は処理装置７で用いる反射波の検出時
間、波高を説明する図、第２４図は、一次元データの格
納結果を示す図である。第２５図は、映像化のための２
次元座標説明図、第２６図は、一次元メモリの内容を示
す図である。１……埋設物、２……アンテナ、３……発振器、４……
送受切換器、５……増幅器、６……位相弁別器、７……
処理装置、８……アンテナ位置検出装置、９……表示装
置、１０……制御装置、１０２……受信波形、１０３…
…埋設物の映像、１０４……円弧、１０５……像、１０
６〜１１０……円弧、１１１……映像、６０１……計数
回路、６０２……パルス発生回路、６０３……サンプリ
ング装置、６０４ｍ，６０４ｐ……コンパレータ、６０
５……ＯＲ論理素子、６０６……リ・トリガラブルワン
シヨツト、６０７ｍ，６０７ｐ……ＡＮＤ論理素子、６
０８ｍ，６０８ｐ……フリツプフロツプ素子、６０９
ｍ，６０９ｐ……反転ゲート素子、６１０……反転バイ
アス回路、６１１……加算器、６１１_Ｒ……ＯＲ論理素
子、６１２，６１３……計数値設定値、６１４……全波
整流回路、６１５……アナログスイツチ素子、６２１
ｍ，６２１ｐ，６２２ｍ，６２２ｐ……波形メモリ、６
２３ｍ，６２３ｐ……排他的論理和素子、６２４ｍ，６
２４ｐ……ワンシヨツト素子、６２５ｍ，６２５ｐ……
NAND論理素子、６２６ｍ，６２６ｐ……フリツプフロツ
プ素子、６２７ｍ，６２７ｐ……ＯＲ論理素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平本和夫茨城県日立市森山町1168番地株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者西政詞茨城県日立市森山町1168番地株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者園田真治茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献特開昭58−158576（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−223771（ＪＰ，Ａ) 特公昭37−289（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電波を投射し、投射した電波の地中物体に
よる反射波を受信し、受信した反射波より地中物体を識
別する地中物体の識別方法であって、異なる周波数の複数の電波を投射し、投射した各周波数
の電波の地中物体による反射波を受信し、受信した各反
射波の投射した電波に対する位相差を求め、求めた各周
波数に対する各位相差によって定まる地中物体の電磁気
的特性に基づいて地中物体の材質を判定し、判定した材
質に応じて地中物体を識別して表示することを特徴とす
る地中物体の識別方法。
【請求項２】請求項１記載の地中物体の識別方法であっ
て、電波の投射時より所定の時刻経過後、所定の期間内に受
信された反射波のみを有効として、前記投射した電波の
周波数と受信した反射波の投射した電波に対する位相差
を求めることを特徴とする地中物体の識別方法。
【請求項３】請求項１記載の地中物体の識別方法であっ
て、異なる複数の周波数で投射した各電波の反射波の投射し
た電波に対する位相差の値が、全て所定の範囲内の値で
あるか否かに応じて定まる地中物体の電磁気的特性に基
づいて前記地中物体の材質の判定を行うことを特徴とす
る地中物体の識別方法。
【請求項４】異なる周波数で複数の電波を投射する発信
手段と、投射した各周波数の電波の地中物体による反射
波を受信する受信手段と、受信した各反射波の投射した
電波に対する位相差を求め、求めた各周波数に対する各
位相差によって定まる地中物体の電磁気的特性に基づい
て地中物体の材質を判定する判定手段と、前記判定手段
が判定した地中物体を通知する通知手段とを有すること
を特徴とする地中物体の識別装置。
【請求項５】異なる周波数で複数の電波を投射する発信
手段と、投射した各周波数の電波の地中物体による反射
波を受信する受信手段と、受信した各反射波の投射した
電波に対する位相差を求め、各周波数に対して、特定の
材質の電磁気的特性に従った位相差を示した反射波に基
づいて、前記特定の材質の地中物体を識別する識別手段
と、前記識別手段が識別した地中物体を通知する通知手
段とを有することを特徴とする地中物体の識別装置。