JPH08292270A - 耐熱耐圧性坑井内レーダ - Google Patents
耐熱耐圧性坑井内レーダInfo
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- JPH08292270A JPH08292270A JP12040195A JP12040195A JPH08292270A JP H08292270 A JPH08292270 A JP H08292270A JP 12040195 A JP12040195 A JP 12040195A JP 12040195 A JP12040195 A JP 12040195A JP H08292270 A JPH08292270 A JP H08292270A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】アンテナ部を耐熱耐圧性の金属筐体に収容し、
しかも良好な放射特性を維持することができる耐熱耐圧
性坑井内レーダを提供する。 【構成】電子回路を耐熱耐圧保護容器内に収容するゾン
デ部とこのゾンデ部に接続されるアンテナ部とを備え
て、ゾンデ部には外部制御部に接続されるケーブルが連
結されて、そのケーブルにより坑井内に吊り下げられた
状態で前記アンテナ部を介して所定の電磁波の送受を行
うようにし、そのアンテナ部は、前記電磁波が低減衰で
通過可能な窓部を有する窓付金属筐体内に送信アンテナ
と受信アンテナとを格納して樹脂を充填した状態でゴム
層にて耐熱耐圧構造に仕上げられたことを特徴とする構
成を有している。
しかも良好な放射特性を維持することができる耐熱耐圧
性坑井内レーダを提供する。 【構成】電子回路を耐熱耐圧保護容器内に収容するゾン
デ部とこのゾンデ部に接続されるアンテナ部とを備え
て、ゾンデ部には外部制御部に接続されるケーブルが連
結されて、そのケーブルにより坑井内に吊り下げられた
状態で前記アンテナ部を介して所定の電磁波の送受を行
うようにし、そのアンテナ部は、前記電磁波が低減衰で
通過可能な窓部を有する窓付金属筐体内に送信アンテナ
と受信アンテナとを格納して樹脂を充填した状態でゴム
層にて耐熱耐圧構造に仕上げられたことを特徴とする構
成を有している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温高圧の地熱流体が存
在する地熱井及び類似の石油井並びにガス井の近傍に存
在する地下の亀裂，空洞を探査して坑井の活性度の評価
又は向上対策のための地下情報を得るために使用される
耐熱耐圧性坑井内レーダに関するものである。
在する地熱井及び類似の石油井並びにガス井の近傍に存
在する地下の亀裂，空洞を探査して坑井の活性度の評価
又は向上対策のための地下情報を得るために使用される
耐熱耐圧性坑井内レーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電磁波の反射，透過を用いて地下情報を
得る坑井内レーダのアンテナは金属系材料からの反射を
避けるために、送受信器と共にいわゆるエンジニアリン
グ・プラスチックの如きプラスチック系材料からなる保
護体の中に格納されている。そのために耐熱耐圧性は、
常温常圧ないしはそれより僅かに上廻る程度であり１７
０℃以上、２０ＭＰa 以上の地熱、石油等の坑井には使
用できないという状態にある。
得る坑井内レーダのアンテナは金属系材料からの反射を
避けるために、送受信器と共にいわゆるエンジニアリン
グ・プラスチックの如きプラスチック系材料からなる保
護体の中に格納されている。そのために耐熱耐圧性は、
常温常圧ないしはそれより僅かに上廻る程度であり１７
０℃以上、２０ＭＰa 以上の地熱、石油等の坑井には使
用できないという状態にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように高温高圧の
流体が存在する坑井で使用するため、ゾンデ部は電子機
器等を魔法瓶に格納し、更に当該魔法瓶を金属管体中に
収めることで耐熱耐圧性を確保することができるが、ア
ンテナ部には電磁波の放射，受信を行う関係上導電率の
高い金属を容易には使用出来ず、導電率の低い絶縁体と
同様であるプラスチック材でアンテナ部を構成するので
一般的であり、従って耐熱耐圧性が低く高温高圧の坑井
には使用できなかった。
流体が存在する坑井で使用するため、ゾンデ部は電子機
器等を魔法瓶に格納し、更に当該魔法瓶を金属管体中に
収めることで耐熱耐圧性を確保することができるが、ア
ンテナ部には電磁波の放射，受信を行う関係上導電率の
高い金属を容易には使用出来ず、導電率の低い絶縁体と
同様であるプラスチック材でアンテナ部を構成するので
一般的であり、従って耐熱耐圧性が低く高温高圧の坑井
には使用できなかった。
【０００４】本発明の目的は、アンテナ部を耐熱耐圧性
の金属筐体に収容し、しかも良好な放射特性を維持する
ことができる耐熱耐圧性坑井内レーダを提供することに
ある。
の金属筐体に収容し、しかも良好な放射特性を維持する
ことができる耐熱耐圧性坑井内レーダを提供することに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明による耐熱耐圧性坑井内レーダは、電子回路
を耐熱耐圧保護容器内に収容するゾンデ部と該ゾンデ部
に接続されるアンテナ部とを備えて、前記ゾンデ部には
外部制御部に接続されるケーブルが連結されて、該ケー
ブルにより坑井内に吊り下げられた状態で前記アンテナ
部を介して所定の電磁波の送受を行う耐熱耐圧性坑井内
レーダにおいて、前記アンテナ部は、前記電磁波が低減
衰で通過可能な窓部を有する窓付金属筐体内に送信アン
テナと受信アンテナとを格納して樹脂を充填した状態で
ゴム層にて耐熱耐圧構造に仕上げられたことを特徴とす
る構成を有している。前記送信アンテナと前記受信アン
テナは前記窓部に適合する窓を有する金属製アンテナ凾
に格納された状態で前記窓付金属筐体内に収容され、さ
らに前記窓付金属筐体に設けられた幅広スリット内に電
磁シールド材としてのフェライト材が埋め込まれて前記
アンテナと該窓付金属筐体間の妨害電磁波反射を抑制す
るように構成することができる。また、前記アンテナ部
と前記ゾンデ部とは、１個の送信用コネクタと１個の受
信用コネクタとをそれぞれ介在させた送受２本の同軸線
により各同軸線で１箇所で接続され、さらに前記１個の
送信用コネクタと前記１個の受信用コネクタとはそれぞ
れの相互接続位置が前記２本の同軸線に沿う方向で僅か
にずらせた雁行状配列とすることができる。
に、本発明による耐熱耐圧性坑井内レーダは、電子回路
を耐熱耐圧保護容器内に収容するゾンデ部と該ゾンデ部
に接続されるアンテナ部とを備えて、前記ゾンデ部には
外部制御部に接続されるケーブルが連結されて、該ケー
ブルにより坑井内に吊り下げられた状態で前記アンテナ
部を介して所定の電磁波の送受を行う耐熱耐圧性坑井内
レーダにおいて、前記アンテナ部は、前記電磁波が低減
衰で通過可能な窓部を有する窓付金属筐体内に送信アン
テナと受信アンテナとを格納して樹脂を充填した状態で
ゴム層にて耐熱耐圧構造に仕上げられたことを特徴とす
る構成を有している。前記送信アンテナと前記受信アン
テナは前記窓部に適合する窓を有する金属製アンテナ凾
に格納された状態で前記窓付金属筐体内に収容され、さ
らに前記窓付金属筐体に設けられた幅広スリット内に電
磁シールド材としてのフェライト材が埋め込まれて前記
アンテナと該窓付金属筐体間の妨害電磁波反射を抑制す
るように構成することができる。また、前記アンテナ部
と前記ゾンデ部とは、１個の送信用コネクタと１個の受
信用コネクタとをそれぞれ介在させた送受２本の同軸線
により各同軸線で１箇所で接続され、さらに前記１個の
送信用コネクタと前記１個の受信用コネクタとはそれぞ
れの相互接続位置が前記２本の同軸線に沿う方向で僅か
にずらせた雁行状配列とすることができる。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明によるレーダの実施例を示す
縦断面図であって、使用時には、２０００ｍ程度の深い
坑井内に、吊り下げと電力及び制御信号の伝達のための
７芯程度のケーブルにより、吊り下げられた状態にな
る。図１において、１は上記のケーブルに接続される水
中コネクタ、２は回路を収容するゾンデ部であり耐熱性
を持たせるためにその回路を魔法瓶に収容する構成をと
っている。３はアンテナ部、４はアンテナ部３内に収容
された窓付金属筐体、５はアンテナ部３の外周を保護す
るように配置されたライニングゴム層、６はアンテナを
収容する金属製のアンテナ凾、７はバイトンゴムのかま
ぼこ形蓋、８はアンテナ部３をゾンデ部２に接続するア
ンテナ・ゾンデ接続部、９は後述のようにノイズ防止の
ために電磁シールド材として用いられるフェライト板で
ある。
縦断面図であって、使用時には、２０００ｍ程度の深い
坑井内に、吊り下げと電力及び制御信号の伝達のための
７芯程度のケーブルにより、吊り下げられた状態にな
る。図１において、１は上記のケーブルに接続される水
中コネクタ、２は回路を収容するゾンデ部であり耐熱性
を持たせるためにその回路を魔法瓶に収容する構成をと
っている。３はアンテナ部、４はアンテナ部３内に収容
された窓付金属筐体、５はアンテナ部３の外周を保護す
るように配置されたライニングゴム層、６はアンテナを
収容する金属製のアンテナ凾、７はバイトンゴムのかま
ぼこ形蓋、８はアンテナ部３をゾンデ部２に接続するア
ンテナ・ゾンデ接続部、９は後述のようにノイズ防止の
ために電磁シールド材として用いられるフェライト板で
ある。
【０００７】図２は、アンテナ部３の具体的構造例を示
すもので、４，５，６，７は図１に示したものと同一で
ある。１０は受信アンテナ、１１は送信アンテナであ
る。アンテナ凾６内において、部品の隙間には樹脂が充
填される。
すもので、４，５，６，７は図１に示したものと同一で
ある。１０は受信アンテナ、１１は送信アンテナであ
る。アンテナ凾６内において、部品の隙間には樹脂が充
填される。
【０００８】図３は、ゾンデ部２の具体的構造例を示す
もので、１２は魔法瓶用断熱材、１３は魔法瓶用低温溶
融金属栓、１４は送信器，受信器を含む電磁波回路、１
５は多重伝送回路、１６は方位計部、１７はモータ減速
機部、１８は魔法瓶用低温溶融金属栓、１９は魔法瓶用
断熱材、２０は絶縁体よりなるインシュレーティングス
トッパである。
もので、１２は魔法瓶用断熱材、１３は魔法瓶用低温溶
融金属栓、１４は送信器，受信器を含む電磁波回路、１
５は多重伝送回路、１６は方位計部、１７はモータ減速
機部、１８は魔法瓶用低温溶融金属栓、１９は魔法瓶用
断熱材、２０は絶縁体よりなるインシュレーティングス
トッパである。
【０００９】図４は、レーダの回路構成例を示すもの
で、２１は多芯ケーブルに接続される電源制御部、２２
は遅延回路（ＲＤＬ）、２３は同調回路（ＳＰＧ）、２
４はSensitivity Time Control（ＳＴＣ）、２５は送信
器（ＴＸ）、２６は受信器（ＲＸ）、２７はゾンデ部側
の送信用同軸線、２８はゾンデ部側の受信用同軸線、２
９はアンテナ部側の送信用同軸線、３０はアンテナ部側
の受信用同軸線、３１は送信用コネクタ、３２は受信用
コネクタ、３３は受信アンテナ用バラン、３４は送信ア
ンテナ用バランである。
で、２１は多芯ケーブルに接続される電源制御部、２２
は遅延回路（ＲＤＬ）、２３は同調回路（ＳＰＧ）、２
４はSensitivity Time Control（ＳＴＣ）、２５は送信
器（ＴＸ）、２６は受信器（ＲＸ）、２７はゾンデ部側
の送信用同軸線、２８はゾンデ部側の受信用同軸線、２
９はアンテナ部側の送信用同軸線、３０はアンテナ部側
の受信用同軸線、３１は送信用コネクタ、３２は受信用
コネクタ、３３は受信アンテナ用バラン、３４は送信ア
ンテナ用バランである。
【００１０】以上のように、（ａ）窓付金属筐体４中に
アンテナ１０，１１を固定したアンテナ凾６を格納し、
窓部を通じて金属に妨げられずに電磁波が自由に通過で
きるようにすると共に窓部を保護するため、当該筐体内
部の空隙に耐熱性エポキシ樹脂を充填した上で耐熱性を
有するバイトン系ゴム層５でライニングして耐圧性およ
び水密性を付与した。バイトン系ゴム層５は２００℃の
耐熱性と２０ＭＰa 以上の耐圧強度を持たせるためにラ
イニング後、１次加硫、ついで２次加硫（プレス加硫）
を行っている。 （ｂ）アンテナ１０，１１は金属製筐体４中に格納され
ているため、放射された電磁波は当該筐体４で乱反射し
ノイズとなって広い時間帯域にわたって受信波を汚染す
るので目標体からの反射波をマスクして、目標体の認識
が、困難になる。このノイズを除去するためアンテナ凾
６を支持している金属筐体４内に広幅のスリットを設
け、電磁シールド材であるフェライト板（厚さ：７ｍ
ｍ）９の埋め込みを行うことにより、この種のノイズの
抑圧を可能にした。 （ｃ）坑井内レーダの製作上、保守上の理由からアンテ
ナ部３とゾンデ部２は分離できるように構成されてい
る。ゾンデ部３には内部に魔法瓶があり電子機器が格納
されているので、耐熱性は確保されているが、アンテナ
部３の内部は熱伝導により容易に外部温度まで上昇す
る。そのため、送受信器等の電子機器は２〜３ｍ離して
魔法瓶中に納め、その間を給電線である同軸線２７，２
８，２９，３０で結んでいる。このため、従来は同軸線
はアンテナ部３とゾンデ部２の接続部８と、工作・組立
・保守の必要から送受信器２５，２６を単独に取り出し
・取り付けができるように送受信器２５，２６近傍にも
う１箇所接続部を設けていた。従って、アンテナ１０，
１１と送受信器２５，２６の間には各給電線で２箇所の
コネクタが存在することになり、これらコネクタ間で電
磁波の多重反射が生じシステムノイズの大きな要因とな
っていた。本発明では接続部を送信用，受信用のいずれ
も１箇所だけにして、この種のノイズの抑制を可能にし
た。 （ｄ）給電線２７，２８，２９，３０として耐熱同軸線
を使用しているが、同軸線にコネクタを取り付けるに
は、その工作上の理由から絶縁被覆が取り除かれるの
で、送受信の同軸線間で電磁波の洩れ込みが生じノイズ
となる。これを除去するため、送受信それぞれのコネク
タ３１，３２を隣り合わせに平行に配列せず、互いに位
置をずらした雁行状配列として線間の相互干渉を防止
し、この種のノイズの抑制を可能にした（図１１参
照）。
アンテナ１０，１１を固定したアンテナ凾６を格納し、
窓部を通じて金属に妨げられずに電磁波が自由に通過で
きるようにすると共に窓部を保護するため、当該筐体内
部の空隙に耐熱性エポキシ樹脂を充填した上で耐熱性を
有するバイトン系ゴム層５でライニングして耐圧性およ
び水密性を付与した。バイトン系ゴム層５は２００℃の
耐熱性と２０ＭＰa 以上の耐圧強度を持たせるためにラ
イニング後、１次加硫、ついで２次加硫（プレス加硫）
を行っている。 （ｂ）アンテナ１０，１１は金属製筐体４中に格納され
ているため、放射された電磁波は当該筐体４で乱反射し
ノイズとなって広い時間帯域にわたって受信波を汚染す
るので目標体からの反射波をマスクして、目標体の認識
が、困難になる。このノイズを除去するためアンテナ凾
６を支持している金属筐体４内に広幅のスリットを設
け、電磁シールド材であるフェライト板（厚さ：７ｍ
ｍ）９の埋め込みを行うことにより、この種のノイズの
抑圧を可能にした。 （ｃ）坑井内レーダの製作上、保守上の理由からアンテ
ナ部３とゾンデ部２は分離できるように構成されてい
る。ゾンデ部３には内部に魔法瓶があり電子機器が格納
されているので、耐熱性は確保されているが、アンテナ
部３の内部は熱伝導により容易に外部温度まで上昇す
る。そのため、送受信器等の電子機器は２〜３ｍ離して
魔法瓶中に納め、その間を給電線である同軸線２７，２
８，２９，３０で結んでいる。このため、従来は同軸線
はアンテナ部３とゾンデ部２の接続部８と、工作・組立
・保守の必要から送受信器２５，２６を単独に取り出し
・取り付けができるように送受信器２５，２６近傍にも
う１箇所接続部を設けていた。従って、アンテナ１０，
１１と送受信器２５，２６の間には各給電線で２箇所の
コネクタが存在することになり、これらコネクタ間で電
磁波の多重反射が生じシステムノイズの大きな要因とな
っていた。本発明では接続部を送信用，受信用のいずれ
も１箇所だけにして、この種のノイズの抑制を可能にし
た。 （ｄ）給電線２７，２８，２９，３０として耐熱同軸線
を使用しているが、同軸線にコネクタを取り付けるに
は、その工作上の理由から絶縁被覆が取り除かれるの
で、送受信の同軸線間で電磁波の洩れ込みが生じノイズ
となる。これを除去するため、送受信それぞれのコネク
タ３１，３２を隣り合わせに平行に配列せず、互いに位
置をずらした雁行状配列として線間の相互干渉を防止
し、この種のノイズの抑制を可能にした（図１１参
照）。
【００１１】使用に際し、図４に示す送受信器２５，２
６が格納されているゾンデ部２とアンテナ部３をアンテ
ナ・ゾンデ接続部８で接続し、坑井内レーダとして一体
化する。以後水中コネクタ１に、別に地上に置かれた検
層車からの７芯ケーブルが接続され、坑井内に吊り下げ
アンテナから放射された電磁波により地中探査が行われ
る。アンテナ部３は図２の窓付金属筐体４の中に受信ア
ンテナ１０と送信アンテナ１１を取り付けたアンテナ凾
６を格納し、バイトンゴムの“かまぼこ形蓋”７を金属
筐体４の窓部に取り付け、更にそれらの周囲をバイトン
系ゴムでライニングゴム層５を形成し、ゴムを加硫して
耐熱耐圧性・水密性を付与している。
６が格納されているゾンデ部２とアンテナ部３をアンテ
ナ・ゾンデ接続部８で接続し、坑井内レーダとして一体
化する。以後水中コネクタ１に、別に地上に置かれた検
層車からの７芯ケーブルが接続され、坑井内に吊り下げ
アンテナから放射された電磁波により地中探査が行われ
る。アンテナ部３は図２の窓付金属筐体４の中に受信ア
ンテナ１０と送信アンテナ１１を取り付けたアンテナ凾
６を格納し、バイトンゴムの“かまぼこ形蓋”７を金属
筐体４の窓部に取り付け、更にそれらの周囲をバイトン
系ゴムでライニングゴム層５を形成し、ゴムを加硫して
耐熱耐圧性・水密性を付与している。
【００１２】送信アンテナ１１から放射されたモノサイ
クルの電磁波パルスは探知すべき目標物から反射されて
受信アンテナ１０によって受信される。この電磁波は式
（１）で示される電力を有しており、受信アンテナ１０
に高周波の電圧を誘起するので、受信器２６で増幅し、
更に低周波に変換されて７芯ケーブルを経由して地上の
記録計に表示される。
クルの電磁波パルスは探知すべき目標物から反射されて
受信アンテナ１０によって受信される。この電磁波は式
（１）で示される電力を有しており、受信アンテナ１０
に高周波の電圧を誘起するので、受信器２６で増幅し、
更に低周波に変換されて７芯ケーブルを経由して地上の
記録計に表示される。
【数１】 Ｐr ＝Ｐt ・（η2 ・Ｇ2 ・λ2 ・Ｒ2 ／６４π2 ・Ｄ2 ）exp （−４ａＤ） ………（１） Ｐr ：受信電力 Ｐt ：送信電力 η：送・受信効率
Ｇ：アンテナ利得 λ：波長 Ｒ：反射係数 Ｄ：反射面までの距離 ａ：
減衰定数
Ｇ：アンテナ利得 λ：波長 Ｒ：反射係数 Ｄ：反射面までの距離 ａ：
減衰定数
【００１３】アンテナ部３は図１に示すように、アンテ
ナ凾６の下方の金属筐体に広幅の溝を切り込みフェライ
ト板（電磁シールド材）９が埋め込まれているので、金
属筐体による乱反射を防止して図５に示す波形が得られ
る。このフェライト板（電磁シールド材）９がない時は
図６に示す紡錘型のノイズが時間領域に広い分布するこ
とになる。
ナ凾６の下方の金属筐体に広幅の溝を切り込みフェライ
ト板（電磁シールド材）９が埋め込まれているので、金
属筐体による乱反射を防止して図５に示す波形が得られ
る。このフェライト板（電磁シールド材）９がない時は
図６に示す紡錘型のノイズが時間領域に広い分布するこ
とになる。
【００１４】送受信器２５，２６とアンテナ間の同軸線
（給電線）２７，２８と同軸線２９，３０との接続はア
ンテナ・ゾンデ接続部８においてのみとなっており、図
７に示すようにノイズの小さな波形が得られる。ネット
・ワーク・アナライザによる解析では図８に示すように
時間軸後半においてＳ11パラメータ（反射）の急速な右
下がりのカープを示している。従来の同軸線回路は送受
信器２５，２６と同軸線２７，２８の間にもう１箇所接
続部が設けられていたので、コネクタ間での繰り返し反
射により図９に示すようにノイズが広く分布することに
なっていた。また、ネット・ワーク・アナライザによる
解析でも図１０のＳ11パラメータ（反射）のレベルが高
くなりノイズの多い環境であることを示している。
（給電線）２７，２８と同軸線２９，３０との接続はア
ンテナ・ゾンデ接続部８においてのみとなっており、図
７に示すようにノイズの小さな波形が得られる。ネット
・ワーク・アナライザによる解析では図８に示すように
時間軸後半においてＳ11パラメータ（反射）の急速な右
下がりのカープを示している。従来の同軸線回路は送受
信器２５，２６と同軸線２７，２８の間にもう１箇所接
続部が設けられていたので、コネクタ間での繰り返し反
射により図９に示すようにノイズが広く分布することに
なっていた。また、ネット・ワーク・アナライザによる
解析でも図１０のＳ11パラメータ（反射）のレベルが高
くなりノイズの多い環境であることを示している。
【００１５】以上説明したような構成を有するアンテナ
部３とゾンデ部２を図１１に示す送受信用のそれぞれの
コネクタ間の電磁波の洩れを防止し得る構造を有したコ
ネクタを使用して組み立てられた坑井内レーダは、図１
２（ａ）に示すように、同図（ａ）の（Ｂ＋１），（Ｂ
０），（Ｂ−１）の三つの場合に対して目標物として測
定に用いられた鋼板の位置を明瞭に捉えることができ、
かつ高温高圧の坑井にも使用可能となる。
部３とゾンデ部２を図１１に示す送受信用のそれぞれの
コネクタ間の電磁波の洩れを防止し得る構造を有したコ
ネクタを使用して組み立てられた坑井内レーダは、図１
２（ａ）に示すように、同図（ａ）の（Ｂ＋１），（Ｂ
０），（Ｂ−１）の三つの場合に対して目標物として測
定に用いられた鋼板の位置を明瞭に捉えることができ、
かつ高温高圧の坑井にも使用可能となる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アンテナ部を含めて、耐熱耐圧金属筐体に収容さ
れており、しかも電磁波に対するアンテナの放射特性は
有効に維持することができる。また、アンテナと金属筐
体間における電磁波反射を抑圧する構成とすることが可
能であり、さらに、ゾンデ部とアンテナ部とを１箇所だ
けの接続部で着脱可能とすることができるために取扱い
は至便となり、しかもこの接続部における送信波と受信
波の相互漏洩干渉を大幅に軽減し得るものである。従っ
て、地下情報を得る坑井内レーダとしての実用上の効果
は極めて大である。
れば、アンテナ部を含めて、耐熱耐圧金属筐体に収容さ
れており、しかも電磁波に対するアンテナの放射特性は
有効に維持することができる。また、アンテナと金属筐
体間における電磁波反射を抑圧する構成とすることが可
能であり、さらに、ゾンデ部とアンテナ部とを１箇所だ
けの接続部で着脱可能とすることができるために取扱い
は至便となり、しかもこの接続部における送信波と受信
波の相互漏洩干渉を大幅に軽減し得るものである。従っ
て、地下情報を得る坑井内レーダとしての実用上の効果
は極めて大である。
【図１】本発明の一実施例による坑井内レーダの構成外
観図である。
観図である。
【図２】坑井内レーダのアンテナ部の構成を鳥瞰図で示
している。
している。
【図３】坑井内レーダのゾンデ部及びアンテナ部の構成
図である。
図である。
【図４】レーダ回路の概略図である。
【図５】フェライト板（電磁シールド材）をアンテナ凾
下方に設けた時の受信波の波形図である。
下方に設けた時の受信波の波形図である。
【図６】フェライト板（電磁シールド材）がない時の受
信波の波形図である。
信波の波形図である。
【図７】コネクタが１箇所の時の受信板の波形図であ
る。
る。
【図８】コネクタが１箇所の時のネット・ワーク・アナ
ライザによるＳ11パラメータ（反射）の波形図である。
ライザによるＳ11パラメータ（反射）の波形図である。
【図９】従来のコネクタが２箇所の時の受信波の波形図
である。
である。
【図１０】従来のコネクタが２箇所の時のネット・ワー
ク・アナライザによるＳ11パラメータ（反射）の波形図
である。
ク・アナライザによるＳ11パラメータ（反射）の波形図
である。
【図１１】アンテナ・ゾンデ間の本発明で使用する接続
部の断面図である。
部の断面図である。
【図１２】本発明による坑井内レーダによる計測例を示
す配置図（ａ）と受信波の波形図（ｂ）である。
す配置図（ａ）と受信波の波形図（ｂ）である。
１ 水中コネクタ ２ ゾンデ部 ３ アンテナ部 ４ 窓付金属筐体 ５ ライニングゴム層 ６ アンテナ凾 ７ バイトンゴムの“かまぼこ形”蓋 ８ アンテナ・ゾンデ接続部 ９ フェライト板（電磁シールド材） １０ 受信アンテナ １１ 送信アンテナ １２ 魔法瓶用断熱材 １３ 魔法瓶用低温溶融金属栓 １４ 電磁波回路（送受信回路を含む） １５ 多重伝送回路 １６ 方位計部 １７ モード減速機部 １８ 魔法瓶用低温溶融金属栓 １９ 魔法瓶用断熱材 ２０ インシュレーティング・ストッパ ２１ 電源制御器 ２２ ＲＤＬ（遅延回路） ２３ ＳＰＧ（同調回路） ２４ ＳＴＣ（Sensitivity Time Control） ２５ 送信器 ２６ 受信器 ２７ 送信用同軸線（ゾンデ部側） ２８ 受信用同軸線（ゾンデ部側） ２９ 送信用同軸線（アンテナ部側） ３０ 受信用同軸線（アンテナ部側） ３１ 送信用コネクタ ３２ 受信用コネクタ ３３ 受信アンテナ用バラン ３４ 送信アンテナ用バラン
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年６月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】以上のように、（ａ）窓付金属筐体４中に
アンテナ１０，１１を固定したアンテナ凾６を格納し、
窓部を通じて金属に妨げられずに電磁波が自由に通過で
きるようにすると共に窓部を保護するため、当該筐体内
部の空隙に耐熱性エポキシ樹脂を充填した上で耐熱性を
有するバイトン系ゴム層５でライニングして耐圧性およ
び水密性を付与した。バイトン系ゴム層５は２００℃の
耐熱性と２０ＭＰa 以上の耐圧強度を持たせるためにラ
イニング後、１次加硫、ついで２次加硫（プレス加硫）
を行っている。 （ｂ）アンテナ１０，１１は金属製筐体４中に格納され
ているため、放射された電磁波は当該筐体４で乱反射し
ノイズとなって広い時間帯域にわたって受信波を汚染す
るので目標体からの反射波をマスクして、目標体の認識
が、困難になる。このノイズを除去するためアンテナ凾
６を支持している金属筐体４内に広幅のスリットを設
け、電磁シールド材であるフェライト板（厚さ：７ｍ
ｍ）９の埋め込みを行うことにより、この種のノイズの
抑圧を可能にした。 （ｃ）坑井内レーダの製作上、保守上の理由からアンテ
ナ部３とゾンデ部２は分離できるように構成されてい
る。ゾンデ部２には内部に魔法瓶があり電子機器が格納
されているので、耐熱性は確保されているが、アンテナ
部３の内部は熱伝導により容易に外部温度まで上昇す
る。そのため、送受信器等の電子機器は２〜３ｍ離して
魔法瓶中に納め、その間を給電線である同軸線２７，２
８，２９，３０で結んでいる。このため、従来は同軸線
はアンテナ部３とゾンデ部２の接続部８と、工作・組立
・保守の必要から送受信器２５，２６を単独に取り出し
・取り付けができるように送受信器２５，２６近傍にも
う１箇所接続部を設けていた。従って、アンテナ１０，
１１と送受信器２５，２６の間には各給電線で２箇所の
コネクタが存在することになり、これらコネクタ間で電
磁波の多重反射が生じシステムノイズの大きな要因とな
っていた。本発明では接続部を送信用，受信用のいずれ
も１箇所だけにして、この種のノイズの抑制を可能にし
た。 （ｄ）給電線２７，２８，２９，３０として耐熱同軸線
を使用しているが、同軸線にコネクタを取り付けるに
は、その工作上の理由から絶縁被覆が取り除かれるの
で、送受信の同軸線間で電磁波の洩れ込みが生じノイズ
となる。これを除去するため、送受信それぞれのコネク
タ３１，３２を隣り合わせに平行に配列せず、互いに位
置をずらした雁行状配列として線間の相互干渉を防止
し、この種のノイズの抑制を可能にした（図１１参
照）。
アンテナ１０，１１を固定したアンテナ凾６を格納し、
窓部を通じて金属に妨げられずに電磁波が自由に通過で
きるようにすると共に窓部を保護するため、当該筐体内
部の空隙に耐熱性エポキシ樹脂を充填した上で耐熱性を
有するバイトン系ゴム層５でライニングして耐圧性およ
び水密性を付与した。バイトン系ゴム層５は２００℃の
耐熱性と２０ＭＰa 以上の耐圧強度を持たせるためにラ
イニング後、１次加硫、ついで２次加硫（プレス加硫）
を行っている。 （ｂ）アンテナ１０，１１は金属製筐体４中に格納され
ているため、放射された電磁波は当該筐体４で乱反射し
ノイズとなって広い時間帯域にわたって受信波を汚染す
るので目標体からの反射波をマスクして、目標体の認識
が、困難になる。このノイズを除去するためアンテナ凾
６を支持している金属筐体４内に広幅のスリットを設
け、電磁シールド材であるフェライト板（厚さ：７ｍ
ｍ）９の埋め込みを行うことにより、この種のノイズの
抑圧を可能にした。 （ｃ）坑井内レーダの製作上、保守上の理由からアンテ
ナ部３とゾンデ部２は分離できるように構成されてい
る。ゾンデ部２には内部に魔法瓶があり電子機器が格納
されているので、耐熱性は確保されているが、アンテナ
部３の内部は熱伝導により容易に外部温度まで上昇す
る。そのため、送受信器等の電子機器は２〜３ｍ離して
魔法瓶中に納め、その間を給電線である同軸線２７，２
８，２９，３０で結んでいる。このため、従来は同軸線
はアンテナ部３とゾンデ部２の接続部８と、工作・組立
・保守の必要から送受信器２５，２６を単独に取り出し
・取り付けができるように送受信器２５，２６近傍にも
う１箇所接続部を設けていた。従って、アンテナ１０，
１１と送受信器２５，２６の間には各給電線で２箇所の
コネクタが存在することになり、これらコネクタ間で電
磁波の多重反射が生じシステムノイズの大きな要因とな
っていた。本発明では接続部を送信用，受信用のいずれ
も１箇所だけにして、この種のノイズの抑制を可能にし
た。 （ｄ）給電線２７，２８，２９，３０として耐熱同軸線
を使用しているが、同軸線にコネクタを取り付けるに
は、その工作上の理由から絶縁被覆が取り除かれるの
で、送受信の同軸線間で電磁波の洩れ込みが生じノイズ
となる。これを除去するため、送受信それぞれのコネク
タ３１，３２を隣り合わせに平行に配列せず、互いに位
置をずらした雁行状配列として線間の相互干渉を防止
し、この種のノイズの抑制を可能にした（図１１参
照）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】送信アンテナ１１から放射されたモノサイ
クルの電磁波パルスは探知すべき目標物から反射されて
受信アンテナ１０によって受信される。この電磁波は式
（１）で示される電力を有しており、受信アンテナ１０
に高周波の電圧を誘起するので、受信器２６で増幅し、
更に低周波に変換されて７芯ケーブルを経由して地上の
記録計に表示される。
クルの電磁波パルスは探知すべき目標物から反射されて
受信アンテナ１０によって受信される。この電磁波は式
（１）で示される電力を有しており、受信アンテナ１０
に高周波の電圧を誘起するので、受信器２６で増幅し、
更に低周波に変換されて７芯ケーブルを経由して地上の
記録計に表示される。
【数１】 Ｐr ＝Ｐt ・（η2 ・Ｇ2 ・λ2 ・Ｒ2 ／（64π2 ・Ｄ2)）exp(−４ａＤ） ………（１） Ｐr ：受信電力 Ｐt ：送信電力 η：送・受信効率
Ｇ：アンテナ利得 λ：波長 Ｒ：反射係数 Ｄ：反射面までの距離 ａ：
減衰定数
Ｇ：アンテナ利得 λ：波長 Ｒ：反射係数 Ｄ：反射面までの距離 ａ：
減衰定数
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １ 水中コネクタ ２ ゾンデ部 ３ アンテナ部 ４ 窓付金属筐体 ５ ライニングゴム層 ６ アンテナ凾 ７ バイトンゴムの“かまぼこ形”蓋 ８ アンテナ・ゾンデ接続部 ９ フェライト板（電磁シールド材） １０ 受信アンテナ １１ 送信アンテナ １２ 魔法瓶用断熱材 １３ 魔法瓶用低温溶融金属栓 １４ 電磁波回路（送受信回路を含む） １５ 多重伝送回路 １６ 方位計部 １７ モータ減速機部 １８ 魔法瓶用低温溶融金属栓 １９ 魔法瓶用断熱材 ２０ インシュレーティング・ストッパ ２１ 電源制御器 ２２ ＲＤＬ（遅延回路） ２３ ＳＰＧ（同調回路） ２４ ＳＴＣ（Sensitivity Time Control） ２５ 送信器 ２６ 受信器 ２７ 送信用同軸線（ゾンデ部側） ２８ 受信用同軸線（ゾンデ部側） ２９ 送信用同軸線（アンテナ部側） ３０ 受信用同軸線（アンテナ部側） ３１ 送信用コネクタ ３２ 受信用コネクタ ３３ 受信アンテナ用バラン ３４ 送信アンテナ用バラン
Claims (3)
- 【請求項１】 電子回路を耐熱耐圧保護容器内に収容す
るゾンデ部と該ゾンデ部に接続されるアンテナ部とを備
えて、前記ゾンデ部には外部制御部に接続されるケーブ
ルが連結されて、該ケーブルにより坑井内に吊り下げら
れた状態で前記アンテナ部を介して所定の電磁波の送受
を行う耐熱耐圧性坑井内レーダにおいて、 前記アンテナ部は、前記電磁波が低減衰で通過可能な窓
部を有する窓付金属筐体内に送信アンテナと受信アンテ
ナとを格納して樹脂を充填した状態でゴム層にて耐熱耐
圧構造に仕上げられたことを特徴とする耐熱耐圧性坑井
内レーダ。 - 【請求項２】 前記送信アンテナと前記受信アンテナは
前記窓部に適合する窓を有する金属製アンテナ凾に格納
された状態で前記窓付金属筐体内に収容され、さらに前
記窓付金属筐体に設けられた幅広スリット内に電磁シー
ルド材としてのフェライト材が埋め込まれて前記アンテ
ナと該窓付金属筐体間の妨害電磁波反射を抑制するよう
に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の耐熱耐
圧性坑井内レーダ。 - 【請求項３】 前記アンテナ部と前記ゾンデ部とは、１
個の送信用コネクタと１個の受信用コネクタとをそれぞ
れ介在させた送受２本の同軸線により各同軸線で１箇所
で接続され、さらに前記１個の送信用コネクタと前記１
個の受信用コネクタとはそれぞれの相互接続位置が前記
２本の同軸線に沿う方向で僅かにずらせた雁行状配列と
されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐
熱耐圧性坑井内レーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12040195A JPH08292270A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 耐熱耐圧性坑井内レーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12040195A JPH08292270A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 耐熱耐圧性坑井内レーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08292270A true JPH08292270A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14785306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12040195A Pending JPH08292270A (ja) | 1995-04-24 | 1995-04-24 | 耐熱耐圧性坑井内レーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08292270A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004503755A (ja) * | 2000-07-07 | 2004-02-05 | ティー アンド エー サーベイ ビー ブイ | ３次元ボアホールレーダアンテナ、および地表下調査用アルゴリズム、方法および装置 |
| US6833806B2 (en) * | 2002-04-26 | 2004-12-21 | Hitachi, Ltd. | Radar sensor |
| JP2011128134A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-30 | Satoru Takamori | 水中にあるコンクリート構造物の内部を調査する方法 |
| JP2016042063A (ja) * | 2014-08-19 | 2016-03-31 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | 探査装置 |
-
1995
- 1995-04-24 JP JP12040195A patent/JPH08292270A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004503755A (ja) * | 2000-07-07 | 2004-02-05 | ティー アンド エー サーベイ ビー ブイ | ３次元ボアホールレーダアンテナ、および地表下調査用アルゴリズム、方法および装置 |
| JP4768203B2 (ja) * | 2000-07-07 | 2011-09-07 | ティー アンド エー サーベイ ビー ブイ | ボアホールレーダ装置 |
| US6833806B2 (en) * | 2002-04-26 | 2004-12-21 | Hitachi, Ltd. | Radar sensor |
| US7154432B2 (en) | 2002-04-26 | 2006-12-26 | Hitachi, Ltd. | Radar sensor |
| JP2011128134A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-30 | Satoru Takamori | 水中にあるコンクリート構造物の内部を調査する方法 |
| JP2016042063A (ja) * | 2014-08-19 | 2016-03-31 | 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 | 探査装置 |
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