JPH09211145A - 埋設物の探査方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土壌への電磁波の放射後から地中埋設物によ
る反射波を受信完了するまでの時間経過に伴って、高周
波増幅手段の増幅度が大きくなるように変化する複数の
増幅度・時間パターンのうち、最適なパターンを選択す
ること。 【解決手段】 土壌の走査の方向の第１の距離ΔＤだけ
移動する間に複数の各増幅度・時間パターンで増幅手段
の増幅度を変化してその増幅手段の出力を第２メモリに
ストアするストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわ
たって繰返し、各増幅度・時間パターン毎に、土壌の表
面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ
方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度
の平均値Ｐｊｚを求め、各パターン毎の前記平均値Ｐｊ
ｚの最大値と最小値とが、増幅手段の増幅ダイナミック
レンジ内にありかつそのダイナミックレンジのほぼ全域
にわたるパターンを最適なものとして選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中および建物な
どの隠蔽場所に埋設された埋設物を探査するための方法
および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスなどを輸送する地中に埋設された管
を、地上で探査するための地中探査レーダは、送信アン
テナにパルス波を与えてパルス状の電磁波を地中に放射
し、地中埋設管による反射波を受信アンテナで受信し、
高周波増幅器で増幅し、こうして地中埋設管を地上で横
切って走査することによって、地中埋設管を含む土壌の
断面の画像を得ることができる。送信アンテナから地表
面に電磁波を放射したとき、その地表面での反射波の振
幅である強度は、地中埋設管からの反射波の強度に比べ
て、たとえば約２．５倍以上、たとえば４倍であって、
はるかに大きい。したがって、このような地表面での反
射が高周波増幅器に入力されると、その増幅器が飽和し
てしまい、この飽和後に増幅動作が回復するまでに時間
がかかる。したがって地表面での反射波の後に、地中埋
設管による微弱な反射波を充分に増幅することができな
くなってしまう。

【０００３】この問題を解決するために、送信アンテナ
による電磁波の放射後から反射波を受信完了するまでの
期間において、ダイナミックレンジ４０ｄＢの高周波増
幅器の増幅度を、たとえば−５ｄＢから＋３５ｄＢまで
時間経過に伴って大きくなるように変化することが考え
られる。

【０００４】電磁波の土壌中における減衰率は、一般の
土壌では−１５ｄＢ／ｍであり、砂では−５ｄＢ／ｍで
あり、また粘土では−２５ｄＢ／ｍであり、したがって
土壌の種類によってその減衰率が異なる。したがって前
記増幅器の増幅度の時間経過に伴う変化を適切に選ぶこ
とが困難である。したがって従来では、前記増幅度の時
間経過に伴う変化を熟練者が複数回の探査によって試行
錯誤的に設定して最適な増幅度を見つけている。したが
って探査場所が交通量の多い道路である場合などでは、
交通渋滞を起こすおそれがあり、また作業者が危険であ
る。

【０００５】他の先行技術は、特公平７−６９４３１に
開示されている。この先行技術では、アンテナを走査す
る移動間隔Ｄ０（たとえば２ｃｍ）の間に、増幅度Ｇｉ
（ｉ＝１〜５）を最初の増幅度Ｇ１から最終の増幅度Ｇ
５まで合計５回、順次的に変化させ、各増幅度Ｇｉ毎に
反射信号を１つずつ受信し、アンテナが総移動距離Ｌ０
（たとえば３ｍ）に達するまで上記のステップをＬ０／
Ｇ０回繰返し、増幅度Ｇｉ毎に受信された反射波信号に
基づいて、横軸をアンテナ移動距離とし、縦軸を電磁波
の送信から受信までの時間とした断面画像を合計５個作
成し、反射波信号の振幅値が所定の振幅値以下となる波
形の面積の各増幅度Ｇｉで各断面画像の面積に対する割
合である白の占有率Ｒｗｉ（ｉ＝１〜５）を計算し、５
個の断面画像のうち、前記計算値Ｒｗｉが所定の基準値
をＲｗ０としたとき、Ｒｗｉ＜Ｒｗ０の関係を満たす断
面画像が１つの場合、その断面画像を選択し、その画像
を形成するのに使用した増幅度Ｇｉを最適増幅率として
記録し、またＲｗｉ＜Ｒｗ０の関係を満たす断面画像が
複数ある場合、それらの複数の断面画像のうち、地中断
面画像に占める白色の占有率Ｒｗｉが前記所定の基準値
Ｒｗ０に最も近い１つの断面画像を選んで、その画像を
形成するのに使用した増幅度Ｇｉを最適増幅率として記
録し、また前記関係を満たす地中断面画像がない場合、
増幅度Ｇｉのうち、最大値に所定の値Ｇｘだけ大きい増
幅度を最適増幅率として記録する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この先行技術では、土
壌に電磁波の放射後から反射波を受信するまでの期間に
おける増幅器の増幅度を時間経過に伴って大きくなるよ
うに変化する工夫はなされておらず、一旦、設定した増
幅度Ｇｉは、１つの地中断面画像を得るにあたり、一定
のままに保たれ、したがって深さ方向の土壌による電磁
波の減衰の変化に充分対応することができず、地中埋設
物の探査を正確に行うことができない。

【０００７】前述の先行技術の他の問題は、各増幅度Ｇ
ｉを用いて得られた地中断面画像における白色領域の面
積が占める占有率Ｒｗｉを用いており、換言すると、地
中断面画像の２次元の演算を行っており、演算処理が複
雑であり、時間がかかるという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、電磁波の放射後から反射
波を受信完了するまでの期間における高周波増幅器の増
幅度を時間経過に伴って大きくなるように変化して地表
面などの隠蔽場所の表面による大きな振幅を有する反射
波による悪影響を防ぐとともに、土壌などの隠蔽場所の
電磁波の各種の減衰率に拘わらず、埋設物の正確な探査
を自動的に可能にするとともに、その演算処理を簡略化
することができるようにした地中埋設物の探査方法およ
び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】本発明は、埋設物が埋設
されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場
所に電磁波を放射し、埋設物による反射波を受信し、放
射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠
蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法におい
て、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信
した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるよ
うに変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅して
メモリにストアし、このメモリへのストア動作を、予め
定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、前記各パター
ン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める
深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１
にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐ
ｊｚに対応する値を求め、前記各パターン毎に、前記平
均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と
最小値とを求め、各パターンのうち、最大値と最小値と
が、増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２
ｊが最小であるパターンを、最適なパターンとして選択
し、この最適なパターンで増幅してメモリにストアされ
た反射波のデータを用いて、埋設物を探査することを特
徴とする埋設物の探査方法である。 また本発明は、飽和する程度Ｎ１２ｊは、前記最大値と
前記最小値とが増幅ダイナミックレンジの飽和する値に
等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和であることを特徴とする。 また本発明は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前
記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小
値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパタ
ーンとして選択することを特徴とする。 また本発明は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前
記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、
隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度Ｄ
Ｐ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわた
って反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値
Ｑｊｚに対応する値を求め、反射波の深さ方向の予め定
める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均
値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した
程度を評価し、その評価の結果、各パターンのうち、近
似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして
選択し、この最適なパターンで増幅してメモリにストア
された反射波のデータを用いて埋設物を探査することを
特徴とする。 また本発明は、前記近似した程度の評価は、前記予め定
める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均
値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向
の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を
演算して求めることを特徴とする。 また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面
に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、埋設
物による反射波を受信し、放射した電磁波と受信した反
射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査す
る埋設物の探査方法において、予め定める第１の距離Δ
ｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間
経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・
時間パターンで、増幅してメモリにストアし、このメモ
リへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわた
って繰返し、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から
埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向
の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の
絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値
を求め、反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前
記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均
値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、その
評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよ
いパターンを最適なパターンとして選択し、この最適な
パターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデー
タを用いて埋設物を探査することを特徴とする埋設物の
探査方法である。 また本発明は、前記近似した程度の評価は、反射波の深
さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の前
記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深
さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応す
る値を求めることを特徴とする。 また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁
波を放射する手段と、埋設物による反射波を受信するア
ンテナと、アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅
手段と、アンテナの移動距離を検出する手段と、増幅度
が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に
異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メ
モリと、増幅手段の出力をストアする第２メモリと、移
動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離
Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数
の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリ
にストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ
１にわたって繰返す増幅度制御手段と、第２メモリのス
トア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の
表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深
さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の
強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を
演算して求める第１演算手段と、第１演算手段の出力に
応答して、前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまた
は平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを演算
して求める第２演算手段と、第２演算手段の出力に応答
し、各パターンのうち、最大値と最小値とが増幅手段の
増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが
最小であるパターンを最適なパターンとして選択する選
択手段と、この選択手段で選択された最適なパターンを
用いて得られた第２メモリにストアされている反射波の
データを用いて埋設物を探査する手段とを含むことを特
徴とする埋設物の探査装置である。 また本発明は、選択手段は、前記飽和する程度Ｎ１２ｊ
を、前記最大値と前記最小値とが増幅ダイナミックレン
ジの飽和する値に等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和に定める
ことを特徴とする。 また本発明は、選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２
ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大
値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターン
を、最適なパターンとして選択することを特徴とする。 また本発明は、選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２
ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パ
ターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め
定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距
離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚ
または平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、反射波の深さ
方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対
値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値
との近似した程度を評価し、その評価の結果、各パター
ンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパ
ターンとして選択し、この最適なパターンで増幅してメ
モリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探
査することを特徴とする。 また本発明は、前記選択手段は、前記予め定める強度分
布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚま
たは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎
の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して近
似した程度を評価することを特徴とする。 また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁
波を放射する手段と、埋設物による反射波を受信するア
ンテナと、アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅
手段と、アンテナの移動距離を検出する手段と、増幅度
が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に
異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メ
モリと、増幅手段の出力をストアする第２メモリと、反
射波の深さ方向の予め定める強度分布をストアする第３
メモリと、移動距離検出手段の出力に応答し、予め定め
る第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアさ
れている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化し
て第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める
第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、第
２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎
に、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物が埋設されて
いる近傍の予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位
置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値
の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を演算
して求め、第４メモリにストアする第１演算手段と、第
３メモリにストアされている前記予め定める強度分布
と、第４メモリから読出したストア内容とに基づき、前
記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の
前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との
近似した程度を評価する評価手段と、評価手段の出力に
応答し、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパ
ターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、選
択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第
２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋
設物を探査する手段とを含むことを特徴とする埋設物の
探査装置である。 また本発明は、前記評価手段は、前記予め定める強度分
布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚま
たは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎
の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して求
めることを特徴とする。

【００１０】本発明に従えば、複数の増幅度・時間パタ
ーンを第１メモリにストアしておき、各増幅度・時間パ
ターンで、受信した反射波を、高周波増幅器の増幅度が
時間経過に伴って大きくなるように変化し、このような
複数の各増幅度・時間パターンを用いた反射波の第２メ
モリへのストア動作を、予め定める第１の距離Δｄ（た
とえば２ｃｍ）だけ移動する間に行い、このような動作
を予め定める第２の距離Ｌ１（たとえば５ｍ）にわたっ
て繰返す。複数の各増幅度・時間パターン毎に、隠蔽場
所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１（た
とえば５０ｃｍ）まで、深さ方向の各位置毎に第２距離
Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたはそれ
に対応する値を求める。 隠蔽場所の表面から深度ＤＰ１までの範囲では、地表面
などの隠蔽場所の表面による反射波の振幅が大きく、し
たがって受信アンテナからの反射波を増幅する高周波増
幅器が飽和してしまうおそれが大きい。そこで本発明に
従えば、上述の平均値Ｐｊｚまたはそれに対応する値の
最大値と最小値とを各増幅度・時間パターン毎に求め
て、それらの最大値と最小値とが増幅器の増幅ダイナミ
ックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小である増
幅度・時間パターンを、最適なパターンとして選択し、
こうして選択した最適な増幅度・時間パターンを用いて
埋設物の探査を行う。 前記飽和する程度Ｎ１２ｊは、最大値と最小値とが増幅
ダイナミックレンジの飽和する値に等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ
２ｊの和であってもよい。最小の飽和する程度Ｎ１２ｊ
を有する前記パターンが複数存在するとき、それらの複
数のパターンのうち、最大値と最小値との差Ｐｊｚ１が
最大であるパターンを最適なパターンとして選択し、こ
れによって増幅ダイナミックレンジの可及的に全域を利
用して、その増幅度を大きくすることができる。 最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複
数存在するとき、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物
が埋設されている近傍の予め定める深度ＤＰ２（たとえ
ば１ｍまたは２ｍ）まで、深さ方向の各位置毎に第２距
離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚ
またはそれに対応する値を演算して求め、反射波の深さ
方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対
値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値
との近似した程度を評価し、その評価の結果、各パター
ンのうち、近似した程度の最もよいパターンを最適なパ
ターンとして選択し、この最適なパターンで増幅してメ
モリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探
査する。この近似した程度を評価するにあたっては、最
小２乗法の手法を用いてもよい。 複数の各増幅度・時間パターンで反射波を増幅して第２
メモリにストアする動作は、第１の距離Δｄ内において
予め定める距離だけ変位するたびに、各パターンでの増
幅およびストア動作を繰返してもよく、または隠蔽場所
の同一位置において複数の増幅度・時間パターンを用い
た増幅およびストア動作を繰返してもよく、この第１の
距離Δｄだけ移動する間に、埋設物の表面の位置に拘わ
らず、上述の複数の各増幅度・時間パターンでの増幅お
よびストア動作を行えばよい。 こうして本発明に従えば、隠蔽場所の表面で電磁波の放
射による反射波の受信動作を１回の走査で自動的に最適
な増幅度・時間パターンを見つけることができる。した
がってその探査場所が交通量の多い道路などであって
も、探査作業を短時間に終了することができ、交通に支
障をきたすことはなく、また作業者の安全が確保される
ことになる。しかも反射波の強度分布を走査方向に平均
値Ｐｊｚまたはそれに対応する値を演算して求め、深さ
方向の１次元分布を求めて最適な増幅度・時間パターン
を見つけるための判別を行うようにし、その判別動作を
簡素化することができ、演算処理が短時間で行うことが
できる。 さらに本発明に従えば、第２メモリにストアされている
複数の各増幅度・時間パターン毎の反射波のストア内容
を読出して、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物が埋
設されている近傍の予め定める深度ＤＰ２（たとえば１
ｍまたは２ｍ）まで、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ
１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまた
はそれに対応する値を演算して第４メモリにストアす
る。第３メモリには、反射波の深さ方向の基準となる予
め定める強度分布をストアしておく。 評価手段は、この第３メモリにストアされている強度分
布と、第４メモリから読出したストア内容とに基づい
て、複数の各増幅度・時間パターン毎に、両者の近似し
た程度を評価し、近似した程度が最もよい増幅度・時間
パターンを最適なパターンとして選択する。その選択し
た増幅度・時間パターンを用いて、埋設物の探査を行
う。評価手段による評価の手法としては、たとえば最小
２乗法などを用いることができる。これによって反射波
の強度分布を深さ方向の１次元分布にすることによって
最適な増幅度・時間パターンを見つける演算を簡素化す
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
地中埋設物の探査装置の全体の構成を簡略化して示すブ
ロック図である。土壌５には、ガスなどの流体を輸送す
る鋼管などの埋設物である管６が埋設されている。地上
では、この管６の探査を行うために、送信アンテナ７に
は、パルサ８から、図２（１）に示されるたとえば１０
０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚのパルスが高圧電源９の電力
を用いて与えられる。送信アンテナ７から放射された電
磁波は、矢符１０に示されるように進み、管６によって
反射され、その反射波は参照符１１に示されるように進
んで、もう１つの受信アンテナ１２で受信され、図２
（２）に示される出力が受信アンテナ１２から得られ
る。送信アンテナ７から電磁波が放射され、受信アンテ
ナ１２によって反射波が受信されるまでの時間差ΔＴは
土壌５の表面と管６との深さ方向の距離、すなわち深
度、および土壌の種類、したがってその土壌の減衰率に
対応している。

【００１２】送信アンテナ７と受信アンテナ１２とを一
体的に固定して、図１の矢符１３で示されるように、地
中埋設管６を横切るように移動することによって、管６
を含む土壌５の鉛直面内での断面の原画像を得ることが
できる。これらのアンテナ７，１２の移動距離は、距離
センサ１４によって検出される。距離センサは、その移
動方向１３であるｘ方向に２ｃｍ移動する毎に１パルス
を発生し、このパルスをマイクロコンピュータなどによ
って実現される処理回路１５で計数することによって、
その走査距離を演算して求めることができる。

【００１３】同期信号発生回路１６は、たとえば５００
ｋＨｚのクロック信号を発生し、パルサ８は、送信アン
テナ７に、たとえば５０ｋＨｚのパルスを与え、したが
って各パルスの時間間隔Ｗ１は２０μｓｅｃである。受
信アンテナ１２に接続される受信回路１７において、受
信アンテナ１２の出力は、増幅手段Ｕ１に与えられる。
増幅手段Ｕ１は、減衰器ＡＴＴ１とそれに後続して縦続
接続される高周波増幅器ＡＭＰ１とから成る。

【００１４】増幅手段Ｕ１の入出力間の増幅度は、図３
に示されるように、土壌５の深さ方向、したがって時間
経過に伴って、たとえば−５ｄＢ〜＋３５ｄＢに時間経
過に伴って増加するように変化される。増幅器ＡＭＰ１
の増幅度は、予め定める一定の値、すなわちこの実施の
形態では４０ｄＢに保たれる。減衰器ＡＴＴ１の減衰率
は、−４５ｄＢから−５ｄＢに時間経過に伴って小さく
なるように変化される。これによって上述のようにユニ
ットＵ１では、図３に示される増幅度の特性が得られ
る。こうして各増幅器ＡＭＰ１は、Ｓ／Ｎ比が良好であ
るダイナミックレンジ約４０ｄＢとなる。これによって
土壌５に埋設されている管６の微弱な反射波を、大きな
増幅度で増幅してライン１８に導出することが初めて可
能になる。

【００１５】減衰器ＡＴＴ１が時間経過に伴って図３に
示される増幅度に対応した減衰率が時間経過に伴って小
さくなるように変化する特性を達成するために、リード
オンリメモリＭ１が設けられ、このストア内容は、カウ
ンタ１９からの読出しパルスに応じて読出され、デジタ
ル／アナログ変換器ＤＡ１によってアナログ信号に変換
され、減衰器ＡＴＴ１に与えられる。この減衰器ＡＴＴ
１は、前述のようにたとえば電界効果トランジスタによ
って実現され、そのゲートに減衰率に対応した電圧が時
間経過に伴って変化して与えられ、またはバイポーラト
ランジスタによって実現される場合、そのベースに減衰
率に対応した電圧が与えられる。

【００１６】カウンタ１９には、同期信号発生回路１６
からのパルサ８に与えられる信号に同期したたとえば５
００ｋＨｚのパルスが図２（３）に示されるように与え
られる。

【００１７】サンプラ２１は、受信回路１７からライン
１８を介する増幅手段Ｕ１の増幅器ＡＭＰ１からライン
１８を介する信号が与えられ、図２（４）に示されるサ
ンプリングパルスによってサンプリングされる。このサ
ンプリングパルスは、ライン２２を介して同期信号発生
回路１６から与えられる。

【００１８】増幅手段Ｕ１の増幅度の時間経過は、図２
（５）に示されるとおりであり、これによってその増幅
手段Ｕ１の増幅器ＡＭＰ１からライン１８に導出される
波形は、図２（２）に示される受信アンテナ１２の受信
出力のうち、受信初期の波形の振幅が抑制されて大きな
減衰率で減衰され、図２（６）のように大きい深度の反
射の振幅が大きな増幅度で増幅される。

【００１９】サンプラ２１の出力はフィルタ２５で濾波
され、アナログデジタル変換器２６でデジタル信号に変
換され、処理回路１５に与えられる。同期信号発生回路
１６の出力は低周波同期信号発生回路２７に与えられ、
カウンタ１９の同期動作が行われて、送信アンテナ７に
よる電磁波の放射の時間Ｗ１毎にリセットされ、このラ
イン２８からの低周波同期信号１ｋＨｚは、処理回路１
５に与えられる。こうして処理回路１５では、サンプラ
２１によってサンプリングされた反射波信号によって、
地中埋設管６の深度を含む土壌５の鉛直断面の画像を正
確に得ることができる。

【００２０】減衰器ＡＴＴ１と増幅器ＡＭＰ１との組合
せから成る増幅手段Ｕ１は、増幅器ＡＭＰ１の熱雑音な
どに起因したＳ／Ｎ比を良好に保ち、しかも地表面によ
る大きな振幅を有する反射波を大きな減衰率で減衰させ
るとともに、地中埋設管６による微弱な反射波を大きな
増幅度で増幅することができる。

【００２１】受信回路１７によって受信されてサンプラ
２１によってサンプリングされ、フィルタ２５およびア
ナログデジタル変換器２６を経て得られた土壌５の断面
画像は、メモリＭ２にストアされ、この画像は図４に示
されている。参照符３１は土壌５の表面を示し、像３２
は、地中埋設管６の頂部付近を表している。図４の左右
方向は走査方向１３であるｘ方向に一致し、図４の上下
方向は土壌５の地表面３１からの深さ方向であるｚ方向
に対応する。

【００２２】図５は、図４に示される画像のｘ方向の各
走査位置における深さ方向の反射波の受信強度をそれぞ
れ示している。図５（１）に示されるように反射波の振
幅、すなわち強度は、０階調である最小値Ａと２５５階
調である最大値Ｂの範囲の合計２５６階調で表される。
反射波の最大値３３は階調の最大値Ｂで飽和しており、
すなわち増幅器ＡＭＰ１が飽和したことを示している。
また反射波の波形３４は、階調の最小値Ａで飽和してお
り、すなわち増幅器ＡＭＰ１が飽和していることを表し
ている。このような図５（１）に示される反射波の深さ
方向の強度は、増幅器ＡＭＰ１を飽和させ、その増幅手
段Ｕ１における増幅度・時間パターンは後述のように不
適切なものとして判別される。

【００２３】メモリＭ２にストアされている画像の他の
走査位置における深さ方向の強度は、図５（２）に示さ
れている。この強度の最大値３５と最小値３６とは、最
大値Ｂと最小値Ａの近傍であって、予め定める値の範囲
Ｂ１，Ｂ２，Ａ１，Ａ２の範囲内にあり、したがって増
幅器ＡＭＰ１の増幅機能を充分利用しており、したがっ
て管６による微小な反射波を大きな増幅度で増幅するこ
とができる。このような図５（２）の反射波強度分布が
得られたときの増幅度・時間パターンは、最適なものと
して後述のように選ばれる。

【００２４】図６は、処理回路１６の動作を説明するた
めのフローチャートである。距離センサ１４の出力に応
答し、予め定める第１の距離Δｄ（たとえば２ｃｍ）だ
けｘ方向１３に移動する間に、メモリＭ１にストアされ
ている複数ｎ（たとえば５）の増幅度・時間パターンで
増幅手段Ｕ１の増幅度を変化して図４に示される画像
が、ｘ方向１３に第２の距離Ｌ１（たとえば５ｍ）にわ
たって繰返されて図４に示される画像が、各増幅度・時
間パターン毎にメモリＭ２にストアされる。

【００２５】この動作は、図６のステップａ１〜ａ８を
実行することによって達成される。ステップａ１からス
テップａ２に移り、メモリＭ１にストアされている合計
ｎ（この実施の態様では５）の増幅度・時間パターンＳ
ＴＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうちの１つＳＴＣ１が選択さ
れ、ステップａ３では、その増幅度・時間パターンＳＴ
Ｃ１を用いた画像が、図７（１）の参照符Ｆ（１，１）
に示されるようにして得られる。ステップａ４では、ｉ
だけインクリメントし、ステップａ５においてｉ＞ｎで
なければ、再びステップａ３に移り、次の増幅度・時間
パターンＳＴＣ２を用いて図７（２）に示される反射波
の深さ方向の分布Ｆ（２，１）が得られる。同様にし
て、図７（３）〜図７（５）のように増幅度・時間パタ
ーンＳＴＣ３，ＳＴＣ４，ＳＴＣ５を用いてｘ方向１３
の第１の距離Δｄだけ移動する間に、反射波の深さ方向
の分布Ｆ（３，１），Ｆ（４，１），Ｆ（５，１）が得
られる。

【００２６】ステップａ６において送受信のアンテナ
７，１２が距離Δｄ以上移動したことが距離センサ１４
によって検出されると、次のステップａ７に移り、予め
定める距離Ｌ１だけ移動したかどうかが判断され、そう
でなければ再びステップａ２に戻って同じ動作が繰返さ
れて、次のｘ方向１３の位置では反射波の強度分布Ｆ
（１，２），Ｆ（２，２），Ｆ（３，２），Ｆ（４，
２），Ｆ（５，２）が同様にして得られる。以下、同様
な動作が繰返される。ここで、 Ｌ１ ＝ ｍ・Δｄ …（１） 本発明の実施の一形態では、上述のようにＬ１＝５ｍで
あり、Δｄ＝２ｃｍであり、したがってｍ＝２５０であ
る。こうしてメモリＭ２には、図７に示されるｘ方向１
３の各位置での反射波の深さ方向の強度の分布Ｆ（１，
１）〜Ｆ（５，２５０）がメモリＭ２にストアされる。

【００２７】図８は、処理回路１５における図６に後続
する動作を説明するためのフローチャートである。この
図８では、複数ｎの各増幅度・時間パターン毎に、地表
面３１からその地表面３１の近傍の予め定める深度ＤＰ
１（たとえば５０ｃｍ）まで、深さ方向、すなわちｚ方
向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度の
平均値Ｐｊｚを演算して求める。この動作は図８のステ
ップｂ１〜ｂ７において達成され、さらにその各増幅度
・時間パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚの最大値Ｐｊｚ
ｍａｘとそのｚ方向の個数とを求めるとともに、最小値
Ｐｊｚｍｉｎとそのｚ方向の個数とを求める。この複数
の各増幅度・時間パターン毎の最大値と最小値に関する
演算は、ステップｂ８，ｂ９を実行することによって達
成される。

【００２８】図８のステップｂ１からステップｂ２に移
り、複数ｎの増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎ
のうち、先ずｊ＝１として次のステップｂ３では、増幅
度・時間パターンＳＴＣ１に対応するｎ個のデータであ
る深さ方向の強度分布Ｆ（１，１）〜Ｆ（１，２５０）
を、地表面から深度ＤＰ１まで、メモリＭ２から読出
す。次のステップｂ４では、深さ方向であるｚ方向にお
ける位置を、ｚ＝１として設定し、次のステップｂ５に
おいて平均値Ｐｊｚを演算して求める。

【００２９】

【数１】

【００３０】上述の式２において、ｇ（ｘ，ｚ）は、各
強度分布Ｆ（１，１）〜Ｆ（１，２５０）の各波形を示
している。

【００３１】ステップｂ５において式２によって平均値
Ｐｊｚを求めた後には、次のステップｂ６においてｚを
１だけインクリメントして深さ方向の次の位置を設定
し、ステップｂ７において深度ＤＰ１を超えていないこ
と（すなわちｚ＞ＤＰ１が成立しないこと）が判断され
ると、再びステップｂ５に移り、同様な動作を繰返し、
こうして平均値Ｐｊｚを、深さ方向の各位置毎に演算し
て求める。

【００３２】そこで次にステップｂ８では、各平均値Ｐ
ｊｚ毎の最大値Ｐｊｚｍａｘと、その深さ方向であるｚ
方向の個数を求める。またステップｂ９では、各平均値
Ｐｊｚの最小値Ｐｊｚｍｉｎを求めるとともに、その最
小値Ｐｊｚｍｉｎが深さ方向の個数を求める。こうして
次のステップｂ１０では、ｊを１だけインクリメント
し、ｊ＞ｎでなければステップｂ３に戻り、こうして複
数ｎの全ての増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣ５
毎に平均値Ｐｊｚの最大値とその個数とを求めるととも
に、最小値とその個数を求める。このようにして表１が
得られ、メモリＭ２ａにストアされる。

【００３３】

【表１】

【００３４】処理回路１５は次に、図９に示される動作
を実行する。この図９では、メモリＭ２ａにストアされ
ている表１の内容を読出して、複数ｎの各増幅度・時間
パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣ５のうち、最大値と最小値と
が増幅手段Ｕ１の増幅ダイナミックレンジ、たとえば４
０ｄＢ内にありかつその増幅ダイナミックレンジ内の広
い範囲にわたって存在するかどうかを判別し、これによ
って最適な増幅度・時間パターンの１つを選択し、これ
は前述の図５（２）の深さ方向の反射波の強度分布に対
応している。

【００３５】図９のステップｃ１からステップｃ２に移
り、複数ｎのうちの増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜Ｓ
ＴＣ５のうちの１つをｊ＝１として設定する。ステップ
ｃ３では、表１の最大値Ｐｊｚｍａｘが最大階調である
強度２５５である数Ｎ１ｊを計数するとともに、最小値
Ｐｊｚｍｉｎが最小階調である強度零である数Ｎ２ｊを
計数して求める。そこで Ｎ１ｊ＋Ｎ２ｊ＝Ｎ１２ｊ …（３） を演算して求める。この加算した値Ｎ１２ｊは、増幅器
の増幅する程度を表す。

【００３６】ステップｃ４では、最大値Ｐｊｚｍａｘと
最小値Ｐｊｚｍｉｎとの差Ｐｊｚ１を演算して求める。

【００３７】 Ｐｊｚｍａｘ−Ｐｊｚｍｉｎ＝Ｐｊｚ１ …（４） ステップｃ５では、ｊを１だけインクリメントして次の
増幅度・時間パターンＳＴＣｊを設定し、このような動
作をステップｃ６においてｊ＞ｎになるまで繰返して、
複数ｎの全ての増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣ
ｎについて繰返す。

【００３８】ステップｃ７では、前述のステップｃ３で
式３によって演算して得られた和Ｎ１２ｊが最小である
パターンＳＴＣｊを選択し、ステップｃ８において、そ
の選択されたパターンＳＴＣｊが単一個であれば、その
選択されたパターンＳＴＣｊを最適なパターンとして選
択する。ステップｃ８において、最小の和Ｎ１２ｊを有
するパターンＳＴＣｊが複数存在するとき、ステップｃ
９に移り、それらの選択された複数のパターンＳＴＣｊ
の中から、前述のステップｃ４において式４に基づいて
得られた差Ｐｊｚ１が最大であるパターンＳＴＣｊを、
最適なパターンとして選択する。

【００３９】こうして得られた最適な増幅度・時間パタ
ーンＳＴＣｊを用いた土壌５の断面像を用いて、地中埋
設管６の探査を処理回路１５において行う。なお土壌５
における地中埋設管６は、その形状が比較的小さく、し
たがって前述の平均値Ｐｊｚに悪影響を及ぼすものでは
ない。

【００４０】本発明の実施の他の形態においては、平均
値Ｐｊｚに代えて、それに対応する値を求めるようにし
てもよい。

【００４１】本発明の実施の他の態様を図１０〜図１４
を参照して説明する。図１０は、前述の図６によって得
られるメモリＭ２にストアされている土壌５の断面画像
である。本発明の実施の態様では、メモリＭ３に反射波
の深さ方向の予め定める強度分布を図１１に示されるよ
うにしてストアしておく。この基準となる強度分布は、
反射波の強度の絶対値であり、土壌５の電磁波の減衰率
に対応した特性を有し、実験によって予め定めておく。
前述の図５に示されるように、走査方向１３の各位置に
おける反射波の強度は、図１２（１）に示されており、
その絶対値は、いわば全波整流した波形となって図１２
（２）に示されるようにして得られる。こうして得られ
た図１２（２）の絶対値の平均値Ｑｊｚが、図１１に示
される基準となる強度分布に近似している程度を評価
し、その近似した程度が最も高い増幅度・時間パターン
を最適なパターンとして選択する。このような動作は、
図１３および図１４に示される処理回路１５によって達
成されるフローチャートに示されている。図１３を参照
して、ステップｄ１からステップｄ２に移り、このステ
ップｄ２では、前述の図６に示される動作が達成され、
メモリＭ２には、図７に示されるように複数ｎの各増幅
度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎ毎に、第１の距離
Δｄだけ移動する間に、増幅手段Ｕ１の増幅度を変化し
た強度分布Ｆ（１，１）〜Ｆ（５，２５０）がストアさ
れる。

【００４２】ステップｄ３では、複数ｎの増幅度・時間
パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎの１つを設定するためにｊ
＝１とし、この設定されたパターンＳＴＣｊに対応する
データである強度分布、たとえばｊ＝１のとき、Ｆ
（１，１）〜Ｆ（１，２５０）を、地表面３１から深度
ＤＰ２まで読出す。この深度ＤＰ２は、ＤＰ２＝ＤＰ１
であってもよく、たとえば１ｍまたは２ｍなどの予め定
める値であってもよい。

【００４３】ステップｄ５では、図１２（１）に示され
る深さ方向の強度分布に基づいて、反射波の強度の絶対
値を図１２（２）に示されるようにして求め、この絶対
値を、ｘ方向１３の位置と深さ方向であるｚ方向の位置
とに対応してｆ（ｘ，ｚ）で表すことにする。

【００４４】ステップｄ６では、深さ方向の位置をｚ＝
１として設定し、その反射波の強度の絶対値ｆ（ｘ，
ｚ）の平均値Ｑｊｚを求める。

【００４５】

【数２】

【００４６】ステップｄ８では、ｚを１だけインクリメ
ントして深さ方向の次の位置を設定し、ステップｄ９に
おいて深度ＤＰ２を超えないとき（ｚ＞ＤＰ２でないと
き）、ステップｄ７に戻って演算を繰返す。こうして深
さ方向の各位置毎に、第２距離Ｌ１にわたって反射波の
強度の絶対値ｆ（ｘ，ｚ）の平均値Ｑｊｚを演算して求
め、その演算して求めた結果を、メモリＭ４にストアす
る。

【００４７】ステップｄ１０では、前記平均値Ｑｊｚと
メモリＭ３にストアされている図１１に示される基準と
なる強度分布ｆｐ（ｚ）との近似した程度を評価するた
めに、値ΔＦｊを計算する。

【００４８】

【数３】

【００４９】ステップｄ１１では、ｊを１だけインクリ
メントし、他の増幅度・時間パターンを設定し、そのｊ
がｎを超えていないとき（すなわちｊ＞ｎでないと
き）、ステップｄ１に戻る。こうして複数ｎの各増幅度
・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎ毎に、上述の動作を
繰返し、偏差ΔＦｊを求める。この偏差ΔＦｊは、深さ
方向の各位置毎の平均値Ｑｊｚと基準となる強度分布ｆ
ｐ（ｚ）との差の２乗の和であって、最小２乗法の手法
で得られる値である。

【００５０】こうして得られた偏差ΔＦｊを、図１４の
動作によって演算し、最適な増幅度・時間パターンを選
択する。図１４のステップｅ１からステップｅ２に移
り、複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣ
ｎ毎の偏差ΔＦ１〜ΔＦｎのうちの最小値を選択する。
そこでステップｅ３では、その最小値である偏差ΔＦｊ
が得られた増幅度・時間パターンＳＴＣｊを最適なもの
として選択する。

【００５１】この発明の実施の形態においても、土壌５
に埋設されている管６は、土壌５の走査されるｘ方向１
３に沿う長さは比較的短く、したがって前述の平均値Ｑ
ｊｚに悪影響を及ぼすことはない。上述の実施の形態で
は、最小２乗法を用いて式６に従って平均値Ｑｊｚと基
準となる強度分布ｆｐ（ｚ）との近似した程度の評価を
行ったけれども、本発明の実施の他の形態では、その他
の手法で近似した程度の評価を行うようにしてもよい。

【００５２】前述の図９のステップｃ９の動作に代え
て、図１３および図１４の動作が行われるようにしても
よい。すなわち図９のステップｃ８において、最小の和
Ｎ１２ｊを有するパターンＳＴＣｊが複数存在すると
き、図１３のステップｄ３〜ｄ１３が実行され、その
後、図１４のステップｅ１〜ｅ４が実行されるように構
成されてもよい。

【００５３】本発明の実施のさらに他の形態として、平
均値Ｑｊｚに代えて、その平均値Ｑｊｚに対応する値を
演算して求めるようにしてもよい。

【００５４】本発明は、土壌中の埋設物を探査するだけ
でなく、その他、たとえば建物および水中などにおける
埋設物の探査のためなどの広範囲に実施することができ
る。

【００５５】また送信アンテナ７と受信アンテナ１２と
は兼用されてもよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、埋設物が埋設されてい
る隠蔽場所への電磁波の放射後から電磁波を受信完了す
るまでの時間経過に伴って増幅度が大きくなるように変
化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンを用
い、アンテナの移動距離を検出する手段からの記録に応
答して予め定める第１の距離ΔＤだけ移動する間に、各
増幅度・時間パターン毎に増幅手段の出力をストアし、
この動作を第２の距離Ｌ１にわたって繰返して行い、複
数の各増幅度・時間パターン毎における隠蔽場所の表面
からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方
向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって電磁波の強度の
平均値Ｐｊｚまたはこれに対応する値を演算して求め
て、それらの各パターン毎の最大値と最小値が増幅手段
の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊ
が最小である増幅度・時間パターンを最適なパターンと
して選択し、これによって増幅手段の飽和を防ぎ、しか
も増幅手段の増幅機能を充分に達成して埋設物による微
弱な反射波を大きな増幅度で増幅することを可能にす
る。

【００５７】しかも本発明によれば、隠蔽場所の１回の
走査で、最適な増幅度・時間パターンを見つけることが
でき、作業性が良好であり、したがって交通量が多い道
路などにおいて交通の支障を起こすことはなく、また作
業者が安全である。

【００５８】さらに本発明によれば、増幅手段の出力で
ある反射波の強度分布を隠蔽場所の表面に沿う走査方向
に平均値Ｐｊｚを求めて、深さ方向の１次元分布にする
ことによって最適な増幅度・時間パターンの選択を容易
にし、これによって演算処理を簡素化し、その演算処理
時間を短縮することができる。

【００５９】また本発明によれば、増幅手段によって得
られた反射波の出力を、隠蔽場所の表面から少なくとも
埋設物が埋設されている近傍の予め定める深度ＤＰ２ま
で、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射
波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたはそれに対応する
値を演算して求め、こうして得られた平均値Ｑｊｚまた
はそれに対応する値と、反射波の深さ方向の基準となる
予め定める強度分布との近似の程度を評価し、近似した
程度が最もよい、すなわち近似の程度が高い増幅度・時
間パターンを最適なパターンとして選択するようにした
ので、上述と同様な効果が達成され、簡便な作業で演算
処理を簡略化し、高精度の埋設物の探査を達成すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を簡略化し
て示すブロック図である。

【図２】図１に示される実施の一形態の動作を説明する
ための波形図である。

【図３】図１の実施の一形態における受信回路１７にお
ける増幅手段Ｕ１の特性を示すグラフである。

【図４】土壌５の断面画像を示す図である。

【図５】土壌５の地表面３１が走査されるｘ方向１３の
或る１つの位置における深さ方向の反射波の強度分布を
示す図である。

【図６】予め定める第１の距離Δｄだけｘ方向に走査し
て移動する間に、メモリＭ１にストアされている複数ｎ
の各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎで増幅手
段Ｕ１の増幅度を変化して第２メモリＭ２にストアし、
このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって
繰返す動作を説明するためのフローチャートである。

【図７】複数ｎの各増幅度・時間パターン毎の深さ方向
の強度分布Ｆ（１，１）〜（５〜２５０）を示す図であ
る。

【図８】複数ｎの各増幅度・時間パターン毎に、土壌５
の地表面３１からその地表面近傍の予め定める深度ＤＰ
１まで、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって
反射波の強度の平均値Ｐｊｚを演算し、さらにその最大
値と最小値などを求める動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図９】複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜Ｓ
ＴＣｎのうち、前述の最大値と最小値とが増幅手段Ｕ１
の増幅ダイナミックレンジ内に有り、かつその増幅ダイ
ナミックレンジのほぼ全域にわたるパターンを最適なパ
ターンとして選択するための動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図１０】本発明の実施の他の形態のメモリＭ２にスト
アされる土壌５の断面画像を示す図である。

【図１１】メモリＭ３にストアされる反射波の深さ方向
の予め定める基準となる強度分布を示す図である。

【図１２】反射波の強度の絶対値を説明するための図で
ある。

【図１３】処理回路１５によって、メモリＭ３にストア
されている予め定める強度分布ｆｐと絶対値の平均値Ｑ
ｊｚとの偏差ΔＦｊを、複数ｎの各増幅度・時間パター
ンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎ毎に演算して求める動作を説明す
るためのフローチャートである。

【図１４】処理回路１５によって、前記偏差ΔＦｊであ
ることによって、近似した程度が最も良い増幅度・時間
パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎを最適なパターンとして選
択する動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

５ 土壌 ６ 管 ７ 送信アンテナ ８ パルサ ９ 高圧電源 １２ 受信アンテナ １４ 距離センサ １５ 処理回路 １７ 受信回路 １８，２２ ライン １９ カウンタ ２１ サンプラ ＡＴＴ１ 減衰器 ＡＭＰ１ 高周波増幅器 ＤＡ１ デジタル／アナログ変換器 Ｕ１ 増幅手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 雅樹 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面
   に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、 埋設物による反射波を受信し、 放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて
   隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法におい
   て、 予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信した
   反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように
   変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモ
   リにストアし、 このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ
   １にわたって繰返し、前記各パターン毎に、隠蔽場所の
   表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深
   さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の
   強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を
   求め、 前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐ
   ｊｚに対応する値の最大値と最小値とを求め、 各パターンのうち、最大値と最小値とが、増幅ダイナミ
   ックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパ
   ターンを、最適なパターンとして選択し、 この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反
   射波のデータを用いて、埋設物を探査することを特徴と
   する埋設物の探査方法。
2. 【請求項２】 飽和する程度Ｎ１２ｊは、前記最大値と
   前記最小値とが増幅ダイナミックレンジの飽和する値に
   等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和であることを特徴とする請
   求項１記載の埋設物の探査方法。
3. 【請求項３】 最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前
   記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小
   値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパタ
   ーンとして選択することを特徴とする請求項１または２
   記載の埋設物の探査方法。
4. 【請求項４】 最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前
   記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、
   隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度Ｄ
   Ｐ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわた
   って反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値
   Ｑｊｚに対応する値を求め、 反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パタ
   ーン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚ
   に対応する値との近似した程度を評価し、 その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最
   もよいパターンを最適なパターンとして選択し、 この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反
   射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とす
   る請求項１または２記載の埋設物の探査方法。
5. 【請求項５】 前記近似した程度の評価は、前記予め定
   める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均
   値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向
   の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を
   演算して求めることを特徴とする請求項４記載の埋設物
   の探査方法。
6. 【請求項６】 埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面
   に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、 埋設物による反射波を受信し、 放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて
   隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法におい
   て、 予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信した
   反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように
   変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモ
   リにストアし、 このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ
   １にわたって繰返し、前記各パターン毎に、隠蔽場所の
   表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、
   深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波
   の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対
   応する値を求め、 反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パタ
   ーン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚ
   に対応する値との近似した程度を評価し、 その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最
   もよいパターンを最適なパターンとして選択し、 この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反
   射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とす
   る埋設物の探査方法。
7. 【請求項７】 前記近似した程度の評価は、反射波の深
   さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の前
   記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深
   さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応す
   る値を求めることを特徴とする請求項６記載の埋設物の
   探査方法。
8. 【請求項８】 埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁
   波を放射する手段と、埋設物による反射波を受信するア
   ンテナと、 アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、 アンテナの移動距離を検出する手段と、 増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する
   相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする
   第１メモリと、 増幅手段の出力をストアする第２メモリと、 移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距
   離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複
   数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモ
   リにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離
   Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、 第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎
   に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度
   ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわ
   たって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚ
   に対応する値を演算して求める第１演算手段と、 第１演算手段の出力に応答して、前記各パターン毎に、
   前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最
   大値と最小値とを演算して求める第２演算手段と、 第２演算手段の出力に応答し、各パターンのうち、最大
   値と最小値とが増幅手段の増幅ダイナミックレンジ内
   で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを最適
   なパターンとして選択する選択手段と、 この選択手段で選択された最適なパターンを用いて得ら
   れた第２メモリにストアされている反射波のデータを用
   いて埋設物を探査する手段とを含むことを特徴とする埋
   設物の探査装置。
9. 【請求項９】 選択手段は、前記飽和する程度Ｎ１２ｊ
   を、前記最大値と前記最小値とが増幅ダイナミックレン
   ジの飽和する値に等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和に定める
   ことを特徴とする請求項８記載の埋設物の探査装置。
10. 【請求項１０】 選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１
    ２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最
    大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターン
    を、最適なパターンとして選択することを特徴とする請
    求項８または９記載の埋設物の探査装置。
11. 【請求項１１】 選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１
    ２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各
    パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予
    め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の
    距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊ
    ｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、 反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パタ
    ーン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚ
    に対応する値との近似した程度を評価し、 その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最
    もよいパターンを最適なパターンとして選択し、 この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反
    射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とす
    る請求項８または９記載の埋設物の探査装置。
12. 【請求項１２】 前記選択手段は、前記予め定める強度
    分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚ
    または平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置
    毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して
    近似した程度を評価することを特徴とする請求項１１記
    載の埋設物の探査装置。
13. 【請求項１３】 埋設物が埋設されている隠蔽場所に電
    磁波を放射する手段と、 埋設物による反射波を受信するアンテナと、 アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、 アンテナの移動距離を検出する手段と、 増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する
    相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする
    第１メモリと、 増幅手段の出力をストアする第２メモリと、 反射波の深さ方向の予め定める強度分布をストアする第
    ３メモリと、 移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距
    離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複
    数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモ
    リにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離
    Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、 第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎
    に、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物が埋設されて
    いる近傍の予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位
    置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値
    の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を演算
    して求め、第４メモリにストアする第１演算手段と、 第３メモリにストアされている前記予め定める強度分布
    と、第４メモリから読出したストア内容とに基づき、前
    記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の
    前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との
    近似した程度を評価する評価手段と、 評価手段の出力に応答し、各パターンのうち、近似した
    程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択す
    る選択手段と、 選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた
    第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて
    埋設物を探査する手段とを含むことを特徴とする埋設物
    の探査装置。
14. 【請求項１４】 前記評価手段は、前記予め定める強度
    分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚ
    または平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置
    毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して
    求めることを特徴とする請求項１３記載の埋設物の探査
    装置。