JPH1010239A - 多発信型地中探査レーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地中埋設物を広範囲に、精度良く、リアルタイ
ムで探査でき、また長距離探査もできること。 【解決手段】アンテナケース１７の中央に１個の受信ア
ンテナ５を配置し、同受信アンテナ５周辺のアンテナ電
界方向及びアンテナ磁界方向それぞれに２個ずつ合計４
個の送信アンテナ１〜４を配置し、電動シリンダ７によ
りアンテナケース１７を回転可動にし、増幅アンプ２９
内蔵の分配器６により任意に増幅した送信出力を各送信
アンテナ１〜４に分配して与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多発信型地中探査レ
ーダに関し、地中埋設物を非破壊に検出するのに有用な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の地中埋設物探査レーダを、図１
２、図１３を参照して説明する。

【０００３】図１２に示すように、アンテナケースの或
る点を中心として、１２０度ずつずらした位置に３個の
アンテナエレメント１０１、１０２、１０３を配置して
いる。これらのアンテナエレメント１０１、１０２、１
０３はそれぞれ偏波方向が異なっている。

【０００４】地中埋設物を探査する場合、図１３に示す
ように、レーダコントローラ１０５の制御下で、偏波切
換回路１０４により、アンテナエレメント１０１、１０
２、１０３を順次切り換える。その際、アンテナエレメ
ント１０１、１０２、１０３のうち１つを送信用にして
送波回路１０６から送信出力を供給し、他のアンテナエ
レメントの１つを受信用にして反射波を受波回路１０７
に与える。各アンテナエレメントから得られるデータを
基に、信号処理器１０８で散乱行列要素を求め、埋設物
の方向性有無にかかわらず、埋設物を検出している。符
号１０９はロータリーエンコーダを示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の地
中埋設物探査レーダは、偏波方向がそれぞれ異なった３
個のアンテナエレメントを配置し、埋設物の埋設方向と
アンテナの偏波方向とが異なっても、それぞれのアンテ
ナエレメントを順次切り換えて探査し、データを演算処
理することのより、埋設物を検出しようとするものであ
る。

【０００６】しかしながら、従来の地中埋設物探査レー
ダでは、偏波面の異なるアンテナエレメント１個ずつで
探査を行うため、一度に広範囲な探査ができず、探査効
率が低下する。例えば、図４に示すように、従来は送信
アンテナ３１と受信アンテナ３２が一体型で埋設物３０
を探査するので、送信アンテナ３１の指向性範囲外に埋
設物３０が存在すると、反射波が得られず、検出不可能
である。

【０００７】また、埋設物の埋設方向とアンテナエレメ
ントの偏波方向が異なっている場合、３個のアンテナエ
レメントからそれぞれ探査したデータを演算処理した
後、埋設物の判断をするため、リアルタイムに埋設物を
検出することができない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するため、本発明の地中探査レーダは多発信型のもので
あり、地中に埋もれた埋設物を広範囲に探査するため
に、アンテナケース例えばその中央に配置した受信用ア
ンテナ１個と、受信用アンテナ周辺のアンテナ電界方向
及びアンテナ磁界方向それぞれに２個ずつ合計４個配置
した送信用アンテナと、送信出力を各送信用アンテナへ
配分する分配器から構成することを特徴とし、或いは、
地中埋設物をリアルタイムに、かつ、精度良く探査する
ために、アンテナケースを回転させる回転可動機構例え
ばアンテナケースと電動シリンダを接続ホルダでピン結
合した回転可動機構を有することを特徴とし、更には、
長距離探査を図るために、分配器に、各送信用アンテナ
の出力を増幅するアンプを内蔵したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】

【００１０】以下、本発明の実施の形態を説明する。

【００１１】本発明の実施の形態に係る多発信型地中探
査レーダは、アンテナケース例えばその中央に配置した
受信アンテナ１個と、受信アンテナ周辺のアンテナ電界
方向及びアンテナ磁界方向それぞれに２個ずつ合計４個
の送信アンテナを配置し、電動シリンダによりアンテナ
ケースを回転可動機構にし、レーダ表示器から送信され
る出力を分配器によりアンテナの個数に応じてそれぞれ
分配し、更に、分配器に内蔵した増幅アンプで各送信ア
ンテナの出力を増幅することにより、広範囲な探査、長
距離探査、精度の良い探査、リアルタイムの埋設物検出
を可能にしたものである。

【００１２】送信アンテナが受信アンテナ周辺に分配器
を介して４個配置しているので、一度に広範囲な探査が
可能である。例えば、図５に示すように、埋設物３０が
或る送信アンテナ４の指向性範囲外に存在していたとし
ても、他の送信アンテナ２に基づく埋設物３０からの反
射波３３を得ることができ、埋設物３０の検出が可能で
ある。

【００１３】アンテナと埋設物の関係としては、アンテ
ナの電界方向に沿って埋設物が埋設され、電界方向に直
交するアンテナの磁界方向にアンテナを走査して探査す
る場合に、埋設物からの反射波が最も大きくなる。そこ
で、埋設物がアンテナの電界方向と異なった位置に埋設
されていても、アンテナケースを電動シリンダにより、
図６に示すように回転させることで、アンテナ電界方向
と埋設物４０の埋設方向とを合わせることができる。ま
た、アンテナと埋設物の方向性が合わない場合は図７に
示すように埋設物からの反射波４１は小さいが、アンテ
ナケースの回転により方向性が一致した場合は図８に示
すように反射波４２は大きくなり、精度良い探査が可能
となる。

【００１４】また、アンテナケースを電動シリンダによ
り図６に示すように回転させることで、アンテナ電界方
向と埋設物４０の埋設方向とを合わせることができるの
で、リアルタイムで埋設物を検出することができる。

【００１５】分配器に内蔵した増幅アンプで任意に送信
出力を増幅することにより、各アンテナへ送信される出
力を大きくすることができる。従って、同じ深さに埋設
される埋設物からは、図９に示す増幅アンプが無い場合
の反射波４３に比べて、図１０に示すように大きな反射
波４４が得られ、一層精度良い探査が可能となる。更
に、埋設物が深い所に埋設されていても、送信出力の増
幅により、図１１に示すように必要十分な反射波４５が
得られるので、長距離探査が可能となる。

【００１６】次に、図１〜図１１を参照して本発明の一
実施例にかかる多発信型地中探査レーダを説明する。図
１はレーダ本体の構成を示す平面図、図２はアンテナ配
置を拡大して示し、図３はアンテナケース回転可動の概
要を示し、図４は従来のアンテナによる探査結果の概要
を示し、図５は多発信型アンテナによる探査結果の概要
を示し、図６はアンテナケースの回転可動による偏波面
の概要を示し、図７は偏波面が一致しない場合の探査結
果例を示し、図８は偏波面が一致した場合の探査結果例
を示し、図９は送信出力を増幅しない場合の探査結果例
を示し、図１０は送信出力を増幅した場合の探査結果例
を示し、図１１は送信出力を増幅した場合の長距離探査
結果例を示す。

【００１７】図１、図２に示すように、アンテナケース
１７内の中央に受信アンテナ５を配置し、同受信アンテ
ナ５の周辺のアンテナ電界方向及びアンテナ磁界方向へ
それぞれ２個の送信アンテナ１、２、３、４を配置して
ある。即ち、受信アンテナ５のアンテナ電界方向前後に
１個ずつ送信アンテナ１、３を配置し、受信アンテナ５
のアンテナ磁界方向前後に１個ずつ送信アンテナ２、４
を配置してある。

【００１８】図１中、６は分配器、７は電動シリンダ、
８は結合ホルダ、９はストローク計、１０はレーダ表示
器、１１はＡ／Ｄ変換器、１２はパソコン（信号処理、
演算処理及び制御装置）、１３は制御盤、１４と１５は
ピン、１６はアンテナケース固定台、１８は台車、１９
〜２８は機器接続用ケーブル、２９は増幅アンプをそれ
ぞれ示す。レーダ全体は台車１８に設置されて移動され
る。

【００１９】各送信アンテナ１〜４には、レーダ表示器
１０から分配器６とそれに内蔵の増幅アンプ２９を介し
て送信パルスが出力される。従って、各送信アンテナ
１、２、３、４には任意に増幅された送信出力が供給さ
れる。

【００２０】各送信アンテナ１〜４から地中へ放出され
た送信波は、図５または図６に示す埋設物３０、４０で
反射し、再び受信アンテナ５で受信された後にレーダ表
示器１０を介してアナログ波形をＡ／Ｄ変換器１１でデ
ィジタル処理され、パソコン１２へ渡されて表示され
る。

【００２１】アンテナ偏波面を変えるために、ナンテナ
ケース１７はその固定台１６に対して回動することがで
きる。そして、アンテナケース１７の一端に結合ホルダ
８を取付け、電動シリンダ７と連結してピン１４結合と
してある。また、アンテナケース１７の側面中央には、
アンテナケース固定台１６とアンテナケース１７とをピ
ン１５で連結してある。これにより、図３に示すよう
に、アンテナケース１７は各アンテナ１〜５と一緒に電
動シリンダ７で回転可動な機構となっている。

【００２２】そして、制御盤１３から電動シリンダ７の
ストロークを制御し、アンテナケース１７の側面中央の
ピン１５を支点として、回転可動させる。また、結合ホ
ルダ８と電動シリンダ７固定部との間にストローク計９
を取付け、電動シリンダ７の移動量を計測後、Ａ／Ｄ変
換器１１を介してパソコン１２へ入力する。これによ
り、アンテナケース１７の回転量、従ってアンテナの電
界方向と磁界方向を知ることができる。

【００２３】埋設物４０の探査は、図１に示すように台
車１８を磁界方向へ走査すると共に電動シリンダ７によ
りストロークを伸縮させて図６に示すようにアンテナケ
ース１７を回転させる。これにより、埋設物４０の埋設
方向とアンテナ偏波面を一致させた探査が可能となり、
図８に示すように大きな反射波４４が得られ埋設物４０
を精度良く検出することができる。

【００２４】なお、図４に示すように、従来の送信アン
テナ３１と受信アンテナ３２が一体型で埋設物３０を探
査する場合は、送信アンテナ３１の指向性範囲外に埋設
物３０が存在すると、反射波が得られず、検知不可能で
ある。

【００２５】更に、本実施例の多発信型地中探査レーダ
では、受信アンテナ５周辺に送信アンテナ１、２、３、
４を４個配置し、分配器６に内蔵の増幅アンプ２９によ
り、各送信アンテナ１、２、３、４への送信出力を任意
に増幅するので、図１１に示すように反射波４５が一層
大きく長距離の探査が可能となり、或いは一層広範囲な
探査が可能となる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、下記のような効果があ
る。 （１）アンテナケースに受信用アンテナ１個と、その周
辺に４個の送信用アンテナを配置したことにより、地中
埋設物を広範囲に渡り探査することができる。 （２）アンテナケースを回転可動としたことにより、ア
ンテナ磁界方向にアンテナケースを走査しながら、埋設
物の埋設方向とアンテナ偏波面を一致させた探査が可能
となる。従って、大きな反射波が得られ、埋設物を精度
良く検出することができる。 （３）分配器に内蔵した増幅アンプで送信出力を任意に
増幅することにより、各送信用アンテナへ送信される出
力を大きくすることができ、埋設物から大きな反射波が
得られる。従って、長距離探査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の多発信型地中探査レーダの
レーダ本体構成を示す図。

【図２】図１中のアンテナ配置を拡大して示す図

【図３】アンテナケース回転可動の概要を示す図。

【図４】従来のアンテナによる探査結果の概要を示す
図。

【図５】本発明の一実施例における探査結果の概要を示
す図。

【図６】アンテナケースの回転可動による偏波面の概要
を示す図。

【図７】偏波面が一致しない場合の探査結果例を示す
図。

【図８】偏波面が一致した場合の探査結果例を示す図。

【図９】送信出力を増幅しない場合の探査結果例を示す
図。

【図１０】送信出力を増幅した場合の探査結果例を示す
図。

【図１１】送信出力を増幅した場合の長距離探査結果例
を示す図。

【図１２】従来のアンテナ構成を示す図。

【図１３】従来の地中埋設物探査レーダの構成を示す
図。

【符号の説明】

１、２、３、４ 送信アンテナ ５ 受信アンテナ ６ 分配器 ７ 電動シリンダ ８ 結合ホルダ ９ ストローク計 １０ レーダ表示器 １１ Ａ／Ｄ変換器 １２ パソコン １３ 制御盤 １４、１５ ピン １６ アンテナケース固定台 １７ アンテナケース １８ 台車 １９〜２８ ケーブル ２９ 増幅アンプ ３０、４０ 埋設物 ３３、４１〜４５ 反射波

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村川 寿 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目８−25 高 菱エンジニアリング株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地中に埋もれた埋設物を探査する地中探査
   レーダにおいて、アンテナケースに配置した受信用アン
   テナ１個と、受信用アンテナ周辺のアンテナ電界方向及
   びアンテナ磁界方向それぞれに２個ずつ合計４個配置し
   た送信用アンテナと、送信出力を各送信用アンテナへ配
   分する分配器から構成することを特徴とする地中探査レ
   ーダ。
2. 【請求項２】前記アンテナケースを回転させる回転可動
   機構を有することを特徴とする請求項１に記載の地中探
   査レーダ。
3. 【請求項３】分配器に、各送信用アンテナの出力を増幅
   するアンプを内蔵したことを特徴とする請求項１または
   ２に記載の地中探査レーダ。