JPH10197631A - Radar type underground prospecting device - Google Patents

Radar type underground prospecting device

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Publication number
JPH10197631A
JPH10197631A JP9004433A JP443397A JPH10197631A JP H10197631 A JPH10197631 A JP H10197631A JP 9004433 A JP9004433 A JP 9004433A JP 443397 A JP443397 A JP 443397A JP H10197631 A JPH10197631 A JP H10197631A
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JP
Japan
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reflected wave
unit
pulse
amplification
switch
Prior art date
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Pending
Application number
JP9004433A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaru Tsunasaki
勝 綱崎
Takashi Kikuta
隆 菊田
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable an amplifying section to accurately amplify reflected waves in an area separated from the ground surface even when reflected waves exist near the ground surface by preventing signals higher than a prescribed level from entering an amplifying section by means of a blocking means. SOLUTION: The pulse generating section 52 of a blocking means 50 generates a control pulse in response to a transmitting trigger pulse of a 1-μs cycle generated from a transmitting trigger generator 11 and sends the control pulse to a delay circuit 53. When the section 52 sends the control pulse, an analog switch 55 permits the passage of the control pulse to a high-frequency switch 51 from the delay circuit 53 when a sensitivity time control(STC) exceeds a threshold. During this period, the switch 51 is turned off and blocks the passage of reflected waves to an amplifier 22 from a receiving section 14. Since the temporal area of the strong signal level of a reflecting body near the ground surface 2 cuts in such a way, it becomes unnecessary to worry about the saturation of the amplifier 22. Therefore, when a sampling section 30 samples each reflected wave transmitted from the amplifier, the reflected waves from a reflected body 3b separated from the ground surface 2 can be amplified with a high amplification factor and accurately amplified reflected waves can be sampled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地中埋設ガス導管
等の地中埋設物体を探査するレーダ型地中探査装置、詳
しくは、所定の繰り返し周期でもってパルス波を地中へ
放射する送信部と、地中より戻ってきた反射波を受信す
る受信部と、前記受信した反射波を前記繰り返し周期に
対応させて変化させた増幅率で増幅する増幅部と、前記
増幅された反射波を前記繰り返し周期毎に変位させた時
間ゲートでサンプリングするサンプリング部と、前記繰
り返し周期毎にサンプリングされたサンプリング信号を
処理して反射波を復元する信号処理部とを備えたレーダ
型地中探査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radar-type underground exploration apparatus for exploring an underground object such as an underground gas pipe, and more particularly, to a transmission for emitting a pulse wave into the ground at a predetermined repetition period. Unit, a receiving unit that receives the reflected wave returned from the underground, an amplifying unit that amplifies the received reflected wave at an amplification factor changed according to the repetition period, and the amplified reflected wave The present invention relates to a radar type underground exploration device including a sampling unit for sampling with a time gate displaced for each repetition period, and a signal processing unit for processing a sampling signal sampled for each repetition period to restore a reflected wave. .

【0002】[0002]

【従来の技術】上述した型式の地中探査装置は、例え
ば、公開特許昭63−120271号公報から知られて
いる。この装置では、送信電波を周期的に放射し、反射
してきた受信電波を、送信電波の送信繰り返し周期より
順次長くなるサンプリング周期でサンプリングして、こ
のサンプリングした信号を合成することにより、1つの
受信電波が引き延ばされた時間軸で再現される。その
際、地中を伝播する電波の減衰が大きいことから、時間
軸の原点から離れた領域を、つまり地表より離れた位置
から反射されてきた信号をサンプリングする場合には、
サンプリングに先だって増幅器によってより大きな増幅
を行うことで、反射特性が同じ反射体によって反射され
たきた受信電波が、地表からの距離に関係なくできるだ
け同じようなレベルで表示されるように構成されてい
る。
2. Description of the Related Art An underground exploration apparatus of the type described above is known, for example, from JP-A-63-120271. In this apparatus, a transmission radio wave is periodically emitted, and a reflected reception radio wave is sampled at a sampling cycle that is sequentially longer than a transmission repetition cycle of the transmission radio wave, and the sampled signals are combined to form one reception signal. The radio waves are reproduced on the stretched time axis. At that time, since the attenuation of radio waves propagating in the ground is large, when sampling a signal reflected from a region distant from the origin of the time axis, that is, a position distant from the ground surface,
By performing larger amplification by an amplifier before sampling, the received radio wave reflected by the reflector with the same reflection characteristic is displayed at the same level as possible regardless of the distance from the ground surface .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電波の
地中での減衰は、場所によっては1mで1/10になる
場合もあり、しかもその減衰は距離に対して指数関数的
に大きくなることから、地下2・3mの領域からの反射
電波をサンプリングする際には、地表近くの反射電波を
サンプリングする時に比べて50〜60dBも大きく増
幅する必要がある。増幅器には、地下2・3mの領域か
らの反射電波だけではなく、地表近くからの反射電波も
入力されるので、増幅率が大きい場合には地表近くから
の反射電波により増幅器が飽和してしまい、深い領域か
らの反射電波を信頼度をもって増幅することができなく
なる。本発明の目的は、地表近くの反射波の存在にもか
かわらず、地表から離れた領域からの反射波を正確に増
幅して処理できるレーダ型地中探査装置を提供すること
である。
However, the attenuation of radio waves in the ground may be 1/10 at 1 m depending on the location, and the attenuation increases exponentially with distance. When sampling a reflected radio wave from an area 2.3 m below the ground, it is necessary to amplify the signal by 50 to 60 dB more than when sampling a reflected radio wave near the ground surface. The amplifier receives not only the reflected radio waves from the area 2.3 m underground, but also the reflected radio waves near the ground surface. If the amplification factor is large, the amplifier will be saturated by the reflected radio waves near the ground surface. In this case, the reflected radio wave from a deep area cannot be amplified with reliability. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a radar-type underground exploration apparatus capable of accurately amplifying and processing a reflected wave from a region distant from the ground, despite the presence of a reflected wave near the ground.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】従来技術のもつ欠点を解
消し、上記目的を達成するため、本発明によるレーダ型
地中探査装置は、所定の繰り返し周期でもってパルス波
を地中へ放射する送信部と、地中より戻ってきた反射波
を受信する受信部と、前記受信した反射波を前記繰り返
し周期に対応させて変化させた増幅率で増幅する増幅部
と、前記増幅された反射波を前記繰り返し周期毎に変位
させた時間ゲートでサンプリングするサンプリング部
と、前記繰り返し周期毎にサンプリングされたサンプリ
ング信号を処理して反射波を復元する信号処理部と、前
記増幅部に所定レベルを越える信号が入ることを防止す
るため前記増幅部に入る反射波の一部を遮断する遮断手
段とを備えている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to overcome the drawbacks of the prior art and achieve the above object, a radar type underground exploration apparatus according to the present invention emits a pulse wave into the ground at a predetermined repetition period. A transmitting unit, a receiving unit that receives a reflected wave returned from the underground, an amplifying unit that amplifies the received reflected wave with an amplification factor changed according to the repetition period, and the amplified reflected wave. Sampling at a time gate displaced at each repetition period, a signal processing unit for processing a sampling signal sampled at the repetition period to restore a reflected wave, and exceeding a predetermined level at the amplification unit. And blocking means for blocking a part of the reflected wave entering the amplifying section in order to prevent a signal from entering.

【0005】この構成では、大きな増幅率において増幅
部を飽和させるような信号レベルをもつ反射波が入力さ
れた場合、その大きな信号レベルをもつ時間領域の間、
送信部から増幅部に信号が入るのが遮断される。これに
より、例えば地表近くからの反射波を大きな増幅率の増
幅することによる増幅部の飽和が防止され、粘土のよう
な電波減衰の激しい地盤においても、表面近くから深い
箇所までの領域にわたって地中埋設物体の良好な探査が
可能となる。
In this configuration, when a reflected wave having a signal level that saturates the amplification section at a large amplification factor is input, during a time domain having the large signal level,
The signal is prevented from entering the amplification unit from the transmission unit. This prevents saturation of the amplification section, for example, by amplifying the reflected wave from near the ground surface with a large amplification rate, and even in the ground where the radio wave attenuation is severe such as clay, the underground extends from the near surface to the deep area. Good exploration of buried objects becomes possible.

【0006】この装置では、増幅部の飽和の可能性は、
地表近くからの反射波を大きな増幅率で増幅する際に生
じるので、増幅器の増幅率が大きい時に地表近くの反射
波が増幅部に入る時間領域だけ受信部から増幅部への信
号の流れを遮断することで増幅部の飽和を防ぐことがで
きる。従って、本発明の好適な実施形態の1つでは、遮
断手段は増幅部の増幅率が所定値を越える場合に作動す
るように構成されている。この増幅部の増幅率は送信の
繰り返し周期に合わせて変化するので、増幅率をチェッ
クし、増幅率が所定値を越えると、地表近くからの反射
波が増幅部に入る時間間隔だけ、受信部と増幅部の間の
接続を遮断するのである。増幅率が大きくなっている時
は、地表から離れた位置からの反射波をサンプリングす
る時であるので、この受信部と増幅部の間の遮断は、反
射波のサンプリングに影響しない。
In this device, the possibility of saturation of the amplifier is:
This occurs when the reflected wave from near the ground surface is amplified with a large amplification factor, so when the amplification factor of the amplifier is large, the signal flow from the receiver to the amplifier is cut off only in the time domain where the reflected wave near the ground enters the amplifier. By doing so, saturation of the amplification unit can be prevented. Therefore, in one of the preferred embodiments of the present invention, the cutoff means is configured to be activated when the amplification factor of the amplification section exceeds a predetermined value. Since the amplification factor of this amplifier changes in accordance with the transmission repetition period, the amplification factor is checked, and when the amplification factor exceeds a predetermined value, the reception unit receives the reflected wave from near the ground into the amplification unit for the time interval. The connection between the amplifier and the amplifier is cut off. When the amplification factor is large, it is time to sample a reflected wave from a position distant from the ground surface. Therefore, the cutoff between the receiving unit and the amplifying unit does not affect the sampling of the reflected wave.

【0007】このような遮断手段としては、受信部と増
幅部との間に設けられた高周波スイッチと、前記高周波
スイッチを制御する制御パルスを生成するパルス発生器
と、前記制御パルスを前記高周波スイッチに送るアナロ
グスイッチと、前記増幅部の増幅率に応じて前記アナロ
グスイッチを制御する比較器とから構成されるものが提
案される。この構成では、制御パルスを大きなレベルの
信号、つまり地表近くからの反射波に時間軸を合わせて
生成し、増幅部の増幅率が所定値を越えたことを比較器
が検知すると、アナログスイッチをONし、制御パルス
の通過を許す。高周波スイッチに達した制御パルスは高
周波スイッチをそのパルス幅の時間間隔だけ、高周波ス
イッチをOFFして、反射波の通過を遮断する。制御パ
ルスの時間位置や時間幅を調整することにより、反射波
の大きなレベルをもった領域だけをカットすることがで
きる。
[0007] As such blocking means, a high-frequency switch provided between a receiving section and an amplifying section, a pulse generator for generating a control pulse for controlling the high-frequency switch, and a high-frequency switch for transmitting the control pulse to the high-frequency switch , And a comparator that controls the analog switch according to the amplification factor of the amplifying unit. In this configuration, a control pulse is generated with a time axis aligned with a large-level signal, that is, a reflected wave from near the ground, and when the comparator detects that the amplification factor of the amplification unit has exceeded a predetermined value, the analog switch is turned on. ON to allow the control pulse to pass. The control pulse that has reached the high-frequency switch turns off the high-frequency switch for a time interval corresponding to the pulse width of the high-frequency switch, thereby blocking the passage of the reflected wave. By adjusting the time position and time width of the control pulse, it is possible to cut only a region having a large level of the reflected wave.

【0008】また、本発明の他の好適な実施形態では、
遮断手段は所定時間間隔で作動するように構成されてい
る。この装置は、増幅部が送信の繰り返し周期毎に増幅
率を低から高に上げながら、所望の時間領域にわたって
反射波を順次サンプリングしているので、増幅部の増幅
率は、設定された周期でもって低くなったり、高くなっ
たりしている。このため、遮断手段を所定時間間隔で作
動するようにするだけで、増幅部が高い増幅率に設定さ
れている時にだけ、地表近くから反射した反射波をカッ
トすることが可能となる。
[0008] In another preferred embodiment of the present invention,
The shutoff means is configured to operate at predetermined time intervals. In this device, the amplification unit sequentially samples the reflected waves over a desired time region while increasing the amplification factor from low to high at each transmission repetition period, so that the amplification ratio of the amplification unit is set at the set period. It is very low and high. Therefore, only by operating the blocking means at predetermined time intervals, it is possible to cut a reflected wave reflected from near the ground surface only when the amplification unit is set to a high amplification factor.

【0009】このような遮断手段としては、受信部と増
幅部との間に設けられた高周波スイッチと、前記高周波
スイッチを制御する制御パルスを生成するパルス発生器
と、前記制御パルスを前記高周波スイッチに送るアナロ
グスイッチと、所定時間間隔で前記アナログスイッチを
制御するタイマーとから構成されるものが提案される。
この構成では、増幅部の増幅率が低から所定の高さに上
がるまでの時間をタイマーに設定しておくことで、地表
近くからの反射波によって増幅部が飽和するような増幅
率に達した後はアナログスイッチをONにしておき、制
御パルスが周波数スイッチに送られることを許す。増幅
部の増幅率が再び低くなると、タイマーがリセットさ
れ、アナログスイッチがOFFされ、次に増幅率が高く
なるまでの所定時間をカウントし始める。制御パルスの
時間位置や時間幅を反射波の大きなレベルをもった時間
領域に調整することにより、高い増幅率で動作している
増幅部を飽和させるような反射波の大きなレベルをもっ
た領域だけをカットすることができる。本発明のその他
の特徴及び利点は、以下図面を用いた発明の実施の形態
の説明とともに明らかになるだろう。
[0009] Such a blocking means includes a high-frequency switch provided between a receiving unit and an amplifying unit, a pulse generator for generating a control pulse for controlling the high-frequency switch, and a high-frequency switch for transmitting the control pulse to the high-frequency switch. , And a timer that controls the analog switch at predetermined time intervals.
In this configuration, the time until the amplification factor of the amplification unit rises from low to a predetermined height is set in the timer, and the amplification unit reaches the amplification factor that is saturated by the reflected wave from near the ground surface. After that, the analog switch is turned on to allow the control pulse to be sent to the frequency switch. When the amplification factor of the amplification unit decreases again, the timer is reset, the analog switch is turned off, and the counting of a predetermined time until the amplification factor increases next starts. By adjusting the time position and time width of the control pulse to the time region with the large level of the reflected wave, only the region with the large level of the reflected wave that saturates the amplifier operating at a high amplification factor Can be cut. Other features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of the present invention with reference to the drawings.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1は、本発明によるレーダ型地
中探査装置の1つの実施形態における概略的な機能ブロ
ック図である。このレーダ型地中探査装置1の主要構成
要素は、マイクロ波領域のパルス状の電波を地表2に向
けて所定の繰り返し周波数で放射するとともに、地中に
存在する埋設物等の反射物体3によって反射されて、戻
ってきた反射波を受信する送受信ユニット10と、受信
した反射波を増幅する増幅部20と、順次受信され増幅
された反射波をサンプリングポイントをずらせながらサ
ンプリングするサンプリング部30と、サンプリングさ
れた信号を合成して反射波を復元するとともに復元され
た反射波を評価・表示する信号評価部40と、送受信ユ
ニット10と増幅部20との間の信号の流れを制御する
遮断手段50である。
FIG. 1 is a schematic functional block diagram of one embodiment of a radar-type underground exploration apparatus according to the present invention. The main components of the radar-type underground exploration device 1 radiate a pulse-like radio wave in the microwave region toward the ground surface 2 at a predetermined repetition frequency, and use a reflecting object 3 such as a buried object existing in the ground. A transmitting / receiving unit 10 for receiving the reflected wave that has been reflected back, an amplifying unit 20 for amplifying the received reflected wave, a sampling unit 30 for sampling the sequentially received and amplified reflected wave while shifting the sampling point, A signal evaluation unit 40 that combines the sampled signals to restore the reflected wave and evaluates and displays the restored reflected wave, and a blocking unit 50 that controls the signal flow between the transmission / reception unit 10 and the amplifier 20. It is.

【0011】送受信ユニット10には、設定された繰り
返し周波数に応じて送信トリガーパルスを生成する送信
トリガー発生部11と、送信トリガーパルスに応答して
パルス状の電波を送信プローブ13aから放射する送信
部12と、地中の反射物体3で反射して戻ってきた反射
波を受信プローブ13bで受けて装置内に送り込む受信
部14が備えられている。
The transmission / reception unit 10 includes a transmission trigger generator 11 for generating a transmission trigger pulse in accordance with a set repetition frequency, and a transmitter for emitting a pulsed radio wave from the transmission probe 13a in response to the transmission trigger pulse. And a receiving unit 14 for receiving the reflected wave reflected by the underground reflecting object 3 and returning by the receiving probe 13b and sending the reflected wave into the apparatus.

【0012】増幅部20はSTC(Sensitivity Time C
ontol:感度時間制御)信号生成部21と増幅器22と
を備えており、STC信号生成部21は送信トリガーパ
ルスの周期毎に増加するSTC信号を生成し、このST
C信号により増幅器22はその増幅率を増加させてい
く。例えば、フルレンジで100dBの増幅率を1000
段階に分けて、送信トリガーパルスの周期毎に増加させ
ていく。この場合、1000回の送信トリガーパルスを
受けると、再び増幅率を最低レベルに戻し、同様な増幅
率の増加を始めていく。このような増幅器22の自動ゲ
イン制御が送信トリガーパルスの周期毎に変化するST
C信号によって行われるのである。よって、このSTC
信号を調節することにより、任意の時間的に変化する増
幅率を作り出すことができる。
The amplifying section 20 has an STC (Sensitivity Time C).
ontol (sensitivity time control) A signal generation unit 21 and an amplifier 22 are provided, and the STC signal generation unit 21 generates an STC signal that increases every period of the transmission trigger pulse,
The amplifier 22 increases the amplification factor by the C signal. For example, a full-range 100 dB amplification factor of 1000
It is increased step by step in each cycle of the transmission trigger pulse. In this case, when receiving 1000 transmission trigger pulses, the amplification factor is returned to the lowest level again, and a similar increase in the amplification factor is started. In such automatic gain control of the amplifier 22, the ST changes in every cycle of the transmission trigger pulse.
This is done by the C signal. Therefore, this STC
By adjusting the signal, any time-varying amplification factor can be created.

【0013】サンプリング部30は、送信トリガーパル
スに応答してサンプリングのタイミングを決定するサン
プラー駆動部31と、サンプラー駆動部31からの命令
により増幅された反射波を所定の時間ポイントでサンプ
リングするサンプラー32を備えている。このサンプリ
ング部30では、前記繰り返し周期で増幅部20から送
られてくる各反射波に対して、順次時間軸上でのサンプ
リングポイントをずらしたサンプリングゲートを用いて
サンプリングを行う。つまり、最初の送信波で受け取っ
た反射波からは1つのサンプリングポイントでサンプリ
ングし、次の送信波で受け取った反射波からは少し時間
を遅らせたサンプリングポイントでサンプリングし、こ
れを繰り返して、例えば1000回行うことで所望の時
間領域での反射波全体のサンプリングが完了する。つま
り、順次受信した1000個の反射波から1個の反射波
全体のサンプリング信号が得られる。信号評価部40
は、サンプリング部30でサンプリングされた信号から
反射波を復元して地中探査の評価を行う信号処理部41
や復元された反射波を表示する表示部42を備えてい
る。
The sampling section 30 includes a sampler driving section 31 for determining a sampling timing in response to a transmission trigger pulse, and a sampler 32 for sampling a reflected wave amplified by a command from the sampler driving section 31 at a predetermined time point. It has. The sampling unit 30 samples each reflected wave sent from the amplifying unit 20 in the repetition cycle using a sampling gate whose sampling point is sequentially shifted on the time axis. That is, sampling is performed at one sampling point from the reflected wave received by the first transmitted wave, and is sampled at a sampling point slightly delayed from the reflected wave received by the next transmitted wave. By performing this operation twice, sampling of the entire reflected wave in a desired time region is completed. That is, a sampling signal of one entire reflected wave is obtained from the 1000 reflected waves sequentially received. Signal evaluation unit 40
Is a signal processing unit 41 for restoring a reflected wave from the signal sampled by the sampling unit 30 and evaluating the underground exploration
And a display unit 42 for displaying the restored reflected wave.

【0014】遮断手段50は、受信部14と増幅器22
との間の信号線に介装された高周波スイッチ51と、送
信トリガーパルスと同じ周期で高周波スイッチ51のた
めの所望のパルス幅をもった制御パルスを生成するパル
ス発生器52と、生成された制御パルスの時間軸上での
遅延を行って反射波のカットすべき時間軸の位置を決定
する遅延回路53と、STC信号のレベルと参照レベル
との比較を行ってSTC信号のレベルが参照レベルを越
えた場合制御信号を送り出す比較器54と、比較器54
からの制御信号により遅延回路53からの制御パルスが
高周波スイッチ51に流れることを許すアナログスイッ
チ55とを備えている。この遮断手段は、STC信号の
レベルが所定の参照レベルを越えた時に制御パルスを高
周波スイッチ51に送り出し、受信部14から増幅器2
2に流れる所定の時間領域の反射波をカットするのであ
る。
The shut-off means 50 includes the receiving unit 14 and the amplifier 22
A high-frequency switch 51 interposed in the signal line between the high-frequency switch 51 and a pulse generator 52 that generates a control pulse having a desired pulse width for the high-frequency switch 51 at the same period as the transmission trigger pulse; A delay circuit 53 for delaying the control pulse on the time axis to determine the position of the time axis on which the reflected wave should be cut, and comparing the STC signal level with the reference level to determine whether the level of the STC signal is the reference level A comparator 54 that sends out a control signal when it exceeds
And an analog switch 55 that allows a control pulse from the delay circuit 53 to flow to the high-frequency switch 51 in response to a control signal from the control circuit. The cut-off means sends a control pulse to the high-frequency switch 51 when the level of the STC signal exceeds a predetermined reference level.
The reflected wave in a predetermined time region flowing to the second filter 2 is cut.

【0015】上述した構成のレーダ型地中探査装置1の
動作を図2のタイムチャートを用いて説明する。送信ト
リガー発生部11で1μsの周期で送信トリガーパルス
が生成される。従って、送信プローブ13aから放射さ
れる送信電波の繰り返し周波数は1Mzとなる。地中での
電波の伝播速度は地質によって異なるが、例えば10cm
/nsとすれば、5mの深さからの反射波が戻るまでの時
間は100nsとなる。通常、ガス導管等の探査領域は地
下5m程度なので、1Mzの繰り返し周波数で十分であ
る。
The operation of the radar type underground exploration apparatus 1 having the above configuration will be described with reference to the time chart of FIG. The transmission trigger generator 11 generates a transmission trigger pulse at a period of 1 μs. Therefore, the repetition frequency of the transmission radio wave radiated from the transmission probe 13a is 1 Mz. The propagation speed of radio waves in the ground depends on the geology, for example, 10 cm
/ Ns, the time required for the reflected wave from the depth of 5 m to return is 100 ns. Usually, the exploration area such as a gas conduit is about 5 m underground, so a repetition frequency of 1 Mz is sufficient.

【0016】送信トリガーパルスに応答してパルス発生
器52で生成された制御パルスは遅延回路53によって
送信トリガーパルスの立ち上がりから所定時間の遅れを
もってアナログスイッチ55に送られる。制御パルスの
遅れ時間は、反射波のカットしたい時間領域に合わせて
おり、通常地表2近くの反射体3aからの反射波が生じ
る時間領域に設定される。
The control pulse generated by the pulse generator 52 in response to the transmission trigger pulse is sent to the analog switch 55 by the delay circuit 53 with a predetermined time delay from the rise of the transmission trigger pulse. The delay time of the control pulse is set to a time region where the reflected wave is desired to be cut, and is set to a time region where a reflected wave from the reflector 3a near the ground surface 2 normally occurs.

【0017】STC信号は、送信トリガーパルスのカウ
ントとともに段階的に増加する信号であり、この実施形
態では送信トリガーパルス1000回のカウントで最低
レベルの戻る。このSTC信号の信号レベルに対応して
増幅器22の増幅率が変化するので、この増幅器22は
1msの周期で最低レベルの増幅率から最高レベルの増幅
率までを繰り返すことになる。
The STC signal is a signal that increases stepwise with the count of the transmission trigger pulse. In this embodiment, the signal returns to the lowest level after the count of the transmission trigger pulse is 1,000 times. Since the gain of the amplifier 22 changes in accordance with the signal level of the STC signal, the amplifier 22 repeats from the lowest gain to the highest gain in a cycle of 1 ms.

【0018】図2では、アナログスイッチの時間的変化
に関して、そのON状態をローレベルでOFF状態をハ
イレベルで表しており、STC信号のレベルが前設定可
能な基準値(スレシュホルドレベル)を越えるとローレ
ベルからハイレベルに変化し、遅延回路53から高周波
スイッチ51へ高周波スイッチの制御パルスが通過する
ことを許す。高周波スイッチ51は、制御パルス、詳し
くはそのハイレベル信号を受けている間はOFF(開
放)となるので、制御パルスのパルス幅に相当する時間
だけ受信部14から増幅器22への反射波の通過を遮断
する。
In FIG. 2, regarding the temporal change of the analog switch, the ON state is represented by a low level and the OFF state is represented by a high level, and the level of the STC signal exceeds a reference value (threshold level) which can be set in advance. , From the low level to the high level to allow the control pulse of the high frequency switch to pass from the delay circuit 53 to the high frequency switch 51. The high-frequency switch 51 is turned off (open) while receiving the control pulse, more specifically, the high-level signal, so that the reflected wave passes from the receiving unit 14 to the amplifier 22 for a time corresponding to the pulse width of the control pulse. Cut off.

【0019】図2で示された反射波Aは、受信部14に
おける反射波の波形を示しており、第1のピーク波形は
地表2近くの反射体3aからの反射を示しており、第2
のピーク波形は地表2から離れた反射体3bからの反射
を示している。この反射波の図面は、見やすさを重視し
ており、その時間軸や信号強度軸に関して正確な形状を
示しているわけではない。この反射波は、当然送信トリ
ガーパルスの繰り返し毎に得られる。
The reflected wave A shown in FIG. 2 indicates the waveform of the reflected wave at the receiving unit 14, the first peak waveform indicates the reflection from the reflector 3a near the ground surface 2, and the second peak waveform
Represents the reflection from the reflector 3b away from the ground surface 2. The drawing of the reflected wave emphasizes legibility, and does not show an accurate shape with respect to its time axis or signal strength axis. This reflected wave is obtained every time the transmission trigger pulse is repeated.

【0020】図2で示された反射波Bは、増幅器22で
増幅された後の反射波の波形を示しており、STC信号
のレベル増加とともに増幅されている。ただし、STC
信号のレベルが基準値(スレシュホルドレベル)を越え
た段階で、第1のピーク波に合わされた制御パルスによ
る高周波スイッチ51の働きで、第1のピーク波が生じ
る時間領域がカットされている。これにより、高い増幅
率において表面近くからの強い信号レベルをもった反射
波が増幅器22に入ることが阻止され、増幅器22が飽
和することが防止される。
The reflected wave B shown in FIG. 2 shows the waveform of the reflected wave after being amplified by the amplifier 22, and is amplified as the level of the STC signal increases. However, STC
When the signal level exceeds the reference value (threshold level), the time domain in which the first peak wave occurs is cut off by the operation of the high-frequency switch 51 by the control pulse adjusted to the first peak wave. This prevents a reflected wave having a strong signal level from near the surface at a high amplification factor from entering the amplifier 22, and prevents the amplifier 22 from saturating.

【0021】サンプリングは、1μsの繰り返し周期で
受信されてくる反射波の受信信号1つに対して1つのサ
ンプリングゲートで行われる。最初のサンプリングゲー
トの時間位置は地表2に相当する時間軸の位置に設定さ
れており、以後送信電波の繰り返し周期毎に0.1nsず
つ遅れたポイントでサンプリングされる。つまり、n回
目のサンプリングはn−1回目のサンプリングから1μ
s+0.1ns後に行われる。このサンプリングは1000回
行われる毎に再び最初のサンプリングポイントに戻る。
1000回のサンプリングで100nsの時間領域をサン
プリングしたことになり、これは地表2から5mの深さ
の領域に対応し、ガス導管等の探査領域として十分な領
域である。また、サンプリング間隔が0.1nsであれ
ば、マイクロは領域の反射波の波形を良好に復元するこ
とができる。図3に、1000個の反射波から1カ所づ
つサンプリングした信号を合成して復元された反射波が
示されているが、この反射波の表示周期は1μs*10
00=1msであり、時間軸は1000倍に引き延ばされ
ており、低分解能の表示部42で表示可能である。地表
2近くの反射体3aから反射された反射波も、地表2か
ら離れた反射体3bから反射された反射波も、電波の地
中での大きな減衰率にもかかわらず、STC信号による
時間に依存した増幅率の変更により、ほぼ等しいレベル
で表示されており、探査評価を容易にしている。
Sampling is performed by one sampling gate for one reflected wave reception signal received at a repetition period of 1 μs. The time position of the first sampling gate is set at the position on the time axis corresponding to the ground surface 2, and thereafter sampling is performed at a point delayed by 0.1 ns every repetition cycle of the transmission radio wave. That is, the n-th sampling is 1 μm from the (n−1) -th sampling.
Performed after s + 0.1 ns. The sampling returns to the first sampling point every 1000 times.
This means that a time region of 100 ns was sampled by sampling 1000 times, which corresponds to a region having a depth of 5 m from the ground surface 2 and is a sufficient region for exploring a gas conduit or the like. If the sampling interval is 0.1 ns, the micro can satisfactorily restore the waveform of the reflected wave in the region. FIG. 3 shows a reflected wave restored by synthesizing signals sampled one by one from 1000 reflected waves, and the display period of the reflected wave is 1 μs * 10.
00 = 1 ms, and the time axis is expanded to 1000 times, and can be displayed on the display unit 42 with low resolution. Both the reflected wave reflected from the reflector 3a near the ground surface 2 and the reflected wave reflected from the reflector 3b remote from the ground surface 2 have the same time as the STC signal despite the large attenuation rate of the radio wave in the ground. Due to the change of the dependent amplification factor, the values are displayed at almost the same level, facilitating the exploration evaluation.

【0022】ここで、特に強調されるべき点は、地表2
から離れた反射体3bからの反射をサンプリングする場
合は、高い増幅率で増幅された反射波に対して行う必要
があるが、その場合は、図2からも明らかなように、地
表2近くの反射体3aからの信号が生じる時間領域が遮
断手段50の働きでカットされているので、増幅器22
が飽和する心配がなく、精度よく増幅された反射波に対
してサンプリングすることができることである。
Here, the point which should be particularly emphasized is the ground surface 2
In order to sample the reflection from the reflector 3b away from the ground, it is necessary to perform the sampling on the reflected wave amplified with a high amplification factor. In this case, as is clear from FIG. Since the time region in which the signal from the reflector 3a occurs is cut by the action of the blocking means 50, the amplifier 22
Does not have to be saturated, and it is possible to sample the reflected wave amplified with high accuracy.

【0023】これまでの説明において用いられた繰り返
し周波数やサンプリング間隔などの値に本発明は限定し
ているわけではなく、必要に応じて種々の値で実施可能
であることはいうまでもない。先に示した実施の形態で
は、アナログスイッチ55を制御する制御手段として基
準値とSTC信号のレベルを比較する比較器54が採用
されていたが、これに代えて、図4に示すように、時間
ゲート、つまりタイマーまたはカウンター154によっ
てアナログスイッチ55をON/OFF制御することも
可能である。STC信号のレベルは、時間とともに増加
させているので、基準値に達する時間が予測される。従
って、この予測時間、或いは送信トリガーパルスの数を
タイマー或いはカウンター154でカウントすること
で、アナログスイッチ55をONにすることで、同様な
制御が可能となる。図4においてその他の部材は図1と
変わらず、同様な機能を果たすものに同じ図番を付する
だけで、その説明は省略する。
The present invention is not limited to the values such as the repetition frequency and the sampling interval used in the above description, and it goes without saying that the present invention can be implemented with various values as needed. In the above-described embodiment, the comparator 54 that compares the reference value and the level of the STC signal is employed as control means for controlling the analog switch 55. Instead, as shown in FIG. It is also possible to control ON / OFF of the analog switch 55 by a time gate, that is, a timer or a counter 154. Since the level of the STC signal is increasing with time, the time to reach the reference value is predicted. Accordingly, the same control can be performed by turning on the analog switch 55 by counting the estimated time or the number of transmission trigger pulses by the timer or the counter 154. In FIG. 4, other members are the same as those in FIG. 1, and those having the same functions are designated by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0024】また、送信プローブ3aと受信プローブ3
bを別体として備えたいたが、送信プローブ3aと受信
プローブ3bを1つのプローブで兼用とし、バイプレク
サーなどで送信部12と受信部14との経路を分岐させ
る構成を採用してもよい。
The transmission probe 3a and the reception probe 3
Although b is provided separately, a configuration may be adopted in which the transmission probe 3a and the reception probe 3b are shared by one probe, and the path between the transmission unit 12 and the reception unit 14 is branched by a biplexer or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるレーダ型地中探査装置の一例を示
す機能ブロック図
FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of a radar type underground exploration device according to the present invention.

【図2】図1によるレーダ型地中探査装置の動作を示す
タイムチャート図
FIG. 2 is a time chart showing the operation of the radar type underground survey device shown in FIG. 1;

【図3】復元された反射波を示す説明図FIG. 3 is an explanatory diagram showing a restored reflected wave.

【図4】本発明によるレーダ型地中探査装置の別な例を
示す機能ブロック図
FIG. 4 is a functional block diagram showing another example of a radar type underground exploration device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 送信部 14 受信部 20 増幅部 30 サンプリング部 41 信号処理部 50 遮断手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Transmitting part 14 Receiving part 20 Amplifying part 30 Sampling part 41 Signal processing part 50 Blocking means

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の繰り返し周期でもってパルス波を
地中へ放射する送信部と、地中より戻ってきた反射波を
受信する受信部と、前記受信した反射波を前記繰り返し
周期に対応させて変化させた増幅率で増幅する増幅部
と、前記増幅された反射波を前記繰り返し周期毎に変位
させた時間ゲートでサンプリングするサンプリング部
と、前記繰り返し周期毎にサンプリングされたサンプリ
ング信号を処理して反射波を復元する信号処理部とを備
えたレーダ型地中探査装置において、 前記増幅部に所定レベルを越える信号が入ることを防止
するため前記増幅部に入る反射波の一部を遮断する遮断
手段が備えられていることを特徴とするレーダ型地中探
査装置。
1. A transmitting unit for emitting a pulse wave into the ground at a predetermined repetition period, a receiving unit for receiving a reflected wave returned from the ground, and making the received reflected wave correspond to the repetition period. An amplifying unit that amplifies the amplified reflected wave at a changed amplification factor, a sampling unit that samples the amplified reflected wave with a time gate displaced at each repetition cycle, and processes a sampling signal sampled at the repetition cycle. And a signal processing unit for restoring the reflected wave by means of a radar underground exploration apparatus, wherein a part of the reflected wave entering the amplification unit is cut off to prevent a signal exceeding a predetermined level from entering the amplification unit. A radar-type underground exploration device comprising a blocking means.
【請求項2】 前記遮断手段は前記増幅部の増幅率が所
定値を越える場合に作動することを特徴とする請求項1
に記載のレーダ型地中探査装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said cut-off means operates when an amplification factor of said amplification section exceeds a predetermined value.
2. The radar type underground exploration device according to 1.
【請求項3】 前記遮断手段は、前記受信部と前記増幅
部との間に設けられた高周波スイッチと、前記高周波ス
イッチを制御する制御パルスを生成するパルス発生器
と、前記制御パルスを前記高周波スイッチに送るアナロ
グスイッチと、前記増幅部の増幅率に応じて前記アナロ
グスイッチを制御する比較器とを備えていることを特徴
とする請求項1に記載のレーダ型地中探査装置。
3. The high frequency switch provided between the receiving unit and the amplifying unit, a pulse generator for generating a control pulse for controlling the high frequency switch, and The radar type underground exploration apparatus according to claim 1, further comprising: an analog switch to be sent to the switch; and a comparator that controls the analog switch according to an amplification factor of the amplification unit.
【請求項4】 前記遮断手段は所定時間間隔で作動する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ型地中探査装
置。
4. The radar type underground exploration apparatus according to claim 1, wherein said blocking means operates at predetermined time intervals.
【請求項5】 前記遮断手段は、前記受信部と前記増幅
部との間に設けられた高周波スイッチと、前記高周波ス
イッチを制御する制御パルスを生成するパルス発生器
と、前記制御パルスを前記高周波スイッチに送るアナロ
グスイッチと、前記所定時間間隔で前記アナログスイッ
チを制御するタイマーとを備えていることを特徴とする
請求項1に記載のレーダ型地中探査装置。
5. The high frequency switch provided between the receiving section and the amplification section, a pulse generator for generating a control pulse for controlling the high frequency switch, The radar type underground exploration apparatus according to claim 1, further comprising: an analog switch to be sent to the switch; and a timer for controlling the analog switch at the predetermined time interval.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001124851A (en) * 1999-10-26 2001-05-11 Osaka Gas Co Ltd Object detector
JP2002048865A (en) * 2000-08-03 2002-02-15 Chubu Electric Power Co Inc Underground radar survey device and survey data gathering method
JP2019100700A (en) * 2017-11-28 2019-06-24 日本電信電話株式会社 Electromagnetic wave imaging device

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