JPH11264869A - Permittivity measuring method and device therefor - Google Patents
Permittivity measuring method and device thereforInfo
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- JPH11264869A JPH11264869A JP10068753A JP6875398A JPH11264869A JP H11264869 A JPH11264869 A JP H11264869A JP 10068753 A JP10068753 A JP 10068753A JP 6875398 A JP6875398 A JP 6875398A JP H11264869 A JPH11264869 A JP H11264869A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、誘電率の測定方法
および誘電率測定装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dielectric constant measuring method and a dielectric constant measuring apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】地中レーダーは、インパルスレーダー波
を利用して地中あるいはコンクリート等に入射し、その
反射波を受信して、例えば地層の構成等を調べるのに利
用されている。2. Description of the Related Art Underground radars are used to impinge on the ground or into concrete or the like by using impulse radar waves, receive reflected waves of the waves, and examine, for example, the structure of a stratum.
【0003】受信データを解析する際、深度はレーダー
波が透過する物質の比誘電率(電波の透過しやすさ)が
異なれば、同じ反射時間であっても異なる。なお、真空
の誘電率は8.854×10-12 [Farad/m]
で、物質中最小の値である。そして、この真空の誘電率
に対して他の物質の誘電率が何倍になるかを示す値が比
誘電率で、真空の比誘電率を1としている。When analyzing received data, the depth differs even if the reflection time is the same, if the relative permittivity (easiness of transmission of radio waves) of the substance through which the radar wave passes is different. The dielectric constant of vacuum is 8.854 × 10 -12 [Farad / m]
, Which is the smallest value among substances. The relative permittivity is a value indicating how many times the permittivity of another substance is higher than the permittivity of the vacuum, and the relative permittivity of the vacuum is 1.
【0004】したがって、地中内あるいはコンクリート
内の比誘電率をあらかじめ知ることができれば、正確な
深度が得られることになるが、多種多様な物質が存在す
る地中内等の誘電率を正確に知ることは不可能であるこ
とから、実際の深度に関してはおおよその比誘電率を想
定し、深度を推定していた。この場合の比誘電率として
は、コンクリート(ドライ状態)4〜10、コンクリー
ト(ウエット状態)10〜20、アスファルト(ドライ
状態)2〜4、アスファルト(ウエット状態)6〜12
を用いていた。Therefore, if the relative permittivity in the ground or concrete can be known in advance, an accurate depth can be obtained, but the permittivity in the ground where a variety of substances are present can be accurately determined. Since it is impossible to know, the depth was estimated by assuming an approximate relative permittivity for the actual depth. The relative dielectric constants in this case are concrete (dry state) 4 to 10, concrete (wet state) 10 to 20, asphalt (dry state) 2 to 4, asphalt (wet state) 6 to 12
Was used.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに比誘電率の推定値の幅は極めて広く、あくまでも参
考値程度であった。However, the range of the estimated value of the relative permittivity is extremely wide as described above, and is only a reference value.
【0006】このため、地中レーダー調査における測定
精度上の問題となっていた。For this reason, there has been a problem in measurement accuracy in the underground radar survey.
【0007】本出願に係る第1の発明の目的は、正確に
誘電率を知ることができる誘電率測定方法を提供しよう
とするものである。An object of the first invention according to the present application is to provide a dielectric constant measuring method capable of accurately knowing a dielectric constant.
【0008】本出願に係る第2の発明の目的は、正確に
誘電率を測定することができる誘電率測定装置を提供し
ようとするものである。An object of a second invention according to the present application is to provide a dielectric constant measuring device capable of accurately measuring a dielectric constant.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本出願に係る第1の発明
の目的を実現する誘電率測定方法は、電磁波を誘電体内
に投射し、前記誘電体内に埋設された反射体からの反射
波を受信して得られた深さ方向を含む2次元平面のデー
タを画像処理し、前記データの波長伝搬速度に相当のパ
ラメータを変更し、反射体の画像が最も鮮明となったと
きの前記パラメータから前記誘電体の誘電率を求めるよ
うにしたものである。A dielectric constant measuring method for realizing the object of the first invention according to the present invention is to project an electromagnetic wave into a dielectric and reflect a reflected wave from a reflector embedded in the dielectric. Image processing is performed on the data of the two-dimensional plane including the depth direction obtained by receiving, and changing a parameter corresponding to the wavelength propagation speed of the data, from the parameter when the image of the reflector becomes the sharpest. The dielectric constant of the dielectric is determined.
【0010】本出願に係る第2の発明の目的を実現する
誘電率測定装置は、誘電体内に埋設された反射体からの
反射波を受信して得られた深さ方向を含む2次元平面の
データを画像処理して表示する画像表示手段と、前記デ
ータの波長伝搬速度に相当のパラメータを変更し、その
パラメータに基づいて前記画像表示手段に表示する画像
を変更する変更手段とを有し、前記画像表示手段に表示
される反射体の画像が最も鮮明となったときの前記パラ
メータから前記誘電体の誘電率を求めるようにしたもの
である。A dielectric constant measuring apparatus for realizing the object of the second invention according to the present application is a two-dimensional plane including a depth direction obtained by receiving a reflected wave from a reflector embedded in a dielectric. Image display means for processing and displaying data, and a change means for changing a parameter corresponding to the wavelength propagation speed of the data, and changing an image displayed on the image display means based on the parameter, The dielectric constant of the dielectric is obtained from the parameter when the image of the reflector displayed on the image display means becomes sharpest.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は本発
明の第1の実施の形態を示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
【0012】図1は誘電率測定装置の概略構成の透視図
を示す。FIG. 1 is a perspective view of a schematic configuration of a dielectric constant measuring device.
【0013】1は誘電率測定装置で、ハンドル1aを持
つことにより、持ち運びができるようになっている。誘
電率測定装置1は、センサー部2と、演算処理部3と、
表示部4とにより構成されている。誘電率測定装置1
は、誘電体である地面あるいはコンクリートの表面に載
置され、例えば地中に向けて向けてセンサー部2からマ
イクロ波を投射し、誘電体である地中内に埋設されてい
る物体6からの反射波(Aスキャンと称す)を演算処理
部3で演算処理し、深度方向に対してスライスした二次
元(縦断面)の表示画像データ(Bスキャンと称す)、
三次元の表示画像データ(Cスキャンと称す)を表示部
4に表示させる。Reference numeral 1 denotes a dielectric constant measuring device which can be carried by holding a handle 1a. The dielectric constant measuring device 1 includes a sensor unit 2, an arithmetic processing unit 3,
The display unit 4 is provided. Dielectric constant measuring device 1
Is placed on the ground or concrete surface, which is a dielectric, projects microwaves from the sensor unit 2 toward the ground, for example, and emits a microwave from an object 6 buried in the ground, which is a dielectric. Two-dimensional (longitudinal section) display image data (referred to as B scan) sliced in the depth direction by processing the reflected wave (referred to as A-scan) in the computing unit 3;
The display unit 4 displays three-dimensional display image data (referred to as C-scan).
【0014】センサー部2は、矢印方向に沿って不図示
の往復駆動機構により往復移動するセンサー5を有して
いる。The sensor section 2 has a sensor 5 which reciprocates along a direction indicated by an arrow by a reciprocating drive mechanism (not shown).
【0015】このセンサー5は超小型の電磁波センサー
で、1GHZ 〜10GHZ の広い帯域でステップ波形に
よるインパルスを出力する発振部と、該発振部から発振
され、前記埋設物6からの反射波を受信する受信部と、
基板上に組み込まれた回路と不図示の電池等から構成さ
れ、該受信部からのデータを演算処理部3に出力する。[0015] In this sensor 5 is very small electromagnetic sensors, an oscillator for outputting an impulse by step waveform in a wide range of 1GH Z ~10GH Z, oscillated from the oscillation unit, the reflected wave from the buried object 6 A receiving unit for receiving,
It is composed of a circuit incorporated on a substrate, a battery (not shown), and the like, and outputs data from the receiving unit to the arithmetic processing unit 3.
【0016】演算処理部3は、センサー5の受信部で採
取した情報をA/D変換器を介してデータ取り込み部に
入力し、メモリに記憶する。The arithmetic processing unit 3 inputs the information collected by the receiving unit of the sensor 5 to the data capturing unit via the A / D converter, and stores the information in the memory.
【0017】前記メモリ内の全てのデータは、センサー
5のスキャンが終了すると、データ補正部でデータが補
正される。All the data in the memory is corrected by the data correction unit when the scanning of the sensor 5 is completed.
【0018】本実施の形態において、センサー5は矢印
方向に往復移動しながら反射波を受信することで、ダミ
ーの物体6を全体にわたり高精度にとらえることができ
るが、電磁波を発振した時の位置からΔxの距離を移動
した時に、深さΔdからの反射波を受信するので、実際
には√(Δx2 +Δd2 )の距離を経て到達した反射波
を受信していることになり、これを補正するための処理
を行う。In the present embodiment, the sensor 5 can receive the reflected wave while reciprocating in the direction of the arrow, so that the entirety of the dummy object 6 can be captured with high accuracy. Since the reflected wave from the depth Δd is received when moving a distance of Δx from, the reflected wave arrived through a distance of √ (Δx 2 + Δd 2 ) is actually received. Perform processing for correction.
【0019】前記データ補正部で補正されたデータは、
バックグラウンド処理部で表面反射波(地中に対しては
地表からの反射)を取り除くための処理が行われる。発
振された1パルスの電磁波は、地表で強く反射し、地中
内の状況に応じて反射波の強度が異なる。電磁センサ1
の受信部ではこの反射波を地中の深度方向を時間軸とし
て受信し、検出情報として出力することになる。The data corrected by the data correction section is:
The background processing unit performs processing for removing surface reflected waves (reflection from the ground surface for the underground). The oscillated one-pulse electromagnetic wave is strongly reflected on the surface of the ground, and the intensity of the reflected wave varies depending on the situation in the ground. Electromagnetic sensor 1
The receiving unit receives the reflected wave with the depth direction in the ground as a time axis and outputs it as detection information.
【0020】そこで、バックグラウンド処理部では、各
パルス毎の受信情報についてその総和をだし、それを平
均化したものと、各データとを比較して、異なった箇所
のみを出力する。Therefore, the background processing unit calculates the sum of the received information for each pulse, compares the averaged value with each data, and outputs only different portions.
【0021】すなわち、表面反射波の波形は殆ど同じで
あるため、この表面反射波は打ち消され、地中内の種々
の反射波のみが抽出されることになる。これにより、以
後の2次元、3次元の画像処理の速度が大幅に短縮され
ることになる。That is, since the surface reflected waves have almost the same waveform, the surface reflected waves are canceled out and only various reflected waves in the ground are extracted. As a result, the speed of subsequent two-dimensional and three-dimensional image processing is greatly reduced.
【0022】前記バックグラウンド処理部で処理された
所定の領域内の全情報は、ABI(アレイ ビーム イ
メージング)処理部で画像処理され、図3に示すような
表示状態で表示部4に表示される。All information in a predetermined area processed by the background processing unit is image-processed by an ABI (array beam imaging) processing unit, and is displayed on the display unit 4 in a display state as shown in FIG. .
【0023】ここで、地中レーダにおける物体の埋設深
度を得るためのファクターとしてレーダー波の波長伝搬
速度(ν)がある。波長伝搬速度(ν)は、図2に示す
ように、物体の埋設深度(Z0 )と、物体6からの物体
反射波の往復進行時間(t)より、 ν=2・z0 /t で与えられる。Here, the wavelength propagation velocity (ν) of the radar wave is a factor for obtaining the burial depth of the object in the underground radar. As shown in FIG. 2, the wavelength propagation velocity (ν) is given by ν = 2 · z 0 / t from the buried depth (Z 0 ) of the object and the reciprocating travel time (t) of the reflected wave from the object 6. Given.
【0024】したがって、演算処理部3において、物体
反射波の往復時間(t)を検出することにより直ちに波
長伝搬速度を求めることができる。Therefore, the wavelength processing speed can be immediately obtained by detecting the round trip time (t) of the object reflected wave in the arithmetic processing unit 3.
【0025】また、誘電率(εr )は、波長伝搬速度と
の関係において、 ν=c/√εr で与えられる。なお、cは光速度である。The permittivity (ε r ) is given by ν = c / √ε r in relation to the wavelength propagation speed. Here, c is the speed of light.
【0026】しかしながら、誘電体である土の誘電率は
測定対象の場所によって異なるから、センサーによりス
キャンして得られたデータにおける誘電体、例えば地中
の誘電率は不明である。However, since the dielectric constant of soil, which is a dielectric, varies depending on the location of the object to be measured, the dielectric, for example, the dielectric constant in the ground, in data obtained by scanning with a sensor is unknown.
【0027】一方、得られたデータは、波長伝搬速度を
ファクターの一つとして含むものであるから、この波長
伝搬速度に相当するファクターをパラメータとして変更
した場合、その誘電率に見合った波長伝搬速度で得られ
る画像が最も鮮明となる。すなわち、その波長伝搬速度
での反射波の強度が最も強いことによる。On the other hand, since the obtained data includes the wavelength propagation speed as one of the factors, when the factor corresponding to the wavelength propagation speed is changed as a parameter, the obtained data is obtained at a wavelength propagation speed commensurate with the dielectric constant. The resulting image is the sharpest. That is, the intensity of the reflected wave at the wavelength propagation speed is the strongest.
【0028】したがって、本実施の形態では、演算処理
部3におおよその波長伝搬速度、すなわちおおよその誘
電率をキーボード等によりインプットし、その都度表示
部4での画像を観察し(反復イメージ法と称す)、図3
の(b)に示すように物体6の画像が、他の誘電率をイ
ンプットした図3の(a)(c)に比べて最も鮮明であ
ると判断すると、そのインプットした誘電率の値が実際
のその場所の地中の誘電率と決定する。Therefore, in the present embodiment, the approximate wavelength propagation speed, that is, the approximate permittivity is input to the arithmetic processing unit 3 using a keyboard or the like, and the image on the display unit 4 is observed each time (the iterative image method and the Figure 3)
(B), when it is determined that the image of the object 6 is the sharpest as compared with (a) and (c) of FIG. Is determined as the dielectric constant of the place underground.
【0029】図3において、(a)〜(c)は表示部に
表示される画像を示し、(d)〜(f)はその時のアナ
ログ情報での画像を示し、(e)の場合が最もピークが
鋭く、また反射レベルも最も高い。これに対し、(d)
ではピークレベルは高いもののピークがさほど尖ってお
らず、(f)ではピークレベルが低い。In FIG. 3, (a) to (c) show images displayed on the display unit, (d) to (f) show images based on analog information at that time, and (e) shows the most case. The peak is sharp and the reflection level is the highest. In contrast, (d)
Although the peak level is high in (5), the peak is not so sharp, and in (f), the peak level is low.
【0030】なお、異なる波長伝搬速度(誘電率)によ
る画像が最も鮮明であるとする判断は、目視による観察
としているが、自動で行うようにしてもよい。It should be noted that the judgment that the images with different wavelength propagation velocities (dielectric constants) are the sharpest is made by visual observation, but may be automatically performed.
【0031】(第2の実施の形態) 土壌の誘電率測定 土壌の誘電率については、水の存在、土壌成分の比率が
違うなど誘電率の値に影響を及ぼす種々の要因があるた
め不明であるといえる。そのため、通常、土壌の誘電率
は範囲として示される。(Second Embodiment) Measurement of Dielectric Constant of Soil The dielectric constant of soil is unknown because there are various factors that affect the dielectric constant, such as the presence of water and the ratio of soil components being different. It can be said that there is. Therefore, the dielectric constant of soil is usually shown as a range.
【0032】このような場合、本実施の形態において
は、反復イメージ法を用い、最適な波長伝搬速度(ν)
を決定し、この波長伝搬速度(ν)より、その土壌の誘
電率を決定する。In such a case, in this embodiment, the optimum wavelength propagation velocity (ν) is obtained by using the iterative image method.
Is determined, and the dielectric constant of the soil is determined from the wavelength propagation velocity (ν).
【0033】(第3の実施の形態) 鉄筋コンクリートの誘電率測定 鉄筋コンクリートの誘電率を上記の反復イメージ法で測
定する場合、鉄筋の位置は不明なので、画像表示部4に
は三次元の画像表示データであるCスキャンデータを表
示させる。そして、表示画像を見ながら反復イメージ法
により波長伝搬速度を決定し、誘電率を求める。(Third Embodiment) Measurement of Dielectric Constant of Reinforced Concrete When the dielectric constant of reinforced concrete is measured by the above-described iterative image method, the position of the reinforcing bar is unknown. Is displayed. Then, the wavelength propagation speed is determined by the iterative image method while observing the display image, and the dielectric constant is obtained.
【0034】(第4の実施の形態)図1に示す誘電率測
定装置は、地中レーダーとしても使用することができ、
この地中レーダーにより、正確な誘電率が判明している
地中の埋設物を探査するときに、探査対象物とそれを取
り囲む物質の誘電率との差が無い場合、例えば乾いた砂
の中にプラスチックの物体が埋設されている場合、砂に
水を散布して誘電率を上げるようにすると、前記プラス
チック製の物体の探査が容易に行える。(Fourth Embodiment) The dielectric constant measuring apparatus shown in FIG. 1 can be used also as an underground radar.
When exploring an underground object with an accurate permittivity that is known by this underground radar, if there is no difference between the permittivity of the target and the surrounding material, for example, in dry sand When a plastic object is buried in the sand, it is easy to search for the plastic object by spraying water on the sand to increase the dielectric constant.
【0035】[0035]
【発明の効果】本出願に係る誘電率測定方法および測定
装置によれば、簡単にしかも正確に誘電率を測定するこ
とが可能となった。According to the dielectric constant measuring method and the measuring apparatus according to the present invention, it is possible to measure the dielectric constant easily and accurately.
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す誘電率測定装
置の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of a dielectric constant measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の誘電率測定装置により測定方法を示す概
略図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a measuring method by the dielectric constant measuring device of FIG.
【図3】(a)〜(c)は図1の表示部での表示状態、
(d)〜(f)はそのアナログ信号を示す。3 (a) to 3 (c) show display states on a display unit in FIG. 1,
(D) to (f) show the analog signals.
1 誘電率測定装置 2 センサー部 3 演算処理部 4 表示部 5 センサー 6 物体(反射体) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric constant measuring device 2 Sensor part 3 Operation processing part 4 Display part 5 Sensor 6 Object (reflector)
Claims (6)
内に埋設された反射体からの反射波を受信して得られた
深さ方向を含む2次元平面のデータを画像処理し、前記
データの波長伝搬速度に相当のパラメータを変更し、反
射体の画像が最も鮮明となったときの前記パラメータか
ら前記誘電体の誘電率を求めることを特徴とする誘電率
測定方法。1. A two-dimensional plane data including a depth direction obtained by projecting an electromagnetic wave into a dielectric and receiving a reflected wave from a reflector buried in the dielectric is subjected to image processing. And changing the parameter corresponding to the wavelength propagation speed of the above, and obtaining the permittivity of the dielectric from the parameter when the image of the reflector becomes sharpest.
する方向に移動させながら反射波を受信することを特徴
とする請求項1に記載の誘電率測定方法。2. The dielectric constant measurement method according to claim 1, wherein the reflected wave is received while moving the projection position of the electromagnetic wave in a direction orthogonal to a depth direction.
求項1または2に記載の誘電率測定方法。3. The dielectric constant measuring method according to claim 1, wherein the parameter is a virtual dielectric constant.
波を受信して得られた深さ方向を含む2次元平面のデー
タを画像処理して表示する画像表示手段と、前記データ
の波長伝搬速度に相当のパラメータを変更し、そのパラ
メータに基づいて前記画像表示手段に表示する画像を変
更する変更手段とを有し、前記画像表示手段に表示され
る反射体の画像が最も鮮明となったときの前記パラメー
タから前記誘電体の誘電率を求めることを特徴とする誘
電率測定装置。4. An image display means for processing and displaying data of a two-dimensional plane including a depth direction obtained by receiving a reflected wave from a reflector embedded in a dielectric, and a wavelength of the data. Means for changing a parameter corresponding to the propagation speed, and changing the image displayed on the image display means based on the parameter, wherein the image of the reflector displayed on the image display means is the sharpest. A dielectric constant of the dielectric from the parameter when the dielectric constant is measured.
し、反射波を受信部で受信するセンサー手段と、誘電体
内に埋設された反射体からの反射波を含む前記センサー
手段により得られた深さ方向を含む2次元平面のデータ
を画像処理して表示する画像表示手段と、前記データの
波長伝搬速度に相当のパラメータを変更し、そのパラメ
ータに基づいて前記画像表示手段に表示する画像を変更
する変更手段とを有し、前記画像表示手段に表示される
反射体の画像が最も鮮明となったときの前記パラメータ
から前記誘電体の誘電率を求めることを特徴とする誘電
率測定装置。5. A sensor unit for projecting a radar wave from a transmitting unit into a dielectric and receiving a reflected wave at a receiving unit, and the sensor unit including a reflected wave from a reflector embedded in the dielectric. Image display means for image-processing and displaying data on a two-dimensional plane including a depth direction, and changing a parameter corresponding to the wavelength propagation speed of the data, and displaying an image to be displayed on the image display means based on the parameter. Changing means for changing the dielectric constant, wherein the dielectric constant of the dielectric is obtained from the parameter when the image of the reflector displayed on the image display is sharpest.
向と直交する方向に移動させながらレーダー波の送受信
を行うことを特徴とする請求項誘電率測定装置。6. A dielectric constant measuring apparatus according to claim 1, wherein said radar means transmits and receives radar waves while moving said sensor means in a direction orthogonal to a radar wave projection direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10068753A JPH11264869A (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Permittivity measuring method and device therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10068753A JPH11264869A (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Permittivity measuring method and device therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11264869A true JPH11264869A (en) | 1999-09-28 |
Family
ID=13382849
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10068753A Pending JPH11264869A (en) | 1998-03-18 | 1998-03-18 | Permittivity measuring method and device therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH11264869A (en) |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050316 |
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A02 | Decision of refusal |
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