JPH11352002A - 漏水検出装置用アンテナ - Google Patents

漏水検出装置用アンテナ

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JPH11352002A
JPH11352002A JP15641798A JP15641798A JPH11352002A JP H11352002 A JPH11352002 A JP H11352002A JP 15641798 A JP15641798 A JP 15641798A JP 15641798 A JP15641798 A JP 15641798A JP H11352002 A JPH11352002 A JP H11352002A
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Tsuneo Miyamoto
恒夫 宮本
Masaji Matsuki
正司 松木
Toru Sano
透 佐野
Takuya Tazaki
拓也 田崎
Shunji Tanamura
俊二 棚村
Fujio Oka
富士男 岡
Hirotaka Ohashi
弘隆 大橋
Hideyuki Fujita
英幸 藤田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドップラー周波数の検波を容易に行え、漏水
の検出精度を向上させる。 【解決手段】 アンテナ40は、金属からなるアンテナ
ボックス42とアンテナ素子44とを有している。アン
テナ素子44は、幅dと長さeとが地中に放射する電磁
波の波長λの半分のλ/2となっていて、半波長平面ダ
イポールアンテナ素子を構成している。アンテナボック
ス42は、底面の2辺l、mと高さhとが波長λの半分
のλ/2を基本寸法とした空洞共振型に形成してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波を用いて地
中に埋設した配管からの漏水の有無を検知する漏水検出
装置に係り、特に漏水部によるドップラー効果を利用し
て漏水を検出するのに好適な漏水検出装置用アンテナに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、地中に埋設した水道管からの漏水
を検出する場合、地表面にマイクロホンを押し当て、水
道管から漏れ出る水の音をマイクロホンによって拡大し
て聞き取るようにしていた。しかし、このマイクロホン
によって水の漏れ出る音を聞き取る方法は、漏水の有無
を判断するのに熟練を要することや、道路を通る車両の
騒音や振動が障害となることなどから、検出確度が必ず
しも高くなかった。そこで、本願出願人は、単一周波数
の電磁波を地中に放射してその反射波を受信し、受信し
た反射波から漏水部の流動によるドップラー周波数を検
波し、地中の水道管からの漏水の有無を検知する装置を
開発した(特開平9−5200号公報)。図5は、電磁
波を用いた漏水検出装置のブロック図である。
【0003】図5において、漏水検出装置10は、地中
に電磁波である送信信号を放射する送信アンテナ12
と、送信アンテナ12から放射された送信信号の反射波
を受ける受信アンテナ14とを有している。送信アンテ
ナ12は、高周波送信信号を生成する発振器などからな
る信号発生器16に接続してあり、信号発生器16が出
力した送信信号を地中に放射する。
【0004】一方、受信アンテナ14には、受信アンテ
ナ14が受信した反射信号を増幅する高周波増幅器(R
F増幅器)18が接続してあり、RF増幅器18の出力
側にRF増幅器18の出力信号を入力信号として入力す
る復調器20が接続してある。また、復調器20には、
位相シフタ22を介して参照信号発生器24の出力する
参照信号が入力するようになっている。参照信号発生器
24は、信号発生器16が接続されていて、信号発生器
16の出力した送信信号の一部を入力し、送信信号と同
じ周波数の信号を参照信号として出力する。
【0005】復調器20は、受信アンテナ14が受けた
反射波(受信信号)と位相シフタ22を介して入力する
参照信号とを混合し、受信信号から送信信号の成分を除
去し、送信信号に対する位相ずれに相当する信号をロー
パスフィルタ26と増幅器28とに出力する。ローパス
フィルタ26は、地中の埋設管や空洞などの固定的なも
のからの信号成分(送信信号に対する一定の位相ずれ成
分、すなわち直流成分)を透過し、オシロスコープ30
に出力して表示する。また、増幅器28は、復調器20
の出力信号を増幅して出力する。そして、図示しない作
業者は、位相シフタ22のツマミを介して位相シフタ2
2の出力を調整し、復調器20の出力信号のうち、埋設
管や空洞などの固定的なものから反射された信号成分が
零となるようにする。これにより、復調器20は、漏水
部の流動によるドップラー周波数に基づく信号だけを出
力し、この信号が増幅器28によって増幅される。
【0006】このように電磁波を利用にして漏水部から
のドップラー効果によるドップラー周波数を検出するこ
とにより、埋設した水道管からの漏水しているか否かを
作業者の熟練度や、道路を通る車両などの影響を受ける
ことなく検出することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来の電磁波を用いた漏水検出装置においては、送信アン
テナ12および受信アンテナ14が一般の地中埋設物探
査レーダ用のものを使用しているため、充分な検出精度
を得ることができなかった。すなわち、従来の漏水検出
装置のアンテナは、図6のようになっている。
【0008】このアンテナ32は、地中探査レーダ用の
アンテナであって、アンテナ素子34が蝶ネクタイ状の
いわゆるボウタイアンテナであって、アンテナ素子34
の片側面を覆って金属製のアンテナボックス36が設け
てある。このアンテナボックス36の幅a、長さb、高
さcは、一般に掃引周波数の中心周波数に基づいて設定
される。そして、アンテナボックス36の内部には、フ
ェライトやカーボンウレタンなどからなる電波吸収材3
8が設けてあり、周波数に対する振幅の特性を平坦にす
るとともに、アンテナボックス36内における多重反射
を防ぐようにしてある。このため、地中埋設物探査用の
アンテナ32は、周波数に対するアンテナゲイン(周波
数特性)が図7に示したように広帯域となっている。
【0009】これは、地中探査レーダの場合、周波数を
数10MHz〜1GHz程度まで掃引し、地中の固定的
な異物(配管等の人工的なもの、空洞、地層の変化等の
自然なもの)からの反射信号の位相変化を人為的に起こ
し、その位相変化を解析して地中の異物の探知と地表か
ら異物までの距離を求めるためである。このため、従来
のアンテナ32は、図7に示されているように、広帯域
特性に優れていて広い周波数帯の電磁波を比較的一定し
たレベルで送信したり受信したりすることができるが、
ゲインを犠牲にせざるを得ず、特定の単一周波数の電磁
波を地中に放射してドップラー周波数を検波する漏水検
出装置のアンテナには適しておらず、検出精度向上の妨
げとなっている。
【0010】すなわち、アンテナ32を送信アンテナ1
2として使用して特定の周波数の電磁波を放射する場
合、充分な強さの電磁波を放射することができず、また
アンテナ32を受信アンテナ14として使用すると、広
帯域の電磁波を受信するために特定周波数以外の種々の
ノイズを受信することになり、漏水部からの微弱な反射
信号を取り出すことが容易でない。本発明は、前記従来
技術の欠点を解消するためになされてもので、ドップラ
ー周波数の検波を容易に行え、漏水の検出精度を向上さ
せることを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る漏水検出装置用アンテナは、地中に
電磁波を放射してその反射波を受信し、ドップラー周波
数を検波して地中埋設管からの漏水の有無を検知する漏
水検出装置のアンテナであって、幅と長さとが地中に放
射する前記電磁波の波長の1/2に形成した平面ダイポ
ールアンテナ素子と、このアンテナ素子の片側面を覆っ
て共振空洞を形成する筐体とを有する構成となってい
る。平面ダイポールアンテナ素子の伝送路に誘電体共振
器を設けることが望ましい。
【0012】
【作用】上記のごとく構成した本発明は、平面ダイポー
ルアンテナ素子の長さと幅の寸法が地中に放射する電磁
波の波長(λ)の1/2に形成されたいわゆる半波長アン
テナであり、また筐体を空洞共振型にしてあるため、大
きな共振特性を得ることができ、アンテナのその波長λ
に相当する周波数fに対するゲインを大きくすることが
でき、特定周波数の強い電磁波を放射できるとともに、
ノイズの少ない反射波を受信することができ、ドップラ
ー周波数の検波を容易に行え、地中に埋設した水道管か
らの漏水の検出精度を向上することができる。
【0013】また、アンテナ素子に接続した伝送路にセ
ラミックなどからなる誘電体共振器を設けると、共振の
鋭さを表すQ値を大きくすることができ、所望の周波数
での共振特性が向上して送信信号の狭帯域化を図れ、到
来ノイズの影響をさらに低減することができるととも
に、送受信のゲインを向上することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明に係る漏水検出装置用アン
テナの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に
説明する。図1は、本発明の実施形態に係る漏水検出装
置用アンテナの説明図であって、(1)はアンテナの斜
視図であり、(2)はアンテナ素子の平面図である。図1
において、アンテナ40は、金属からなる筐体であるア
ンテナボックス42を有していて、アンテナボックス4
2の下面にアンテナ素子44が設けたある。また、アン
テナ40は、いわゆるボウタイアンテナであって、アン
テナ素子44が同図(2)に示したように、三角形状の一
対の素子片44a、44bの1つの頂部を対向させて配
置した平面ダイポールアンテナ素子となっている。ま
た、アンテナ素子44は、図1(2)の上下方向となる幅
dの寸法と、素子片44a、44b方向の長さeの寸法
とが地中に放射する電磁波の波長λの半分の長さ、すな
わちλ/2となっていて、いわゆる半波長ダイポールア
ンテナを構成している。
【0015】一方、アンテナボックス42は、底面の2
辺l、mの寸法が波長λの半分のλ/2に、アンテナ素
子44を固定するための固定代αを加えた(λ/2+α)
となっており、高さhがλ/4、λ/2またはこれの整
数倍であるλにしてあって、λ/2を基本寸法としたい
わゆる空洞共振型となっていて、内部に共振空洞が形成
されている。
【0016】このように構成したアンテナ40は、所定
の周波数f0 =c/λ0 (cは光の速度)において共振
し、周波数特性、すなわち周波数に対するアンテナゲイ
ンが図2に示したように、共振周波数f0 を中心とした
ガウス曲線となる。従って、共振周波数f0 の送信信号
をアンテナ40からなる送信アンテナより放射すること
により、大きなアンテナゲインが得られて強い電磁波を
地中に放射できるとともに、アンテナ40からなる受信
アンテナが共振周波数f0 の反射信号を選択的に受信す
るため、ノイズの少ない反射信号を受信することがで
き、埋設した水道管からの漏水によるドップラー周波数
を確実に検波することができ、漏水の検出精度を向上す
ることできる。また、実施の形態に係るアンテナ40
は、振幅特性を平坦にする必要がなく、アンテナボック
ス42の内部に電波吸収材を設ける必要がないため、安
価にすることができる。
【0017】図3は、他の実施形態の要部説明図であ
る。図3において、本図に図示しないアンテナボックス
42の内部には、伝送路である同軸ケーブル46にセラ
ミックなどからなる誘電体共振器48が設けてある。そ
して、同軸ケーブル46の先端には、インピーダンス変
換する変成器であるバラン50が接続してあり、このバ
ラン50の先端がアンテナ素子44の各素子片44a、
44bに接続してある。
【0018】このように構成した本実施の形態において
は、誘電体共振器48を同軸ケーブル46に設けたこと
により、図4に周波数特性を示したように、共振の鋭さ
を示すQ値を大きくすることができる。従って、所望の
周波数で共振させることができ、送信信号の狭帯域化が
図れ、受信アンテナに到達するテレビ電波や携帯電話の
電波などのノイズの影響を低減でき、送受信のゲインを
さらに向上できて漏水の検出精度を一層高めることがで
きる。
【0019】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、平面ダイポールアンテナ素子の長さと幅の寸法が地
中に放射する電磁波の波長λの1/2に形成されたいわ
ゆる半波長アンテナであり、また筐体を空洞共振型にし
てあるため、大きな共振特性を得ることができ、アンテ
ナのその波長λに相当する周波数に対するゲインを大き
くすることができ、特定周波数の強い電磁波を放射でき
るとともに、ノイズの少ない反射波を受信することがで
き、ドップラー周波数の検波を容易に行え、地中に埋設
した水道管からの漏水の検出精度を向上することができ
る。
【0020】また、アンテナ素子に接続した伝送路にセ
ラミックなどからなる誘電体共振器を設けると、共振の
鋭さを表すQ値を大きくすることができ、所望の周波数
での共振特性が向上して送信信号の狭帯域化を図れ、到
来ノイズの影響を低減することができるとともに、送受
信のゲインを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る漏水検出装置用アン
テナの説明図であって、(1)はアンテナの斜視図であ
り、(2)はアンテナ素子の平面図である。
【図2】実施の形態に係るアンテナのゲインの周波数特
性図である。
【図3】他の実施形態の要部説明図である。
【図4】他の実施形態に係るアンテナのゲインの周波数
特性図である。
【図5】電磁波を用いた漏水検出装置のブロック図であ
る。
【図6】従来の漏水検出装置に用いられるアンテナの斜
視図である。
【図7】従来の漏水検出装置用アンテナのゲインの周波
数特性図である。
【符号の説明】
40 アンテナ 42 筐体(アンテナボックス) 44 平面ダイポールアンテナ素子(アンテナ素
子) 46 伝送路(同軸ケーブル) 48 誘電体共振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田崎 拓也 神奈川県横浜市青葉区美しが丘1−12−1 (72)発明者 棚村 俊二 東京都北区滝野川5−54−12−303 (72)発明者 岡 富士男 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 大橋 弘隆 東京都中央区築地5丁目6番4号 三井造 船株式会社内 (72)発明者 藤田 英幸 東京都中央区築地5丁目6番4号 三井造 船株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地中に電磁波を放射してその反射波を受
    信し、ドップラー周波数を検波して地中埋設管からの漏
    水の有無を検知する漏水検出装置のアンテナであって、
    幅と長さとが地中に放射する前記電磁波の波長の1/2
    に形成した平面ダイポールアンテナ素子と、このアンテ
    ナ素子の片側面を覆って共振空洞を形成する筐体とを有
    することを特徴とする漏水検出装置用アンテナ。
  2. 【請求項2】 前記平面ダイポールアンテナ素子が接続
    される伝送路に誘電体共振器が設けてあることを特徴と
    する請求項1に記載の漏水検出装置用アンテナ。
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