JPS63142284A - 埋設物探査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、地中に埋設された水道管、ケーブル等の地中
埋設物の位置を検出する埋設物探査装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来において、移動台車搭載の送信機から地中に向けて
電波を発射し、これに対する地中埋設物からの反射波を
移動台車搭載の受信ｎで受信してその反射波の伝搬時間
によって地中埋設物の位置。

深さを検出するようにしたレーダ方式の地中埋設物探査
装置が知られている。

このレーダ方式の地中埋設物探査装置は、往復伝搬時間
をΔｔＯ２電波が反射した埋設物までの深さを２とする
と、 ｚ＝ｖｇｘΔｔＯ／２・・・（１） という演算を行うことにより、地中埋設物の深さ方向の
位置を検出するものである。

この場合、電波伝搬速度ｖ９は土壌の比誘電率εｒｅに
よって変化し、真空中の電波伝搬速度をＣとすると、 ｖｇ＝ｃ／（εｒｅ・　（２） という関係に成ることが知られている。

従って、地中埋設物の深さ２を正確に検出するためには
土壌の比誘電率εｒｅを予め確認しておくことが必要に
なる。

そこで、砂地２Ｍ地などの土質毎の比誘導率εｒｅの推
定値によって伝搬速度ｖｇを推定し、その推定の伝搬速
度によって地中埋設物の深さを検出するもの（光電制作
新製ＫＳＤａＡＭ型地中探査Ｖ装置）がある。また、実
際に土壌を採取して比誘電率εｒｅを測定し、その測定
値によって地中埋設物の深さを検出する方法が提案され
ている（第２４回５ＩＣＥ学術講演会１５０５Ｆ地中探
査レーダの研究−その２」）。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前者の比誘電率εｒｅを推定するものでは、
εｒｅの変化分ΔεＲＥに対するｖｇの変化分をΔｖ９
とすると、第（２）式からΔＶｇ／■Ｑ＝−１／　２−
Δεｒ　ｅ／６　ｒ　ＩＥＩ・・・（３） となるため、εｒｅの推定誤差が±２０％であった場合
には■９の誤差は±１０％となり、その結果として深さ
の検出誤差も±１０％となり、充分な探査精度が得られ
ないという問題がある。

一方、後者のεｒｅを実際に測定する方法を用いるもの
では、精度は良いが、別途に比誘電率測定器を準備しな
ければならないため、径流的な負担が増大し、また地表
面がアスファルト等で覆われている場合には土壌の採取
が不可能となり、用途が限定されてしまうという問題が
ある。

この場合、地中埋設物からの反射波によって伝搬速度■
９を推定し、その推定値によって深さＺを検出する方法
が電子通信学会論文誌「地中レーダシステムＪ　　（１
９８６年６月ＶＯＬ、Ｊ６６−Ｂ、１ｌｋ１６．Ｐ７１
３〜７２０）１．：示さレテイるが、この方法によれば
アスファルト下の地中埋設物の位置を検出し得るものの
、行列計算などの複雑な計算を行う必要があるため、検
出結果を得るまでに時間がかかるという問題がある。

本発明の目的は、地中埋設物の位置を高精度でかつ簡単
な構成で短時間のうちに検出することができる地中埋設
物探査装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、地中埋設物の深さ方向および移動台車の移動
方向をパラメータとして地中埋設物のエコー像を表示す
る表示手段と、送信掘から電波を発射しながら移動台車
を一定距離移動させた時に得られる反射波の伝搬時間に
基づいて双曲線状の前記エコー像を形成し、前記表示手
段に表示させる第１の手段と、表示されたエコー像の頂
点と他の１点における反射波の伝搬時間およびこれら２
点間の水平移動距離に基づいて地中埋設物の位置を算出
する第２の手段とを設けたものである。

（作用） 地中埋設物の上方の地表面の複数の地点において電波を
発射すると、各地点における反射波の伝搬時間の情報を
基に形成したエコー像は送信電波の広がりに起因して双
曲線状となる。

そこで、表示されたエコー像の頂点と他の１点における
反射波の伝搬時間およびこれら２点間の水平移動距離に
よって簡単な演算で埋設物の位置を算出することができ
る。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、大
別して移動台車１と本体部２とによって構成されている
。移動台車１は地中のｊ！！設物３に向けて電波を発射
する送信［１０およびアンテナ１１と、埋設物３からの
反射波を受信する受信別１２および受信アンテナ１３と
、移動台車１が単位距離移動する毎に１個のパルスを発
生する距離センサ１４とから構成されている。また、本
体部２は距離センサ１４からのパルス信号と受信ｔＦＪ
ｉ１２で受信した反射波信号とに基づいて埋設物３のエ
コー像を形成する演算装置２０と、形成されたエコー像
を表示する表示装置２１とから構成されている。

第２図は表示装置２１の表示面の詳細を示した平面図で
あり、表示面には埋設物３のエコー像４および地表面エ
コー像５を表示する表示部２１０と、エコー像４の頂点
Ｐおよび他の１点Ｑの表示位置をカーソル６の移動によ
って指示するカーソル位置移動スイッチ部２１１が設け
られている。

以上の構成において、移動台車１を地表面を移動させな
がら送信様１０から電波を発射すると、埋設物３のエコ
ー像４は双曲線状となる。すなわち、第３図に示すよう
に、移動台車１が地表面を移動する時の距離の座標軸を
Ｘ、地中に向かう深さ方向の距離を示す座標軸を２とし
、埋設物３が点Ｃで示す座標（ＸＯ、ＺＯ）に存在した
ものとすると、送受信アンテナ１１．１３が点Ｃの真上
の点Ｂに位置している場合、埋設物３ぼ点Ｂ、Ｃ間の距
１１１Ａｃに対応する深さＣＺＯ＞におけるエコー像と
して観測することができる−０一方、送信電波はその伝
搬方向に広がりを持っているため、送受信アンテナ１１
．１３が点Ｃの真上から左方向にずれた点Ａに移動した
場合にも埋設物３のエコー像を観測することができる。

この場合のエコー像は、点ＡＣ間の距離 （（ｘ−ｘｏ　）　　＋ＺＯ）　　　に対応する深さの
点りにおいて観測することができる。従って、移動台車
１を移動した時の点Ｄ　（Ｘ、Ｚ）の軌跡、すなわち埋
設物３のエコー像４は Ｚ＝ＡＤ＝（（Ｘ−ＸＯ）＋ＺＯ”）”２−ＡＣ・・・
（４） で表される双曲線状となる。

そこで、埋設物エコー像４の頂点Ｐの位置をカーソル６
によって指定する。同様に他の１点Ｑの位置もカーソル
６によって指定する。すると、これらの点Ｐ、Ｑにおけ
る往復伝搬時間Δｔｐ、Δｔｏは、エコー像を形成する
際に既に判明している値であり、また点Ｐ、Ｑ間の水平
移動距離ＬＰＱも距離センサー４の出力パルスによって
既にわかっている。

故に、第４図に示すように、頂点Ｐが得られた探査位置
をＯ，Ｑ点が得られた探査位置をＲ，０点から埋設物３
までの深さをＺ、Ｑ点の真上のＲ点から埋設物３までの
距離をＺＲとすれば、Δｔ　ｐ＝２Ｚ／ｖｑ・　（５） Δｔ　ｑ＝　２２／Ｖ　Ｃ＋・・・　（６）ＺＲ＝　＜
Ｚ２＋ＬＰＱ２）”２・　（７）この第（５）弐〜第（
７）式からＺＲを消去すると、 Δｔｐ／Δｔｑ＝Ｚ／（Ｚ　　＋ＬＰＧ”　）”２・・
・（８） よって、 Ｚ＝（１／（ｒ　　−１＞　　　）ＬＰＧ・　（９）但
し、ｒ＝Δ１ｑ／Δｔｐ となる。

従って、頂点Ｐと他の１点Ｑにおける伝搬時間Δｔｐ、
Δｔｑと、これら２点間の水平移動距離しＰＱによって
極めて簡単な演算で埋設物３の位置（深さ）２を求める
ことができる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明においては、地中埋設物のエ
コー像の頂点位置と他の１点の位置を指定し、その位置
の伝搬時間と水平移動距離を基に地中埋設物の位置を検
出するようにしたため、土壌の比誘導率の測定器が不要
となり、安価な構成にすることができたうえ、アスファ
ルト下の地中埋設物の位置も精度良く検出することがで
きる。

さらに、土壌の比誘電率の推定値を用いないため、推定
誤差による位置検出誤差がなくなり、高精度の位置検出
を行うことができる。また、行列計算などの複雑な演算
を行なわないため、短時間のうちに位置検出結果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
表示装置の表示画面の詳細を示す平面図、第３図はエコ
ー像が双曲線状になることを説明するための説明図、第
４図は埋設物の位置計口の説明図である。 １・・・移動台車、２・・・本体部、３・・・埋設物、
４・・・埋設物エコー像、１０・・・送信は、１２・・
・受信機、２０・・・演算装置、２１・・・表示装置。 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 移動台車搭載の送信機から地中に向けて発射した電波の
   地中埋没物による反射波を移動台車搭載の受信機で受信
   し、前記反射波の伝搬時間によつて地中埋設物の位置を
   検出するレーダ方式の埋設物探査装置において、 地中埋設物の深さ方向および移動台車の移動方向をパラ
   メータとして地中埋設物のエコー像を表示する表示手段
   と、送信機から電波を発射しながら移動台車を一定距離
   移動させた時に得られる反射波の伝搬時間に基づいて双
   曲線状の前記エコー像を形成し、前記表示手段に表示さ
   せる第１の手段と、表示されたエコー像の頂点と他の１
   点における反射波の伝搬時間およびこれら２点間の水平
   移動距離に基づいて地中埋設物の位置を算出する