JPS63159781A - 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〕 本発明はパルス状電波を用いた埋設物探査装置に係り、
特に探査する深さを向上させ、しかも地表付近の探査不
能域を低減させるに好適な埋設物探査装置に関する８ 〔従来技術〕 パルス状電波を用いた埋設物探査装置としては、従来は
電子通信学会論文誌’８３／６　Ｖｏｗ。

Ｊ６６−ＢＮα６に記載された装置が知られている。

この装置は雑音やクラッタ信号を簡単な信号処理回路で
除去して、深さ約３ｍまでの地中埋設鋼管などを探知で
きるようにしたものである。この種の装置では電波が土
中伝播に伴って減衰するための探査可能な深さの限界を
向上させることがＩＥｌｌ！題となる、この課題を解決
するために前記提案では。

センシティブ・タイム・コントロール（ＳＴＣ）。

またはタイム・バリング・ゲイン・コントロール（ＴＶ
Ｇ）と呼ばれる手法が用いられている。これらの手法は
観測深さ、すなわちパルス電波放射から反射波を検知す
るまでの時間が長くなるに従って増幅器の利得を増加さ
せるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら前記手法によると１反射波の強度を増加さ
せることはできるが、増幅器などの雑音成分も増幅され
るため信号対雑音比を改善することはできないという問
題があった。この問題を解決するために深い部分を観測
するときに使用周波数を低くする方法も考えられる。こ
のことは例えばジャーナル・オブ・ジオフィジカル・リ
サーチの１９７４年４月１０日号の１６９９頁乃至１７
０８頁に記載されているように、土中の電波伝播に伴う
減衰が５周波数が高い程大きいという理由による。しか
しながらパルスレーダでは一般に最初に地表部分の反射
波が大きな強度で検出されるため、低い周波数、すなわ
ちパルス幅が大きい電波を使用すると、この地表反射波
が検知される時間が長くなり、地表近くに物標反射があ
っても識別不能となる問題があった。この結果探査物標
の深さが不明の場合、地表近くの物標を見逃すという重
大な欠点があった。

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、地
表付近の探査不能域を減少させ、しかも探査深さを増大
させることのできる埋設物探査装置を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、地中埋設物に放
射するパルス状の電波を発振する発振器を、パルス幅及
びパルス振幅の制御可能に構成し、このパルス幅及びパ
ルス振幅を制御するためのパターンが設定された制御信
号発生装置を設けて。

この発生装置の信号により前記発振器を制御するように
構成したものである。

〔作用〕

上記の構成によると、深い部分のｗｔ測時にはパルス幅
の広い大きい振幅の電波を放射して、伝播距離が長い部
分からの反射強度の減衰を防ぎ効率よく映像化し、浅い
部分にはパルス幅の狭い小さい振幅の電波を放射して、
微弱な物標反射波が地表反射波に隠蔽される時間幅を小
さくして物標検出不能域を低減できる。

〔実施例〕

以下１本発明に係る埋設物探査装置の一実施例を図面を
参照して説明する。

第１図に本実施例の基本的構成を示す、ｌは送信用の広
帯域アンテナ、２は受信用の広帯域アンテナである。こ
れらの広帯域アンテナ１，２は。

抵抗装荷ダイポール型アンテナなどの公知のものが使わ
れており２台車３に搭載されていて移動可能である。送
信用アンテナ１からパルス状電波を放射し、探査物１１
４からの反射波を受信アンテナ２で受信する。送信用ア
ンテナ１へは発振器５からのパルス信号が印加され、こ
の発振器５は制御信号発生袋Ｗ６により発振されるパル
ス信号の振幅及び周波数が制御されるようになっている
。受信アンテナ２で受信した信号は増幅器７で増幅され
、さらにサンプラ８でサンプリングされる。このサンプ
リングされた信号は映像処理装置１１９に導かれ、ここ
でこの信号が映像化されて表示装置１０で表示される。

また映像処理袋Ｗ１９には前記台車３の位置、すなわち
アンテナ１，２の位置も入力されるようになっている。

この位置検出は位置検出装置１１によってなされる。

次に前記各部を第２図に示す各部の信号波形を参照して
詳細に説明する０本実施例ではサンプラ８が１波形を形
成するのに８個のサンプル点が設けられた場合について
説明するが１通常は１００個以上のサンプル点が設けら
れている８発振器５からはパルス出力が発振されるほか
に、パルス出力に同期した信号を時分割するトリガパル
スも発振されている。そしてパルス出力は送信用アンテ
ナ１に、トリガパルスはサンプラ８へ導かれる。

トリガパルス１乃至８に同期して信号サンプリングが繰
り返され、８点のサンプリングデータによって１波形が
形成される。第２図に示すように制御信号発生装置！６
により発振器５から発振されるパルスの振幅及びパルス
幅は制御されており、サンプリング位置がトリガパルス
の番号が大きい位置に移るほど振幅及びパルス幅が大き
くなるようになっている。ここでトリガパルスの番号が
小さい程ｍ測する深さは浅い、すなわちサンプラ８にお
けるサンプルゲートと発振器５のトリガパルスとの時間
間隔が、トリガパルスの番号が大きくなる程大きくなる
。またａｍする深さが浅い程、すなわちサンプリング番
号が小さい程パルス幅が短かく、その波高も小さい、そ
して観測深さが深くなるに従ってパルス幅が広くなり低
周波側に移行し、かつパルス出力も大きくなる。このよ
うなパルス信号が送信用アンテナ１から放射され、物標
で反射された信号を受信用アンテナ２で受信し、増幅器
７で増幅すると第２図の増幅器７の出力波形となる。増
幅器７の出力には、最初に発振器５の出力に類似の地表
反射ｒが検出され、その後時間的に遅れて物＃Ｉ４４の
反射波Ｒが検出される。サンプラ８の内部では１発振器
５から発振されるトリガパルスから一定時間ずつ遅れた
位置にサンプリングゲートを設けて、このサンプリング
ゲートにおいて増幅器７の出力値を次のタイミングまで
サンプルホールドする。これらのサンプリング手法は従
来のサンプリングオシロスコープなどで公知のものであ
る０発振器５のトリガパルスからサンプラ８のゲートま
での時間遅れは、制御信号発生袋！！６の制御信号と連
動し、第２図の例ではサンプリングの番号が１のとき最
小で８のとき最大となる。各サンプリングゲートで増幅
器７の出力をサンプリング・ホールドした波形、すなわ
ちサンプラ８の出力は、増幅器７の出力波形を時間的に
引き延ばした波形になる。そしてこの波形はサンプリン
グ番号が大なる程低い周波数に移行した波形となる。こ
の波形を映像処理袋！９で映像処理する１以上、各部の
波形について説明した。

次に第３図により発振器５及び制御信号発生装置６の具
体的内容を説明する。第４図は発振器５の各部の波形を
示す図である。５０１は発振器であり、この発振器５０
１から発振される波形は鋭い立上りを持ち緩かに減衰す
る。５０２はバンドパスフィルタであり、関数発生器６
０１でその周波数帯域が制御される公知のものである。

バンドパスフィルタではまず低域フィルタを、次に高域
フィルタを信号が通過する。低域フィルタを通ると第４
図に示すように、立上りの鋭い部分の立上り時間が大と
なる。さらに高域フィルタによって先端部分が微分され
た波形となってバンドパスフィルタ５０２から出力され
る。このバンドパスフィルタ５０２の帯域を低周波数側
へ動くように制御すると、第４図に破線で示すようにバ
ンドパスフィルタ５０２の出力波形はパルス幅の大きい
、低周波成分の多い波形となる。５０３は電圧制御型の
減衰器であり、関数発生器６０２の出力値でその減衰量
が制御される。

次に制御信号発生袋Ｗ１６に設けられた関数発生器６０
１，６０２の出力値、すなわちパルス２の周波数成分と
パルス振幅の制御について説明する。

第２図に示したように、深い部分を観測する程低周波へ
移行させ、必要に応じて振幅を増加させる。

関数発生器６０１，６０２の出力波形によってこの制御
を行なう、すなわち関数発生器６０１゜６０２は第２図
において番号を付したサンプル番号１乃至８までに同期
したサンプラ８から受ける信号を受けて、あらかじめ設
定した関数状の制御電圧を出力する０例えば第２図のサ
ンプル番号１に同期した信号はサンプラ８において１波
形を採取したという意味の信号であり、この信号によっ
て関数発生器が出力を開始し、この動作をくり返す。

本実施例によれば、＊側部分が深くなる程使用周波数を
低域側に移行でき、必要に応じて使用パルスの振幅も大
きくできる。この場合物標の深さは一定であるので送信
から受信までの時間は一定となり、受信波のレベルは観
測部分が深くなる程増大する。このことは送信波の波高
を増加させ周波数を低周波側に移行して伝播時の減衰を
減少させるために達成できる。この結果物標が深い部分
にあり電波の伝播距離が長い場合でも、伝播に伴なう信
号減衰を低下させることができ、深い部分までの物標反
射波を得ることができ、その映像化が可能となる。

次に第５図及び第６図を参照して本発明の第２の実施例
を説明する。この実施例は第１の実施例の制御方法を変
え、映像処理袋［１９の出力により制御信号発生装［６
ａを介して発振器５を制御するようにしたものである０
本実施例ではあらかじめメモリに入力される制御パター
ンを複数個用意し、そのうちの１個を選定してアンテナ
１，２を走査して埋設物を映像化するようにした。この
映像化された結果により、より画質を向上させるように
他のパターンを選別する。すなわち映像化した結果埋設
物が確認できない場合、使用したパターンを使用パルス
波形がより低周波側へ、またパルス振幅がより大きい制
御パターンへ移行させる。

逆に物標の映像が得られた場合、この映像の精度を高め
るためにより高周波側の制御パターンへ移行させる。こ
のような制御を行なう制御信号発生装［６ａの構成を第
６図に示す、６１０はマイクロコンピュータ、６１１，
６１２はそれぞれ記憶素子、６１３，６１４はそれぞれ
ディジタル・アナログ変換素子である。記憶素子６１１
，６１２には複数の制御パターンをあらかじめ記憶させ
である。映像処理装置９からの画像処理結果をもとに、
マイクロコンピュータ６１０は制御パターンのうちの１
つを選定し、このパターンに対する記憶データを記憶素
子６１１，６１２から順次ディジタル・アナログ変換素
子６１３，６１４に送る。

これらの変換されたアナログ信号は制御信号としてバン
ドパスフィルタ５０２．減衰器５０３に送られる。

例えば第２図に示した１つの波形に対して８サンプルの
例の場合の処理を、第７図に示すフローチャートにより
マイクロコンピュータ６１０の動作について説明する。

ステップ７０１において最初にあらかじめ設定したパタ
ーンを選定してデータを採取する０次にステップ７０２
において、サンプラ８からの信号を受けてサンプルの最
初の位置、すなわちサンプル番号１が検出されるまで待
つ０次にステップ７０３においてサンプル番号１が検出
され、選定パターンの先頭アドレスを設定する１次にス
テップ７０４において発振器５０１からのトリガパルス
を検出し、ステップ７０５においてトリガパルスを検出
する都度アドレスを更新する。最終アドレス、すなわち
サンプル番号８に達するとステップ７０６でこれを確認
し、ステップ７０７で走査終了か否かを判定する。終了
でなければ再度パターン先頭アドレスにもどって上記の
動作を繰り返す、ステップ７０７で走査終了と判定され
れば、映像が得られたのであるからステップ７０８でパ
ターンを変えて再度映像化するか否かの判定結果の入力
を得て、ステップ７０９でこの入力が終了か否かの判定
を行なう、そして終了でなければステップ７１０でパタ
ーンを更新し、再度データの採取から映像化までのステ
ップをくりかえす。

本実施例によれば、物標が精度よく観測されるようにく
りかえし制御パターンを変えているので、アンテナ走査
をくりかえすことにより最も良好な画質の物標像を得る
ことができる。

上述した各実施例では、パルスの周波数成分を変えるた
めにステップ状の発振器とバンドパスフィルタの組合せ
を用いた場合について説明したが、外部からの電気的制
御信号でパルス内の周波数成分を制御してもよい、この
場合は発振器の発振効率が向上しパルス振幅の変化範囲
を大きくすることが可能となり、さらに探査深さの限界
距離を増すことができる。

〔発明の効果〕

上述したように本発明によれば、ａｍする深さに応じて
発振する電波のパルス幅、すなわち周波数とパルス振幅
を変化させ、地表付近の観測時ではパルス幅を短くでき
るようにしたので、地表反射による探知不能域を縮少す
ることができる。また深い探査物標からの反射波の減衰
量を小さくできるため、明瞭な物標映像が得られ、さら
に探査深さの限界を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る埋設物探査装置の一実施例を示す
構成図、第２図は第１図に示す各部の波形を示す図、第
３図及び第４図は第１図の要部のそれぞれ構成及び波形
を示す図、第５図及び第６図は本発明の第２の実施例を
示す構成図、第７図はその動作を示すフローチャートで
ある。 １・・・送信用アンテナ、２・・・受信用アンテナ、４
・・・探査物標、５・・・発振器、６・・・制御信号発
生装置、７・・・増幅器、８・・・サンプラ、９・・・
映像処理装置、１０・・・表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パルス状の電波を発振する発振器と、この発振器か
   ら発振された前記電波を地中埋設物に向けて放射する送
   信用アンテナと、前記地中埋設物からの反射波を受信す
   る受信用アンテナと、この受信された電波を増幅する増
   幅器と、この増幅された電波を複数点でサンプリングす
   るサンプラと、このサンプリングされた電波を映像信号
   に変換する映像処理装置と、この映像信号により大地の
   断面を画像表示する表示装置とを具備した埋設物探査装
   置において、前記発振器をパルス幅及びパルス振幅の制
   御可能に構成し、このパルス幅及びパルス振幅を制御す
   るためのパターンが設定された制御信号発生装置を設け
   たことを特徴とする埋設物探査装置。 ２、発振器はこの発振器から発振されるパルス状電波と
   同期したトリガパルスを出力することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の埋設物探査装置。 ３、制御信号発生装置には複数のパターンが選択自在に
   設定されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の埋設物探査装置。