KR20030045806A - 전자파 탐사기에 있어서 매체중 유전율의 측정방법, 및전자파 탐사기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 송신 안테나와, 수신 안테나와, 바로 그 수신 안테나의 검지 신호에 기초하여 해석용 신호를 생성하는 수신신호 처리부와, 상기 해석용 신호에 기초하여 소정의 해석처리를 행하는 해석처리부를 갖춘 전자파 탐사기에 있어서, 해석처리부는, 해석용 신호를 복수의 시간범위로 구분하여 각 시간 범위에서 해석용 신호의 평균 주기에 소정의 연산을 하므로서, 각 시간 범위에 대응하는 매체의 심도범위에 대한 매체의 평균 유전율을 산출하는 매체중 유전율 산출수단을 갖춘다. 이것에 의해, 숙련자가 아니더라도 쉽게 매체중의 각 심도마다의 유전율을 측정하고, 탐사 대상물 까지의 심도도 쉽게 측정 해낼수있게된다.

Description

전자파 탐사기에 있어서 매체중 유전율의 측정방법, 및 전자파 탐사기{Method of measuring in-medium dielectric constant in electromagnetic prober, and electromagnetic prober}

종래로부터, 안테나에서 전자파를 복사하여, 물체로 부터의 반사파를 수신 해석하여 탐사를 행하는 전자파 탐사기가 개발되어, 매설관이나 지뢰 등의 매설물 탐사를　목적으로서 사용되고 있지만, 종래의 전자파 탐사기에는, 지중의 각 심도 마다의 유전율을 측정하는 기능을 가지고 있는　것은 없었다.

그러나, 매설물이나 지뢰등의 탐사 대상물이 매설되어 있는 심도를 측정하기 위해서는, 전자파의 전반속도는 전반매체의 유전율에 따라 다르기 때문에, 전자파의 전반매체의 유전율을 그 때 마다 측정 할 필요가 있다.

또, 합성개구법을 이용하여 탐사대상물의 심도를 측정하는 기술도 알려져 있지만 합성개구법을 이용하는 탐사는 숙련도가 높은 기술자가 아니면 어렵고, 누구나 간단히 실시 할 수있은 것이 아니다.

그래서, 본 발명은, 합성개구법을 이용하지 않고, 숙련자가 아니더라도 쉽게 매체중 각 심도마다의 유전율을 측정하며, 탐사 대상물까지의 심도를 쉽게 측정 해낼 수있은 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전자파 탐사기에 있어서 매체중　유전율의 측정방법, 및, 전자파 탐사기에 관한 것이다.

도1은, 본 발명의 실시예에 관한 전자파 탐사기의 누수 탐사모드의 표시 화면도 이다.

도2는, 본 발명의 실시예에 관한 전자파 탐사기의 누수 탐사모드의 표시 화면도 이다.

도3은, 본 발명의 실시예에 관한 전자파 탐사기의 평면도 이다.

도4는, 본 발명의 실시예에 관한 전자파 탐사기의 측면도 이다.

도5는, 본 발명의 실시예에 관한 전자파 탐사기의 요부 구성의 블록도 이다.

도6은, 수신 유니트의 수신회로 구성도 이다.

도7은, 수신 유니트에 공급된 샘플링 신호 파형도 이다.

도8은, 다이오드 브릿지에서 공급된 샘플링 펄스와, 안테나의 검지 신호와의 상관관계를 설명하기 위한 파형도 이다.

도9는, 검파회로에 이용된 다이오드의 주파수 특성을 나타내는 그래프 이다.

도10은, 안테나 검지신호의 주파수가 비교적 높을때의 샘플링 타이밍을 나타내는 파형도 이다.

도11은, 안테나 검지신호의 주파수가 비교적 낮을때의 샘플링 타이밍을 나타내는 파형도 이다.

도12는, 비유전율이 낮은 매체에 있어 수신신호의 샘플링 상태를 나타내는 설명도 이다.

도13은, 비유전율이 높은 매체에 있어 수신신호의 샘플링 상태를 나타내는 설명도 이다.

도14는, 비유전율의 교정을 행할때의 탐사기의 표시장치에 대한 표시 화면도 이다.

도 15 는, 기준 유전체 (건조 참흙)를 나타내는 정면도 이다.

도16은, 기준 유전체에 있어 해석용 신호에 기초하여 교정거리를 일치시키는 순서를 설명하기 위한 표시 화면도 이다.

도17은, 대공복사시에 있어 해석용 신호의 표면 반사파의 주기를 기준 시간에 일치시키는 순서를 설명하기 위한 표시 화면도 이다.

도18은, 표면파 처리를 행하는 것에 의해, 교정거리를 일치시키는 순서를 설명하기 위한 표시 화면도 이다.

도 19 는, 기준 유전체 (에포키시수지)를 나타내는 정면도 이다.

도 20은, 기준 유전체에서의 해석용 신호에 기초하여 교정거리를 일치시키는 순서를 설명하기 위한 표시 화면도 이다.

도22는, 거리변동이 생기는 전후의 해석용 신호파형의 각자의 파형도 이다.

도23은, 도22에 나타난 파형을 수신기점을 일치시켜 겹쳐 맞춘 파형도 이다.

도24는, 도23에 나타난 파형에 위상보정을 한 상태를 나타내는 파형도 이다.

도25는, 도24에 나타난 파형에 진폭보정을 한 상태를 나타내는 파형도 이다.

도26은, 도 25에 나타난 파형의 차신호 성분을 나타내는 파형도 이다.

도27은, 진폭보정을 한 경우의 진폭보정 데이터를 나타내는 그래프 이다.

도28은, 거리변동에 상응하여 발생하는 심도오차 및 감도저하를 나타내는 그래프 이다.

도29는, 전자파 탐사기의 표시장치의 평면도 이다.

도30은, A스코프 모드의 화면표시 예를 나타내는 설명도 이다.

도31은, B스코프 모드의 화면표시 예를 나타내는 설명도 이다.

도32는, 전자파 탐사기의 탐사시의 수신신호 처리방법을 나타내는 프로 챠트 이다.

도33은, 거리변동을 동반하는 주사 상태의 설명도 이다.

도34는, 수신신호의 차신호 성분을 이용하여 심도표시를 행한 경우의 표시예 이다.

도35는, 진폭보정을 행한 수신신호(해석용 신호)를 이용한 심도표시를 행한 경우의 표시예 이다.

도36은, 본 발명의 탐사기에 이용된 안테나 유니트의 안테나 기판의 평면도 이다.

도37은, 안테나 기판을 설치한 실드 케이스를 나타내고 있으며, (a)는 그 평면도, (b)는 그 정면도, (c)는 그 측면도 이다.

도38은, 본 발명의 탐사기에 이용된 안테나 유니트를 나타내고 있으며, (a)는 그 평면도, (b)는 그 정면도, (c)는 그 측면도 이다.

도39는, 안테나 유니트의 내부구성을 나타내는 분해 사시도 이다.

도40은, 송신안테나에 급전된 급전신호의 개략의 파형도 이다.

도41은, 전자파 흡수재에서 특정 편파성분을 가진 전자파를 흡수하는 모습의 설명도 이다.

도42는, 안테나 유니트로 부터 복사된 전자파의 주파수 스팩트럼도 이다.

도43은, 반사파의 수신파형 (해석용 신호파형)을 나타내는 설명도 이다.

도44는, 물체에서의 반사를 포함하는 반사파의 수신파형도 이다.

발명의 개시

본원 발명자는, 송신파의 대역을 상당히 좁게 (예를 들면, 중심 주파수 1GHz의 경우에 대역２0MHz정도)하고, 이러한 협(狹)대역의 전자파의 반사파를 수신 안테나에서 검지하고, 이 검지신호를 소정의 검파회로에 의해 검파 하므로서, 수신 파형의 주기와 매질의 비유전율과의 사이에 소정의 상관관계가 발생하는 것을 발견한다.

본 발명은, 이러한 원리를 기초로 하여 얻어지는 신호파형에 기인하여 전혀 새로운 신규의 유전율 측정수법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은, 송신 안테나로 부터 전자파를 복사하고, 그 반사파를 수신 안테나에서 검지하여, 이 검지신호에 기초하여 해석용 신호를 생성하고, 바로 그 해석용 신호를 해석 하므로서 탐사대상 매질내의 비파괴 탐사를 행하는 전자파 탐사기로서, 상기 해석용 신호가, 시간의 경과와 더불어 진폭이 변화하는 교번파형을 나타내고, 바로 그 파형의 시간축이 매체의 심도에 대응하는 것이라는 것에 대하여,

상기 해석용 신호를 복수의 시간범위로 구분하고,

각 시간범위에 있어서 해석용 신호의 평균주기에 소정의 연산을 행 하므로서, 각 시간 범위에 대응하는 매체의 심도 범위에서 매체의 평균 유전율을 산출하는 것을 특징으로 하는 전자파 탐사기에 의한 매체중 유전율의 측정방법 이다. 이러한 본 발명의 측정 방법에 의하면, 단일 지점에서의 반사파 수신신호 만에 기초하여, 그 지점의 매체(땅속 등)의 심도마다 대강의 유전율을 산출할 수있으므로, 숙련된 기술자가 아니더라도 용이함과 동시에 신속하게 매체중 유전율을 측정할 수있다.

상기한 본 발명의 매체중 유전율의 측정방법은, 해석용 신호파형의 각 시간 범위에서의 평균주기와, 각 시간 범위에 대응하는 매체의 심도 범위에 있어 매체의 평균 유전율의 평방근과는, 선형적인 관계를 가지고 있는 전자 파 탐사기에서 호적하게 사용할 수있다.

또, 상기 본 발명의 매체중 유전율의 측정방법은, 상기 송신안테나로 부터 복사된 전자파의 점유주파수 대폭을, 소정의 목적주파수 성분 이외의 주파수 성분을 선택적 제거 하므로서 좁혀진 전자파 탐사기에 있어 호적한 사용을 할 수가 있고, 상기 목적 주파수는 300 MHz이상 2 GHz 이하 이며, 상기 점유주파수 대폭은10MHz 이상100 MHz 이하이며 동시에 상기 목적 주파수의 10% 이하인 것으로 할 수있다. 이렇게, 송신파의 대역을 상당히 좁게 (예를 들면, 중심 주파수1GHz의 경우에 대역 20MHz 정도)함과 동시에 펄스 상으로 복사하고, 이러한 협대 역의 전자파의 반사파를 수신안테나에서 검지하고, 이 검지신호를 소정 의 검파회로에 의해 검파 하므로서, 수신 파형의 주기와 매질의 비유전율 과의 사이에 소정의 상관관계가 발생한다. 즉, 펄스 상의 협대역 전자파는, 매질 중을 전반하는 과정에서, 매질의 비유전율에 상응하는 전반 속도와 감쇠율을 가진다. 게다가, 매질중의 모든 점에서 반사파가 발생하고, 바로 그 다수의 반사파의 합성에 의해 수신파가 형성된다. 여기에서, 매질의 심도 방향의 단위 거리마다 반사파가 발생한다고 가정하면, 각 반사파는 매질의 비유 전율에 상응하는 속도로 매질중을 전반하므로, 지상의 수신안테나에서 수신 된 각 반사파에는, 매질의 비유전율에 상응하여 소정의 위상에 격차가 생긴다. 이러한 다수의 반사파의 합성으로 구성된 수신파형에는, 탐사대상의 각 심도마다의 평균 비유전율에 대응하는 신호성분이 포함된다. 예를 들면, 이 수신파형의 각 위상마다의 주기가, 탐사대상의 심도마다의 평균 유전율에 상응하여 변화하거나, 수신파의 각 위상의 노이즈 성분이, 탐사대상 중의 심도 마다의 평균 유전율에 대응하게 된다. 따라서, 이러한 것들의 신호 성분에 기초하여, 탐사대상 중의 심도마다의 유전율 변화를 관측할 수있다.

또, 상기 본 발명의 매체중 유전율의 측정방법에 있어, 미리 기준 유전율에 대한 기준 주기를 정해 놓고, 각 시간범위의 평균주기, 기준주기 및 기준 유전율에 기초하여, 각 시간범위에 대응하는 매체의 심도범위에서의 매체의 평균 유전율을 산출 할 수가 있다. 이것에 의하면, 기준이 명확해지므로, 보다 정확하게 매체의 유전율을 측정할 수있은 것이 가능해진다. 보다 바람직 한것은, 기준 유전율의 균질매체에 대하여 전자파 탐사를 행할 경우에 해석용 신호파형이 기준 주기가 되도록, 해석용 신호를 생성하는 신호처리 회로를 미리 조정해 두는 것이 좋다.

상기 본 발명의 매체중 유전율의 측정방법에 있어, 더욱이, 산출 된 각 심도범위의 평균 유전율을 색구분 하여 매체의 깊이방향의 유전율 분포도로서 표시장치에 화면 표시하는 스탭을 가질 수가 있다. 이것에 의하여면, 숙련 된 기술자가 아니더라도, 표시 장치에 화면 표시된 유전율 분포도를 보는 것으로서, 땅속 등의 매체중의 심도마다의 유전율을 쉽게 파악 할 수가 있고, 지층구조나, 지하수의 유무, 누수의 유무 등을 쉽게 판별가능 하게 된다.

상기 본 발명의 매체중의 유전율의 측정방법에 있어서, 해석용 신호파형의 진폭의 픽크위치를 검지하고 바로 그 픽크 위치에서 해석용 신호를 구분 할 수가 있다. 이렇듯이, 진폭의 픽크 위치에서 해석용 신호를 복수의 시간 범위에 구분 하도록 하면, 진폭의 픽크 위치는 비교적 검지가 쉽기 때문에, 측정값 해석의 오동작을 저감시키는 것이 가능해진다.

또, 본 발명은, 전자파를 복사하는 송신안테나와, 반사파를 수신하기 위한 수신 안테나와, 바로 그 수신 안테나의 검지신호에 기초하여 해석용 신호를 생성하는 수신 신호 처리부와, 상기 해석용 신호에 기초하여 소정의 해석 처리를 행한 해석 처리부를 갖추고, 상기 해석용는, 시간의 경과와 더불어 진폭이 변화하는 교번파형을 나타냄과 동시에 상기 시간축이 매체의 심도에 대응하고있는 전자파 탐사기에 있어, 상기 해석 처리부는 상기 해석용 신호를 복수의 시간 범위로 구분하여 각 시간범위에 있어 해석용 신호의 평균주기에 소정의 연산을 하므로서, 각 시간 범위에 대응하는 매체 의 심도 범위에 대한 매체의 평균 유전율을 산출하는 매체중 유전율 산출 수단을 갖추고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 본 발명의 전자파 탐사기에 있어, 수신신호 처리부는, 그것이 생성 하는 해석용 신호파형의 각 시간범위에 있어 평균주기와, 바로 그 시간 범위 에 대응하는 매체의 심도 범위에서의 매체의 평균 유전율의 평방근과는, 선형적인 관계가 되도록 구성하는 것이 가능하다.

상기 본 발명의 전자파 탐사기에 있어, 상기 송신 안테나에서는, 복사된 전자파의 점유주파수 대폭을 좁게하도록 소정의 목적 주파수성분 이외의 주파수성분을 선택적으로 제거하는 전자파 흡수재가 부설되어있고, 상기 목적 주파수는 300MHz 이상 2GHz이하이며, 상기 점유 주파수 대폭은 10MHz이상 100MHz이하임과 동시에 상기 목적 주파수의 10 %이하인 것으로 할 수가 있다.

또, 상기 해석 처리부는, 더욱이, 기준 유전율을 설정하는 기준 유전율 설정수단과, 기준 유전율에 대응하는 기준주기를 설정하는 기준주기 설정 수단을 갖추어, 매체중 유전율 산출수단은, 각 시간 범위의 평균주기와, 설정된 기준주기와, 설정된 기준 유전율과의 상대적인 관계에 기초하여, 각 시간 범위에 대응하는 매체의 심도 범위에 있어서 매체의 평균 유전율을 산출 하도록 구성 할 수가 있다. 이러한 경우, 더욱이, 수신신호 처리부는, 기준 유전율의 균질 매체에 대하여 전자파 탐사를 행할 경우에 해석용 신호 파형이 기준 주기가 되도록 조정 가능한 구성이 바람직하다.

상기의 본 발명의 전자파 탐사기에 있어서, 더욱이, 산출된 각 심도범위의 평균 유전율을 색구분하여 매체의 깊이방향의 유전율 분포도로서 화면 표시하는 표시장치를 갖출 수가 있다.

상기 매체중 유전율 산출수단은, 해석용 신호파형의 진폭의 픽크 위치를 검지하고, 바로 그 픽크 위치에서 해석용 신호를 구분하도록 구성 할 수있다.

또, 본 발명은, 전자파를 복사하는 송신 안테나와, 복사된 전자파의 반사 파를 수신하는 수신안테나를 갖추고 있는 전자파 탐사기에 있어 매체중 유전율의 측정방법에 대하여,

전자파의 전반하는 파형의 모든 픽크 위치를 검지 하는 스탭과,

각 픽크위치 간의 각 구분의 시간폭을 순차 측정하고, 유전율 변화를 차식

비유전율 〓 (측정주기시간/기준주기시간)²X 기준교정비유전율

로 부터 구하는 스탭,

을 갖추고 있는 것이다.

이러한 매체중 유전율의 측정방법에 있어, 더욱이, 각 구간의 전반주기의 검증을 행하기 위하여, 타 구간의 신호성분을 제로로하고 주파수 스팩트럼 해석하여, 그 정규화를 최대 스팩트럼의 제곱합 (직류성분제거)에 의해 계산하여 탁월 주파수를 구하고 바로 그 탁월 주파수와 구하여진 비유전율 과의 상관을 확인하는 스탭을 갖출수가 있다.

또, 상기한 매체중 유전율의 측정방법에 있어서, 더욱이, 각 구간마다에서 구하여진 비유전율을 칼라바 분류하여 지층의 깊이방향의 유전율 분포도 로써 표시장치에 화면 표시하는 스탭을 갖출 수가 있다.

이하 본원의 청구의 범위에 관한 발명과는 직접 관계는 없지만, 전자파 탐사기에 관련하여 본 발명자가 한 다른 발명에 대하여 개시 한다.

[전자파 탐사기의 수신 회로의 교정 처리]

본 발명자들은 탐사대상의 심도마다의 유전율을 수신파형 가운데서 관측 할 수있은 전자파 탐사기에 있어서, 탐사에 앞서 비유전율의 교정을 쉽게 할 수있는 전자파 탐사기의 비유전율의 교정 방법을 개발하고 있다.

이 비유전율 교정 방법은, 전자파를 복사하는 송신안테나와, 복사된 전자파의 반사파를 수신하는 수신안테나와, 바로 그 수신안테나의 검지 신호에 기초하여 수신신호를 생성하는 수신유니트와, 상기 수신신호를 처리하여 해석용 신호를 출력하는 신호 처리부를 갖추고, 바로 그 신호 처리부는, 주파수 전환에 의해 수신신호를 신호주기의 다른 해석용 신호로 변환하는 주기 조정부를 가지고 있으며, 바로 그 주기 조정부는 주파수 변환정수의 설정수단을 가지는 전자파 탐사기에 있어, 송신 안테나로 부터 대공복사 했을때의 상기 해석용 신호의 주기를, 기준 유전율에 상응하여 미리 정해진 기준 시간과 일치 되도록 상기 설정 수단을 조절하는 것이다. 역시, 상기의 교정 방법은, 탐사대상 중의 심도마다의 평균 비유전율과 해석용 신호파형의 각 위상 마다의 평균 주기라든지, 소정의 상관관계를 가지는 전자파 탐사기에 호적하게 적용 할 수가 있고, 더욱더 바람직한것은, 해석용 신호 파형의 각 위상 마다의 평균 주기가, 탐사대상 중의 심도마다의 평균 비유전율의 평방근에 거의 비례하는 관계가 있는 해석용 신호파형을 생성하는 신호처리 회로를 갖춘 전자파 탐사기에 이용하는 것이 좋다. 또, 상기의 교정 방법은, 송신안테나와 송신회로의 최적화에 의해 협대역의 펄스 상의 전자파를 복사 하는 것에 호적하게 채용 할 수있다. 역시, 상기의 교정 방법에 있어, 수신 유니트는 고주파 회로에 의해 주 된 구성을 할 수가 있고, 수신 유니트의 주 된 기능은 반사파의 검파를 행할 수가 있는 것이라 할 수가 있고, 이 수신 유니트의 출력 신호인 수신신호는, KHz대~수십 MHz대 로하는 것이 좋다. 또, 수신 유니트와 신호 처리부 (신호처리회로) 와는, 서로 다른 기판상에 회로구성이되어 있어도되고, 동일 기판상에 일체적인 회로 구성이되어 있어도 된다.

상기의 교정 방법에 있어 주파수 변환이란, 해석용 신호와 시간축과의 대응을 변화 시키므로서 등가적인 주파수를 변화시키는 처리를 총칭하는 것으로, 해석용 신호 자체를 시간축 방향에 변화시키는 처리나 시간축의 단위 시간을 변화시키는 처리등을 모두 포함한다. 예를 들면, 해석용 신호가 아날로그 신호인 경우, 더블발란시드믹서 (Double Balanced Mixer)등의 주파수 변환 회로에 의해 해석용 신호를 주파수 변환 할 수있다. 또, 해석용 신호가, 수신신호를 A D 변환 하여된 디지털 데이터의 집합으로 표시되는 경우에는, 실제의 샘플링 타이밍과는 다른 타이밍으로 샘플링된 것으로서 상기의 디지털 데이터 군(群)을 처리 하는 것에 의해 (다시 말하자면, 각 샘플링 데이터 간의 단위 시간을 변화시키는 것에 의하여), 해석용 신호가 주파수 변환된다. 상기의 주파수 변환 정수의 설정수단은, 적당한 구성을 취할 수가 있고, 예를 들면 주기 조정 수단이 상기와 같이 주파수 변환 회로에 의해 구성되는 경우에 상기의 설정 수단은 회로 내 에 설치된 가변 저항기나 가변 콘덴서 등의 회로구성 소자에 의해 구성되고, 또, 주기 조정 수단이 소정의 프로그램에 기초하여 작동 하는 마이크로 컴퓨터에 의해 구성 된 경우 상기의 설정 수단은, 변경 가능한 메모리, 바로 그 메모리 내의 데이터를 변경 시키는 프로그램, 및, 데이터 입력을 위한 스위치 등의 입력 수단에 의해 구성된다.

탐사기에 있어 비유전율의 교정이란, 해당의 비유전율을 가지는 매체에서 수신 신호의 신호 주기와 시간축과의 대응을 취하는 것이다.

여기에서, 매체의 비유전율을, 공기 중의 전자파의 전반속도를 Co라고 하면, 전자파의 전반 거리(심도)Ｄ와 시간ｔ와의 사이에는 일반적으로 차식의 관계가 성립 되다.

즉, 전반 시간을 구하는 것으로 전반 거리 (심도)를 찾을 수가 있다. 그런데, 수신 신호에 기초하여 해석용 신호를, 횡 축을 시간축, 종 축을 진폭축으로 한 수신 파형으로서 화면 표시시킨 경우, 비유전율의 교정이 안된 상태에서는, 해석용 신호의 각 위상 마다의 주기와 화면 상에서의 시간 축과의 사이에　상관관계가 있어도 기준이 존재하지 않으므로, 예를 들면, 표면 반사파와 매설 물체에 있어 반사파를 포함하는 듯한 해석용 신호를 화면표시 시킨경우, 파형형상은 판별되지만, 표면 반사파와 물체 반사파 사이의 시간에 입각하여, 매설 물체까지의 거리(심도)를 구할 수는 없다. 또, 기준이 되는 비유전율에 있어서의 수신신호의 주기가 정하여지지 않기 때문에, 서로다른 주기의 수신신호에 대하여 비유전율을 특정하지 못하고, 물성 (物性)의 해석을 할 수 없다. 즉, 신호 처리를 위한 기준이 되는 시간이정해지지 않으므로, 해석용 신호의 주기와 신호 처리부에서의 시간축과의 대응을 취할 수가 없다.

그래서, 소정의 비유전율을 가지는 매체를 통과한 반사파에 기초하는 해석용 신호에 관하여, 그 주기와 시간축과의 대응을 교정 하므로서, 화면에 표시된 해석용 신호 파형의 임의점 사이의 전반 시간을 시간축으로 부터 얻을 수가 있다. 이것에 의해, 신호처리부에서의 해석용 신호의 주기와 시간 축과의 대응이 취해져, 교정된 시간축에 기초하는 신호처리를 행하는 것이 가능해진다.

상기 교정방법에 의하면, 전자파를 대공복사 했을 때의 해석용 신호의 주기(표면 반사파의 주기)를 기준시간과 일치시키도록 주기조정부의 설정 수단을 조정 설정하는 것으로, 이것에 의해, 기준유전율의 매체에서 교정된 상태를 등가적으로 만들어 낸다.

이 교정방법에 의하면, 교정을 위한 특별한 장치나 절차를 필요로 하지 않고, 대공복사를 행한 경우의 해석용 신호를 표시하여 주기조정을 행하는 것 만으로도 교정조작을 할 수가 있고, 탐사 현장에서의 정확 및 용이한 교정을 할 수가 있다.

또, 이 교정방법에 의하면, 탐사기 내부회로의 온도변동 등에 기인하여 해석용 신호의 주기에 변동이 일어나도, 변동상태에 대한 해석용 신호의 주기를 기준시간에 일치시키도록 교정이 행하여 진다. 이것에 의해, 온도 등이 급격하게 변동하지 않는 한, 해석용 신호에 있어서 비유전율에 상응 하는 주기끼리의 변동오차가 상쇄되어 오차가 적은 측정을 행 할 수가 있다. 또, 대공복사의 해석용 신호를 이용하여 교정을 행하므로, 송신 안테나에 대한 유전체의 영향을 극력으로 제거 할 수가 있고, 한층 정확한 교정이 가능해진다.

해석용 신호의 주기를 기준시간과 일치시킨 경우, 표면 반사파를 이용하여 주기를 일치시키는 것이 좋다. 여기에서 대공복사시의 표면반사파란, 송신안테나로 부터 복사된 전자파에 의한 최초의 반사에 기초하는 것으로 예를 들면, 안테나기판등의 반사를 포함하는 것이다.

전기의 교정방법에 있어, 신호처리부가, 매체의 비유전율에 상응하여 주기의 서로다른 수신신호에 기초하여, 주기와 비유전율과의 사이에 소정의 관계를 가지는 해석용 신호를 생성출력하는 구성을 할 수가 있다.

비유전율이 서로다른 매체를 통과하는 전자파는 통과매체에 상응하여 전반속도의 변동을 일으키고, 이것에 따라 수신신호에서는 매체의 비유전율에 상응하여 주파수 변동(주기변동)이 발생한다.

그래서, 예를 들면, 수신신호의 주기와 비유전율의 평방근과의 사이에 선형성을 가지도록 신호처리부에서 처리를 행한 해석용 신호를 출력 시킬 수가 있다.

이것에 의해, 해석용 신호의 주기와 비유전율과의 상관관계가 명확해지고, 해석용 신호에 기초하여 각 심도마다의 평균 비유전율을 산출함과 동시에 산출된 평균 비유전율에 입각한 심도해석을 쉽게 행할 수있게 된다.

또, 상기 비유전율 교정방법에 있어 기준시간의 도출 방법은, 송신 안테나로 부터의 소정의 비유전율 및 교정거리를 가지는 기준 유전체를 향해 전자파를 복사하고, 해석용 신호에 포함된 기준 유전체의 표면 및 교정거리에 있어서의 반사파간의 시간을 전자파가 기준 유전체 내에서의 교정거리를 전반하는 시간에 일치시키도록 상기 설정수단을 조절하고, 이후에, 송신안테나로 부터 대공복사를 행하였을 때, 상기 해석용 신호의 주기를 기준 시간으로서 정할 수가 있다.

여기에서, 전자파가 기준 유전체 내에서 교정거리를 전반하는 시간이란, 기준 유전체의 표면과 교정거리와의 사이를 전자파가 왕복하는 시간을 가리킨다.

이 기준 시간의 도출방법에 의하면, 기준 유전체에 의해 교정을 하고, 이 교정 된 상태에서 대공복사를 행한 경우의 반사파의 주기를, 교정을 위한 기준 시간으로서 이용 한다.

전기의 교정방법은, 이렇게 하여 얻어진 기준시간을 이용한 것으로, 기준유전율로 교정된 상태에서, 대공복사시의 해석용 신호의 주기를 교정을 위한 기준시간으로서 이용 한 점에서 뛰어난 착상을 인정 할 수가 있다.

또, 전자파 탐사기는, 전자파를 복사 하는 송신안테나와, 복사된 전자파 의 반사파를 수신하는 수신안테나와, 바로 그 수신안테나의 검지신호에 기초하여 수신신호를 생성하는 수신유니트와, 바로 그 수신신호를 처리하여 해석용 신호를 출력하는 신호 처리부와, 기준 비유전율치를 포함하는 계측 조건 데이터를 기억하는 기억수단과, 연산수단을 갖추고, 신호처리부는 주파수 변환에 의해 수신신호를 신호주기가 다른 해석용 신호로 변환하는 주기조정부를 가지며, 바로 그 주기조정부는 주파수 변환 정수의 설정 수단 을 가진 것으로 할 수있다. 이러한 전자파 탐사기에 있어, 상기 설정 수단은 송신 안테나로부터 전자파를 대공복사 했을때 상기 해석용 신호의 주기를, 기준비유전율에 상응하여 미리 정해진 기준시간과 일치시키도록 조절가능한 구성을 할 수가 있다. 더욱이, 상기 신호처리부는, 탐사에있어 수신신호를 비유전율에 상응하여 교정된 해석용 신호로써 생성하고, 연산수단은 기억수단에 기억된 계측조건 데이터에 기초하여 해석용 신호에 소정의 연산을 한 해석 데이터를 생성하는 구성으로 할 수가 있다.

이 전자파 탐사기에 있어 전기하였던 비유전율의 교정방법을 이용 할 수있다. 신호처리부에 소정의 회로정수의 최적화를 도모하는 등에 의해 비유전율의 교정을 행하므로서, 해당의 비유전율에 대한 해석용 신호와 시간 축과의 대응이 교정되고, 교정 후, 신호처리부는 수신신호에 대하여 설정 수단의 설정에 상응하는 주기조정처리를 한 해석용 신호를 생성 출력한다. 이 해석용 신호의 주기는, 땅 속등의 매체가 가지는 비유전율과 일정 의 관계를 가지게 된다.

생성된 해석용 신호는 연산수단에 보내져, 기억수단에 기억된 계측조건 데이터에 입각하여 필요한 연산이 행해져 탐사결과의 표시등에 필요한 해석 데이터가 생성된다. 계측조건 데이터로서는, 기준 유전율치나 탐사 결과의 표시모드에 대응하여 해석용 신호에 첨가되어야만 하는 연산처리 프로 그램등의 데이터가 포함된다.

또, 상기 신호처리부가, 상기의 비유전율의 교정방법을 행한 전자파 탐사기와 같이, 주기와 비유전율과의 사이에 소정의 관계를 가지는 해석용 신호를 생성 출력하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

상기의 주기 조정부에서 주파수 변환에 의해 수신신호의 주기를 변화 시키는 방법으로서는 여러가지를 들 수있다. 예를 들면, 수신신호를 고정 시킨 상태에서,수신신호에 대응 시키는 시간축을 주기 조정부의 설정 수단 에 의해 조정한다. 이것에 의해, 수신신호와 시간축과의 대응을 교정하고, 결과적으로 수신신호에 대하여 주파수변환을 한 해석용 신호를 생성 할 수가 있다.

한편, 시간축을 고정시킨 상태에서, 설정수단의 설정에 상응하여 주기 조정부에 의한 수신신호 자체에 주파수변환(주기변환)을 할 수도 있고, 이것에 의해, 수신신호와 시간축과의 대응을 교정한 해석용 신호를 생성 할 수있다.

수신신호 자체에 주파수 변환을 하는 방법으로서도 여러가지를 들수있다. 예를 들면, 수신신호에 대하여 헤테로다인 처리를 하는 것으로서 주파수를 변화시킨 해석용 신호를 얻을수있다. 또, 아날로그디지털 변환에 의해 수신신호를 일단 디지털 수신 데이터로 변환하고, 변환된 수신데이터에 디지털 처리를 하는 것에의해 주파수를 변화시킨 해석용 신호로 하는 것도 가능하다.

여기에서, 송신안테나로 부터 복사된 송신신호, 및, 수신 안테나의 검지 신호는, 수백MHz ~ 대략1GHz의 마이크로파 대에 속하는 것으로 하는 것이 바람직하지만, 이것에 의하면, 수신안테나의 검지신호 자체에 직접 신호처리를 하는 것이 곤란하다.

그래서, 예를 들면 소정의 주기마다 반복적으로 수신된 수신안테나 검지 신호의 샘플링 포인트를 점차로 미뤄 가며 소정의 횟수만 샘플링을 반복 하여 수신신호를 생성하는 일련의 처리를, 수신유니트에서 반복적으로 행 하도록 구성 할 수있다.

즉, 반복적으로 수신된 수신안테나와 검지신호의 진폭을 샘플링 하면서 픽크치 홀드 혹은 평균치 홀드 등을 하여, 이것들의 픽크치 혹은 평균치 홀드등을 포락치 검파 하므로서 원래의 수신안테나 검파신호에 대하여 주파수를 저감 시킨 신호처리에 적합한 수신신호를 수신유니트에서 생성 하는 것이 가능하다. 그래서, 생성된 수신신호 에 대하여 수신 처리부에서 교정을 위한 주기조정을 행할 수가 있다.

또한, 샘플링을 위한 삼각파신호(톱니형파)를 포함하는 펄스 상의 제어 신호를 펄스 콘트롤러에서 출력하고, 이 제어신호에 의해 수신신호의 샘플 링을 행할 수가 있다. 더욱이 상기의 제어 신호에 있어 삼각파 신호의 스타 트 부분의 시간을, 검지신호의 전위 변화량 (V)에 연동하여 변동 시키므로서, 매질의 비유전율이 크고 수신신호의 주기가 큰 경우에는 비교적 긴 시간 폭(관측창)에서 수신파형을 관측 할 수있고, 매질의 비유전율이 작고, 수신신호의 주기가 작은 경우에는 비교적 짧은 시간 폭 (관측창)에서 수신파형을 관측 할 수있다. 그 외에, 송신파나 수신파의 주파수 근방에서 주파수 특성이 비교적 크게 변동하는 다이오드 (예를 들면, 숏키 바리어 다이오드)에 의한 다이오드 브릿치를 이용하여, 바로 그 다이오드의 응답 특성과 주파수 특성과의 상관작용에 의해, 각 샘플링 포인트를 변동시켜 얻은 수신회로를 구성 하는 것에 의해서도, 검지신호의V의 변화를 민감 하게 검지 하면서 수신신호의 샘플링을 하여, 매질의 비유전율이 크고 수신신호의 주기가 큰 경우는 비교적 긴 시간폭 (관측창)에서 수신파형을 관측 할 수가 있고, 매질의 비유전율이 작고 수신 신호의 주기가 작은 경우에는 비교적 짧은 시간폭 (관측창)에서 수신파형을 관측 할 수있다.

그런데, 전기하였듯이 소정의 비유전율에 의해 교정을 행한경우, 서로 다른비유전율을 가진 매체를 통과시킨 해석용 신호에 대해서는, 비유전율에 상응하는 서로 다른 주기를 나타낸다.

그래서, 미리 측정에 의해 해석용 신호의 주기와 실제 시간과의 관계를 나타내는 보정 데이터 테이블을 작성 해두는 것으로서, 주기에 상응 하는 보정주기를 환산 하는 것으로 해석용 신호로 부터 시간(심도)를 구 할 수가 있다. 또, 신호처리부는 보정 데이터 테이블을 보유하는 것으로서, 수신 신호의 주기와 실제시간이 소정의 관계 를 가지도록 신호처리를 한 해석용 신호를 생성 출력하는 것도 가능하다.

다음으로, 상기의 비유전율 교정방법에 있어 기준시간의 도출방법을 보다 상세하게 설명한다. 더욱이, 설명 중, 전자파가 기준 유전체 내에 있어 교정거리를 전반하는 시간이란, 기준 유전체의 표면과 교정거리와의 사이를 전자파가 왕복 하는 시간을 가리킨다.

기준의 비유전율을 가지는 기준유전체에 있어 교정거리 Ｄ만을 전자 파가 왕복 전반하는데 필요한 시간ｔ는 차식으로 나타낸다. 단, 대기 중의 전자파의 전반 속도를 Co라고 한다.

그러므로, 기준 유전체에 전자파를 복사 했을 때의 반사파에 있어, 기준 유전체 표면에서의 반사파와 교정 거리에서의 반사파 간의 시간을 교정 거리D에서 요구하는 전반시간ｔ와 일치시키도록 설정수단을 조정 한다. 이것에 의해, 수신 처리부에서의 해석용 신호와 시간축과의 대응이 교정된다. 이 교정상태에서, 대공복사를 행하여 반사파의 주기를 구하므로서 기준 시간이 정해진다.

이렇게 하여 기준시간이 정해진 후 에는, 대공복사를 행한 경우의 주기를 이 기준시간과 일치시키는 것만으로, 등가적인 기준 비유전율로 교정된 상태를 재현 할 수가 있다.

기준　시간의 도출은, 전자파 탐사기의 사용자　측에서 행 할 수도 있지만 대대적인 기준　유전체를 필요로 한다.　그러므로, 기준시간의 도출은 기본 적으로 탐사기를 제공 하는 제조자 측에서 행 하는 것으로하고, 탐사기 에 교환하여 설치 할 수있은 각 안테나 마다의 기준시간을 구하여 사용자측에 명시 해 두면, 사용자측에서 정확, 및, 용이하게 비유전율의 교정을 행 할 수가 있다.

상기 기준 유전체로서는, 비유전율=12, 교정거리 50cm 의 「건조 참흙」등이 값이 싸고 실용적 이지만, 다른 비유전율을 가지는 매체를 기준 유전체로써 이용하여도 좋다. 더욱이, 참흙이란, 풍화 화강암으로 된 역질토 이다.

그런데, 「건조 참흙」을 기준 유전율로서 이용하는 경우, 참흙 내부의 습도가 영향을 주어 비유전율이 변동할 우려가 있다. 그러므로, 습도의 영향을 받지 않도록 비유전율이 안정된 에포키시계의 수지재 (비유전율 ＝ 3．5 ~ 4．5)나 멜라민계의 수지재 (비유전율 ＝ 6．5 ~ 7) 등의 기준 유전체를 이용하여 「건조 참흙」의 비유전율의 관리를 필요로 한다.

예를 들면, 소정의 교정관리를 가지는 에포키시수지를 기준유전체로서 이용하여 「건조 참흙」의 비유전율의 관리를 행 할경우, 우선, 에포키시 수지에 있어교정거리 (교정시간)가 일치 되도록 교정을 행한다. 이 교정 순서는, 전기한「건조 참흙」에서의 교정과 마찬가지로 한다.

계속하여, 「건조 참흙」에서 교정거리 (교정시간) 를 측정한다. 이 측정치 가 소정의 오차범위 내에 있는 것을 확인하는 것에 의해, 「건조 참흙」의 비유전율의 관리를 하는 것이 가능하다.

상기 기준 유전체로써, 예를 들며, 비유전율이 12의 「건조 참흙」을 이용해 50cm의 교정거리 가지는 구조로 하는 경우, 목재등으로 이루어진 상자의 내부에 건조된 참흙을 충분히 메우고, 상자의 윗면에 아크릴 판등을 설치하여「참흙」의 상태를 보기 쉬운 상태로하고, 이 구조에 있어서 목적 의 교정거리를 나타내도록 형성 할 수있다.

또, 비유전율의 서로 다른 매체를 적당하게 편성하여 등가적인 소정의 비유전율 및 교정거리를 가지는 기준 유전체를 형성 하는 것도 가능 하다.

다음으로, 매체의 비유전율에 상응 하는 주기와 서로다른 수신신호에 대하여 주기와 비유전율과의 사이에 소정의 관계를 가지는 해석용 신호를 신호처리부에서 생성 출력하는 구성에 대해서 설명한다.

매체를 통과하는 전자파의 주기T와, 매체의 비유전율, 대기 중의 전자파의 전반속도C0, 및, 전자파의 주파수ｆ를 이용해 차식으로 나타낸다.

따라서, 예를 들면, 비유전율＝12의 매체에서의 주기와 비유전율＝45의 매체에서의 대략 1/2배 이며, 수신　신호에서는 매체의 비유전율에 상응하여 주파수 변동 (주기변동)이 발생한다.

그러므로, 비유전율0 ＝ 12에서의 해석용 신호의 주기를T0, 비유전율＝45에서의 해석용 신호의 주기를 T라고 하면, 예를 들어,

의 관계가 성립 하도록, 수신신호에 대하여 신호처리를 한 해석용 신호를 신호처리부에서 생성 시킬수가 있다. 즉, 해석용 신호와 비유전율의 평방근 과의 사이에 선형성을 가지게 하는 해석용 신호를 생성 시키는 것이 가능 하다.

이 처리에 의해, 해석용 신호의 주기와 비유전율과의 대응이 명확하게 되고, 특히, 단면화상으로서 표시 시키는 경우의 신호처리가 극히 쉽게 된다.

[해석용 신호의 처리방법]

본 발명자들은 거리변동에따라 생기는 전자파의 위상의 격차나 진폭차의 발생상황을 측정해석한 바, 거리변동을 수반하여 지중에 돌입한 전자파에는 위상의 격차나 진폭차는 생기지만, 지중 내부에서는 대략의 동일 주파 수 (주기)에서 대략의 동일 감쇠율을 나타내면서 전반하는 것을 식견함과 동시에, 이 전자파의 반사파의 수신신호에 대해서도 같은 성질을 가지는 것을 측정에 의해 식견하고 있다.

그래서, 상기 수신신호끼리 위상의 격차를 보정하는 방법, 위상보정 된 수신 신호끼리의 진폭차를 보정하는 방법, 및 진폭 보정된 수신신호 끼리의 차신호 성분을 유출하는 방법을 검토하고, 이러한 방법들을 단독 혹은, 적당한 편성을 하는 것으로서 거리변동을 보상한 안정된 측정을 하는 것을 확인했다.

이러한 식견에 입각 하여, 탐사기의 안테나와 탐사 대상과의 거리가 변동된 경우에도 안정되고 정밀한 탐사측정을 할 수가 있었다. 즉, 전자파 탐사기는 탐사 위치가 서로 다른 복수의 수신신호를 보존유지하고, 그 복수의 수신신호를 해석하는 것에 의해 탐사대상의 비파괴 탐사를 행 하는 것으로서, 송신안테나와, 바로 그 송신 안테나로 부터 복사된 전자파의 반사파를 수신하는 수신안테나와, 바로 그 수신 안테나의 검지신호에 기초하여 상기 수신신호를 생성하는 수신유니트를 갖출수가 있다. 이 전자파 탐사기에 있어 각 수신신호의 소정의 픽크점을 기점으로서 각 수신신호에 대한 위상보정을 행하여 공정을 한 수신신호 처리방법에 의하면, 상기 안테나와 탐사대상과의 거리변동에 상응 하여 발생하는 복수의 수신신호　간의 위상의 격차를 제거 할 수가 있고, 휴대형 전자파 탐사기에 있어 서도, 숙련을 요하지 않고도, 정확한 탐사 측정을 행하는 것이 가능하게 된다.

상기의 수신신호 처리방법은, 더욱이, 위상보정의 기점에 있어 복수의 수신신호의 진폭을 비교하여, 바로 그 진폭의 비에 상응하는 정수로서 주어지는 제1의 진폭 보정계수를 소정의 수신신호에 연산하는 공정을 가질수가 있다. 이것에 의하면, 안테나와 탐사대상과의 거리변동에 의해 복사전자파의 탐사대상에의 돌입위상이 변동하는 것에 기인하여, 각 수신 신호에 진폭차가 일어나도, 상기의 진폭보정 공정에 의해 진폭차를 보상 시킬수있다.

또, 상기의 수신신호 처리방법은, 상기 위상보정을 한 소정의 수신 신호에대하여, 시간의 관수로써 주어진 제2의 진폭 보정계수를 연산하는 공정을 가질수있다. 이것에 의하면, 수신신호의 위상(시간) 마다 호적한 진폭보정을 행할 수가 있다. 예를 들면, 수신신호의 위상은 탐사대상의 심도에 대응하고, 탐사대상 내를 전반하는 전자파의 감쇠율은, 바로 그, 전자파의 탐사대상 표면에의 돌입시에 있어 진폭에 따르지 않고 거의 일정하니까, 상기 제2의 계수로서, 감쇠율의 역수에 상응하는 관수를 부여 하므로서, 심도가 큰 한정장소의 신호레벨을 증폭하고, 판별이나 해석을 용이하게 할 수가 있다.

바람직하게는, 상기의 수신신호 처리방법은, 위상보정의 기점에 있어, 복수의 수신 신호의 진폭의 비에 상응하는 정수로서 주어진 제1의 진폭 보정계수와, 시간의 관수로서 주어지는 제2의 진폭보정 계수를, 소정의 수신신호에 연산하는 공정을 가질수가 있다.

상기 제2의 진폭보정 계수와의 연산은, 수신신호의 소정의 위상의 이후에 대하여 행하는 것이 바람직하고, 보다 바람직한것은, 상기 위상보정의 기점 이후에 대하여 행하는 것이 좋다. 이것에 의하면 상기의 소정위상 (위상보정의 기점)보다도 앞서, 제2의 진폭보정계수에 의한 진폭보정을 행하지 않고, 굳이 진폭의 흔들림을 남겨 둠으로서, 전자파 탐사기의 리프트양의 변화를 작업자에게 인식 시킬수가 있고, 탐사 작업자에게 있어 서는 상기의 진폭의 흔들림을, 리프트양의 흔들림을 안정 시키는 지침으로서 이용 할 수가 있다.

또, 상기 수신신호 처리 방법은, 더욱이, 상기 진폭보정을 한 수신신호 끼리의 차신호 성분을 유출하는 공정을 가질수있다. 이것에 의하면, 탐사기의 리프트양의 변화의 전후의 수신신호끼리의 차분(差分)처리를 행한 경우라 할지라도, 차분처리 전에 위상보정 및 진폭보정이 행해지므로, 매설물의 유무 등의 탐사대상 중의 구조의 변화를 ＳＮ비가 높은 차신호 성분으로서 유출 할 수있고, 각 탐사 위상마다의 복수의 차신호를 이용하므로서, 숙련 기술자가 아니더라도 용이하게 비파괴 탐사를 행하는 것이 가능해진다.

또, 탐사 위치가 서로다른 복수의 수신신호를 보존유지하고, 그 복수의 수신신호를 해석하는 것으로 탐사대상의 비파괴탐사를 행하는 전자파 탐사기이며, 송신안테나와, 바로 그 송신안테나로 부터 복사된 전자파의 반사파를 수신하는 수신안테나와, 바로 그 수신안테나의 검지신호에 의하여 상기 수신신호를 생성하는 수신유니트를 갖춘 전자파 탐사기의 수신신호 처리장치에서, 각 수신신호의 소정의 픽크점을 기점으로서 각 수신신호에 대하여 위상보정을 하는 위상 보정수단을 갖출수가 있다.

상기의 수신신호 처리장치는, 더욱이, 소정의 진폭교정수단을 갖출수가 있다. 이 진폭보정수단은, 위상보정의 기점에 있어 복수의 수신신호의 진폭을 비교하여, 바로 그 진폭의 비에 상응하는 정수로서 주어진 제1의 진폭 보정계수를 소정의 수신신호에 연산 하도록 구성 할 수있다. 또, 진폭 보정 수단은, 상기 위상보정을 한 소정의 수신신호에 대하여, 시간의 관수로서 주어지는 제2의 진폭보정 계수를 연산하도록 구성 할 수도 있다. 바람직한 것은, 진폭보정수단은, 위상보정의 기점에 있어 복수의 수신신호의 진폭의 비에 상응하는 정수로서 주어진 제1의 진폭보정 계수와 시간의 관수로서 주어지는 제2의 진폭보정 계수와를 소정의 수신신호에 연산 하도록 구성 하는 것이 좋다.

상기 제2의 진폭교정 계수와의 연산은, 수신신호의 소정의 위상의 이후에 대하여 행 하여 지도록 구성 할 수가 있고, 더욱 바람직한것은, 제2의 진폭보정 계수와의 연산은, 상기 위상보정의 기점 이후에 대하여 행해 지도록 구성하는 것이 좋다.

또, 상기의 수신신호 처리장치는, 상기 진폭보정을 한 수신신호끼리의 차신호 성분을 유출하는 차신호 유출수단을 갖추고 있어도 좋다.

상기의 수신신호 처리방법은, 소정의 주기마다의 안테나로 부터 복사된 전자파의 물체에 의한 반사파의 수신신호를 해석하여 탐사를 행하기 위한 것으로, 안테나와 탐사 대상과의 거리변동에 상응하여 일어나는 위상의 격차를 제거 하도록 수신신호에 대하여 위상보정을 하는 공정을 가질수있다.

더욱이, 수신신호 처리방법은, 위상보정을 한 복수의 수신신호에 대하여 수신신호 끼리의 진폭차를 축소 시키도록 상기 제1의 진폭보정 계수의 연산 에 의한 제1의 진폭 보정을 행하는 공정을 가질수있다.

또, 수신신호 처리방법은, 위상보정을 한 수신신호에 대하여 시간축과 소정의 증폭도에서 제시되는 진폭보정 데이터(제2의 진폭보정계수)를 중량 데이터로한 제2의 진폭보정을 행하는 공정을 가질수가 있다. 더욱이, 상 기의 방법은 진폭 보정을 한 수신 신호끼리의 차신호 성분을 유출하는 공정 을 가져도 된다.

더욱이, 상기의 탐사대상이란, 탐사를 행하려고 하는 지뢰나 토관등의 매설물이 매설되어 있는 대지나 벽등의 매질을 가리키고, 안테나와 탐사 대상과의 거리란, 안테나 표면과 지표면이나 벽면과의 거리, 이른바 리프트의 양을 의미한다. 또, 수신신호는, 시간과 수신강도의 관계의 형태 를 나타낼수있은 교번파형을 나타내며, 시간축이 위상에 대응하고, 신호 강도가 진폭에 대응한다.

수신신호에 대하여 위상보정을 하기 위하여, 수신신호에 있어서의 위상을 일치시키는 기점을 특정하지만, 이 기점으로서는, 수신신호의 틀어짐 (고주파 및, 저주파 성분)이 적고, 수신신호끼리의 위상차가 명확하게 파악 되도록 소정의 픽크점을 이용하는 것이 바람직하다. 이 픽크점으로서는, 수신신호의 신호강도가 극대치가 되는 위상점을 이용해도되고, 수신신호의 신호강도가 극소치가 되는 위상점을 이용해도되고, 수신신호의 신호강도의 절대치가 극소치가 되는(즉, 신호강도가 0 된다) 위상점을 이용해도 된다. 그 외에, 적당한 극치조건을 설정 하여, 픽크점을 특정 하는 것이 가능하다.

전자파 탐사기의 안테나로서는, 복사된 목적주파수의 전자파에 대하여 고주파 및 저주파 성분이 극히 적은것을 이용하는 것이 바람직하다. 이것에 의하면, 수신신호에서 틀어짐도 적고, 위상을 일치시키는 기점의 특정이 용이하게 된다.

여기에서, 안테나로부터 지표면 까지의 거리를 10cm로하고, 전자파의 주파수를 1.5 GHz (파장 20cm)라고 가정 한다면, 수신신호의 최초의 극대점(제1픽크점)을 기점으로서, 위상조정하고 이 기점이 안테나 표면 위치에 상당 한다고 생각해 보면, 상기 극대점의 다음 수신신호의 극소점 (제2의 픽크점)은 대략 지표면의 위치와 일치 한다. 바꿔 말하면, 전자파의 주파수를 1.5 GHz 보다도 낮은치에 설정하고, 안테나로 부터 지표면 까지의 거리변동을 10cm이내로 하면, 수신신호의 진폭의제2픽크점은 항상 지중 내부에 상당하는 위치가 된다는 것을 알게된다.

전기하였듯이, 리프트 양의 변화에 전후의 양쪽 전자파는, 지중에 돌입 시킨후에는 위상의 격차나 진폭차는 생겼지만 대략의 동일 주파수 (주기)에서 대략의 동일 감쇠율을 나타내며 전반한다. 따라서, 수신신호의 진폭의 제2의 픽크점에 주목하여 위상보정과 진폭보정을 행하는 것으로서, 거리 변동에 수반되는 수신신호의 변동을 유효하게 보상할 수있다고 생각 된다.

즉, 대비하는 2개의 수신신호의 진폭의 제2픽크점끼리의 위상을 비교하여 위상차를 검출하고, 한 쪽의 수신신호에 대하여, 검출한 위상차만 위상 시프트를 행하는 것으로서, 이들 2개의 수신신호의 위상보정을 행할 수가 있다.

이러한 위상보정을 행할 때에는, 이 전에 수신된 수신신호를 적어도 1 파형분만 기억 보존 유지할 필요가 있고, 수신신호에 대하여 A/D변환 (아나 로그디지털 변환) 처리등을 한 디지털 데이터로서 기억 시키는 듯한 구성 이 채택된다.

A/D변환은 종래로 부터 사용되고 있는 구성을 적용 할 수가 있고, 예를 들면, 어떤 수신파형 전체를 포함하는 소정의 시간을 512의 등가간의 간격에서 샘플링하고, 샘플링한 아날로그의 진폭신호를 12bit의 분해능을 가지는 디지털 진폭 데이터에 변환하는 듯한 처리를 행할 수가 있다.

복사 전자파의 기본 주파수가 극히 높은경우(약1GHz), 수신신호를 주파수 변환하여 주파수를 저감시킨 수신신호로하고, 이 수신신호에 대하여 샘플링을 행하는 것이 호적하다.

이렇듯이, 수신신호에 있어 진폭의 제2픽크점의 위상을 일치시키는 위상 보정을 하는 것에 위해, 안테나가 지표면에 대하여 다소의 거리변동을 일으켜도, 수신 신호 끼리의 위상의 격차가 보상되어, 다수의 수신신호로 부터 생성되는 단면화상이 복잡한 화상이 되는 것을 막을수있다.

수신신호에 대하여 위상보정을 하는 것만으로도 거리변동에 대한 보상 효과는 발휘 된다. 그러나, 대기중과 지중과의 감쇠율은 크게 다르므로 지표에의 돌입위상의 변동에 기인하는 수신신호끼리의 진폭차가 발생한다. 따라서, 위상보정 된 수신신호에 대하여 진폭차를 축소 시키도록 진폭보정을 하는 것으로서, 거리변동에 대한 보상효과는 한층 확대된다.

진폭보정을 행하는 방법으로서는, 수신신호에 있어 진폭의 제2픽크점을 비교하여, 진폭의 비에 상응하는 가중계수(제1의 진폭보정계수)를 수신 신호 의 전체에 연산 하는 제1의 진폭보정을 채택 할 수있다.

제1의 진폭보정을 행하는 경우, 진폭이 큰 수신신호에 가중계수를 연산 하여 진폭이 작은 수신신호에 맞출수도 있다. 반대로, 진폭이 작은 수신 신호에 가중계수를 연산하여 진폭이 큰 수신신호에 맞출수도 있고, 이러한 경우에는 파형전체의 진폭을 증대시키는 것도 가능하다.

또, 앞의 수신신호를 기준으로서 고정하여, 제2의 픽크점끼리의 진폭을 일치시키도록 수신신호의 전체에 대하여 진폭보정을 행하는 것도 가능 하다.

이렇듯이, 위상보정 및 제1의 진폭보정을 한 수신신호를 이용하여 신호 처리를 행하는 것으로서, 거리변동을 효과적으로 보상한 선명한 지중 단면 화상을 얻을수가 있게 된다.

상기 제1의 진폭보정은, 수신신호에 대하여 일률의 가중계수를 연산처리 하는 것이다. 그러나, 수신신호는 수신시간의 경과에 상응하여 감쇠율이 변동하기 때문에, 시간경과에 상응하는 진폭보정을 행하므로서 한층 정확한 보정을 행할 수가 있다.

즉, 수신신호에 대하여 시간축과 소정의 증폭도에서 나타난 진폭보정 데이터(제2의 진폭보정계수)를 중량 데이터로 한 제2의 진폭보정을 행 하므로서, 위상보정에 수반되는 수신신호끼리의 진폭차를 한층 억압 할 수있다.

상기 제2의 진폭보정은, 1종류의 진폭보정 데이터를 이용하여도 좋지 만, 시간축에 대하여 증폭도의 서로다른 특성을 가진 복수의 진폭보정 데이 타 가운데 하나를 적당히 선택하여 이용하는 것으로서, 수신신호의 진폭의 대소에 상응하여 진폭보정 데이터를 적당히 선택하여 최적한 진폭보정을 행할 수도 있다.

상기 제1의 진폭보정 및 제2의 진폭보정은 위상보정을 한 수신신호에 대하여 단독으로 적용 할 수있지만, 쌍방을 맞춰서 적용하는 것도 가능하다.

또, 상기 제1 및 제2의 진폭보정은 위상보정을 한 수신신호의 파형 전체에 대하여 행할 수도 있지만, 수신신호의 소정의 위상이하의 모든 신호 성분에 대하여 행할 수도 있다.

예를 들면, 위상보정을 한 수신파형의 진폭의 제2픽크점 이하의 모든 신호성분에 대하여 진폭보정을 행하여도 좋다. 이 진폭보정에 의하면, 제2픽크점부터 앞의 신호성분에 대한 진폭보정이 필요 없으므로 처리가 간략화 된다.

더욱이, 수신신호에 있어 진폭의 제2픽크점으로부터 앞의 진폭보정이되어지지 않은 부분에서는 수신신호끼리에 진폭차가 생겨 심도화상에 선명 하지 않는 흔들림이 발생한다. 그러나, 탐사기를 주사 하는 경우, 안테나 표면을 수신신호의 진폭의 제1픽크점에 설정하면 제2피크점은 지중에 있어서 대략의 지표면 근방에 상당하여 매설물의 탐사에 특별히 지장을 일으키지 않는다. 오히려, 심도화상의 흔들림이 안테나와 지표면과의 거리 변동에 상응하여 일어나므로, 흔들림이 생기지 않도록 탐사기를 보존 유지 주사하기 위한 기준이 된다.

그리고, 진폭보정이 된 수신신호끼리의 차신호 성분을 유출하고, 유출한 차신호 성분에 기초하여 단면화상을 표시하는 것도 가능하다.

상기 위상보정 및 진폭보정을 한 수신신호의 차신호 성분을 유출 하므로서, 거리변동에 따른 수신신호 간의 변동이 보정된 상태에 있어 차신호 성분만이 유출 된다.

즉, 차신호 성분은 지중 매설물등의 물성(物性)변화 (비유전율의 변화) 에만 대응 한다. 특히, 차신호 성분의 유출에 의해 동상성분의 잡음이 효과적으로 제거되어 미소한 신호를 검출할 수있으므로, 매설물의 미소한 차이를 검지 가능하게 된다.

유출된 차신호 성분을 이용하여 심도화상을 표시 하는 것으로서, 물성 (物性)이 다른 경계만을 표시한 알기쉬운 심도화상을 표시하게 할 수가 있다. 이것에 의해, 비유전율이 근접하는 물체의 경계(境界)탐사나, 매설물이 어느 정도 한정되어 있는 경우의 탐사등을 호적하게 행 할 수가 있다.

이러한 경우에도, 수신신호의 진폭의 제2픽크점 이전의 진폭보정을 행 하지않은 채 차신호 성분을 유출하면 심도화상에 흔들림은 발생하지만, 거리변동의 기준이되고 측정에의 지장은 생기지 않는다.

지중 탐사를 행할경우, 본 발명의 신호처리 방법에 의해 대개 지표면으로 부터 5cm의 위치에서 상하5cm의 범위에 대한 거리변동이 보상 가능하다. 즉, 거리변동에 따른 심도오차 및 감도저하가 약 5cm의 거리변동을 경계로서 악화하는 경향이 있다. 이렇기 때문에, 상기의 범위의 사용이 바람 직하나 실용상 충분한 사양이므로 탐사기 주사의 교졸에 관계없이 정밀한 측정이 가능해진다.

또, 소정의 주기마다 전자파를 복사하여 물체의 반사파에 의한 수신 신호를 해석하여 탐사를 행하는 전자파 탐사기에 장비된 수신신호 처리 장치를 개시한다. 이 수신신호 처리장치는, 안테나와 탐사대상과의 거리 변동에 상응하여 발생하는 위상의 격차를 제거 하도록 수신신호에 대하여 위상보정을 행한 위상보정수단을 갖춘 구성으로 할 수가 있다.

상기의 수신신호 처리장치는, 아날로그 처리회로를 이용하여 구성하는 것도 가능 하지만, CPU 및 그 처리동작에 필요한 RAM 및 ROM 등을 갖춘 디지털 처리회로에 의해 구성할 수가 있고, CPU의 프로그램 처리에 의해 상기의 방법을 실현 할 수가 있다.

예를 들면, 수신신호 처리장치에 있어, CPU에서 처리된 A/D변환동작에 의해 수신파형 전체를 포함하는 소정의 시간을 512의 등가간 간격에서 진폭을 샘플링하여, 12bit의 분해능을 가지는 디지털 데이터로서 기억 보존 유지한다. 이것에 의해 하나의 수신신호 데이터는 순서대로 배열된 512의 진폭 데이터로서 기억된다.

전기의 위상보정수단에 의한 위상보정은, 수신신호끼리의 소정의 픽크점을 기점으로 위상보정을 행하도록 구성할 수가 있다. 이 위상보정은, 수신신호 처리장치에 기억된 수신신호 데이터를 디지털 처리하므로서 실행 할 수있다.

예를 들면, 위상보정을 행하려고 하는 수신신호 데이터끼리 배열된 진폭 데이터를 순차 검색하여, 절대치가, 예를 들면, 제2픽크점이 되는 진폭 데이터 및 그 데이터 번호를 각각 판별한다.

계속하여, 위상을 시프트 하는 수신신호에 있어 제2픽크점의 데이터 번호를 기준이 되는 수신신호에 있어 제2픽크점의 데이터 번호와 일치시키도록 하여, 수신신호 데이터를 기준으로 하는 수신신호에 대응 시킨다. 그리고, 기준이 되는 수신신호의 데이터 번호의 전단 또는, 후단으로부터 벗어난 수신신호의 진폭 데이터를 소거함과 동시에, 기준이 되는 수신신호의 데이터 번호의 전단 및 후단의 범위내에서 진폭 데이터가 존재하지 않는 데이터 번호에 비어있는 진폭 데이터를 부가 한다. 이렇게 하여, 새로운 512의 진폭 데이터로 이루어진 수신신호 데이터로 한다.

이상의 데이터 처리에 의해, 수신신호끼리의 진폭의 제2픽크점의 위상을 일치시킬수가 있다.

또, 상기의 수신신호 처리장치는, 위상보정을 한 복수의 수신신호에 대하여, 수신 신호 끼리의 진폭차를 축소 시키도록 진폭보정을 행하여 제1의 진폭 보정 수단을 갖춘 구성으로 할 수가 있다.

제1의 진폭보정 수단도 위상보정 수단과 같이 수신신호 처리장치에 기억 된 수신신호 데이터를 디지털 처리하는 것으로서 실행 할 수있다.

즉, 순서대로 배열된 진폭 데이터로 구성된 수신신호 데이터에 있어, CPU에 의한 프로그램 처리에 의해 번호마다의 진폭 데이터에 소정의 연산 처리를 하므로서 수신신호의 진폭보정을 실행 시킬수가 있다.

예를 들면, 진폭보정을 행하려고 하는 수신신호와 기준이 되는 수신 신호와의 제 2피크점의 진폭을 비교하여, 진폭의 비에 상응하는 가중계수 (제1의 진폭 보정계수)를 모든 진폭 데이터에 연산하므로서 제1의 진폭 보정을 실행 할 수있다.

이 제1의 진폭 보정수단에 의한 진폭보정에서는, 진폭이 큰 수신신호에 가중계수를 연산하여 진폭이 작은 수신신호에 맞추거나, 반대로, 진폭이 작은 수신신호에 가중계수를 연산하여 진폭이 큰 수신신호에 맞추는 것도 가능하다.

또, 상기의 수신신호 처리장치는, 위상보정을 한 수신신호에 대하여 시간축과 소정의 증폭도로 나타낸다. (즉, 시간의 관수로서 주어진다) 제2의 진폭 보정계수를 중량 데이터로 한 진폭보정을 행할 제2의 진폭보정 수단을 갖춘 구성으로되어 있다.

제2의 진폭보정 수단도 제1의 진폭보정 수단과 같이 수신신호 처리 장치에 기억된 수신신호 데이터를 디지털 처리하므로 실행 할 수있다.

즉, 데이터 번호 순서대로 배열된 진폭 데이터와 진폭보정 데이터를 데이터 번호와 시간 데이터와 대비 시키면서, CPU에 의한 프로그램 처리에 의해 데이터 번호마다의 진폭 데이터에 제2의 진폭 보정계수의 증폭도를 연산처리 하므로서 수신신호에 대하여 제2의 진폭보정을 할 수가 있다.

상기 제1 및 제2의 진폭보정 수단에서는, 수신신호의 제1주기 내에 있어 소정의 위상 이후의 모든 신호성분에 대하여 진폭보정을 행하는 구성으로 할 수가 있다.

예를 들면, 위상보정을 행하기 위하여 기준이 된 수신신호의 진폭의 제 2픽크점 이후의 신호성분에 대하여만 진폭보정을 할 수도 있다.

게다가, 상기의 수신신호 처리장치는, 진폭 보정을한 수신 신호끼리의 차신호 성분을 유출하는 차신호 유출수단을 갖출수가 있다. 이 차신호 유출수단은, 진폭보정 수단과 같이, 수신신호 처리장치에 기억된 수신신호 데이터를 디지털 처리하므로서 실행 할 수있다.

즉, 이미 상기 위상보정 및 진폭보정이 된 수신신호 데이터끼리에 있어, 동일한 데이터 번호마다의 진폭데이터의 차분(差分)을 연산처리 하는 것으로서 차신호 성분의 유출 처리를 행 할 수가 있다.

더욱이, 상기의 수신신호 처리의 기재에 있어,「수신신호」는, 수신 안테나 의 검지신호 자체를 나타내는 것이 아니라, 수신안테나의 검지신호에 기초하여 소정의 수신회로에 의해 검파 출력된 신호인 것이다.

[전자파 레이다 안테나]

이 안테나는, 송신부로 부터 출력된 인펄스를 받아서 전자파를 복사하는 송신안테나 소자를 실드 케이스에 설치하여 구성되어 있고, 송신안테나 소자 로 부터 복사된 전자파의 주파수를 목적 주파수와 일치시키도록 목적 주파 수의 파장에 상응하는 송신안테나 소자 및 실드 케이스의 치수를 관계 시 키고 있다.

여기에서, 목적 주파수란 전자파 레이다 안테나의 설계에 즈음하여 사전에 정해진 주파수로서, 이 목적 주파수를 복사 시켜야만 하므로 안테나의 치수 관계를 정하는 것이다.

전자파 레이다 안테나에서는, 인펄스를 송신안테나 소자에 급전 (給電) 하므로서, 대략300MHz 부터 3GHz의 대역 내에서의 목적 주파수의 전자파를 간헐적으로 복사 시키는 것이다. 이러한 초고주파 대역에 있어 복사 주파수 성분을 해석하는 것에 있어서는 송신안테나 소자의 단체(單體)로서는 논 할 수가 없고, 송신안테나 소자를 포함하여 주위에 배치된 실드 케이스, 급전선 등으로 된 일체 구조를 분포 정수회로로서 등가적(等價的)으로 해석 할 필요가 있다.

그러나. 이러한 분포정수 회로의 인덕던스 성분이나 케페시던스 성분은 안테나 소자나 실드케이스 등의 형상이나 재질의 약간의 차이에 의해 변동 하는 이상, 급전선 등에 의한 스트레 케페시티가 가해지기 위해서 변동 요소가 증대한다. 또, 전자파 자체의 반복신호가 아니라 인펄스에서 여기 시키는 과도현상 이기때문에 등가적인 분포정수회로를 해석 하는 것은 곤란하다.

그래서 본 발명자들은, 송신안테나로 부터 복사된 전자파의 주파수성분을 목적 주파수에 일치시켜, 동시에, 목적 외의 주파수 성분을 극력 저감 시키기 위해 안테나 소자의 형상 및 실드 케이스의 형상에 여러가지의 검토를 가했다.

그 결과, 송신 안테나 소자 및 실드 케이스의 형상 치수에 소정의 관수를 가지게 하는 것으로서 목적 주파수의 출력 레벨을 증가시켜 가면서 불필요 복사가 저감 하는 것을 식견 하였다.

바꿔 말하면, 목적 주파수의 전자파 성분을 증폭하여 목적 외의 주파수의 전자파 성분을 감쇠 시킬수있은 일체구조로 된 분포정수회로를 치수형상에 소정의 관계를 가지게 하므로서 형성 하는 것에 성공 했다.

더욱이, 송신안테나에 인펄스를 인가 하는 경우, 미리 송신안테나 소자에 직류 바이어스를 가한 상태에서 인가 하는 것에 의해 안정된 고출력을 얻을 수가 있지만, 바이어스를 가하지 않은 상태에서 인펄스를 인가 하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

이 전자파 레이다 안테나에 의하면, 불필요 복사성분이 극히 낮으므로 전파법의 규제에 준거하기 위한 불필요 복사대책이 경미해서 좋다. 즉, 실드 케이스의 두께를 늘리거나, 혹은 실드 케이스의 외측으로 부터 더욱 두꺼운 하우징으로 씌우는 등의 대규모의 불필요 복사대책을 할 필요가 없어진다. 이것에 의해, 비용을 감소 시키는 데다가, 종래에 비해 안테나 단체(單體)의　중량을 1/10정도까지 감소 시킬수가 있고, 휴대성, 가반성을 요하는 탐사기 등에 호적하게 이용 할 수가 있다.

또, 불필요 복사성분이 적으므로, 수신신호의 신호 대 잡음비 (S/N비) 가 향상 된다. 이것에 의해, 잡음 레벨에 가까운 신호성분을 분리 유출하기 위해 고이득의 대수증폭기 등을 이용할 필요가 없고, 통상의 리니어 증폭기를 이용하는 것만으로 충분히 신호 레벨과 S/N비가 확보되어 회로구성이 단순함과 동시에 안정 된다.

게다가, 수신신호의S/N비가 높고 수신신호의 틀어짐이 저감되므로 수신파형의 제1픽크점 등을 이용한 수신기점의 교정을 정확하게 행할 수가 있다. 또,　수신신호의S/N가 높고 미소한 신호가 잡음성분에 파묻혀 사라져 버리지 않으므로, 반사파를 포함하는 수신파 전체의 시간경과에 상응하는 주파수(주기) 변화를 용이하게 처리 출력하여, 전자파가 통과하는 물체의 정밀한 물성(物性) 판별을 행할 수가 있다.

이것에 의해, 사용자를 불문하고 정확한 측정을 할 수있음과 동시에 종래 에 행할 수 없었던 물체나 지층의 판별, 누수판별 등의 탐사가 가능하게 되어, 산업용, 민생용 등을 불문하고 사용목적이 확대된다.

더욱이, 물성(物性) 판별의 원리에 대하여 간단히 서술하면, 전자파가 통과하는 물체의 비유전율은 (광속/전자파전반속도) 의 평방에 비례한다. 이것에 의해, 물체중을 통과하는 전자파의 속도 (전자파의 주기)를 수신파로 부터 연산하여 통과 물체의 비유전율을 구하는 것으로서, 얻어진 비유전율에 기초하여 물성(物性) 판별 및 물체의 특정을 행하는 것이 가능해진다.

이 전자파 레이다에 의하면, 송신안테나 소자에 급전 된 인펄스성분 가운데 목적 주파수의 전자파성분이 증강되어 목적외의 주파수의 전자파 성분이 감쇠된다. 이 경우 , 송신안테나 소자나 실드 케이스에 대응하는 분포정수회로의 공진성에 의해 목적 주파수 이외에도 목적 주파수의 1/2배, 혹은, 2배 등의 저조파성분, 고조파성분의 출력 레벨이 증대한다.

그러므로, 수신부에서 이것들의 주파수 가운에 어느한쪽의 주파수 성분만을 선택적으로 수신 하도록 주파수 대역 폭을 설정하여 신호 처리하는 구성을 채택 할 수도 있다.

송신 안테나소자, 접지도체 및 실드 케이스는 도전 재료, 즉, 전력손실이 적은 상태에서 전류를 이끄는 것을 목적으로 하는 재료를 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 도전 재료는, 도전성, 기계적 강도, 가공성, 경제성 등을 고려하여 동 이나 알루미늄, 알루미늄 합금 등이 호적하다.

또, 비도전재의 표면에 도전성의 도료 등을 도포하여 만든 도전체를 실드 케이스나 송신안테나 소자에 이용하는 것도 가능하다.

송신안테나 소자는 페놀수지나 에포키시수지 등의 기판상에 도체 박(箔)을 설치하여 형성하는 구조가 호적하지만, 예를 들면, 동판 등으로 이루어진 송신안테나 소자를 실드 케이스의 개구측 근방에 절연체를 이용해 공간 지지하는 듯한 구조등 여러가지의 양상을 채택하는 것이 가능하다.

이 전자파 레이다 안테나는, 송신유니트로 부터 출력된 인펄스를 받아서 전자파를 복사하는 송신안테나 소자를 가지는 안테나 기판과, 바로 그 기판의 송신안테나 소자가 설치된 측의 표면을 덮어 쒸운 중공방형 (中空 方形)상의 실드 케이스를 갖춘 구성으로 하는 것이 합리적이다.

송신안테나 소자는 한쌍의 이등변 삼각형의 도전박을 나비 넥타이 상태로 대향 시켜 안테나 기판상에 형성함과 동시에, 해당의 기판은 송신안테나 소자를 둘러 싼듯이 소정 폭의 도전박으로 된 접지도체박을 방형루프 상으로 배열하고 전후좌우 대칭이 되도록 형성 할 수가 있다. 또, 송신안테나 소자의 이등변 삼각형의 저변, 혹은 측변의 길이를 목적 주파수의 약 1/2파장으로 설정 할 수가 있다.

여기에서, 이등변 삼각형에는 정삼각형을 포함하는 것으로, 특히 바람직 하게는, 송신안테나 소자를 한쌍의 정삼각형의 도전박으로 형성하고, 그 정삼각형의 변장을 목적 주파수의 약 1/2파장으로 설정하는 것이 좋다.

한편, 송신안테나 소자에 대향하는 이등변 삼각형(정삼각형)의 소자가 배열 된 방향과 직교하는 방향에 있어 상기 실드 케이스의 치수를 목적 주파수 의 파장과 거의 동일장에 설정함과 동시에, 실드 케이스의 안길이 까지의 치수를 목적 주파수의 약 1/4파장의 정수배의 길이로 설정하여 있다.

이러한 치수 관계 가운데, 실드 케이스의 안길이 까지의 치수를 목적 주파수의 1/4파장, 2/4파장, 3/4파장, 4/4파장 . . . 처럼 변화 시키면, 목적 주파수의 출력 레벨이 특정의 안길이 치수의 근방에서 픽크를 가지는 것이 판명 되었다.

이것은, 목적 주파수의 파장에 대하여 송신안테나 소자의 형상, 실드 케이스의 형상, 및 접지도체의 형상의 일체 구조로 된 분포정수회로에 의해 축적 에너지(공진성 에너지)가 소정의 안길이 까지의 치수에 있어 목적 주파수에 대하여 최대가 되기 위한 것이라고 생각할 수있다. 이것에 의해 안길이 까지의 치수를 적조변경 하여 최적한 복사 레벨을 얻을수있다.

본 발명자들은, 상기 치수관계에 따라 동일의 목적 주파수의 송신안테나 를 복수 시험 제작한 바, 급전선 등의 배선의 신호 케이블의 배치를 바꾸어 보았음에도 불구하고 각각의 안테나로 부터 복사된 전자파의 목적 주파수의 차가 거의 일어나지 않고 재현성이 뛰어난 것도 알았다. 이것에 의해, 기기마다의 목적 주파수의 흩어짐이 없어지므로, 기기마다의 수신부 (수신유니트)의 조정을 해야 하는 것 같은 번거로움이 필요없게 되고, 회로 구성이 단순화되어 안정된 데다가 제조도 용이해진다.

본 발명의 송신안테나로 부터 복사된 전자파의 주파수는 전기한바와 같이 대략300MHz로 부터 3GHz 사이의 특정 주파수(목적 주파수)이고 마이 크로파 대에 속한다. 이렇기 때문에, 예를 들면, 실드 케이스로서 알루미늄 등을 이용하는 경우, 재질의 두께가 분포정수에 영향을 준다. 실드 케이스에 전자파가 분포 할때의 인덕던스 성분은 재질의 두께가 얇을수록 증대하고 두꺼울수록 저감한다. 이 때문에, 본 발명의 안테나 형상은 실드 케이스의 재질의 두께 또는 송신안테나 소자의 도체박 두께에 상응하여 치수교정 하는 것이 바람직하다. 즉, 재질의 두께가 얇은 실드 케이스를 이용하는 경우는 두꺼운 실드 케이스를 이용하는 경우에 비하여 보정치를 크게 하는 것에 의해, 목적 주파수에 용이하게 맞추는 것이 가능해진다.

안테나 기판의 송신안테나 소자와 접지도체와의 사이에 목적 주파수 이외의 전자파 성분의 기생복사를 억제하는 억제저항을 마련하는 것이 바람직하다. 억제저항 치(値)를 적조하게 설정하는 것에 의해, 목적 주파수　의 출력 레벨의 저하를 억제하면서 목적 외의 주파수 대역의 출력 레벨을 효과적으로 저감 시킨다. 이것에 의해, 수신파에서의 S/N비를 한층 개선 시킬수가 있다.

또, 송신안테나 소자를 포함하는 실드 케이스 내부에 여기 된 전자파 성분 가운데 특정의 편파면을 가진 전자파 성분을 흡수 감쇠 시키듯이 실드 케이스의 내부에 전자파 흡수재를 배치시키는 구성으로 할 수가 있다.

본 발명자들은, 송신안테나 소자로 부터 복사된 전자파 가운데, 대향하는 이등변 삼각형(정삼각형)의 소자가 배열된 방향에의 전계성분(편파면)을 가진 전자파에 목적 외의 주파수 성분이 비교적 많이 포함되어 있는 것을 식견 하였다. 이 때문에, 해당 편파면을 가진 전자파 성분을 전자파 흡수재로서 감쇠 시킴에 따라, 복사 된 목적 외의 주파수 성분의 전자파를 한층 저감 할 수가 있고, 수신파에서의 S/N비를 한층 향상 시킬수가 있다.

더욱이, 전자파 흡수재로서는 발포재 등에 도전성 전파 반사재를 부착한 범용의 것을 이용하는 것이 가능하고, 반사시의 감쇠를 이용하여 효과적으로 감쇠 흡수 시키는 것이 가능하다.

상기 전자파 레이다 안테나는, 송신안테나 소자 및 수신안테나 소자를 별체로서 구성 하는 것도 좋지만, 일체적으로 구성 하는 것도 가능하다.

즉, 안테나 기판에서는 송신안테나 소자와 해당 소자와의 동형상을 가진 수신안테나 소자가 접지도체를 포함하여 좌우대칭으로 형성 되는 것과 동시에, 실드 케이스는 송신안테나 소자와 수신안테나 소자와의 전자결합을 차폐하기 위하여 실드 케이스의 격벽을 갖춘 구성으로 할 수있다.

이 송수일체형의 전자파 레이다 안테나에 의하면, 실드 케이스에 설치된 격벽에 의해 송신안테나 측과 수신안테나 측과의 전자결합이 저감 되므로, 전기하였던 특성을 유지 하면서 송수신 안테나를 소형 경량화 할 수가 있고 제조도 용이하며 휴대를 요하는 기기에 호적하다.

그리고, 상기의 송신안테나의 구성에 의해, 송신안테나로 부터 복사된 전자파의 점유 주파수 대역을, 소정의 목적 주파수 성분 이외의 주파수 성분을 선택적으로 제거 하므로서 좁게 할 수가 있다. 이 목적 주파수는 300MHz이상2GHz이하로할 수가 있고, 점유주파수 대역은 10MHz 이상100MHz이하로 함과동시에 상기 목적 주파수의 10%이하로 할 수가 있다.

발명을 실시하기 위한 최상의 형태

본 발명의 호적한 실시 형태에 있어, 도3 및 도4에 나타나듯이, 전자파 탐사기1은, 한손으로 휴대하면서 탐사를 행하는 것을 기본으로 설계되어 있고, 측면에서 보면 대략 (ヘ)자 형상으로 된 파이프 샤프트2의 하단에 전자파 레이다 안테나AT가 설치되어, 상단측에 설치된 암 홀더3에 팔을 통과시켜 그립(grip) 4를 쥐고 한 손으로 유지할 수있도록 구성되어 있다.

전자파 레이다 안테나AT의 윗쪽의 샤프트2에는 신호처리 유니트5가 설치되어 있으면서, 샤프트2의 상단에는 CPU를 갖춘 중앙처리 유니트6이 설치되어 있다. 또, 그립 4의 선단에는, 칼라 액정 표시장치와 복수의 조작 스위치 등을 갖춘 표시 조작부7이 설치되어, 탐사를 위한 설정이나 측정 결과가 보기 쉬운 형상으로되어 있다.

더욱이, 중앙처리 유니트 6의 단(端) 부분에는, 중량 바란스를 재기 위한 카운타 웨이트 8이 설치되어 있고, 탐사기1의 한손으로 보존 유지하기 쉽게 하였다. 또, 파이프 샤프트2는 샤프트 조정부9에 의해 길이를 가변 설정 할 수가 있고, 탐사자의 신장에 맞추어 최적한 길이로 설정 가능하다.

탐사기1의 표시조작부7은, 도29에서도 나타나듯이, 텃치패널70을 갖춘 칼라 액정 표시장치71과, 전원 온(개시), 전원 오프(정지), 그 외의 각종 설정 조작을 행하기 위한 복수의 조작 스위치72를 갖추고 있다.

액정 표시기71에서는 표시에 상응하는 텃치패널의 조작에 의해 탐사 결과를 각종의 모드에서 절환 표시 시키거나, 각종의 설정을 행할 수가 있다. 본 실시예의 탐사기1은 여러가지의 표시모드를 가지고, 예를 들면, A스코프 모드, B스코프 모드, 및 누수 탐사모드 등의 표시모드를 가지고 있다. 이러 한 표시모드는, 중앙처리 유니트6의 CPU에서 실행된 프로그램에 의해 실현 된다.

A 스코프 모드는, 도30에 나타나듯이 수신신호(해석용 신호)를 시간축과 진폭축을 가진 수신파형으로서 표시한다.

B 스코프 모드는, 도 31에 나타나듯이 수신신호(해석용 신호)를 신호처리 하여 심도 방향의 비유전율(수신신호의주기)를 구해, 횡축을 주사횟수 (주사 거리), 종축을 심도로 한 화면상에 비유전율에 상응하는 칼라 심도 화상으로서 표시한다.

누수탐사 모드는, 도1 혹은 도2에 나타나듯이, 수신신호(해석용 신호)의 A스코프 파형을 시간축을 종방향으로서 표시하는 A스코프 파형도11과, 매체의 심도마다의 유전율을 칼라바로 분류하여 표시하는 지층의 깊이 방향의 유전율 분포도12와, 지층의 깊이방향의 각 구간마다의 누수의 유무 를 표시하기 위한 누수 판정도13을, 액정 표시기71에 표시한다. 게다가, 누수 심도 모드에서는, 커서14에서 지정 된 구간의 평균 유전율, 전 구간 가운데 최대 유전율 및 최소 유전율, 각종 측정 요건, 커서14에서 지정한 위치까지의 토탈 심도, 계측횟수 등이 화면중에 표시된다.

도5는, 탐사기1의 전기회로의 기본구성을 나타내는 블록도 이다. 도 에 나타나듯이, 탐사기1은, 안테나 유니트AT, 신호처리부5(신호처리 유니트), 연산수단6a 및 기억수단6b를 갖춘 중앙 처리부6 (중앙처리 유니트), 및 표시 조작부7을 갖추고 있다.

더욱이, 수신유니트 22 및 신호 처리부5에 의해, 안테나의 검지신호에 기초하여 해석용 신호를 생성하는 수신신호 처리부가 구성되어 있다. 또, 중앙 처리부6에 의해, 해석처리부가 구성되어 있다.

안테나AT는 송신유니트21(송신회로) 및 수신유니트22(수신회로)와, 동일 기판상으로 이루어진 송신안테나T 및 수신안테나R과를, 후술 하는 실드 케이스에 내장한 구성이다. 또, 안테나 유니트AT는, 소정의 주기마다에 전자파를 복사하는 송신안테나 T와, 복사된 전자파의 반사파를 수신하는 수신안테나R과를 근접 시켜서 일체적으로 내장하고 있다. 즉, 송신유니트21 및 수신유니트22는, 신호처리부5의 구성요소로 할 수도 있다.

송신유니트21은, 송신안테나T에 인펄스나 바이어스를 급전하는 것이다. 이 송신유니트21에는, 신호처리부5의 제어신호 생성부5a(신호 처리회로)로 부터 제어신호가 공급되어, 송신안테나T에 인펄스나 바이어스를 급전한다. 본 실시예에서는, 하나의 수신파형을 생성하기 위하여 다수(예를 들면, 2048발)의 동일의 전자파를 송신 안테나로 부터 소정의 간격으로 복사 하도록, 제어신호가 송신유니트 21에 공급된다. 그리고, 이 다수의 인펄스 (송신 전자파)에 대응하는 반사파를, 샘플링 포인트의 지연억제를 행하면서 수신유니트22에서 샘플링 하는 것으로, 하나의 수신신호 파형을 생성 하 도록 구성되어 있다.

수신유니트22는, 수신안테나R에서 잡힌 검지신호에 대하여 전치 (前置)처리를 행한 것으로, 수신안테나R에서 잡힌 검지신호를, 신호처리 유니트5로 부터 전송된 수신동기 신호를 이용하여 주파수 변환된 주파수의 낮은 수신 신호로서 증폭 출력하는 동작을 행한다. 이것은, 본 실시예의 탐사기1에서는, 비유전율이 약3 ~ 50의 매체에 있어서의 탐사를 중심으로하고 있으며, 비유전율의 평방근과 수신신호의 주기와의 사이에 선형성을 가진 해석용 신호를 필요로함과 동시에, 안테나 검지신호의 주파수가 약 500MHz ~ 1.5GHz 가 되는 상황을 상정한 것으로, 검지신호에 직접 신호처리를 하는 것이 곤란하기 때문이다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 주기 조정부 5b의 처리에 앞서, 안테나 검지신호(반사파)의 주파수를 저감시켜, 한편, 통과 매체의 비유전율에 상응하는 주기를 가진 해석용 신호를 얻기위한 전치처리 를 수신유니트22에서 행하고 있다.

이 수신유니트22는, 도6에 나타나듯이, 수신동기(同期)신호 입력부 (RX －TRIG), 수신 안테나R의 검지신호의 입력부16, 수신 안테나의 검지신호를 샘플링하기 위한 한쌍의 변환 브릿지D1~D4, D5~D8, 수신 동기신호S2에 기초하여 변환 브릿지에 공급하는 변환 펄스 (도8참조)를 생성하는 다이오드 D9, D10, 및, 변환 브릿지의 출력에 기초하여, 수MHz 이하에 주파수 변환된 수신신호를 출력하는 A－SCOPE 출력부를 갖춘 검파 회로 이다.

수신 동기신호는, 샘플링을 위한 제어신호로서 이용되어, 구체적으로는, 도7에 나타 나듯이, 다수의 송신인펄스에 대응하는 다수의 등간격의 다수의 펄스신호를 삼각파 신호에 중첩 시킨것 이다.

도6에 있어, 다이오드D1 ~ D4, 및, 다이오드D5 ~ D8에는, 고속형의 숏키 베리어 다이오드를 이용하고 있다. 또, 본 실시예에 있어서의 특징은, 수신 동기 신호S2로 부터 변환펄스를 생성하기 위한 다이오드D9, D10에, 고속형의 숏키 베리어 다이오드를 이용하는 것으로서, 다이오드D1 ~ D4 및 다이오드D5 ~ D8로 부터된 각 변조 브릿지의 동작점을, 수신안테나 검지 신호의 주파수에 상응하여 자동적으로 변동 하도록하고 있는 점이다.

즉, 종래의 전자파 탐사기에 있어서는, 이러한 다이오드D9, D10으로서, 수 나노초~ 1나노초(nsec) 미만의 가파른 변환펄스를 생성 할 수있은 스텝 리카버리 다이오드를 이용하고 있지만, 이것에 의하면, 안테나의 검지신호를 비교적 충실히 재현할 수있도록 하는 이점을 가지기는 하지만, 매체의 유전체에 상응하여 수신 안테나에서 수신하는 반사파의 주파수가 크게 변동하도록 설계한 본 발명의 전자파 탐사기에 있어서는, 반사파의 주파수 (수신안테나의 검지신호의 주파수)가 높은경우, 즉, 매체의 유전체가 작은 경우에는, A스코프 파형에 비교적 깊은 지점의 파형이 나타나지만, 반사파의 주파수가 낮은경우, 즉, 매체의 유전율이 큰경우에는, A스코프 파형이 3~4 주기분의 파형밖에 나타나지 않고, 얕은 지점까지 밖에 관측 할 수 없는 사태가 발생한다.

본 실시예에서는, 변환펄스 생성을 숏키 베리어다이오드D9, D10에서 행하는 것으로, 도8에 나타나듯이, 변환펄스의 스타트부분에서, 다이오드D1 ~ D8이 점호하는 ΔV에 달하는 Δt가 자동적으로 변동하도록 함과동시에, 변환브릿지를 구성하는 다이오드D1 ~ D8을, 그 동작점이 수신안테나의 검지신호의 주파수에 의해 변동하는 영역 (도9에 해칭으로 표시한다)으로 이용되고 있다.

실제로는, 변환브릿지가 상기와 같은 동작을 행하도록 다이오드D1 ~ D8 를 실험적 수법에 의해 선택하고 있다. 이러한 구성에 의해, 변조브릿지의 동작점이 애매 해지고, 도8에 나타나듯이 유전율의 대소에 의해 자동적으로 샘플링 포인트가 변동하게 되고, 수신안테나의 검지신호의 주파수가 높을때 에는, 도10에 나타나듯이 샘플링 포인트 P 사이의 시간간격이 좁아지도록하고, 한편, 수신 안테나의 검지 신호의 주파수가 낮을때 에는, 도11에 나타나듯이, 샘플링 포인트 P 사이의 시간간격이 자동적으로 넓어지도록하고 있다. 그리고, 수신유니트22로 부터 출력된 수신신호 (A－SCOPE 출력)의 주기와, 매체의 유전율의 평방근이 선형적인 관계가 되도록 설정하고 있다.

임시로, 종래의 전자파 탐사기에 의하여, 대공복사에 의한 반사파를 수신 하여, 수신신호를 소정의 시간축과 진폭축에서 수신파형으로서 표시하면, 도12에 나타나듯이 감쇠파형으로 됨과동시에 , 한편, 비유전율의 매체에 서 반사파를 수신한 경우, 전자파의 전반속도가 대기중에 비하여 저하 되므로, 도12와 동일의 시간축을 이용하면, 도13에 나타나듯이 감쇠까지의 소요시간이 긴 수신신호가 된다.

그러나, 본 실시예에서는 상술한 바와같이, 수신유니트22에서, 숏키 베리어 다이오드 (SBD)의 주파수 특성 및 온(ON)특성 (동작점)의 비선형 부분을 적극적으로 짜맞추어 이용하므로서, 매체의 비유전율과 주기와의 사이에 소정의 관계를 가진 신호를 전치출력 시키고 있다. 상술하였듯이, SBD의 특성에 의해 검지신호의 시간t에 대하여 출력 V의 경사 (ΔV / Δt)에 상응하는 시간간격 마다의 검지신호의 샘플링을 행하면서 픽크치 홀드 혹은 평균치 홀드를 행하며, 주파수의 저감된 수신신호를 생성 시키는 일련의 처리 반복동작을 행하도록하고 있다.

또, 도12, 도13에 나타나듯이. SBD의 특성을 이용하여 검지신호의 주기 에 상응하여 샘플링의 시간간격 (t 1, t 2)를 변화 시키는 것에 의해, 비유전율이 큰 매체에 대한 수신신호에 있어서도, 감쇠신호의 도중에 샘플링이 종료 해버리는 나쁜 사정이 생기지 않고, 게다가, 주파수가 저감된 해석용 신호를 얻을수가 있었다. 더욱이, 본 실시예에서는, 신호처리부5의 신호 처리회로5a로 부터 전송된 제어신호를 22에서 받아서 아날로그 처리에 의해 수신신호를 생성하고 있지만, 디지털 처리에 의해 수신신호를 생성 하는 것도 가능하다.

신호처리 유니트5는, 안테나 유니트AT에 접속된 아날로그 신호처리를 행한 아날로그 회로부5b와, 바로 그 아날로그 회로부5b의 소정의 회로정수를 설정하는 설정수단5c와, 중앙처리 유니트6으로 부터 전송된 제어신호를 받아서 안테나AT 의 송신유니트 21에 인펄스 발생을 위한 펄스신호 등을 송출함과 동시에, 중앙 처리 유니트6으로 부터 전송된 제어신호를 받아서 안테나AT의 수신유니트22에 수신 동기신호 를 송출하는 제어신호 생성부5a를 갖추고 있다.

아날로그 회로부 5b는, 수신유니트22로부터 전송된 수신신호를 전치 처리 하여 해석용 신호로서 중앙처리 유니트6에 출력하는 것이다. 본 실시예에서는, 아날로그 회로부5b는, 수신유니트22로 부터 전송된 수신신호에 대하여 주파수 변환에 의해 주기조정을 한 해석용 신호를 생성하는 주기조정부(주파수 변환 회로)로서 기능한다. 또, 설정수단5c는 주기조정부5b의 주파수 변환정수를 가변설정 하는 것이다. 더욱이, 신호 처리부5의 각 구성부는 제어신호 생성부 5a와 접속되어있고, 필요한 제어신호 등을 받아서 동작한다.

상기의 주기조정부5b는, 수신유니트22로 부터 전송된 아날로그의 수신 신호를 받아서, 설정수단5c의 설정에 상응하여 수신신호의 주기를 변화 시키는 것에 의해 시간축과의 대응을 변화 시키는 동작을 행한다. 본 실시예에서는, 이러한 조정 처리를 아날로그 처리를 주체로서 행하고 있다. 즉, 주기조정부5b로 부터 출력된 해석용 신호를 연산수단 6a를 끼워 표시 부7에 표시시켜, 설정수단5c로서의 반고정 저항기를 조정하는 것으로서 해석용 신호의 시간축 방향에 소인(掃印)속도를 변화시켜 주기조정, 즉, 비유전율의 구성을 행하도록되어 있다.

중앙처리 유니트6은, CPU를 이용하여 프로그램 처리를 행한 디지털 회로부6a (연산수단)과, 수신신호 등의 데이터를 격납하기 위한 IC카드6b (기억수단)과의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 I / F회로6c를 갖추고 있다.

디지털 회로부6a는, 디지털 처리를 행하는 것으로, 신호 처리부5로 부터의 해석용 신호로서 아날로그 수신신호를 입력하기 위한 아날로그 / 디지털 변환부 를가지고, 신호 처리부5로 부터 전송된 아날로그의 해석용 신호를 디지털 데이터에 변환하는 기능을 갖추고 있고, 신호처리 유니트 5로 부터 전송된 수신신호를 A / D변환 (아날로그디지털변환) 하여, 디지털 데이터로서 기억한다.

그래서, 기억된 수신신호 데이터에 대하여 프로그램 처리를 실행 하는 것에 의해 필요한 신호처리를 행하여, 해석용 신호에 대한 기억수단 6b에 기억되어 있는 계측조건 데이터에 기초하여 연산처리를 한 해석 데이터 를 생성한다. 또, 연산 수단6a는, 신호처리 된 데이터를 표시부7에 전송하여 표시를 행한다. 예를 들면, 탐사기1에 설정된 표시모드에 상응하여 해석용 신호에 대하여 대응하는 연산 처리를 한 해석 데이터를 생성하고, 생성된 해석 데이터에 기초하여 탐사결과의 표시를 행하도록 한다.

또, 디지털 회로부6a는, I / F회로6c를 끼워 외부기억 매체인 IC 카드6b에, 기준 유전율이나 기준주기, 그 외의 필요한 샘플 데이터 등을 기억시킴과 동시에, 기억된 데이터를IC카드로 부터 읽어들여 신호처리를 행한다. 기준유전율 및 기준주기는, 조작 스위치 72의 소정의 조작을 행하 므로서 설정화면이 표시기71에 표시되어, 이 설정 화면에 있어 조작 스위치 72를 이용하여 설정되도록, 중앙처리부6이 프로그램되어있고, 이것에의해 기준유전율 설정수단 및 기준주기 설정수단이 구성되어 있다

IC카드6b는, 보턴 전지 등으로 데이터 보존 유지되어 RAM이나, 백 업 전원을 필요로 하지않는 EEPROM등을 이용하여 구성되어 있고, 기억된 데이터량에 상응하여, 2MB, 4MB, 8MB, 16MB 의 메모리 용량이 준비되어 있다.

여기에서, 본 실시예의 수신신호 처리장치는 중앙처리 유니트6을 중심으로 하여 구성된 것으로, 위상보정 수단, 진폭보정 수단 및 차신호 유출 수단은 중앙 처리 유니트6의 디지털 회로부6a에서 실행된 프로그램 처리에 의해 실현하고 있다.

디지털 회로부(수신신호 처리장치) 6a에서 프로그램 처리된A/D변환 동작에 의해 수신신호 파형 전체를 포함한 소정시간을 512의 등시간의 간격으로 진폭을 샘플링하고, 12bit의 분해능을 가진 디지털 데이터로서 기억 보존유지 한다.

이렇게 하므로서, 하나의 수신신호 데이터는 순서대로 배열된 512의 진폭 데이터로서 기억된다.

위상보정 수단에 의한 위상보정은, 디지털 회로부6a에서 기억된 수신 신호 데이터를 CPU에 의해 프로그램 처리하여 행한다. 즉, 위상보정을 행 하려고 하는 수신신호 데이터 끼리에 있어 순서대로 배열된 진폭 데이터 를 순차검색 하여, 절대치가 제2픽크점이 되는 진폭 데이터 및 그 데이터 번호 를 각각 판별한다.

이어서, 위상을 시프트 하는 수신 신호에서의 제2픽크점의 데이터 번호를 기준이 되는 수신신호에 대한 제2픽크점의 데이터 번호와 일치시키도록하고, 수신신호 데이터를, 기준이 되는 수신신호에 대응 시킨다. 그리고, 기준이 되는 수신신호의 데이터 번호의 전단 또는 후단으로 부터 벗어난 수신신호의 진폭 데이터를 소거함과 동시에, 기준이 되는 수신신호의 데이터 번호의 전단 및 후단의 범위 내에서 진폭 데이터가 존재하지 않는 데이터 번호에 비어있는 진폭 데이터를 부가한다. 이것에 의해, 새로운 512의 진폭 데이터로 이루어진 수신신호 데이터로 한다.

이상의 데이터 처리에 의해, 수신신호끼리의 진폭의 제2픽크점의 위상을 일치시키는 것이 가능해진다.

제1 및 제2의 진폭보정 수단도 위상보정 수단과 같이 디지털 회로부 72a에 기억된 수신신호 데이터를 CPU에서 프로그램 처리 하므로서 실행 한다.

본 실시예에서는, 진폭보정을 하려고 하는 수신E와 기준이 되는 수신 신호 E0와에 있어 제 2 픽크점의 진폭을 비교하여, 진폭의 비해 상응하는 중량 계수를 제 2 픽크점 이하의 진폭 데이터에 연산하는 것에 의해 제 1의 진폭보정을 실행 한다.

또, 디지털 회로부 6a에는 시간축과 소정 증폭도에서 나타나는 진폭 보정 데이터가 미리 격납되어 있어, 진폭보정 데이터의 시간축과 데이터 번호와를 대응시켜 제 2픽크점 이후의 진폭 데이터에 소정 증폭도의 연산을 하는 것에 의해 제 2의 진폭 보정을 실행하고 있다.

차신호 유출 수단도 위상보정 수단과 같이 디지털 회로부 6a에 기억된 수신신호 데이터를 프로그램 처리 하는 것에 의해 실행한다.

본 실시예에서는, 이미 전기한바와 같이 위상보정 및 진폭보정을 한 수신신호 테이타 끼리에 있어, 동일의 데이터 번호마다의 진폭 데이터의 차분을 연산처리 하는 것에 의해, 차신호 성분의 유출처리를 행하게하고 있다.

표시조작부7은, 액정표시기 71과, 디지털 회로부 6a의 제어신호를 받아서 액정 표시기에71을 구동하는 액정 콘트롤러 73과, 액정표시기 71의 표면에 설치된 텃치판넬 70및 조작스위치 72와, 표시기 71의 표시위치 조정등을 행하는 표시조정부 74와를 갖추고 있다.

더욱이, 각 회로를 구동하는 전원은 휴대성, 가반성을 살리기 위해 밧데리(도 표시 없음) 를 이용한 구성으로하고 있다.

다음으로, 전자파 탐사기 1에 이용된, 안테나 유니트 AT의 실시예를 도면을 참조하여 상술한다.

(안테나 유니트의 구성)

다음으로, 본발명의 전자파 탐사기에 이용한 안테나 유니트 AT의 실시 예를 도면을 참조하여 더욱 상술한다. 더욱이, 본 발명의 안테나 유니트 AT는 방형상형(方形箱形)이지만, 그 주위 에 원판상의 하우징을 덮어씌운 구성으로 한다, 또, 안테나유니트 AT로 부터 복사 하려고 하는 전자파의 목적주파수를 f₀, 그 파장을λ₀로 한다.

도 36에 나타나듯이, 안테나 기판 41은 종장H, 횡폭 2W(= 2λ₀)의 방형상이고, 동일형상의 송신 안테나 T와 수신안테나 R과를 동일기판상에 일체적으로 좌우대칭에 배치한 구조이다. 그래서, 안테나기판 41의 설명에 있어서는, 반의 크기인 송신 안테나 T에 대하여 설명한다. 더욱이, 안테나 기판 41은, 가라스 에포키시 수지로 된 기판 42의 표면의 동박가운데, 송신 안테나 소자 43이나 접지도체 44를 뺀 불필요 부분을 엣칭처리에 의해 부식제거하여 이루어져 있다.

송신안테나 T는 종장H, 횡폭 W(=λ₀)의 기판 42의 중앙에, 한변의 길이가 L의 정삼각형의 동박으로 된 안테나소자 45, 45를 나비넥타이 상으로 정상부 45a, 45a를 대향시켜서 송신안테나 소자43을 형성하고 있다. 이 송신 안테나 소자 43을둘러쌓듯이 폭 F의 접지도체 (동박) 44를 기판 42의 측연에 따라 방형 루프상으로 설치되어 전후좌우 대칭인 형상으로 이루어져 있다.

더욱이, 안테나 소자 45, 45의 정상부 45a, 45a의 사이에 약간의 틈 사이를 설치해 절연 시켜 놓고, 이 정상부 45a, 45a에 후술하는 급전선을 납땜한다.

안테나 소자 45의 한변의 길이 L은 기판 42의 횡폭 W의 1/2, 즉, 파장λ₀의 1/2의 길이로되어, 안테나 소자 45의 정상부 45b, 45b및 정상부 45c, 45c에는 접지도체 44와의 사이에 기생진동을 억제하기 위한 , 억제저항 46이 납땜되어 있다.

접지도체 44의 폭 F는 기판 42위에 있어 배치의 대상성을 유지한다면 특별히 제한 받지 않지만, 후술 하는 실드 케이스에 설치한 경우의 도전성을 고려하여, 실드케이스의 설치 절곡면(折曲面) 보다도 폭 F가 넓게 하도록하고 있다.

또, 송신 안테나 T의 종장 H는 특별히 제한 받지 않지만, 송신 안테나 소자 43의 종방향 전장에 접지도체 44의 폭 F의 2배의 폭을 첨가한 길이보다도 길게 설정된다.

더욱이, 접지도체 44위에 설치되어 있는 개구 47은 후술하듯이 안테나 기판 41을 실드케이스 48에 설치 고정하기 위한 나사의 삽입구 이다.

도 37에 나타나듯이, 실드케이스 48은 두께 t가 1.2mm의 알루미늄을 이용하고, 종장 H, 횡폭2W(= 2λ₀), 안길이 D를 가진 방형상 상(狀)으로, 이루어져 있고, 상부의 개구에는 개구측연 전주(全周)에 걸쳐 폭 F'의 절곡부 49가 설치되어 있다.

이 절곡부 49에는 안테나 기판 41의 접지도체 44가 도전 접촉상태에서 설치고정 된것으로 절곡부 49의 폭 F'가 접지도체 44의 폭 F보다도 작아 지도록 설정하고 있다.

안길이 D는 목적주파수 f₀의 파장λ₀에 대하여λ₀/4의 정수배, 즉, λ₀/4, 2λ₀/4, 3λ₀/4, 4λ₀/4, . . . , nλ₀/4의 어느것 인가의 길이로 설정된 것으로, 목적 주파수 f₀의 출력레벨이 최대가 되도록 안길이 D의 치수를 어느것 인가의 길이에 설정 할 수가 있다.

또, 실드케이스 48의 중앙에는 종방향에 안길이 전장에 걸쳐 송신안테나 T와 수신안테나 R과의 사이에 전자결합을 저감하기 위한 알루미늄을 이용한 실드판 (실드격벽) 50이 설치되어 있고, 이 실드판 50에 의해 실드케이스 48을 송신측 T1과 수신측 R1으로 구분하고 있다.

더욱이 본 실시예에서는 실드판 50에 두께 t1이 2mm의 것을 이용하고 있다. 또, 나사구멍 51은 안테나 기판 41을 설치고정하는 나사를 삽입하기 위한 것이다.

도 38(a)는, 전자파 레이다 안테나 AT, 즉, 안테나 기판 41을 실드 케이스 48에 설치한 상태를 나타내는 상면도, 같은 도(b)는 (a)의 A-A 실시단면도, 같은 도 (c)는 (a)의 B-B 실시 단면도를 나타내고 있다.

안테나 기판 41을 송신 안테나 소자 43및 접지도체 44가 설치된 면이 하방(下方)이 되도록하여 3개의 나사 52를 이용해 실드케이스 48의 나사구멍 51에 설치고정 한다. 이것에 의해, 안테나 기판 41의 접지도체 44가 절곡부 49및 실드판 50과 도전 접촉한 상태로 고정된다.

이렇게 설치시키면, 안테나 기판 41의 송신안테나 T가 실드케이스 48의 송신측 T1의 개구부분을 덮어 씌우는 위치가 되도록 함과 동시에, 안테나 기판 41의 수신안테나 R이 실드케이스 48의 수신측 R1의 개구부분을 덮어씌우는 위치가 되도록 한다.

즉, 이 안테나 AT에서는 실드케이스 48을 포함한 안테나 기판 41에서 여기된 전자파를 안테나 기판 41자체를 투과시켜 전방에 복사한 것이다.

본 실시예에서는, 실드케이스 48에 안테나 기판 41을 설치고정시키기 전에 송수신 유니트, 전자파 흡수재 및 급전선등을 동시에 짜 넣는다.

이하에, 이러한 부재의 편입 수단을 도39의 분해사시도를 참조하여 설명한다.

도 39에 나타나듯이, 실드 케이스 48에는 실드판 50에서 차폐된 송신측 T1과 수신측 R1이 송신 유니트21및 수신 유니트 22와 전자파 흡수재 55, 55가 수납되어, 안테나 기판 41이 뚜껑이 되도록 설치 고정된다.

안테나 기판 41의 송신 안테나 T및 수신 안테나 R에는, 안테나 소자 45의 정상부 45a, 45a에 급전선 56및 급전선 57이 접속되어 있다.

즉, 급전선 56에는 동(同)축 케이블이 이용되어, 심선이 다른 한편의 안테나소자 45의 정상부 45a에 납땜되어 있음과 동시에, 실드선이 대향 하는 안테나 소자 45의 정상부 45a에 납땜되어 있다.

급전선 56의 다른 단에는 고주파용의 핑고넥타 56a가 설치되어, 이 핑고 넥타 56a를 송신유니트 21측의 코넥타 21a에 접속 시키므로서, 송신유니트 21로 부터송신안테나 소자 43에 직류 바이어스 및 인펄스의 급전을 행 한다.

더욱이, 송신유니트 21에는 코넥타 21b가 설치되어 있어, 코넥타 58을 접속 시키므로서 따로 두었던 신호처리 유니트 (도 표시 없음)로 부터 전원과 제어 신호의 공급을 받는다.

마찬가지로, 급전선 57에서도 동(同)축 케이블이 이용되어, 심선이 다른 한편의 안테나 소자 45의 정상부 45a에 납땜되어 있음과 동시에, 실드선이 대향하는 안테나소자 45의 정상부 45a에 납땜되어 있다. 또, 급전선 57의 다른 단에도 고주파용의 핑코넥타 57a가 설치되어, 이 핑코넥타 57a를 수신유니트 22측의 코넥타 22a에 접속 시키므로서, 수신안테나 R에서 잡힌 수신신호를 수신유니트 22측에 전송한다.

수신유니트 22에는 코넥타 22b가 설치되어 있어, 코넥타 59를 접속 시키므로서 따로 두었던 신호처리유니트 (도 표시 없음)로 부터 수신 동기 신호나 전원의 공급을 받음과 동시에 주파수 변환된 수신신호를 송출 한다.

더욱이, 실드케이스 48에는 개구 48a, 48b가 설치되어, 송신유니트 21 및 수신유니트 22로 부터 도출된 배선을 관통시켜서 제어부 측에 접속되어 있다.

이렇듯이, 본 발명의 전자파 레이다 안테나 AT는 얇은 알루미늄으로 된 실드케이스 48에 안테나 기판 41을 설치하여, 내부에 송신유니트 21 및 수신유니트 22를 수납 하였을 뿐의 경량화된 제조이며, 종래의 불필요 복사 대책을 우선시 했던 안테나에 비해 극히 경량이다.

또, 안테나 기판 41과 실드케이스 48로 된 공진성을 가진 구조에 의해, 신호의 커플링(coupling) 불량(자연파의 검지 불량)이 없어지고, 안정된 송수신을 행할 수가 있다.

도 40은, 송신유니트 21부터 급전선 56을 끼워 송신안테나 소자 43에 전송된 신호를, 횡축을 시간, 종축을 전압레벨로서 나타낸 것이다.

본 실시예에서는, 급전선 56의 심선(芯線)이 실드 선에 대하여 전압Vd를 가지도록 직류바이어스가 가해지고 있다. 즉, 대향한 안테나 소자 45, 억제저항 46 및 접지도체 44를 끼워 직류 바이어스 전류가 인가되어 있다.

이상태에서, 급전선 56을 끼워 인펄스 S를 안테나 소자 45끼리의 사이에 소정주기 T 0마다 인가함에 따라, 실드 케이스 48을 포함하는 안테나 기판 41로부터 전자파를 복사 시키고 있다.

직류 바이어스를 인가 하므로서, 송신 유니트 21측에서는 직류 바이어스 전압을 인펄스상에 제어 구동 하는 것으로 송신 안테나 소자 43에 인펄스를 인가 할 수가 있고, 회로 구성이 간단해진다.

도 41은, 전자파 흡수재 55에 의해 송신 안테나 T로 부터 복사된 특정의 전자파 성분을 흡수시키는 상태를 모식적으로 나타낸 것이다.

전자파 흡수재 55는 발포재에 도전성 전파 반사재를 부착한 범용(汎用)의 것을 이용하고 있고, 반사재에 있어 반사시의 감쇠를 이용하여 효과적으로 감쇠시키는 것으로, 전자파 흡수재 55의 설치 방향에 상응하여 특정의 편파면의 전자파에 대하여 커다란 감쇠 특성을 나타낸다.

본 실시예에서는, 도41(a)에 나타나듯이 실드케이스 48의 폭 W방향에 전계 (電界)를 가진 편파성분 E0는 흡수하지 않고, 도 41(b)에 파선으로 나타내듯이 실드케이스 4의 종 H 방향에 전계(電界)를 가진 편파성분 E1을 실선으로 나타낸 편파성분 E1'까지 감쇠 시키도록 전자파 흡수재 55를 배치하고 있다.　즉, 실드케이스 48의 종 H 방향의 편파성분 E1을 가진 전자파에는, 목적주파수 f 0와는 다른 불필요 주파수 성분이 어느정도 포함되어 있는 것으로 부터, 이 불필요 주파수 성분을 흡수제거 함에 따라 한층 더 불필요 복사를 저감 시키도록하고 있다.

도 42는, 본 실시예의 전자파 레이다 안테나 AT의 송신안테나 T로부터 복사된 수신안테나 R에서 잡힌 전자파를 주파수 스텍트럼 애널라이져에서 측정된 결과를 나타내는 것으로, 목적 주파수 f₀의 성분이 돌출하여, 다른 불필요 주파수 성분이 효과적으로 감쇠하고 있는 것을 알수있다. 또, 높은 레벨에서 복사된 주파수 성분이 이산되어 있으므로, 수신유니트 측에서 수신대역폭을 적당히 선정 하므로서, 예를들면, 목적주파수f₀와는 서로다른 f₀/ 2의 주파수, 혹은, 2 f₀의 주파수를 수신하여 필요한 계측처리를 행하 는 것도 가능하다.

도 43은, 본 실시예의 전자파 레이다 안테나 AT로 부터 복사된 전자파의 안테나 기판 41에 있어 반사파를 수신유니트 22에서 수신 증폭한 파형도 이다.

도에서 알수있듯이, 불필요 주파수성분이 극히 저감되므로 목적 주파수 f 0에 기초하여 대략의 정현파상의 뒤틀림이 없는 감쇠파형을 나타내고, 미소한 진폭에 이르기까지 정확하게 복조되어 있다.

도 44는, 본 실시예의 전자파 레이다 안테나 AT로 부터 복사된 전자파의 물체에 의한 반사파의 수신파형을 나타낸것이다. 도에서 알수있듯이, 불필요 주파수 성분이 중첩되지 않은 수신신호 이므로, S/N 비에 뛰어나 반사파 R.T의 기점, 종점 및 주기변동을 명료하게 판별 할 수가 있고, 또, 수신파형의 픽크점(제 1픽크점 혹은 제 2픽크점등) P의 판별이 용이해지고, 정확한 교정 및 측정을 행하는 것이 가능해진다.

(탐사기의 수신회로의 교정 - 비유전율의 교정)

상기의 탐사기 1을 이용하여 탐사작업을 할때에는, 기온, 습도, 그외의 조건 에 의해 고주파회로의 회로정수가 변동하고, 수신신호파형의 주기에도 영향을 미치므로, 우선, 탐사를 행하려고 하는 상황에 있어 탐사기1의 비유전율 의 교정을 행할 필요가 있다. 그래서, 다음으로 탐사기1에 있어 비유전율의 교정을 행하는 방법을 서술 한다.

우선, 송신안테나 T로 부터 전자파를 대공 복사하여, 수신안테나 R에서 수신된 신호 처리부 5에서 생성된 해석용 신호를 도 14에 나타나듯이 A스코프 모드에서 표시기 71에 표시하도록 한다.

이 해석용 신호에 있어 표면 반사파 W₀의 주기를, 기준 유전율에 상응 하여 미리 정해진 기준시간 t와 일치시키도록 설정수단 5c (신호주기 조정 기)를 조절한다. 이렇게 하므로서, 기준 비유전율에 있어 해석용 신호의 주기와 시간축과의 대응이 취해져 비유전율의 교정이 완료된다.

예를들면, 탐사기1의 A스코프 모드에서는, 시간축의 최대치를 5msec로하고, 시간이 5msec에 있어 비유전율=12에서의 표시 최대심도가 1.5m가 되도록 화면표시 시키도록 하려면, 기준이 되는 비유전율 (=12) 및 교정거리(50cm)를 가진 기준 유전체에 있어 반사파를 측정하고, 수신 파형에 있어 기점으로 부터 교정거리에의 반사파는 수신 될때까지의 심도를 A스코프 모드에서의 50cm의 위치에 조정한다. 이때의, 표면파 W₀의 주기를 교정치(예를 들면 0.75msec)로서 구한다. 그래서, 대공을 향하여 전자파를 복사했을때의 표면파의 주기를 교정치 0.75msec에 조정 하는 것에 의해, A스코프 모드 및 탐사기 1의 내부처리에 있어 기준 유전율을 12에 교정할 수가 있다.

비유전율의 교정을 행한 후에, 해석용 신호W의 표면반사파W₀의 진폭의 제1 픽크점P₀를 시간축의 시작점(좌단)에 일치시키도록 표시조정부 74를 조정 설정 한다. 이것에 의해, 해석용 신호 W의 기점을 송신안테나 T로부터 복사된 전자파와 대략 일치시켜서 탐사해석에 있어서의 해석용 신호의 기점을 명확히하고 있다.

이상의 교정 및 조정에 의해, 탐사기 1의 비유전율의 교정이 행해져 탐사준비가 갖추어진다.

이렇게 하여 비유전율의 교정이 행해지면, 이후에는, 수신안테나R에서 수신된 수신신호에 대하여, 설정수단 5c의 설정에 상응하여 주기 조정부 5b에서 주파수 변환된 해석용 신호가 생성되어, 생성된 해석용 신호에 연산수단 6a에서 연산처리를 한 해석 데이터를 이용하여 탐사해석 처리가 행하여 진다.

바꿔 말하자면, 비유전율=12의 매체에 있어 반사파를 수신 한 경우에는, 표시기 71에 표시된 해석용 신호의 주기와 시간축과의 대응이 취해져, 신호처리부 6의 신호처리에 있어 시간의 기준이 명확해진다.

더욱이 본 발명의 비유전율의 교정은 극히 쉬우므로, 예를 들면, 소정 의시간의 탐사작업을 행할때 마다 교정을 행한다면 한층더 정확한 탐사를 행할 수가 있다.

게다가,　상기 바와 같이 수신 유니트 22에서는, 기준 유전율에 있어 해석용 신호의 주기를 기준으로서, 비유전율이 다른 매체에서의 수신 신호에 대하여는 비유전율의 평방근에 대략 비례하는 주기의 해석용 신호를 생성한다.

연산수단 6a에서는, 기억수단 6b에 기억된 계측조건 데이터에 상응하여 탐사 결과를 표시시키기 위해 필요한 처리를 해석용 신호에 풀어 해석 데이터를 생성하여 표시부7에 송출한다.

이것에 의해, 해석 데이터에 기초하여 탐사결과의 판정에 필요한 다양한 표시를 행할 수가 있고, 매설물의 추정이 쉬워진다.

더욱이, 본 실시예에서는, 수신 유니트 22에 있어, 비유전율의 평방근에 대략 비례하는 주기의 해석용 신호를 생성하고 있지만, 수신유니트 22에서 주파수를 저감 시킨 해석용 신호를 생성하고, 연산수단 6a 에 있어 비유전율의 평방근에 대략 비례하는 주기를 가진 해석 데이터를 생성 시키 는 것도 가능하다.

이렇듯이, 상기의 비유전율 교정방법에 의하면, 특별한 장치를 이용하지 않고 대공 복사시에 있어 해석용 신호의 주기를 기준시간과 일치시키는 것 만으로 쉽게 하는 것이 가능하고 정확한 탐사를 행 할 수가 있다.

또, 비유전율과 심도와의 대응이 명확하므로, 단면화상으로 부터 탐사　상태의 추정이 용이해지고, 탐사의 작업성이 향상된다. 또, 복사주파수의 서로 다른 안테나 유니트 AT로 교환하여 탐사를 행하는 경우라도, 제조자　측으로 부터 미리 제시된 기준시간에 의해 곧바로 비유전율의 교정을 행하는 것이 가능하다.

다음으로, 상기 비유전율의 교정의 기초가 되는 기준시간의 도출방법을, 도 15를 참조하여 설명한다. 더욱이, 기준 비유전율에 있어 전자파가 교정 거리를 전반하는데 필요한 시간(교정거리의 왕복전반시간) t는, 미리 산출되어 있는 것으로 한다.

도 15에 나타나듯이, 비유전율=12, 교정거리d=50cm의 건조참흙으로 이루어진 기준 유전체 30에 탐사기 1의 안테나 AT를 당접하여 전자파를 복사하고, 그 수신신호를 해석용 신호로서 표시기 71에 표시시킨다.

도 16은, 그 해석용 신호W를 나타내는 것으로, 표면 반사파 W₀와 교정 거리d (50cm)에 있어서의 반사파 W1이 포함되어 있다.

이 표면 반사파 W0와 반사파 W1과의 사이에 시간 t₀가 교정거리의 전반시간 t와 일치되도록 주기조정부 5b의 설정수단 5c를 조정한다. 이것에 의해, 비유전율=12에서 비유전율의 교정, 즉, 해석용 신호 W의 주기와 시간축과의 교정이 완료된다.

이렇게 하여, 비유전율이 교정된 상태에서 대공복사를하고, 도 17에 나타나듯이 해석용 신호의 표면반사파의 주기 t를 시간축으로 부터 읽어 들이므로서 기준시간 t를 구할 수가 있다.

더욱이, 도 16에 있어, 반사파 W1의 기점이 명료하지 못한 경우에는, 신호 처리부 6에 있어 해석용 신호W의 사이에 차신호 성분을 유출하는 표면파 처리(탐사기 1에 가진 표면파 처리 모드)를 하므로서 쉽게 기점을 파악할 수있다.

즉, 도 18에 나타나듯이, 표면파 처리가 된 차신호 성분을 해석용 신호 W' 로써 표시시켜, 기준 유전체 30의 교정거리d의 위치(기준유전체 30의 하(下)면) 에 금속판등을 당접이원 시킨다. 이때의 해석용 신호 W'를 관측 하므로서 반사파 W1'이 변동 요소로서 표시되므로 기점을 쉽게 파악 할 수가 있다. 따라서, 표면 반사파 W0의 기점과 반사파 W1'의 기점과의 사이의 시간을 t 0에 조정하므로서, 쉽게 교정을 행 할 수가 있다.

전기하였듯이, 비유전율의 교정의 기초가되는 기준시간을 「건조참흙」 등을 이용한 싼값의 기준유전체 30에 의해 용이하게 도출할 수가 있다.

기준유전체 30은 탐사기1의 제조자 측에서 갖추어 놓는다면, 사용자 측에서 특별히 갖출 필요가 없고, 취급 설명서등에 의해 기준시간을 명시 하는 것만으로 사용자 측에서 확실한 교정을 행 할 수가 있다.

다음으로, 「건조참흙」을 이용한 기준 유전체 30의 비유전율의 관리방법에 대하여 설명　한다.

도 19에 나타나듯이, 비유전율=4.0, 교정거리d1=20cm의 에포 키시수지로 된 기준 유전체 31에 탐사기 1의 안테나 AT를 당접하여 전자파를 복사하고, 그 수신신호를 해석용 신호로서 표시기 71에 표시 시킨다.

도 20은, 그 해석용 신호 W를 나타내는 것으로, 표면 반사파 W0와 교정거리 (50cm)에서의 반사파 W1이 포함되어 있다.

이 표면 반사파 W0와 반사파 W1과의 사이의 시간 t₀를 교정거리의 전반t와 일치시키도록 주기 조정부 5b의 설정수단 5c를 조정한다. 이것에 의해, 비유전율=4.0에 있어 비유전율의 교정, 즉, 해석용 신호 W의 주기와 시간축이 교정된다.

비유전율=4.0으로 교정된 상태에서, 상기 도 15에 나타나듯이, 비유전율=12, 교정거리 d=50cm의 「건조참흙」으로 된 기준 유전체 30에 탐사기 1의 안테나 AT를 당접하여 전자파를 복사하고, 그 수신 신호를 해석용 신호로서 표시기 71에 표시 시킨다.

해석용 신호W에는, 도 16에 나타나듯이 표면반사파 W₀와 교정 거리 (50cm)에 있어 반사파 W1이 포함되어 있다.

이 표면 반사파 W0와 반사파 W1과의 사이의 시간 t 0를 시간 축으로 부터 읽어 들여, 비유전율=12에 있어 교정거리의 전반시간 t와의 오차를 구해, 오차가 소정 범위이내 라면 기준 유전체 30의 비유전율이 유지되고 있는 것이다.

그러나, 오차가 소정치를 넘는 경우에는, 기준 유전체30의 참흙을 건조 시키는 등을 하여 오차 범위내에서 수습되도록 조정한다.

더욱이, 해석용 신호에 포함된 표면 반사파 W₀와 반사파 W1과의 사이의 시간을 시간축으로 부터 읽어들일 경우에는, 표시조정부 74를 조정하여 시간을 읽어들이기 쉬운 위치에 해석용 신호를 이동 시키는 것이 좋다. 또, 주기조정부 5b나 설정수단 5c의 처리를 디지털화 시키는 것도 좋다.

더욱이, 비유전율의 교정등을 행하는 설정수단 5c나 표시 조정부 74는, 도 21에 나타나듯이, 중앙처리 유니트 7의 내부에 설치된 반고정 저항기 등으로 교정할 수가 있고, 드라이버 등의 공구를 이용하여 쉽게 조정 가능하다. 설정수단 5c는, 도 21에 나타나듯이 신호주기 조정기에 의해 구성 할 수있고, 또, 표시 조정부 75는, 도 21에 나타난 동기 위상 조정기에 의해 구성 할 수있다.

(탐사기의 조작 및 수신신호 처리동작)

계속하여, 도 22 ~ 26의 파형도, 도5의 블록도, 도 32의 프로챠트를 참조하여 탐사기1에 있어 수신신호 처리동작을 설명한다.

더욱이, 도 33에 나타나듯이, 탐사기 1의 안테나 AT와 지표면 G와의 거리를 주사에 상응하여, 예를들면 5cmm -> 8cm -> 2cm처럼 순차거리 변동시켜 탐사시키는 것이다.

(1)도 33에 나타나듯이 지표면으로 부터 5cm정도 떨어진 상태에서 탐사기1로 부터 주사를 개시한다.

(2)송신안테나 T로 부터 전자파를 송출하고, 수신안테나 R에서 잡힌 수신유니트 22에서 주파수 변환된 수신신호는 신호처리 유니트 5의 아나 로그 회로부 5b에 전송된다. 아날로그 회로부 5b에서는 디지털 처리를 행하여 전치 처리를 행한 후에 수신신호 등을 중앙처리 유니트 6에 전송한다. 중앙처리 유니트 6의 디지털 회로부 6a에서는, 수신 신호 (여기에서는, 해석용 신호를 의미한다.)를 소정 시간내에 있어 512의 등시간 간격으로 진폭을 샘플링하여, 샘플링한 진폭을 12bit 분해능에서 A/D변환한 디지털 테이타를 초기 수신신호 E₀로서 기억 보존 유지 한다. (도 32스탭 100 참조)

(3)디지털 회로부 6a에서는, 지금까지 기억된 초기 수신 신호 E₀또는 수신 신호 E의 어느쪽인가를 기준신호 E₀로서 설정한다. 더욱이, 탐사개시 할 때 등에 있어서 초기 수신 신호 E₀만이 기억되어 있는 상태에서는, 초기 수신 신호 E₀를 기준신호 E₀로서 설정한다. (도 32스텝 102 참조)

(4)계속해서 출력된 전자파의 반사파를 수신신호 E로서 읽어들여, 디지털 회로부 6a에 기억한다. (도 32 스탭 103참조).

(5)디지털 회로부 6a에서, 수신 신호E의 진폭에 상응하여 진폭이 소정 레벨 미만의 경우에는 고진폭 보정을 선택하고, 진폭이 소정 레벨 이하의 경우에는 통상의 진폭 보정을 선택한다. (도 32 스탭 105~107 참조).

(6)디지털 회로부 6a에서, 기준 신호 E₀의 제 2픽크점 P₀와 수신신호 E의 제 2 픽크점 P와의 위상차 ₀검출하여, 제 2 픽크점끼리의 위상을 일치시키 도록,수신 신호 E의 위상을 조정한다. (도 32 스탭 108 참조).

(7)다음으로, 기준 신호 E₀와 수신 신호 E와의 제 2 픽크점에 있어 진폭 L₀및 L을 구하여, 스탭 106, 107에서 선택된 통상진폭 보정 또는 고진폭 보정을 포함한 진폭 보정을 수신신호 E에 대하여 행한다.

즉, (수신신호 E) X (L₀/ L) X (통상 또는 고진폭 보정)의 연산처리를 행함 (도 32스탭 109참조)

(8) 디지털 회로부 6a에서, 진폭 보정을 한 수신신호 E의 기준신호 E0에 대하여 차신호 성분을 유출하고, 유출된 차신호 성분에 기초하여 B 스코프 화상 테이타를 생성하여 표시부 7에서 표시한다. (도 32 스탭 110, 111 참조).　

스탭 112에서 계속하여 탐사처리를 행하는 경우에는 스탭 102에 돌아 와서 동일 처리를 반복한다.

더욱이, 스탭 102에 있어 기준신호E0의 설정은 탐사기1의 주사속도 (수평방향의 이동속도)에 상응하여 변환 시킬 수가 있다. 즉, 주사속도가 늦는 경우에는 직전의 수신신호를 기준신호 E0에 설정하고 주사 속도가 빠른 경우에는 소정횟수만큼 거꾸로 올라가 수신 신호를 기준 신호 E0에 설정하여 신호처리를 행하는 것도 가능하고, 주사거리에 응하는 최적의 탐사화상을 표시 시킬수가 있다.

도 34는, 이상의 탐사에 의해 얻어진 B스코프화상의 한 예를 나타 낸 것이다. 이 단면화상에서는, 거리변동에 동반하여 상하 방향에의 복잡한 화상전개가 일소(一掃)되어, 비유전율의 서로 다른 매설물Q1 ~ Q3의 아웃트라인 만이 나타나도록표시되므로, 단면화상을 보거나 인식하는 것에 의해 해석 하는 것이 용이하다.

한편, 도 35는, 차신호 유출을 행하지 않고 진폭보정을 한 상태의 수신 신호 E를 이용하여 화상표시를 행한 예를 나타낸것이다. 이 지중단면 화상에 있어서도, 거리 변동에 동반하여 매설물의 화상이 상하로 변동을 일으키는 것 없이, 안정된 화상이 표시된다.

(매체중 유전율의 측정)

다음으로, 상기의 전자파 탐사기의 응용 예로서, 매체중　(지중)의 심도 마다의 평균 비유전율을 측정하는 방법을 설명한다. 이 비유전율의 측정 방법은, 다음의 (a) ~ (d)의 스탭을 가질 수가 있다. 더욱이, 이러한 스탭은, 중앙처리 유니트6의 연산수단6a에 행하도록 할 수가 있고, 그 연산의 기본 데이터로서는, 기억수단6b에 기억되어 있는 해석용 데이터 군(群)으로 된 수신신호 파형(해석용 신호파형)을 이용할 수있다. 즉, 본 실시예는, 상기한 교정된 전자파 탐사기1에 있어, 신호 처리부5에 의해 위상 진폭 보정 처리가 된 해석용 신호를 이용하여, 유전율 측정을 행하는 것이다.

(a)전자파의 전반하는 파형 (해석용 신호 파형) 의 모든 픽크위치 (플러스측 픽크와 마이너스측 픽크)를 검지하는 스탭.

(b)상기 각 픽크 위치의 전반속도를, 플러스측 픽크와 제로 크로스점, 마이 너스측 픽크와 제로 크로스점으로서, 각 구간의 시간폭을 순차로 시간 측정하고, 전반 주기의 변화, 즉, 유전율 변화를, 차식

비유전율 ＝ (측정주기시간 /기준주기시간)²X 기준교정비유전율

로 부터 구하는 스탭 (즉, 이 비유전율은 구간마다의 평균치).

(c) 각 구간의 전반주기의 검증을, 타 구간 신호성분을 제로로 하여 주파수 스팩트럼을 분석하고, 그 정규화를 최대 스팩트럼의 제곱합 (직류성분을 제거)에 의해 계산하여 탁월 주파수를 구하여, Δf = Δ _ｒ의 상관을 확인하는 스탭.

(d) 각 구분마다에서 구한 비유전율을 칼라 바로 분류하여 지층의 깊이 방향의 유전율 분포도로서 표시장치에 화면표시 하는 스탭.

상기의 상관(相關)의 확인은, 구체적으로, 2¹⁰분해의 프리에 해석이라면 512점 이산주기가 얻어지기 위하여, 기준주기로 부터 얻어지는 측정가능 주기(5msec 최대로0.5msec 기준주기 라면10이산주기 상당이 되므로 유전율 비율의 이산주기 격차를 검정한다) 와의 격차를 검정하고, 유전율 과의 선형적인 상관을 평가 한다.

이렇게 하여 구하여진 유전율 (비유전율)을 칼라바 분류하여 지층의 깊이방향의 유전율 분포도심도도로서 표시 하는 것에 의해, 숙련된 탐사원이 아니더라도 쉽게 지중의 상태나 유전율이나 지층 등을 판별 할 수있게 된다. 더욱이, 상기의 칼라바에 커서를 설치하여, 분석한 구간 거리를 서치 하면, 구간의 평균 유전율 이나, 토탈 심도등을 동시에 관측 할 수가 있고, 전자파 탐사를 비약적으로 간단화 함과동시에 고기능화를 도모할 수가 있다.

도1 및 도2에서는, 상기한 비유전율의 측정평가결과에 기초하여, 지중의 누수 탐사를 행한 표시모드의 표시화면 예를 나타내고 있다. 이 예에서는, A스코프파형으로서 표시된 해석용 신호를, 그 진폭의 플러스마이너스의 모든 픽크 위치를 분할점으로서 복수의 시간범위로 구분한다. 그렇게 하면, 각 시간범위 (구간)은, 플러스 픽크점부터 마이너스 픽크점까지의 시간축 Δt를 가지는 것이되고, 각 시간 범위의 평균주기는, 시간폭 Δt의 2배로서 정의 하는 것이 가능하다.

여기에서, 탐사기1이, 기준구성 비유전율12의경우에 기준주기 시간이f₀가 되도록 교정되어 있다고 한다면, 각 시간범위에 대응하는 지중의 매체의 심도 범위에서의 매체의 평균유전율은, 상기의 식에 기초하여,

비유전율= ( 2Δt / f₀)²X 12

에 의해 산출된다.

그리고, 이렇게 측정된 비유전율의 대소에 상응하여 색구분하고, A스코프 파형도 11의 옆에 유전율 분포도12를 표시한다. 이 유전율 분포도12는, A스코프 파형도11의 높이치수와 같은 높이치수를 갖고, A스코프 파형 도11과 같이 심도방향에 복수의구간으로 구분되어, 각 시간범위에 대응하는 심도 범위의 매체의 평균 유전율은 색에 의해 식별 가능하게 되어있다. 또, 유전율 분포도12의 옆에는 누수 판정도13이 표시되어, 소정의 비유전율 (예를 들면, 40~50이상) 의 구간은, 하수관으로 부터의　누수가 원인으로 유전율이 확대되어 있다고 판정하고, 그 구간에 누수판정 마크를 표시한다. 또, 이러한 도11,12,13에서는, 그 구간의 분할점에 커서(수평선)가 설치되어 있고, 이 커서를 조작 스위치72를 이용하여 상하로 조작하는 것으로 특정의 구간을 선택하여, 선택된 구간의 평균 유전율을 화면 오른쪽 위에 표시 되도록 하고 있다. 더욱이, 지중의 각 구간마다의 유전율이 판명된다면, 커서에서 지정한 위치까지의 거리(심도)를 연산 가능하게 되고, 연산 수단6a에 의해 커서 위치까지의 심도를 연산하여, 그 결과를 화면 오른쪽 아래에 표시되도록 하고 있다. 또, A스코프 파형도11의 오른쪽 아래에는, 토탈 심도가 표시되어 있다. 도1에 있어서는 180cm로되어있고, 도2에 있어서는 170cm로되어있지만, 이것은, 수신 유니트22의 자동주파수 변환의 결과이다.

Claims (17)

1. 송신 안테나로부터 전자파를 복사하여, 그 반사파를 수신 안테나에서 검지하고, 이 검지신호에 기초하여 해석용 신호를 생성하고, 그 해석용 신호를 해석하는 것에 의해 탐사 대상 매질내의 비파괴 탐사를 행하는 전자파 탐사기에 있어서, 상기 해석용 신호가, 시간의 경과와 더불어 진폭이 변화하는 교번파형을 나타내고, 그 파형의 시간축이 매체의 심도에 대응하는 것이라는 것에 있어서,

   상기 해석용 신호를 복수의 시간범위에 구분하고,

   각 시간범위에 있어 해석용 신호의 평균주기에 소정의 연산을 하는 것에 의해, 각 시간범위에 대응하는 매체의 심도범위에 대한 매체의 평균 유전율을 산출 하는 것을 특징으로 하는 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
2. 청구항1에 기재된 매체중 유전율의 측정방법에 있어서,

   해석용 신호파형의 각 시간 범위에서의 평균주기와, 각 시간범위에 대응 매체의 심도 범위에서의 매체의 평균 유전율의 평방근이, 선형적인 관계를 가지고 있는 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
3. 청구항1에 기재된 매체중 유전율의 측정방법에 있어서,

   상기 송신 안테나로부터 복사된 전자파의 점유주파수 대역을, 소정의 목적 주파수 성분이외의 주파수 성분을 선택적으로 제거하여 좁아 지도록하고, 상기 목적 주파수는 300MHz이상 2GHz이하이며, 상기 점유 주파수 대역은10MHz이상 100MHz이하임과 동시에 상기 목적 주파수의 10%이하인 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
4. 청구항1에 기재된 매체중 유전율의 측정방법에 있어서,

   미리 기준 유전율에 대한 기준 주기를 정해 놓고, 각 시간범위의 평균 주기, 기준주기, 및 기준 유전율에 기초하여, 각 시간 범위에 대응하는 매체의 심도 범위에 대한 매체의 평균 유전율을 산출하는 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
5. 청구항4에 기재된 매체중 유전율의 측정방법에 있어서,

   기준유전율의 균질 매체에 대하여 전자파 탐사를 행한 경우에 해석용 신호파형이 기준주기가 되도록, 해석용 신호를 생성하는 신호 처리회로를 미리 조정 해 두는 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
6. 청구항1에 기재된 매체중 유전율의 측정방법에 있어서,

   더욱이, 산출된 각 심도 범위의 평균 유전율을 색구분하여 매체의 깊이 방향의 유전율 분포도로서 표시장치에 화면 표시하는 스탭을 가지는 것을 특징으로 하는 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
7. 청구항1에 기재된 매체중 유전율의 측정방법에 있어서,

   해석용 신호파형의 진폭의 픽크 위치를 검지하고, 그 픽크 위치에서 해석용 신호를 구분하는 것을 특징으로 하는 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
8. 전자파를 복사하는 송신 안테나와, 반사파를 수신하기 위한 수신 안테나와, 그 수신 안테나의 검지신호에 기초하여 해석용 신호를 생성하는 수신신호 처리부와, 상기 해석용 신호에 기초하여 소정의 해석 처리를 행한 해석 처리부를 갖추고, 상기 해석용 신호는, 시간의 경과와 더불어 진폭이 변화하는 교번파형을 나타냄과 동시에 상기 시간축이 매체의 심도에 대응하고 있는 전자파 탐사기에 있어서,

   상기 해석 처리부는, 상기 해석용 신호를 복수의 시간범위로 구분하여, 각 시간 범위에 대한 해석용 신호의 평균주기에 소정의 연산을 행하므로서, 각 시간 범위에 대응하는 매체의 심도범위에 있어 매체의 평균 유전율을 산출하는 매체중 유전율 산출수단을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 전자파 탐사기.
9. 청구항8에 기재된 전자파 탐사기에 있어서,

   수신신호 처리부는, 그것이 생성하는 해석용 신호파형의 각 시간 범위에서의 평균주기와, 그 시간 범위에 대응하는 매체의 심도범위에 있어서의 매체의 평균 유전율의 평방근이, 선형적인 관계가 되도록 구성되어 있는 전자파 탐사기.
10. 청구항8에 기재된 전자파 탐사기에 있어서,

    상기 송신 안테나에서는, 복사된 전자파의 점유주파수 대역을 좁아지도록 소정의 목적 주파수 성분 이외의 주파수 성분을 선택적으로 제거하는 전자파 흡수재가 부설되어 있고, 상기 목적 주파수는 300MHz이상 2GHz이하이며, 상기 점유주파수 대역은 10MHz이상 100MHz 이하인 동시에 상기 목적 주파수의 10%이하인 전자파 탐사기.
11. 청구항8에 기재된 전자파 탐사기에 있어서,

    해석 처리부는, 더욱이, 기준 유전율을 설정하는 기준 유전율 설정수단과, 기준 유전율에 대응하는 기준주기를 설정하는 기준주기 설정수단을 갖추고,

    매체중 유전율 산출수단은, 각 시간 범위의 평균 주기와, 설정된 기준 주기와, 설정된 기준 유전율과의 상대적인 관계에 기초하여, 각 시간범위에 대응하는 매체의 심도 범위에서의 매체의 평균 유전율을 산출하도록 구성되어 있는 전자파 탐사기.
12. 청구항11에 기재된 전자파 탐사기에 있어서,

    수신신호 처리부는, 기준 유전율의 균질 매체에 대하여 전자파 탐사를 행한 경우에 해석용 신호 파형이 기준주기가 되도록 조정 가능하게 구성되어 있는 전자파 탐사기.
13. 청구항8에 기재된 전자파 탐사기에 있어서,

    더욱이, 산출된 각 심도 범위의 평균 유전율을 색구분하여 매체의 깊이방향의 유전율 분포도로서 화면표시하는 표시장치를 갖추고 있는 전자파 탐사기
14. 청구항8에 기재된 전자파 탐사기에 있어서,

    매체중 유전율 산출수단은, 해석용 신호 파형의 진폭의 픽크 위치를 검지하여. 그 픽크 위치에서 해석용 신호를 구분하는 것을 특징으로 하는 전자파 탐사기.
15. 전자파를 복사하는 송신 안테나와, 복사된 전자파의 반사파를 수신하는 수신 안테나를 갖춘 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정 방법에 있어서,

    전자파의 전반하는 파형의 모든 픽크 위치를 검지하는 스탭과,

    각 픽크 위치간의 각 구간의 시간축을 순차로 측정하여, 유전율 변화를 차식

    비유전율 = (측정주기시간/기준주기시간)²X 기준교정비유전율

    로 부터 얻는 스탭을 갖춘 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
16. 청구항15에 기재된 매체중 유전율의 측정방법에 있어서,

    더욱이, 각 구간의 전반주기의 검정을 행하기 위하여, 타 구간의 신호 성분을 제로로 하여 주파수 스팩트럼 해석하고, 그 정규화를 최대 스팩트럼의 제곱합 (직류성분을 제거)에 의해 계산하여 탁월 주파수를 구하여, 그 탁월 주파수와, 구하여진 비유전율과의 상관을 확인하는 스탭을 갖춘 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정방법.
17. 청구항 15에 기재된 매체중 유전율의 측정방법에 있어서,

    더욱이, 각 구간마다에서 구하여진 비유전율을 칼라바 분류하여 지층의 깊이방향의 유전율 분포도로서 표시장치에 화면표시하는 스탭을 갖춘 것을 특징으로 하는 전자파 탐사기에 있어서의 매체중 유전율의 측정 방법.