KR20040054707A

KR20040054707A - 지하 매설물 탐지 장치

Info

Publication number: KR20040054707A
Application number: KR10-2004-7005224A
Authority: KR
Inventors: 주니치 야마기시
Original assignee: 유니레크 가부시키가이샤; 주니치 야마기시
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2004-06-25
Also published as: CN1259574C; WO2003034094A1; US20040239328A1; TW546486B; CN1559010A; US6998854B2; JP2003121554A

Abstract

본 발명은 지면에 대향시키는 기판에 장착되어 지하의 정전 용량의 변화를 검출하는 정전 용량 센서와 지하에 목표 매설물이 존재하지 않을 때의 정전 용량의 변화에 따라서 기준 정전 용량을 미리 기억하는 기준치 기억 수단과 검출한 정전 용량의 변화와 기억한 정전 용량을 비교하여 지하의 목표 매설물의 존재를 검출하는 연산 수단과 연산 수단의 신호를 받아 목표 매설물의 존재를 알리는 부저로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

지하 매설물 탐지 장치{Buried structure detection device}

종래의 지하 매설물 탐지 장치로서는 예를 들면 일본 특개 2000-266843호 공보에 기재된 것과 같은 것이 있다. 이 종래의 지하 매설물 탐지 장치는 지뢰 탐지기로, 전자파를 사용한 지하 탐사 레이더에 의해서 지하에 매설된 지뢰를 탐지하는 것이다. 이 지뢰 탐지기에 의하면, 전자파에 의해서 지뢰를 정밀도 좋게 탐지할 수 있다.

그렇지만, 상기 종래의 지뢰 탐지기는 전자파를 사용하고 있기 때문에, 탐지하고자 하는 지뢰의 재질이 한정되어 버려, 예를 들면 수지로 형성된 지뢰를 탐지할 수 없다는 문제가 있었다.

또한, 탐지하고자 하는 지뢰가 전자파를 감지하여 기폭하는 구조의 것에서는 사용할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 지뢰 등의 지하 매설물을 정전 용량의 변화에 의해서 탐지하는 지하 매설물 탐지 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 1실시예에 관계되는 지하 매설물 탐지 장치의 사시도.

도 2는 1실시예에 관한 것으로, 탐지부와 지면의 관계를 도시하는 요부 측면도.

도 3은 탐지부의 일부를 노치하여 도시하는 요부 확대도.

도 4는 1실시예에 관한 것으로, 기판의 밑면도.

도 5는 1실시예에 관한 것으로, 요부의 확대 단면도.

도 6은 1실시예에 관한 것으로, 컨트롤러의 블록도.

도 7은 1실시예에 관한 것으로, 정전 용량의 변화를 도시하는 그래프.

도 8은 본 발명의 변형예의 실시예에 관계되는 컨트롤러의 블록도.

본 발명은 탐지하고자 하는 목표 매설물의 재질에 관계없이, 목표 매설물을 정밀도 좋게 탐지할 수 있는 지하 매설물 탐지 장치의 제공을 제 1 목적으로 하고, 전자파를 감지하여 기폭하는 지뢰에도 유효하게 사용할 수 있는 지하 매설물 탐지 장치의 제공을 제 2 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 지면에 대향시키는 기판에 장착되어 지하의 정전 용량의 변화를 검출하는 정전 용량 센서와 상기 지하에 목표 매설물이 존재하지 않을 때의 정전 용량의 변화에 따라서 기준 정전 용량을 미리 기억하는 기준치 기억 수단과 상기 검출한 정전 용량의 변화와 상기 기억한 정전 용량을 비교하여 상기 지하의 목표 매설물의 존재를 검출하는 연산 수단과 상기 연산 수단의 신호를 받아 상기 목표 매설물의 존재를 알리는 소정 수단으로 이루어는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 탐지 장치를 제공함으로써 성취된다.

또한, 상기 정전 용량 센서는 상기 기판의 밑면에 동심 환상으로 배치한 도전성 금속판제의 측정 전극 및 접지 전극인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 정전 용량 센서는 상기 기판을 관통하는 단자부를 일체로 갖고, 상기 단자부를 상기 기판의 윗면에 설치한 회로에 전기적으로 접속시킨 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판의 밑면에, 상기 정전 용량 센서를 덮도록 비도전성 수지재를 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소정 장치는 상기 연산 수단의 신호를 받아 상기 목표 매설물의존재를 경보음으로 알리는 부저(buzzer)인 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 지하 매설물 탐지 장치의 1실시예에 관한 것으로, 지뢰 탐지기의 사시도를 도시하고 있다. 이 도 1의 지뢰 탐지기(1)는 조작부(3)의 끝에 탐지부(5)를 장착한 것이다.

상기 조작부(3)는 지지 막대(7a, 7b)와 조작 막대(9a, 9b)를 구비하고 있다. 상기 지지 막대(7a, 7b)는 알루미늄 등의 경금속 또는 수지 등의 파이프에 의해서 형성되어 있다. 상기 한쪽의 지지 막대(7b)에는 조작 박스(11)가 장착되어 있다.이 조작 박스(11) 내에는 소형 베터리 또는 연료전지 등에 의해서 구성된 전원이 수납되어 있다. 상기 조작 박스(11)의 표면에는 ON/OFF 스위치를 조작하는 조작 버튼(13a, 13b)이 설치되고, 상기 ON/OFF 스위치는 상기 조작 박스(11) 내의 전원에 접속되어 있다.

상기 조작 막대(9a, 9b)는 알루미늄 등의 경금속 또는 수지 등의 파이프에 의해서 형성되고, 상기 지지 막대(7a, 7b)의 후단에 결합하여 고착되어 있다. 상기 조작 막대(9a, 9b)의 후단에는 알루미늄 등의 경금속 또는 수지 등에 의해서 형성된 팔꿈치를 대는 부분(15a, 15b)이 장착되어 있다.

또, 조작부(3)에 어깨걸이용 숄더부를 형성하고, 상기 숄더부를 작업자의 어깨에 걸도록 하여 지지시킬 수도 있다. 이 경우, 작업자를 사이에 두고 조작부(3) 및 탐지부(5)의 중량과 밸런스를 이루는 밸런서를 설치하고, 숄더부를 작업자의 어깨에 걸었을 때 조작부(3) 및 탐지부(5)의 중량에 대하여 밸런스를 잡고, 탐지부(5)를 지면에 안정되게 대향시키는 구성으로 할 수도 있다.

상기 탐지부(5)의 상세한 것을 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 2는 상기 탐지부(5)를 지면(17)과의 관계로 도시하는 측면도, 도 3은 탐지부(5)의 일부 노치 확대 측면도, 도 4는 기판의 밑면도, 도 5는 요부 확대 단면도이다.

도 2와 같이, 상기 탐지부(5)는 지면(17)에 대하여 높이(H)=30㎜ 내지 40㎜를 유지하도록 하여, 목표 매설물(19)을 탐지하는 것이다. 본 실시예에 있어서 목표 매설물(19)은 지뢰이다. 또, 상기 높이(H)는 센서의 용량과의 관계로 여러가지 선택할 수 있다. 이 탐지부(5)는 하우징(21) 및 헤드부(23)를 구비하고 있다.

상기 하우징(21)은 알루미늄 등에 의해서 위가 잘린 원추 형상으로 형성되어 있다. 상기 헤드부(23)는 알루미늄 등에 의해서 형성되고, 하우징(21)의 윗면에 비스 고정 또는 접착 등에 의해서 고정되어 있다. 이 헤드부(23)에 대하여, 상기 지지 막대(7a, 7b)의 끝이 플랜지를 개재한 비스 고정 등에 의해서 고정되어 있다.

상기 하우징(21)의 아래 끝에는 도 3과 같이 플랜지부(25)가 둘레상으로 설치되어 있다. 이 하우징(21)의 아래 끝에는 기판(27)이 구비되어 있다. 이 기판(27)은 도 4와 같이 원반형으로 형성되고, 그 둘레 가장자리부에는 체결용 관통 구멍(28)이 소정 간격으로 복수 설치되어 있다. 이 기판(27)의 바깥 가장자리는 상기 하우징(21)의 플랜지부(25)에 맞닿아 있다.

상기 기판(27)은 상기 지면(17)에 대향시키는 것으로, 그 밑면에 지하의 정전 용량의 변화를 검출하는 정전 용량 센서(29)가 장착되어 있다. 이 정전 용량 센서(29)는 동등한 도전성 금속 박판으로 되어 있고, 기판(27)의 밑면에 동심 환상으로 설치된 측정 전극(31) 및 접지 전극(33)에 의해서 구성되어 있다. 상기 측정 전극(31) 및 접지 전극(33)은 구리 코일 등의 도전성 금속 코일 등에 의해서 구성할 수도 있다.

상기 정전 용량 센서(29)의 측정 전극(31) 및 접지 전극(33)에는 도 5와 같이 단자부(35, 37)가 일체로 설치되어 있다. 상기 단자부(35, 37)는 기판(27)측을 향하여 세워져 있고, 이 기판(27)에 설치한 관통 구멍(39, 41)을 관통하여, 상기 기판(27)의 윗면측에 돌출 설치되어 있다. 상기 기판(27)의 윗면에는 프린트 등에 의해서 회로(43)가 형성되고, 상기 각 단자부(35, 37)가 상기 회로(43)에 납땜 등에 의해서 전기적으로 접속되어 있다.

상기 기판(27)의 밑면에는 상기 정전 용량 센서(29)의 측정 전극(31) 및 접지 전극(33)을 덮도록 비도전성 수지재인 수지판(45)이 장착되어 있다. 이 수지판(45)은 기판(27)과 같은 직경의 원반형으로 형성되어 있다.

상기 기판(27) 및 수지판(45)은 상기 하우징(21)의 플랜지부(25)에 겹쳐지고, 리벳(rivet) 또는 볼트 너트 등의 체결구(47)에 의해서 둘레 방향 소정 간격으로 체결 고정되어 있다. 또, 수지판(45) 대신에 기판(27)의 밑면을 수지 몰드하는 것도 가능하다.

상기 기판(27)의 윗면에는 컨트롤러(49)가 장착되어 있다. 이 컨트롤러(49)는 상기 회로(43)에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 컨트롤러(49)에는 신호선(51) 및 전원선(53)이 접속되어 있다. 상기 신호선(51)은 상기 헤드부(23) 내에 설치된 소정 장치로서의 부저(55)에 접속되어 있다. 상기 전원선(53)은 하우징(21)으로부터 헤드부(23), 지지부(7b) 내를 관통하여, 상기 조작 박스(11) 내의 ON/OFF 스위치를 통해서 전원에 접속되어 있다.

상기 부저(55)는 상기 헤드부(23) 내에서, 상기 하우징(21)의 윗면에 비스 고정 등에 의해서 고정되어 있다. 이 부저(55)에는 전원선(57)이 접속되고, 상기 조작 막대(7b) 내를 관통하여, 상기 조작 박스(11) 내의 ON/OFF 스위치를 통해서, 상기 전원에 전기적으로 접속되어 있다.

상기 컨트롤러(49)는 도 6에 도시하는 블록도와 같이 구성되어 있다. 상기 컨트롤러(49)는 정전 용량 센서(29), 발진회로(59), 주파수 전압 변환회로(61),A/D 변환회로(63), MPU(65)를 구비하고 있다. 이 컨트롤러(49)에 대하여, 상기 부저(55)는 구동회로(67)를 통해서 접속되어 있다.

상기 MPU(65)에는 지하에 목표 매설물(19)이 존재하지 않을 때의 정전 용량의 변화에 따라서 기준 정전 용량이 미리 기억되어 있다. 따라서, MPU(65)는 본 실시예에 있어서, 기준치 기억 수단을 구성하고 있다. 또한 MPU(65)는 검출한 정전 용량의 변화와 기억한 정전 용량의 변화를 비교하여, 상기 지하의 목표 매설물(19)의 존재를 검출하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 본 실시예에 있어서, MPU(65)는 연산 수단을 구성하고 있다.

지하 매설물 탐지작업에 있어서는 ON측의 조작 버튼(13a)을 눌러 장치를 기동 상태로 한다. 이어서 팔꿈치 대는 부분(15a, 15b)에 작업자의 팔꿈치를 대도록 하고, 파지부(9a, 9b)를 파지(把持)하여, 탐지부(5)를 도 2와 같이 하여 지면(17)에 대하여, H=30㎜ 내지 40㎜의 거리로 세트하여, 작업을 개시한다.

상기 정전 용량 센서(29)가 정전 용량의 변화를 검출하면, 발진회로(59)로부터 정전 용량의 변화에 대응한 주파수 변화로서 주파수 전압 변환회로(61)에 입력된다. 이 주파수 전압 변환회로(61)에서는 입력된 주파수 변화를 전압 변화로 변환하여, A/D 변환회로(63)에 입력한다. 이 A/D 변환회로(63)에서는 입력된 전압 변화를 디지털 신호의 이진수로 바꾸어, MPU(65)에 입력한다. 이 MPU(65)에서는 검출에 의해 입력된 정전 용량의 변화와 상기 기억된 기준 정전 용량의 변화가 비교된다.

상기 MPU(65)는 상기 비교 결과에 의해서, 도 2와 같이 지면(17) 내에 지뢰등의 목표 매설물(19)이 존재하고 있는 것을 검지하여, 구동회로(67)에 출력한다. 이것에 의해서 구동회로(67)는 부저(55)에 신호를 출력하여, 상기 부저(55)가 기동하여 목표 매설물(19)의 존재를 경보음에 의해서 알릴 수 있다. 따라서, 작업자는 지면(17) 내의 목표 매설물(19)의 존재를 정밀도 좋게 탐지할 수 있다.

작업 종료 후에는 OFF 측의 조작 버튼(13b)을 누르는 것으로, 지하 매설물 탐지 장치(1)를 비가동 상태로 할 수 있다.

도 7은 상기 정전 용량의 변화의 비교를 도시하는 그래프의 일례를 도시한 것이다. 도 7의 가로축은 시간(t)이고, 세로축은 정전 용량(ε)의 변화를 도시하고 있다. ε1은 지면(17) 내에 목표 매설물(19)이 존재하지 않는 경우의 정전 용량의 변화이고, 목표 매설물(19)이 존재하면, εs와 같이 정전 용량은 증가하여, ε2에까지 도달한다. 따라서, MPU(65)는 ε1에 따라서 기준 정전 용량(ε2)을 설정하여, 미리 MPU(65)가 기억한다. 이것에 의해, 검출된 정전 용량의 변화(εs)가 기준 정전 용량(ε2)을 초과함으로써, 목표 매설물(19)을 검출할 수 있다. 즉, 검출된 정전 용량(εs)이 기준 정전 용량(ε2)을 넘는 것에 도달하였을 때에 MPU(65)가 구동회로(67)에 신호를 출력하여, 부저(55)를 가동시키도록 하고 있다.

상기 기준 정전 용량(ε2)의 설정은 목표 매설물(19)의 종류에 따라서 변경하는 것도 가능하다. 또한, 정전 용량의 변화(εs)의 안쪽 틀의 면적, 정전 용량의 변화(εs)의 상태에 의해 목표 매설물(19)의 종류를 분별하는 것도 가능하다.

그리고, 이와 같이 목표 매설물(19)의 존재를 정전 용량의 변화로 검출할 수 있기 때문에, 목표 매설물(19)이 수지 등으로 형성된 지뢰 등이어도, 정밀도 좋게검출할 수 있다.

또한, 목표 매설물(19)이 전자파를 감지하여 기폭하는 지뢰이더라도, 본 실시예의 지뢰 탐지기(1)는 정전 용량의 변화에 의해 탐지하는 것이기 때문에 기폭시키지 않고서 정밀도 좋게 탐지할 수 있다.

상기 정전 용량 센서(29)는 상기 기판(27)의 밑면에 동심 환상으로 배치한 도전성 금속 박판으로 된 측정 전극(31) 및 접지 전극(33)이기 때문에, 기판(27)을 지면에 대향시켜, 지면에 대하여 전후 좌우로 임의로 이동시킴으로써 지하의 정전 용량의 변화(ε)를 정확히 검출하여, 목표 매설물(19)을 더욱 정밀도 좋게 탐지할 수 있다.

상기 정전 용량 센서(29)는 상기 기판(27)을 관통하는 단자부(35, 37)를 일체로 갖고, 상기 단자부(35, 37)를 상기 기판(27)의 윗면에 설치한 회로(43)에 전기적으로 접속시켰기 때문에, 기판(27)의 밑면에 설치한 정전 용량 센서(29)를 기판(27) 윗면의 회로(43)에 용이하게 전기적으로 접속시킬 수 있다.

상기 기판(27)의 밑면에 상기 정전 용량 센서(29)를 덮도록 비도전성 수지재인 수지판(45)을 설치하였기 때문에, 상기 기판(27)을 지면에 대향시켜, 정전 용량 센서(29)에 의해서 지하의 정전 용량(ε)의 변화를 정확히 검출할 수 있으면서, 수지판(45)에 의해서 정전 용량 센서(29)를 보호할 수 있다.

지하에 목표 매설물(19)의 존재가 있었을 때, 작업자는 부저(55)에 의해서 상기 목표 매설물(19)의 존재를 즉시 알 수 있다.

도 8은 상기 컨트롤러(49)의 변형예를 도시하고 있다. 또, 도 8에 있어서도 6과 대응하는 구성 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명한다.

도 8의 컨트롤러(49A)에서는 상기 A/D 변환회로(63) 및 MPU(65) 대신에, 전압 비교회로(69), 기준 전압 발생회로(71)를 설치하고 있다. 그리고, 정전 용량 센서(29), 발진회로(59), 주파수 전압 변환회로(61), 전압 비교회로(69), 기준 전압 발생회로(71)가 컨트롤러(49A)를 구성하고 있다.

상기 기준 전압 발생회로(71)에서는 전압 비교회로(69)에 있어서 비교해야 할 기준 전압을 발생시키는 것으로, 설정해야 할 기준 정전 용량(ε2)에 대응한 기준 전압이 발생된다. 따라서, 기준 전압 발생회로(71)는 본 실시예에 있어서 기준치 기억 수단을 구성하고 있다.

상기 기준 전압 발생회로(71)에서 발생한 기준 전압이 전압 비교회로(69)에 보내지고, 검출된 정전 용량의 변화(εs)에 따른 전압 변화와 비교되어, 비교 결과에 따라서 도 7과 같이 εs가 ε2를 넘었을 때에 구동회로(67)를 통해서 부저(55)에 신호가 출력된다. 따라서, 본 실시예에 있어서도, 부저의 경보음에 의해서 목표 매설물(19)을 정밀도 좋게 탐지할 수 있다.

또, 상기 실시예에서는 지하 매설물 탐지 장치(1)를 작업자가 파지함으로써 취급하도록 하였지만, 조작 막대(9a, 9b)의 끝부를 주행 가능한 기대의 앞단에 장착하고, 탐지부(5)를 기대의 전방에 편중형으로 닿도록 하여 탐지부(5)와 지면(17)의 높이(H)를 일정하게 유지하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 탐지부(5)의 밑면에, 하중을 분산시키는 것이 가능한 매트형의 쿠션을 형성하고, 상기 매트형의 쿠션을 지면에 설치시킴으로써, 탐지부(5)와 지면의높이(H)를 유지하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

상기 소정 장치에서는 부저(55) 외에 조작 박스(11) 등에 정전 용량의 변화, 비교 결과 등을 수치 또는 그래프 등으로 도시하는 표시부로 구성하는 것도 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 관계되는 지하 매설물 탐지 장치는 목표 매설물이 수지 등에 의해서 형성되는 등 그 재질 여하에 관계없이, 정전 용량의 변화의 비교에 의해서 지하의 목표 매설물의 존재를 정밀도 좋게 탐지하는 데 적합하다.

Claims

지면에 대향시키는 기판에 장착되어 지하의 정전 용량의 변화를 검출하는 정전 용량 센서와;

상기 지하에 목표 매설물이 존재하지 않을 때의 정전 용량의 변화에 따라서 기준 정전 용량을 미리 기억하는 기준치 기억 수단과;

상기 검출한 정전 용량의 변화와 상기 기억한 정전 용량을 비교하여 상기 지하의 목표 매설물의 존재를 검출하는 연산 수단; 및

상기 연산 수단의 신호를 받아 상기 목표 매설물의 존재를 알리는 소정 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 탐지 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 정전 용량 센서는 상기 기판의 밑면에 동심 환상으로 배치한 도전성 금속판으로 된 측정 전극 및 접지 전극인 것을 특징으로 하는 지하 매설물 탐지 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 정전 용량 센서는 상기 기판을 관통하는 단자부를 일체로 가지며,

상기 단자부는 상기 기판의 윗면에 설치된 회로에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 지하 매설물 탐지 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 기판의 밑면에, 상기 정전 용량 센서를 덮도록 비도전성 수지재를 설치한 것을 특징으로 하는 지하 매설물 탐지 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 장치는 상기 연산 수단의 신호를 받아 상기 목표 매설물의 존재를 경보음에 의해서 알리는 부저인 것을 특징으로 하는 지하 매설물 탐지 장치.