JP4609742B2

JP4609742B2 - 地中レーダ探査装置および探査データ収集方法

Info

Publication number: JP4609742B2
Application number: JP2000236031A
Authority: JP
Inventors: 光彦小山; 喜英出口; 恭二土井; 憲明木村; 康成森; 孝佳弓井
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: JP2002048865A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中レーダ探査装置および探査データ収集方法に係り、特に、埋設深さの異なる地中内の配管、ケーブルを地表面上より１回の探査により容易に検出できる地中レーダ探査装置および探査データ収集方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電波を利用して地中に存在する埋設物を、非破壊的に地上から探知し、分解能良く高精度に可視画像化するレーダ技術が各国で盛んに研究されていることは一般的に知られている。特に、地中には、通信・電力用ケーブル・ガス・水道の管路等が多数埋設されているので、地上を走行しながらレーダで地中を探知する地中レーダ探査機が良く使用されている。この地中レーダ探査機の探査システムとしては、例えば、高周波の送信信号を等間隔に区切ってパルス状にして発射するパルス変調レーダ（パルスレーダ）を用いたものと、周波数が、例えば、正弦波、三角波、あるいはノコギリ波のように周期的に変化されて発信される周波数変調レーダ（ＦＭ−ＣＷレーダ）を用いたものとがある。一例として、図５には、パルス変調レーダ（パルスレーダ）を用いたブロック構成図の波形観測システムを示す。図６はその波形観測システムを用いた地中レーダ探査機の外観図の一例である。図５あるいは図６において、波形観測システムの信号源としては、トリガ信号発生器７１からの指令により、インパルス、あるいは、モノサイクルパルスがインパルス発生器７３より発信している。このパルス信号が送信アンテナ７５に印加され、送信アンテナ７５より放射された電磁波パルスが地中７７の埋設物７９を照射する。この電波の一部は、埋設物７９によって反射されて、受信アンテナ８１で検出される。受信信号はサンプリング検出器８３で、低周波信号により変換されて、計測器のＡ／Ｄ変換器８５でディジタル化されて、計算機の信号処理装置８７にメモリとして蓄積される。信号処理装置８７では、背景雑音除去、パルス圧縮、あるいは、２値化処理等されてディスプレイ８９に表示される。送信アンテナ７５および受信アンテナ８１は、走行装置９１に一定の間隔を保って取り付けられており、走行装置９１が一定距離移動する間に送信アンテナ７５から電波を発信し、地中７７に埋設している埋設物７９から反射した電波を受信アンテナ８１で受信し、その探査した信号を信号処理装置８７に送信している。観測位置の情報は、走行装置９１に付設された位置検出器９３から発生し、走行制御装置９５を経て、信号処理装置８７に入力され、Ａ／Ｄ変換器８５からの観測波形と対応づけて記録される。
【０００３】
また、周波数変調レーダ（ＦＭ−ＣＷレーダ）を用いたものは、送信信号に周波数変調（ＦＭ）を施して送信信号の占有周波数帯域幅を広げて連続波（ＣＷ）を送信しつつ、同時に埋設物７９からの反射信号を受信して埋設物７９を探査している。受信信号は基準信号と混合されてドプラ周波数だけずれた中間周波数（ＩＦ信号）に変換され、次の信号処理器に供給される。この周波数変調レーダ（ＦＭ−ＣＷレーダ）を用いた地中レーダ探査機は、図６に示す外観図と同様に、パルス発生器、信号処理部、送信アンテナ７５および受信アンテナ８１が、走行装置９１に取り付けられており、走行装置９１が一定距離移動する間に送信アンテナ７５から電波を発信し、地中７７に埋設している埋設物７９から反射した電波を受信アンテナ８１で受信し、その探査した信号を信号処理部に送信している。観測位置の情報は、走行装置９１に付設された位置検出器９３から発生し、走行制御装置９５を経て、信号処理部に入力され、Ａ／Ｄ変換器８５からの観測波形と対応づけて記録される。
【０００４】
この種の地中レーダ探査機では、送信アンテナ７５を出た電波は大半が地表面で反射し、受信アンテナ８１へ直接回り込んで入ってくるので、これを的確に除去することで精度の高い探査ができる。浅い深度の埋設物７９ａからのエコーは比較的強いので、受信信号のゲインを全体的に抑制することで対処できるが、深い深度にある埋設物からのエコーは微弱であるためゲインを大きくする必要がある。深い深度の埋設物７９ｂに合わせてゲインを設定してしまうと、受信機が飽和して検出ができなくなるという問題がある。これを防ぐため、ＳＴＣ（Sensitivity Time Control）の機能を使って地表面からの反射波が混じらないように受信の作動を遅らせ、深い埋設物７９ｂの探査の際に感度を上げて探査することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通常の地中レーダ探査機においては、探査機の単位移動距離毎にエンコーダのパルスを発生させ、このパルスの入力に伴って信号の送受信が行われ、一つのエンコーダ入力に対して一種類のデータを得る構成となっている。したがって、ＳＴＣ機能を有する地中レーダ探査機の場合では、深い地点にある埋設物を検出するときにはＳＴＣ機能を作動させる必要があるが、浅い地点にある埋設物を検出するときにはＳＴＣ機能を作動させない方が有利となる。このため、従来のＳＴＣ機能を有する地中レーダ探査機でデータを収集する場合には、ＳＴＣ機能を作動させて深い地点の埋設物の計測を行うと共に、更に、ＳＴＣ機能を作動させないで浅い地点の埋設物をもう一度計測する必要がある。このため、少なくとも浅い地点と深い地点との二回の計測が必要となり、計測に手間がかかるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、深い地点からの信号を計測する際に効果のあるＳＴＣ機能を作動させたデータと、浅い地点からの信号を計測する際に強い信号を得るようにＳＴＣ機能を作動させないデータとを１回の走査によって一度に取り込むことにより、計測時の工数を省くことができる地中レーダ探査装置および探査データ収集方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る地中レーダ探査装置は、ＦＭ−ＣＷレーダを用いた地中レーダ探査装置であって、探査装置の位置移動単位距離毎にパルスを発生させるエンコーダを有し、このエンコーダによるエンコーダパルス間隔の中間で別途に第１および第２のパルスを発生させるパルス発生器を有し、前記第１パルスと、第２パルスとを交互に出力可能としておき、送受信アンテナと信号処理部との間に、送信アンテナによる送信に遅れて受信アンテナによる受信が行われるように送受信タイミングを制御するＳＴＣ機能を有するＳＴＣモジュールを備え、前記第１パルスと第２パルスによりこのＳＴＣモジュールの前記ＳＴＣ機能を動作させるオン動作と、前記送信アンテナによる送信と前記受信アンテナによる受信とが同時に行われるオフ動作とを切り替えるスイッチ手段により深い位置にある埋設物と浅い位置にある埋設物とを１回の走査により探査可能としてなる構成とした。
【０００８】
上記構成において、前記ＳＴＣモジュールの前段もしくは後段にゲイン調整手段を設け、前記パルス発生器による切替パルス毎に前記ＳＴＣのオン・オフ動作に同期して前記ゲイン調整手段によるゲイン切替調整をなすようにすればよく、また、前記ゲイン調整手段は多段に分割したレシーブアンプと、短絡スイッチ回路とを有し、前記ＳＴＣモジュールのＳＴＣオンオフ切替タイミングに合わせて前記短絡スイッチを作動させてＳＴＣ機能を作動させないときにレシーブアンプを短絡させてゲインを抑え、ＳＴＣ機能を作動させたときにゲインを大きくするようコントローラを備えた構成とすることが望ましい。
【０００９】
本発明に係る地中レーダ探査データ収集方法は、ＦＭ−ＣＷレーダを用い地表面に面している送信アンテナから電波を発信し、地中に埋設している埋設物から反射した電波を受信アンテナで受信し、埋設物を地表面上から探査する地中レーダ探査装置によるデータ収集方法において、
【００１０】
探査装置の位置移動単位距離毎に発生するパルス間の中間で、送信アンテナによる送信に遅れて受信アンテナによる受信が行われるように送受信タイミングを制御するＳＴＣ機能を有するＳＴＣモジュールのＯＮ動作とＯＦＦ動作とを切り替えることにより、ＳＴＣ機能の作動および前記送信アンテナによる送信と前記受信アンテナによる受信とが同時に行われる非作動とを交互に切り替え、ＳＴＣ作動時データとＳＴＣ非作動時データを収集して、１回の走査で深浅埋設物を同時探査可能としたことを特徴としている。
【００１１】
この場合において、探査装置の位置移動単位距離毎にパルスを発生させるエンコーダから一つのエンコーダパルス信号を受けたパルス発生器で第１および第２パルス信号を発生し、前記第１パルス信号でＳＴＣ機能を作動あるいは非作動のいずれかにさせるとともに、第２パルス信号ではＳＴＣ機能を第１パルス信号の反対に作動させ、かつ、ＳＴＣ機能の作動および非作動を交互に出力するようにＳＴＣ用コントローラで制御するようにすればよい。また、受信アンテナからの電波を多段に分割したレシーブアンプを介して信号処理回路を経て表示器に送信するとき、ＳＴＣ機能を作動させないときにレシーブアンプを短絡させてゲインを抑え、ＳＴＣ機能を作動させたときにゲインを大きくするよう制御することが望ましい。
【００１２】
【作用】
上記構成によれば、地中レーダ探査装置が移動する単位距離毎にエンコーダがパルスを発生するが、このエンコーダによるエンコーダパルス間隔の中間で別途に第１および第２のパルスを発生させる。これにより、エンコーダパルスによる第１パルスと、パルス発生器の第２パルス信号とが交互に出力するようになる。
【００１３】
二つのパルス信号の列は、例えば、奇数番がＳＴＣモジュールをＯＮ（作動）の状態に、偶数番がＯＦＦ（非作動）の状態になるようにＳＴＣ用コントローラで制御する。ここで、以下に用いるＳＴＣ機能のＳＴＣ−ＯＮ（作動時の機能あり）およびＳＴＣ−ＯＦＦ（非作動の機能なし）について、図４を用いて説明する。図４はＳＴＣ−ＯＮの作動を示している。図４（ａ）では、送信アンテナ７５を出た電波はその大半が地表面で反射し、受信アンテナ８１へと入ってくる。しかし、受信アンテナ８１の後段に設けられたＳＴＣスイッチ４５が「開」であるため出力信号は現われない。一方、送信アンテナ７５を出た電波の一部は地中へと進入し、埋設物へと向かって行く。図４（ｂ）では、送信アンテナ７５前段に設けられたＳＴＣスイッチ３３を「開」にすることによりその直後から発信を停止する。一方、地中に侵入した電波はまだ受信アンテナ８１に届かず、しかも受信アンテナ８１後段のスイッチ４５も「開」のままであるため出力信号は現われないままである。図４（ｃ）では、受信アンテナ８１後段のスイッチ４５が閉じられるため埋設物からの反射信号を受信し、出力が現われる。一方送信アンテナ７５前段のスイッチ３３は「開」のままであるため地表面からの反射はない。したがって、埋設物からの反射のみを選別して受信できる。これにより、ＳＴＣ−ＯＮの作動では、受信信号のゲインを大きくすることが可能となり、深い位置にある埋設物の検出を精度良く行うことができる。ＳＴＣ−ＯＦＦ（非作動）については、図示しないが、図４に示す、送信アンテナ７５前段のＳＴＣスイッチ３３、および、受信アンテナ８１後段のＳＴＣスイッチ４５は閉じられたままの状態であり、両方のＳＴＣスイッチは導通状態に固定されている。このために、ＳＴＣ−ＯＦＦの作動では、地表面からの反射波を弱くするため送信アンテナ７５からの受信信号のゲインを小さくする必要がある。これにより、地表面からの反射も弱くすることが可能となり、浅い位置にある埋設物の検出ができるようになっている。このようなＳＴＣスイッチ３３，４５の切替は、周波数を例えば２５６段階に分割して送信する場合に、分割周波数の送信毎に行なわせるようにすればよい。
【００１４】
前記のように、ＳＴＣ用コントローラによる制御の結果、レーダ信号の列は、ＳＴＣモジュールをＯＮ−ＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦ……のように、ＳＴＣ−ＯＮとＳＴＣ−ＯＦＦとの状態が交互に並んだデータ列となる。したがって、奇数番のみのデータを処理すると深い地点に強いＳＴＣ−ＯＮ状態の出力が得られ、偶数番のみのデータを処理すると浅い地点に強いＳＴＣ−ＯＦＦ状態の出力が得られる。こうして１回の計測で二種類のデータを収集することができる。このデータを解析することにより、深い位置にある埋設物と、浅い位置にある埋設物を１回の走査により探査することができる。
【００１５】
また、受信アンテナで受信した電波は多段に分割したレシーブアンプで調整して信号処理回路に出力している。この電波は、ＳＴＣ機能をＯＦＦにした場合には、後段のレシーブアンプを短絡させて作動しないようにしてゲインを抑え、ＳＴＣ機能をＯＮにした場合には、両方のレシーブアンプを作動させてゲインを大きくしている。このように、ＳＴＣタイミング調整モジュールのパルス発生器は、レシーブアンプのゲインを調整するために出力側スイッチの作動を切り替え、ＳＴＣ機能有り（ＯＮ）では多段のレシーブアンプで調整することにより深い地点にある埋設物の検出を、また、ＳＴＣ機能無し（ＯＦＦ）では１段のレシーブアンプで調整することによりレシーブアンプが飽和することがない最大範囲にして浅い地点にある埋設物の検出を精度良く検出している。もちろん、ゲイン調整は段階的ではなく、連続的に調整できるようなものでもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る地中レーダ探査装置および探査データ収集方法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地中レーダ探査システムの構成ブロック図、図２は地中レーダ探査システムのタイムチャート図、図３は地中レーダ探査システムの具体的な一例の全体構成ブロック図である。なお、従来例と同一部品には同一符号を付して説明は省略する。
【００１７】
図１において、地中レーダ探査装置１は、走行装置９１（図６参照）と連動したエンコーダ１１から図２（ａ）に示すように一定の間隔Ｌａ毎に一つのエンコーダパルスＥａを発生している。このパルスは機器の動作開始トリガとなっているとともに、このエンコーダパルスＥａは探査装置１の単位移動距離毎に発生している。本実施例の場合には、１ｃｍ移動毎にエンコーダパルスＥａが出ているとともに、エンコーダ１１の出力側にバッファを介在させ、最初のパルスが入ってきたら、バッファで遅らせた時間差で第２パルスを発生するようにしている。
【００１８】
図１のブロック図に示すように、エンコーダ１１からパルスＥａが発生するが、これを受けてパルス発生器１３はエンコーダパルスＥａに同期する第１パルスＥｂと、設定された時間差Ｔａをおいて第２パルスＥｃを発生させるようにしている。エンコーダ１１が一定の間隔Ｌａ毎にエンコーダパルスＥａを発生すると、パルス発生器１３ではエンコーダパルスＥａに同期する第１パルスＥｂ（＝Ｅａ）と、これに時間差をおいて第２パルスＥｃを発生させることを繰り返す。この第１パルスＥｂによって、図２（ｃ）に示すように、ＳＴＣ−ＯＮ動作させ、第２パルスＥｃによってＳＴＣ−ＯＦＦ動作させる。これがエンコーダパルスＥａの発生毎に繰り返すことにより、図２（ｄ）に示すように、ＳＴＣ−ＯＮ動作と、ＳＴＣ−ＯＦＦ動作とが交互に切り替えられる。なお、この順次は不同であり、第１パルスＥｂ（Ｅａ）によってＳＴＣ−ＯＦＦ動作させ、第２パルスＥｃによってＳＴＣ−ＯＮ動作させるようにしても良い。
【００１９】
以上のように、エンコーダ１１とパルス発生器１３とは、エンコーダ１１により発生されるエンコーダパルスＥａによって、図２（ａ）に示される一定の間隔Ｌａの間に、図２（ｂ）に示すようにＳＴＣモジュールの切替パルスＥｂ、Ｅｃが発生され、二つの第１、第２パルス間隔ＴａがＳＴＣ−ＯＮとなり、第２パルスと次の第１パルスとの間隔ＬｂがＳＴＣ−ＯＦＦとなる。
【００２０】
この二つの第１パルスＥｂと第２パルスＥｃとは、ＳＴＣ用コントローラ１５とサンプルパルス発生器１７とに出力されている。ＳＴＣ用コントローラ１５は、二つの第１パルスＥｂと第２パルスＥｃを受けて、図２（ｃ）に示すように、第１パルスＥｂではＳＴＣ用スイッチ１９にＳＴＣ−ＯＮ（ＳＴＣ機能有り）とし、第２パルスＥｃではＳＴＣ−ＯＦＦ（ＳＴＣ機能無し）との指令を出力している。これにより、図２（ｄ）に示すように、第１パルスＥｂのＳＴＣ−ＯＮと、第２パルスＥｃのＳＴＣ−ＯＦＦとの信号が交互に並べられて出力するようにしている。なお、第１パルスＥｂから第２パルスＥｃまでの時間Ｔａはバッファにより設定されるが、これは発信周波数を分割したデータ数だけ受信できる間隔に設定する。周波数を２５６個に分割した場合にはこの２５６個のデータ数を受信できる時間に設定すれば良く、必要に応じて１２８個でもよく、分割数に応じて設定する。したがって、第１パルスＥｂから第２パルスＥｃまでは一定時間であるが、エンコーダパルスの一定の間隔Ｌａは、移動距離に応じるため、ＳＴＣ−ＯＦＦ（ＳＴＣ機能無し）の期間が実際上は変動する。バッファ時間は、第１パルスＥｂが出てからデータ収集が終わるまでの時間を見て、プラスアルファの時間の余裕を見て第２パルスＥｃが出るように設定されている。
【００２１】
ＳＴＣ用スイッチ回路１９は、電圧制御発信器（ＶＣＯ）２１と送信アンテナ７５との間に挿入されて送信アンテナ７５からの発信電波の伝達と遮断、および、受信アンテナ８１とＡ／Ｄ変換器２５との間に挿入されて受信アンテナ８１からの反射電波受信の伝達と遮断を行っている。サンプルパルス発生器１７は、ＳＴＣ用コントローラ１５と同様に、第１パルスＥｂと第２パルスＥｃの信号を受けて、データを取り込むための信号をサンプルパルスとしてＡ／Ｄ変換器２５に出力している。
【００２２】
送信アンテナ７５および受信アンテナ８１は、送信アンテナ７５から電波を発信し、埋設物７９からの反射の電波を受信アンテナ８１で受けているが、ＳＴＣ用スイッチ１９によりＳＴＣ−ＯＮと、ＳＴＣ−ＯＦＦとの指令を交互に受けて、ＳＴＣ−ＯＮで深い地点にある埋設物７９ａと、ＳＴＣ−ＯＦＦで浅い地点にある埋設物７９ｂの検出を行っている。これにより深い地点にある埋設物７９ａと、浅い地点にある埋設物７９ｂの二種類のデータを１回の計測で収集することを行っている。また、受信アンテナ８１とＳＴＣ用スイッチ１９との間にはゲイン調整器２７が配設されており、深い地点にある埋設物７９ａ、あるいは、浅い地点にある埋設物７９ｂのいずれかを探査するかに応じて、受信アンテナ８１からの受信信号のゲインを調整している。このゲイン調整器２７は、ＳＴＣ用スイッチ１９とＡ／Ｄ変換器２５との間に配設しても良い。
【００２３】
信号処理部としての計算機２９は、ＳＴＣ−ＯＮと、ＳＴＣ−ＯＦＦとの交互に並べられたデータを受けて、深い地点にある埋設物７９ａ、および、浅い地点にある埋設物７９ｂの位置を演算して求めて、後述する表示器５１に表示している。このとき、本実施例では、ＳＴＣ−ＯＮの信号データと、ＳＴＣ−ＯＦＦの信号データとは、共に２５６個のデータ数に設定している。これにより、ＳＴＣ−ＯＮの信号データと、ＳＴＣ−ＯＦＦの信号データとの峻別は、データの数をカウントすれば明確に区別できる。この峻別は、ＳＴＣ−ＯＮの信号データ、あるいは、ＳＴＣ−ＯＦＦの信号データのいずれかが入った後に、リセットして次のデータが来るのを待機するようにして区分している。本実施例での２５６個のデータ数は、周波数を２５６段階に分割して各周波数のデータを収集するようにしていることから設定された数字であり、ＦＭ−ＣＷのレーダの手法であり、このデータ数は、１２８個あるいは６４個のいずれでも良い。
【００２４】
図３は、地中レーダ探査装置の一例の全体構成図である。図３において、地中レーダ探査装置１は、電圧制御発信器（ＶＣＯ）２１から発信された電圧が方向性結合器３１で入力側ＦＥＴスイッチ（ＳＴＣスイッチ）３３と、その一部がミキサ３５に分離されて出力される。入力側ＦＥＴスイッチ３３はＳＴＣ用スイッチ回路１９の一部であり、ＳＴＣ用コントローラ１５からの指令により開閉の制御が行われている。入力側ＦＥＴスイッチ３３からの電波は出力アンプ３７、アンテナ切り替えスイッチ３９を経て送受信アンテナ４１に送信される。送受信アンテナ４１は、アンテナ切り替えスイッチ３９により送信アンテナ７５および受信アンテナ８１とに切り替えられ、前記のように送信アンテナ７５から電波を発信し、埋設物７９からの反射の電波を受信アンテナ８１で受けている。
【００２５】
受信アンテナ８１で受けた電波は、２段で構成されるレシーブアンプ２３と出力側スイッチ４３のゲイン調整器２７から出力側ＦＥＴスイッチ（ＳＴＣスイッチ）４５を経てミキサ３５に送信される。出力側ＦＥＴスイッチ４５はＳＴＣ用スイッチ回路１９の一部であり、ＳＴＣ用コントローラ１５からの指令により開閉の制御が行われている。ＳＴＣ用コントローラ１５、入力側ＦＥＴスイッチ３３、および、出力側ＦＥＴスイッチ４５は、ディジタルＳＴＣモジュールＤｍを構成している。
【００２６】
ミキサ３５では、方向性結合器３１から分離されて出力されて電波と、出力側ＦＥＴスイッチ４５を経た埋設物７９の反射電波とを掛算処理（検波）してＩＦ信号（中間周波数信号）を得る。ＩＦアンプ４７では内蔵されたフィルタにより高周波成分を除去し信号を増幅してＡ／Ｄ変換器２５に出力している。また、Ａ／Ｄ変換器２５では、受信アンテナ８１からＩＦアンプ４７を経た信号と、サンプルパルス発生器１７からのサンプルパルスによりＡ／Ｄを行い信号処理回路４９に送る。表示器５１は、信号処理回路４９で処理された結果を表示する。この表示器５１には、断面表示モード（Ｂモード）、あるいは、平面表示モード（Ｃモード）等により埋設物７９が表示される。
【００２７】
出力側スイッチ４３は、エンコーダ１１に接続されるＳＴＣタイミング調整モジュール５３からの指令により開閉の制御が行われている。ＳＴＣタイミング調整モジュール５３は、パルス発生器１３を含み、バーストクロック５５、出力側スイッチ４３、および、入力側ＦＥＴスイッチ３３と出力側ＦＥＴスイッチ４３とに接続され、ＳＴＣ機能に必要なタイミングの調整を行っている。バーストクロック５５は、サンプルパルス発生器１７、アンテナ切り替えタイミングパルス発生器５７、および、周波数掃引用露圧発生器５９とに接続され、タイミングを調整する際の基準となる。アンテナ切り替えタイミングパルス発生器５７は、アンテナ切り替えスイッチ３９に接続されており、送受信アンテナ４１の送信アンテナ７５および受信アンテナ８１との切り替えを行っている。周波数掃引用露圧発生器５９は、電圧制御発信器（ＶＣＯ）２１に接続されており、電圧制御発信器（ＶＣＯ）２１からの発信周波数を調整している。
【００２８】
なお、上記実施例において、２段で構成されるレシーブアンプ２３と出力側スイッチ４３のゲイン調整器２７は、アンテナ切り替えスイッチ３９と出力側ＦＥＴスイッチ４５との間に配設しているが、ゲイン調整器２７は、出力側ＦＥＴスイッチ４５とミキサ３５との間に配設しても良い。
【００２９】
上記のごとく構成した地中レーダ探査装置１の作用は、次の通りである。地中レーダ探査装置１は、ディジタルＳＴＣモジュールＤｍの作動によりＳＴＣ用スイッチ回路１９の入力側ＦＥＴスイッチ３３と出力側ＦＥＴスイッチ４５を制御して、図２に示すように、ＳＴＣ−ＯＮ（ＳＴＣ機能あり）と、ＳＴＣ−ＯＦＦ（ＳＴＣ機能無し）との指令を交互に出力し、ＳＴＣ−ＯＮで深い地点にある埋設物７９ｂと、ＳＴＣ−ＯＦＦで浅い地点にある埋設物７９ａとの検出を行っている。これにより深い地点にある埋設物７９ａと、浅い地点にある埋設物７９ｂの二種類のデータを一回の走査による計測で収集することを行っている。二種類のデータは計算機２９としての信号処理器４９で演算することにより地中７７の埋設物７９の位置を一回の走査によって探査することができるとともに、表示器５１に表示することが行なっている。
【００３０】
また、図３の地中レーダ探査装置１では、埋設物７９から反射された電波を受ける２段で構成されるレシーブアンプ２３と出力側スイッチ４３とが設けられており、この２段のレシーブアンプ２３と出力側スイッチ４３とは次のように作動する。ＳＴＣ−ＯＦＦにされた場合には、ディジタルＳＴＣモジュールＤｍの入力側ＦＥＴスイッチ３３と出力側ＦＥＴスイッチ４３とが両方とも導通状態に接続固定されている。このため、従来の場合には前記のごとく、送信アンテナ７５からの電波が受信アンテナ８１で直接受信されるとともに、地表面からの電波も受信される。この電波信号は、地中からの埋設物７９の反射電波信号に比べて、その強度が圧倒的に大きいため、レシーブアンプ２３が飽和してしまい正確な信号が得られなくなる。また、ＳＴＣ−ＯＮにされた場合には、ディジタルＳＴＣモジュールＤｍの入力側ＦＥＴスイッチ３３と出力側ＦＥＴスイッチ４５とが両方とも導通状態にないため、送信アンテナ７５からの電波が受信アンテナ８１で直接受信されることが無くなるとともに、地表面からの電波も受信されることがなくなり、レシーブアンプ２３のゲインを大きくとることが可能となる。
【００３１】
したがって、上記の要求を満足するために、本実施形態では、前記のように、レシーブアンプ２３を２段に分割し、ＳＴＣ−ＯＦＦにした場合には、ゲイン調整器２７の２つのスイッチ４３を短絡させて、後段のレシーブアンプ２３を作動しないようにしてゲインを抑えている。また、ＳＴＣ−ＯＮにした場合には、両方のゲイン調整器２７のレシーブアンプ２３を作動させてゲインを大きくしている。このように、ＳＴＣタイミング調整モジュール５３は、入力側ＦＥＴスイッチ３３と出力側ＦＥＴスイッチ４５のディジタルＳＴＣモジュールＤｍにエンコーダからのパルス信号を出力しＳＴＣ機能を制御するとともに、レシーブアンプ２３のゲインを調整するために出力側スイッチ４３の作動を切り替えている。これにより、ＳＴＣ−ＯＮで深い地点にある埋設物７９ｂと、ＳＴＣ−ＯＦＦで浅い地点にある埋設物７９ａの検出が精度良く検出されるようになっている。また、深い地点にある埋設物７９ａと、浅い地点にある埋設物７９ｂの二種類のデータを１回の走査により計測できるとともに、ゲインを調整することにより正確に収集することができる。
【００３２】
上記に記載したように本発明は、地表面に面している送信アンテナから電波を発信し、地中に埋設している埋設物から反射した電波を受信アンテナで受信し、埋設物を地表面上から探査するに際して、深い地中の位置に埋設している埋設物はＳＴＣ機能を作動させて検出し、かつ、浅い地中の位置に埋設している埋設物はＳＴＣ機能を作動させないで検出するとともに、ＳＴＣ機能の作動および非作動とを交互に切り替えて１回の走査で埋設物を探査する構成としているため、深い地点からの信号を計測する際に効果のあるＳＴＣ機能を作動させたデータと、浅い地点からの信号を計測する際に強い信号を得るようにＳＴＣ機能を作動させないデータとを一回の走査で一度に取り込むことにより、計測時の工数を省くことができる。
上記実施形態では、第１パルスをパルス発生器１３で発生させるようにしているが、エンコーダパルスを直接用いるようにしてもよいのはもちろんである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、探査装置の単位移動距離毎に発生するエンコーダからエンコーダパルス信号を受け、パルス発生器で第１および第２パルスを発生し、第１パルスと第２パルスとを交互に出力するとともに、第１パルスと第２パルス信号の列は、ＳＴＣ−ＯＮ（作動）と、ＳＴＣ−ＯＦＦ（非作動）とになるようにＳＴＣ用コントローラで制御する構成としているため、深い地点にある埋設物と、浅い地点にある埋設物とを一度に取り込むことにより、計測時の工数を省くことができる。
【００３４】
また、受信アンテナからの電波を多段に分割し、ＳＴＣ機能を作動させない状態のときに一つのレシーブアンプを短絡させて作動しないようにしてゲインを抑え、ＳＴＣ機能を作動させた状態のときに両方のレシーブアンプを作動させてゲインを大きくするようパルス発生器で制御するようにしている。このため、ＳＴＣ機能有り（ＯＮ）では２段のレシーブアンプを作用させゲインを上げることにより深い地点にある埋設物を、また、ＳＴＣ機能無し（ＯＦＦ）では１段のレシーブアンプのみを作用させレシーブアンプが飽和しない最大範囲にすることにより浅い地点にある埋設物の検出を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る地中レーダ探査システムの構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る地中レーダ探査システムのタイムチャート図である。
【図３】本発明の実施形態に係る地中レーダ探査システムの具体的な一例の全体構成ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る地中レーダ探査システムのＳＴＣ−ＯＮの機能と、ＳＴＣ−ＯＦＦの機能とを説明するための図である。
【図５】従来の地中レーダ探査システムの構成ブロック図である。
【図６】従来の地中レーダ探査システムの外観構成図である。
【符号の説明】
１………地中レーダ探査システム、１１………エンコーダ、
１３………パルス発生器、１５………ＳＴＣ用コントローラ、
１７………サンプルパルス発生器、１９………ＳＴＣ用スイッチ回路、
２１………電圧制御発信器（ＶＣＯ）、２３………レシーブアンプ、
２５………Ａ／Ｄ変換器、３１………方向性結合器、
３３………入力側ＦＥＴスイッチ、３５………ミキサ、３７………出力アンプ、
３９………アンテナ切り替えスイッチ、４１………送受信アンテナ、
４３………出力側スイッチ、４５………出力側ＦＥＴスイッチ、
４７………ＩＦアンプ、４９………信号処理回路、５１………表示器、
７５………送信アンテナ、７９………埋設物、８１………受信アンテナ

Claims

ＦＭ−ＣＷレーダを用いた地中レーダ探査装置であって、探査装置の位置移動単位距離毎にパルスを発生させるエンコーダを有し、このエンコーダによるエンコーダパルス間隔の中間で別途に第１および第２のパルスを発生させるパルス発生器を有し、前記第１パルスと、第２パルスとを交互に出力可能としておき、送受信アンテナと信号処理部との間に、送信アンテナによる送信に遅れて受信アンテナによる受信が行われるように送受信タイミングを制御するＳＴＣ機能を有するＳＴＣモジュールを備え、前記第１パルスと第２パルスによりこのＳＴＣモジュールの前記ＳＴＣ機能を動作させるオン動作と、前記送信アンテナによる送信と前記受信アンテナによる受信とが同時に行われるオフ動作とを切り替えるスイッチ手段により深い位置にある埋設物と浅い位置にある埋設物とを１回の走査により探査可能としてなることを特徴とする地中レーダ探査装置。
前記ＳＴＣモジュールの前段もしくは後段にゲイン調整手段を設け、前記パルス発生器による切替パルス毎に前記ＳＴＣのオン・オフ動作に同期して前記ゲイン調整手段によるゲイン切替調整をなすことを特徴とする請求項１に記載の地中レーダ探査装置。
前記ゲイン調整手段は多段に分割したレシーブアンプと、短絡スイッチ回路とを有し、前記ＳＴＣモジュールのＳＴＣオンオフ切替タイミングに合わせて前記短絡スイッチを作動させてＳＴＣ機能を作動させないときにレシーブアンプを短絡させてゲインを抑え、ＳＴＣ機能を作動させたときにゲインを大きくするようコントローラを備えてなることを特徴とする請求項２に記載の地中レーダ探査装置。
ＦＭ−ＣＷレーダを用い地表面に面している送信アンテナから電波を発信し、地中に埋設している埋設物から反射した電波を受信アンテナで受信し、埋設物を地表面上から探査する地中レーダ探査装置によるデータ収集方法において、
探査装置の位置移動単位距離毎に発生するパルス間の中間で、送信アンテナによる送信に遅れて受信アンテナによる受信が行われるように送受信タイミングを制御するＳＴＣ機能を有するＳＴＣモジュールのＯＮ動作とＯＦＦ動作とを切り替えることにより、ＳＴＣ機能の作動および前記送信アンテナによる送信と前記受信アンテナによる受信とが同時に行われる非作動とを交互に切り替え、ＳＴＣ作動時データとＳＴＣ非作動時データを収集して、１回の走査で深浅埋設物を同時探査可能としたことを特徴とする地中レーダ探査データ収集方法。
探査装置の位置移動単位距離毎にパルスを発生させるエンコーダから一つのエンコーダパルス信号を受けたパルス発生器で第１および第２パルス信号を発生し、前記第１パルス信号でＳＴＣ機能を作動あるいは非作動のいずれかにさせるとともに、第２パルス信号ではＳＴＣ機能を第１パルス信号の反対に作動させ、かつ、ＳＴＣ機能の作動および非作動を交互に出力するようにＳＴＣ用コントローラで制御することを特徴とする請求項４記載の地中レーダ探査データ収集方法。
受信アンテナからの電波を多段に分割したレシーブアンプを介して信号処理回路を経て表示器に送信するとき、ＳＴＣ機能を作動させないときにレシーブアンプを短絡させてゲインを抑え、ＳＴＣ機能を作動させたときにゲインを大きくするよう制御することを特徴とする請求項４または請求項５記載の地中レーダ探査データ収集方法。