JPH0136155Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

「考案の技術分野」 この考案は地中に電波を発信し、その反射波を
受信して例えばガス管、水道管、下水管等の地中
埋設管の存在及び埋設方向を探査する地中埋設管
探査装置に関し、特に探査結果をわかり易い形で
表示するように構成した地中埋設管探査装置を提
供しようとするものである。 「従来技術」 特開昭58−158576号公報に開示されるように電
波を地中に向つて発信し、その反射波を受信して
波形処理し、その波形処理の結果により地中埋設
管の有無及び埋設管の埋設方向を探査する方法が
考えられている。 「考案の目的」 この考案は先に提案されている地中埋設管の探
査方法を利用して探査装置を構成するもので、埋
設管の有無及び埋設深度、埋設方向等を直視的な
表現で表示し、その表示からだれにでも容易に埋
設管の有無及び埋設深度、埋設方向を容易に理解
することができる埋設管探査装置を提供しようと
するものである。 「考案の実施例」 第１図にこの考案の一実施例を示す。図中鎖線
で囲む部分１は先に提案された地中埋設管の探査
方法で開示された装置の部分に対応している。 部分１は高周波発振器２と、この高周波発振器
２から出力される高周波信号を例えば１サイクル
分だけ取出すゲート回路と、このゲート回路３か
ら出力される高周波信号を電波として地中に向つ
て発信し、反射波を受信するアンテナ４と、アン
テナ４で受信した受信信号を所定のレベルに増幅
して取出す受信装置５と、アンテナ４から発信さ
れる電波の偏波面を回転させる回転駆動装置６
と、受信信号が得られる回転角度を検出し、後述
する受信信号の正相と逆相の違いに応じて正相検
出信号Paと逆相検出信号Pbを出力する方位判定
回路７とにより構成される。 アンテナ４は少なくとも２組のダイポールアン
テナが互に直交して配置されて構成され、互に直
交するダイポールアンテナの一方を送信アンテナ
とし、他方を受信アンテナとして利用する。送信
アンテナと受信アンテナを直交した関係を保つて
回転させ、発信電波の偏波面を回転させる。これ
と共に送信アンテナと直交して配置した受信アン
テナで反射波を受信する。 偏波面を回転させる方法としてはアンテナを機
械的に回転させる方法と、複数のアンテナ素子を
電子的に切換えて偏波面を回転させる方法とがあ
る。この例ではアンテナ素子を電子的に切換えて
発信電波の偏波面を回転させる場合を説明する。
つまり切換器８を設け、この切換器８に回転駆動
装置６から切換タイミング信号ANを与えてアン
テナ素子を切換る場合を説明する。 切換の実施例として例えば第２図に示すように
８個のアンテナ素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４
Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈを45゜間隔で放射状に配置
し、この８個のアンテナ素子を順次切換ることに
より発信電波の偏波面を45゜ずつ回転させるよう
に構成することができる。第２図においてアンテ
ナ素子はそれぞれ４Ａと４Ｅ、４Ｃと４Ｇ、４Ｂ
と４Ｆ、４Ｄと４Ｈによつてそれぞれ一つのダイ
ポールアンテナを構成する。これら４組のダイポ
ールアンテナに切換器８によつて互に90゜ずつ交
叉する関係を選択して送信端子T₁，T₂と受信端
子R₁，R₂を接続し送信と受信を行なう。 第３図に切換器８の具体的な実施例を示す。ゲ
ート回路３から取出される１サイクル分の高周波
信号は不平衡−平衡変換器１１によつて平衡信号
に変換されて送信端子T₁，T₂に送られる。また
受信端子R₁，R₂に受信した信号は平衡−不平衡
変換器１２によつて不平衡信号に変換し受信手段
５に供給する。 送信端子T₁，T₂、受信端子R₁，R₂と各アンテ
ナ素子４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４F.４
Ｇ，４Ｈの各間には48個のリレー接点S₁₁〜S₄₈を
接続し、これら各リレー接点S₁₁〜S₄₈が第４図に
示すタイミングで順次オン、オフ操作されること
により、 アンテナ素子４Ａと４Ｅが送信アンテナとし
て動作するときアンテナ素子４Ｃと４Ｇが受信
アンテナとして動作する。 アンテナ素子４Ｂと４Ｆが送信アンテナとし
て動作するときアンテナ素子４Ｄと４Ｈが受信
アンテナとして動作する。 アンテナ素子４Ｃと４Ｇが送信アンテナとし
て動作するときアンテナ素子４Ａと４Ｅが受信
アンテナとして動作する。 アンテナ素子４Ｄと４Ｈが送信アンテナとし
て動作するときアンテナ素子４Ｂと４Ｆが受信
アンテナとして動作する。 アンテナ素子４Ａと４Ｅが送信アンテナ（こ
こからとアンテナ素子の励振の極性が反転す
る。）として動作するときアンテナ素子４Ｃと
４Ｇが受信アンテナとして動作する。 アンテナ素子４Ｆと４Ｂが送信アンテナとし
て動作する場合はアンテナ素子４Ａと４Ｄが受
信アンテナとして動作する。 アンテナ素子４Ｇと４Ｃが送信アンテナとし
て動作する場合はアンテナ素子４Ｅと４Ａが受
信アンテナとして動作する。 アンテナ素子４Ｈと４Ｄが送信アンテナとし
て動作する場合はアンテナ素子４Ｆと４Ｂが受
信アンテナとして動作する。 この各タイミングを〜として表わす。これ
らの各タイミング〜をそれぞれ例えば40ミリ
秒間隔で切換走査するものとする。また埋設管を
探査する場合アンテナ素子４Ａを北、４Ｅを南、
４Ｃを東、４Ｇを西の方向に合致させて設定する
ものとする。 ここで埋設管の埋設方向と受信信号の関係につ
いて説明する。 埋設管１３が例えば第５図Ａ〜Ｅに示すように
東西方向に埋設されている場合、第５図Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄに示すように送信及び受信アンテナが埋設
管１３と45゜の角度で交叉する場合にだけ受信信
号１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが得られる。
この現象は管のように細長い形状の物体に向つて
ダイポールアンテナから電波を発信し、その反射
波を送信アンテナと直交する向に配置した受信ア
ンテナによつて受信したときだけ発生する現象で
ある。埋設物が大きな面積を持つ物体の場合はこ
の現象は発生しない。この点は特開昭58−158576
号公報により開示されている通りである。第５図
において信号波形１４は送信信号を表わす。 第５図Ａに示すタイミングのとき、受信端子
R₁，R₂には送信信号１４と同相の正相受信信号
１５ａが得られる。またＢに示すタイミングの
とき受信端子R₁，R₂には送信信号１４と逆相の
関係にある逆相受信信号１５ｂが得られる。同図
Ｃに示すタイミングのとき受信端子R₁，R₂に
は正相受信信号１５ｃが得られる。同図Ｄに示す
タイミングのときは受信端子R₁，R₂には逆相
受信信号１５ｄが得られる。タイミング，，
，では同図Ｅに示すように受信信号は全く得
られない。 また第６図Ａ〜Ｄに示すように埋設管体１３が
南北に埋設されている場合は同図Ａに示すタイミ
ングのとき受信端子R₁とR₂の間に逆相受信信
号１６ａが受信される。また同図Ｂに示すタイミ
ングのとき受信端子R₁とR₂の間に正相受信信
号１６ｂが得られる。同図Ｃに示すタイミング
のときは逆相受信信号１６ｃが得られる。同図Ｄ
に示すタイミングのときは正相受信信号１６ｄ
が得られる。 これらの結果から次の三つの規則を導出するこ
とができる。 (イ) 正相受信信号が得られたとき埋設管１３は送
信端子T₁が接続されたアンテナ素子の位置か
ら＋45゜（時計方向廻りを＋とする）方向に存在
する。 (ロ) 逆相受信信号が得られたとき埋設管１３は送
信端子T₁が接続されたアンテナ素子の位置か
ら−45゜方向の位置に存在する。 (ハ) (イ)及び(ロ)で規定した埋設管の方向はアンテナ
の交叉点を原点として送信端子T₁が接続され
たアンテナ素子を挾む二つの辺の方向である。 この規則から各タイミング〜で受信信号の
位相が正相か逆相かを見ることにより埋設管の原
点（アンテナの交叉点を原点とする）からの方向
を以下に示す表のように規定することができる。

【表】 方位判定回路７では受信装置５から出力される
受信信号の立上りの極性を判定し、立上りが正極
性のとき正相検出信号Paを出力し、立上りが負
極性のとき逆相検出信号Pbを出力し、この正相
検出信号Paと逆相検出信号Pb及び切換タイミン
グ信号ANを方位アドレス発生装置１７に与え、
方位アドレス発生器１７から方位アドレス信号
A₁〜A₈を出力させる。 方位アドレス発生器１７は例えば第７図に示す
ように構成することができる。１７Ａ，１７Ｂは
８進カウンタを示す。この二つの８進カウンタ１
７Ａ，１７Ｂにアンテナ４を切換制御する切換タ
イミング信号ANを与え、切換タイミング信号
ANを計数しタイミング〜の状態を検知す
る。カウンタ１７Ａは正相受信信号を検出したと
き方位アドレス信号を発生する手段として動作
し、カウンタ１７Ｂは逆相受信信号を検出したと
き方位アドレス信号を発生する。カウンタ１７Ａ
と１７Ｂは三つの出力端子Ａ，Ｂ，Ｃを有し、こ
の三つの出力端子Ａ，Ｂ，Ｃをラツチ回路１７
Ｃ，１７Ｄに接続する。ラツチ回路１７Ｃには正
相受信信号を検出したとき方位判定回路７から出
力される正相検出信号Paを与え、そのときのカ
ウンタ１７Ａの計数値をラツチする。またラツチ
回路１７Ｄには逆相受信信号を検出したとき方位
判定回路７から出力される逆相検出信号Pbを与
え、この逆相検出信号Pbによつてカウンタ１７
Ｂの計数値をラツチ回路１７Ｄにラツチする。 カウンタ１７Ａと１７Ｂの計数値と方位アドレ
ス信号A₁〜Anとの関係を例えば第８図に示すよ
うに規定することができる。正相受信信号側を基
準に採ると、第８図Ａに示すようにタイミング
でカウンタ１７Ａの計数値をオールゼロ「０，
０，０」とし、この「０，０，０」のアドレス信
号を北東を表わすアドレス信号A₁と規定する。
タイミングでカウンタ１７Ａの計数値は「０，
０，１」となる。この「０，０，１」のアドレス
信号を東を表わすアドレス信号A₂と規定する。 タイミングでカウンタ１７Ａの計数値は
「０，１，０」となる。この「０，１，０」のア
ドレス信号を南東を表わすアドレス信号A₃と規
定する。 このようにしてカウンタ１７Ａの計数値はアン
テナ４の回転角度を表わす切換タイミング信号
ANによつて一つずつ歩進し、北東を表わすアド
レス「０，０，０」から北を表わすアドレス
「１，１，１」を一巡して次の切換タイミング信
号ANによつて計数値は「０，０，０」に戻り北
東のアドレスに戻る。従つて各タイミング〜
において「０，０，０」〜「１，１，１」に至る
アドレス信号A₁〜A₈がカウンタ１７Ａから出力
され、この各タイミング〜の間に正相受信信
号を検出するとそのタイミングでカウンタ１７Ａ
の計数値をラツチ回路１７Ｃがラツチし、アドレ
スセレクタ２３にそのアドレス信号を出力する。 一方カウンタ１７Ｂは逆相受信信号を検出した
ときの方位アドレス信号を発生するカウンタであ
る。このカウンタ１７Ｂから発生する方位アドレ
ス信号は先に示した表から明らかなように正相受
信信号で規定される方位に対して３タイミング
分、つまり90゜遅れ（時計廻り方向を進みとする）
ている。このためカウンタ１７Ｂはプリセツト可
能なカウンタを用い、カウンタ１７Ａが「０，
０，０」の状態になる毎に設定器１７Ｅから
「１，１，０」をプリセツトし、「１，１，０」を
初期値として計数を始めるように構成する。 このように構成することによりカウンタ１７Ａ
から出力されるアドレス信号と方位の関係及びカ
ウンタ１７Ｂから出力されるアドレス信号と方位
との関係を一致させることができる。よつてこの
二つのラツチ回路１７Ｃ，１７Ｄから出力される
方位アドレスを共通化してアドレスセレクタ２３
に与える。 ラツチ回路１７Ｃ及び１７Ｄにはこの例では５
進カウンタ１７Ｆと１７Ｇを付設し、正相検出信
号Pa及び逆相検出信号Pb自体によつてカウンタ
１７Ａ又は１７Ｂの計数値をラツチしたタイミン
グから五つのタイミングが経過した後にラツチ回
路１７Ｃ及び１７Ｄを５進カウンタ１７Ｆ及び１
７Ｇの桁上げ出力により再度ラツチさせ、ラツチ
回路１７Ｃ又は１７Ｄからそれぞれ二つの方位ア
ドレス信号を発生させるように構成した場合を示
す。つまりこの二つの方位アドレス信号は互に
180゜異なる方位に対応し、この互に逆向の方位に
対応したアドレス信号をアドレスセレクタ２３に
与える。 一方受信装置５から出力される受信信号はAD
変換器１８に与え、その振幅値をAD変換し、そ
のAD変換出力をバツフア１９を介して例えば
RAMのような記憶器２１に振幅データＭとして
与える。この振幅データＭは埋設管の太さを表わ
すもので振幅が大きい程太い埋設管であることが
解る。 AD変換器１８は受信信号の振幅を例えば±１
〜2V，±２〜3V，±４〜5V，±６〜7V，±７〜
8V，±９〜10Vの６段階に量子化し、その各量子
化レベルを例えば４ビツトのデイジタル符号に変
換するものとする。この４ビツトのデイジタル符
号をバツフア１９を介して振幅データＭとして記
憶手段２１に与える。 送信信号と受信信号の時間差を求めることによ
り埋設管の深度を求めることができる。このため
にゲート回路３から出力される送信信号と受信装
置５から得られる受信信号を時間差測定機能を持
つ深度アドレス発生器２２に与え、この深度アド
レス発生器２２において送信信号と受信信号の時
間差を求め、その時間差をデイジタル符号化して
出力し、このデイジタル符号を深度アドレス信号
としてアドレスセレクタ２３に与える。 つまり深度アドレスは地表からの深度に対応付
けされる。例えば０〜10cmの領域をD₁、10〜20
cmの領域をD₂、20〜30cmの領域をD₃……のよう
に10cmの分解能で区分けし、送信信号と受信信号
の時間差からどの領域D₁〜D_oに対応するかを判
定し、対応する領域D₁〜D_oに割付けしたデイジ
タル符号を深度アドレスAD₁〜AD_oとして出力す
る。 記憶器２１は第９図に示すように方位北東、
東、南東、南、南西、西、北西に対応した８つの
記憶領域を有し、この８つの記憶領域を方位アド
レス信号A₁〜A₈によつてアクセスし選択する。
この８つの記憶領域の内部が更にメモリブロツク
B₁〜B_oに細分化され、この細分化されたメモリ
ブロツクB₁〜B_oを深度アドレスAD₁〜AD_oによ
つてアクセスする構造となつている。 従つて方位アドレスA₁〜A₈と深度アドレス
AD₁〜AD_oによつて決まるメモリブロツクB₁〜
B_oに振幅データＭを記憶する。ここで方位アド
レス発生装置１７からは互に逆向の方位を示す二
つのアドレス信号が出力されるから記憶装置２１
は二つのメモリブロツクが一度にアクセスされ、
二つのメモリブロツクに振幅データＭを記憶す
る。この記憶例を例示すると、例えば東西方向で
深度領域D₂に対応する位置に管が埋設されてい
る場合は、第７図にハツチングして示すように方
位アドレスA₇及びA₆と深度アドレスAD₂によつ
てアクセスされる二つのメモリブロツクB₂に振
幅データＭが記憶される。 アドレスセレクタ２３は制御器２４から出力さ
れる書込み、読出し指令信号WRにより記憶器２
１に与えるアドレス信号を切換る。つまり書込み
時は方位アドレス発生器１７と深度アドレス発生
器２２から出力される方位アドレス信号A₁〜A₈
及び深度アドレス信号AD₁〜AD_oを記憶器２１に
与え、読出し時は読出しアドレス発生器２５から
出力される読出し用アドレス信号を記憶器２１に
与える。 読出しアドレス発生器２５は始めにメモリブロ
ツクB₁を読出す深度アドレスAD₁を出力し、こ
の状態で方位アドレスに対応した第１アドレス信
号を歩進させ、各記憶領域のメモリブロツクB₁
について読出しを行なう。次に深度アドレスAD₂
に対応した第２アドレス信号を出力し、各記憶領
域のメモリブロツクB₂について読出しを行なう。
更に各記憶領域のメモリブロツクB₃について読
出しを行なう。このようにして各記憶領域の同一
深度のメモリブロツクについて読出しを行なう。 記憶手段２１から読出したデータはデータ転送
手段２６に一時蓄えられ、DA変換器２７に与え
られる。DA変換器２７は記憶手段２１から読出
された振幅データＭをアナログ信号に変換し、映
像信号発生器２８に与える。映像信号発生器２８
は振幅値を色信号に変換する。つまり±１〜2V
の領域を例えば薄青、±２〜3Vの領域をシアン、
±４〜5Vの領域を緑、±６〜7Vの領域を黄、±７
〜8Vの領域を橙、±８〜10Vの領域を赤となるよ
うに色情報を持つ映像信号を発生させ、この映像
信号をカラー陰極線管２９に与える。 一方アドレスセレクタ２３から読出しアドレス
信号を取出し、この読出しアドレス信号を同期信
号発生器３１に与え同期信号を発生させる。同期
信号を偏向回路３２に与え、カラー陰極線管２９
に偏向信号を与える。カラー陰極線管２９の走査
は第１０図に示すように表示面の中央を原点Ｐと
し、その原点Ｐを中心に円芯円状に走査するもの
とする。このような走査方法をヘリカルスキヤン
と称しレーダ等に用いられている。 一つの円を走査するとき記憶器２１は各記憶領
域の同一深度に対応するメモリブロツクを順に読
出す。各記憶領域は上述したようにそれぞれ方位
に対応付けされている。従つて記憶手段２１から
読出した振幅データを各方位アドレスA₁〜A₈に
対応する陰極線管上の位置に映出することにより
カラー陰極線管２９には第８図に示すようにＸ，
Ｙ軸及びXY軸、軸が仮想される。よつて例
えば第５図に示したように埋設管が東西方向に埋
設されている場合は第１０図に示すようにスポツ
トQ₁，Q₂が横軸Ｘ上に映出される。原点Ｐから
スポツトQ₁，Q₂までの距離は深度を表わし、ス
ポツトQ₁，Q₂の色によつて埋設管の太さを表示
する。尚埋設管が例えばアンテナ素子４Ｃと４Ｄ
の中間に位置した場合には陰極線管の管面上には
Ｘ軸と軸の双方に薄くスポツトが表示され、
Ｘ軸と軸の中間に埋設管が存在することを表
示する。 「考案の効果」 以上説明したようにこの考案によればカラー陰
極線管２９に映出されるスポツトQ₁，Q₂の位置
により埋設管の埋設方向と、埋設深度及び太さ等
を知ることができる。また表示が見易いためだれ
にでも埋設管の方向、深度、太さを見分けること
ができ、取扱いが容易な埋設管探査装置を提供で
きる。 「考案の変形実施例」 上述では８本のアンテナ素子４Ａ〜４Ｈを切換
えてアンテナ４の位置を動かすことなく埋設管の
四つの方向を判別して表示する構造とした場合を
説明したが、アンテナ素子の数は８本に限られる
ことはなく、少なくとも４本以上であればよく、
各アンテナ素子の本数に対応して記憶装置２１に
記憶領域を用意すればよい。 また上述では説明の都合によりアンテナ素子４
Ａを北、４Ｅを南、４Ｃを東、４Ｇを西の方向に
それぞれ合致させて設置すると説明したが、必ず
しもその必要はなく、陰極線管２９に映出される
スポツトQ₁，Q₂を常にＸ線上に位置させるよう
にアンテナを設置し、そのときのアンテナ素子４
Ａ〜４Ｈの方向から埋設管の方向を知ることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を説明するための
系統図、第２図はこの考案に用いるアンテナの一
例を説明するための平面図、第３図はこの考案に
用いるアンテナ切換器の一例を説明するための接
続図、第４図はアンテナ切換器の動作を説明する
ための図、第５図及び第６図はこの考案に用いる
埋設管の埋設方向を探査する方法を説明するため
の図、第７図はこの考案の要部の構造を説明する
ための系統図、第８図は第７図の動作を説明する
ための波形図、第９図はこの考案に用いる記憶器
の内部構造を説明するための図、第１０図はこの
考案による装置の表示の一例を示す正面図であ
る。 ２：高周波発振器、３：ゲート回路、４：アン
テナ、５：受信装置、６：回転駆動装置、７：方
位判定回路、８：アンテナ切換器、１３：埋設
管、１４：送信信号、１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜
１６ｄ：受信信号、１７：方位アドレス発生器、
１８：AD変換器、１９：バツフア、２１：記憶
器、２２：深度アドレス発生器、２３：アドレス
セレクタ、２４：制御器、２５：読出しアドレス
発生器、２６：転送手段、２７：DA変換器、２
８：映像信号発生器、２９：カラー陰極線管、３
１：同期信号発生器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 Ａ 発信電波の偏波面を回転させ所定の回転角度
   毎にパルス状の電波を送信信号として発信し、
   その反射波を受信信号として受信し、受信信号
   の極性と上記偏波面の回転角度を表わすタイミ
   ング信号とにより地中埋設管及びその方向を探
   知する装置において、 Ｂ 上記受信信号の振幅値をAD変換し振幅デー
   タを得るAD変換器と、 Ｃ 上記受信信号の立上りの極性を表わす正相及
   び逆相検出信号及び上記偏波面の角度位置を表
   わすタイミング信号により地中埋設管の方向を
   表わす方位アドレス信号を発生する方位アドレ
   ス発生器と、 Ｄ 上記送信信号の発信時点と上記受信信号の受
   信時点との時間差から地中埋設管の深度を表わ
   す深度アドレスを発生する深度アドレス発生器
   と、 Ｅ 上記方位アドレス発生器から出力される方位
   アドレス信号と上記深度アドレス発生器から出
   力される深度アドレスによつて決まるメモリブ
   ロツクに上記振幅データを記憶する記憶器と、 Ｆ この記憶器の記憶したメモリブロツクを連続
   して読出すための読出しアドレス発生器と、 Ｇ この読出しアドレス発生器から出力される上
   記方位アドレスに対応した第１アドレス信号及
   び上記深度アドレスに対応した第２アドレス信
   号により上記発信電波の偏波面の回転軸芯に対
   応した点を原点として同芯円状に走査し、上記
   振幅データが読出される上記第１アドレスによ
   り表示点の放射方向を規定し、振幅データが読
   出されるように第２アドレスにより表示点の相
   互間距離を規定し、表示点の放射方向と表示点
   の相互間距離から地中埋設管の方向と深度を表
   示する表示器と、 を設けたことを特徴とする地中埋設管探査装置。