JPH02257082A - 地中探査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、地中に埋設された水道管、ケーブル等の地
中の被探査対象の位置を非破壊的に検出する地中探査装
置に関し、特に道路面下に発生する空洞や埋設隠蔽され
た危険物等広い探査エリアを探査することか必要な被探
査対象の探査に使用して好適な地中探査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、地中埋設物の位置を高精度でかつ簡Ｊ１１な構成
で短時間のうちに検出することかできる地中埋設物探査
装置が本出願人から種々提案されている。

この種の装置の構成および作用は概略以下のようなもの
である。

すなわち、移動台車に１−組の送信機および受信機を搭
載し、移動台車を探査ラインに沿って移動させる。この
間探査ラインの各地点において送信機から地中に向けて
電波を発射するとともに、電波の地中埋設物による反射
波を受信機で受信する。

一方において、地中埋設物の深さ方向および移動台車の
移動方向をパラメータとして地中埋設物のエコー像を表
示する表示手段を設ける。

そして、探査ラインの各地点における送・受信機の送・
受信タイミング（反射波の伝搬時間）に基づいて地中埋
設物のエコー像を上記表示手段に表示するようにする。

この場合、表示手段の表示面においてエコー像は送信電
波の広がりに起因して双曲線状のエコー像として形成さ
れる。

そこで、このエコー像に対し双曲線状の擬似エコー像を
重ね合せる操作を行う。これは、本出願人の特許出願の
公開によって既に公知となったカブフィッテジグ法と称
される技術である。その結果、２つのエコー像が重なり
合ったならば、エコー像の頂点と開口部の広がりが擬似
エコー像の情報によって判別するので、この頂点位置と
開口部の広がりを示す情報によって地中の電波伝搬速度
ｖｇを算出する。そして、ｖｇが算出されたならば任意
の位置における伝搬時間の情報との関係によって地中埋
設物の位置を算出するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで近年道路面下に空洞が多々発生して、これが地
盤沈下を頻繁に招来することとなっている。したがって
、上記空洞を効率良く探査できる地中探査装置の開発か
望まれている。

上記空洞あるいは地表面下に埋設隠蔽された爆発物等の
危険物は、ガス管、水道管等に比して、その存在部位が
予め予知されていないため、いきおい探査エリアを広く
取って探査を行なう必要がある。

しかし、上記従来の探査装置によって上記空洞等を探査
する場合には、１組の送・受信機による探査幅はせいぜ
い６０ｃｍ程度であるため、オペークとしては探査幅を
広げるべく移動台車を−の探査ライン上のみならず多数
の異なる探査ライン上を移動させて、地中探査を行なう
必要がある。

これは地中探査の作動効率（時間）を大幅に損なうこと
となる。

そこで、１組の送・受信機の探査幅を広げるべく、送・
受信アンテナを大きくすることが考えられるが、これは
受信したエコー像の分解能が大幅に低下し、正確な２次
元断面画像が得られないため採用、実施には至っていな
い。

また、］組の送・受信機を塔載した移動台車を複数用意
して、これら複数の移動台車をそれぞれ異なる探査ライ
ンに沿って同時に移動させて探査を行なうことが考えら
れるが、この場合、各移動台車の送信機で発射した電波
の反射波が相互に干渉してしまい、受信機においていず
れの反射波がいずれの移動台車の送信機によって送信さ
れたものかを特定できない。したがって上記と同様に正
確な探査を行なうことができないという点がら採用、実
施に至っていない。

本発明はこうした実状に鑑みなされたもので、道路面下
の空洞あるいは地表面下に埋設隠蔽された危険物等、探
査エリアを広く取って探査をする必要のある被探査対象
をきわめて効率良くしかも正確に探査することのできる
地中探査装置を提供することをその目的としている。

〔課題を解決する手段〕

そこでこの発明では、移動台車塔載の送信機から地中に
向けて発射した電波の被探査対象による反射波を移動台
車塔載の受信機で受信し、前記反射波の伝搬時間によっ
て前記被探査対象の位置を検出するレーダ方式の地中探
査装置において、前記移動台車の車中方向に沿って前記
送・受信機を複数組並設するとともに、これら複数組の
送・受信機を順次作動させる手段、具体的には、これら
複数組の送・受信機のそれぞれは、送・受信動作信号が
入力されている間のみ前記電波の発射および前記反射波
の受信を行なう送・受信動作手段と、前記反射波の受信
が完了した際に受信完了信号を出力する受信完了信号出
力手段とを有し、前記複数組の送・受信機の各送・受信
機が前記受信完了信号を出力した際に、該受信完了信号
を出力した送・受信機に対する前記送・受信動作信号の
出力を停止するとともに、該送・受信機のつぎの組の送
・受信機に対して予め設定された順序にしたがって順次
前記送・受信動作信号を出力する送・受信動作信号出力
手段とを具えるようにする。

そして、複数組の各受信機の出力に基づいて被探査対象
の位置を検出するようにする。すなわち具体的には、前
記複数組の送・受信機の各送・受信機が前記受信完了信
号を出力するごとに寄られる前記反則波の伝搬時間と、
該受信完了信号を出力する時点ごとに得られる前記移動
台車の移動距離と、前記送・受信動作信号を出力する順
序とに基づいて、前記複数組の送・受信機の移動ライン
下の前記被探査対象の位置を検出するようにしている。

〔作用〕

すなわち、送・受信動作信号出力手段は、受信完了信号
の出力に応じて複数組の送・受信機のそれぞれに対して
予め設定した順序で順次送・受信動作信号を出力してい
く。

一方、送・受信機は、送・受信動作信号が入力されてい
る間のみ動作し、受信が完了した際に受信完了信号を出
力する。

したがって、−の送・受信機において送・受信が行なわ
れ、受信が完了するまでは、他の送・受信機において送
・受信は行なわれない。このため、複数の送・受信機の
相互間において電波の相互干渉は発生せず、受信機にお
いて反射波がその受信機の組の送信機によるものである
ことを特定することかできる。

こうして、複数組の送・受信機の送・受信動作を順次行
なった場合には、各送・受信動作終了時点（受信完了信
号出力時点）ごとに反射波の伝搬時間と、その各時点に
おける移動台車の移動距離とを得ることができるから、
これらデータと複数組の送・受信機に対する送・受信動
作信号を出力する順序とに基づいて、複数組の送・受信
機に各対応して移動距離に応じた伝搬時間のデータを得
ることができる。

したがって、複数組の送・受信機の各配設位置（Ｙ座標
）と移動距離（Ｘ座標）と伝搬時間つまり伝搬距離（Ｚ
座標ンとの間の対応が特定されるので、従来のレーダ方
式の地中探査の手法によって複数組の送・受信機の移動
面（Ｘ−Ｙ面）、つまり複数組の送・受信機の並設幅を
横幅とする探査エリア下の被探査対象の位置Ｚを検出す
ることができる。具体的には、複数組の送・受信機の各
移動ライン下における地中２次元断面画像を形成する。

そして、地中２次元断面画像を各組ごとに全て表示する
ことで、複数組の送・受信機の並設幅に相当する探査幅
の探査エリア下の被探査対象の位置を移動台車の一回の
移動のみによって検出することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図は、本発明に係る地中探査装置の一例を示す外観
斜視図である。

なお、実施例では、道路ＲＤ面下に発生する空洞ＣＶを
探査する場合を想定している。

同図に示す地中探査装置１０は、通常の電磁波反射方式
の原理に基づき、道路ＲＤ面下の断面画像を形成するも
のであり、移動台車１１とＣＰＵユニット部１２とタイ
ミングトリガ発生器１３と送・受信機部１４とから成っ
ている。

すなわち、移動台車１１の前部には、送・受信機部１４
が配設されていて、その長手方向の長さが道路ＲＤの片
側−車線程度の長さであるユニット収容ボックス１５内
に送・受信ユニッＩ−１，，２Ｂ、４，５，６．７およ
び８を移動台車］１の車中方向に沿って８組並設して収
容している。

また、移動台車１］上には上記ＣＰＵユニット部１２と
上記タイミングトリガ発生器１３か固定載置されている
。

移動台車１１の車輪には、同台車１１が単位距離移動す
るごとに１１個のパルスを発生して同移動台車１１の位
置（移動距離）を検出する位置検出器１６（たとえばパ
ルスエンコーダとカウンタを中心として構成される）が
付設されている。したがって移動台車１］がＸ軸方向に
沿って移動する場合に、逐次のＸ座標位置Ｘを検出する
ことができる。

第２図は、位置検出器１−６とＣＰＵユニット部］２と
タイミングトリガ発生機ｊ３と送・受信ユニット１，２
，３，４，５，６．７および８の構成を示すブロック図
である。

送・受信ユニット１は、地中の空洞ＣＶに向けて電波を
発射する送信機］ａおよび送信アンテナ］２ １Ａと、空洞ＣＶからの反射波を受信する受信器］ｂお
よび受信アンテナＩＢとから構成されており、他の送・
受信ユニット２．・・・、８も同様の送信機２ａ、・・
・、８ａおよび送信アンテナ２Ａ　・・・８Ａと、受信
器２ｂ、・・、８ｂおよび受信アンテナ２Ｂ、・・・、
８Ｂとからそれぞれ構成されている。

タイミングトリガ発生機１３は、これら送・受信ユニッ
ト１〜８の各送・受信機に対して後述する順序にしたが
い、各送・受信ユニット単位で送・受信の動作を行なう
ための送・受信動作信号を出力するものである。

一方、送・受信ユニット１〜８には、上記送・受信動作
信号が人力されている間のみ、各送信機］ａ〜８ａおよ
び各受信機１ｂ〜８ｂがそれぞれ動作して、上記電波の
発射および上記反射波の受信を行なう機構が具えられて
いる。

各受信機１ｂ〜８ｂは、上記反射波の受信が完了した際
に受信が完了したことを示す受信完了信号を出力すると
ともに、受信した反射波信号を図示していないＡ／Ｄコ
ンバータによって受信波の］　３ 到着時間と受信強度を示すディジタル信号（以下これを
エコー信号という）に変換してこれら受信完了信号およ
びエコー信号をＣＰＵユニット部１２のＣＰＵ１７に加
える。

ＣＰＵユニット部１２は上記ＣＰＵＩ　７の他にＴＶモ
ニタコ−８とキーボード入力装置］９を具え構成されて
いる。

ＣＰＵ１７には、各受信器１ｂ〜８ｂから出力される上
記受信完了信号およびエコー信号の他、位置検出器１６
で検出される移動台車１１の位置Ｘおよびキーボード入
力装置１つの入力操作信号が加えられる。

しかしてＣＰＵ１７は、受信器］ｂ〜８ｂから出力され
る受信完了信号に基づいてタイミングトリガ発生機１３
を総括的に制御するとともに、受信器１ｂ〜８ｂから出
力されるエコー信号と位置検出器１６の出力とに基づい
て地中の２次元断面画像を示す２次元断面画像信号を作
成する処理を行ない、この２次元断面画像信号をＴＶモ
ニタ１−８に出力する作用をなす。

ＴＶモニタ１８は上記２次元断面画像信号に基ついて地
中の２次元断面画像を表示画面１．８　ａ（第１図）に
表示する。

こうした表示画面１８ａ上に２次元断面画像が表示され
ると、上記キーボード入力装置１９でオペレータによる
所要のキーボード入力操作が行なわれ、該操作に基づい
てＣＰＵ１７を介して上記２次元断面画像信号によって
表示画面１８ａ上に顕われるエコー像とこの画像信号に
よる像とは別個の擬似エコー像とを表示画面１８ａ上で
重ね合わせる処理を行ない、地中の空洞Ｃｖの位置を検
出するようにする。

以上の構成においてこの装置を用いて地中の空洞ＣＶを
探査する手順について第５図を併せ参照して説明するが
、その前にタイミングトリガ発生器］３の具体的回路構
成および動作を説明する。

すなわち、タイミングトリガ発生器１３は、第３図に示
すように受信器１ｂ〜８ｂから出力される受信完了信号
がＣＰＵ１７を介して人力されて該受信完了信号をデコ
ードする終了信号デコード部２０と、該デコード部２０
から出力されるカウントパルスをカウント入力Ｃに入力
するジョンソンカウンタ２１を中心として構成されるタ
イミングトリガ発生部２２とから成っている。

タイミングトリガ発生部２２のＡＮＤ回路３］３２．３
３，３４，３，３６．３７および３８の出力信号は論理
パ１”レベルの出力信号を送・受信動作信号として送・
受信ユニッｌ−１，，２，３゜４．５，６．７および８
にそれぞれ加えられる。

第４図は、タイミングトリガ発生器１３の動作を示すタ
イムチャートである。

すなわち、いま受信器１ｂから受信完了信号（論理“］
”レベル）がワンショットパルスとして終了信号デコー
ド部２０に加えられると、このワンショットパルスの立
ち上がりを捕えてＡＮＤ回路３１から出力されている論
理゛１”レベルの送・受信動作信号（これは送・受信ユ
ニット］に加えられている）を立ち下げるとともに（同
図の矢印Ｂ参照）　、ＡＮＤ回路３２から論理゛］″　
レベルの送・受信動作信号を立ち」二げ出力さぜ、これ
をつぎの送・受信ユニット２に加える（同図の矢印Ｅ参
照）。

つぎに、受信器２ｂから同様にワンショットパルス（受
信完了信号）が出力されると、送・受信ユニット２に加
えられている送・受信動作信号を立ち下げるとともに（
同図の矢印Ｆ参照）ＡＮＤ回路３３から送・受信動作信
号を出力させ、これをつぎの送・受信ユニット３に加え
る（同図の矢印Ｇ参照）。

以後同様にして、受信器１ｂ〜８ｂからワンショットパ
ルス（受信完了信号）が出力された時点で、この受信完
了信号を出力した受信器１ｂ〜８ｂの属する送・受信ユ
ニット１〜８に対して現在出力されている送・受信動作
信号を立ち下げるとともに、つぎの送・受信ユニット１
〜８に対して送・受信動作信号を立ち上げ出力するよう
な動作が繰り返し実行されることになる。

以上のような動作がタイミング］・リガ発生器］３で行
なわれるものとして、以下、ＣＰＵ１７で行なわれる処
理手順を第５図のフローチャート］７ を参照して説明する。

なお、移動台車１１は、第１−図に示すように、図示し
ていない駆動モータによってＸ軸圧方向に等速度■で移
動するものとする。また、以下説明の便宜上、送・受信
ユニッｈｎ（ｎ＝１〜８）は、第ｎ組の送・受信器と、
受信器ｎｂ　　（ｎ＝１〜８）は第ｎ組の受信器とそれ
ぞれ呼称することとする。

まず、第４図に示すように、８組全ての送・受信ユニッ
トにおいて−通り送・受信動作が行なわれる周期を１サ
イクルとして、このサイクルが何回であるかを示すＳの
内容を１にする処理が実行される（ステップ１０１）。

つぎにｎの内容を１にして（ステップ１０２）、第ｎ組
（つまり第１組）の送・受信器に対して送・受信動作信
号を出力する。この場合、ＣＰＵ１７は、タイミングト
リガ回路発生器１３を所要に制御して、ＡＮＤ回路３］
のみから論理゛１”レベルの送・受信動作信号が出力さ
れるようにする。

すると、この送・受信動作信号の立ち」二がりをトリガ
して、地中探査のスタート地点ＳＴにおける時刻（ｔ−
０）から送信器］−ａによって地中に向けて電波（送信
パルス）が発射され、地中の空洞ＣＶで反射される等（
空洞ＣＶにて反射されない場合もある）して反射波（反
射エコー）が受信器１ｂによって受信される（第４図参
照、ステップ１０３）。この間、第０組（ｎ＝１）の受
信器から受信完了信号が出力されたか否かが逐次判断さ
れている（ステップ１０４）。Ｓ＝１でｎ＝１の場合は
ステップ１０５の処理は行なわないようにする。

やがて、第０組（ｎ　＝　１）の受信器において反射波
の受信が完了すると、同受信器より受信完了信号が入力
されるのでステップ１０４の判断結果はＹＥＳとなり、
つぎに第０組（ｎ＝１）の送受信器、つまり今まで送・
受信動作が行なわれていた送・受信器の組に対して送・
受信動作信号を立ち下げるようにして、この組（第１組
）による送・受信動作を停止させる（第４図の矢印Ｂ参
照、ステップ１０６）。

１　つ そして、つぎに位置検出器１６から現在の位置Ｘ５ｎ（
Ｘ１１）、ツまり５（Ｓ−１−）回「１のサイクルの第
０組（ｎ　＝　１）の受信器で受信が完了した時点（ｔ
　＝　ｔ　１１）における移動台車］１の位置が入力さ
れる（第４図参照、ステップ１０４　）。

つぎにｎをインクリメントして（ステップ１０８）、イ
ンクリメントシたｎが９以」二であるか否かが判断され
る（ステップ１０９）。

ステップ１０９の判断結果がＮＯｌつまり朱だ１サイク
ル終了していない場合には、手順は再び上記ステップ１
０３に移行される。

ステップ１０３では前記と同様、第０組（ｎ＝２）の送
・受信器に対して送・受信動作信号を出力する処理が実
行され、この信号の立ち上がり時点以後第０組（ｎ＝２
）の送・受信器において前記と同様に送・受信動作が実
行される（第４図の矢印Ｅ参照）。

上記送・受信動作が行なわれている間、第０組（ｎ＝２
）の受信器から受信完了信号が入力されたか否から逐次
判断される。この判断結果がＮ。

である間、つまり第０組（ｎ＝２）　　送・受信器で送
・受信が行なわれる時間Ｔｎ（Ｔ；第４図参照）内に、
前回の行程（ステップ１０１−〜１１１）の受信器（第
１組の受信器）で受信されたエコー信号がＣＰＵ１７に
入力されるとともに、この入力されたエコー信号と前回
のステップ１０７で得られた移動台車１１−の位置Ｘ５
ｎ（Ｘ、□）とに基づき地中の２次元断面画像の一走査
分に相当する画像信号ｖＤ′５ｎ（ｖＤ′１□）を作成
し、該画像信号ＶＤ′５ｎ（ＶＤ′１１）をＴＶモニタ
１８に出力する。ＴＶモニター８は上記画像信号ＶＤ’
ｓｎ　（Ｖ　Ｄ　’　１１）に基づいて、移動台車１１
の位置ｘ　ｓｎ　（ｘ　１ｔ）において、第０組（ｎ＝
コ）の受信器で受信されたエコー像、つまり第０組（ｎ
＝１）の送・受信器の配設位置Ｙｎ（Ｙ；第１図参照）
に相当する移動ラインＬｔ（第１図参照）下のＸ座標位
置Ｘ　ｓｎ　（Ｘ　ｕ）で得られるエコー像を画面１８
ａにＶＤｓｎ（ＶＤｌ、１．）のごとく表示する（第６
図（ｂ）参照）。なお、この画像処理の詳細は後述する
こととする（ステップ１０５）。

やがて、第０組（ｎ＝２）の受信器において反射波の受
信が完了すると、同受信器より受信完了信号が入力され
てステップ１．０４の判断結果はＹＥＳとなり、今まで
送・受信動作が行なわれていた送・受信器の組（第２組
）に対して送・受信動作信号を立ち下げるようにして、
この組（第２組）による送・受信動作を停止させる（第
４図の矢印Ｆ参照、ステップ１０６）。

そして前記と同様にＳ回目（］回目）のサイクルの第０
組（ｎ＝２）の受信器で受信が完了した時点（ｔ　＝ｔ
　１２）における移動台車１１の位置Ｘ５ｎ（Ｘ１２）
が入力されることになる（第４図参照、ステップ１−０
７　）。

つぎにステップ１０８、ステップ１０９の処理が実行さ
れ、ｎがインクリメントされ、インクリメントされたｎ
が９以上であるか否かが判断される。

１サイクルが未だ終了されていない場合は、手順は再び
ステップ１０３に移行され、以後新たな組（ｎ＝３）の
送・受信器に対して送・受信動作信号を出力して（第４
図の矢印Ｇ参照）ステップ１０４の判断処理を行なう。

そして同様にステップ１０４の判断処理中（期間Ｔ　；
第４図参照）に、前回の刊（ｎ＝２）の受信器のエコー
信号が入力されて、前回の組（ｎ＝２）の送・受信器の
配設位置Ｙｎ（Ｙ；第１図参照）に相当する移動ライン
Ｌ２（第１図参照）下のＸ座標位置Ｘ５ｎ（Ｘ　　）で
得られるエコー像Ｖ　Ｄ　ｓ　ｎ　（Ｖ　Ｄ　Ｌ　２　
）をＴＶモニター８の画面１８ａに表示する（ステップ
１０５）。

以後ステップ１０６〜１０９およびステップ１０２〜１
０５の処理が繰り返し実行される。

やがて、ステップ１０９の判断結果がＹＥＳになると、
つまり第１組から第８組までの送・受信器による送・受
信動作が−通り終了した時点（１＝１　　；第４図参照
、位置Ｘ　；第１図参照）において、ｎを１にリセット
しくステップ１］−〇）　サイクル回数Ｓをインクリメ
ントする（ステップ１１１）。

以後新たなサイクルにおいて第１組から第８組までの送
・受信器に関して同様な処理か繰り返し実行されること
になる。

やがて移動台車１１が空洞ＣＶの探査エリアＡＲの終端
Ｘ、（第１図参照）に到達した時点において同フローチ
ャートの処理が全て終了する。

しかして、第１図に示すように、移動台車］１が探査エ
リアＡＲのＸ座標位置Ｘ１に到達した時点において、位
置Ｘ　までの各位置Ｘ１１．Ｘ１２゜・・・、Ｘ１８で
それぞれ第１組から第８組の受信器で得られたエコー像
が、ＴＶモニタ］８の画面１８ａに全て表示される。

以後移動台車１１が探査エリアＡＲのＸ座標位置Ｘ　　
、Ｘ　　、・・・、Ｘｓ・・・に到達した時点において
、位置Ｘ　までの各位置Ｘ　　、Ｘ　　、・・・Ｘ２８
．２　　　　　　　　　　　　　　２１、　　　　２２
位位置　までの各位置Ｘ　　、Ｘ　　、・・・、Ｘ３８
、位３　　　　　　　　　　　　　　３１、　　　　３
２置Ｘｓまでの各位置Ｘ　　Ｘ　　・・・、Ｘ８８てそ
れｓｉ’　　　　ｓ２’ ぞれ第１組から第８組の受信器で得られたエコ像がＴＶ
モニター８の画面１８ａに表示されることになる。そし
て、移動台車１１が終端ＸＩΣに到達した時点において
探査エリアＡＲのＸ−Ｙ平面の各地点にて得られるエコ
ー像が全て表示されることになる。

これを第１組から第８組まで送・受信器に関して言えば
、第１組の送・受信器によってその配設位置Ｙ１に相当
する移動ラインＬ１下の２次元断面像、つまり第１図に
波線にて示す２次元断面画像ＶＤ−１が得られ、この断
面画像Ｖｌ）−１がＴ■モニタ１８の画面１８ａ上に表
示されることになる（第６図（ｂ）参照）。

さらに第２組、・・・、第８組の送・受信器によってそ
の配設位置Ｙ　、・・・、Ｙ８に相当する移動うインＬ
２　・・・、Ｌ８下の２次元断面画像ＶＤ−２゜・・・
、ＶＤ−８が得られ、これら断面画像ＶＤ−２゜・・・
、ＶＤ−８がＴＶモニター８の画面１．８　ａ上に表示
される。さらに言えば、第１組、第２組、・・・第８組
の送・受信器は、それぞれ所定の探査幅Ｗ　　、Ｗ　　
、・・・、Ｗ８　（第１図参照）を有しているので、こ
れら探査幅Ｗ、Ｗ２．・・・、Ｗ８に応じた探査エリア
ＡＲ−１，，ＡＲ−２，・・・　ＡＲ８下の探査が第１
組、第２組、・・・、第８組の送・受信器でそれぞれ行
なわれるということになる。

ここで、地中の空洞ＣＶが表示画面］、　８　ａの上で
双曲線状のエコー像として観測される原理を説明して、
実施例の探査エリアＡＲ下のエコー像が表示画面１８ａ
上に表示される様子を説明する。

すなわち、第６図（ａ）に示すように、上記移動台車］
１が地表面を移動するときの距離の座標軸をＸ１地中に
向かう深さ方向の距離を示す座標軸をＺとする。ここで
空洞Ｃ■の頂点ＴＰが座標（Ｘ、ＺＯ）であるとすると
、送受信アンテナ１Ａ、１゜Ｂが点ＴＰの真上の点Ｊに
位置している場合、空洞ＣＶの頂点は点Ｊ、ＴＰ間の距
離下ＴＰに対応する深さ２０におけるエコー像として観
測することができる。

一方、送信電波はその伝搬方向に広がりを持つているた
め、送受信アンテナＩＡ、１．８が点ＴＰの真上の点Ｊ
から右方向にずれた点Ｈに移動した場゛合にも空洞ＣＶ
の表面のエコー像を＃Ｊｌ　ｉ’ｊｌｌＪすることがで
きる。この場合は、送信電波は空洞ＣＶの表面の点ＴＰ
′において反射し、エコー像は、点ＨＴＰ’間の距離Ｈ
−ＴＰ’に対応する深さの点Ｋにおけるエコー像として
観測することができる。

したがって、同図に破線で示すごとく上記移動台車を移
動したときの点Ｋ（ｘ、ｚ）の軌跡、すなわち空洞ＣＶ
のエコー像は ＋　（Ｚ　　）　２１１／２　＝Ｈ−ＴＰ’・・・（１
） で表される双曲線となる。

一方、送信アンテナＩＡから発射した電波か受信アンテ
ナＩＢに受信されるまでの往復伝搬時間τと、電波伝搬
速度ｖｇおよび空洞ＣＶの表面までの深さＺとの間には
、 の関係がある。

したがって、第（１）式と第（２）式とにより、（（ｘ
　　ｘ　ｏ　） ■ｇ″ｒＯ）２）１／２ ＋　（ ｖｇ　　・　τ ＝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３
）の関係が成立する。但し、τ。は点Ｊにおける伝搬時
間τは点Ｈにおける伝搬時間であり、またＸｏ、τｏ、
ｖｇは未知数である。

一方、ＴＶモニタ１８に表示されるエコー像は、第６図
（ｂ）に示すように、横軸が第社の距離軸Ｘ、縦軸が時
間軸でである。したがって、空洞ＣＶの表面のエコー像
は深さ方向の距離１１１１　Ｚが時間軸τに変換されて
表示されるものになる。

そこで、ＴＶモニター８に表示される前記エコ像から得
られる情報に基づいて該エコー像をＸ。

τ座標系で継ぎのような関係で規定する。

ｆ（ｘ−ｘ）＋（α・τ　）２　、１．／２０〇 −α・τ　　　　　　　　・・・（４）すると、第（３
）式と第４式の係数比較によって次の関係が成立する。

ｖ　ｇ＝２α　　　　　　　　　　　　　　　　・・・
（５）このように前記第（３）式の各未知数が求まった
ならば、ｖｇとて。とを前記第（２）式に代入すること
により、空洞Ｃｖの表面のエコー像の頂点位置座標、す
なわち深さ２゜を簡単に求めることができる。このよう
に深さｚｏが求まったならば、地表（道路ＲＤ面）から
空洞ＣＶの頂点までの距離Ｊ−ＴＰ−２ｏを求めること
ができる。

結局、画面１．８　ａ上のエコー像ＥＰを上記第（４）
式の形で求めることができれば、第（３）式との係数比
較によってエコー像ＥＰの位置情報、つまり、空洞ＣＶ
頂点位置座標（ｘ、ｚ）を求めることかできることにな
る。

そこて、画面１８ａから双曲線の方程式を求めるわけで
あるるが、これは、本願出願人の特許出願（特願昭６１
．−２７３３８１号）に係る技術、つまり疑似エコー像
を形成し、画面上のエコー像と重ね合わせるいわゆるカ
ーブフィッティング法と呼称される方法、あるいは同出
願人の出願に係る特願昭６３−１１４７１号に記載され
ている技術、つまり画像情報を演算処理して、この演算
処理に基づく最小２乗法によって双曲線方程式を求める
方法によって行なうことができる。

いずれの場合も、上記キーボード入力装置］、９の入力
操作によって重ね合わせ、演算処理を行なうようにする
。が、ここでは、本発明の趣旨とは異なるのであえて詳
述を避けることとする。

いずれにせよ、上記の方法によって双曲線の方程式が決
定されると、空洞Ｃｖの頂点位置が、Ｘ座標位置がＸ　
Ｘｚ座標位置かＺｏといったＸｏ ２平面、つまり第１図の２次元断面ＶＤ−１における２
次元位置データ（ｘ、ｚ）として得られる。

なお、上述の説明からも明らかなように、移動台車１１
が地点Ｘ１■に位置している場合には、２次元断面画像
ＶＩ）−１のＶＤ１□に相当する画像が、また地点Ｘ２
１に位置している場合には、２次元断面画像ＶＤ−１の
ＶＤ２１に相当する画像が、さらに移動台車１１が地点
Ｘｓｌに位置している場合には、２次元断面画像ＶＤ−
１のＶＤｓｌに相当する画像が得られることがわかる（
第６図（ｂ）参照）。

他の組の送・受信器（第２組から第８組）によっても第
６図（１））の２次元断面画像ＶＤ−１と同様の画像Ｖ
Ｄ−２，・・・、ＶＤ−８が得られ、同様の態様で表示
画面１８　ａ上に表示され、カーブフィッティング法等
による空洞Ｃｖの位置検出が行なわれる。

なお、２次元断面画像ＶＤ−１．ＶＤ−２，−・・ＶＤ
−８の表示は、８つの別途異なる画面を設け、これら各
画面にそれぞれ表示するようにしてもよく、−の画面上
に２次元断面画像ＶＤ−１．ＶＤ２　・・・　ＶＩ）−
８を切り換えて表示するようにしてもよい。

なおまた、−の画面を８分割して、分割された部分にそ
れぞれ画像ＶＤ−１，ＶＤ−２，・・・、Ｖｌ）−８を
同時に表示するような実施も当然可能である。

こうして、８つの画像ＶＤ−１，ＶＤ−２，・・・Ｖｌ
）−８が表示されると各画像は、Ｙ座標位置がＹ　　、
Ｙ　　、・・・、Ｙ８であるｘ−ｚ平面の２次元断面画
像であるので、探査エリアＡＲ下の空洞ＣＶの位置を３
次元的に検出することが可能になる。

ここに従来は、１組の送・受信器、たとえば送・受信器
ユニット１のみによって探査が行なわれていたので、移
動台車］−１が探査エリアＡＲのＸ軸に沿ってＳＴから
ＸＥまで移動したとしても、送・受信器ユニット１の移
動ライン上１下の２次元断面画像ＶＤ−ＩＬ、か得るこ
とができないこととなっていた。さらにいえば、送・受
信器ユニット１の探査幅Ｗ１で規定される探査エリアＡ
Ｒ１下に空洞ＣＶが存在しない場合には、再び送・受信
ユニット１のＹ座標位置をＹＩから異なる位置Ｙ　に持
っていき、移動ラインＬ２上を移動させて、空洞Ｃｖの
探査を行なうことが必要であったが、実施例によれば、
移動台車１］−の−回の移動によって探査幅ｗ　　＋ｗ
　　＋、　・・＋ｗ８で規定〕　　　　　２ される広大な探査エリアＡＲを探査することかできるの
で、この広大な探査エリアＡＲ下のいずれかの部位に存
在する空洞ＣＶを確実に検出てきるようになる。

また、実施例によれば、−の送・受信ユニットで送・受
信が行なわれている間は、他の送・受信ユニットにおい
て送・受信が行なわれないので、電波の干渉が発生せず
、正確な２次元断面画像を得ることができるという効果
が得られる。

なお、実施例では、Ｘ−Ｚ平面に平行な２次元断面画像
ＶＤ−１．．ＶＤ−２，−、ＶＩ）−８を表示するよう
にしているが、もちろん実施例と同様な手法によってＹ
−Ｚ平面に平行な２次元断面画像ＶＤ’−１・・・（第
１図に一点鎖線にて示す）を表示する実施もまた可能で
ある。

また、実施例では、移動台車１１．が等速度Ｖて移動し
ているものとして説明したが、もちろん探査が行なわれ
ている開速度が変化するような場合であっても同様の探
査を行なうことができることはもちろんである。なお、
移動台車１１が等速度■で移動する場合には、この速度
Ｖが予めわかっていれば、位置検出器］６を設けること
なく、第４図に示すように６送・受信ユニットで送・受
信が行なわれている時間Ｔ　　、Ｔ　　、Ｔ　　、・を
計測することにより逐次の移動台車］］のＸ座標位置Ｘ
　　、Ｘ　　、Ｘ　　、・・・を計測することができる
という利点が得られる。そして、移動台車］１は、実施
例のようにモータ駆動によって走行させてもよく、また
人力で走行させるようにしてもよい。

また、実施例では地中の２次元断面画像をＴＶモニタ１
８の画面１．８　ａ上に表示するようにしているが、同
画像に相当するものをハードコピー装置等によって紙等
の媒体に転写して記録を残すような実施もまた可能であ
る。

また、実施例では、被探査対象として道路ＲＤ面下の空
洞ＣＶを想定しているが、もちろん空洞ＣＶに限定され
ることなく、地中の被探査対象であれば、爆発物、水道
管等々を探査、検出する実施もまた可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、広い探査エリアを
一度で探査することができるので、地中探査の作業効率
が大幅に向」ニする。しかも電波の干渉が発生しないの
で、探査を正確に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る地中探査装置の一例の外観およ
び実施例の探査エリアを示す斜視図、第２図は、第１図
に示す地中探査装置の構成を示すブロック図、第３図は
、第２図に示すタイミングトリガ発生器の回路構成を例
示した回路図、第４図は、第３図に示すタイミングトリ
ガ発生器の動作を示すタイムチャート、第５図は、第２
図に示ずＣＰＵで行なわれる処理手順を例示したフロチ
ャート、第６図（ａ）　、　（ｂ）は、第１図に示す空
洞の反射エコー像が、第２図に示すＴＶモニタの表示画
面に表示される様子を説明するために用いた図である。 ］、、２，３，４，５，６，７．８・・・送・受信ユニ
ット、］−ａ　、　　２　ａ　＋　　３　ａ　＋　　４
　ａ　＋　　５　ａ　、６　ａ　。 ７ａ、３ａ−−送信器、１．Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ。 ５Ａ、６Ａ、７Ａ、８Ａ・・・送信アンテナ、１ｂ。 ２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ、６ｂ、７ｂ、８ｂ・・・受信
器、］、Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ、６Ｂ、７Ｂ、８
Ｂ・・・受信アンテナ、］０・・・地中探査装置、１１
・・・移動台車、］２・・・ＣＰＵユニッｌ一部、］３
・・・タイミングトリガ発生器、１６・・・位置検出器
、コア・・・ＣＰＵ、１．８・・・ＴＶモニタ、］、　
８　ａ・・・表示画面、ＡＲ・・探査エリア、ＣＶ・・
空洞、Ｌｌ。 Ｌ　２　、　　Ｌ　ｇ・・・移動ライン、ＲＤ・・・道
路、ＶＩ）−１ＶＤ−２，ＶＤ−８・・・２次元断面画
像。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動台車塔載の送信機から地中に向けて発射した
   電波の被探査対象による反射波を移動台車塔載の受信機
   で受信し、前記反射波の伝搬時間によって前記被探査対
   象の位置を検出するレーダ方式の地中探査装置において
   、 前記移動台車の車巾方向に沿って前記送・受信機を複数
   組並設するとともに、 これら複数組の送・受信機を予め設定された順序にした
   がって順次動作させる送・受信機作動手段と、 前記複数組の送・受信機の各受信機の出力に基づいて、
   前記複数組の送・受信機の移動面下の前記被探査対象の
   位置を検出する手段と を具えたことを特徴とする地中探査装置。
2. （２）移動台車塔載の送信機から地中に向けて発射した
   電波の被探査対象による反射波を移動台車塔載の受信機
   で受信し、前記反射波の伝搬時間によって前記被検出対
   象の位置を検出するレーダ方式の地中探査装置において
   、 前記移動台車の車巾方向に沿って前記送・受信機を複数
   組並設するとともに、 さらにこれら複数組の送・受信機のそれぞれは、送・受
   信動作信号が入力されている間のみ前記電波の発射およ
   び前記反射波の受信を行なう送・受信動作手段と、 前記反射波の受信が完了した際に受信完了信号を出力す
   る受信完了信号出力手段と を有し、 前記複数組の送・受信機の各送・受信機が前記受信完了
   信号を出力した際に、該受信完了信号を出力した送・受
   信機に対する前記送・受信動作信号の出力を停止すると
   ともに、該送・受信機のつぎの組の送・受信機に対して
   予め設定された順序にしたがって順次前記送・受信動作
   信号を出力する送・受信動作信号出力手段と、 前記複数組の送・受信機の各送・受信機が前記受信完了
   信号を出力するごとに得られる前記反射波の伝搬時間と
   、該受信完了信号を出力する時点ごとに得られる前記移
   動台車の移動距離と、前記送・受信動作信号を出力する
   順序とに基づいて、前記複数組の送・受信機の各移動ラ
   イン下における地中２次元断面画像を形成する画像形成
   手段と、前記画像形成手段によって形成された地中の２
   次元断面画像を前記複数の送・受信機の各組ごとに地表
   からの深さ方向および前記移動台車の移動方向をそれぞ
   れ縦軸および横軸として表示する表示手段と を具え、この表示手段に表示された情報に基づいて前記
   被探査対象の位置を検出するようにしたことを特徴とす
   る地中探査装置。