JPH04128683A - 地中の比誘電率測定装置 - Google Patents
地中の比誘電率測定装置Info
- Publication number
- JPH04128683A JPH04128683A JP2249388A JP24938890A JPH04128683A JP H04128683 A JPH04128683 A JP H04128683A JP 2249388 A JP2249388 A JP 2249388A JP 24938890 A JP24938890 A JP 24938890A JP H04128683 A JPH04128683 A JP H04128683A
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- Japan
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- impedance
- ground
- antenna
- underground
- inductive capacity
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業の利用分野〕
この発明は、地中の比誘電率を測定することにより、地
中の物理特性を測定したり、地中埋設物を探査したりす
るのに利用する地中の比誘電率測定装置に関するもので
ある。
中の物理特性を測定したり、地中埋設物を探査したりす
るのに利用する地中の比誘電率測定装置に関するもので
ある。
第３図は例えば［土の電気特性の簡易な測定法」（第２
０回土質工学研究発表会 Ｄ−２昭和６０年６月）に示
された従来の地中の比誘電率測定装置を示す回路図であ
り、図において、１は高周波発信器、２は基準コンデン
サ、３は基準抵抗、４は試料としての土、５は土４を挾
む電極板、６は±４を挾んだ電極板５を、基準コンデン
サ２あるいは基準抵抗３の一方を介して高周波発信器１
に対し選択的に接続するためのスイッチである。
０回土質工学研究発表会 Ｄ−２昭和６０年６月）に示
された従来の地中の比誘電率測定装置を示す回路図であ
り、図において、１は高周波発信器、２は基準コンデン
サ、３は基準抵抗、４は試料としての土、５は土４を挾
む電極板、６は±４を挾んだ電極板５を、基準コンデン
サ２あるいは基準抵抗３の一方を介して高周波発信器１
に対し選択的に接続するためのスイッチである。
次に動作について説明する。
まず、比誘電率を知りたい土４を採取して、電極板５の
間に挾み込む。この場合、電極板５の間隔は常に所定の
値に保たれている。次に、スイッチ６によって基準コン
デンサ２を選択し、高周波発信器１より高周波電流を出
力して、これをその選択した基準コンデンサ２と土４と
の直列回路に印加する、次に、高周波発信器］−の両端
の電圧■。、基準コンデンサ２の両端の電圧■１、各電
極板５の両端の電圧Ｖ２ を電圧計等によって測定する
・このようにして測定された各電圧ｖ０、Ｖ、、Ｖ。
間に挾み込む。この場合、電極板５の間隔は常に所定の
値に保たれている。次に、スイッチ６によって基準コン
デンサ２を選択し、高周波発信器１より高周波電流を出
力して、これをその選択した基準コンデンサ２と土４と
の直列回路に印加する、次に、高周波発信器］−の両端
の電圧■。、基準コンデンサ２の両端の電圧■１、各電
極板５の両端の電圧Ｖ２ を電圧計等によって測定する
・このようにして測定された各電圧ｖ０、Ｖ、、Ｖ。
は、第４図に示すようなベクトル関係となり、＠圧Ｖ１
の電圧Ｖ２と同相の成分ａは、基準コンデンサ２の静電
容量をＣ２とすれば、 ａ＝Ｃ，／Ｃ□ ・・・（１）となる
、一方、地中の電磁波の伝播速度■は、Ｃを光速、Ｅ、
を地中の比誘電率として、Ｖ与ｃ／４τ
・・・（２）で近似している。そこで、この（１）式
より求めた±４の静電容量Ｃ２と、電極板５の間隔ｄお
よび面積Ｓとから、±４の比誘電率Ｅ、を求めるとＥ、
Ｓ となる。ただし、Ｅ、は真空の誘電率である。また、こ
のようにして得た誘電率を地中埋設物の有無判定の基準
にすることもできる。
の電圧Ｖ２と同相の成分ａは、基準コンデンサ２の静電
容量をＣ２とすれば、 ａ＝Ｃ，／Ｃ□ ・・・（１）となる
、一方、地中の電磁波の伝播速度■は、Ｃを光速、Ｅ、
を地中の比誘電率として、Ｖ与ｃ／４τ
・・・（２）で近似している。そこで、この（１）式
より求めた±４の静電容量Ｃ２と、電極板５の間隔ｄお
よび面積Ｓとから、±４の比誘電率Ｅ、を求めるとＥ、
Ｓ となる。ただし、Ｅ、は真空の誘電率である。また、こ
のようにして得た誘電率を地中埋設物の有無判定の基準
にすることもできる。
従来の地中の比誘電率測定装置は以上のように構成され
ているので、土の比誘電率を得るために現場の土を試料
として採取してこなければならないため、アスファルト
やコンクリートで舗装された場所では舗装面を破壊しな
ければならないばがりか、測定断面全体の平均的な比誘
電率を求めるためには、多数の測定ポイントの土を試料
として採取する必要があるなど、作業性に欠け、また採
取後の土の試料は経時的にその性質が変化する可能性が
高いところから、高い測定精度が得にくいなどの問題点
があった。
ているので、土の比誘電率を得るために現場の土を試料
として採取してこなければならないため、アスファルト
やコンクリートで舗装された場所では舗装面を破壊しな
ければならないばがりか、測定断面全体の平均的な比誘
電率を求めるためには、多数の測定ポイントの土を試料
として採取する必要があるなど、作業性に欠け、また採
取後の土の試料は経時的にその性質が変化する可能性が
高いところから、高い測定精度が得にくいなどの問題点
があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、予め実測値にもとづいて作成したインピーダ
ンス／比誘電率変換テーブルを用いて地中の比誘電率を
精度良く算出することができる地中の比誘電率測定装置
を得ることを目的とする。
たもので、予め実測値にもとづいて作成したインピーダ
ンス／比誘電率変換テーブルを用いて地中の比誘電率を
精度良く算出することができる地中の比誘電率測定装置
を得ることを目的とする。
この発明に係る地中の比誘電率測定装置は、地表面より
電磁波を地中に向けて放射し、その地中からの反射波を
受信するアンテナと、該アンテナおよび上記地中のイン
ピーダンスを測定するインピーダンス測定手段とを備え
、上記アンテナおよび比誘電率が既知の地中のインピー
ダンスにもとづいて予め作成したインピーダンス／比誘
電率変換テーブルを参照して、演算手段において上記測
定したインピーダンスに対応する比誘電率を演算によっ
て求めるようにしたものである。
電磁波を地中に向けて放射し、その地中からの反射波を
受信するアンテナと、該アンテナおよび上記地中のイン
ピーダンスを測定するインピーダンス測定手段とを備え
、上記アンテナおよび比誘電率が既知の地中のインピー
ダンスにもとづいて予め作成したインピーダンス／比誘
電率変換テーブルを参照して、演算手段において上記測
定したインピーダンスに対応する比誘電率を演算によっ
て求めるようにしたものである。
この発明における地中の比誘電率測定装置は、地表面に
設置したアンテナおよび地中のインピーダンスの測定値
を、あらかじめ作成しておいたインピーダンス／比誘電
率変換テーブルと比較し。
設置したアンテナおよび地中のインピーダンスの測定値
を、あらかじめ作成しておいたインピーダンス／比誘電
率変換テーブルと比較し。
上記測定値に対応する比誘電率を、アンテナを設置した
上記地中の比誘電率として求めることにより、ＷＭ単な
作業で迅速かつ高精度に所期の比誘電率測定データを得
られるようにし、必要に応じて、この結果を地中埋設物
の高精度探査に利用可能にする。
上記地中の比誘電率として求めることにより、ＷＭ単な
作業で迅速かつ高精度に所期の比誘電率測定データを得
られるようにし、必要に応じて、この結果を地中埋設物
の高精度探査に利用可能にする。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図において、１１は地表面、１２はアンテナ、１３
はこのアンテナ１２に接続されたインピーダンス測定手
段、１４は演算手段である。
はこのアンテナ１２に接続されたインピーダンス測定手
段、１４は演算手段である。
次に動作について説明する。
まず、地中の比誘電率が既知の場所の地表面にアンテナ
１２を設置する。次に、演算手段１４の制御によって、
インピーダンス測定手段１３を介してアンテナ１２から
電磁波を放射し、地中からの反射波をアンテナ１２で受
信する。このため、この受信結果に従って、インピーダ
ンス測定手段１３はアンテナと比誘電率が既知の地中の
インピーダンスを測定する。そして、演算手段１４は地
中の比誘電率と上記測定したインピーダンスとを対応デ
ータとするインピーダンス／比ｖｉ電率変換テーブルを
作成して、これをメモリ等に記憶させる。このようにし
て、この比誘電率既知の地中の表面にアンテナ１２を置
いて測定した数多くのインピーダンスとその比誘電率と
を、演算手段１４内のメモリにインピーダンス／比誘電
率変換テーブルとして記憶させることによフて、比誘電
率算出精度を向上させることができる。
１２を設置する。次に、演算手段１４の制御によって、
インピーダンス測定手段１３を介してアンテナ１２から
電磁波を放射し、地中からの反射波をアンテナ１２で受
信する。このため、この受信結果に従って、インピーダ
ンス測定手段１３はアンテナと比誘電率が既知の地中の
インピーダンスを測定する。そして、演算手段１４は地
中の比誘電率と上記測定したインピーダンスとを対応デ
ータとするインピーダンス／比ｖｉ電率変換テーブルを
作成して、これをメモリ等に記憶させる。このようにし
て、この比誘電率既知の地中の表面にアンテナ１２を置
いて測定した数多くのインピーダンスとその比誘電率と
を、演算手段１４内のメモリにインピーダンス／比誘電
率変換テーブルとして記憶させることによフて、比誘電
率算出精度を向上させることができる。
次に、地中の比誘電率が未知の場所の地表面にアンテナ
１２を置き、Ｊ〕記同様に電磁波を放射し、地中からの
反射波をそのアンテナ１２で受信する。
１２を置き、Ｊ〕記同様に電磁波を放射し、地中からの
反射波をそのアンテナ１２で受信する。
これにより、演算手段１４の制御によって、インピーダ
ンス測定手段】３はアンテナ１２と比誘電率未知の地中
のインピーダンスを測定し、その値を演算手段１４に取
り込む。演算手段１４は測定した比誘１！率未知の地中
およびアンテナ１２のインピーダンスと、上記インピー
ダンス／比誘電率変換テーブルとを比較参照することに
より、上記比誘電率未知の地中の比誘電率を算出する。
ンス測定手段】３はアンテナ１２と比誘電率未知の地中
のインピーダンスを測定し、その値を演算手段１４に取
り込む。演算手段１４は測定した比誘１！率未知の地中
およびアンテナ１２のインピーダンスと、上記インピー
ダンス／比誘電率変換テーブルとを比較参照することに
より、上記比誘電率未知の地中の比誘電率を算出する。
第２図はこの発明を地中埋設物の探査に応用したものを
示す。同図において、２１は地表面、２２は電磁波を地
中に放射する送信アンテナ、２３は地中からの反射波を
受信する受信アンテナ、２４は電磁波を送信アンテナ２
２に送る送信器、２５は受信アンテナ２５からの受信信
号を受信する受信器、２６は演算手段、２７はインピー
ダンス測定手段、２８は探査対象としての地中埋設物で
ある。
示す。同図において、２１は地表面、２２は電磁波を地
中に放射する送信アンテナ、２３は地中からの反射波を
受信する受信アンテナ、２４は電磁波を送信アンテナ２
２に送る送信器、２５は受信アンテナ２５からの受信信
号を受信する受信器、２６は演算手段、２７はインピー
ダンス測定手段、２８は探査対象としての地中埋設物で
ある。
次に動作について説明する。
まず、演算手段２６とインピーダンス測定手段２７、電
磁波の送受信が可能な受信アンテナ２３を用いて、上記
と同様の方法で、比誘Ｕ率既知の地中のインピーダンス
を測定し、インピーダンス／比誘電率変換テーブルを作
成し、これをメモリなどに格納しておく。次に、比誘電
率未知の埋設物探査現場において、地表面２１に受信ア
ンテナ２３を設置し、上記と同じように、演算手段２６
の制御下で、インピーダンス測定手段２７により電磁波
を受信アンテナ２３を通じて地中に放射する。また、そ
の反射波を受信アンテナ２３で受信し、この受信データ
を用いて、比誘電率未知の埋設物探査現場の地中の比誘
電率を、上記インピーダンス／比誘電率変換テーブルを
用いて算出する、さらに、演算手段２６の制御によって
、送信器２４から送信アンテナ２２に電磁波を印加して
、送信アンテナ２２より地中に向けてこの電磁波を放射
する。いま、地中埋設物２８が存在すると、受信アンテ
ナ２３は地中埋設物２８のエコーである反射波を受信し
、受信器２５でその受信波を信号処理して演算手段２６
に送る。演算手段２６は上記算出した埋設物探査現場の
比誘電率、およびこれによる電磁波の伝播速度を用いて
、次式で求められる地中埋設物２８の位置の計算式 ％式％（４） ｒ：埋設物の深さ ｔ：埋設物からのエコー受信時間 夕補正し、地中埋設物２８の正確な位置を求めることが
できる。
磁波の送受信が可能な受信アンテナ２３を用いて、上記
と同様の方法で、比誘Ｕ率既知の地中のインピーダンス
を測定し、インピーダンス／比誘電率変換テーブルを作
成し、これをメモリなどに格納しておく。次に、比誘電
率未知の埋設物探査現場において、地表面２１に受信ア
ンテナ２３を設置し、上記と同じように、演算手段２６
の制御下で、インピーダンス測定手段２７により電磁波
を受信アンテナ２３を通じて地中に放射する。また、そ
の反射波を受信アンテナ２３で受信し、この受信データ
を用いて、比誘電率未知の埋設物探査現場の地中の比誘
電率を、上記インピーダンス／比誘電率変換テーブルを
用いて算出する、さらに、演算手段２６の制御によって
、送信器２４から送信アンテナ２２に電磁波を印加して
、送信アンテナ２２より地中に向けてこの電磁波を放射
する。いま、地中埋設物２８が存在すると、受信アンテ
ナ２３は地中埋設物２８のエコーである反射波を受信し
、受信器２５でその受信波を信号処理して演算手段２６
に送る。演算手段２６は上記算出した埋設物探査現場の
比誘電率、およびこれによる電磁波の伝播速度を用いて
、次式で求められる地中埋設物２８の位置の計算式 ％式％（４） ｒ：埋設物の深さ ｔ：埋設物からのエコー受信時間 夕補正し、地中埋設物２８の正確な位置を求めることが
できる。
なお、上記実施例ではインピーダンス測定手段２７を受
信器２５とは個別に設けたが、受信器２５内に同等の機
能を組み込んでもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る。
信器２５とは個別に設けたが、受信器２５内に同等の機
能を組み込んでもよく、上記実施例と同様の効果を奏す
る。
以上のようにこの発明によれば、地表面より電磁波を地
中に向けて放射し、その地中からの反射波を受信するア
ンテナと、該アンテナおよび」二記地中のインピーダン
スを測定するインピーダンス測定手段とを備え、Ｌ記ア
ンテナおよび比誘電率が既知の地中のインピーダンスに
もとづいて予め作成したインピーダンス／比誘電率変換
テーブルを参照して、演算手段において上記測定したイ
ンピーダンスに対応する比誘電率を演算によって求める
ようにしたので、従来のように土の試料を採取する必要
がなくなり、さらにアスファルトやコンクリートで舗装
された場合でも、舗装面の外側から容易に地中の比誘電
率が測定でき、さらに試料としての土の性質の経時的変
化を考慮せずに、地中の比誘電率を高精度かつ迅速に算
出することができるものが得られる効果がある。
中に向けて放射し、その地中からの反射波を受信するア
ンテナと、該アンテナおよび」二記地中のインピーダン
スを測定するインピーダンス測定手段とを備え、Ｌ記ア
ンテナおよび比誘電率が既知の地中のインピーダンスに
もとづいて予め作成したインピーダンス／比誘電率変換
テーブルを参照して、演算手段において上記測定したイ
ンピーダンスに対応する比誘電率を演算によって求める
ようにしたので、従来のように土の試料を採取する必要
がなくなり、さらにアスファルトやコンクリートで舗装
された場合でも、舗装面の外側から容易に地中の比誘電
率が測定でき、さらに試料としての土の性質の経時的変
化を考慮せずに、地中の比誘電率を高精度かつ迅速に算
出することができるものが得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による地中の比誘電率測定
装置シボすブロック図、第２図はこの発明にかかる地中
の比誘電率測定装置の応用例を示すブロック図、第３図
は従来の地中の比誘電率測定装置を示す回路図、第４図
は第３図に示す回路各部の電圧のベクトル関係を示す説
明図である。 １１は地表面、】−２はアンテナ、１３はインピーダン
ス測定手段、１４は演算手段、 なお、 図中、 同一符号は同一、 または相当部分 を示す。 第 図 第 図
装置シボすブロック図、第２図はこの発明にかかる地中
の比誘電率測定装置の応用例を示すブロック図、第３図
は従来の地中の比誘電率測定装置を示す回路図、第４図
は第３図に示す回路各部の電圧のベクトル関係を示す説
明図である。 １１は地表面、】−２はアンテナ、１３はインピーダン
ス測定手段、１４は演算手段、 なお、 図中、 同一符号は同一、 または相当部分 を示す。 第 図 第 図
Claims (1)
- 地表面より電磁波を地中に向けて放射し、その地中から
の反射波を受信するアンテナと、該アンテナおよび上記
地中のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手
段と、上記アンテナおよび比誘電率が既知の地中のイン
ピーダンスにもとづいて予め作成したインピーダンス／
比誘電率変換テーブルを参照して、上記測定したインピ
ーダンスに対応する比誘電率を演算によって求める演算
手段とを備えた地中の比誘電率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249388A JPH04128683A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 地中の比誘電率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2249388A JPH04128683A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 地中の比誘電率測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04128683A true JPH04128683A (ja) | 1992-04-30 |
Family
ID=17192259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2249388A Pending JPH04128683A (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | 地中の比誘電率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04128683A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020076434A1 (en) * | 2018-10-08 | 2020-04-16 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Soil measurement system using wireless signals |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57146179A (en) * | 1981-01-20 | 1982-09-09 | Aerospatiale | Method of calculating irradiation on ground and dielectric constant and conductivity of ground with electromagnetic pulse and exclusive simulator |
| JPS6027881A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-12 | テマテイケスカヤ・エクスペデイトシア・プロイズボドストベノゴ・オビエデイネニア゛ウクルグレゲオロギア゛ | 現在の地球力学的運動の検出方法 |
| JPS60157065A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-17 | Koden Electronics Co Ltd | シ−ルド掘削機用土質監視装置 |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP2249388A patent/JPH04128683A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57146179A (en) * | 1981-01-20 | 1982-09-09 | Aerospatiale | Method of calculating irradiation on ground and dielectric constant and conductivity of ground with electromagnetic pulse and exclusive simulator |
| JPS6027881A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-12 | テマテイケスカヤ・エクスペデイトシア・プロイズボドストベノゴ・オビエデイネニア゛ウクルグレゲオロギア゛ | 現在の地球力学的運動の検出方法 |
| JPS60157065A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-17 | Koden Electronics Co Ltd | シ−ルド掘削機用土質監視装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020076434A1 (en) * | 2018-10-08 | 2020-04-16 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Soil measurement system using wireless signals |
| US10761206B2 (en) | 2018-10-08 | 2020-09-01 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Soil measurement system using wireless signals |
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