JPH0436464Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は地中内の被検出体の位置を、地上に
おいて電波を利用して検出する地中位置検出装置
に関する。

「従来の技術」 従来のこの種の装置の概要を先ず説明する。第
４図は地上１に対し、地中２に掘削機３により、
穴４をほぼ水平に掘り進んでいる様子を示す。こ
の例では被検出体を掘削機３とした場合で、掘削
機３は竪穴５から地中２内に降ろされて、竪穴５
を起点に穴４を掘り進む。

掘削機３の位置を知るため、電波送信器１１が
地上１に設けられ、電波送信器１１から地中２内
に向つてパルス状電波が一定周期で送信される。
一方被検出体である掘削機３に電波受信器１２が
設けられる。送信器１１が受信器１２の直上及び
その近傍１３に位置していると、送信器１１から
の電波が受信器１２に受信される。送信器１１及
び受信器１２間の距離は送信器１１が電波パルス
を送信してから受信器１２が受信するまでの時間
に比例し、また、受信器１１の受信電圧とも比例
している。従つて送信器１１の地上１での位置を
移動させることにより受信器１２、つまり掘削機
３の位置を検出することができる。

このため地上に位置検出用台車２１が設けられ
る。位置検出用台車２１は例えば第５図に示すよ
うに厚さが薄い方形状車体２２の両側に車輪２
３，２４がそれぞ取付けられると共に、車体２２
の前方突部の下に車輪２５が取付けられている。
台車２１を移動させるための駆動把手５６が取付
けられている。台車２１の内部には三角ダイポー
ル形の送信アンテナ２６が収容されている。また
図に示してないが送信器も収容され、その送信器
に対する電源や信号用のケーブル２７が車体２２
から導出されている。

被検出体である掘削機３に受信器１２が取付け
られる。受信器１２の受信アンテナ２８は例えば
第６図に示すように絶縁材の円筒体２９の周面に
三角状の一対のアンテナ素子３１ａ，３１ｂが被
着されて構成される。円筒体２９の内部には図に
示してないが受信器本体が収容され、低周波信号
に変換された受信信号がケーブル３２を通じて出
力される。

位置検出用台車２１内の送信器から電波パルス
が地中２内に放射され、受信器１２で受信され
る。これら両アンテナの指向特性から、その検出
を比較的容易にするため、第７図に示すように受
信器１２の円筒体２９の軸心を紙面に垂直とする
と、位置検出用台車２１は円筒体２９の軸心と直
角方向に地上１を移動させる。この時、送信アン
テナ２６の指向特性曲線３４は紙面と垂直内面の
ものよりも紙面上のものの方が広く、また同様に
受信器１２のアンテナ２８の指向特性曲線３５も
紙面上のものが紙面と垂直な面内のものよりも広
いものとなり、このように選定した場合が送信方
向と受信方向とを一致させ易く、つまり掘削機３
の位置を検出し易い。

しかし、掘削機３の位置の検出が容易だが、送
信アンテナ、受信アンテナともその指向特性が比
較的広く、例えば半値幅が60度程度であるため、
掘削機３の検出位置精度が悪い欠点があつた。

なお、地中レーダにおいて、アンテナの地上に
対する高さを変更できるようにしたものが実願昭
59−101760号（実公平１−41205号）で提案され
ている。地中レーダは送信アンテナと受信アンテ
ナとがならべて設けられているため、地面の状況
によりアンテナの放射インピーダンスが変化し、
不整合状態になると送信信号が大きく受信アンテ
ナに入り、受信機の前段増幅器が飽和し、その飽
和が直ちに解消しない。この問題を避けるために
アンテナの高さを調整している。

「問題点を解決するための手段」 この考案によれば、位置検出用台車に取付けた
電波送信機、電波受信機の一方のアンテナの地上
に対する高さを変更することができる手段が設け
られる。

電波送信機、電波受信機の何れのアンテナにお
いてもその地上に対する高さを変更すると指向特
性が変化する。従つて例えば最初アンテナに従来
と同様に地上に接近させて、被検出体を探し、送
受信が互に確認されると、アンテナの高さを高く
して、地上のアンテナ指向特性を尖鋭にして、そ
の状態で送信から受信までの時間が最小になるよ
うに、又は受信電圧が最大になるようにして被検
出体を探し、その検出位置精度を高める。

この考案は前述したように、アンテナの高さを
変えることにより、指向特性の尖鋭度を変化させ
て、広い範囲を探知したり、狭い範囲を探知する
ようにした点で前記公報に示す公知の地中レーダ
の技術と異なる。

「実施例」 第１図はこの考案の実施例を示し、送信側に適
用した場合であり、第５図と対応する部分には同
一符号を付けてある。この例では車輪２３〜２５
を車体２２に対して取外し自在とし、その取付け
位置を、高さ方向において変更できるようにされ
る。第１図では最も下の軸受孔に車輪２３〜２５
が取付けられた場合で、その軸受孔上に、軸受孔
４１，４２が車体２２の側壁に上下に配列してそ
れぞれ形成されている。従つて車輪２３〜２５を
軸受孔４１に取付けるとアンテナ２６は地上に近
づき車輪２３〜２５を軸受孔４２に取付けるとア
ンテナ２６は地上に一層近づき、ほぼ地表と接す
る状態になる。

例えば地上よりアンテナ２６までの高さをｈ、
使用波長をλとすると、ｈ／λ＝０の指向特性は
第２図Ａに示すようにブロードであるが、ｈ／λ
＝0.1では第２図Ｂに示すようにシヤープになる。
従つて例えば、第１図に例示したようにしてアン
テナ２６の高さｈを順次高くし、その各高さにお
いて、位置検出用台車２１を掘削機３の進行方向
と直角方向に地上を移動させた時の受信器１２に
受信される受信信号の信号電圧を測定すると、例
えば第３図の曲線４５，４６，４７として示すよ
うになる。アンテナ２６の高さｈが低い状態では
曲線４５のように位置検出用台車２１を可成り移
動しても受信電圧は大きくは変化しないが、アン
テナ２６の高さｈを高くすると曲線４７に示すよ
うに受信器１２のほぼ直上に位置検出用台車があ
る場合にしか受信できない。従つてアンテナ２６
を低くして被検出体を探し、その後、アンテナ２
６を高くすることにより被検出体の位置をより高
い精度で検出することができる。なお、アンテナ
２６の高さはｈ／λが０〜0.1の範囲で複数段階
に変更できれば良い。もちろん連続的に変更でき
るようにしてもよい。

なお、第１図において車体２２内に送信機３７
が設けられ、その送信機３７とアンテナ２６との
間にバラン３８が配されている。上述においてア
ンテナ２６の高さを変更する手段としては他の任
意の手段を用いることができる。また地上１に受
信器１２を配し、地中の被検出体に送信器１１を
設けてもよい。

「考案の効果」 以上述べたようにこの考案によれば、地上側の
アンテナの地表に対する高さを変更することによ
り、被検出体の位置を容易に探し、しかも、高い
位置精度で検出することができる。例えば従来に
おいては検出位置精度が１ｍ程度であつたが、こ
の考案によれば検出位置精度を１cm程にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による地中位置検出装置の要
部である位置検出用台車の一例を示す断面図、第
２図は第１図中のアンテナ２６の地表に対する高
さを変更した場合の指向特性の例を示す図、第３
図はアンテナの地表よりの高さをパラメータとし
た受信電圧−台車移動距離特性例を示す図、第４
図は地中位置検出装置の例を示す断面図、第５図
は位置検出用台車の例を示す斜視図、第６図は受
信アンテナ２８の例を示す斜視図、第７図は送信
アンテナと受信アンテナの配置関係を示す図であ
る。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 地中内を移動する被検出体に電波受信器及び電
   波送信器の一方を取付け、地上の位置検出用台車
   に上記電波受信器又は電波送信器の他方を取付
   け、上記電波送信器より送信された電波を上記電
   波受信器で受信し、その受信電波の伝搬時間又
   は／及び受信電圧を測定して上記被検出体の位置
   を検出する地中検出装置において、 上記位置検出用台車の電波送信器又は電波受信
   器のアンテナとして、その指向特性の指向方向が
   地中に向けられたものが用いられ、かつそのアン
   テナの地上に対する高さを変更する手段が設けら
   れていることを特徴とする地中位置検出装置。