JPH08271641A - 埋設物探査装置および埋設物探査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 埋設管位置の測定が容易で、その位置判定に
熟練を要しないようにする。 【構成】 受信アンテナ４、５で受信した反射波の受信
タイミングに基づいて埋設物１７よりその受信アンテナ
までの電磁波到達時間が求められ、その電磁波到達時間
の差からアンテナ移動位置と埋設物１７との水平方向位
置関係が求められる。その求められた水平方向位置関係
に基づいて現在のアンテナ位置に対し埋設管１７左右何
れの方向に存在するのかが方向指示器６あるいは４によ
って表示されることによって操作者に報知される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、埋設管等の埋設物の敷
設方向に対して平行にアンテナを移動することによっ
て、埋設物の水平方向の位置を探査する埋設物探査装置
および埋設物探査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地中埋設物を探査するには例えば
図９に示す側面図のように、送信器１で発生した数ナノ
秒の時間幅のパルスを、送信アンテナ２から地中に放射
すると、放射された電磁波は地中を伝搬し、周囲媒質と
電気的性質の異なる埋設管１７で反射する。この反射し
た電磁波を受信アンテナ３で検出し、受信器１０で埋設
管１７までの距離を検出し、それをメモリ１３に記憶さ
せ、その記憶させたデータを表示部１４に表示させる。
この処理を送信アンテナ２および受信アンテナ３が搭載
され移動用車輪９の取り付けられたアンテナ部８が規定
の距離移動した毎に行い、複数の観測信号を記録し、こ
の複数の観測信号を振幅値の大きさ毎に色変換した後、
二次元的に並べることによって、図１２に示されるよう
な双曲形状の地中断面観測パタ−ンが形成される。実際
の測定時は、図１０に示す平面図のように、埋設管１７
の敷設方向に対して直交する方向に、すなわち埋設管１
７を横切るようにアンテナを走査する。この方向での探
査を横断探査と称する。

【０００３】ここで、１例として、道路面の平面図であ
る図１１に示されているように、道路の両脇に設置され
ている２つのマンホ−ル２２間の埋設管１７の連続的な
水平位置を探知する場合を想定する。この場合、通常は
道路を横断する方向にアンテナ部８を走行させて走査す
る。この走査はマンホール２２間の部分を数ｍおきに複
数の区画に分け、その区画毎に行い、その結果得られる
複数の地中断面観測パタ−ンから埋設管１７の位置を操
作者が判定する。図１１のアンテナ走査ラインＡにおい
て得られる地中断面観測パタ−ンを図１２（ａ）に示
し、アンテナ移動距離１ｍ近辺において埋設管の反射像
２４を観測することができる。またアンテナ走査ライン
Ｂでは図１２（ｂ）に示されているように、アンテナ移
動距離２ｍ近辺に埋設管の反射像２４が得られ、アンテ
ナ走査ラインＣでは図１２（ｃ）に示すようにアンテナ
移動距離４ｍ近辺において埋設管の反射像２４を観測す
ることができる。この結果から、アンテナ走査ラインＡ
とＣの間において、道路を横断する方向に埋設管１７が
敷設されていることが推定できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２つの
マンホ−ル間の埋設管の連続的な水平位置を測定するた
めには、横断探査を多数回行う必要があり、測定に多大
の時間が必要であるとともに、横断探査の結果得られた
複数の地中断面観測パタ−ンを利用して埋設位置を判定
することから、判定に熟練が必要であった。さらに、走
査位置によってはアンテナ移動方向と埋設管の敷設方向
とが直交しないため、直交する場合に比べ、反射波の振
幅値が小さくなり、反射像が明瞭に観測出来なくなるの
で、埋設管の位置を判定するのは非常に困難であるとい
う課題を有していた。本発明はこのような状況に鑑みて
成されたもので、測定が容易で埋設管の判定に熟練を要
しないようにしたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、送信アンテナの移動方向に対して直
交し、かつ送信アンテナの右および左側へそれぞれ設置
された第１および第２の受信アンテナと、第１および第
２の受信アンテナにおける反射波の受信タイミングに基
づいて埋設物より前記第１および第２の受信アンテナま
での電磁波到達時間を求めアンテナ移動位置と埋設物と
の水平方向位置関係を求める演算部と、演算部の演算結
果に基づいて現在のアンテナ位置に対し埋設管が左右何
れの方向に存在するのかを操作者に報知する方向指示器
とを備えたものである。

【０００６】

【作用】受信した反射波の受信タイミングに基づいて埋
設物より第１および第２の受信アンテナまでの電磁波到
達時間が求められ、その電磁波到達時間の差からアンテ
ナ移動位置と埋設物との水平方向位置関係が求められ、
求められた水平方向位置関係に基づいて現在のアンテナ
位置に対し埋設管が左右何れの方向に存在するのかが操
作者に報知される。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すブロック図で
あり、従来例と同一部分は同記号を用いてその説明を適
宜省略している。図１において、受信アンテナ４および
５をそれぞれ送信アンテナ２の左側および右側に配置
し、かつ受信アンテナ４、送信アンテナ２、受信アンテ
ナ５を直線状に設置し、そのアンテナ配列方向は図２に
示すようにアンテナ部８の移動方向１６に対して直交す
るように配列する。図１の送信器１から数ナノ秒の時間
幅を有するパルスが送信アンテナ２に送られ、送られた
パルスは電磁波として送信アンテナ２から地中に放射さ
れる。放射された電磁波は地中を伝搬し、周囲媒質と電
気的性質の異なる埋設管１７で反射される。この反射し
た電磁波は２つの受信アンテナ４および５で受信され
る。

【０００８】受信アンテナ４は移動方向１６に向かって
右側に、受信アンテナ５は左側に設置されて、アンテナ
部８は埋設管１７の敷設方向と同一方向に走査される。
更に現在のアンテナ位置に対し埋設管１７が左右何れの
方向に存在するのかを操作者に報知する方向指示器６、
７がアンテナ部８に設置されている。方向指示器６はア
ンテナ移動方向１６に対して右側に、方向指示器７は左
側に設置されている。また図３に示されているように、
現在のアンテナ位置の真下の道路面上にチョ−ク等を用
いてマ−キングするアンテナ移動軌跡マ−キング部２８
がアンテナ部８の後方に取り付けられている。受信アン
テナ４、５で検出された信号は受信器１１、１２で受信
され、受信信号はメモリ１３に記憶され、記憶された信
号から演算部１５で受信アンテナ４、５と埋設管１７と
の伝搬時間が演算され、その伝搬時間の差によって方向
指示器６あるいは７が後述する方法で表示されるように
なっている。

【０００９】以下、図４に示すフロ−チヤ−トとともに
動作説明を行う。先ず、ステップ１００に示すようにマ
ンホ−ル際において、アンテナ部８の送信アンテナ２が
埋設管１７の真上になるようにアンテナ部８を設置す
る。マンホ−ル際における埋設管１７水平位置は、ブラ
ントレコ−ド、もしくは、マンホ−ルを開けての目視測
定によって知ることができる。

【００１０】次にステップ１０１に示すように、アンテ
ナ部８を僅かだけ移動させ、ステップ１０２に示すよう
に２つの受信アンテナ４および５によって埋設管１７か
らの反射波をそれぞれ受信する。このときの送信アンテ
ナ２と受信アンテナ４および５と、埋設管１７との相対
的位置関係を図５（ａ）に示し、２つの受信アンテナ４
および５によって受信された観測信号をそれぞれ図５
（ｂ）（ｃ）に示す。図５（ｂ）（ｃ）に示すように、
先ず地表面からの反射波２５が観測されて、時間ＴA、
ＴBが経過した時点で埋設管１７からの反射波２３が観
測される。

【００１１】ステップ１０３では、受信アンテナ４およ
び５から得られた埋設管１７からの反射波２３の伝搬時
間ＴAおよびＴBを測定する。受信アンテナ４から埋設管
１７までの距離をＤA 、受信アンテナ５から埋設管１７
までの距離をＤB とすると、図５の場合、送信アンテナ
２を埋設管１７の真上に配置しているので、距離ＤAと
ＤB は等しいため、受信アンテナ４および５によって受
信された埋設管１７からの反射波の伝搬時間ＴA および
ＴB はそれぞれ等しい値となるが、その演算は受信器１
１、１２の受信結果に基づき、図１の演算部１５で行わ
れる。

【００１２】この場合は、操作者への報知等は特別に必
要ないので、特別な報知をしていない。そして、操作者
は現在のアンテナ移動方向に沿って再びアンテナ部８を
僅かに移動させる。すなわち、アンテナ部８を走査する
途中で、図５（ａ）に示された受信アンテナ４、５と埋
設管１７との相対的位置関係が変化するまでは、図４に
示されたフロ−チャ−トのステップ１０４においてＴA
＝ＴBと判断され、ステップ１０５において測定終了で
はないと判断されるので、ステップ１０１からステップ
１０５までの処理が繰り返される。

【００１３】図６はアンテナ移動軌跡２７と埋設管１７
の関係を表す図であり、ＮO.１地点からＮO.２地点の間
がステップ１０１からステップ１０５の繰り返し処理が
行われる地点であり、その間、アンテナ部８は埋設管１
７の布設位置に沿って直線的に移動されることになる。
この移動に伴いアンテナ部８の移動軌跡２７は、図３に
示されたアンテナの移動軌跡マ−キング部２８によって
道路面上にマ−キングされる。

【００１４】アンテナ部８が図６に示されているＮO.２
地点に到達した時の模様を図７（ａ）に示す。この場
合、距離ＤAよりＤBの方が小さくなるため、図７（ｂ）
（ｃ）に示されているように、受信アンテナ４で測定さ
れた埋設管１７からの反射波の伝播時間ＴA の値に比べ
て、受信アンテナ５で測定された埋設管１７からの反射
波の伝播時間ＴB の値が小さくなる。これによって、現
在のアンテナ部８の水平位置は埋設管１７の水平位置に
対して、アンテナ部８の移動位置が右側にずれているこ
とが図１の演算部１５で演算される。そこで、この場合
には、図４のステップ１０４でＴA＝ＴBではないと判断
され、ステップ１０６でＴA＞ＴBが判断され、ステップ
１０７に示すようにアンテナ部８に取り付けられた進行
方向に向かい左側の方向指示器７を点滅させ、アンテナ
部８を右側に移動させる必要があることを表示する。操
作者はその方向指示器７が示す方向にアンテナ部８を移
動させながら測定を続行することにより、アンテナ部８
は次第に埋設管１７に近づいていく。

【００１５】そして、アンテナ部８が再び埋設管１７の
真上に達すると、ステップ１０４でＴA＝ＴBと判断され
るので、方向指示器７の点滅は止まり、操作者は方向指
示器７の点滅が再び開始されるまでは、点滅が止まった
時点でのアンテナ移動方向にそって測定を継続する。

【００１６】アンテナ部８がＮO.３地点を通過し、ＮO.
４地点に到達した時の模様を図８（ａ）に示す。この場
合、距離ＤA より距離ＤB の方が大きくなるため、図８
（ｂ）（ｃ）に示されるように、受信アンテナ４で測定
された埋設管１７からの反射波の伝搬時間ＴA の値に比
べ、受信アンテナ５で測定された埋設管１７からの反射
波の伝搬時間ＴB の方が大きいので、この位置ではアン
テナ移動位置が進行方向に対して左側にずれていること
が分かる。そこで、ステップ１０８でＴA＜ＴBと判断さ
れた場合には、ステップ１０９に示すように、アンテナ
部８に取り付けられた進行方向に対して右側の方向指示
器６を点滅させ、アンテナ部８を左方向に移動させるよ
うに表示する。操作者は方向指示器６が示す方向にアン
テナ部８を移動させながら測定を続行することにより、
アンテナ部８は次第に埋設管１７に近づく。

【００１７】そして、アンテナ部８が再び埋設管１７の
真上に達した所で、方向指示器６の点滅は止まり、操作
者は方向指示器６の点滅が再び開始されるまでは、点滅
が止まった時点でのアンテナ移動方向にそって測定を継
続する。図６のＮO.５地点に達すると、アンテナ部８は
再び埋設菅１７の真上に到達する。

【００１８】以上のように、埋設管１７の水平位置を簡
易に推定でき、ここでの埋設管１７の水平位置とは、ア
ンテナの移動軌跡２７そのものである。方向指示器が点
滅した時点では、アンテナの水平位置と埋設管の水平位
置とは既にずれているため、実際にはアンテナの移動軌
跡２７と埋設菅１７の水平位置とは一致しない。しか
し、測定を２〜３回繰り返すことにより、アンテナの移
動軌跡２７と埋設管１７の水平位置はしだいに一致して
くる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、送
信アンテナの左側および左側のそれぞれに受信アンテナ
を設置し、それらの受信アンテナによって受信された埋
設管からの反射波の伝搬時間の値を比較することによ
り、現在のアンテナ部の水平位置と埋設管の水平位置と
の相対的位置関係を知ることができる。これによって、
例えば２つのマンホ−ル間の埋設管の連続的な水平位置
を、１回、もしくは数回のアンテナ走査によって知る事
ができ、従来技術の横断探査に比較して飛躍的に測定時
間を短縮できるという効果を有する。また、現在のアン
テナ部の水平位置と埋設管の水平位置との相対的位置関
係をアンテナ部に取り付けられた方向指示器が表示する
ため、受信アンテナは常に埋設物と直交する位置におか
れ、最も強い反射波を検出できるので、表示画像も明瞭
になり、埋設物を探知する操作者の熟練が不要になると
いう効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】 図１の装置の平面図である。

【図３】 図１の装置の側面図である。

【図４】 図１の装置の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図５】 埋設管の真上に送信アンテナがあるときの位
置関係および受信信号を示す図である。

【図６】 アンテナ移動軌跡と埋設管の関係を示す図で
ある。

【図７】 埋設管の右側に送信アンテナがあるときの位
置関係および受信信号を示す図である。

【図８】 埋設管の左側に送信アンテナがあるときの位
置関係および受信信号を示す図である。

【図９】 従来装置の一例の構成を示すブロック図であ
る。

【図１０】 図９の装置の平面図である。

【図１１】 アンテナの走査方法を示す図である。

【図１２】 観測結果を示す図である。

【符号の説明】

１…送信器、２，４，５…アンテナ、６，７…方向指示
器、８…アンテナ部、１５…演算部、１６…移動方向、
１７…埋設管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 順一 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地表面に向け設置された送信アンテナを
   移動させながら電磁波を送信し地中に存在する埋設物か
   ら反射した電磁波を受信アンテナで受信することによっ
   て地中に存在する埋設物を探査する埋設物探査装置にお
   いて、 前記送信アンテナの移動方向に対して直交しかつ前記送
   信アンテナの右および左側へそれぞれ設置された第１お
   よび第２の受信アンテナと、 前記第１および第２の受信アンテナにおける反射波の受
   信タイミングに基づいて埋設物より前記第１および第２
   の受信アンテナまでの電磁波到達時間を求めアンテナ移
   動位置と埋設物との水平方向位置関係を求める演算部
   と、 前記演算部の演算結果に基づいて現在のアンテナ位置に
   対し埋設管が左右何れの方向に存在するのかを操作者に
   報知する方向指示器とを備えたことを特徴とする埋設物
   探査装置。
2. 【請求項２】 地表面に向け設置された送信アンテナを
   移動させながら電磁波を送信し地中に存在する埋設物か
   ら反射した電磁波を受信アンテナで受信することによっ
   て地中に存在する前記埋設物を探査する埋設物探査方法
   において、 前記送信アンテナの移動方向に対して直交しかつ前記送
   信アンテナの右および左側へそれぞれ設置された第１お
   よび第２の受信アンテナで受信した反射波の受信タイミ
   ングに基づいて埋設物より前記第１および第２の受信ア
   ンテナまでの電磁波到達時間を求め、 その電磁波到達時間の差からアンテナ移動位置と埋設物
   との水平方向位置関係を求め、 前記求められた水平方向位置関係に基づいて現在のアン
   テナ位置に対し埋設管が左右何れの方向に存在するのか
   を操作者に報知することを特徴とする埋設物探査方法。