JPH11174160A - アレーアンテナを具える探査装置 - Google Patents
アレーアンテナを具える探査装置Info
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- JPH11174160A JPH11174160A JP9340994A JP34099497A JPH11174160A JP H11174160 A JPH11174160 A JP H11174160A JP 9340994 A JP9340994 A JP 9340994A JP 34099497 A JP34099497 A JP 34099497A JP H11174160 A JPH11174160 A JP H11174160A
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Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンテナユニットを移動することなく所定の
範囲に亘って被検物体の内部構造を正確に探査できる装
置を提供する。 【解決手段】 多数のアンテナ素子11をマトリックス状
に配列したアレーアンテナを設け、これらアンテナ素子
を送受信切換え用スイッチ回路12を介して順次に送信回
路13に切り換え接続するともに残りのアンテナ素子を送
受信切換え用スイッチ回路12を経て受信回路15に切り換
え接続し、送受信切換え用スイッチ回路をスキャンコン
トロール回路16によって制御しながら被検物体全面の走
査を行い、各走査時に送信アンテナとして選択されたア
ンテナ素子以外の全てのアンテナ素子からの受信信号を
メモリ回路17に格納し、全走査が終了した後に、メモリ
回路から所望の受信信号を処理回路18で選択的に読み出
して処理し、被検物体の内部構造に関する情報を生成す
るもの。
範囲に亘って被検物体の内部構造を正確に探査できる装
置を提供する。 【解決手段】 多数のアンテナ素子11をマトリックス状
に配列したアレーアンテナを設け、これらアンテナ素子
を送受信切換え用スイッチ回路12を介して順次に送信回
路13に切り換え接続するともに残りのアンテナ素子を送
受信切換え用スイッチ回路12を経て受信回路15に切り換
え接続し、送受信切換え用スイッチ回路をスキャンコン
トロール回路16によって制御しながら被検物体全面の走
査を行い、各走査時に送信アンテナとして選択されたア
ンテナ素子以外の全てのアンテナ素子からの受信信号を
メモリ回路17に格納し、全走査が終了した後に、メモリ
回路から所望の受信信号を処理回路18で選択的に読み出
して処理し、被検物体の内部構造に関する情報を生成す
るもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の内部構造を
探査するために物体に向けて電波を放射する送信アンテ
ナと、物体から反射される電波を受信する受信アンテナ
とを具える探査装置、特に複数のアンテナ素子をマトリ
ックス状に配列したアレーアンテナを有する探査装置に
関するものである。
探査するために物体に向けて電波を放射する送信アンテ
ナと、物体から反射される電波を受信する受信アンテナ
とを具える探査装置、特に複数のアンテナ素子をマトリ
ックス状に配列したアレーアンテナを有する探査装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電波を利用して被検物体の内部構造を探
査する従来の装置としては、送信アンテナおよび受信ア
ンテナをそれぞれ別個に設け、これら送信アンテナおよ
び受信アンテナを被検物体に対して所定の位置にセット
し、送信アンテナから電波を被検物体に向けて放射し、
被検物体の内部から反射される電波を受信アンテナで受
信し、この受信アンテナから出力される受信信号を処理
して被検物体の内部構造に関する情報を作成するように
している。このように１個の送信アンテナと１個の受信
アンテナを有する探査装置においては、被検物体のきわ
めて小さな領域しか探査できず、広い面積に亘って探査
しようとする場合には、送信側アンテナおよび受信側ア
ンテナを被検物体に対して移動させる必要がある。しか
しながら、このような移動を行いながら探査することは
非常に面倒であるとともに走査むらによる誤差も混入す
る欠点がある。
査する従来の装置としては、送信アンテナおよび受信ア
ンテナをそれぞれ別個に設け、これら送信アンテナおよ
び受信アンテナを被検物体に対して所定の位置にセット
し、送信アンテナから電波を被検物体に向けて放射し、
被検物体の内部から反射される電波を受信アンテナで受
信し、この受信アンテナから出力される受信信号を処理
して被検物体の内部構造に関する情報を作成するように
している。このように１個の送信アンテナと１個の受信
アンテナを有する探査装置においては、被検物体のきわ
めて小さな領域しか探査できず、広い面積に亘って探査
しようとする場合には、送信側アンテナおよび受信側ア
ンテナを被検物体に対して移動させる必要がある。しか
しながら、このような移動を行いながら探査することは
非常に面倒であるとともに走査むらによる誤差も混入す
る欠点がある。
【０００３】このような欠点を除去するために、多数の
アンテナ素子をマトリックス状に配列したアレーアンテ
ナを具える探査装置が提案されている。このようなアレ
ーアンテナを有する探査装置は、例えば特開平8-62339
号公報に記載されている。この公報に記載された既知の
探査装置においては、地中の状態を３次元的に探査する
ために、地面に向けて電磁波を放射する電磁波発振手段
と、この電磁波発振手段から地中に向けて放射され、地
中から反射される電磁波を多数のアンテナ素子をマトリ
ックス状に配列した受信手段で受信し、これら複数の受
信アンテナ手段から出力される信号を処理して地中の３
次元情報を取り出すように構成されている。受信手段
の、マトリックス状に配列された多数のアンテナ素子は
全て受信アンテナとして作用するものであり、例えば第
１列目のｍ個のアンテナ素子で同時に電磁波を受信し、
次に第２列目のｍ個のアンテナ素子で同時に電磁波を受
信し、以下同様に順次の列のアンテナ素子から同時に電
磁波を受信するようになっている。
アンテナ素子をマトリックス状に配列したアレーアンテ
ナを具える探査装置が提案されている。このようなアレ
ーアンテナを有する探査装置は、例えば特開平8-62339
号公報に記載されている。この公報に記載された既知の
探査装置においては、地中の状態を３次元的に探査する
ために、地面に向けて電磁波を放射する電磁波発振手段
と、この電磁波発振手段から地中に向けて放射され、地
中から反射される電磁波を多数のアンテナ素子をマトリ
ックス状に配列した受信手段で受信し、これら複数の受
信アンテナ手段から出力される信号を処理して地中の３
次元情報を取り出すように構成されている。受信手段
の、マトリックス状に配列された多数のアンテナ素子は
全て受信アンテナとして作用するものであり、例えば第
１列目のｍ個のアンテナ素子で同時に電磁波を受信し、
次に第２列目のｍ個のアンテナ素子で同時に電磁波を受
信し、以下同様に順次の列のアンテナ素子から同時に電
磁波を受信するようになっている。
【０００４】また、上述した公報に記載された他の実施
例では、送信アンテナ素子、受信アンテナ素子および受
信機をユニット化した多数のモジュールをマトリックス
状に配列し、これらモジュールを分配器を経て発振器に
接続し、選択した行または列のモジュールを同時に動作
させるようにしている。
例では、送信アンテナ素子、受信アンテナ素子および受
信機をユニット化した多数のモジュールをマトリックス
状に配列し、これらモジュールを分配器を経て発振器に
接続し、選択した行または列のモジュールを同時に動作
させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のアレー
アンテナを用いる装置においては、同時に使用する受信
アンテナを切換え選択するようにしているので、ある程
度の広い面積に亘って探索を行なうことができる。しか
し、送信アンテナおよび受信アンテナが固定的に決めら
れているので、探査できる範囲を余り広くすることがで
きない。したがって広い面積を探査する際には、装置全
体を移動させる必要がある。このため装置全体を台車の
上に設置し、この台車を移動させることが行われてい
る。しかし、このように台車を移動させて広い面積を走
査する作業は非常に面倒であるとともに走査むらが発生
し易く、正確な探査を行なうことができない欠点があ
る。
アンテナを用いる装置においては、同時に使用する受信
アンテナを切換え選択するようにしているので、ある程
度の広い面積に亘って探索を行なうことができる。しか
し、送信アンテナおよび受信アンテナが固定的に決めら
れているので、探査できる範囲を余り広くすることがで
きない。したがって広い面積を探査する際には、装置全
体を移動させる必要がある。このため装置全体を台車の
上に設置し、この台車を移動させることが行われてい
る。しかし、このように台車を移動させて広い面積を走
査する作業は非常に面倒であるとともに走査むらが発生
し易く、正確な探査を行なうことができない欠点があ
る。
【０００６】本発明の目的は上述した従来の欠点を除去
し、台車などによる移動走査を行なうことなく、広い面
積に亘って正確な走査を行なうことができる探査装置を
提供しようとするものである。
し、台車などによる移動走査を行なうことなく、広い面
積に亘って正確な走査を行なうことができる探査装置を
提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明のアレーアンテナ
を具える探査装置は、多数のアンテナ素子をマトリック
ス状に配列し、これらアンテナ素子の各々を、送信側ス
イッチ回路を介して送信回路に選択的に接続するととも
に受信側スイッチ回路を介して受信回路に接続し得るよ
うに構成し、前記多数のアンテナ素子から選択される１
個のアンテナ素子を送信アンテナとして前記送信側スイ
ッチ回路を介して送信器に接続して内部構造を探査すべ
き被検物体に向けて電波を放射し、前記送信アンテナ以
外のアンテナ素子を受信アンテナとして前記受信側スイ
ッチ回路を介して受信回路に接続し、前記物体から反射
される電波を前記受信アンテナで受信して得られる受信
信号を受信回路へ供給する動作を、前記送信アンテナお
よび受信アンテナを切り換えながら繰り返して行なって
被検物体を走査するように前記送信側スイッチ回路およ
び受信側スイッチ回路を制御するスキャンコントロール
回路と、前記送信アンテナを切り換えながら受信回路か
ら得られる受信信号を格納するメモリ回路と、このメモ
リ回路に記憶された受信信号を選択的に読み出し、読み
出した受信信号を処理して被検物体に関する情報を出力
する処理回路を具えることを特徴とするものである。
を具える探査装置は、多数のアンテナ素子をマトリック
ス状に配列し、これらアンテナ素子の各々を、送信側ス
イッチ回路を介して送信回路に選択的に接続するととも
に受信側スイッチ回路を介して受信回路に接続し得るよ
うに構成し、前記多数のアンテナ素子から選択される１
個のアンテナ素子を送信アンテナとして前記送信側スイ
ッチ回路を介して送信器に接続して内部構造を探査すべ
き被検物体に向けて電波を放射し、前記送信アンテナ以
外のアンテナ素子を受信アンテナとして前記受信側スイ
ッチ回路を介して受信回路に接続し、前記物体から反射
される電波を前記受信アンテナで受信して得られる受信
信号を受信回路へ供給する動作を、前記送信アンテナお
よび受信アンテナを切り換えながら繰り返して行なって
被検物体を走査するように前記送信側スイッチ回路およ
び受信側スイッチ回路を制御するスキャンコントロール
回路と、前記送信アンテナを切り換えながら受信回路か
ら得られる受信信号を格納するメモリ回路と、このメモ
リ回路に記憶された受信信号を選択的に読み出し、読み
出した受信信号を処理して被検物体に関する情報を出力
する処理回路を具えることを特徴とするものである。
【０００８】本発明の好適な実施例においては、上述し
た多数のアンテナ素子をプリント基板により形成する。
このようなプリント基板を用いることによって多数のア
ンテナ素子をばらつきなく高い精度で製作することがで
き、この点でも探査精度の向上を図ることができる。本
発明による探査装置の用途の一つとしてコンクリート中
の鉄筋の探査があるが、この場合には、送信パルスの周
波数はほぼ2GHz程度とするのが好適であり、そのときは
各アンテナ素子をλ/4(3〜4cm)の寸法を有する三角形状
とするのが好適である。また、このようにプリント基板
を用いてアンテナ素子を形成する場合には、受信波の損
失を少なくするために受信回路の少なくとも一部を、プ
リント基板の、アンテナ素子を形成した面とは反対側の
面に配置するのが好適である。
た多数のアンテナ素子をプリント基板により形成する。
このようなプリント基板を用いることによって多数のア
ンテナ素子をばらつきなく高い精度で製作することがで
き、この点でも探査精度の向上を図ることができる。本
発明による探査装置の用途の一つとしてコンクリート中
の鉄筋の探査があるが、この場合には、送信パルスの周
波数はほぼ2GHz程度とするのが好適であり、そのときは
各アンテナ素子をλ/4(3〜4cm)の寸法を有する三角形状
とするのが好適である。また、このようにプリント基板
を用いてアンテナ素子を形成する場合には、受信波の損
失を少なくするために受信回路の少なくとも一部を、プ
リント基板の、アンテナ素子を形成した面とは反対側の
面に配置するのが好適である。
【０００９】本発明による探査装置においては幾つかの
走査が考えられる。例えば、多数のアンテナ素子の内の
１個を送信アンテナとして選択し、この送信アンテナに
対して予め決められた位置関係にある少なくとも１個の
アンテナ素子、例えば送信アンテナに隣接するアンテナ
素子を受信アンテナとして選択し、前記送信アンテナお
よび受信アンテナを順次に切換えるようにする。或いは
また、多数のアンテナ素子の内の１個を送信アンテナと
して選択し、それ以外の全てのアンテナ素子を受信アン
テナとして選択し、前記送信アンテナを順次に切換えて
走査することもできる。
走査が考えられる。例えば、多数のアンテナ素子の内の
１個を送信アンテナとして選択し、この送信アンテナに
対して予め決められた位置関係にある少なくとも１個の
アンテナ素子、例えば送信アンテナに隣接するアンテナ
素子を受信アンテナとして選択し、前記送信アンテナお
よび受信アンテナを順次に切換えるようにする。或いは
また、多数のアンテナ素子の内の１個を送信アンテナと
して選択し、それ以外の全てのアンテナ素子を受信アン
テナとして選択し、前記送信アンテナを順次に切換えて
走査することもできる。
【００１０】上述した本発明による探査装置によれば、
受信回路から供給される受信信号をメモリ回路に格納記
憶し、このメモリ回路から選択的に受信信号を読み出
し、この読み出した受信信号を処理回路において処理す
るが、その場合のメモリ回路からの読み出しには幾つか
のモードがあり、被検物体の内部構造に関する最適な情
報を取り出すことができる最適のモードを選択すれば良
い。このようにして読み出された受信信号を処理回路に
おいて適切に処理して、物体の内部構造を表す正確な２
次元情報や３次元情報を出力することができる。
受信回路から供給される受信信号をメモリ回路に格納記
憶し、このメモリ回路から選択的に受信信号を読み出
し、この読み出した受信信号を処理回路において処理す
るが、その場合のメモリ回路からの読み出しには幾つか
のモードがあり、被検物体の内部構造に関する最適な情
報を取り出すことができる最適のモードを選択すれば良
い。このようにして読み出された受信信号を処理回路に
おいて適切に処理して、物体の内部構造を表す正確な２
次元情報や３次元情報を出力することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明によるアレーアンテ
ナを有する探査装置の基本的な接続配置を示す線図であ
る。アレーアンテナ11は、m 行×n 列のマトリックス状
に配列されたm ×n 個のアンテナ素子11(1,1) ---11(1,
n); 11(2,1)---11(2,n);---11(m,1) ---11(m,n) を具え
ている。これらのアンテナ素子11の各々は、送信側スイ
ッチ回路を構成する送信側アナログスイッチ12を介して
送信回路13に選択的に接続できるように構成する。さら
に、アンテナ素子11の各々は、受信側スイッチ回路を構
成する受信側アナログスイッチ14を介して(N-1) 個の受
信回路15(1) 〜15(N-1)に選択的に接続できるように構
成する。本発明においては、このように多数のアンテナ
素子11の各々を、送信アンテナあるいは受信アンテナと
して選択的に使用することに特徴があり、これによって
探査精度を向上することができる。
ナを有する探査装置の基本的な接続配置を示す線図であ
る。アレーアンテナ11は、m 行×n 列のマトリックス状
に配列されたm ×n 個のアンテナ素子11(1,1) ---11(1,
n); 11(2,1)---11(2,n);---11(m,1) ---11(m,n) を具え
ている。これらのアンテナ素子11の各々は、送信側スイ
ッチ回路を構成する送信側アナログスイッチ12を介して
送信回路13に選択的に接続できるように構成する。さら
に、アンテナ素子11の各々は、受信側スイッチ回路を構
成する受信側アナログスイッチ14を介して(N-1) 個の受
信回路15(1) 〜15(N-1)に選択的に接続できるように構
成する。本発明においては、このように多数のアンテナ
素子11の各々を、送信アンテナあるいは受信アンテナと
して選択的に使用することに特徴があり、これによって
探査精度を向上することができる。
【００１２】図１に示すように、送信側アナログスイッ
チ12および受信側アナログスイッチ14の切換動作はスキ
ャンコントロール回路16によって制御する。この制御の
詳細な内容については後述する。送信回路13は、例えば
2GHzの周波数成分を有するインパルスを2MHzの間隔で発
生するパルス発生回路を具えている。受信回路15で受信
した受信信号はメモリ回路17へ供給してここに格納す
る。このメモリ回路17に格納した受信信号を処理回路18
で選択的に読み出し、この読み出した受信信号を処理し
て被検物体の内部構造に関する情報を作成し、これを出
力する。この出力はハードコピーとしたり、ディスプレ
イ上の画像とすることができる。上述した送信回路13、
スキャンコントロール回路16およびメモリ回路17の動作
は制御回路19によって制御する。メモリ回路17、処理回
路18および制御回路19は、例えばパソコンを以て構成す
ることができる。
チ12および受信側アナログスイッチ14の切換動作はスキ
ャンコントロール回路16によって制御する。この制御の
詳細な内容については後述する。送信回路13は、例えば
2GHzの周波数成分を有するインパルスを2MHzの間隔で発
生するパルス発生回路を具えている。受信回路15で受信
した受信信号はメモリ回路17へ供給してここに格納す
る。このメモリ回路17に格納した受信信号を処理回路18
で選択的に読み出し、この読み出した受信信号を処理し
て被検物体の内部構造に関する情報を作成し、これを出
力する。この出力はハードコピーとしたり、ディスプレ
イ上の画像とすることができる。上述した送信回路13、
スキャンコントロール回路16およびメモリ回路17の動作
は制御回路19によって制御する。メモリ回路17、処理回
路18および制御回路19は、例えばパソコンを以て構成す
ることができる。
【００１３】図２は本実施例の探査装置の全体の構成の
外観を示すものである。表面にアレーアンテナ11を形成
し、裏面に回路部分を形成したプリント基板21をボック
ス22に収納し、このボックスを、例えば銅、真鍮などの
非磁性材料で形成し、電磁遮蔽効果を持たせる。また、
携帯に便利なようにボックス22には把手23を取り付け
る。さらに、図面には示していないが、ボックス22には
蓋が設けられている。
外観を示すものである。表面にアレーアンテナ11を形成
し、裏面に回路部分を形成したプリント基板21をボック
ス22に収納し、このボックスを、例えば銅、真鍮などの
非磁性材料で形成し、電磁遮蔽効果を持たせる。また、
携帯に便利なようにボックス22には把手23を取り付け
る。さらに、図面には示していないが、ボックス22には
蓋が設けられている。
【００１４】ボックス22の側面には、受信回路15から出
力される受信信号や各種の制御信号を伝送するための信
号コネクタ24と、プリント基板21の裏面に形成した回路
部分への電源の給電を行なうための電源コネクタ25とを
設ける。信号コネクタ24は、信号ケーブル26を介してパ
ソコン27へ接続し、電源コネクタ25は電源ライン28を介
してバッテリ29へ接続する。このバッテリ29は、例えば
使用者のベルトに取り付けることができる。また、パソ
コン27は、上述したようにメモリ回路17、処理回路18お
よび制御回路19などを構成するものである。パソコン27
への信号の転送速度はさほど速いものは必要がないの
で、上述した信号ケーブル26に含まれているデータ転送
用のケーブルは、例えばRS-232C 程度の同軸ケーブルと
することができる。信号ケーブル26にはデータ転送ケー
ブルの他に送信回路13やスキャンコントロール回路16へ
制御信号を伝送するケーブルも含まれている。
力される受信信号や各種の制御信号を伝送するための信
号コネクタ24と、プリント基板21の裏面に形成した回路
部分への電源の給電を行なうための電源コネクタ25とを
設ける。信号コネクタ24は、信号ケーブル26を介してパ
ソコン27へ接続し、電源コネクタ25は電源ライン28を介
してバッテリ29へ接続する。このバッテリ29は、例えば
使用者のベルトに取り付けることができる。また、パソ
コン27は、上述したようにメモリ回路17、処理回路18お
よび制御回路19などを構成するものである。パソコン27
への信号の転送速度はさほど速いものは必要がないの
で、上述した信号ケーブル26に含まれているデータ転送
用のケーブルは、例えばRS-232C 程度の同軸ケーブルと
することができる。信号ケーブル26にはデータ転送ケー
ブルの他に送信回路13やスキャンコントロール回路16へ
制御信号を伝送するケーブルも含まれている。
【００１５】図３はアンテナ素子11の１個を示すもので
あり、２等辺三角形の形状を有するものとし、その垂直
２等分線の長さをλ/4とする。本例では上述したよう
に、2GHzのパルスを発振するものであるので、λ/4の寸
法は約3 〜4cm となり、プリント基板21全体の大きさを
A4サイズとすることができ、携帯用装置としては好適で
ある。また、アンテナ素子11の上下位置には、プリント
基板21を貫通するスルーホール31および32が形成されて
おり、アンテナ素子はこれらのスルーホールを経てプリ
ント基板の裏側に設けられた回路部分に接続されてい
る。
あり、２等辺三角形の形状を有するものとし、その垂直
２等分線の長さをλ/4とする。本例では上述したよう
に、2GHzのパルスを発振するものであるので、λ/4の寸
法は約3 〜4cm となり、プリント基板21全体の大きさを
A4サイズとすることができ、携帯用装置としては好適で
ある。また、アンテナ素子11の上下位置には、プリント
基板21を貫通するスルーホール31および32が形成されて
おり、アンテナ素子はこれらのスルーホールを経てプリ
ント基板の裏側に設けられた回路部分に接続されてい
る。
【００１６】図４は、プリント基板21の表面および裏面
に形成されているアンテナ素子11および回路部分の構成
を示すものである。プリント基板21の表面には、上述し
たように三角形状のアンテナ素子11が形成され、各アン
テナ素子はその上下の端部に形成されたスルーホール31
および32を介してプリント基板21の裏面に設けられた回
路部分に電気的に接続されている。この回路部分として
は、送信回路13、送信側および受信側アナログスイッチ
12および14および受信回路15、スキャンコントロール回
路16がある。
に形成されているアンテナ素子11および回路部分の構成
を示すものである。プリント基板21の表面には、上述し
たように三角形状のアンテナ素子11が形成され、各アン
テナ素子はその上下の端部に形成されたスルーホール31
および32を介してプリント基板21の裏面に設けられた回
路部分に電気的に接続されている。この回路部分として
は、送信回路13、送信側および受信側アナログスイッチ
12および14および受信回路15、スキャンコントロール回
路16がある。
【００１７】図５は、本例の探査装置の詳細な回路図で
ある。各アンテナ素子11は、スルーホール31および送受
信切換え用のアナログスイッチ30を介して送信回路13ま
たは受信回路15に選択的に接続される。送受信切換え用
アナログスイッチ30をスキャンコントロール回路16によ
って制御することにより、或るアンテナ素子を送信回路
13に接続するとともに残りの全てのアンテナ素子をそれ
ぞれの受信回路15に接続できるように構成されている。
すなわち、本例では、送受信切換え用アナログスイッチ
30は２接点切換スイッチで構成されている。勿論、この
送受信切換え用アナログスイッチ30を、格別の受信側ス
イッチおよび送信側スイッチで構成することもできる。
さらに、各アンテナ素子11はスルーホール32を介して終
端素子33の一端に接続され、この終端素子の他端は接地
されている。この終端素子は抵抗とコンデンサで構成す
ることができ、これらの素子もプリント基板21の裏面に
取り付けられている。
ある。各アンテナ素子11は、スルーホール31および送受
信切換え用のアナログスイッチ30を介して送信回路13ま
たは受信回路15に選択的に接続される。送受信切換え用
アナログスイッチ30をスキャンコントロール回路16によ
って制御することにより、或るアンテナ素子を送信回路
13に接続するとともに残りの全てのアンテナ素子をそれ
ぞれの受信回路15に接続できるように構成されている。
すなわち、本例では、送受信切換え用アナログスイッチ
30は２接点切換スイッチで構成されている。勿論、この
送受信切換え用アナログスイッチ30を、格別の受信側ス
イッチおよび送信側スイッチで構成することもできる。
さらに、各アンテナ素子11はスルーホール32を介して終
端素子33の一端に接続され、この終端素子の他端は接地
されている。この終端素子は抵抗とコンデンサで構成す
ることができ、これらの素子もプリント基板21の裏面に
取り付けられている。
【００１８】受信回路15は、受信用サンプリング回路15
A を具えており、これにより高周波数の受信信号を所定
のサンプリング周波数でサンプリングし、得られた信号
を一旦バッファメモリ15B に記憶する。これらのバッフ
ァメモリ15B には１回の走査において受信アンテナから
同時に得られる受信信号を一時的に格納し、走査の終了
後に順次にメモリ回路17へ転送する。このようにして順
次送信アンテナを切り換えながら走査を行い、全走査に
よって得られる受信信号をメモリ回路17へ格納した後、
処理回路18によってメモリ回路から所望の受信信号デー
タを選択的に読み出して被検物体の内部構造に関する情
報を生成することができる。処理回路18にはディスプレ
イ34およびプリンタ35を接続し、得られた被検物体の内
部構造に関する情報を表示したりハードコピーとして出
力することができる。
A を具えており、これにより高周波数の受信信号を所定
のサンプリング周波数でサンプリングし、得られた信号
を一旦バッファメモリ15B に記憶する。これらのバッフ
ァメモリ15B には１回の走査において受信アンテナから
同時に得られる受信信号を一時的に格納し、走査の終了
後に順次にメモリ回路17へ転送する。このようにして順
次送信アンテナを切り換えながら走査を行い、全走査に
よって得られる受信信号をメモリ回路17へ格納した後、
処理回路18によってメモリ回路から所望の受信信号デー
タを選択的に読み出して被検物体の内部構造に関する情
報を生成することができる。処理回路18にはディスプレ
イ34およびプリンタ35を接続し、得られた被検物体の内
部構造に関する情報を表示したりハードコピーとして出
力することができる。
【００１９】次に、メモリ回路17に格納した受信信号の
処理モードについて説明する。本発明によれば、上述し
たように各走査において、或るアンテナ素子11を送信ア
ンテナとして選択し、被検物体から反射される電波を残
りの全てのアンテナ素子で所定の時間に亘って受信して
受信信号をメモリ回路17に格納する動作を、送信アンテ
ナ素子を順次に切り換えながら繰り返し実行するように
している。第１の処理モードでは、各走査において送信
アンテナ素子に対して幾何学的な位置が特定されたアン
テナ素子、例えば送信アンテナ素子に隣接するアンテナ
素子あるいは送信アンテナ素子から複数のアンテナ素子
だけ離間したアンテナ素子を受信アンテナ素子として走
査を行なうことに相当するものである。この場合には、
図６に示すように、送信アンテナ素子A と受信アンテナ
素子B との間の中点C に立てた垂線と被検物体の内部構
造物Z までの距離CZは、次のようにして求めることがで
きる。ここで、C は光速、t は送信パルスの発射時刻か
ら受信アンテナ素子で反射電波を受信するまでの時間、
εr は電磁波が伝搬する媒質の比誘電率、すなわち被検
物体の比誘電率、θは送信アンテナ素子A または受信ア
ンテナ素子B と内部構造物Z とを結ぶ直線と上述した垂
線との成す角度である。 CZ = AZ・cos θ = (C/( εr )1/2) ・t/2 ・cos θ ---(1) ここで、角度θは、θ＝sin -1AC/AZ で与えられるが、
距離ACは既知であり、距離AZは、 AZ =1/2AZB = 1/2 ・
C/( εr)1/2 ・t で与えれるので、これらの値を上式
(1) に代入することによって距離CZを求めることができ
る。
処理モードについて説明する。本発明によれば、上述し
たように各走査において、或るアンテナ素子11を送信ア
ンテナとして選択し、被検物体から反射される電波を残
りの全てのアンテナ素子で所定の時間に亘って受信して
受信信号をメモリ回路17に格納する動作を、送信アンテ
ナ素子を順次に切り換えながら繰り返し実行するように
している。第１の処理モードでは、各走査において送信
アンテナ素子に対して幾何学的な位置が特定されたアン
テナ素子、例えば送信アンテナ素子に隣接するアンテナ
素子あるいは送信アンテナ素子から複数のアンテナ素子
だけ離間したアンテナ素子を受信アンテナ素子として走
査を行なうことに相当するものである。この場合には、
図６に示すように、送信アンテナ素子A と受信アンテナ
素子B との間の中点C に立てた垂線と被検物体の内部構
造物Z までの距離CZは、次のようにして求めることがで
きる。ここで、C は光速、t は送信パルスの発射時刻か
ら受信アンテナ素子で反射電波を受信するまでの時間、
εr は電磁波が伝搬する媒質の比誘電率、すなわち被検
物体の比誘電率、θは送信アンテナ素子A または受信ア
ンテナ素子B と内部構造物Z とを結ぶ直線と上述した垂
線との成す角度である。 CZ = AZ・cos θ = (C/( εr )1/2) ・t/2 ・cos θ ---(1) ここで、角度θは、θ＝sin -1AC/AZ で与えられるが、
距離ACは既知であり、距離AZは、 AZ =1/2AZB = 1/2 ・
C/( εr)1/2 ・t で与えれるので、これらの値を上式
(1) に代入することによって距離CZを求めることができ
る。
【００２０】第２の処理モードは、複数の受信アンテナ
素子で受信した信号を用いるものである。図７に示すよ
うに、送信アンテナ素子A に対して所定の位置関係にあ
る３個のアンテナ素子B, C, D を受信アンテナ素子とす
るもので、この場合には、受信アンテナ素子B, C, D で
の受信信号の時間差( 位相差) を使用して内部構造物Z
までの距離AZを求めることができる。すなわち、図７に
示すようにθ1 およびθ2 、L 1 およびL 2 を規定する
と、これは θ1 = cos -1L 1/BC θ2 = cos -1L 2/CD L1 ≒ ( C/(εr )1/2) ・t1 L2 ≒ ( C/(εr )1/2) ・t2 で表すことができる。ここで、t1およびt2は、受信アン
テナ素子B, CおよびD での反射電波の受信タイミングの
時間差である。
素子で受信した信号を用いるものである。図７に示すよ
うに、送信アンテナ素子A に対して所定の位置関係にあ
る３個のアンテナ素子B, C, D を受信アンテナ素子とす
るもので、この場合には、受信アンテナ素子B, C, D で
の受信信号の時間差( 位相差) を使用して内部構造物Z
までの距離AZを求めることができる。すなわち、図７に
示すようにθ1 およびθ2 、L 1 およびL 2 を規定する
と、これは θ1 = cos -1L 1/BC θ2 = cos -1L 2/CD L1 ≒ ( C/(εr )1/2) ・t1 L2 ≒ ( C/(εr )1/2) ・t2 で表すことができる。ここで、t1およびt2は、受信アン
テナ素子B, CおよびD での反射電波の受信タイミングの
時間差である。
【００２１】したがって、受信アンテナ素子B およびC
から求まる送信アンテナ素子A から被検物体の内部構造
物Z までの距離AZ1 および受信アンテナ素子C およびD
から求まる送信アンテナ素子A から被検物体の内部構造
物Z までの距離AZ2 は、アンテナ素子間の既知の距離AC
およびADを用いて以下の式によって求めることができ
る。 AZ1 = tan θ1 ・AC ---(2) AZ2 = tan θ2 ・AD ---(3) このようにして求めた距離 AZ1およびAZ2 の平均値を取
り、これを距離AZとして出力することができる。図７で
は説明の便宜上、３個の受信アンテナ素子からの受信信
号を用いたが、さらに多くのアンテナ素子の受信信号を
用いることもできる。また、このようにして求めた複数
の距離の単純な平均値を取る代わりに種々の統計学的な
処理を行なうことができる。例えば、４個以上のアンテ
ナ素子を受信アンテナ素子として選択する場合には、得
られる３個以上の距離結果の中位のものを最終的な距離
として求めたり、最短の距離結果および最長の距離結果
を除いた残りの距離結果の平均値を取るなどの処理も可
能である。
から求まる送信アンテナ素子A から被検物体の内部構造
物Z までの距離AZ1 および受信アンテナ素子C およびD
から求まる送信アンテナ素子A から被検物体の内部構造
物Z までの距離AZ2 は、アンテナ素子間の既知の距離AC
およびADを用いて以下の式によって求めることができ
る。 AZ1 = tan θ1 ・AC ---(2) AZ2 = tan θ2 ・AD ---(3) このようにして求めた距離 AZ1およびAZ2 の平均値を取
り、これを距離AZとして出力することができる。図７で
は説明の便宜上、３個の受信アンテナ素子からの受信信
号を用いたが、さらに多くのアンテナ素子の受信信号を
用いることもできる。また、このようにして求めた複数
の距離の単純な平均値を取る代わりに種々の統計学的な
処理を行なうことができる。例えば、４個以上のアンテ
ナ素子を受信アンテナ素子として選択する場合には、得
られる３個以上の距離結果の中位のものを最終的な距離
として求めたり、最短の距離結果および最長の距離結果
を除いた残りの距離結果の平均値を取るなどの処理も可
能である。
【００２２】上述した２つの処理モードは単に例示的に
示したもので、本発明によればさらに他の処理モードが
可能である。また、これらの処理モードのどれを用いる
かは、被検物体の構造、材質、被検物体とアレーアンテ
ナとの相対的な位置関係、所望の精度など幾つかのパラ
メータを考慮して決めることができる。また、何れか１
つの処理モードだけで最終的な情報を出力するのではな
く、複数の処理モードに基づいて複数の情報を生成し、
これらを総合的に判断して最終的な情報を出力するのが
好適である。本発明によれば、全ても走査における受信
信号が全てメモリ回路17に格納されているので、種々の
処理方法が可能である。
示したもので、本発明によればさらに他の処理モードが
可能である。また、これらの処理モードのどれを用いる
かは、被検物体の構造、材質、被検物体とアレーアンテ
ナとの相対的な位置関係、所望の精度など幾つかのパラ
メータを考慮して決めることができる。また、何れか１
つの処理モードだけで最終的な情報を出力するのではな
く、複数の処理モードに基づいて複数の情報を生成し、
これらを総合的に判断して最終的な情報を出力するのが
好適である。本発明によれば、全ても走査における受信
信号が全てメモリ回路17に格納されているので、種々の
処理方法が可能である。
【００２３】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では、アレーアンテナをプリント基
板を用いて作成したが、個別に製作したアンテナ素子を
配列してアレーアンテナを形成することもできる。ただ
し、プリント基板を用いる場合の方が、高い精度でアレ
ーアンテナを製造することができるので好適である。ま
た、上述した実施例では、多数の受信アンテナ素子から
の受信信号をメモリ回路へ転送するために、各受信回路
にサンプリング回路とバッファメモリを設けたが、これ
らの受信回路各々とメモリ回路との間にデータ転送ケー
ブルを敷設すれば、少なくともバッファメモリは不要と
なる。さらに、バッファメモリの容量を大きくして全て
の走査によって得られる受信信号を全て格納することが
できる場合には、これらのバッファメモリをメモリ回路
として用いることができ、上述した実施例のように別個
のメモリ回路は不要となる。
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では、アレーアンテナをプリント基
板を用いて作成したが、個別に製作したアンテナ素子を
配列してアレーアンテナを形成することもできる。ただ
し、プリント基板を用いる場合の方が、高い精度でアレ
ーアンテナを製造することができるので好適である。ま
た、上述した実施例では、多数の受信アンテナ素子から
の受信信号をメモリ回路へ転送するために、各受信回路
にサンプリング回路とバッファメモリを設けたが、これ
らの受信回路各々とメモリ回路との間にデータ転送ケー
ブルを敷設すれば、少なくともバッファメモリは不要と
なる。さらに、バッファメモリの容量を大きくして全て
の走査によって得られる受信信号を全て格納することが
できる場合には、これらのバッファメモリをメモリ回路
として用いることができ、上述した実施例のように別個
のメモリ回路は不要となる。
【００２４】
【発明の効果】上述したように本発明によるアレーアン
テナを有する探査装置によれば、被検物体の広い範囲を
アレーアンテナを移動させることなく探査することがで
き、したがって走査むらによる誤差を無くすことができ
る。さらに、各アンテナ素子は送信アンテナまたは受信
アンテナとして固定的に用いられるのではなく、或る走
査では送信アンテナとして用いられ、他の走査では受信
アンテナとして用いられるので、得られる受信情報量は
きわめて大きなものとなり、複数の処理モードによる総
合的な判断と相俟ってきわめて正確な探査を行なうこと
ができる。さらに、アンテナ素子をプリント基板で形成
する実施例では、多数のアンテナ素子を均一かつ正確に
形成することができるので、この点でも探査精度を向上
することができる。また、プリント基板を用いる場合に
は、携帯に便利なアレーアンテナが得れる利点もある。
テナを有する探査装置によれば、被検物体の広い範囲を
アレーアンテナを移動させることなく探査することがで
き、したがって走査むらによる誤差を無くすことができ
る。さらに、各アンテナ素子は送信アンテナまたは受信
アンテナとして固定的に用いられるのではなく、或る走
査では送信アンテナとして用いられ、他の走査では受信
アンテナとして用いられるので、得られる受信情報量は
きわめて大きなものとなり、複数の処理モードによる総
合的な判断と相俟ってきわめて正確な探査を行なうこと
ができる。さらに、アンテナ素子をプリント基板で形成
する実施例では、多数のアンテナ素子を均一かつ正確に
形成することができるので、この点でも探査精度を向上
することができる。また、プリント基板を用いる場合に
は、携帯に便利なアレーアンテナが得れる利点もある。
【図１】図１は、本発明による探査装置の一実施例の全
体の構成を示すブロック図である。
体の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、同じくその外観を示す斜視図である。
【図３】図３は、同じくそのアンテナ素子の構造を示す
平面図である。
平面図である。
【図４】図４は、同じくそのアレーアンテナの構成を示
す線図的断面図である。
す線図的断面図である。
【図５】図５は、同じくこの実施例の詳細な回路図であ
る。
る。
【図６】図６は、第１の処理モードを説明するための線
図である。
図である。
【図７】図７は、第２の処理モードを説明するための線
図である。
図である。
11 アンテナ素子 12 受信側アナログスイッチ 13 送信回路 14 送信側アナログスイッチ 15 受信回路 16 スキャンコントロール回路 17 メモリ回路 18 処理回路 19 制御回路 21 プリント基板 22 携帯用ボックス 26 信号ケーブル 27 パソコン 29 バッテリ 30 送受信切換え用アナログスイッチ 31, 32 スルーホール 33 終端素子 34 ディスプレイ 35 プリンタ
Claims (7)
- 【請求項１】 多数のアンテナ素子をマトリックス状に
配列し、これらアンテナ素子の各々を、送信側スイッチ
回路を介して送信回路に選択的に接続するとともに受信
側スイッチ回路を介して受信回路に接続し得るように構
成し、前記多数のアンテナ素子から選択される１個のア
ンテナ素子を送信アンテナとして前記送信側スイッチ回
路を介して送信器に接続して内部構造を探査すべき被検
物体に向けて電波を放射し、前記送信アンテナ以外のア
ンテナ素子を受信アンテナとして前記受信側スイッチ回
路を介して受信回路に接続し、前記物体から反射される
電波を前記受信アンテナで受信して得られる受信信号を
受信回路へ供給する動作を、前記送信アンテナおよび受
信アンテナを切り換えながら繰り返して行なって被検物
体を走査するように前記送信側スイッチ回路および受信
側スイッチ回路を制御するスキャンコントロール回路
と、前記送信アンテナを切り換えながら受信回路から得
られる受信信号を格納するメモリ回路と、このメモリ回
路に記憶された受信信号を選択的に読み出し、読み出し
た受信信号を処理して被検物体に関する情報を出力する
処理回路を具えることを特徴とするアレーアンテナを具
える探査装置。 - 【請求項２】 前記多数のアンテナ素子を絶縁基板上に
プリントにより形成したことを特徴とする請求項１に記
載のアレーアンテナを具える探査装置。 - 【請求項３】 前記各アンテナ素子を、λ/4の寸法を有
する三角形状としてことを特徴とする請求項３に記載の
アレーアンテナを具える探査装置。 - 【請求項４】 前記送信側および受信側のスイッチ回
路、送信回路および受信回路の少なくとも一部を、前記
絶縁基板の各アンテナ素子の裏側に形成したことを特徴
とする請求項２または３に記載のアレーアンテナを具え
る探査装置。 - 【請求項５】 前記アンテナ素子を形成した絶縁基板を
ハウジング内に収納し、このハウジングには、前記絶縁
基板に形成した送信回路および受信回路の少なくとも一
部に接続された信号コネクタと、これら送信回路および
受信回路の少なくとも一部へ給電するための電源コネク
タとを設け、前記信号コネクタにケーブルを介して前記
メモリ回路および処理回路を接続するように構成したこ
とを特徴とする請求項３または４に記載のアレーアンテ
ナを具える探査装置。 - 【請求項６】 前記処理回路が、前記受信回路から供給
される信号を処理して、前記物体の内部構造を表す２次
元画像を表示することを特徴とする請求項１に記載のア
レーアンテナを具える探査装置。 - 【請求項７】 前記処理回路が、前記受信回路から供給
される信号を処理して、前記物体の内部構造を表す３次
元画像を出力することを特徴とする請求項１に記載のア
レーアンテナを具える探査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34099497A JP3224768B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | アレーアンテナを具える探査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34099497A JP3224768B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | アレーアンテナを具える探査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11174160A true JPH11174160A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3224768B2 JP3224768B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=18342227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34099497A Expired - Fee Related JP3224768B2 (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | アレーアンテナを具える探査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3224768B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004500550A (ja) * | 1999-09-08 | 2004-01-08 | ウィッテン テクノロジーズ，インコーポレイテッド | 地中透過型レーダアレイ及びタイミング回路 |
| JP2007536529A (ja) * | 2004-05-05 | 2007-12-13 | レイセオン カンパニー | インパルス無線周波数信号による３次元画像の生成 |
| KR101191387B1 (ko) | 2010-03-22 | 2012-10-18 | 한국전자통신연구원 | 2차원 배열 안테나 및 이를 이용한 매립물 탐지 장치 |
| KR101213042B1 (ko) * | 2011-03-31 | 2012-12-18 | 국방과학연구소 | 잡음 신호를 이용한 벽 투과 레이더 영상화 방법 및 장치 |
| JP2014196904A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日本無線株式会社 | 埋設物探査装置 |
| JP2016212020A (ja) * | 2015-05-12 | 2016-12-15 | 株式会社計測技術サービス | 非破壊検査装置 |
| CN109597071A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-09 | 内蒙古工业大学 | 滑动式弧形阵列微波成像方法 |
| WO2024100884A1 (ja) * | 2022-11-11 | 2024-05-16 | 三菱電機株式会社 | 物体透視装置および物体透視方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0988351A (ja) * | 1995-09-22 | 1997-03-31 | Geo Saac Kk | コンクリート構造物内およびその周辺の診断システム |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP34099497A patent/JP3224768B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0988351A (ja) * | 1995-09-22 | 1997-03-31 | Geo Saac Kk | コンクリート構造物内およびその周辺の診断システム |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2004500550A (ja) * | 1999-09-08 | 2004-01-08 | ウィッテン テクノロジーズ，インコーポレイテッド | 地中透過型レーダアレイ及びタイミング回路 |
| JP2007536529A (ja) * | 2004-05-05 | 2007-12-13 | レイセオン カンパニー | インパルス無線周波数信号による３次元画像の生成 |
| KR101191387B1 (ko) | 2010-03-22 | 2012-10-18 | 한국전자통신연구원 | 2차원 배열 안테나 및 이를 이용한 매립물 탐지 장치 |
| US8497797B2 (en) | 2010-03-22 | 2013-07-30 | Electronics and Telecomunication Research Institute | Two-dimensional array antenna and device for detecting internal object using the same |
| KR101213042B1 (ko) * | 2011-03-31 | 2012-12-18 | 국방과학연구소 | 잡음 신호를 이용한 벽 투과 레이더 영상화 방법 및 장치 |
| JP2014196904A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-16 | 日本無線株式会社 | 埋設物探査装置 |
| JP2016212020A (ja) * | 2015-05-12 | 2016-12-15 | 株式会社計測技術サービス | 非破壊検査装置 |
| CN109597071A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-09 | 内蒙古工业大学 | 滑动式弧形阵列微波成像方法 |
| WO2024100884A1 (ja) * | 2022-11-11 | 2024-05-16 | 三菱電機株式会社 | 物体透視装置および物体透視方法 |
| JPWO2024100884A1 (ja) * | 2022-11-11 | 2024-05-16 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3224768B2 (ja) | 2001-11-05 |
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Legal Events
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