JPS5835478A - レ−ダ−方式による地下構造探査装置 - Google Patents

レ−ダ−方式による地下構造探査装置

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JPS5835478A
JPS5835478A JP56133302A JP13330281A JPS5835478A JP S5835478 A JPS5835478 A JP S5835478A JP 56133302 A JP56133302 A JP 56133302A JP 13330281 A JP13330281 A JP 13330281A JP S5835478 A JPS5835478 A JP S5835478A
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JP
Japan
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waveguide
ground
frequency
electromagnetic horn
loss
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Pending
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JP56133302A
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English (en)
Inventor
Takehiro Shimizu
清水 威寛
Kenichi Abe
安倍 賢一
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SOFUAADE KK
Original Assignee
SOFUAADE KK
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Publication date
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Publication of JPS5835478A publication Critical patent/JPS5835478A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/0209Systems with very large relative bandwidth, i.e. larger than 10 %, e.g. baseband, pulse, carrier-free, ultrawideband
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/885Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for ground probing

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーダ一方式により地下に存在する金属物体
、非金属物体、岩盤、空洞等の検出、並びに地下水位、
水洩れ等の状況を探査する場合に使用する地下構造探査
装置に関するものである。
周知のように、衝撃波の伝播時間を測定して広大な地域
を対象に地質の調査、採鉱、採油の可能性を調査するこ
とが行なわれて−るが、その探査方法紘地表近くの至近
距離の内部構造の調査には適しないばかルか、分解能力
もあまシ期待できないものである。
一方、地雷探知器等によシ、鉄製構造物の探知が行なわ
れてiるが、非金属、岩石、空洞等の調査には孔を掘ら
なければならな鱒とiう煩わしさがある。
そこで本発明は、分解能が高く、シかも孔を掘らなくと
も非金属、岩石、空洞、地下水位、水洩れ等を探査する
ことOてきる使−勝手の頗るよいレーダ一方式による地
下構造探査装置を提供しようとするものである。
即ち1本発明は、FM−OWレーダやパルスレーダー等
のレーダーを応用したもので、地中に電波を投入し、地
中の不連続点の反射を地表で受信し、反射波を分析して
地下構造を地表で解明する装置である。
2等し−ダー祉、搬送波の周波数管極力高くしたシ、変
調パルス巾を極力狭くしたシ、或いはアンテナの指向性
を改善することによル距離分解能を上げることは出来る
が、そのiまでは地下構造の探査装置として祉使えない
その理由拡、有害反射が大き過ぎて電波が地中に浸透し
ないことと、伝播減衰が大きいため、測定可能の反射電
波が得られなiからでらル、従来、この種レーダーを地
下構造の探査装置に使われなかった最大の理由である。
本発明者は最近、地下構造の探知、例えば配管状況の深
地、地下水位の状況探知等の要求が非常に多いことに鑑
み、地下数米以内の地下構造を数倒の分解能を以って探
査し得る装置について種々研究の結果、現在の技術レー
ルで実現可能の装置を見出したのでここに提供しよりと
するものである。
利用し得るレーダーとして鉱、ノルスレーダーとFM−
ONレーダーが考えられる。しかし、ノ臂ルスレーダー
鉱高度の技術と多額の費用が要求される。これに対し、
FM−OWレーダーは実Mが容易でおる。
そこで、ここではハトOWレーダーを利用する場合にり
iて説明する。
FM−OWレーダーと祉、直線的に変調された超高周波
を送信し、地中の不連続面また鉱産で反射する電波を受
信し送信波と混合してビート信号を作ル、この信号を周
波数分析して、周波数成分を距離成分に変換し、その周
波数の振巾から反射物の反射量全知るものである。
しかし前述のように、他のレーダーもそうであるが、レ
ーダー装置をそのまま地下構造探査装置としたのでは、
殆んどのt技は地表面で反射され。
地中に入る電波は減衰して目標物体又は場所まで到達し
な―し、到達したとしても反射電波性微弱で測定に利用
し得る利得は得られなi。
そこで本発明は、アンテナとして使用する指向性電磁ホ
ーンX線電磁ホーンとそれに続く導波管内に探査すべき
大地Oll電率に近似する低損失誘電材、例えば乾燥砂
を充填し、電線ホーンから大地へ可及的に不連続反射を
少なく、且つ有害反射を防止して伝播減衰を少なくしつ
つ伝播させる一方、導波管にインピーダンス整合装置(
マツチフグ装置)を設けて効率よく電波を送出及び受信
するようにすることによシ精度の高i探査を行い得るよ
うにしたものである。
以下図面に示す実施例について説明すれば次の通シであ
る。
第1図線本発明実施例のブ四ツク図で1は一端を閉じ他
端に電磁ホーン2t−設は良導波管である。
電磁ホー72とそれに続(導波管ia内には大地3の誘
電率に近似する乾燥砂(低損失誘電材〕4が充填され、
乾燥−4は、乾*?の誘電率に近似する誘電率の低損失
高周波絶縁板5,6によって密閉されてお夛、大地3と
接触する儒O#!l縁板6にはそoI!!縁板6の誘電
率に近似する誘電率の低損失軟質材、例えばクリコンツ
ム板7が接着しである。
そして前記導波管1mに続く導波管に社突出長さが可変
のスタブ$(容量性サスセプタンスフを具えたステップ
型イ/ビーダンス整合装置9が設けられて−る。
導波管1の閉鎖側端には超高周波源としてガン・ダイオ
ード発振器10とその発振周波数を変調する/々ラクタ
・ダイオード11とミキサ・ダイオード12が設けられ
ている。
ノマラクタ・ダイオード11に紘三角波発生1)13よ
シ補正増中器14を介して鋸歯状波が印加され、ノ々ラ
クタ・ダイオ噌11のインピーダンスを変えることによ
ダ、ガン・ダイオードの発振周波数を変えることによっ
てFM変調がなされる。
バラクタ・ダイオードに加える電圧と、ガ/・ダイオー
ドの発振周波数とは直線的な関係にならな−のが一般で
あるから、[蔵的なFM変l1It行うように、補正増
巾器14で三角波を予め歪ませてガン・ダイオード10
の発振用周波数を直線的なFMになるようにして―る。
このようにしてFM変調された超高周波電波状、導波管
1と電磁ホーン2に−通って大地3に流入し。
地中に反射物があると、反射電波が逆方向に通ってミキ
サ・ダイオード12tC受信され、同時に発振電波もミ
キサ中ダイオードに入るので、検波されて第3図(−に
示すようなビート周波数fb力兼出され、増巾器15で
増巾された後、平衡型周波数変換器16.狭帯域フィル
タ17、増巾、検出器1 B、0RT1#及び掃引発振
器2・から成る周波数分析器21に入力し、0RTII
に反射物の位置が表示される。
なお第3図中、Bは最大FM偏移ci〕s  を就は1
’−)周波数(Hs)である。
以上のように、本装置では電磁ホー/2と導波管11内
に大地の誘電率に近似した低損失誘電材、即ち、乾燥砂
4を充填し、導波管1aと導波管1の閉鎖側間の空間の
インピーダンス整合全整合装置によって行うようにした
ので、誘電率の相違により、絶縁板5から乾燥砂4へ、
乾燥砂4から絶縁板6へ、絶縁板6からシリコンビム板
7へ、更ニシリコン♂ム7から大地へ電波が伝播する際
伝播減衰があっても、各誘電車線近似するので、極めて
僅かであるので、損失少なく、電波を地中へ浸透させる
ことが出来ると共に、反射波も能率よく、受信すること
ができる。
なお、電磁ホーン及び導波管11に充填する材料は、探
査場所の土を充填するようにしてもよいが、平均的大地
の誘電率に近似するものを充填しておけば、実用には問
題はない。
第1図及び第2図に例示した実施例で拡整合装置として
一段式ステップ歴変換導波管を示したが、第4図に示す
ように、二段式としたル%第6図に示すようなテーパー
型変換導波管を用いることめるは勿論である。
そして、2等変換導波管を充填導波管に接続する時、寸
法がmlから1.に縮まるために生ずる誘導性サスセゾ
タンスを打消す必要がめる。スタブ8はこの誘導性サス
セプタンスを打消すために設けた容量性サス七ゾタンス
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例のブロック図、第2図はその一部
截断平面図、第3図は動作説明用波形図。 第4図(荀、(ロ)及び第5図(a) 、 (b)は夫
々整合装置の異なる実施例の縦断面図及び平面図である
。 1・・・導波管    2・・・電磁ホー/3・・・大
地     辱・・・乾燥砂S及び6・・・低損失高周
波絶縁板 7・・・シリコンザム板8・・・スノブ9・・・整合装
置   10・・・ガン・ダイオード発振器11・・・
ノリフタ−ダイオード12−・ミキサ・ダイオード13
・・・三角波発生器14・・・補正増巾器15・−・増
巾器   16・・・平衡型周波数変換器11・・・狭
帯域フィルタ18・・・増巾・検波器19・・・CRT
    2G・・・掃引発振器21・・・周波数分析器 4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  導波管及び電磁ホーンを介して電波を送出す
    るレーダ装置の前記電磁ホーン内に大地を近似する低損
    失誘電材料を充填し、前記電磁ホーンの入力部又社電磁
    ホーンに接続された導波管部分くインピーダンス整合装
    置を設けたこと全特徴とするレーダ一方式による地下構
    造探査装置。 ■ 導波管及び電磁ホーンを介して電波を送出するレー
    ダ装置の前記電磁ホーン内に大地と近似する低損失1I
    IIC材料を充填し、且つその電磁ホーンの大地と接続
    する端面に前記充填し九誘電材料と近似する誘電率の低
    損失軟質材から成る接地層を設けると共に前記電磁ホー
    ンの入力部又は電磁ホーンに接続された導波管部分にイ
    ンピーダンス整合装置を設けたこと1*徴とするレーダ
    一方式による地下構造探査装置。
JP56133302A 1981-08-27 1981-08-27 レ−ダ−方式による地下構造探査装置 Pending JPS5835478A (ja)

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