JPS586483A - レ−ダ−穴あけ案内システム - Google Patents

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】 この発明は、石炭層の面積を実測するためのレーダーに
よる穴あけ案内システムに関するものであり、特に、立
坑床と立坑屋根間の距離を決定するのに使用する立坑レ
ーダー装置に関するものである。

採炭事業の多くのタイプにおいては、地質学的にも、地
下の個々の範囲ならびに位置についての正確な知識が要
求される。穴あけ作業者は、石炭の地下採炭のために雇
われる。採炭作業者は、たとえば石炭層を通して、ドＶ
ｔＶの動きを正確に案内させ、石炭層の境界線を正確に
決定する。穴あけ作業中に、砂チャンネルのような地質
の断絶している場面に遭遇することがある。

そこで、この砂チャンネルをこえて、穴あけ作業をつづ
けるかどうか決めるために砂チャンネルの他の側の石炭
の範囲を検知することが必要である。このような情況に
おいて、この発明では、石炭層の屋根と床との間の厚さ
の正確かつ確実な測量を得るためにレーダー技術を利用
して、コンパクトで、携帯性のある自給式の穴あけ案内
システムを採用することである。

石炭層境界線を実測するための幾つかの方法がこれまで
に提案されてきている。１９７４年７月１６日に特許さ
れたハワースらによる米国特許第３，８２３，７８７号
には、この種の穴あけ案内システムが示されている。こ
の穴あけ案内システムは、セシウム１３７のような放射
性物質源からの放射線を石炭層の壁岩付近にまきちらせ
ておき、これらによシ、石炭層の頂部あるいは底部から
の指示された距離の穴を掘り抜くための穴あけを目的と
する制御信号を発し、これを放射線計数器により検出す
るように構成しである。一方、１９７６年６月１日に特
許されたホツチマーによる米国特許第３，９６１，３０
７号には、地下の炭層境界線を探るもう一つの手段が開
示されている。この特許には、地下のテス；−位置から
の単一のコヒレント音波の放射と、石炭層の不連続部に
おける反射をフォローする音波の受入との間の継時露出
について開示されておシ、それによって、反射不連続部
とテスト位置との間の距離の表示を供するようになって
い５゜しかし、ハワース等の穴あけ案内システム、およ
びホツチマーの穴あけ案内システムは、そのメリットに
ついての結果が十分考慮されておらず、しかもまた、こ
れらは、従来技術のものに比べ石炭層を実測するための
レーダーの出願に関して何らの価値をも与えるものでな
い。

レーダー技術が、石炭層の穴あけ案内システムに対して
うまく使用されると、幾つかの要素において利益をもた
らす。石炭層立坑は、典型的には、直径７．６２ａ〜ｌ
　Ｏ，１６の（３〜４インチ）であシ、シたがってレー
ダー装置は、アンテナ構成体およびこれに付随する電気
回路要素を含めて、上記立坑内に挿入するに適した大き
さに十分に縮小される。地質組織を明示するための電磁
波を用いる地球物理学上の探査システムは、さく井検層
の実地に展開される。そして、これらのシステムは、多
数の構成要素を含むもので、特に、立坑の周囲の情況に
対応して設計される。たとえば、１９６９年６月１０に
特許されたフレドリツクソン等による米国特許第３，４
４９，６５７号によれば、縮小された直径のらせん状ア
ンテナを開示する。このらせんアンテナは、立坑の軸を
横切る面に電磁波エネルギーを放射する目的で標準サイ
ズの立坑に適合されている。

上記フレドリツクソ７等の装置によれば、コンパクトに
設計することができるが、その反面、レーダー制御回路
を立坑の外側に設置しなければならない。この外側の制
御回路にアンテナを接続する検層ケーブルは、立坑内の
アンテナに制御信号を伝達するのに必要である。立坑の
大きさと、立坑の長さに沿った地中の周囲の情況の電気
的特性が変れば、立坑レーダーシステムの送信あるいは
受信によシ感しられるアンテナインピーダンスに変化を
起す傾向がある。その結果、フレドリツクソン等の装置
に要求されるような長いレーダー制御ワイヤーは、妥当
でないインピーダンス限界の原因となるものである。

そして、アンテナにおける反射によってリンギングが生
じる。

勿論、レーダーアンテナの変化インピーダンスに十分に
一致するようなレーダー装置の制御ワイヤーを組み立て
ることは不可能であるとされている。それにもかかわら
ず、妥当でないインピーダンス成端によシ生じるリンギ
ングの問題は、軽視されがちで、制御ワイヤーは、でき
るだけ短かく作られる。さらに、１９６！８年１１月２
６日に特゛許されたホルサーによる米国特許第３，４１
２，８１５号の一実施例によれば、立坑レーダー装置に
おいて、その装置自体の内側に、電源と装置のためのタ
イミングシステムとが、配置されている。しかし、ホル
サー等の装置の形態は、長い制御ワイヤーに帰せられる
幾つかの好ましくない点が取除かれているが、炭層の実
測操作に用いるためのものとしてふされしいものではな
い。

石炭層の立坑屋根と立坑床の距離は、しばしば比較的に
短かいものである。それはたとえば１８２．８８函（６
フイート）前後である。立坑と屋根内面あるいは床内面
との間の進行時間は、さらに短かい。パルスが送信機に
よシ逼信されている間に、受信機に反射−パルスが到来
する。

したがって、送信および受信装置の双方が、同時に作動
する。そこで送信制御信号に対して受信制御信号がオー
バーラツプしてしまう。対応的に付勢される送信機と受
信機回路リードは、ＲＦアンテナとして動作する傾向が
ある。送信機と受信機との間に電気的結合現象をおこす
。

そして、受信機にスゲリアスレスポンスを誘導する。こ
のホｐサー等の装置は、立坑レーダー回路構成に、間接
結合を軽減するための何らの手段も採用されていない。

誘電体を用いたホルサー等の実施例によれば、絶縁的に
負荷された電磁エネルギーパルスを送信する指向性ホル
ンアンテナと、絶縁的に負荷された反射されたパルスを
受信するための指向性ホルンアンテナを分けて用いであ
る。レーダー案内システムにおける、送信アンテナと受
信アンテナは、付加給１合問題を起す距離にともなう位
置において機能するように設計される。反射境界面は、
送信アンテナに対して比較的に密接しておシ、受信アン
テナもまた反射パルスを有効に検出するために送信アン
テナに密接している。けれども、送信アンテナに接近し
た位置に受信アンテナを置くと、送信機からの直接に伝
送される電磁放射線の結果として、受信機においてオー
バーラツプを起す傾向がある。そして、それは１反射パ
ルスの受信のための条件に、受信アンテナと送信アンテ
ナを分離する構成に加えて、短かい距離のレーダー案内
システムに向けなければならないので扱いにくいもので
ある。

短かい反射距離および対応する短かい電磁進行時間によ
シ原因とされるこの問題を解決する一つの試みが、１９
７４年４月２３日に特許されたモーリーによる米国特許
第３，８０６．７９５号にみられる。これによれば、広
帯域アンテナが、受信電磁エネルギーの受信のほかに送
信に用いられるようになっている。このモーリーのシス
テムは、インパルスを放射するように構成されている。

それは、おおよそｌＸｌ０’秒の時間で４００ＭＨｚに
至るまでの周波数の短継続時間の電磁パルスである。ア
ンテナは、反射を受信するためのシステムの送信に従い
、すみやかに制動される。モーリーのシステムによれば
、シヨ、）パルスの幅とアンテナ制動の組み合せによシ
、境界面における反射のための許容し得る寸法を得るこ
とができる。それは境界面がアンテナから１２１．９２
ｃｍ　〜１５２．４ｃｍ（４〜５　フィート）の距離に
置かれる。

短継続時間電磁パルス（このパルスの詳細な説明につい
て−は、レーダーの形成において、ショートパルスレー
ダーとして知られているものであシ、１９７７年２月１
５日に特許されたチャツプマンによる米国特許第４，０
０８，４６°λ号にみられる）は、レーダー穴あけシス
テムのショートレンジを高めることができる。しかしな
がら、それはしばしば検出装置から３０　、４８１（１
フイート）の距離内における無機質の境界あるいは他の
地質の不連続を測定するのに望ましいものである。そし
て、この装置は、モーリーによる米国特許第３，８０６
，７９５号に示されている。石炭層における電磁エネル
ギーの伝播速度は、おおよそ１５　、２．４″／Ｌｏ−
９秒（０，５ｆス５ｅｃ）である。もし穴あけ作業者が
、立坑から正確に３０．４８ｃｍ（ｌフィート）おかれ
た石炭層境界面に関して、ドリルが方向づけられるよう
に試みると、立坑内のアンテナから放射される探査電磁
パルスは、境界面に進行するのにほぼ４Ｘ１０−９秒を
要する。ショートパルスレーダーは、送信および受信パ
ルスが、しばしばオーバーラツプし、それを解決しにく
い場合に用いられる。帰還信号を十分に検波するモーリ
ーのような単アンテナを制動することが不可能でない。

尚、高周波パルスは、単一の送信／受信アンテナ構成体
にリンキングを誘発する傾向があるｇその結果、比較的
に短い距離の電磁測定を成し得る方法として、送信アン
テナと受信アンテナを分離して、アンテナ間の電磁結合
をさけるように設計される。

さらに、１９６９年４月２２日に特許されたガビリアー
ドによる米国特許第３，４４０，５２３号によれば、特
に次の点が認められる。アンテナに到来する地質の不連
続からのエコーパルスが反射されるところの位置に、電
磁エネルギーの送信と受信のためのアンテナを用いるの
に実用的でない。エミッターは、送信パルスにさえぎら
れ、そして、レシーバ−は、エミッターからのエネルギ
ーで飽和される。このガビリアードにより提供される方
法によれば、エミッターの軸に隣接する回転の円筒表面
において、その接線に垂直な軸に関して回転するように
取付けられている受信フレームと同時に直線から成るエ
ミッターを使用することが必要とされる。そのために、
飽和している受信機から発せられる放射を妨げるための
手段が備えである。けれども、この方法は、送信アンテ
ナと受信アンテナ間の電磁結合によって生じる問題を取
り除く。

送信制御ワイヤーと受信アンテナ間の間接結合の問題は
、ガビリアードの特許では申し出されていない。さらに
、ガビリアードの装置は、立坑の外側から制御されるも
のであシ、かつ前に述べたインピーダンスの問題につい
ても残されたままのものである。

この発明の目的は、レーダー技術を用いて、鉱物層の境
界線を実測するための新規でかつ改良された穴あけ案内
手段を提供することにある。

この発明の追加的な目的は、レーダー回路が、標準サイ
ズの立坑に挿入すること−ができる立坑装置に適合する
ような大きさに十分減縮されているレーダー穴あけ案内
手段を提供することにある。

この発明のさらに追加的な目的は、制御の全てと、送信
／受信機能とが、立坑装置のダウンホール位置に前もっ
て形成されるようにしたレーダー穴あけ案内手段を提供
することにある。

この発明のさらに別の目的は、３０．４８ｃｍ（１フイ
ート）より少なり距離における地質の不運続部を見つけ
ることのできるレーダー穴あけ案内手段を提供すること
にある。

この発明のさらに他の目的は、アンテナ構成体間の電磁
結合を最小にして、地質の不連続部を検知する送信アン
テナと受信アンテナを分離して用いるようにしたレーダ
ー穴あけ案内手段を提供することにある。

そこで、この発明の基本的構成は、石炭層に沿って穴あ
けされた立坑内に挿入されるレーダー装置を用いて成る
ショートパルスレーダー案内システムから成るものであ
る。高周波電磁パルスが、装置から送信され、石炭層の
屋根あるいは床における石炭−けつ岩によって反射され
る電磁エネルギーを、装置内の受信機構によって受信す
るように構成される。反射パルスの進行時間は、装置が
立坑内を通って動く間、立坑に対する屋根と立坑に対す
る床の距離の表示を供するようにたえまなく測定される
。レーダー装置は、長さ１５２．４０１Ｉ！（５フイー
ト）、直径６．９８０ＩＷ（２／４インチ）を有してい
て、その内部に、高周波電磁パルサー、指向性送信アン
テナ、指向性受信アンテナ、制御器、およびバッテリー
電源を装備している。回路構成は、特別に、装置の小直
径内に適合するような形態に形成されている。制御回路
は、送信および受信のためのすべての制御を成し遂げる
ものであシ、妥当でないインピーダンス成端から、リン
キング効果を最、小にして、ダウンホール制御に必要な
通信線路を取り除くように構成される。制御回路と受信
アンテナの中間位置に、送信アンテナを配置するように
構成して、アンテナ間の電磁結合が減衰するように作動
する。アイソレーターは、制御回路と受信アンテナ間に
生じるＲＦ漏話”をさらに弱めるように用いられる。ア
イソレーターは、最小スペースに最大の長さをもたらす
巻線型の同軸ケーブルにより構成される。そして、送信
アンテナと受信アンテナの双方に制御リード線を用いて
直列にそれぞれ接続される。

装置の内側に取り付けられる金属遮へい箔は、送信アン
テナと受信アンテナ間の電磁波の直接通過を妨げる目的
で用いられる。

以下、この発明にかかるレーダー装置について、図面に
示す具体的な実施例にもとづいて詳細に説明する。

この発明に成るレーダー穴あけ案内システムの一般的な
操作態様例を第１図に氷す。しばしば、けつ岩によって
囲まれている参照符号（２）で示すような炭層がある。

この炭層は、地層屋根である石炭−けつ岩境界面（４）
と、地層床である石炭−けつ岩境界面（６）との間に形
成されている。

立坑（８）は、炭層部分に堀られる。地層屋根と地層床
に関して立坑の方向づけに関する情報は、参照符号ａ〔
で示す、この発明に成るレーダー装置を立坑内゛に挿入
することによって得られる。

レーダー装置（１０）内の指向性送信機（１２）は、短
パルスレーダー波でなる電磁エネルギーを、進路（Ａ）
で示すように、石炭層を通信して一方の石炭−けつ岩境
界面に向けて発射する。前記送信機から発射された電磁
エネルギーの幾らかは、前記石炭−けつ岩境界面におい
て反射された後、送信機Ｑ渇に隣接して、レーダー装置
内に配置される指向性受信機０→に向けて向きを変える
ようになっている。送信とレーダーパルスの受信との間
の時間的経過により、立坑と境界面との間の距離の測定
が行なわれる。

藻信機ａ２と受信機（１４）は、指向性のある装置で構
成されているので、７レーダーパルスは、単一方向にの
み伝播され、続けて一つの内面について実測することが
できる。第１図に示されるように、立坑（８）と、炭層
の屋根に対応する石炭−けつ岩境界面（４）との間の距
離が実測されていく。

立坑と、炭層の床に対応する石炭−けつ岩境界面（４）
との間の距離の測定が要求されると、レーダー装置α０
は、送信機（１２１と、受信機α荀を、床内面に向は整
合対面すべく回転操作される。送信機（１２によって発
信された電磁エネルギーは、通路（Ａ）に沿って受信機
（１４）に向けて進行する。これに対してパルスは、２
つのユニット間の多数の通路をたどる。パルスのいくら
かは、たとえば、立坑壁部分の石炭層を介して送信機か
ら受信機に向けて進行する。これらのパルスは、第１図
に参照記号（Ｂ’）で示す通路をたどる。他のパルスは
、通路（Ｃ）に沿って送信機と受信機聞の空間部を介し
て直接的に進行する。

種々の送信媒体および距離は、第２図に示すように、受
信機α荀に多重パルスを引きおこす。

送信機（１２は、時間ｔ０において隆Ｘ　１０−９秒で
発信する。通路（Ｃ）に沿つ元空間を介して進行するエ
ネルギーパルスが最初に受信機Ｑ４）に達する。

石炭内を伝わる電磁エネルギーの伝播速度（はぼ１５．
２４シ。−９秒）は、空気中を伝わる電磁エネルギーの
伝播速度のほぼ半分であるので通路（Ｂ）におけるパル
スは、通路（Ｃ）におけるノクルスに比較しておくれる
。だから、通路（Ｂ）に沿って進行するパルスは、時間
（ｔＣ）後の時間（ｌｂ）において、受信機０４）に達
する。立坑（８）と石炭−けつ台面（４）間の距離に依
存する通路（Ａ）は、石炭層内を通過するように、通路
（Ｂ）よシ長く形成される。従って、通路（Ａ）に沿っ
て進行するパルスは、時間（ｌｂ）後の時間（ｔａ）に
おいて受信機Ｉに到着する。

第２図に示されるパルスパターンは、電磁エネルギーに
用いられる送信路の重複度によって、実際上は、めった
に現実化されるものではない。

石炭層の電気的特性の変化は、石炭−けつ台面のエネル
ギーショートに関連して反射するものであり、そして、
送信機アンテナと受信機アンテナの設計においては、第
２図に示すようにパルスが短かく、あるいは、同じ程度
にならないように設計する。そのようにしなければ受信
機におけるパルスパターンと他からの反射されるパルス
をはつきシと識別できない。

受信されるパルスのデータ解釈の代シに立坑に沿って動
かされる送信機と受信機を含むレーダ装置におけるパル
スパターンの変化を基礎とする。通路（Ｂ）と（Ｃ）は
、レーダ装置の位置と無関係に一定のままである。しか
し、通路（Ａ）の距離は、層の屋根に対応する石炭−け
つ台面（４）が不規則な面である場合に、反射される／
ＺＩＶスの進行時間を変える。装置の動きに応答するパ
ルスパターンの残りに関して変化するところのパルスパ
ターンの部分は、通路（Ａ）から受信されるパルスと同
一とみなされる。同一とみなされたパルスは、立坑に対
する屋根あるいは立坑に対する床の距離の要求される測
定を得る目的で用いられる。

レーダー装置（１０）の断面図を、第３図に示す。

このレーダー装置（１０）は、その一端に、典型的なド
リルロッドを連結するためのネジ部ＯＱをもつチューブ
状ケーシング０６）から成っている。ケーシングθ０）
は、高衝撃樹脂あるいは、その他適当な耐久力のある物
質によって成形される。ケーシングは、その長さが約１
５２．４ｃＷＬ（５フイート）で、直径が６．９８ｃｒ
ＩＬ（２３／４インチ）テアル。電気コントローラ（２
０）は、ケーシング内に収納されたバッチ！Ｊ−（２２
）と電源供給回路（２４）によって動力が供給されてい
る。コントローラ（２■は、レーダー装置の送信および
受信操作に必要な制御要素の全てを成し遂げる。それに
よってダウンホールのために必要な制御信号の伝達線路
と長い制御ワイヤーの双方が排除される。長い制御ワイ
ヤーの排除により、レシーバ−とレシーバ−アンテナ間
のインピーダンスにマツチするよう構成して妥当でない
インピーダン４成端によってリンギングの問題を最小に
する。

送信機（１２は、コントローラ（２（＋）と受信機（＋
４）との中間の点に設置されている。そして、レーダー
装置ケーシング０６）には、その周側部に、ボウタイ状
のダイポール送信アンテナ（イ）が設けである。

容量的に結合された抵抗負荷は、ショードパｐスレーダ
ー波の広帯域周波数範囲にともなう広帯域幅の使用を許
容する目的でアンテナ（２６）の各端に用いられる。送
信アンテナ反射器（２８）は、送信アンテナ（２６）の
下方に位置している。したがって、この送信アンテナ反
射器（２匂は、送信アンテナ（２６）の前方から放射す
る電磁エネルギーを、後方から放射するエネルギーの強
度に加えて放射する機能を有する。受信機０４）の前方
において受けとられたエネルギーは、後方において受信
される４倍である。そして石炭層の屋根面および床面を
実測するに必要なように確保される。

２００ＭＨｚから１（）Ｈｚの範囲の周波数をもつパル
スは、コントローラ（イ）によシ生じるタイミング信号
に応じて、コントロールリード国を介して高周波電磁パ
ルサ備に供給され、送信アンテナ（２６）に供給される
ようになっている。送信アイソレータ（３４）は、同軸
ケーブル状に巻かれたものによシ構成されていて、コン
トローラ（至）とパルサ（至）間にコントローラリード
（３２１を介して直列に接続されている。アイソレータ
０，１）の機能については、後述する。

受信機（１４）は、レーダー装置ケーシングの周側に位
置するポウタイ型ダイポール受信アンテナ（３６）を備
えている。そして受信機Ｏａは、送信アンテナ（２６）
と同様に方向づけされている。受信アンテナ反射器間は
、送信アンテナ圀）と、送信アンテナ反射器内の方向性
に一致するように、かつ受信アンテナに対して方向性を
もって配置しである。受信アンテナ（３６）に接続され
た受信回路（４１は、コントローラ（イ）により生じる
ストロボ信号に応答して働らかされるもので、コントロ
ールリード（４２１を介して受信回路に供給される。巻
かれた同軸ケーブルによって構成される受信アイソレー
タ（４４）は、コントローラ（２０）と受信回路（４ｏ
）間に制御リード（４２を介して直列に接続されている
。

このレーダー装置の構成上における特別の態様は、送信
アンテナと受信アンテナ間の電磁結合を最小にするよう
に設計されている。コントｏ　−ラ（２０）にパルサ（
３ｏ）を接続する制御リード（３りは、コントローラか
らタイミング信号を出力する間、ＲＦアンテナとして動
作するような傾向がある。

石炭−けつ岩塊界面が実測されると、レーダー装置ａω
は遮断される。送信アンテナと受信アンテナは、双方同
時に作動し、送信機におけるタイミング信号は、受信機
の操作としばしば重なり合う。制御リード（３ツは、受
信機の作動に応じて誘導する。コントロールリード（３
２１は、受信機の近くのどこにでも設置される。この発
明は、このような結合の結果によると、送信アンテナ（
ハ）の位置ならびにそれらが、コントロールリード（３
４によシ、コントローラ（２０）と受信アンテナ（ト）
の中間点に結合されるので、受信アンテナの付近カラコ
ントロールリード（３２１を取シ去った構造のものと′
して設計される。

結合効果は、送信アイソレータ（３（１）と受信アイソ
レータ（４４）に・よシ緩和される。コントロールリー
ド（３のおよびコントロールリー白４りに沿ってそ・れ
ぞれ進行するＲＦ倍信号どの共通モードをよりめるのに
ＲＦチョークとして操作される。アイソレータ（３４）
および（佃は、リードがコントロール信号によって付勢
されている間リード（３Ｚ　、　（４２）に対してアン
テナとしての作動を妨害する。アイソレータの外側は、
エマーソン・アンド力ミングスのＢＣＣＯ８ＯＲＢ　　
ＴＭ　　５Ｃ−１００のような吸収性物質によって包囲
される。この包囲体は、レーダー装置のケーシングの直
径よりやや小さい直径により形成される。送信アンテナ
と受信アンテナとの間をまっすぐにレーダー装置の内側
に沿って通過する電磁波を同時に制止するのに対してア
イソレータのＲＰ減衰を増強する。

遮へい体は、送信アンテナ（２６）と受信アンテナ（３
６）間の電磁エネルギーの直進送信をふせぐ目的で使用
される。第４図Ａおよび第４図Ｂにみられるように、円
筒状遮へい素子（４６）は、ケーシング０６）の内直径
のま、わシに位置される銅箔あるいは、その他適当な金
属によって構成される。遮へイ素子（４６）は、送信ア
ンテナ（２６）と受信アンテナ（ト）の操作を考慮して
、それぞれを調節するための開口（４８）　、　５０）
を除いて、レーダー装置ＧＯ）の表面を完全に包囲して
いる。望ましくは、制御リード（４つは、リード（４２
１に送信アンテナからのエネルギーの連結を防ぐ目的で
、遮へい素子（４６）の外側とケーシング０６）の内側
面との間に位置させるべきである。

レーダー装置ＧＯ）の回路構成を、第５図にブロック回
路図として示す。コントローラ（２ｏ）ハ、レーダー走
査のタイミングをコントロールするタイミング信号を発
するサンプラ制御器（５２を有している。サンプラ制御
器（５２１は、「テクトロニックモデＡ／７８１１タイ
ミングユニット」のような典型的な走査タイミング回路
であり、レーダー装置が、立坑に対して適切に位置され
ると、操作者は立坑の外側で走査を開始するための０Ｎ
−ＯＦＦスイッチ５４）を操作する。走査速度は、通常
１０〜３０Ｈ２の範囲に、前もって調整する。操作者に
よシ調整される前〜にレーダー装置は、立坑内に挿入さ
れる。

走査の開始にもとづき、サングラ制御器６２は、電磁バ
ルサ（ト）に制御リード（３２）と送信アイソレータ（
３４）を介して２００ＫＨｚの周波数の走査タイミング
信号を生じる。周波数２００　ＫＨｚは、タイミング信
号周波数として好ましいけれど、よシ好ましくは、５０
〜２５０ＫＨｚの範囲にあるタイミング信号周波数であ
ればもうし分のない結果が得られる。タイミング信号に
応答して、電磁パｐす（至）は、１００ＭＨ２〜２ＧＨ
ｚ程度の周波数をもつ電磁パルスを送信アンテナ弼に供
給する。これらの高周波電磁パルスは、石炭層の周囲の
情況に応じて送信アンテナ（イ）から放射される。石炭
−けつ岩塊界面から反射され、前述したように受信アン
テナ（ト）にもどる。

受信されるパルスは、受信回路（４０に供給される。受
信回路（４（ｌＩは、ＲＦ増幅器（至）とサンプラ制御
器りの制御を受けるＲＦサンプラＩ５樟とから成ってい
る。ＲＦサンプラ側は、アナログサンフ。

ルと保持回路があシ、到来パルスに追従し、サンプラ制
御器５のにより発生されるストロボ信号に応答して代表
パルスを容量的にたくわえる。

そして、制御リード（４りと受信アイソレータ（４４）
を介してＲＦサンプラｒ５樽に供給される。最初のスト
ロボ信号は、走査の開始に続いて、走査の最初のタイミ
ング信号に一致する。その後、ストロボ信号周波数は、
タイミング信号周波数を探シ出す、連続的なストロボ信
号の時限は、０．２５１ｓｅｃで次第に増大される。そ
れぞれのストロボ信号と、それぞれのタイミング信号と
の間の遅延時期が漸進的に増大する。たとえば、与えら
れた走査順序における初期タイミング信号は、時間ｔ１
に生じ、初期ストロボ信号も時間ｔｌに生じる。第２の
タイミング信号は、時間ｔ２に生じるが、第２のストロ
ボ信号は、時間ｔ２＋０．２５ＸＩＯ’秒に至るまで生
じない。第３のタイミング信号は、時間ｔ３に生じるの
に対し、第３のストロボ信号は、時間ｔ３＋０．５０Ｘ
ＩＯ’秒で生じる。タイミング信号とストロボ信号との
間の遅延は、走査の間じゆう増大し続ける。けれども、
ストロボ信号の実効周波数と相当するサンプリング値と
はタイミング信号の周波数に等しい状態にとどまる。

サンプラーに貯えられたパルスは、回路線−を介して音
声周波数演算増幅器（財）に供給されるようになってい
る。音声周波数演算増幅器−は、走査順序が開始される
と同時にサンプラ制御−器（５２）からの制御信号によ
シトリがされる。そして、表面ケープ／Ｌ’　（６４）
を介して立坑の外側に送信する目的において貯えられた
パルスを増幅するよう操作するものである。

一つの走査順序の完成に続いて、サンプラ制御器りは再
生し、そして他の走査順序が始まる。

パルスは、単一の走査順序の間、ＲＦサンプラ艶にたく
わえられ、音声周波数演算増幅諸姉と表面ケープＡ／（
６４）によシ立坑の外側に送られる。

そして、典型的なオシロスコープ°型視覚装置あるいは
他のモニター回路を用いてデータを透写するように構成
される。

レーダー装置（１０）の走査を継続させた状態でレーダ
ー装置００）が、立坑に沿って移動される。データトレ
ースニ検知されるパルスパターンの変化は、貯えられた
パルスを確認するために役立つ。貯えられたパルスは、
石炭層の屋根あるいは床に向かって、石炭−けつ岩内面
から反射される。反射されたパルスとして確認されるパ
ルスは、立坑と反射内面との間の距離の測定に用いられ
る。

以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施
態様例について説明したが、この発明は、この発明の精
神と範囲に反することなしに広範に異なる実施態様を構
成することができることは明白である。したがって、こ
の発明は、添付の特許請求の範囲において限定した以外
はその特定の実施態様に制約されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は、トの発明にかかるショートパルスレーダーシス
テムの具体的な実施例を示すものであシ、 第１図は、炭層立坑内におけるレーダー装置の基本的な
操作実施態様例を示す概略的説明図、第２図は、レーダ
ー装置によシ送信され受信されるＶＨＦ電磁パルスをあ
られすグラフ、第３図は、レーダー装置の縦断面図、 第４図Ａは、金属清適へい体の配置を示すレーダー装置
の平面図、 第４図Ｂは、第４図Ａに示すレーダー装置部分の側面図
、 第５図は、当該レーダー装置の具体的な電気回路例を示
すブロック回路図である。 （２）・・・・・・・・・・・・・・・石炭層（４）・
・・・・・・・・・・・・・・炭層屋根（６）・・・・
・・・・・・・・・・・炭層床（８）・・・・・・・・
・・・・・・・立坑００）・・・・・・・・・・・・・
・・レーダー装置（１り・・・・・・・・・・・・・・
・送信機（１４）・・・・・・・・・・・・・・・受簡
機（Ｉ６）・・・・・・・・・・・・・・・筒状ケーシ
ング（２０）・・・・・・・・・・・・・・・電気制御
部（２２１・・・・・・・・・・・・・・・電源（２４
）・・・・・・・・・・・・・・・電源供給回路（２６
）・・・・・・・・・・・・・・・送部アンテナ（２８
）・・・・・・・・・・・・・・・送信アンテナ反射器
（３０）・・・・・・・・・・・・・・・電磁パルサ（
３２、（４２）・・・・・・制御リード線（３４）・・
・・・・・・・・・・・・送信アイソレータｆ３Ｇ）・
・・・・・・・・・・・・・・受信アンテナ（３８）・
・・・・・・・・・・・・・・受信アンテナ反射器（４
〔ト・・・・・・・・・・・・・・受信機電気回路（４
４）・・・・・・・・・・・・・・・受信アイソレータ
（４６）・・・・・・・・・・・・・・・筒状遮へい素
子５２１・・・・・・・・・・・・・・・サンプラコン
トロール６６）・・・・・・・・・・・・・・・ＲＦ増
幅器弥・・・・・・・・・・・・ＲＦサンプラ（６り・
・・・・・・・・・・・・・音声周波数演算増幅器（６
４）・・・・・・・・・・・・・・・ケーブル特許出願
人　　　エンスコ　インコーポレイテッド代理人　新実
健部 外１名 手続補正書 昭和５６年、イへ２月３０日 特許庁侵官　　　　　殿 ｌ事件の表示　昭和５６（Ｆ、Ｖｊ許願第１０３１に６
号２８発明の名称　　レーダー穴あけ案内システム３、
補正をする者 り（件との関係　　　特許出願人 氏　名（名相：）　　　　　エンスコ　ノンコーホレイ
テッド４、代理人　　　　〒６０４ ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　明細書全文 ８、補正の内容 ｆｌ＋　　明細書の浄書。（内容に変更なし）９添附赳
類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　ケーシングと、 前記ケーシングの内部に取付けられる電磁パルス源・と
   、 前記ケーシングの内部に取付けられていて、前記電磁パ
   ルス源に接続された、前記電磁パルス源からの電磁パル
   スを地中に伝送するための送信手段と、 前記ケーシング内において、前記送信手段に対して間隔
   をおいて取付けられていて、地中の異なる地質不連続か
   らの電磁パルスの反射に従って戻ってくる電磁エネルギ
   ーを受信するための受信手段と、 前記ケーシング内に取付けられている前記送信手段およ
   び前記受信手段のための送信用および受は用の指向性ア
   ンテナ手段と、 前記ケーシング内に取付けられ′ていて、前記送信手段
   からの前記電磁パルスの送信と、前記受信手段による前
   記電磁エネルギーの受信の双方を制御するための制御回
   路手段と、 前記制御回路手段が、前記送信手段と前記送信手段に関
   連して間隔を訃いて配置されている前記受信手段の双方
   に接続されていて、前記送信手段が、前記制御回路手段
   と前記受信手段の中間に置かれていて、前記制御回路手
   段と前記受信手段の間の電気的結合を妨げるようにしで
   あることを特徴とする地下の距離を決定するためのショ
   ートパルスレーダーシステム。 （２）前記送信手段が、第１の指向性ボウタイ型ダイポ
   ールアンテナを含み、前記受信手段が、第２の指向性ポ
   ウタイ型ダイポールアンテナを含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項に記載のショートパルスレーダ
   ーシステム。 （３）　　前記送信手段に対して指向性をもって備え付
   けられていて、前記第１のボウタイ型ダイポールアンテ
   ナの下部に置かれた第１の反射手段と、前記受信手段に
   対して指向性をもって備え付けられていて、前記第２の
   ポウタイ型ダイポールアンテナの下部に置かれた第２の
   反射手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲第
   （２）項に記載のショートパルスレーダーシステム。 （４）　　ｆｉｔＪ記電磁パルスが、１００Ｍｌ−１ｚ
   と２ＧＨｚの範囲の周波数をもつ前記電磁パルス源によ
   シ発生されることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項に記載のショートパルスレーダーシステム。 （５）前記ケーシングが、前記送信手段と前記受信手段
   との間の直接電気結合を妨げるために、その内側面のま
   わりに取付けられた遮へい素子を含むことを特徴とする
   特許請求の範囲第（１１項に記載のショートパルスレー
   ダーシステム。 （６）　　前記遮へい素子が、金属箔により形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項に記載
   のショートパルスレーダーシステム。 （力　前記制御回路手段と前記送信手段との間の接続に
   沿って進行する共通モードＲＰ信号を減衰するように前
   記制御回路手段と前記送信手段との間に直列に接続され
   る第１のＲＦチョーク手段と、前記制御回路手段と前記
   受信手段との間の接続に沿って進行する共通モードＲＦ
   信号を減衰するように前記制御回路手段と前記受信手段
   との間に直列に接続される第２のＲＦチョーク手段とを
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記
   載のショートパルスレーダーシステム。 （８）前記第１のＲＦチョーク手段が、第１の円筒巻線
   型同軸ケーブルで成り、前記第２のＲＦチョーク手段が
   、第２の円筒巻線型同軸ケーブルで成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（７）項に記載のショートパルスレ
   ーダーシステム。 （９）前記ケーシングが、横断面円形の筒体で成り、前
   記第１の円筒巻線型同軸ケーブルと前記第２の円筒巻線
   型同軸ケーブルとの双方の直径が、前記円筒ケーシング
   の内部直径に等しいように形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第（８）　項に記載のショートパル
   スレーダーシステム。 ００）前記制御回路手段が、走査サイクル期間にわたっ
   て、送信手段にタイミングパルスを供給し、受信手段に
   ストロボパルスを供給するように作動し、前記受信手段
   が、前記受信された電磁エネルギーを抽出しかったくわ
   えるように接続されたサンプリング手段を含み、前記サ
   ンプリング手段は、前記制御回路手段からのストロボパ
   ルスに応答して前記受信された電磁エネルギーを抽出し
   かったくわえるように作動し、走査サイクルの期間にわ
   たって操作される前記制御回路手段がタイミングパルス
   およびストロボパルス間において漸進的に増加する遅延
   期間を創造するように成したことを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項に記載のショートパルスレーダーシス
   テム。 旧）　″直感パルス源と、 前記電磁パルス源に接続され、前記電磁ノ（ルス源から
   の電磁パルスを地中に伝送する送信手段と、 地中の異なる地質不連続からの前記電磁／＜ルスの反射
   に従って戻ってくる電磁エネルギーを受信するための受
   信手段と、 前記送信手段からの前記電磁パルスの送信、および前記
   受信手段による前記電磁エネルギーの受信の双方を制御
   するための制御回路手段と、前記制御回路手段と前記送
   信手段との間の接続に沿って進行する共通モードＲＦ信
   号を減衰するように前記制御回路手段と前記送信手段の
   間に直列に接続される第１のＲＦチョーク手段と、前記
   制御回路手段と前記受信手段との間の接続に沿って進行
   する共通モードＲＦ信号を減衰するように前記制御回路
   手段と前記受信手段の間に直列に接続される第２のＲＦ
   チョーク手段とから成ることを特徴とする地下の距離を
   決定スるためのショートパルスレーダーシステム。 ＋１２１　　前記第１のＲＦチョーク手段が、第１の巻
   線同軸ケーブルで成り、前記第２のＲＦチョークが、第
   ２の巻線同軸ケーブルで成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第Ｑｌ）項に記載のショートパルスレーダーシス
   テム。 （１３）前記送信手段が、第１のポウタイ型ダイポール
   アンテナを含み、前記受信手段が、第２のポウタイ型ダ
   イポールアンテナを含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第（１２）項に記載のショートパルスレーダーシステ
   ム。 （１４）１１ｉ記送信手段に対して指向性をもって備え
   付けられていて、前記ｆｌのポウタイ型ダイポールアン
   テナの下部に置かれた第１の反射手段と、前記受信手段
   に対して指向性をもって備え付けられていて、前記第２
   のポウタイ型ダイポールアンテナの下部に置かれた第２
   の反射手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲
   第Ｑ３）項に記載のショートパルスレーダーシステム。