JPS5877677A - 埋設物探知装置 - 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、地中等の埋設物を探知するための埋設物探
知装置に関するものである。

従来この糧の装置として第１図に示すものがあった。第
１図において、１は発振器、２は送信アンテナ、３と４
は受信アンテナ、５と６は互いに逆極性をもつ検波器、
７は差動比較器、８は指示計、９は上記送信アンテナ２
と受信アンテナ３と４を収納固定する容器、１０は異質
物体ま九は埋設物、１１は土、砂等の均質物体である。

次に上記従来装置の作用について説明する。発振器１で
発生された電波は送信アンテナ２から送信され、受信ア
ンテナ３と４で受信される。受信アンテナ３と４で受信
される電波は、埋設物ｌＯがなければ均質物体１１から
反射した電波と送信アンテナ２から直接受信される電波
である。このとき、受信アンテナ３と４は送信アンテナ
２からの距離式が同じであるように配置されているので
、受信アンテナ３と４の電波の強きは各々等ル〈容器９
と均質物体１１との距離Ｌｏが変化した場合でも同時に
同量で変化する。受信アンテナ３と４で受信された電波
は互に逆極性をもつ検波器５と６で極性が異なり大きさ
が同じ直流信号に変換され、これら二つの信号は差動比
較器７へ加えられ、その出力は一般物１０がなければ常
に零となる。次いで、容器９を矢印Ｖの方向へ動かすと
き、埋設物１０があると受信アンテナ４が影響をうけて
今まで平衡状態であった指示計８に変化が生じる。

さらに、送信アンテナ２が埋設物１０の付近にあると受
信アンテナ３と４は再び平衡状態となって指示計８は零
を指示する。さらにまた、受信アンテナ３が埋設物１０
に近ずくところでは不平衡となりて指示計８に変化を生
じる。よって、指示計８の変化から埋設物１０の存在を
知ることができる。

ところで、送信アンテナ２から発射して、送信アンテナ
２から距離Ｄｏはなれて配置された受信アンテナ３と４
に直接達する電波と、上記送信アンテナ２から発射して
均質物体１１で反射して受信アンテナ３と４に達する電
波は受信アンテナ３と４において合成されて干渉を起し
、送信アンテナ２と均質物体１１０間の距離式の遠近に
よりて定在波が生じる。このため、送信アンテナ２ｔｆ
Ｉ：、は受信アンテナ３と４と、均質物体１１０間の距
離ＬＯが変化すると送信アンテナ２がら送信されている
電波の電力が一定であるにもかかわらず受信アンテナ３
と４で受信される電波の強度は変化する。

上記定在波は、送信アンテナ２と、受信アンテナ３と４
の間隔ＤＯと、送信アンテナ２または受信アンテナ３も
しくは４と、均質物体１１の間の距離Ｌｏと、送信アン
テナ２から発射される電波の周波数によって必然的に決
ってくる。同様に、送信アンテナ２と受信アンテナ３と
４の間隔Ｄｏと、送信アンテナ２ま九は受信アンテナ３
もしくは４と、埋設物ｌＯの間の距離ＭＯと、送信アン
テナ２から発射される電波の周波数によって４必然的に
決ってくる。

実験によれば、送信アンテナ２と受信アンテナ３と４を
収納固定する容器９と均質物体１１との間の間隔Ｌｏｔ
変化させていくと、均質物体１１だけの場合の定在波の
大きさと、埋設物ｌＯがある場合の定在波の大きさが同
じになる点がでてくる。

上記従来の埋設物探知装置は以上のように構成されてい
るので、容器９を矢印■の方向へ動かしたとしても容器
９と均質物体１１の距離り、のある大きさの点では均質
物体１１だけの場合の定在波の大きさと、埋設物１０が
あっても、その場合の定在波の大きさが同じになること
があるので指示計８には信号が表れず零を指示すること
になる。

従って、上記従来の埋設物探知装置では埋設物１０が存
在するＫもかかわらず容器９と均質物体１１との間の距
離ＬｏＯ大きさによっては埋設物１０の探知ができない
距離Ｌｏがある欠点があった。また、多数個のアンテナ
によって送信系の両側に受信系を対称位置に配し、この
各々から得た信号の検波極性を互いに逆極性にしただけ
では容器９と均質物体１１との距離ＬＯのある大きさに
よって生じる上記定在波の問題は解決されず、さらにま
た多数個のアンテナ間において電波が干渉しあうなどの
欠点があった。

この発明は、上記のような従来装置における欠点を除去
するためになされたもの゛で、同時に又は断続して２以
上の異なる周波数を使用するようにして上記定在波の問
題を解決し、埋設物の探知を高信頼度で実行可能な埋設
物探知装置を提供しようとするものである。

この発明の特徴は、発振周波数の異表る少々くとも２個
以上の発振器からなる信舟発生部と、該信号発生部から
の信号を送信せしめる周波数の異なる２個以上の送信ア
ンテナと上記１個の送信アンテナにつき該送信アンテナ
と周波数が同じ２個の受信アンテナを１組として２組以
上で構成されるアンテナ°部と、上記受信アンテナの各
々が受信した信号を検波・増幅する回路と上記受信アン
テナの線毎の信号の差のみを出力する差動増幅回路と異
なる周波数毎の上記差動増幅回路の出力信号の論理和を
とる論理回路と該論理回路の出力を指示する指示計から
なる信号処理部とを具備させ、上記送信アンテナと組を
なし、該送信アンテナと同じ周波数の２個の受信アンテ
ナを該送信アンテナの両側における対称位置に１列に１
個ずつ配置して、上記アンテナ部を収納固定する容器の
被探知面に対して距離が変化した場合でも異なる周波数
のいずれかの組によって埋設物からの信号分を生じる構
成とする゛ことにより、上記アンテナ部を収納固定する
容器と被探知面のいかなる距離においても埋設物からの
信号が検知でき、しかもアンテナの各組の周波数が異な
るので各組相互の干渉を防止できることにある。

また、この発明のもう一つの特徴は、発振周波数の異な
る少なくとも２個以上の発振器の代りに連続または断続
して２以上の異なる周波数を発振する１個の発振器を用
い、送信アンテナ及び受信アンテナとして前記２以上の
異なる周波数で作動可能なものを使用で龜る点にあり、
この場合にもアンテナ部を収納固定する容器と被探知面
のいかなる距離においても埋設物からの信号が検知で龜
る。

以下、この発明に係る埋設物探知装置の実施例を図面に
従って説明する。

第２図はこの発明の第１実施例を示す。この図において
、ａｌは信号発生部、ｂｌはアンテナ部、ｃ８は信号処
理部、２０ｍと２０ｂは発振器、２１ａと２１ｂは゛抵
抗減衰器、２２ａと２２ｂは送信アンテナ、２３ｍと２
３ｂと２４ａと２４ｂは受信アンテナ、２５ａと２５ｂ
と２６ａと２６ｂは検波増幅回路、２７ａと２７ｂは差
動増幅回路、２８は論理回路、３０は指示計である。

次に、上記実施例の作用について説明する。発振器２０
ｍで発振された電波は抵抗減衰器２１ａを通り、または
抵抗減衰器２１ａをつけないで発振器２０ａで発振され
た１１で送信アンテナ２２ａから発射される。送信アン
テナ２２ａから発射された電波は受信アンテナ２３ａと
２４１で受信され、それぞれの検波増幅回路２５ａと２
６ｍへ送られ、さらに検波増幅回路２５ａと２６！１で
直流信号に変換されて、差動増幅回路２７ｍへ送られる
。差動増幅回路２７ａは検波増幅回路２５１と２６！１
の２信号の差に応じて作動し、該２信号の差の信号はＯ
Ｒ回路が用いられる論理回路２８へ送られる。

一方、発振器２０ｂで、発振器２０ａと異なる周波数で
発振された電波は、抵抗減衰器２１ｂを通り、または、
抵抗減衰器２１ｂをつけないで発振器２０ｂで発振され
たｔまで送信アンテナ２２ｂから発射される。送信アン
テナ２２ｂから発射された電波は受信アンテナ２３ｂと
２４ｂで受信され、それぞれの検波増幅回路２５ｂと２
６ｂへ送られ、さらに検波増幅回路２５ｂと２６ｂで直
流信号に変換されて、差動増幅回路２７ｂへ送られる。

差動増幅回路２７ｂは検波増幅回路２５ｂと２６ｂの２
信号の差に応じて作動し、該２信号の差の信号は、ＯＲ
回路が用いられる論理回路２８へ送られる。論理回路２
８は差動増幅回路２７ａと２７ｂのどちらかに信号が生
じると作動して出力を生じ、核出力が指示計３０を作動
させ埋設物の存在を知らせることになる。

次に、埋設物を探知する場合を第３図によりて説明する
。第３図は、送信アンテナ２２ａとこの両側における対
称位置に１列に設けられる受信アンテナ２３ａと２４８
の組と、該組と周波数が異なる送信アンテナ２２ｂとこ
の両側に対称に１列に設けられる受信アンテナ２３ｂと
２４ｂの組の配置を示している。第３図において、容器
ｊｌ被探知面４０と距離Ｌｘ’ｓ″離れて平行に位置し
、また、埋設物４１とは距離Ｍ１を離れて位置している
。

まず、埋設物４１が容量大の付近にない場合は、送信ア
ンテナ２２ａから発射され被探知面４０で反射されて受
信アンテナ２３ａと２４ａへ送られる電波の強さは同じ
であり、送信アンテナ２２ａから発射され受信アンテナ
２３ａと２４１へ直接送られる電波の強さも同じである
ので検波増幅回路２５ａと２６ａの出力は同じとなり、
従って、差動増幅回路２７ａの出力は零となる。また、
送信アンテナ２２ｂから発射される電波は送信アンテナ
２２ａから発射される電波の周波数とは異なるが、送信
アンテナ２２ｂから発射され被探知面４０で反射されて
受信アンテナ２３ｂと２４ｂへ送られる電波の強さは同
じであり、送信アンテナ２２ｂから発射され受信アンテ
ナ２３ｂと２４ｂへ直接送られる電波の強さも同じであ
るので、検波増幅回路２５ｂと２６ｂの出力は同じと々
す、差動増幅回路２７ｂの出力は零となる。従って、差
動増幅回路２７ａと２７ｂの出力が零であるので論理回
路２８の出力は零となり、指示計３０には伺も指示され
ないことになる。

次に、容量大がＸ方向へ移動して、受信アンテナ２４ａ
と２４ｂが埋設物４１の上付近にくると、まず、送信ア
ンテナ２２ａから発射され埋設物４１の影響を受けて変
化して受信アンテナ２４ａへ送られる電波と、送信アン
テナ２２ａから発射され受信アンテナ２４ａへ直接送ら
れる電波とが検波増幅回路２６ａで合成されて定在波を
生じる。また、送信アンテナ２２ａから発射され埋設物
４１の影響を受けずに被探知面４０で反射されて受信ア
ンテナ２３ａへ送られる電波と、送信アンテナ２２ａか
ら発射され受信アンテナ２３ａへ直接送られる電波とが
検波増幅回路２５ｇで合成されて定在波を生じる。この
とき、検波増幅回路２５ａと２６８の出力は容器Ａと被
探知面４０との間の距離Ｌ１の大きさによって異った変
化をするが、距離Ｌ１のある大きさの点では検波増幅回
路２５ｍと２６８の出力が同じになるところがあり、受
信アンテナ２４ａが埋設物４１の上付近にあるにもかか
わらす差動増幅回路２７ａの出力には埋設物４１の存在
を知らせる信号が表われない。

ところが、送信アンテナ２２ｂから発射される電波は、
送信アンテナ２２ａから発射される電波と周波数が異な
るので、送信アンテナ２２ｂから発射され埋設物４１の
影響を受けて変化して受信アンテナ２４ｂへ送られる電
波と、送信アンテナ２２ｂから発射され受信アンテナ２
４ｂへ直接送られる電波とで検波増幅回路２６ｂで合成
されて生じる定在波は、検波増幅回路２５！１と２６１
の出力が同じになる容器Ａと被探知面４０との間の距離
Ｌ１の時に、検波増幅回路２６ａで生じる定在波とは異
り九大きさとなって生じる。また、一方、送信アンテナ
２２ｂから発射され埋設物４１の影響を受けず被探知面
４０で反射されて受信アンテナ２３ｂへ送られる電波と
、送信アンテナ２２ｂから発射され受信アンテナ２３ｂ
へ直接送られる電°波とが検波増幅回路２５ｂで合成さ
れて生じる定在波は上記と同じ時に検波増幅回路２５ａ
で生じる定在波とは異った大きさとなって生じる０この
場合、検波増幅回路２６ｂの定在波の大きさは埋設物４
１の影響を受けているので検波増幅回路２５ｂの定在波
の大きさとも異なる。従りて、検波増幅回路２５ａと２
６ｆｔの出力が同じで差動増幅回路２７ａの出力が零で
あっても、検波増幅回路２５ｂと２６ｂの出力は異った
出力となるので、差動増幅回路２７ｂには信号が生じて
論理回路２８を作動させ指示計３０に埋設物４１の存在
を知らせる信号を送ることになる。

さらに、容器ＡがＸ方向へ移動して送信アンテナ２２ａ
と２２ｂが埋設物４１の上付近にくると、まず、送信ア
ンテナ２２ａから発射され埋設物４１の影響を受けて変
化して受信アンテナ２４ａへ送られる電波と、送信アン
テナ２２ａから発射され受信アンテナ２４ａへ直接送ら
れる電波とで検波増幅回路２６ａで合成されて生じる定
在波は、送信アンテナ２２ａから発射され埋設物４１の
影響を受けて変化して受信アンテナ２３ａへ送られる電
波と、送信アンテナ２２ａから発射され受信アンテナ２
３ａへ直接送られる電波とで検波増幅回路２５ａで合成
されて生じる定在波と同じ大きさであるので差動増幅回
路２７ａの出力は零となる。

また、送信アンテナ２２ｂから発射され埋設物４１の影
響を受けて変化して受信アンテナ２４ｂへ送られる電波
と、送信アンテナ２２ｂから発射され受信アンテナ２４
ｂへ直接送られる電波とで検波増幅回路２６ｂで合成さ
れて生じる定在波は、送信アンテナ２２′ｂから発射さ
れ埋設物４１の影響を受けて変化して受信アンテナ２３
ｂへ送られる電波と送信アンテナ２２ｂかも発射され受
信アンテナ２３ｂへ直接送られる電波とで検波増幅回路
２５ｂで合成されて生じる定在波と同じ大きさであるの
で差動増幅回路２７ｂの出力は零である。

従って、差動増幅回路２７ａと２７ｂの出力が零である
ので、論理回路２８の出力は零となり、指示計３０は零
を指示する。

さらＫまた、容器ＡがＸ方向へ移動して受信アンテナ２
３ａと２３ｂが埋設物４１の上付近にくると、まず、送
信アンテナ２２ａから発射され埋設物４１の影響を受け
ずに被探知面４０で反射されて受信アンテナ２４ａへ送
られる電波を、送信アンテナ２２ａから発射され受信ア
ンテナ２４ａへ直接送られる電波とが検波増幅回路２６
ａで合成されて定在波を生じる。また、送信アンテナ２
２ａから発射され埋設物４１の影響を受は変化して受信
アンテナ２３ａへ送られる電波と送信アンテナ２２ａか
ら発射され受信アンテナ２３ａへ直接送られる電波とが
検波増幅回路２５ａで合成されて定在波を生じる。この
とき、受信アンテナ２４ａと２４ｂが埋設物４１の上付
近にある場合の容器人と被探知１ｉｉ４０との間の距離
Ｌ１と、受信アンテナ２３ｍと２３ｂが埋設物４１の上
付近にある場合の容器人と被探知面４０との間の距離Ｌ
１とは同じであるので検波増幅回路２５ｍと２６８の出
力は同じである。従って、受信アンテナ２３ａが埋設物
４１の上付近にあるにもかかわらす差動増幅回路２７ａ
の出力は零とカリ、埋設物４１の存在を知らせる信号は
表れない。

ところが、送信アンテナ２２ｂから発射される電波は送
信アンテナ２２ａから発射される電波と周波数が異なる
ので、送信アンテナ２２ｂから発射され埋設物４１の影
響を受けず被探知面４０で反射されて受信アンテナ２４
ｂへ送られる電波と、送信アンテナ２２ｂから発射され
受信アンテナ２４ｂへ直接送られる電波とが検波増幅回
路２６ｂで合成されて生じる定在波は、上記と同じ時に
検波増幅回路２５ａと２６ａの出力が同じになる容器人
と被探知面４０との間の距離Ｌ１のときの検波増幅回路
２６ａで生じる定在波とは異なり九大きさとなりて生じ
る。また、一方、送信アンテナ２２ｂから発射され埋設
物４１の影４１１１を受けて変化して受信アンテナ２３
ｂへ送られる電波と、送信アンテナ２２ｂから発射され
受信アンテナ２３ｂへ直接送られる電波とが検波増幅回
路２５ｂで合成されて生じる定在波は、上記と同じ時に
検波増幅回路２５ａで生じる定在波とは異なっ九大きさ
となって生じる。この場合、検波増幅回路２５ｂの定在
波の大きさは埋設物４１の影４１をうけているので検波
増幅回路２６ｂの定在波の大きさとも異なる。従って、
受信アンテナ２３ａと２３ｂが埋設物４１の上付近にあ
るにもかかわらず検波増幅回路２５ｍと２６１の出力が
同じで差動増幅回路２７ａの出力が零であっても、検波
増幅回路２５ｂと２６ｂの出力が異なった出力となるの
で差動増幅回路２７ｂには、埋設物４１の存在を知らせ
る信号が生じて論理回路２８を作動させ指示計３０に埋
設物４１の存在を知らせる信号を送ることになる。

以上、埋設物がある場合でも検波増幅回路２５ａと２６
８の出力が同じになる場合について説明したが、容器人
と被探知面４０との間の距離Ｌ１が変化すると轟然検波
増幅回路２５ｂと２６ｂの出力の大きさが同じになる点
も生じてくる。しかし、この場合には、検波増幅回路２
５ａと２６８の出力が異って生じるので、上記の説明と
は互に逆の作用をすることになりて同じ効果を得ること
ができる。

なお、上記第１実施例では、信号発生部ａｌは発振器２
０ａと２０ｂの２個の発振器を別々にした構成を示した
が、これを１個の発振器（例えｄ掃引発振器）で連続ま
たは断続して２以上の異なる周波数を発生させるように
し、アンテナ部ｂ１は、送信アンテナ２２ａと受信アン
テナ２３ａと２４ａの組と、該組と周波数の異なる送信
アンテナ２２ｂと受信アンテナ２３ｂと２４ｂの組とで
構成した場合を示したが、異なった周波数でも作動する
広帯域送信アンテナ１個と広帯域受信アンテナ２個を１
組とし、信号処理部Ｃ１の送信アン５、テナと受信アン
テナの１組の回路構成を上記第１実施例と同様に作動す
るように設ける構成にしてもよい。

この場合をこの発明の第２実施例として第４図に示す。

この第４図において、ａｆｉは信号発生部、ｂ、はアン
テナ部、Ｃ！は信号処理部、５０は連続または断続して
２以上の異なる周波数を発振する発振器、５１は抵抗減
衰器、５２は２以上の異なる周波数に作動する送信アン
テナ、５３ａと５３ｂは２以上の異なる周波数に作動す
る受信アンテナ、５４ａと５４ｂは２以上の異なる周波
数に作動する検波増幅回路、５５は差動増幅回路、５６
は指示針である。この場合、特定の周波数では埋設物が
あるにもかかわらず指示計５６に出力が現れ力いときが
存在するが、その時は必ず他の周波数において埋設物が
探知されて指示計５６に示されることになる。また、発
振器５０の発振周波数の連続又は断続した変化は、アン
テナ部ｂｘｔ埋設物に対して移動させる速度（通常手作
業で移動させる）に比較して極めて高速であるから、実
質的（２以上の異たる周波数の電波を同時に使用して探
知を行う第１実施例と同様の効果を得ることができる。

以上のように、この発明によれば、２以上の異なる周波
数の電波を同時Ｋ又は時分割的に発射し、受信せしめる
ように構成したので、埋設物があるにもかかわらず容器
Ａと被探知面４０との間の距離Ｌ１によりては埋設物を
探知できなかった点がなくなり、本装置をいかなる距離
においても使用できるので、埋設物を見逃すことがなく
なり、確実に探知できる効果がある。また、埋設物を探
知する場合、容器と被探知面との距離を気にしないでよ
いので、それだけ探知作業が容易で早くできる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の埋設物探知装置を示す系統ブロック図、
第２図はこの発明に係る埋設物探知装置の第１実施例を
示す系統ブロック図、第３図は第１実施例の構成により
埋設物を探知する場合の動作説明図、第４図はこの発明
の第２実施例を示す埋設物探知装置の系統ブロック図で
ある。 ａｌ、ａｆｉ・・・信号発匝部、ｂｌ、ｂｌ・・・アン
テナ部、’１　＋　　Ｃ＊　”’信号処理部、２０ａ、
２０ｂ、５０・・・発振器、２１ａ、２１ｂ、５１・・
・抵抗減衰器、２２ａ、２２ｂ、５２・・・送信アンテ
ナ、２３ａ、２３ｂ、２４ａ、２４ｂ、５３ｍ、５３ｂ
・・・受信アンテナ、２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ
、５４ａ。 ５４　ｂ−・・検波増幅回路、２７　ａ　、　２７　ｂ
　、　５５　・・・差動増幅回路、２８・・・論理回路
、３０．５６・・・指示針、Ａ・・・容器、４０・・・
被探知面、４１・・・埋設物。 特許出願人 防衛庁技術研究本部長　　太森幸衛 代理人　弁理士　村井　隆 ８３図 躬４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発振周波数の異なる少なくとも２個以上の発振器
   からまる信号発生部と、皺信号発生部からの信号を送信
   せしめる周波数の異カる２個以上の送信アンテナ及び前
   記１個の送信アンテナにつき該送信アンテナと周波数が
   同じ２個の受信アンテナを１組として２組以上で構成さ
   れるアンテナ部と、前記受信アンテナの各々が受信した
   信号を検波・増嘱すゐ回路、前記受信アンテナの線毎の
   信号の差のみを出力する差動増幅回路、異なる周波数毎
   の誤差動増幅回路の出力信号の論理和をとる論理回路及
   び峡論理回路の出力を指示する指示針からなる信号処理
   部とを具備し、前記送信アンテナと組をなし、該送信ア
   ンテナと同じ周波数の２個の前記受信アンテナを該送信
   アンテナの両側における対称位置に１列に１個ずつ配置
   して、前記アンテナ部を収納固定する容器の被探知面に
   対する距離が変化した場合でも異なる周波数のいずれか
   の受信アンテナの組によって埋設物からの信号分を生じ
   せしめる構成としたことを特徴とする埋設物探知装置。
2. （２）　　連続または断続して２以上の異なる周波数を
   発振する１個の発振器からなる信号発生部と、該信号発
   生部からの信号を送信せしめる２以上の異なる周波数に
   作動する１個の送信アンテナ及び該送信アンテナと組を
   成す２以上の異なる周波数に作動する２個の受金アンテ
   ナから成るアンテナ部と、上記受信アンテナの各々が受
   信した２以上の異なる周波数に作動する２個の検波増幅
   回路、該検波増幅回路の２信号の差を出力する差動増幅
   回路及び該差動増幅回路の出力を指示する指示計から成
   る信号処理部とを具備し、前記２個の受信アンテナを前
   記送信アンテナの両側における対称位置に１列に配置し
   て、前記アンテナ部を収納固定する容器の被探知面に対
   する距離が変化した場合でも異なる周波数のいずれかに
   より埋設物からの信号分を生じせしめる構成としたこと
   ｔ−特徴とする埋設物探知装置。