(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
探査位置の異なる複数の受信信号を保持し、その複数の受信信号を解析することで探査対象の非破壊探査を行う電磁波探査機であって、送信アンテナと、該送信アンテナから輻射された電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナの検知信号に基づいて前記受信信号を生成する受信ユニットとを備える電磁波探査機の受信信号処理方法において、
各受信信号の所定のピーク点を起点として各受信信号に対し位相補正を行う工程を有し、これにより前記アンテナと探査対象との距離変動に応じて生じる複数の受信信号間の位相のずれを取り除くことを特徴とし、さらに、前記位相補正の施された所定の受信信号に対して、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数を演算する工程を有することを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の受信信号処理方法において、さらに、位相補正の起点における複数の受信信号の振幅を比較し、該振幅の比に応じた定数として与えられる第１の振幅補正係数を所定の受信信号に演算する工程を有することを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の受信信号処理方法において、第２の振幅補正係数との演算は、受信信号の所定位相以降に対して行うことを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の受信信号処理方法において、第２の振幅補正係数との演算は、前記位相補正の起点以降に対して行うことを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理方法。
【請求項５】
探査位置の異なる複数の受信信号を保持し、その複数の受信信号を解析することで探査対象の非破壊探査を行う電磁波探査機であって、送信アンテナと、該送信アンテナから輻射された電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナの検知信号に基づいて前記受信信号を生成する受信ユニットとを備える電磁波探査機の受信信号処理方法において、
各受信信号の所定のピーク点を起点として各受信信号に対し位相補正を行う工程を有し、これにより前記アンテナと探査対象との距離変動に応じて生じる複数の受信信号間の位相のずれを取り除くことを特徴とし、
さらに、位相補正の起点における複数の受信信号の振幅の比に応じた定数として与えられる第１の振幅補正係数と、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数とを、所定の受信信号に演算する工程とを有することを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の受信信号処理方法において、第２の振幅補正係数との演算は、受信信号の所定位相以降に対して行うことを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理方法。
【請求項７】
請求項５に記載の受信信号処理方法において、第２の振幅補正係数との演算は、前記位相補正の起点以降に対して行うことを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理方法。
【請求項８】
請求項５，６又は７に記載の受信信号処理方法において、前記振幅補正の施された受信信号同士の差信号成分を抽出する工程を有することを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理方法。
【請求項９】
探査位置の異なる複数の受信信号を保持し、その複数の受信信号を解析することで探査対象の非破壊探査を行う電磁波探査機であって、送信アンテナと、該送信アンテナから輻射された電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナの検知信号に基づいて前記受信信号を生成する受信ユニットとを備える電磁波探査機の受信信号処理装置において、
各受信信号の所定のピーク点を起点として各受信信号に対し位相補正を行う位相補正手段と、前記位相補正の施された所定の受信信号に対して、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数を演算する振幅補正手段とを備えることを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の受信信号処理装置において、さらに、位相補正の起点における複数の受信信号の振幅を比較し、該振幅の比に応じた定数として与えられる第１の振幅補正係数を所定の受信信号に演算する振幅補正手段を備えることを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理装置。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の受信信号処理装置において、第２の振幅補正係数との演算は、受信信号の所定位相以降に対して行われることを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理装置。
【請求項１２】
請求項９又は１０に記載の受信信号処理装置において、第２の振幅補正係数との演算は、前記位相補正の起点以降に対して行われることを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理装置。
【請求項１３】
探査位置の異なる複数の受信信号を保持し、その複数の受信信号を解析することで探査対象の非破壊探査を行う電磁波探査機であって、送信アンテナと、該送信アンテナから輻射された電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナの検知信号に基づいて前記受信信号を生成する受信ユニットとを備える電磁波探査機の受信信号処理装置において、
各受信信号の所定のピーク点を起点として各受信信号に対し位相補正を行う位相補正手段と、
位相補正の起点における複数の受信信号の振幅の比に応じた定数として与えられる第１の振幅補正係数と、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数とを、所定の受信信号に演算する振幅補正手段と、を備えることを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の受信信号処理装置において、第２の振幅補正係数との演算は、受信信号の所定位相以降に対して行われることを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の受信信号処理装置において、第２の振幅補正係数との演算は、前記位相補正の起点以降に対して行われることを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理装置。
【請求項１６】
請求項１３，１４又は１５に記載の受信信号処理装置において、前記振幅補正の施された受信信号同士の差信号成分を抽出する差信号抽出手段を備えることを特徴とする電磁波探査機の受信信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は電磁波探査機の受信信号処理方法および受信信号処理装置に関し、特に、可搬型の電磁波探査機の測定時におけるアンテナと地表面などの探査対象との距離変動を補償することに特徴を有するものに関する。
背景技術
従来より、アンテナから電磁波を輻射し、物体からの反射波を受信解析して探査を行うようにした電磁波探査機が開発されている。この探査機は、地雷などの埋設物探査を目的として用いられている。
この電磁波探査機は、電磁波を輻射してから反射波が受信されるまでの所要時間に基づいて物体までの距離を求めるものである。
近時、可搬型、携帯型の電磁波探査機の開発が進められ、この小型の電磁波探査機は、産業用、民生用などを問わず各種の用途に広く活用されている。
可搬型、携帯型の探査機は、軽量化されて取り扱いは容易である。しかし、探査機のアンテナと地表面との距離を一定に保つことが難しく、この距離変動に起因して極めて複雑な探査画像が生成され、探査結果の解析が困難であった。
図２６は、探査機２００のアンテナ２０１（送受一体組込型）と地表面Ｇとの距離が変動した場合に、アンテナ２０１で捕らえられる受信信号Ｅ0，Ｅ1の変化を振幅軸（横軸）と時間軸（縦軸）とを用いて示しており、地面の深度方向を時間軸に重ね合わせて模式的に表示している。図２６に示すように、作業者による探査機２００の保持高さが変動することにより、アンテナ２０１と地表面Ｇとの距離が、図示左側のｄ１から図示右側のｄ２に変動すると、アンテナ２０１から輻射される電磁波の地表面Ｇへの突入位相が変動する。
比誘電率εrの媒質を伝搬する場合は、大気中（εr＝１）を伝搬する場合に比べて、伝搬速度が低下し且つ波長が短くなることが、電磁波の基本特性として知られている。また、電磁波の減衰率は、その伝搬媒質の比誘電率εrおよび比抵抗ρが高いほど大きくなる。
従って、上記距離変動の前後の電磁波の反射波をアンテナ２０１で捕らえ、これら受信信号Ｅ0，Ｅを重ね合わせると、図２７に示すように、受信信号Ｅ0およびＥの間に位相差φ0および振幅差を生じると共に、物体Ｑによる反射波ＲＴ0，ＲＴの間にも位相差を生じていた。
このような位相差や振幅差は、順次受信される受信信号の一つの波形を、受信の度に更新して表示する場合は、およそ無視できる。即ち、電磁波が空気中を１０ｃｍだけ伝搬するのに要する時間は約０．３３ｎｓｅｃである。そこで、受信波形を周波数変数して、時間軸の最大値が５ｍｓｅｃ、媒質の比誘電率が１２の場合の最大表示深度を１．５ｍに設定した画面（比誘電率１２の媒質中に埋設された深度１．５ｍの物体の反射波が５ｍｓｅｃの）に表示させた場合、１０ｃｍの距離変動に対応した時間は僅かに０．３３ｍｓｅｃ（時間軸全体に対する割合：６．６％）であり、距離変動に伴う受信波形の歪みは僅かである。
しかし、図２８に示すように縦軸に深度、横軸に走査回数（走査距離）を表わす断面画像で表示すると、距離変動に伴って受信波形毎に位相のずれが蓄積されることになり、本来直線状の埋設物Ｑであるにも拘わらず、上下に変形した複雑な断面画像が表示されてしまう。
このため、埋設物の形状や深度を精密に測定するには、アンテナと探査対象との距離をできる限り一定に保ちつつ探査を行わねばならず、探査者の巧拙が、探査の精密性を阻害する大きな要因となっていた。
地中の媒質の誘電率（比誘電率）は大気よりも大きく、また、電磁波の地中における減衰率も大気中に比べて極めて大きい。このため、大気中を伝搬する場合に比べて、地中を伝搬する電磁波の減衰は激しく、伝搬速度も低下する。則ち、同じ輻射電力の電磁波が大気中から地中に突入する場合、大気通過距離の長い電磁波と大気通過距離の短い電磁波との間には位相のずれや振幅差が発生する。
このことは、電磁波を輻射して探査を行う電磁波探査機にも言えることで、探査中にアンテナと地表面との距離変動が生じると、所定周期毎に輻射される電磁波同士に位相のずれや振幅差が生じることになり、正確な測定を妨げる要因となる。
本発明者らは、距離変動に伴って生じる電磁波の位相のずれや振幅差の発生状況を測定・解析したところ、距離変動を伴って地中に突入した電磁波には位相のずれや振幅差は生じるものの、地中内部では略同一周波数（周期）で略同一減衰率を示しながら伝搬することを知見した。また、本発明者らは、この電磁波の反射波の受信信号についても同様の性質を有することを測定により知見した。
そこで、前記した受信信号同士の位相のずれを補正する方法、位相補正された受信信号同士の振幅差を補正する方法、および振幅補正された受信信号同士の差信号成分を抽出する方法を検討し、これらの方法を単独或いは適宜組み合わせることにより距離変動を補償した安定した測定が行えることを確認した。
かかる知見に基づいてなされた本発明の目的は、探査機のアンテナと探査対象との距離が変動した場合でも安定した精密な探査測定を行うことのできるようにすることである。
発明の開示
本発明は、探査位置の異なる複数の受信信号を保持し、その複数の受信信号を解析することで探査対象の非破壊探査を行う電磁波探査機であって、送信アンテナと、該送信アンテナから輻射された電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナの検知信号に基づいて前記受信信号を生成する受信ユニットとを備える電磁波探査機の受信信号処理方法において、各受信信号の所定のピーク点を起点として各受信信号に対し位相補正を行う工程を有することを特徴とするものである。これによれば、前記アンテナと探査対象との距離の変動に応じて生じる複数の受信信号間の位相のずれを取り除くことができ、携帯型電磁波探査機であっても、熟練を要することなく正確な探査測定を行うことが可能となる。
上記本発明の受信信号処理方法は、さらに、位相補正の起点における複数の受信信号の振幅を比較し、該振幅の比に応じた定数として与えられる第１の振幅補正係数を所定の受信信号に演算する工程を有することができる。これによれば、アンテナと探査対象との距離変動によって輻射電磁波の探査対象への突入位相が変動することに起因して、各受信信号に振幅差が生じても、上記振幅補正工程によって振幅差を補償することができる。
また、上記本発明方法は、前記位相補正の施された所定の受信信号に対して、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数を演算する工程を有することができる。これによれば、受信信号の位相（時間）毎に最適な振幅補正を行うことができる。例えば、受信信号の位相は探査対象の深度に対応し、探査対象内を伝搬する電磁波の減衰率は、該電磁波の探査対象表面への突入時における振幅によらずにほぼ一定であるから、上記第２の係数として、減衰率の逆数に応じた関数を付与することで、深度の大きい箇所の信号レベルを増幅して、判別や解析を容易なものとすることができる。
好ましくは、本発明方法は、位相補正の起点における複数の受信信号の振幅の比に応じた定数として与えられる第１の振幅補正係数と、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数とを、所定の受信信号に演算する工程とを有することができる。
上記第２の振幅補正係数との演算は、受信信号の所定位相以降に対して行うのが好ましく、より好ましくは、前記位相補正の起点以降に対して行うのがよい。これによれば、上記所定位相（位相補正の起点）よりも手前においては、第２の振幅補正係数による振幅補正を行わず、敢えて振幅のゆらぎを残しておくことにより、電磁波探査機のリフト量の変化を作業者に認識させることができ、探査作業者にとっては、上記振幅のゆらぎを、リフト量のゆらぎを安定させる指針として用いることができる。
また、上記本発明方法は、さらに、前記振幅補正の施された受信信号同士の差信号成分を抽出する工程を有することができる。これによれば、探査機のリフト量の変化の前後の受信信号同士の差分処理を行う場合であっても、差分処理前に位相補償並びに振幅補償が行われるので、埋設物の有無などの探査対象中の構造の変化をＳＮ比の高い差信号成分として抽出でき、各探査位置毎の複数の差信号を用いることにより、熟練技術者でなくとも容易に非破壊探査を行うことが可能となる。
また、本発明は、探査位置の異なる複数の受信信号を保持し、その複数の受信信号を解析することで探査対象の非破壊探査を行う電磁波探査機であって、送信アンテナと、該送信アンテナから輻射された電磁波の反射波を受信する受信アンテナと、該受信アンテナの検知信号に基づいて前記受信信号を生成する受信ユニットとを備える電磁波探査機の受信信号処理装置において、各受信信号の所定のピーク点を起点として各受信信号に対し位相補正を行う位相補正手段を備えることを特徴とするものである。
上記本発明の受信信号処理装置は、さらに、所定の振幅補正手段を備えることができる。この振幅補正手段は、位相補正の起点における複数の受信信号の振幅を比較し、該振幅の比に応じた定数として与えられる第１の振幅補正係数を所定の受信信号に演算するように構成できる。また、振幅補正手段は、前記位相補正の施された所定の受信信号に対して、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数を演算するように構成することもできる。好ましくは、振幅補正手段は、位相補正の起点における複数の受信信号の振幅の比に応じた定数として与えられる第１の振幅補正係数と、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数とを、所定の受信信号に演算するように構成するのが良い。
上記第２の振幅補正係数との演算は、受信信号の所定位相以降に対して行われるように構成することができ、より好ましくは、第２の振幅補正係数との演算は、前記位相補正の起点以降に対して行われるように構成するのが良い。
また、上記本発明装置は、前記振幅補正の施された受信信号同士の差信号成分を抽出する差信号抽出手段を備えていても良い。
【図面の簡単な説明】
図１は、距離変動によって生じる反射波の受信波形図である。
図２は、図１に示す受信波形を受信起点を一致させて重ね合わせた波形図である。
図３は、図２に示す受信波形に位相補正を施した状態を示す波形図である。
図４は、図３に示す受信波形に振幅補正を施した状態を示す波形図である。
図５は、図４に示す受信波形の差信号成分を示す波形図である。
図６は、振幅補正を施す場合の振幅補正データを示すグラフである。
図７は、距離変動に応じて生じる深度誤差および感度低下を示すグラフである。
図８は、本発明の電磁波探査機を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
図９は、同探査機の表示部の説明図であって、（ａ）は表示部の全体正面図、（ｂ）はＡスコープモードの表示画面、（ｃ）はＢスコープモードの表示画面である。
図１０は、図８に示す探査機の基本構成を示すブロック図である。
図１１は、探査機の比誘電率の構成方法を示す説明図である。
図１２は、比誘電率の校正を行う校正操作部の説明図である。
図１３は、本発明の受信信号処理方法を示すフローチャートである。
図１４は、距離変動を伴う走査を行った状態の説明図である。
図１５は、受信信号の差信号成分を用いて深度表示を行った場合の表示例である。
図１６は、振幅補正を行った受信信号を用いて深度表示を行った場合の表示例である。
図１７は、本発明の探査機に用いられるアンテナユニットのアンテナ基板の正面図である。
図１８は、アンテナ基板を取り付けるシールドケースを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図である。
図１９は、本発明の探査機に用いられるアンテナユニットを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図である。
図２０は、アンテナユニットの内部構成を示す分解斜視図である。
図２１は、送信アンテナに給電される給電信号の波形図である。
図２２は、電磁波吸収材で特定偏波成分を有する電磁波を吸収する作用の説明図である。
図２３は、アンテナユニットから輻射される電磁波の周波数スペクトル図である。
図２４は、反射波の受信波形を示す説明図である。
図２５は、物体における反射を含む反射波の受信波形を示す説明図である。
図２６は、距離変動が生じた場合の受信波形の変動を示す説明図である。
図２７は、図２６に示す受信波形を受信起点を一致させて重ね合わせて表示した波形図である。
図２８は、距離変動を伴う探査を行った場合の断面画像例である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の好適な実施の形態において、受信信号処理方法は、所定周期毎にアンテナから輻射された電磁波の物体による反射波の受信信号を解析して探査を行うためのものであって、アンテナと探査対象との距離変動に応じて生じる位相のずれを取り除くように受信信号に対して位相補正を行う工程を有することができる。
さらに、受信信号処理方法は、位相補正の施された複数の受信信号に対して、受信信号同士の振幅差を縮小させるように上記第１の振幅補正係数の演算による第１の振幅補正を行う工程を有することができる。
また、受信信号処理方法は、位相補正の施された受信信号に対して、時間軸と所定増幅度で示される振幅補正データ（第２の振幅補正係数）を重みデータとした第２の振幅補正を行う工程を有することができる。更に、上記方法は、振幅補正の施された受信信号同士の差信号成分を抽出する工程を有していてもよい。
なお、本発明における探査対象とは、探査を行おうとする地雷や土管などの埋設物が埋設されている大地や壁などの媒質を指し、アンテナと探査対象との距離とは、アンテナ表面と地表面や壁面との距離、いわばリフト量のことを意味する。また、受信信号は、時間と信号強度の関数の形で表すことが可能な交番波形を呈し、時間軸が位相に対応し、信号強度が振幅に対応する。
受信信号に対して位相補正を施すために、受信信号における位相を一致させる起点を特定するが、この起点としては、受信信号の歪み（高調波および低調波成分）が少なく、受信信号同士の位相差を明確に把握できるような所定のピーク点を用いることが好ましい。このピーク点としては、受信信号の信号強度が極大値となる位相点を用いてもよく、受信信号の信号強度が極小値となる位相点を用いてもよく、受信信号の信号強度の絶対値が極小値となる（即ち、信号強度が０となる）位相点を用いてもよい。その他、適宜の極値条件を設定して、ピーク点を特定することが可能である。
本発明における電磁波探査機のアンテナとしては、輻射される目的周波数の電磁波に対して高調波および低調波成分が極めて少ないものを用いるのが好ましい。これによれば、受信信号における歪みも少なく、位相を一致させる起点の特定が容易である。
ここで、アンテナから地表面までの距離を１０ｃｍとし、電磁波の周波数を１．５ＧＨｚ（波長２０ｃｍ）と仮定すれば、受信信号の最初の極大点（第１ピーク点）を起点として位相調整し、この起点がアンテナ表面位置に相当すると考えれば、上記極大点の次の受信信号の極小点（第２ピーク点）は略地表面の位置と一致する。言い換えれば、電磁波の周波数を１．５ＧＨｚよりも低い値に設定し、アンテナから地表面までの距離変動を１０ｃｍ以内とすれば、受信信号の振幅の第２ピーク点は常に地中内部に相当する位置となることが分かる。
前記したように、リフト量の変化の前後の両電磁波は、地中に突入した後は位相のずれや振幅差は生じているものの略同一周波数（周期）で略同一減衰率を示しながら伝搬する。したがって、受信信号の振幅の第２ピーク点に注目して位相補正や振幅補正を行うことにより、距離変動に伴う受信信号の変動を有効に補償できると考えることができる。
則ち、対比する２つの受信信号の振幅の第２ピーク点同士の位相を比較して位相差を検出し、一方の受信信号に対して、検出した位相差だけ位相シフトを行うことにより、これら２つの受信信号の位相補償を行うことができる。
このような位相補正を行うには、以前に受信された受信信号を少なくとも１波形分だけ記憶保持する必要があり、受信信号に対してＡ／Ｄ変換（アナログ・デジタル変換）処理などを施してデジタルデータとして記憶させるような構成が採れる。
Ａ／Ｄ変換は従来より用いられている構成を適用することができ、例えば、ある受信波形全体を含む所定時間を５１２の等時間間隔でサンプリングし、サンプリングしたアナログの振幅信号を１２ｂｉｔの分解能を有するデジタル振幅データに変換するような処理を行うことができる。
本実施形態では、振幅電磁波の基本周波数が極めて高いため（略１ＧＨｚ）、受信信号を周波数変換して周波数を低減させた受信信号とし、この受信信号に対してサンプリングを行うのが好適である。
このように、受信信号における振幅の第２ピーク点の位相を一致させる位相補正を施すことにより、アンテナが地表面に対して多少の距離変動を生じても、受信信号同士の位相のずれが補償され、多数の受信信号から生成される断面画像が複雑な画像となることが抑えられる。
受信信号に対して位相補正を施すだけでも距離変動に対する補償効果は発揮される。しかし、前記したように、大気中と地中との減衰率は大きく異なるため、地表への突入位相の変動に起因する受信信号同士の振幅差が発生する。従って、位相補正された受信信号に対して振幅差を縮小させるように振幅補正を施すことにより、距離変動に対する補償効果は一層増大する。
振幅補正を行う方法としては、受信信号における振幅の第２ピーク点を比較し、振幅の比に応じた重み係数（第１の振幅補正係数）を受信信号の全体に演算する第１の振幅補正を採ることができる。
第１の振幅補正を行う場合、振幅の大きい受信信号に重み係数を演算して振幅の小さい受信信号に合わせることもできる。逆に、振幅の小さい受信信号に重み係数を演算して振幅の大きい受信信号に合わせることもでき、この場合は波形全体の振幅を増大することが可能である。
また、前の受信信号を基準として固定し、第２ピーク点同士の振幅を一致させるように受信信号の全体に対して振幅補正を行うことも可能である。
このように、位相補正および第１の振幅補正を施した受信信号を用いて信号処理を行うことにより、距離変動を効果的に補償した鮮明な地中断面画像を得ることが可能となる。
前記した第１の振幅補正は、受信信号に対して一律の重み係数を演算処理するものである。しかし、受信信号は受信時間の経過に応じて減衰率が変動するため、時間経過に応じた振幅補正を施すことにより一層正確な補正を行うことができる。
則ち、受信信号に対して時間軸と所定増幅度で示される振幅補正データ（第２の振幅補正係数）を重みデータとした第２の振幅補正を施すことにより、位相補正に伴う受信信号同士の振幅差を一層抑圧することができる。
前記した第２の振幅補正は、１種類の振幅補正データを用いて行っても良いが、時間軸に対して増幅度の異なる特性を有した複数の振幅補正データのうちの一つを適宜選択して用いることにより、受信信号の振幅の大小に応じて振幅補正データを適宜選択して最適な振幅補正を行うことも可能である。
前記第１の振幅補正および第２の振幅補正は位相補正の施された受信信号に対して単独で適用することもできるが、双方を組み合わせて適用することも可能である。
また、前記した第１および第２の振幅補正は、位相補正の施された受信信号の波形全体に対して行うこともできるが、受信信号の所定位相以降の全信号成分に対して行うことも可能である。
例えば、位相補正の施された受信波形の振幅の第２ピーク点以降の全信号成分に対して振幅補正を行っても良い。この振幅補正によれば、第２ピーク点より前の信号成分に対する振幅補正が不要なので処理が簡略化される。
尚、受信信号における振幅の第２ピーク点より前の振幅補正が施されない部分では受信信号同士に振幅差が生じて深度画像に不鮮明な揺らぎが発生する。しかし、探査機を走査する場合、アンテナ表面を受信信号の振幅の第１ピーク点に設定すれば第２ピーク点は地中における略地表面近傍に相当し埋設物の探査に特に支障を生じない。むしろ、深度画像の揺らぎがアンテナと地表面との距離変動に応じて生じるので、揺らぎが生じないように探査機を保持走査するための目安となる。
ところで、振幅補正の施された受信信号同士の差信号成分を抽出し、抽出した差信号成分に基づいた断面画像を表示させることも可能である。
前記した位相補正および振幅補正の施された受信信号の差信号成分を抽出することにより、距離変動に伴う受信信号間の変動が補正された状態における差信号成分のみが抽出される。
則ち、差信号成分は地中埋設物などの物性変化（比誘電率の変化）だけに対応する。特に、差信号成分の抽出によって同相成分の雑音が効果的に除去され微少信号を検出できるので、埋設物の微少な差異を検知可能となる。
抽出された差信号成分を用いて深度画像を表示することにより、物性の異なる境界だけを表示した分かりやすい深度画像を表示させることができる。これにより、比誘電率の近接した物体の境界探査や、埋設物がある程度限定されている場合の探査などを好適に行うことができる。
この場合も、受信信号の振幅の第２ピーク点以前の振幅補正を行わずに差信号成分を抽出すると深度画像に揺らぎが発生するが、距離変動の目安となり測定への支障は生じない。
地中探査を行う場合、本発明の信号処理方法によって概ね地表面から５ｃｍの位置において上下５ｃｍの範囲における距離変動が補償可能である。則ち、距離変動に伴う深度誤差および感度低下が略５ｃｍの距離変動を境として悪化する傾向にある。このため、上記範囲の使用が好ましいが実用上充分な仕様であり探査機走査の巧拙に拘わらず精密な測定が可能となる。
また、本発明は、所定周期毎に電磁波を輻射し物体の反射波による受信信号を解析して探査を行う電磁波探査機に装備される受信信号処理装置として実施できる。この本発明の受信信号処理装置は、アンテナと探査対象との距離変動に応じて生じる位相のずれを取り除くように受信信号に対して位相補正を行う位相補正手段を備えた構成とすることができる。
本発明の受信信号処理装置は、アナログ処理回路を用いて構成することも可能であるが、ＣＰＵおよびその処理動作に必要なＲＡＭおよびＲＯＭなどを備えたデジタル処理回路によって構成することができ、ＣＰＵのプログラム処理によって上記方法を実現することが可能である。
例えば、受信信号処理装置によって、ＣＰＵで処理されるＡ／Ｄ変換動作により受信波形全体を含む所定時間を５１２の等時間間隔で振幅をサンプリングし、１２ｂｉｔの分解能を有するデジタルデータとして記憶保持する。これにより、１つの受信信号データは順に配列された５１２の振幅データとして記憶される。
本実施形態では、輻射電磁波の周波数が極めて高いため（略１ＧＨｚ）、アンテナの検知信号を直接Ａ／Ｄ変換するのが困難である。そこで、アンテナの検知信号に基づいて低周波数の受信信号を受信ユニットにより生成し、この周波数の低減された受信信号をＡ／Ｄ変換する構成とすることができる。
前記位相補正手段による位相補正は、受信信号同士の所定のピーク点を起点として位相補正を行うように構成することができる。
この位相補正は、受信信号処理装置に記憶された受信信号データをデジタル処理することで実行できる。
例えば、位相補正を行おうとする受信信号データ同士において配列された振幅データを順次検索し、絶対値が、例えば第２ピーク点となる振幅データおよびそのデータ番号を各々判別する。
次いで、位相をシフトする受信信号における第２ピーク点のデータ番号を基準となる受信信号における第２ピーク点のデータ番号と一致させるようにして、受信信号データを基準となる受信信号に対応づける。そして、基準となる受信信号のデータ番号の前端または後端から外れる受信信号の振幅データを消去すると共に、基準となる受信信号のデータ番号の前端および後端の範囲内で振幅データの存在しないデータ番号に空の振幅データを付加する。これにより、新たな５１２の振幅データで成る受信信号データとする。
以上のデータ処理により、受信信号同士の振幅の第２ピーク点の位相を一致させることが可能である。
また、上記受信信号処理装置は、位相補正の施された複数の受信信号に対して、受信信号同士の振幅差を縮小させるように振幅補正を行う第１の振幅補正手段を備えた構成とされている。
第１の振幅補正手段も位相補正手段と同様に受信信号処理装置に記憶された受信信号データをデジタル処理することによって実行できる。
則ち、順に配列された振幅データで構成される受信信号データにおいて、ＣＰＵによるプログラム処理によってデータ番号毎の振幅データに所定の演算処理を施すことにより受信信号の振幅補正を行なわせることができる。
例えば、振幅補正を行おうとする受信信号と基準となる受信信号とにおける第２ピーク点の振幅を比較し、振幅の比に応じた重み係数（第１の振幅補正係数）を全ての振幅データに演算することにより第１の振幅補正を実行できる。
この第１の振幅補正手段による振幅補正では、振幅の大きい受信信号に重み係数を演算して振幅の小さい受信信号に合わせたり、逆に、振幅の小さい受信信号に重み係数を演算して振幅の大きい受信信号に合わせることも可能である。
また、上記受信信号処理装置は、位相補正の施された受信信号に対して、時間軸と所定増幅度で示される（即ち、時間の関数として与えられる）第２の振幅補正係数を重みデータとした振幅補正を行う第２の振幅補正手段を備えた構成とされている。
第２の振幅補正手段も第１の振幅補正手段と同様に受信信号処理装置に記憶された受信信号データをデジタル処理することによって実行できる。
則ち、データ番号順に配列された振幅データと振幅補正データとをデータ番号と時間データとを対比させながら、ＣＰＵによるプログラム処理によってデータ番号毎の振幅データに第２の振幅補正係数の増幅度を演算処理することにより受信信号に対して第２の振幅補正を施すことができる。
前記第１および第２の振幅補正手段では、受信信号の第１周期内における所定位相以降の全信号成分に対して振幅補正を行う構成とすることができる。
例えば、位相補正を行うための基準とした受信信号の振幅の第２ピーク点以降の信号成分についてのみ振幅補正をすることもできる。
更に、上記受信信号処理装置は、振幅補正の施された受信信号同士の差信号成分を抽出する差信号抽出手段を備えることができる。この差信号抽出手段は、振幅補正手段と同様に、受信信号処理装置に記憶された受信信号データをデジタル処理することによって実行できる。
則ち、既に前記位相補正および振幅補正の施された受信信号データ同士において、同一のデータ番号毎の振幅データの差分を演算処理することにより差信号成分の抽出処理を行うことができる。
次に、本発明の電磁波探査機に好適に用いることができる電磁波レーダアンテナについて述べる。
このアンテナは、送信部から出力されるインパルスを受けて電磁波を輻射する送信アンテナ素子をシールドケースに取り付けた構成とされており、送信アンテナ素子から輻射される電磁波の周波数を目的周波数と一致させるように目的周波数の波長に応じて送信アンテナ素子及びシールドケースの寸法を関係づけている。ここに、目的周波数とは電磁波レーダアンテナの設計に際して事前に定められる周波数のことであり、この目的周波数を輻射させるべくアンテナの寸法関係を定めるものである。
電磁波レーダアンテナでは、インパルスを送信アンテナ素子に給電することにより、概ね３００ＭＨｚから３ＧＨｚの帯域内における目的周波数の電磁波を間欠的に輻射させるものである。このような超高周波帯域において輻射周波数成分を解析するに当たっては送信アンテナ素子単体で論じることができず、送信アンテナ素子を含み周囲に配されるシールドケース、給電線などで成る一体構造を分布定数回路として等価的に解析する必要がある。
しかし、このような分布定数回路のインダクタンス成分やキャパシタンス成分はアンテナ素子やシールドケースなどの形状や材質の僅かな違いによって変動する上、給電線などによるストレーキャパシティが加わるために変動要素が増大する。また、電磁波自体が繰り返し信号ではなくインパルスで励起される過渡現象であるため等価的な分布定数回路を解析することは困難である。
そこで本発明者らは、送信アンテナから輻射される電磁波の周波数成分を目的周波数に一致させ、かつ、目的外の周波数成分を極力低減させるべくアンテナ素子の形状及びシールドケースの形状に種々の検討を加えた。その結果、送信アンテナ素子及びシールドケースの形状寸法に所定の関係を持たせることで目的周波数の出力レベルを増加させつつ不要輻射が低減することを知見した。
言い換えれば、目的周波数の電磁波成分を増幅し目的外の周波数の電磁波成分を減衰させ得る一体構造で成る分布定数回路を寸法形状に所定の関係を持たせることによって形成することに成功した。
尚、送信アンテナヘインパルスを印加する場合、予め送信アンテナ素子に直流バイアスを加えた状態で印加することにより安定した高出力を得ることができるが、バイアスを加えない状態でインパルスを印加する構成とすることも可能である。
この電磁波レーダアンテナによれば、不要輻射成分が極めて低いので電波法の規制に準拠するための不要輻射対策が軽微で良い。則ち、シールドケースの厚さを増したり、或いはシールドケースの外側から更に分厚いハウジングで覆うなどの大がかりな不要輻射対策を施す必要がなくなる。これにより、コストを削減できる上に従来に比べてアンテナ単体の重量を１／１０程度まで削減することができ、携帯性、可搬性を要する探査機などに好適に用いることができる。
また、不要輻射成分が少ないので、受信信号の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が向上する。これにより、雑音レベルに近い信号成分を分離抽出するために高利得の対数増幅器などを用いる必要がなく、通常のリニア増幅器を用いるだけで十分な信号レベルとＳ／Ｎ比が確保され回路構成が単純かつ安定になる。
更に、受信信号のＳ／Ｎ比が高く受信信号の歪みが低減するので、受信波形の第１ピーク点などを用いた受信基点の校正を正確に行うことができる。また、受信信号のＳ／Ｎ比が高く微少信号が雑音成分に埋もれて失われることがないので、反射波を含む受信波全体の時間経過に応じた周波数（周期）変化を容易に処理出力でき、電磁波が通過する物体の精密な物性判別を行うことができる。
これにより、使用者を問わずに正確な測定ができるとともに、従来行うことのできなかった物体や地層の判別、漏水判別などの探査が可能となり、産業用、民生用を問わず使用目的が拡大される。
尚、物性判別の原理について簡単に述べると、電磁波が通過する物体の比誘電率は（光速／電磁波伝搬速度）の平方に比例する。これにより、物体中を通過する電磁波の速度（電磁波の周期）を受信波から算出し通過物体の比誘電率を求めることにより、得られた比誘電率に基づいて物性判別及び物体の特定を行うことが可能となる。
この電磁波レーダアンテナによれば、送信アンテナ素子に給電されるインパルス成分のうち目的周波数の電磁波成分が増強され目的外の周波数の電磁波成分が減衰される。この場合、送信アンテナ素子やシールドケースに対応した分布定数回路の共振性により目的周波数以外にも目的周波数の１／２倍、或いは、２倍などの低調波成分、高調波成分の出力レベルが増大する。
そこで、受信部でこれらの周波数のうちのいずれかの周波数成分のみを選択的に受信するように周波数帯域幅を設定して信号処理を行う構成を採ることもできる。
送信アンテナ素子、接地導体及びシールドケースは導電材料、則ち、電力損失が少ない状態で電流を導くことを目的とした材料を用いるのが望ましい。
このような導電材料は、導電性、機械的強度、加工性、経済性などを考慮して銅やアルミニウム、アルミニウム合金などが好適である。
また、非導電材の表面に導電性塗料などを塗布して成した導電体をシールドケースや送信アンテナ素子に用いることも可能である。
送信アンテナ素子は、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などの基板上に導体箔を設けて形成する構造が好適であるが、例えば、銅板などで成した送信アンテナ素子をシールドケースの開口側近傍に絶縁体を用いて空間支持するような構造など種々の態様を採ることが可能である。
この電磁波レーダアンテナは、送信ユニットから出力されるインパルスを受けて電磁波を輻射する送信アンテナ素子を有するアンテナ基板と、該基板の送信アンテナ素子が設けられた側の表面を覆う中空方形状のシールドケースとを備えた構成とするのが合理的である。
送信アンテナ素子は一対の二等辺三角形の導電箔を蝶ネクタイ状に対向させてアンテナ基板上に形成すると共に、当該基板は送信アンテナ素子を取り囲むように所定幅の導電箔で成る接地導体箔を方形ループ状に配して前後左右対称となるように形成することができる。また、送信アンテナ素子の二等辺三角形の底辺若しくは側辺の長さを目的周波数の略１／２波長に設定することができる。
ここに、二等辺三角形には正三角形を含むものであり、特に好ましくは、送信アンテナ素子を一対の正三角形の導電箔で形成し、その正三角形の辺長を目的周波数の略１／２波長に設定するのが良い。
一方、送信アンテナ素子の対向する二等辺三角形（正三角形）の素子が配された方向と直交する方向における前記シールドケースの寸法を目的周波数の波長と略同一長に設定すると共に、シールドケースの奥行き寸法を目的周波数の略１／４波長の整数倍の長さに設定している。
これらの寸法関係のうち、シールドケースの奥行き寸法を目的周波数の１／４波長，２／４波長，３／４波長，４／４波長・・・のように変化させると、目的周波数の出力レベルが特定の奥行き寸法の近傍でピークを有することが判明した。
これは、目的周波数の波長に対して送信アンテナ素子の形状、シールドケースの形状、並びに接地導体の形状の一体構造で成る分布定数回路による蓄積エネルギー（共振性エネルギー）が所定の奥行き寸法において目的周波数に対して最大になるためと考えられる。これにより、奥行き寸法を適宜変更して最適な輻射レベルを得ることができる。
本発明者らは、前記の寸法関係に従って同一の目的周波数の送信アンテナを複数試作したところ、給電線などの配線の引き回しのばらつきにも拘わらず各々のアンテナから輻射される電磁波の目的周波数の差が殆ど生じず再現性に優れていることも分かった。これにより、機器毎の目的周波数のばらつきがなくなるので、機器毎に受信部（受信ユニット）の調整を行うような手間が不要となる回路構成が単純化され安定なうえに製造も容易になる。
本発明の送信アンテナから輻射される電磁波の周波数は、前記したように概ね３００ＭＨｚから３ＧＨｚの間の特定の周波数（目的周波数）でありマイクロ波帯に属する。このため、例えば、シールドケースとしてアルミニウムなどを用いる場合、材質の厚さが分布定数に影響を及ぼす。シールドケースに電磁波が分布するときのインダクタンス成分は材厚が薄いほど増大し厚いほど低減する。このため、本発明のアンテナ形状はシールドケースの材厚あるいは送信アンテナ素子の導体箔の厚さに応じて寸法補正することが望ましい。則ち、材厚の薄いシールドケースを用いる場合は厚いシールドケースを用いる場合に比べて補正値を大きくすることにより、目的周波数へ容易に合わせることが可能となる。
アンテナ基板の送信アンテナ素子と接地導体との間に目的周波数以外の電磁波成分の寄生輻射を抑制する抑制抵抗を設けることが望ましい。抑制抵抗の値を適宜に設定することにより、目的周波数の出力レベルの低下を抑えつつ目的外の周波数帯域の出力レベルを効果的に低減できる。これにより、受信波におけるＳ／Ｎ比が一層改善される。
また、送信アンテナ素子を含むシールドケース内部に励起される電磁波成分のうち特定の偏波面を有する電磁波成分を吸収減衰させるようにシールドケースの内部に電磁波吸収材を配した構成とすることができる。
本発明者らは、送信アンテナ素子から輻射される電磁波のうち、対向する二等辺三角形（正三角形）の素子が配された方向への電界成分（偏波面）を有する電磁波に目的外の周波数成分が比較的多く含まれることを知見した。このため、当該偏波面を有する電磁波成分を電磁波吸収材で減衰させることにより、輻射される目的外の周波数成分の電磁波を一層低減することができ、受信波におけるＳ／Ｎ比を一層向上させることができる。
なお、電磁波吸収材としては発泡材などに導電性電波反射材を貼付した汎用のものを用いることが可能であり、反射時の減衰を利用して効果的に減衰吸収させることが可能である。
前記電磁波レーダアンテナは、送信アンテナ素子および受信アンテナ素子を別体として成しても良いが、一体的に成することも可能である。
則ち、アンテナ基板には送信アンテナ素子と当該素子と同形状を有する受信アンテナ素子とが接地導体を含んで左右対称に形成されると共に、シールドケースは送信アンテナ素子と受信アンテナ素子との電磁結合を遮蔽するためのシールド隔壁を備えた構成とすることができる。
その送受一体型の電磁波レーダアンテナによれば、シールドケースに設けられたシールド隔壁によって送信アンテナ側と受信アンテナ側との電磁結合が低減されるので、前記した特性を維持しつつ送受信アンテナを小型軽量化することができ製造も容易で携帯を要する機器に好適である。
次に、本発明の実施の形態の具体例を図面に基づいて説明する。
図１は、図８〜図１０に示す探査機７０の電磁波レーダアンテナＡＴの受信アンテナＲで受信した反射波の検知信号に基づいて受信ユニット５０で生成された受信信号を時間軸（横軸）と振幅軸（縦軸）とを用いて受信波形として示したもので、地表面Ｇからの深度に対応させて模式的に示している。
尚、電磁波レーダアンテナＡＴは送信アンテナＴと受信アンテナＲとを隣接させて一体的に組み込んだものであり、詳細な構造は後述する。また、図１は、アンテナＡＴと地表面Ｇとの距離がｄ0からｄに変動する状態を示している。
対空に向けて電磁波を輻射したときの受信信号の振幅が最大（第１ピーク点）となる点をアンテナＡＴの表面とした場合、アンテナＡＴを地表面Ｇに近接させて電磁波を輻射すると、図１に示す受信波形に示すように、地面Ｇの影響を受けて振幅の第１ピーク点Ｐ0’，Ｐ’が僅かに地表面Ｇ側に位相ずれを生じる。
また、第２ピーク点Ｐ0，Ｐはいずれも比誘電率εrが略一定の地中内に位置するので、第２ピーク点以降における受信信号は略同一周期で略同一減衰率で減衰する。
図２は、アンテナＡＴと地表面との距離ｄ0における受信信号Ｅ0と距離ｄにおける受信信号Ｅとを、各々受信信号の起点Ｒ0を一致させて重ね合わせて示したものである。図から分かるように、アンテナＡＴと地表面Ｇとの距離変動に伴い、受信信号Ｅ0および受信信号Ｅは各々の振幅の第２ピーク点Ｐ0およびＰにおいてφ0の位相のずれを生じている。
（位相補正）
本実施例では、まず、この位相のずれφ0をなくすように受信信号Ｅ0に対して受信信号Ｅを位相補正する。
則ち、図３に示すように、第２ピーク点Ｐ0に対して第２ピーク点Ｐの位相を一致させるように受信信号Ｅの全体を時間軸方向へ位相シフトする。これにより、第２ピーク点以降において受信信号Ｅ0と受信信号Ｅとは略同一位相となり僅かに振幅差を有した減衰波形となる。
一方、第２ピーク点以前については、受信信号Ｅ0の大気通過時間が短く受信信号Ｅの大気通過時間が長いため、受信信号Ｅの周期が比較的長くなる。
このように、振幅の第２ピーク点の位相を一致させるだけでも受信信号Ｅ0に対する受信信号Ｅの距離変動に伴う信号変動を大幅に抑圧できる。従って、位相補正だけ施された受信信号Ｅを信号処理しても安定した断面画像を表示させることができる。
この位相補正された受信信号に対して、更に振幅補正を施すことにより一層距離変動による信号変動を抑圧した補償を行うことができる。
（振幅補正）
図３に示すように、受信信号Ｅ0における第２ピーク点Ｐ0は振幅はＬ0、位相補正の施された受信信号Ｅにおける第２ピーク点Ｐの振幅はＬであり、減衰率の大きい地中への突入位相が遅れるために振幅Ｌは振幅Ｌ0よりも大きい。
本実施例における第１の振幅補正は、この小さい振幅Ｌ0を大きい振幅Ｌに一致させるべく受信信号Ｅ0の振幅を増大補正させるものである。
則ち、振幅比（Ｌ／Ｌ0）を重みデータ（第１の振幅補正係数）として受信信号Ｅ0の第２ピーク点Ｐ0以降の全信号成分に対して演算処理することにより、受信信号Ｅ0の振幅を増加させる。これにより、図４に示すように、第２ピーク点Ｐ0，Ｐ以降の受信信号Ｅ0およびＥの振幅差は極めて低減される。
即ち、第２ピーク点Ｐ0，Ｐ以降の受信信号の振幅差は、埋設物の変化によって生じる反射波Ｅ0１およびＥ１の部分だけとなり、距離変動に伴う有害な振幅差が効果的に抑圧される。
このように、距離変動に伴う受信信号Ｅ0およびＥの第２ピーク点Ｐ0，Ｐ以降の不要な振幅差が除去されるので、鮮明な深度画像を表示することが可能となる。
尚、受信信号における振幅の第２ピーク点Ｐ0，Ｐより前の受信波形においては位相補正を施した段階でも位相のずれが残っており、振幅補正による効果が低い。このため、生成した画像に不鮮明な揺らぎが生じるが、この揺らぎは距離変動の低減に応じて減少するものである。従って、揺らぎの発生を距離変動の発生の目安として探査機７０を走査することができる。
この第１の振幅補正では、第２ピーク点Ｐ0，Ｐの振幅比（Ｌ／Ｌ0）のみを重み関数として演算を行ったが、受信信号の時間経過に応じた減衰率を考慮に入れた更に正確な振幅補正を行うことも可能である。
則ち、受信波は埋設物による反射波部分を除いて媒体内の伝搬時間経過に応じた特有の減衰を示す。このため伝搬時間に応じた振幅補正を行うのが好ましい。
本実施例では、図６に示すように、時間の関数として与えられる第２の振幅補正係数を複数予め準備し、各係数を、関数式の形態で、若しくは、時間と所定増幅度とを対応させたの参照テーブルの形態でメモリなどの記憶媒体に記憶しておき、これら複数の第２振幅補正係数のうちの一つを適宜選択して、選択された第２の振幅補正係数を重みデータとした第２の振幅補正を、上記第１の振幅補正とともに含ませた処理を行っている。
則ち、受信信号Ｅ0と受信信号Ｅとの第２ピークＰ0，Ｐにおける振幅比（Ｌ／Ｌ0）を求める。そして、受信信号Ｅ0の時間軸と通常振幅補正データの時間軸とを対応させ、各時間軸に対応した所定増幅度を上記第２の振幅補正係数により導くとともに、第２ピーク点における振幅比（Ｌ／Ｌ0）を導き、これら所定増幅度と振幅比とを第２ピーク点以降の受信信号Ｅ0に演算処理して振幅補正を行っている。これにより、時間軸の減衰率を考慮した一層正確な振幅補正を行うことが可能となる。
尚、図６で示すように、受信信号の振幅が更に低い場合には適宜の高振幅補正データを適用して信号処理に適した振幅補正を行うことが可能である。
（差信号成分抽出）
図４で示すように、振幅補正の施された受信信号ＥおよびＥ0に対して差信号成分を抽出する。
則ち、受信信号Ｅから受信信号Ｅ0をマイナス演算することにより、図５に示すように受信信号Ｅ0に対する受信信号Ｅの差信号成分Ｅ’のみを抽出する。
この差信号成分Ｅ’は受信信号Ｅ0とＥとの間において埋設物の変化（比誘電率の変化）に応じて生じた信号成分のみである。
この差信号成分Ｅ’を用いて深度画像を表示することにより、埋設物の物性の変化点のみに対応した鮮明な表示を行うことができる。また、この差信号成分Ｅ’を、所定の水平方向の間隔をおいて複数の探査位置毎に記憶保持しておき、この複数の差信号成分Ｅ’を用いて断面画像を生成・表示することにより、従来困難であった比誘電率の近接した物体の探査などを効率良く行うことが可能となる。
図７は、アンテナＡＴと地表面Ｇとの距離変動に伴って生じる深度誤差および感度変化を測定した結果を示すグラフである。
図から分かるように、距離変動が略５ｃｍを超えると電磁波が通過する大気と地中との距離比率が増加し、位相補正や振幅補正を施した場合の受信波形の深度誤差が急激に増大する。また、距離変動が５ｃｍに近づくに連れて地中における感度差が拡大するため補償が困難となる。このため、本実施例の受信信号処理方法は略上下５ｃｍ以内の範囲の距離変動に対応するもので、好ましくは、地表面５ｃｍにおいて上下５ｃｍ以内の範囲で用いるのが良い。
次に、本発明の電磁波探査機７０の実施例を説明する。
図８に示す電磁波探査機７０は片手携帯探査を行うことを基本としており、略「へ」字形状に成されたパイプシャフト７１の下端には電磁波レーダアンテナＡＴが設けられ、上端側に設けられたアームホルダ７６に腕を通しグリップ７５を握って片手で保持する形状とされている。
電磁波レーダアンテナＡＴの上方のシャフト７１には信号処理ユニット７３が設けられると共に、シャフト７１の上端にはＣＰＵを備えた中央処理ユニット７２が設けられている。また、グリップ７５の先端にはカラー液晶表示器を用いた表示部７４が設けられ、探査のための設定や測定結果が見易い形状とされている。
尚、中央処理ユニット７２の端部には重量バランスを図るカウンタウェイト７７が取り付けられており、探査機７０の片手保持を容易にしている。また、パイプシャフト７１はシャフト調整部７８によって長さを可変設定することができ、探査者の身長に合わせて最適に設定可能である。
図９（ａ）は探査機７０の表示部７４を示している。表示部７４はタッチパネル７４ｂを備えたカラー液晶で成る液晶表示器７４ａと電源オン（開始）や電源オフ（停止）などの操作を行う操作スイッチ７４ｃを備えている。
液晶表示器７４ａでは表示に応じたタッチパネル７４ｂの操作によって探査結果を各種のモードで切換表示させたり、各種の設定を行うことができる。
本実施例の探査機７０は受信波形に基づいた種々の表示モードを有するが、本発明に特に関連する表示モードとしてＡスコープモードおよびＢスコープモードが挙げられる。
Ａスコープモードは、図９（ｂ）に示すように単一の受信信号を時間軸と振幅軸とを有した受信波形として表示する。
Ｂスコープモードは、図９（ｃ）に示すように複数の受信信号を信号処理して、各受信信号の周期に基づいて深度毎の比誘電率を求め、横軸を走査回数（走査距離）、縦軸を深度とした画面上に比誘電率に応じたカラー断面画像として表示する。
図１０は、本実施例の探査機７０の基本構成を示すブロック図であり、図８と対応した部分には対応した符号を付している。
アンテナＡＴは、送信ユニット４０および受信ユニット５０と、同一基板上に成された送信アンテナＴおよび受信アンテナＲとをシールドケース（不図示）に内蔵した構成である。
送信ユニット４０は送信アンテナＴにインパルスやバイアスを給電するものであり、受信ユニット５０は受信アンテナＲで捕らえられた反射波の検知信号を、信号処理ユニット７３から伝送される受信同期信号を用いて周波数変換された周波数の低い受信信号として増幅出力する動作を行う。尚、アンテナＡＴについての詳細は後述する。
信号処理ユニット７３は、アンテナＡＴに接続されてアナログ信号処理を行うアナログ回路部７３ａを有している。アナログ回路部７３ａは中央処理ユニット７２から伝送される制御信号を受けてアンテナＡＴの送信ユニット４０にインパルス発生のためのパルス信号などを送出する。また、アナログ回路部７３ａは中央処理ユニット７２から伝送される制御信号を受けてアンテナＡＴの受信ユニット５０へ受信同期信号を送出すると共に、受信ユニット５０から伝送される受信信号を前置処理して中央処理ユニット７２へ伝送する。本実施例において、一つの受信信号は、送信アンテナからインパルス状の電磁波を１０２４回輻射し、この輻射タイミングに同期しかつ少しずつ遅延させながら受信アンテナの検知信号を１０２４回サンプリングし、これらサンプリング信号を包絡値検波すること等により生成できる。１つのインパルス状電磁波の中心周波数が例えば１ＧＨｚであっても、上記サンプリング処理により、受信信号は数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚ程度の中心周波数の交流波形に周波数変換される。かかるサンプリング処理は、受信ユニット５０で行われ、該受信ユニット５０から信号処理ユニット７３に処理後の受信信号が出力される。
中央処理ユニット７２はＣＰＵを用いてデジタル処理を行うデジタル回路部７２ａと、受信信号などのデータを格納するためのＩＣカード７９との間でデータの送受信を行うＩ／Ｆ回路７２ｂとを備えている。
デジタル回路部７２ａは、信号処理ユニット７３から伝送される受信信号をＡ／Ｄ変換（アナログ・デジタル変換）してデジタルデータとして記憶する。そして、記憶した受信信号データに対してデジタル処理を実行することにより必要な信号処理を行うと共に、信号処理されたデータを表示部７４へ伝送して表示を行わせる。また、デジタル回路部７２ａは、Ｉ／Ｆ回路７２ｂを介して外部記憶媒体であるＩＣカード７９へ必要なサンプルデータなどを記憶させると共に、記憶されたデータをＩＣカードから読み込んで信号処理を行う。
ＩＣカード７９は、ボタン電池などでデータ保持されるＲＡＭや、バックアップ電源を要しないＥＥＰＲＯＭなどを用いて構成されており、記憶させるデータ量に応じて、２ＭＢ、４ＭＢ、８ＭＢ，１６ＭＢのメモリ容量のものが用意されている。
ここで、本実施例の受信信号処理装置は中央処理ユニット７２を中心にして構成されるもので、位相補正手段、振幅補正手段および差信号抽出手段は中央処理ユニット７２のデジタル回路部７２ａで実行されるプログラムによるデジタル処理によって実現している。従って、受信信号処理装置はデジタル回路部７２ａに含まれるものとして同一の符号を付す。
デジタル回路部（受信信号処理装置）７２ａでデジタル処理されるＡ／Ｄ変換動作により受信信号波形全体を含む所定時間を５１２の等時間間隔で振幅をサンプリングし、１２ｂｉｔの分解能を有するデジタルデータとして記憶保持する。これにより、１つの受信信号データは順に配列された５１２の振幅データとして記憶される。なお、本実施例では、受信アンテナの検知信号の周波数が極めて高いため（略１ＧＨｚ）、検知信号に対して上記Ａ／Ｄ変換のためのサンプリングを直接行うのは困難であるが、本実施例では、受信ユニットにより周波数を低減させた受信信号とし、この受信信号に対してサンプリングを行う構成としている。
位相補正手段による位相補正は、デジタル回路７２ａに記憶された受信信号データをＣＰＵによってデジタル処理して行われる。則ち、位相補正を行おうとする受信信号データ同士において順に配列された振幅データを順次検索し、絶対値が第２ピーク点となる振幅データおよびそのデータ番号を各々判別する。
次いで、位相をシフトする受信信号における第２ピーク点のデータ番号を基準となる受信信号における第２ピーク点のデータ番号と一致させるようにして、受信信号データを基準となる受信信号に対応づける。そして、基準となる受信信号のデータ信号の前端または後端から外れる受信信号の振幅データを消去すると共に、基準となる受信信号のデータ番号の前端および後端の範囲内で振幅データの存在しないデータ番号に空の振幅データを付加する。これにより、新たな５１２の振幅データで成る受信信号データとする。以上のデータ処理により、受信信号同士の振幅の第２ピーク点の位相を一致させることが可能である。
第１および第２の振幅補正手段も位相補正手段と同様にデジタル回路部７２ａに記憶された受信信号データをＣＰＵでデジタル処理することによって実行する。
本実施例では、振幅補正を行おうとする受信信号Ｅと基準となる受信信号Ｅ0とにおける第２ピーク点の振幅を比較し、振幅の比に応じた重み係数（第１の振幅補正係数）を第２ピーク点以降の振幅データに演算することにより第１の振幅補正を実行する。
また、デジタル回路部７２ａには時間軸と所定増幅度で示される振幅補正データ（第２の振幅補正係数）が予め格納されており、振幅補正データの時間軸とデータ番号とを対応させて第２ピーク点以降の振幅データに所定振幅度の演算を施すことにより第２の振幅補正を実行している。
差信号抽出手段も位相補正手段と同様にデジタル回路部７２ａに記憶された受信信号データをプログラム処理することによって実行する。
本実施例では、既に前記位相補正および振幅補正の施された受信信号データ同士において、同一のデータ番号毎の振幅データの差分を演算処理することにより差信号成分の抽出処理を行なわせている。
また、表示部７４は、液晶表示器７４ａとデジタル回路部７３ｂの制御信号を受けて液晶表示器７４ａを駆動する液晶コントローラ７４ｃと、液晶表示器７４ａの表面に設けられたタッチパネル７４ｂおよび操作スイッチ７４ｄを備えている。
尚、各回路を駆動する電源は携帯性、可搬性を生かすためにバッテリー（不図示）を用いた構成としている。
（比誘電率の校正方法）
次に、探査機７０における本実施例の受信信号処理について説明するが、測定に先立って必要な比誘電率の校正方法を述べる。
探査機７０による測定に際しては、比誘電率を予め校正する必要がある。
探査機７０のＡスコープモードでは、時間軸の最大値を５ｍｓｅｃとし、時間が５ｍｓｅｃにおいて比誘電率εr＝１２での深度が１．５ｍとなるように画面表示が行われる。
そこで、基準となる比誘電率（εr＝１２）および校正距離（５０ｃｍ）を有する基準誘電体において反射波を測定し、受信波形において起点から校正距離における反射波が受信されるまでの深度をＡスコープモードにおける５０ｃｍの位置に調整する。このときの、表面波Ｗ0の周期を校正値として求める。本実施例では表面波Ｗ0の校正値が０．７５ｍｓｅｃとなるようにされている。
言い換えれば、対空に向けて電磁波を輻射したときの表面波Ｗ0の周期を校正値０．７５ｍｓｅｃに調整することにより、Ａスコープモードおよび探査機７０の内部処理における基準誘電率を１２に校正することができる。
尚、図１２に示すように、比誘電率の校正などを行う調整部７２ｄは半固定抵抗器などで成る同期位相調整器７２ｅや信号周期調整器７２ｆを備えている。この調整部７２ｄは中央処理ユニット７２の内部に設けられており、ドライバーなどの工具を用いて容易に調整可能である。
探査時における探査機７０の比誘電率校正は次の手順によって行う。
(1) 探査機７０により対空へ電磁波を輻射し、反射波の受信信号をＡスコープモードで表示する。受信波形において、図１１に示すように表面波Ｗ0の周期が０．７５ｍｓｅｃとなるように信号周期調整器７２ｆで調整する。
(2) 更に、同期位相調整期７２ｅにより表面波Ｗ0の第１ピーク点Ｐ’が時間軸の基点（縦軸の左端）となるように表示調整を行う。
これにより、受信信号の表示や内部信号処理が比誘電率εr＝１２の基準誘電率を基準として行われるように等価的に校正されると共に、受信信号の起点を第１ピーク点に設定している。
（探査機の操作および受信信号処理動作）
次に、図１〜５の波形図、図１０のブロック図、図１３のフローチャートを参照して探査機７０における受信信号処理動作を説明する。
尚、図１４に示すように、探査機７０のアンテナＡＴと地表面Ｇとの距離を走査に応じて、例えば５ｃｍｍ→８ｃｍ→２ｃｍのように順次距離変動させて探査させるものとする。
(1) 図１４に示すように地表面から５ｃｍ程度離した状態で探査機７０により走査を開始する。
(2) 送信アンテナＴから電磁波を送出し、受信アンテナＲで捕らえられ受信ユニット５０で周波数変換された受信信号は信号処理ユニット７３のアナログ回路部７３ａへ伝送される。アナログ回路部７３ａではデジタル処理を行う前置処理を行った後に受信信号などを中央処理ユニット７２へ伝送する。中央処理ユニット７２のデジタル回路部７２ａでは、受信信号を所定時間内において５１２の等時間間隔で振幅をサンプリングし、サンプリングした振幅を１２ｂｉｔ分解能でＡ／Ｄ変換したデジタルデータを初期受信信号Ｅ0として記憶保持する。（図１３ステップ１００参照）。
(3) デジタル回路部７３ｂでは、これまでに記憶した初期受信信号Ｅ0または受信信号Ｅのいずれかを基準信号Ｅ0として設定する。尚、探査開始時などにおいて初期受信信号Ｅ0だけが記憶されている状態では、初期受信信号Ｅ0を基準信号Ｅ0として設定する（図１３ステップ１０２参照）。
(4) 引き続いて出力される電磁波の反射波を受信信号Ｅとして読み込み、デジタル回路部７２ａへ記憶する（図１３ステップ１０３参照）。
(5) デジタル回路部７２ａで、受信信号Ｅの振幅に応じて振幅が所定レベル未満の場合は高振幅補正を選択し、振幅が所定レベル以上の場合は通常振幅補正を選択する（図１３ステップ１０５〜１０７参照）。
(6) デジタル回路部７２ａで、基準信号Ｅ0の第２ピーク点Ｐ0と受信信号Ｅの第２ピーク点Ｐとの位相差φ0を検出し、第２ピーク点同士の位相を一致させるように、受信信号Ｅの位相を調整する（図１３ステップ１０８参照）。
(7) 次いで、基準信号Ｅ0と受信信号Ｅとの第２ピーク点における振幅Ｌ0およびＬを求め、ステップ１０６，１０７で選択された通常振幅補正または高振幅補正を含めた振幅補正を受信信号Ｅに対して行う。
則ち、（受信信号Ｅ）×（Ｌ0／Ｌ）×（通常または高振幅補正）の演算処理を行う（図１３ステップ１０９参照）。
(8) デジタル回路部７２ａで、振幅補正の施された受信信号Ｅの基準信号Ｅ0に対する差信号成分を抽出し、抽出された差信号成分に基づいてＢスコープ画像データを生成して表示部７４で表示する（図１３ステップ１１０，１１１参照）。
ステップ１１２で引き続いて探査処理を行う場合には、ステップ１０２に戻って同一処理を繰り返す。
尚、ステップ１０２における基準信号Ｅ0の設定は探査機７０の走査速度に応じて変更させることができる。則ち、走査速度が遅い場合には直前の受信信号を基準信号Ｅ0に設定し、走査速度が速い場合には所定回数だけ遡った受信信号を基準信号Ｅ0に設定して信号処理を行うことも可能であり、走査距離に応じた最適な探査画像を表示させることができる。
図１５は、以上の探査によって得られたＢスコープ画像の一例を示したものである。この断面画像では、距離変動に伴う上下方向への複雑な画像展開が一掃され、比誘電率の異なる埋設物Ｑ１〜Ｑ３のアウトラインのみが浮き出るように表示されるので断面画像の視認による解析が容易である。
一方、図１６は、差信号抽出を行わず振幅補正を施した状態の受信信号Ｅを用いて画像表示を行わせた例を示したものである。この地中断面画像においても、距離変動に伴って埋設物の画像が上下に変動を生じることもなく、安定した画像が表示される。
（アンテナユニットの構成）
次に、本発明の電磁波探査機に用いたアンテナユニットＡＴの実施例を図面を参照して更に詳述する。尚、本発明のアンテナユニットＡＴは方形箱形であるが、その回りに円板状のハウジングを被せた構成としている。また、アンテナユニットＡＴから輻射しようとする電磁波の目的周波数をｆｏ、その波長をλｏとする。
図１７に示すように、アンテナ基板１は縦長Ｈ、横幅２Ｗ（＝２λ0）の方形状であり、同一形状の送信アンテナＴと受信アンテナＲとを同一基板上に一体的に左右対称に配した構造である。そこで、アンテナ基板１の説明にあたっては半分の大きさである送信アンテナＴについて説明する。尚、アンテナ基板１は、ガラスエポキシ樹脂で成る基板１２の表面の銅箔のうち、送信アンテナ素子１１や接地導体１３を除く不要部分をエッチング処理によって腐食除去して成している。
送信アンテナＴは縦長Ｈ、横幅Ｗ（＝λ0）の基板１２の中央に、一辺の長さがＬの正三角形の銅箔で成るアンテナ素子１０，１０を蝶ネクタイ状に頂部１０ａ，１０ａを対向させて送信アンテナ素子１１を形成している。この送信アンテナ素子１１を取り囲むように幅Ｆの接地導体（銅箔）１３を基板１２の側縁に沿って方形ループ状に設けて前後左右対称な形状に成している。尚、アンテナ素子１０，１０の頂部１０ａ，１０ａの間には僅かな隙間を設けて絶縁されており、この頂部１０ａ，１０ａに後述する給電線を半田付けする。
アンテナ素子１０の一辺の長さＬは基板１２の横幅Ｗの１／２、即ち、波長λ0の１／２の長さとされ、アンテナ素子１０の頂部１０ｂ，１０ｂおよび頂部１０ｃ，１０ｃには接地導体１３との間に寄生振動を抑制するための抑制抵抗１４が半田付けされている。
接地導体１２の幅Ｆは基板１２上における配置の対象性を維持すれば特に制限されないが、後述するシールドケースへ取り付けた場合の導電性を考慮して、シールドケースの取付折曲面よりも幅Ｆが広くなるようにしている。
また、送信アンテナＴの縦長Ｈは特に制限されないが、送信アンテナ素子１１の縦方向全長に接地導体１３の幅Ｆの２倍の幅を加えた長さよりも長く設定される。
尚、接地導体１３上に設けられている開口１５は後述するようにアンテナ基板１をシールドケース２へ取付固定するためのネジの挿入口である。
図１８に示すように、シールドケース２は厚さｔが１．２ｍｍのアルミニウムを用い、縦長Ｈ、横幅２Ｗ（＝２λ0）、奥行きＤを有する方形箱状に成されており、上部開口には開口側縁全周に渡って幅Ｆ’の折曲部２０が設けられている。この折曲部２０にはアンテナ基板１の接地導体１３が導電接触状態で取付固定されるもので、折曲部２０の幅Ｆ’が接地導体１３の幅Ｆよりも小さくなるように設定している。
奥行きＤは目的周波数ｆ0の波長λ0に対して、λ0／４の整数倍、則ち、λ0／４、２λ0／４、３λ0／４、４λ0／４、・・・、ｎλ0／４のいずれかの長さに設定されるもので、目的周波数ｆ0の出力レベルが最大となるように奥行きＤの寸法をいずれかの長さに設定することができる。
また、シールドケース２の中央には縦方向へ奥行き全長に渡って送信アンテナＴと受信アンテナＲとの間の電磁結合を低減するためのアルミニウムを用いたシールド板（シールド隔壁）２１が設けられており、このシールド板２１によってシールドケース２を送信側Ｔ１と受信側Ｒ１に区分している。
尚、本実施例ではシールド板２１に厚さｔ１が２ｍｍのものを用いている。また、ネジ穴２２はアンテナ基板１を取付固定するネジを挿入するためのものである。
図１９（ａ）は、電磁波レーダアンテナＡＴ、則ち、アンテナ基板１をシールドケース２へ取り付けた状態を示す上面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、同図（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図を示している。
アンテナ基板１を送信アンテナ素子１１および接地導体１３が設けられた面が下方になるようにして３本のネジ２３を用いてシールドケース２のネジ穴２２へ取付固定する。これにより、アンテナ基板１の接地導体１３が折曲部２０およびシールド板２１と導電接触した状態で固定される。
このように取り付けると、アンテナ基板１の送信アンテナＴがシールドケース２の送信側Ｔ１の開口部分を覆うように位置すると共に、アンテナ基板１の受信アンテナＲがシールドケース２の受信側Ｒ１の開口部分を覆うように位置する。
則ち、このアンテナＡＴではシールドケース２を含むアンテナ基板１で励起された電磁波をアンテナ基板１自体を透過させて前方に輻射するものである。
本実施例では、シールドケース２にアンテナ基板１を取付固定する前に、送受信ユニット、電磁波吸収材および給電線などが同時に組み込まれる。
以下に、これらの部材の組み込み手順を図２０の分解斜視図を参照して説明する。
図２０に示すように、シールドケース２にはシールド板２１で遮蔽された送信側Ｔ１と受信側Ｒ１に送信ユニット４０および受信ユニット５０と電磁波吸収材３０，３０とが収納され、アンテナ基板１が蓋をするように取付固定される。
アンテナ基板１の送信アンテナＴおよび受信アンテナＲには、アンテナ素子１０の頂部１０ａ，１０ａに給電線１６および給電線１７が接続されている。
則ち、給電線１６には同軸ケーブルが用いられ、芯線が一方のアンテナ素子１０の頂部１０ａに半田付けされると共に、シールド線が対向するアンテナ素子１０の頂部１０ａに半田付けされている。給電線１６の他端には高周波用のピンコネクタ１６ａが設けられ、このピンコネクタ１６ａを送信ユニット４０側のコネクタ４０ａに接続することにより、送信ユニット４０から送信アンテナ素子１１へ直流バイアスおよびインパルスの給電を行う。尚、送信ユニット４０にはコネクタ４０ｂが設けられており、コネクタ４１を接続することにより別置された信号処理ユニット（不図示）から電源や制御信号の供給を受ける。
同様に、給電線１７にも同軸ケーブルが用いられ、芯線が一方のアンテナ素子１０の頂部１０ａに半田付けされると共に、シールド線が対向するアンテナ素子１０の頂部１０ａに半田付けされている。また、給電線１７の他端にも高周波用のピンコネクタ１７ａが設けられ、このピンコネクタ１７ａを受信ユニット５０側のコネクタ５０ａに接続することにより、受信アンテナＲで捕らえた受信信号を受信ユニット５０側へ伝送する。受信ユニット５０にはコネクタ５０ｂが設けられており、コネクタ５１を接続することにより別置された信号処理ユニット（不図示）から受信同期信号や電源の供給を受けると共に、周波数変数された受信信号を送出する。
尚、シールドケース２には開口２ａ，２ｂが設けられ、送信ユニット４０および受信ユニット５０から導出される配線を貫通させて制御部側へ接続している。
このように、本発明の電磁波レーダアンテナＡＴは薄いアルミニウムで成されたシールドケース２にアンテナ基板１を取り付け、内部に送信ユニット４０および受信ユニット５０を収納しただけの軽量化された構造であり、従来の不要輻射対策を優先したアンテナに比べて極めて軽量である。
また、アンテナ基板１とシールドケース２とで成る共振性を有した構造によって信号のカップリング不良（自然波の検知不良）がなくなり、安定した送受信を行うことができる。
図２１は、送信ユニット４０から給電線１６を介して送信アンテナ素子１１へ伝送される信号を、横軸を時間、縦軸を電圧レベルとして示したものである。
本実施例では、給電線１６の芯線がシールド線に対して電圧Ｖｄを有するように直流バイアスが加えられている。則ち、対向したアンテナ素子１０、抑制抵抗１４および接地導体１３を介して直流バイアス電流が印加されている。
この状態で、給電線１６を介してインパルスＳをアンテナ素子１０同士の間に所定周期Ｔ0毎に印加することにより、シールドケース２を含むアンテナ基板１から電磁波を輻射させている。
直流バイアスを印加することにより、送信ユニット４０側では直流バイアス電圧をインパルス状に制御駆動することで送信アンテナ素子１１へインパルスを印加することができ、回路構成が簡単となる。
図２２は、電磁波吸収材３０によって送信アンテナＴから輻射される特定の電磁波成分を吸収させる状態を模式的に示したものである。
電磁波吸収材３０は発泡材に導電性電波反射材を貼付した汎用のものを用いており、反射材における反射時の減衰を利用して効果的に減衰させるもので、吸収材３０の取付方向に応じて特定の偏波面の電磁波に対して大きな減衰特性を示す。
本実施例では、図２２（ａ）に示すようにシールドケース２の幅Ｗ方向へ電界を有する偏波成分Ｅ0は吸収させず、図２２（ｂ）に破線で示すようにシールドケース２の縦Ｈ方向へ電界を有する偏波成分Ｅ１を実線で示す偏波成分Ｅ１’まで減衰させるように電磁波吸収材３０を配している。則ち、シールドケース２の縦Ｈ方向の偏波成分Ｅ１を有する電磁波には、目的周波数ｆ0とは異なる不要周波数成分がある程度含まれることから、この不要周波数成分を吸収除去することによって一層不要輻射を低減させるようにしている。
図２３は、本実施例の電磁波レーダアンテナＡＴの送信アンテナＴから輻射され受信アンテナＲで捕らえられた電磁波を周波数スペクトラムアナライザで測定した結果を示すもので、目的周波数ｆ0の成分が突出し、他の不要周波数成分が効果的に減衰していることが分かる。また、高レベルで輻射される周波数成分が離散しているため、受信ユニット側で受信帯域幅を適宜に選定することにより、例えば、目的周波数ｆ0とは異なるｆ0／２の周波数、或いは、２ｆ0の周波数を受信して必要な計測処理を行うことも可能である。
図２４は、本実施例の電磁波レーダアンテナＡＴから輻射された電磁波のアンテナ基板１における反射波を受信ユニット５０で受信増幅した波形図である。図から分かるように、不要周波数成分が極めて低減されるので目的周波数ｆ0に基づいた略正弦波状の歪みのない減衰波形を呈し、微少振幅に至るまで正確に復調されている。
図２５は、本実施例の電磁波レーダアンテナＡＴから輻射された電磁波の物体による反射波の受信波形を示したものである。図から分かるように、不要周波数成分が重畳されない受信信号であるので、Ｓ／Ｎ比に優れ反射波ＲＴの基点、終点および周期変動を明瞭に判別することができ、また、受信波形のピーク点（第１ピーク点或いは第２ピーク点など）Ｐの判別が容易となり、正確な校正および測定を行うことが可能である。
以上のように、本発明の電磁波探査機の受信信号処理方法によれば、携帯型、可搬型の探査機に不可避なアンテナと地表面との距離変動を簡単な信号処理によって補償することが可能となり、探査者の技量によらず安定した深度画像を表示させることができ精密な測定が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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