(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、
埋設物による反射波を受信し、
放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法において、
予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモリにストアし、
このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、
前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を求め、
前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを求め、
各パターンのうち、最大値と最小値とが、増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを、最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて、埋設物を探査し、
飽和する程度Ｎ１２ｊは、前記最大値と前記最小値とが増幅ダイナミックレンジの飽和する値に等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和であることを特徴とする埋設物の探査方法。
【請求項２】
最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパターンとして選択することを特徴とする請求項１記載の埋設物の探査方法。
【請求項３】
最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする請求項１記載の埋設物の探査方法。
【請求項４】
前記近似した程度の評価は、前記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して求めることを特徴とする請求項３記載の埋設物の探査方法。
【請求項５】
埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、
埋設物による反射波を受信し、
放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法において、
予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモリにストアし、
このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、
前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を求め、
前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを求め、
各パターンのうち、最大値と最小値とが、増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを、最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて、埋設物を探査し、
最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパターンとして選択することを特徴とする埋設物の探査方法。
【請求項６】
埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、
埋設物による反射波を受信し、
放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法において、
予め定める第１の距離トｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモリにストアし、
このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、
前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を求め、
前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを求め、
各パターンのうち、最大値と最小値とが、増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを、最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて、埋設物を探査し、
最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする埋設物の探査方法。
【請求項７】
埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、
埋設物による反射波を受信し、
放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法において、
予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモリにストアし、
このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、
前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする埋設物の探査方法。
【請求項８】
前記近似した程度の評価は、反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を求めることを特徴とする請求項７記載の埋設物の探査方法。
【請求項９】
埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁波を放射する手段と、
埋設物による反射波を受信するアンテナと、
アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、
アンテナの移動距離を検出する手段と、
増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メモリと、
増幅手段の出力をストアする第２メモリと、
移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、
第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を演算して求める第１演算手段と、
第１演算手段の出力に応答して、前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを演算して求める第２演算手段と、
第２演算手段の出力に応答し、各パターンのうち、最大値と最小値とが増幅手段の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、
この選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋設物を探査する手段とを含み、
選択手段は、前記飽和する程度Ｎ１２ｊを、前記最大値と前記最小値とが増幅ダイナミックレンジの飽和する値に等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和に定めることを特徴とする埋設物の探査装置。
【請求項１０】
選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパターンとして選択することを特徴とする請求項９記載の埋設物の探査装置。
【請求項１１】
選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする請求項９記載の埋設物の探査装置。
【請求項１２】
埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁波を放射する手段と、
埋設物による反射波を受信するアンテナと、
アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、
アンテナの移動距離を検出する手段と、
増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メモリと、
増幅手段の出力をストアする第２メモリと、
移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、
第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を演算して求める第１演算手段と、
第１演算手段の出力に応答して、前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを演算して求める第２演算手段と、
第２演算手段の出力に応答し、各パターンのうち、最大値と最小値とが増幅手段の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、
この選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋設物を探査する手段とを含み、
選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパターンとして選択することを特徴とする埋設物の探査装置。
【請求項１３】
埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁波を放射する手段と、
埋設物による反射波を受信するアンテナと、
アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、
アンテナの移動距離を検出する手段と、
増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メモリと、
増幅手段の出力をストアする第２メモリと、
移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、
第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を演算して求める第１演算手段と、
第１演算手段の出力に応答して、前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを演算して求める第２演算手段と、
第２演算手段の出力に応答し、各パターンのうち、最大値と最小値とが増幅手段の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、
この選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋設物を探査する手段とを含み、
選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする埋設物の探査装置。
【請求項１４】
前記選択手段は、前記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して近似した程度を評価することを特徴とする請求項１１または１３記載の埋設物の探査装置。
【請求項１５】
埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁波を放射する手段と、
埋設物による反射波を受信するアンテナと、
アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、
アンテナの移動距離を検出する手段と、
増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メモリと、
増幅手段の出力をストアする第２メモリと、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布をストアする第３メモリと、
移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、
第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物が埋設されている近傍の予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を演算して求め、第４メモリにストアする第１演算手段と、
第３メモリにストアされている前記予め定める強度分布と、第４メモリから読出したストア内容とに基づき、前記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価する評価手段と、
評価手段の出力に応答し、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、
選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋設物を探査する手段とを含むことを特徴とする埋設物の探査装置。
【請求項１６】
前記評価手段は、前記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して求めることを特徴とする請求項１５記載の埋設物の探査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中および建物などの隠蔽場所に埋設された埋設物を探査するための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスなどを輸送する地中に埋設された管を、地上で探査するための地中探査レーダは、送信アンテナにパルス波を与えてパルス状の電磁波を地中に放射し、地中埋設管による反射波を受信アンテナで受信し、高周波増幅器で増幅し、こうして地中埋設管を地上で横切って走査することによって、地中埋設管を含む土壌の断面の画像を得ることができる。送信アンテナから地表面に電磁波を放射したとき、その地表面での反射波の振幅である強度は、地中埋設管からの反射波の強度に比べて、たとえば約２．５倍以上、たとえば４倍であって、はるかに大きい。したがって、このような地表面での反射が高周波増幅器に入力されると、その増幅器が飽和してしまい、この飽和後に増幅動作が回復するまでに時間がかかる。したがって地表面での反射波の後に、地中埋設管による微弱な反射波を充分に増幅することができなくなってしまう。
【０００３】
この問題を解決するために、送信アンテナによる電磁波の放射後から反射波を受信完了するまでの期間において、ダイナミックレンジ４０ｄＢの高周波増幅器の増幅度を、たとえば−５ｄＢから＋３５ｄＢまで時間経過に伴って大きくなるように変化することが考えられる。
【０００４】
電磁波の土壌中における減衰率は、一般の土壌では−１５ｄＢ／ｍであり、砂では−５ｄＢ／ｍであり、また粘土では−２５ｄＢ／ｍであり、したがって土壌の種類によってその減衰率が異なる。したがって前記増幅器の増幅度の時間経過に伴う変化を適切に選ぶことが困難である。したがって従来では、前記増幅度の時間経過に伴う変化を熟練者が複数回の探査によって試行錯誤的に設定して最適な増幅度を見つけている。したがって探査場所が交通量の多い道路である場合などでは、交通渋滞を起こすおそれがあり、また作業者が危険である。
【０００５】
他の先行技術は、特公平７−６９４３１に開示されている。この先行技術では、アンテナを走査する移動間隔Ｄ０（たとえば２ｃｍ）の間に、増幅度Ｇｉ（ｉ＝１〜５）を最初の増幅度Ｇ１から最終の増幅度Ｇ５まで合計５回、順次的に変化させ、各増幅度Ｇｉ毎に反射信号を１つずつ受信し、アンテナが総移動距離Ｌ０（たとえば３ｍ）に達するまで上記のステップをＬ０／Ｇ０回繰返し、増幅度Ｇｉ毎に受信された反射波信号に基づいて、横軸をアンテナ移動距離とし、縦軸を電磁波の送信から受信までの時間とした断面画像を合計５個作成し、反射波信号の振幅値が所定の振幅値以下となる波形の面積の各増幅度Ｇｉで各断面画像の面積に対する割合である白の占有率Ｒｗｉ（ｉ＝１〜５）を計算し、５個の断面画像のうち、前記計算値Ｒｗｉが所定の基準値をＲｗ０としたとき、Ｒｗｉ＜Ｒｗ０の関係を満たす断面画像が１つの場合、その断面画像を選択し、その画像を形成するのに使用した増幅度Ｇｉを最適増幅率として記録し、またＲｗｉ＜Ｒｗ０の関係を満たす断面画像が複数ある場合、それらの複数の断面画像のうち、地中断面画像に占める白色の占有率Ｒｗｉが前記所定の基準値Ｒｗ０に最も近い１つの断面画像を選んで、その画像を形成するのに使用した増幅度Ｇｉを最適増幅率として記録し、また前記関係を満たす地中断面画像がない場合、増幅度Ｇｉのうち、最大値に所定の値Ｇｘだけ大きい増幅度を最適増幅率として記録する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この先行技術では、土壌に電磁波の放射後から反射波を受信するまでの期間における増幅器の増幅度を時間経過に伴って大きくなるように変化する工夫はなされておらず、一旦、設定した増幅度Ｇｉは、１つの地中断面画像を得るにあたり、一定のままに保たれ、したがって深さ方向の土壌による電磁波の減衰の変化に充分対応することができず、地中埋設物の探査を正確に行うことができない。
【０００７】
前述の先行技術の他の問題は、各増幅度Ｇｉを用いて得られた地中断面画像における白色領域の面積が占める占有率Ｒｗｉを用いており、換言すると、地中断面画像の２次元の演算を行っており、演算処理が複雑であり、時間がかかるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、電磁波の放射後から反射波を受信完了するまでの期間における高周波増幅器の増幅度を時間経過に伴って大きくなるように変化して地表面などの隠蔽場所の表面による大きな振幅を有する反射波による悪影響を防ぐとともに、土壌などの隠蔽場所の電磁波の各種の減衰率に拘わらず、埋設物の正確な探査を自動的に可能にするとともに、その演算処理を簡略化することができるようにした地中埋設物の探査方法および装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、
埋設物による反射波を受信し、
放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法において、
予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモリにストアし、
このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、
前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を求め、
前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを求め、
各パターンのうち、最大値と最小値とが、増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを、最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて、埋設物を探査し、
飽和する程度Ｎ１２ｊは、前記最大値と前記最小値とが増幅ダイナミックレンジの飽和する値に等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和であることを特徴とする埋設物の探査方法である。
また本発明は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパターンとして選択することを特徴とする。
また本発明は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする。
また本発明は、前記近似した程度の評価は、前記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して求めることを特徴とする。
また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、
埋設物による反射波を受信し、
放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法において、
予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモリにストアし、
このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、
前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を求め、
前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを求め、
各パターンのうち、最大値と最小値とが、増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを、最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて、埋設物を探査し、
最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパターンとして選択することを特徴とする埋設物の探査方法である。
また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、
埋設物による反射波を受信し、
放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法において、
予め定める第１の距離トｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモリにストアし、
このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、
前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を求め、
前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを求め、
各パターンのうち、最大値と最小値とが、増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを、最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて、埋設物を探査し、
最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする埋設物の探査方法である。
また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所の表面に沿って移動しつつ、隠蔽場所に電磁波を放射し、
埋設物による反射波を受信し、
放射した電磁波と受信した反射波との時間差に基づいて隠蔽場所内の埋設物を探査する埋設物の探査方法において、
予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、受信した反射波を、増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化する複数の増幅度・時間パターンで、増幅してメモリにストアし、
このメモリへのストア動作を、予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返し、
前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする埋設物の探査方法である。
また本発明は、前記近似した程度の評価は、反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を求めることを特徴とする。
また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁波を放射する手段と、
埋設物による反射波を受信するアンテナと、
アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、
アンテナの移動距離を検出する手段と、
増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メモリと、
増幅手段の出力をストアする第２メモリと、
移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、
第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を演算して求める第１演算手段と、
第１演算手段の出力に応答して、前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを演算して求める第２演算手段と、
第２演算手段の出力に応答し、各パターンのうち、最大値と最小値とが増幅手段の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、
この選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋設物を探査する手段とを含み、
選択手段は、前記飽和する程度Ｎ１２ｊを、前記最大値と前記最小値とが増幅ダイナミックレンジの飽和する値に等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和に定めることを特徴とする埋設物の探査装置である。
また本発明は、選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパターンとして選択することを特徴とする。
また本発明は、選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする。
また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁波を放射する手段と、
埋設物による反射波を受信するアンテナと、
アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、
アンテナの移動距離を検出する手段と、
増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メモリと、
増幅手段の出力をストアする第２メモリと、
移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、
第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を演算して求める第１演算手段と、
第１演算手段の出力に応答して、前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを演算して求める第２演算手段と、
第２演算手段の出力に応答し、各パターンのうち、最大値と最小値とが増幅手段の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、
この選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋設物を探査する手段とを含み、
選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記最大値と前記最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを、最適なパターンとして選択することを特徴とする埋設物の探査装置である。
また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁波を放射する手段と、
埋設物による反射波を受信するアンテナと、
アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、
アンテナの移動距離を検出する手段と、
増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メモリと、
増幅手段の出力をストアする第２メモリと、
移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、
第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値を演算して求める第１演算手段と、
第１演算手段の出力に応答して、前記各パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚまたは平均値Ｐｊｚに対応する値の最大値と最小値とを演算して求める第２演算手段と、
第２演算手段の出力に応答し、各パターンのうち、最大値と最小値とが増幅手段の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小であるパターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、
この選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋設物を探査する手段とを含み、
選択手段は、最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から埋設物の存在する予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を求め、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、
その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、
この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査することを特徴とする埋設物の探査装置である。
また本発明は、前記選択手段は、前記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して近似した程度を評価することを特徴とする。
また本発明は、埋設物が埋設されている隠蔽場所に電磁波を放射する手段と、
埋設物による反射波を受信するアンテナと、
アンテナの出力を増幅度可変で増幅する増幅手段と、
アンテナの移動距離を検出する手段と、
増幅度が、時間経過に伴って大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンをストアする第１メモリと、
増幅手段の出力をストアする第２メモリと、
反射波の深さ方向の予め定める強度分布をストアする第３メモリと、
移動距離検出手段の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄだけ移動する間に、メモリにストアされている複数の各パターンで増幅手段の増幅度を変化して第２メモリにストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す増幅度制御手段と、
第２メモリのストア内容を読出して、前記各パターン毎に、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物が埋設されている近傍の予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２の距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値を演算して求め、第４メモリにストアする第１演算手段と、
第３メモリにストアされている前記予め定める強度分布と、第４メモリから読出したストア内容とに基づき、前記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価する評価手段と、
評価手段の出力に応答し、各パターンのうち、近似した程度が最もよいパターンを最適なパターンとして選択する選択手段と、
選択手段で選択された最適なパターンを用いて得られた第２メモリにストアされている反射波のデータを用いて埋設物を探査する手段とを含むことを特徴とする埋設物の探査装置である。
また本発明は、前記評価手段は、前記予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との深さ方向の各位置毎の差の２乗の和またはその和に対応する値を演算して求めることを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、複数の増幅度・時間パターンを第１メモリにストアしておき、各増幅度・時間パターンで、受信した反射波を、高周波増幅器の増幅度が時間経過に伴って大きくなるように変化し、このような複数の各増幅度・時間パターンを用いた反射波の第２メモリへのストア動作を、予め定める第１の距離Δｄ（たとえば２ｃｍ）だけ移動する間に行い、このような動作を予め定める第２の距離Ｌ１（たとえば５ｍ）にわたって繰返す。複数の各増幅度・時間パターン毎に、隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１（たとえば５０ｃｍ）まで、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚまたはそれに対応する値を求める。
隠蔽場所の表面から深度ＤＰ１までの範囲では、地表面などの隠蔽場所の表面による反射波の振幅が大きく、したがって受信アンテナからの反射波を増幅する高周波増幅器が飽和してしまうおそれが大きい。そこで本発明に従えば、上述の平均値Ｐｊｚまたはそれに対応する値の最大値と最小値とを各増幅度・時間パターン毎に求めて、それらの最大値と最小値とが増幅器の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小である増幅度・時間パターンを、最適なパターンとして選択し、こうして選択した最適な増幅度・時間パターンを用いて埋設物の探査を行う。
前記飽和する程度Ｎ１２ｊは、最大値と最小値とが増幅ダイナミックレンジの飽和する値に等しい数Ｎ１ｊ，Ｎ２ｊの和であってもよい。最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、それらの複数のパターンのうち、最大値と最小値との差Ｐｊｚ１が最大であるパターンを最適なパターンとして選択し、これによって増幅ダイナミックレンジの可及的に全域を利用して、その増幅度を大きくすることができる。
最小の飽和する程度Ｎ１２ｊを有する前記パターンが複数存在するとき、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物が埋設されている近傍の予め定める深度ＤＰ２（たとえば１ｍまたは２ｍ）まで、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたはそれに対応する値を演算して求め、反射波の深さ方向の予め定める強度分布と、前記各パターン毎の絶対値の前記平均値Ｑｊｚまたは平均値Ｑｊｚに対応する値との近似した程度を評価し、その評価の結果、各パターンのうち、近似した程度の最もよいパターンを最適なパターンとして選択し、この最適なパターンで増幅してメモリにストアされた反射波のデータを用いて埋設物を探査する。この近似した程度を評価するにあたっては、最小２乗法の手法を用いてもよい。
複数の各増幅度・時間パターンで反射波を増幅して第２メモリにストアする動作は、第１の距離Δｄ内において予め定める距離だけ変位するたびに、各パターンでの増幅およびストア動作を繰返してもよく、または隠蔽場所の同一位置において複数の増幅度・時間パターンを用いた増幅およびストア動作を繰返してもよく、この第１の距離Δｄだけ移動する間に、埋設物の表面の位置に拘わらず、上述の複数の各増幅度・時間パターンでの増幅およびストア動作を行えばよい。
こうして本発明に従えば、隠蔽場所の表面で電磁波の放射による反射波の受信動作を１回の走査で自動的に最適な増幅度・時間パターンを見つけることができる。したがってその探査場所が交通量の多い道路などであっても、探査作業を短時間に終了することができ、交通に支障をきたすことはなく、また作業者の安全が確保されることになる。しかも反射波の強度分布を走査方向に平均値Ｐｊｚまたはそれに対応する値を演算して求め、深さ方向の１次元分布を求めて最適な増幅度・時間パターンを見つけるための判別を行うようにし、その判別動作を簡素化することができ、演算処理が短時間で行うことができる。
さらに本発明に従えば、第２メモリにストアされている複数の各増幅度・時間パターン毎の反射波のストア内容を読出して、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物が埋設されている近傍の予め定める深度ＤＰ２（たとえば１ｍまたは２ｍ）まで、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたはそれに対応する値を演算して第４メモリにストアする。第３メモリには、反射波の深さ方向の基準となる予め定める強度分布をストアしておく。
評価手段は、この第３メモリにストアされている強度分布と、第４メモリから読出したストア内容とに基づいて、複数の各増幅度・時間パターン毎に、両者の近似した程度を評価し、近似した程度が最もよい増幅度・時間パターンを最適なパターンとして選択する。その選択した増幅度・時間パターンを用いて、埋設物の探査を行う。評価手段による評価の手法としては、たとえば最小２乗法などを用いることができる。これによって反射波の強度分布を深さ方向の１次元分布にすることによって最適な増幅度・時間パターンを見つける演算を簡素化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の地中埋設物の探査装置の全体の構成を簡略化して示すブロック図である。土壌５には、ガスなどの流体を輸送する鋼管などの埋設物である管６が埋設されている。地上では、この管６の探査を行うために、送信アンテナ７には、パルサ８から、図２（１）に示されるたとえば１００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚのパルスが高圧電源９の電力を用いて与えられる。送信アンテナ７から放射された電磁波は、矢符１０に示されるように進み、管６によって反射され、その反射波は参照符１１に示されるように進んで、もう１つの受信アンテナ１２で受信され、図２（２）に示される出力が受信アンテナ１２から得られる。送信アンテナ７から電磁波が放射され、受信アンテナ１２によって反射波が受信されるまでの時間差ΔＴは土壌５の表面と管６との深さ方向の距離、すなわち深度、および土壌の種類、したがってその土壌の減衰率に対応している。
【００１２】
送信アンテナ７と受信アンテナ１２とを一体的に固定して、図１の矢符１３で示されるように、地中埋設管６を横切るように移動することによって、管６を含む土壌５の鉛直面内での断面の原画像を得ることができる。これらのアンテナ７，１２の移動距離は、距離センサ１４によって検出される。距離センサは、その移動方向１３であるｘ方向に２ｃｍ移動する毎に１パルスを発生し、このパルスをマイクロコンピュータなどによって実現される処理回路１５で計数することによって、その走査距離を演算して求めることができる。
【００１３】
同期信号発生回路１６は、たとえば５００ｋＨｚのクロック信号を発生し、パルサ８は、送信アンテナ７に、たとえば５０ｋＨｚのパルスを与え、したがって各パルスの時間間隔Ｗ１は２０μｓｅｃである。受信アンテナ１２に接続される受信回路１７において、受信アンテナ１２の出力は、増幅手段Ｕ１に与えられる。増幅手段Ｕ１は、減衰器ＡＴＴ１とそれに後続して縦続接続される高周波増幅器ＡＭＰ１とから成る。
【００１４】
増幅手段Ｕ１の入出力間の増幅度は、図３に示されるように、土壌５の深さ方向、したがって時間経過に伴って、たとえば−５ｄＢ〜＋３５ｄＢに時間経過に伴って増加するように変化される。増幅器ＡＭＰ１の増幅度は、予め定める一定の値、すなわちこの実施の形態では４０ｄＢに保たれる。減衰器ＡＴＴ１の減衰率は、−４５ｄＢから−５ｄＢに時間経過に伴って小さくなるように変化される。これによって上述のようにユニットＵ１では、図３に示される増幅度の特性が得られる。こうして各増幅器ＡＭＰ１は、Ｓ／Ｎ比が良好であるダイナミックレンジ約４０ｄＢとなる。これによって土壌５に埋設されている管６の微弱な反射波を、大きな増幅度で増幅してライン１８に導出することが初めて可能になる。
【００１５】
減衰器ＡＴＴ１が時間経過に伴って図３に示される増幅度に対応した減衰率が時間経過に伴って小さくなるように変化する特性を達成するために、リードオンリメモリＭ１が設けられ、このストア内容は、カウンタ１９からの読出しパルスに応じて読出され、デジタル／アナログ変換器ＤＡ１によってアナログ信号に変換され、減衰器ＡＴＴ１に与えられる。この減衰器ＡＴＴ１は、前述のようにたとえば電界効果トランジスタによって実現され、そのゲートに減衰率に対応した電圧が時間経過に伴って変化して与えられ、またはバイポーラトランジスタによって実現される場合、そのベースに減衰率に対応した電圧が与えられる。
【００１６】
カウンタ１９には、同期信号発生回路１６からのパルサ８に与えられる信号に同期したたとえば５００ｋＨｚのパルスが図２（３）に示されるように与えられる。
【００１７】
サンプラ２１は、受信回路１７からライン１８を介する増幅手段Ｕ１の増幅器ＡＭＰ１からライン１８を介する信号が与えられ、図２（４）に示されるサンプリングパルスによってサンプリングされる。このサンプリングパルスは、ライン２２を介して同期信号発生回路１６から与えられる。
【００１８】
増幅手段Ｕ１の増幅度の時間経過は、図２（５）に示されるとおりであり、これによってその増幅手段Ｕ１の増幅器ＡＭＰ１からライン１８に導出される波形は、図２（２）に示される受信アンテナ１２の受信出力のうち、受信初期の波形の振幅が抑制されて大きな減衰率で減衰され、図２（６）のように大きい深度の反射の振幅が大きな増幅度で増幅される。
【００１９】
サンプラ２１の出力はフィルタ２５で濾波され、アナログデジタル変換器２６でデジタル信号に変換され、処理回路１５に与えられる。同期信号発生回路１６の出力は低周波同期信号発生回路２７に与えられ、カウンタ１９の同期動作が行われて、送信アンテナ７による電磁波の放射の時間Ｗ１毎にリセットされ、このライン２８からの低周波同期信号１ｋＨｚは、処理回路１５に与えられる。こうして処理回路１５では、サンプラ２１によってサンプリングされた反射波信号によって、地中埋設管６の深度を含む土壌５の鉛直断面の画像を正確に得ることができる。
【００２０】
減衰器ＡＴＴ１と増幅器ＡＭＰ１との組合せから成る増幅手段Ｕ１は、増幅器ＡＭＰ１の熱雑音などに起因したＳ／Ｎ比を良好に保ち、しかも地表面による大きな振幅を有する反射波を大きな減衰率で減衰させるとともに、地中埋設管６による微弱な反射波を大きな増幅度で増幅することができる。
【００２１】
受信回路１７によって受信されてサンプラ２１によってサンプリングされ、フィルタ２５およびアナログデジタル変換器２６を経て得られた土壌５の断面画像は、メモリＭ２にストアされ、この画像は図４に示されている。参照符３１は土壌５の表面を示し、像３２は、地中埋設管６の頂部付近を表している。図４の左右方向は走査方向１３であるｘ方向に一致し、図４の上下方向は土壌５の地表面３１からの深さ方向であるｚ方向に対応する。
【００２２】
図５は、図４に示される画像のｘ方向の各走査位置における深さ方向の反射波の受信強度をそれぞれ示している。図５（１）に示されるように反射波の振幅、すなわち強度は、０階調である最小値Ａと２５５階調である最大値Ｂの範囲の合計２５６階調で表される。反射波の最大値３３は階調の最大値Ｂで飽和しており、すなわち増幅器ＡＭＰ１が飽和したことを示している。また反射波の波形３４は、階調の最小値Ａで飽和しており、すなわち増幅器ＡＭＰ１が飽和していることを表している。このような図５（１）に示される反射波の深さ方向の強度は、増幅器ＡＭＰ１を飽和させ、その増幅手段Ｕ１における増幅度・時間パターンは後述のように不適切なものとして判別される。
【００２３】
メモリＭ２にストアされている画像の他の走査位置における深さ方向の強度は、図５（２）に示されている。この強度の最大値３５と最小値３６とは、最大値Ｂと最小値Ａの近傍であって、予め定める値の範囲Ｂ１，Ｂ２，Ａ１，Ａ２の範囲内にあり、したがって増幅器ＡＭＰ１の増幅機能を充分利用しており、したがって管６による微小な反射波を大きな増幅度で増幅することができる。このような図５（２）の反射波強度分布が得られたときの増幅度・時間パターンは、最適なものとして後述のように選ばれる。
【００２４】
図６は、処理回路１６の動作を説明するためのフローチャートである。距離センサ１４の出力に応答し、予め定める第１の距離Δｄ（たとえば２ｃｍ）だけｘ方向１３に移動する間に、メモリＭ１にストアされている複数ｎ（たとえば５）の増幅度・時間パターンで増幅手段Ｕ１の増幅度を変化して図４に示される画像が、ｘ方向１３に第２の距離Ｌ１（たとえば５ｍ）にわたって繰返されて図４に示される画像が、各増幅度・時間パターン毎にメモリＭ２にストアされる。
【００２５】
この動作は、図６のステップａ１〜ａ８を実行することによって達成される。ステップａ１からステップａ２に移り、メモリＭ１にストアされている合計ｎ（この実施の態様では５）の増幅度・時間パターンＳＴＣｉ（ｉ＝１〜ｎ）のうちの１つＳＴＣ１が選択され、ステップａ３では、その増幅度・時間パターンＳＴＣ１を用いた画像が、図７（１）の参照符Ｆ（１，１）に示されるようにして得られる。ステップａ４では、ｉだけインクリメントし、ステップａ５においてｉ＞ｎでなければ、再びステップａ３に移り、次の増幅度・時間パターンＳＴＣ２を用いて図７（２）に示される反射波の深さ方向の分布Ｆ（２，１）が得られる。同様にして、図７（３）〜図７（５）のように増幅度・時間パターンＳＴＣ３，ＳＴＣ４，ＳＴＣ５を用いてｘ方向１３の第１の距離Δｄだけ移動する間に、反射波の深さ方向の分布Ｆ（３，１），Ｆ（４，１），Ｆ（５，１）が得られる。
【００２６】
ステップａ６において送受信のアンテナ７，１２が距離Δｄ以上移動したことが距離センサ１４によって検出されると、次のステップａ７に移り、予め定める距離Ｌ１だけ移動したかどうかが判断され、そうでなければ再びステップａ２に戻って同じ動作が繰返されて、次のｘ方向１３の位置では反射波の強度分布Ｆ（１，２），Ｆ（２，２），Ｆ（３，２），Ｆ（４，２），Ｆ（５，２）が同様にして得られる。以下、同様な動作が繰返される。ここで、
Ｌ１ ＝ ｍ・Δｄ                                    …（１）
本発明の実施の一形態では、上述のようにＬ１＝５ｍであり、Δｄ＝２ｃｍであり、したがってｍ＝２５０である。こうしてメモリＭ２には、図７に示されるｘ方向１３の各位置での反射波の深さ方向の強度の分布Ｆ（１，１）〜Ｆ（５，２５０）がメモリＭ２にストアされる。
【００２７】
図８は、処理回路１５における図６に後続する動作を説明するためのフローチャートである。この図８では、複数ｎの各増幅度・時間パターン毎に、地表面３１からその地表面３１の近傍の予め定める深度ＤＰ１（たとえば５０ｃｍ）まで、深さ方向、すなわちｚ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚを演算して求める。この動作は図８のステップｂ１〜ｂ７において達成され、さらにその各増幅度・時間パターン毎に、前記平均値Ｐｊｚの最大値Ｐｊｚｍａｘとそのｚ方向の個数とを求めるとともに、最小値Ｐｊｚｍｉｎとそのｚ方向の個数とを求める。この複数の各増幅度・時間パターン毎の最大値と最小値に関する演算は、ステップｂ８，ｂ９を実行することによって達成される。
【００２８】
図８のステップｂ１からステップｂ２に移り、複数ｎの増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎのうち、先ずｊ＝１として次のステップｂ３では、増幅度・時間パターンＳＴＣ１に対応するｎ個のデータである深さ方向の強度分布Ｆ（１，１）〜Ｆ（１，２５０）を、地表面から深度ＤＰ１まで、メモリＭ２から読出す。次のステップｂ４では、深さ方向であるｚ方向における位置を、ｚ＝１として設定し、次のステップｂ５において平均値Ｐｊｚを演算して求める。
【００２９】
【数１】
0003682798.tif 000002
【００３０】
上述の式２において、ｇ（ｘ，ｚ）は、各強度分布Ｆ（１，１）〜Ｆ（１，２５０）の各波形を示している。
【００３１】
ステップｂ５において式２によって平均値Ｐｊｚを求めた後には、次のステップｂ６においてｚを１だけインクリメントして深さ方向の次の位置を設定し、ステップｂ７において深度ＤＰ１を超えていないこと（すなわちｚ＞ＤＰ１が成立しないこと）が判断されると、再びステップｂ５に移り、同様な動作を繰返し、こうして平均値Ｐｊｚを、深さ方向の各位置毎に演算して求める。
【００３２】
そこで次にステップｂ８では、各平均値Ｐｊｚ毎の最大値Ｐｊｚｍａｘと、その深さ方向であるｚ方向の個数を求める。またステップｂ９では、各平均値Ｐｊｚの最小値Ｐｊｚｍｉｎを求めるとともに、その最小値Ｐｊｚｍｉｎが深さ方向の個数を求める。こうして次のステップｂ１０では、ｊを１だけインクリメントし、ｊ＞ｎでなければステップｂ３に戻り、こうして複数ｎの全ての増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣ５毎に平均値Ｐｊｚの最大値とその個数とを求めるとともに、最小値とその個数を求める。このようにして表１が得られ、メモリＭ２ａにストアされる。
【００３３】
【表１】
0003682798.tif 000003
【００３４】
処理回路１５は次に、図９に示される動作を実行する。この図９では、メモリＭ２ａにストアされている表１の内容を読出して、複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣ５のうち、最大値と最小値とが増幅手段Ｕ１の増幅ダイナミックレンジ、たとえば４０ｄＢ内にありかつその増幅ダイナミックレンジ内の広い範囲にわたって存在するかどうかを判別し、これによって最適な増幅度・時間パターンの１つを選択し、これは前述の図５（２）の深さ方向の反射波の強度分布に対応している。
【００３５】
図９のステップｃ１からステップｃ２に移り、複数ｎのうちの増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣ５のうちの１つをｊ＝１として設定する。ステップｃ３では、表１の最大値Ｐｊｚｍａｘが最大階調である強度２５５である数Ｎ１ｊを計数するとともに、最小値Ｐｊｚｍｉｎが最小階調である強度零である数Ｎ２ｊを計数して求める。そこで
Ｎ１ｊ＋Ｎ２ｊ＝Ｎ１２ｊ                              …（３）
を演算して求める。この加算した値Ｎ１２ｊは、増幅器の増幅する程度を表す。
【００３６】
ステップｃ４では、最大値Ｐｊｚｍａｘと最小値Ｐｊｚｍｉｎとの差Ｐｊｚ１を演算して求める。
【００３７】
Ｐｊｚｍａｘ−Ｐｊｚｍｉｎ＝Ｐｊｚ１                  …（４）
ステップｃ５では、ｊを１だけインクリメントして次の増幅度・時間パターンＳＴＣｊを設定し、このような動作をステップｃ６においてｊ＞ｎになるまで繰返して、複数ｎの全ての増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎについて繰返す。
【００３８】
ステップｃ７では、前述のステップｃ３で式３によって演算して得られた和Ｎ１２ｊが最小であるパターンＳＴＣｊを選択し、ステップｃ８において、その選択されたパターンＳＴＣｊが単一個であれば、その選択されたパターンＳＴＣｊを最適なパターンとして選択する。ステップｃ８において、最小の和Ｎ１２ｊを有するパターンＳＴＣｊが複数存在するとき、ステップｃ９に移り、それらの選択された複数のパターンＳＴＣｊの中から、前述のステップｃ４において式４に基づいて得られた差Ｐｊｚ１が最大であるパターンＳＴＣｊを、最適なパターンとして選択する。
【００３９】
こうして得られた最適な増幅度・時間パターンＳＴＣｊを用いた土壌５の断面像を用いて、地中埋設管６の探査を処理回路１５において行う。なお土壌５における地中埋設管６は、その形状が比較的小さく、したがって前述の平均値Ｐｊｚに悪影響を及ぼすものではない。
【００４０】
本発明の実施の他の形態においては、平均値Ｐｊｚに代えて、それに対応する値を求めるようにしてもよい。
【００４１】
本発明の実施の他の態様を図１０〜図１４を参照して説明する。図１０は、前述の図６によって得られるメモリＭ２にストアされている土壌５の断面画像である。本発明の実施の態様では、メモリＭ３に反射波の深さ方向の予め定める強度分布を図１１に示されるようにしてストアしておく。この基準となる強度分布は、反射波の強度の絶対値であり、土壌５の電磁波の減衰率に対応した特性を有し、実験によって予め定めておく。前述の図５に示されるように、走査方向１３の各位置における反射波の強度は、図１２（１）に示されており、その絶対値は、いわば全波整流した波形となって図１２（２）に示されるようにして得られる。こうして得られた図１２（２）の絶対値の平均値Ｑｊｚが、図１１に示される基準となる強度分布に近似している程度を評価し、その近似した程度が最も高い増幅度・時間パターンを最適なパターンとして選択する。このような動作は、図１３および図１４に示される処理回路１５によって達成されるフローチャートに示されている。図１３を参照して、ステップｄ１からステップｄ２に移り、このステップｄ２では、前述の図６に示される動作が達成され、メモリＭ２には、図７に示されるように複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎ毎に、第１の距離Δｄだけ移動する間に、増幅手段Ｕ１の増幅度を変化した強度分布Ｆ（１，１）〜Ｆ（５，２５０）がストアされる。
【００４２】
ステップｄ３では、複数ｎの増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎの１つを設定するためにｊ＝１とし、この設定されたパターンＳＴＣｊに対応するデータである強度分布、たとえばｊ＝１のとき、Ｆ（１，１）〜Ｆ（１，２５０）を、地表面３１から深度ＤＰ２まで読出す。この深度ＤＰ２は、ＤＰ２＝ＤＰ１であってもよく、たとえば１ｍまたは２ｍなどの予め定める値であってもよい。
【００４３】
ステップｄ５では、図１２（１）に示される深さ方向の強度分布に基づいて、反射波の強度の絶対値を図１２（２）に示されるようにして求め、この絶対値を、ｘ方向１３の位置と深さ方向であるｚ方向の位置とに対応してｆ（ｘ，ｚ）で表すことにする。
【００４４】
ステップｄ６では、深さ方向の位置をｚ＝１として設定し、その反射波の強度の絶対値ｆ（ｘ，ｚ）の平均値Ｑｊｚを求める。
【００４５】
【数２】
0003682798.tif 000004
【００４６】
ステップｄ８では、ｚを１だけインクリメントして深さ方向の次の位置を設定し、ステップｄ９において深度ＤＰ２を超えないとき（ｚ＞ＤＰ２でないとき）、ステップｄ７に戻って演算を繰返す。こうして深さ方向の各位置毎に、第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値ｆ（ｘ，ｚ）の平均値Ｑｊｚを演算して求め、その演算して求めた結果を、メモリＭ４にストアする。
【００４７】
ステップｄ１０では、前記平均値ＱｊｚとメモリＭ３にストアされている図１１に示される基準となる強度分布ｆｐ（ｚ）との近似した程度を評価するために、値ΔＦｊを計算する。
【００４８】
【数３】
0003682798.tif 000005
【００４９】
ステップｄ１１では、ｊを１だけインクリメントし、他の増幅度・時間パターンを設定し、そのｊがｎを超えていないとき（すなわちｊ＞ｎでないとき）、ステップｄ１に戻る。こうして複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎ毎に、上述の動作を繰返し、偏差ΔＦｊを求める。この偏差ΔＦｊは、深さ方向の各位置毎の平均値Ｑｊｚと基準となる強度分布ｆｐ（ｚ）との差の２乗の和であって、最小２乗法の手法で得られる値である。
【００５０】
こうして得られた偏差ΔＦｊを、図１４の動作によって演算し、最適な増幅度・時間パターンを選択する。図１４のステップｅ１からステップｅ２に移り、複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎ毎の偏差ΔＦ１〜ΔＦｎのうちの最小値を選択する。そこでステップｅ３では、その最小値である偏差ΔＦｊが得られた増幅度・時間パターンＳＴＣｊを最適なものとして選択する。
【００５１】
この発明の実施の形態においても、土壌５に埋設されている管６は、土壌５の走査されるｘ方向１３に沿う長さは比較的短く、したがって前述の平均値Ｑｊｚに悪影響を及ぼすことはない。上述の実施の形態では、最小２乗法を用いて式６に従って平均値Ｑｊｚと基準となる強度分布ｆｐ（ｚ）との近似した程度の評価を行ったけれども、本発明の実施の他の形態では、その他の手法で近似した程度の評価を行うようにしてもよい。
【００５２】
前述の図９のステップｃ９の動作に代えて、図１３および図１４の動作が行われるようにしてもよい。すなわち図９のステップｃ８において、最小の和Ｎ１２ｊを有するパターンＳＴＣｊが複数存在するとき、図１３のステップｄ３〜ｄ１３が実行され、その後、図１４のステップｅ１〜ｅ４が実行されるように構成されてもよい。
【００５３】
本発明の実施のさらに他の形態として、平均値Ｑｊｚに代えて、その平均値Ｑｊｚに対応する値を演算して求めるようにしてもよい。
【００５４】
本発明は、土壌中の埋設物を探査するだけでなく、その他、たとえば建物および水中などにおける埋設物の探査のためなどの広範囲に実施することができる。
【００５５】
また送信アンテナ７と受信アンテナ１２とは兼用されてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、埋設物が埋設されている隠蔽場所への電磁波の放射後から電磁波を受信完了するまでの時間経過に伴って増幅度が大きくなるように変化する相互に異なる複数の増幅度・時間パターンを用い、アンテナの移動距離を検出する手段からの記録に応答して予め定める第１の距離ΔＤだけ移動する間に、各増幅度・時間パターン毎に増幅手段の出力をストアし、この動作を第２の距離Ｌ１にわたって繰返して行い、複数の各増幅度・時間パターン毎における隠蔽場所の表面からその表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって電磁波の強度の平均値Ｐｊｚまたはこれに対応する値を演算して求めて、それらの各パターン毎の最大値と最小値が増幅手段の増幅ダイナミックレンジ内で、飽和する程度Ｎ１２ｊが最小である増幅度・時間パターンを最適なパターンとして選択し、これによって増幅手段の飽和を防ぎ、しかも増幅手段の増幅機能を充分に達成して埋設物による微弱な反射波を大きな増幅度で増幅することを可能にする。
【００５７】
しかも本発明によれば、隠蔽場所の１回の走査で、最適な増幅度・時間パターンを見つけることができ、作業性が良好であり、したがって交通量が多い道路などにおいて交通の支障を起こすことはなく、また作業者が安全である。
【００５８】
さらに本発明によれば、増幅手段の出力である反射波の強度分布を隠蔽場所の表面に沿う走査方向に平均値Ｐｊｚを求めて、深さ方向の１次元分布にすることによって最適な増幅度・時間パターンの選択を容易にし、これによって演算処理を簡素化し、その演算処理時間を短縮することができる。
【００５９】
また本発明によれば、増幅手段によって得られた反射波の出力を、隠蔽場所の表面から少なくとも埋設物が埋設されている近傍の予め定める深度ＤＰ２まで、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度の絶対値の平均値Ｑｊｚまたはそれに対応する値を演算して求め、こうして得られた平均値Ｑｊｚまたはそれに対応する値と、反射波の深さ方向の基準となる予め定める強度分布との近似の程度を評価し、近似した程度が最もよい、すなわち近似の程度が高い増幅度・時間パターンを最適なパターンとして選択するようにしたので、上述と同様な効果が達成され、簡便な作業で演算処理を簡略化し、高精度の埋設物の探査を達成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の全体の構成を簡略化して示すブロック図である。
【図２】図１に示される実施の一形態の動作を説明するための波形図である。
【図３】図１の実施の一形態における受信回路１７における増幅手段Ｕ１の特性を示すグラフである。
【図４】土壌５の断面画像を示す図である。
【図５】土壌５の地表面３１が走査されるｘ方向１３の或る１つの位置における深さ方向の反射波の強度分布を示す図である。
【図６】予め定める第１の距離Δｄだけｘ方向に走査して移動する間に、メモリＭ１にストアされている複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎで増幅手段Ｕ１の増幅度を変化して第２メモリＭ２にストアし、このストア動作を予め定める第２の距離Ｌ１にわたって繰返す動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】複数ｎの各増幅度・時間パターン毎の深さ方向の強度分布Ｆ（１，１）〜（５〜２５０）を示す図である。
【図８】複数ｎの各増幅度・時間パターン毎に、土壌５の地表面３１からその地表面近傍の予め定める深度ＤＰ１まで、深さ方向の各位置毎に第２距離Ｌ１にわたって反射波の強度の平均値Ｐｊｚを演算し、さらにその最大値と最小値などを求める動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎのうち、前述の最大値と最小値とが増幅手段Ｕ１の増幅ダイナミックレンジ内に有り、かつその増幅ダイナミックレンジのほぼ全域にわたるパターンを最適なパターンとして選択するための動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の他の形態のメモリＭ２にストアされる土壌５の断面画像を示す図である。
【図１１】メモリＭ３にストアされる反射波の深さ方向の予め定める基準となる強度分布を示す図である。
【図１２】反射波の強度の絶対値を説明するための図である。
【図１３】処理回路１５によって、メモリＭ３にストアされている予め定める強度分布ｆｐと絶対値の平均値Ｑｊｚとの偏差ΔＦｊを、複数ｎの各増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎ毎に演算して求める動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】処理回路１５によって、前記偏差ΔＦｊであることによって、近似した程度が最も良い増幅度・時間パターンＳＴＣ１〜ＳＴＣｎを最適なパターンとして選択する動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
５  土壌
６  管
７  送信アンテナ
８  パルサ
９  高圧電源
１２  受信アンテナ
１４  距離センサ
１５  処理回路
１７  受信回路
１８，２２  ライン
１９  カウンタ
２１  サンプラ
ＡＴＴ１  減衰器
ＡＭＰ１  高周波増幅器
ＤＡ１  デジタル／アナログ変換器
Ｕ１  増幅手段
【図１】
0003682798.tif 000006
【図２】
0003682798.tif 000007
【図３】
0003682798.tif 000008
【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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