(57)【要約】【課題】測定時間を大幅に短縮することができ、計測作業を簡単に行い、多点計測であっても高精度で高分解能の計測を行うことができるようにする。【解決手段】この発明のトモグラフィ装置１は、測定対象領域Ｍの可視化に使用する装置であり、互いに信号特性の異なる信号を出力する複数の送信極Ｃ１、Ｃ２、…を備える送信部２と、測定対象領域Ｍを通過した送信極からの各信号を受信極Ｐ１、Ｐ２、…で受信する受信部３と、送信極の各々に対応して設けられ、その対応送信極からの信号を用いて同期検波を行い、受信信号のうち当該送信極からの受信信号のみを出力する検波局Ｄ１、Ｄ２、…を備える同期検波部４と、検波局から出力された信号に基づいて当該送信極と受信極との間の比抵抗を計測する計測手段５と、を備えることを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象領域の可視化に使用するトモグラフィ装置において、
互いに信号特性の異なる信号を出力する複数の送信極を備える送信部と、
測定対象領域を通過した送信極からの各信号を受信極で受信する受信部と、
上記送信極の各々に対応して設けられ、その対応送信極からの信号を用いて同期検波を行い、受信信号のうち当該送信極からの受信信号のみを出力する検波局を備える同期検波部と、
上記検波局から出力された信号に基づいて当該送信極と受信極との間の信号振幅の減衰あるいは位相遅れを計測する計測手段と、
を備えることを特徴とするトモグラフィ装置。
【請求項２】
上記信号特性は周波数である、請求項１に記載のトモグラフィ装置。
【請求項３】
上記信号特性は位相である、請求項１に記載のトモグラフィ装置。
【請求項４】
上記信号特性は搬送波に対する変調度である、請求項１に記載のトモグラフィ装置。
【請求項５】
上記送信部は送信極の各々から同時に信号を出力し、受信極を順次切り替える、請求項１に記載のトモグラフィ装置。
【請求項６】
上記同期検波部での検波には直交同期検波を含む、請求項１に記載のトモグラフィ装置。
【請求項７】
上記の信号は、電磁波、電気、弾性波の何れかである、請求項１に記載のトモグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測定対象領域の可視化に使用するトモグラフィ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ジオトモグラフィ技術を用いた地下の可視化は、地熱や石油などの資源開発分野や土木分野で大きな関心を集めている。このトモグラフィ技術において、高分解能で高精度な計測を行うためには、多点の電極を配置する必要があり、その多点の電極を切り替えつつデータを取得し計測を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術のように、電極を切り替えつつ計測を行うと、測定時間が長時間に及ぶことから、３次元計測などの多次元計測において問題点を有していた。また、単位時間当たりのデータ取得点数が少ないため、データ精度も悪化していた。
【０００４】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、測定時間を大幅に短縮することができ、多点計測であっても高精度で高分解能の計測を行うことができるトモグラフィ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、測定対象領域の可視化に使用するトモグラフィ装置において、互いに信号特性の異なる信号を出力する複数の送信極を備える送信部と、測定対象領域を通過した送信極からの各信号を受信極で受信する受信部と、上記送信極の各々に対応して設けられ、その対応送信極からの信号を用いて同期検波を行い、受信信号のうち当該送信極からの受信信号のみを出力する検波局を備える同期検波部と、上記検波局から出力された信号に基づいて当該送信極と受信極との間の信号振幅の減衰あるいは
位相遅れを計測する計測手段と、を備えることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記信号特性は周波数である、ことを特徴としている。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記信号特性は位相である、ことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項４に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記信号特性は搬送波に対する変調度である、ことを特徴としている。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記送信部は送信極の各々から同時に信号を出力し、受信極を順次切り替える、ことを特徴としている。
【００１０】
さらに、請求項６に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記同期検波部での検波には直交同期検波を含む、ことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項７に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記の信号は、電磁波、電気、弾性波の何れかである、ことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１はこの発明のトモグラフィ装置の構成例を示す図である。図において、この発明のトモグラフィ装置１は、測定対象領域Ｍの可視化に使用する比抵抗データを生成する装置であり、送信部２と、受信部３と、同期検波部４と、計測手段５とを備えている。
【００１４】
送信部２は、複数（ここでは３２）の送信極Ｃ１、Ｃ２、…と、その送信極Ｃ１、Ｃ２、…に信号を発信する発信器２１、２２、…とを備えている。発信器２１、２２、…は、互いに信号特性の異なる電気信号を発信し、その信号を送信極Ｃ１、Ｃ２、…から測定対象領域Ｍに向けて出力する。この信号特性は、ここでは周波数を採用しているが、他に例えば位相、搬送波に対する変調度を採用するようにしてもよい。
【００１５】
受信部３は、受信極Ｐ１、Ｐ２、…と接点部３０とを備えている。この受信極Ｐ１、Ｐ２、…は、測定対象領域Ｍを通過した送信極Ｃ１、Ｃ２、…からの各信号を受信する。この受信信号は、接点部３０の各接点を経由して、同期検波部４に出力される。受信部３の接点部３０には、受信極選択部６が接続され、この受信極選択部６は、接点部３０の接点を選択して閉じ、その閉じた接点に対応する受信極の受信信号のみが同期検波部４に出力される。
【００１６】
同期検波部４は、検波局Ｄ１、Ｄ２、…を備え、この検波局Ｄ１、Ｄ２、…の各々には送信部２の発信器２１、２２、…が接続されている。この検波局Ｄ１、Ｄ２、…は、発信器２１、２２、…からの信号を用いて同期検波を行い、受信信号のうち、その発信器２１、２２、…に対応する送信極からの受信信号のみを取出し出力する。この同期検波の詳細は後述する。
【００１７】
計測手段５は、例えばパソコンやワークステーションであり、検波局Ｄ１、Ｄ２、…の各々に対応するようにチャンネルＣＨ１、ＣＨ２、…が設けられ、例えば検波局Ｄ１からの信号はチャンネルＣＨ１に入力される。計測手段５は、各チャンネルＣＨ１、ＣＨ２、…に入力された信号から、送信極Ｃ１、Ｃ２、…と受信極Ｐ１、Ｐ２、…との間の比抵抗を計測する。そして、この比抵抗データを用いて測定対象領域Ｍの状況の可視化が可能となる。
【００１８】
次に、上記の検波局Ｄ１、Ｄ２、…が行う同期検波について説明する。送信極Ｃ１、Ｃ２、…からの信号は、測定対象領域Ｍを通過後、すべての受信極Ｐ１、Ｐ２、…に入力するが、ここでは受信極Ｐ１に着目して説明を行う。受信極選択部６が接点部３０の接点のうち、受信極Ｐ１に対応する接点を選択した場合、その接点のみが閉となり、受信極Ｐ１に入力した送信極Ｃ１、Ｃ２、…からの信号のみが、同期検波部４の検波局Ｄ１、Ｄ２、…の各々に出力される。
【００１９】
さらにここで検波局Ｄ１に着目すると、検波局Ｄ１には、他の検波局と同様に、すべての送信極Ｃ１、Ｃ２、…からの信号が受信極Ｐ１を経由して受信信号として入力されている。一方、検波局Ｄ１には発信器２１から周波数信号（送信極Ｃ１の出力信号と同一の周波数信号）が送られ、検波局Ｄ１はその発信器２１からの周波数信号を用いて同期検波を行う。したがって、受信信号のうちの、送信極Ｃ１からの受信信号のみが取出され出力される。
【００２０】
なお、この同期検波は通常の同期検波だけでなく、必要に応じて直交同期検波を行うようにする。
【００２１】
図２は検波局の構成例を示す図である。検波局Ｄ１、Ｄ２、…の各々は、コンパレータ１１とアナログスイッチ１２とローパスフィルタ１３とを備え、コンパレータ１１には、発信器２１、２２、…の各々から、送信極Ｃ１、Ｃ２、…に出力された信号と同一の周波数信号が入力される。その各周波数信号はコンパレータ１１で矩形波の同期信号に変換され、アナログスイッチ１２に入る。またアナログスイッチ１２には、選択されている受信極からの受信信号が入力され、アナログスイッチ１２はこの受信信号に対して、コンパレータ１１からの同期信号を用いて同期検波を行い、受信信号のうち対応する送信極からの受信信号のみを取出し出力する。例えば上記のように、検波局Ｄ１は、受信信号のうち、送信極Ｃ１からの受信信号のみを取出し出力する。この同期検波後の信号は、例えば図３に示すような波形を有している。
【００２２】
図３および図４は同期検波後の信号の説明図である。ここで発信器２１は、検波局Ｄ１と送信極Ｃ１とに、周波数１ｋＨｚの信号を発信し、発信器２２は、検波局Ｄ２と送信極Ｃ２とに、周波数１．０１ｋＨｚの信号を発信し、同様にその他の発信器も対応する送信極に各々少しずつ周波数の異なる信号を出力しているとする。さらに受信極Ｐ１が選択されていて各検波局には受信極Ｐ１からの受信信号が入力されたとする。この場合、検波局Ｄ１は、その周波数１ｋＨｚの信号で受信信号を同期検波し、その結果、図３（ａ）に示すような波形の信号が取り出される。この信号は、送信極Ｃ１から出力されて受信極Ｐ１に受信された信号であり、その後ローパスフィルタ１３を通過し、図３（ｂ）に示すような、送信出力に対応するＤＣ出力となり、計測手段５に出力される。このＤＣ出力は、送信極Ｃ１と受信極Ｐ１との間の測定対象領域Ｍにおける比抵抗情報を反映している。
【００２３】
一方、検波局Ｄ１に入力された受信信号には、その他の周波数信号に基づく受信信号、例えば周波数１ｋＨｚに対して１％だけ異なる１．０１ｋＨｚの周波数信号に基づく受信信号も混入しているが、検波局Ｄ１は周波数１ｋＨｚの信号で同期検波を行っているため、１．０１ｋＨｚの周波数信号に基づく受信信号は、同期検波の結果、図４（ａ）に示すような波形となり、ローパスフィルタ１３を通過すると、図４（ｂ）に示すようなほぼ０ＶのＤＣ出力となる。
【００２４】
すなわち、送信極Ｃ１、Ｃ２、…から測定対象領域Ｍに出力される信号が、互いに周波数がわずかに異なる信号であっても、この発明のトモグラフィ装置１は、同期検波を行うことで、その同期信号と同一の周波数信号に基づく受信信号のみを取出すことができ、何れの送信極Ｃ１、Ｃ２、…からの信号かを的確に、かつ確実に判定することができる。このように、この発明では、送信極Ｃ１、Ｃ２、…からは同時に発信しても、同期検波を用いて、何れの送信極Ｃ１、Ｃ２、…からの信号かを判定することができるので、電極を切り替えつつ計測していた従来の場合と比較して、測定時間を大幅に短縮することができ、計測作業も簡単に行えるようになる。また、多点計測であっても単位時間当たりに計測できるデータ点数が大幅に増えるため、高精度で高分解能の計測を行うことができる。
【００２５】
また、送信極Ｃ１、Ｃ２、…側は電流信号であるため従来の送信極切り替えは長時間を要していたが、この発明では受信極Ｐ１、Ｐ２、…を順次切り替えつつ計測を行っている。この受信極Ｐ１、Ｐ２、…は電位信号を受信しており、電位信号のスキャン（切り替え）は高速に行うことができるので、その切り替え時間は従来に比較し大幅に短縮されている。
【００２６】
上記の説明では、発信器からの信号を電気信号として説明したが、電気信号だけでなく、その他の例えば電磁波、弾性波のような信号であっても、同様に本発明を適用することができる。
【００２７】
また、上記の説明では、トモグラフィ装置１が比抵抗、すなわち信号振幅の減衰を計測するようにしたが、信号振幅の減衰の他に、例えば位相の遅れを計測するようにしてもよい。また、電気信号の場合だけでなく、電磁波、弾性波のような信号の場合であっても同様に、信号振幅の減衰や位相の遅れを計測可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明のトモグラフィ装置では、送信極から測定対象領域に出力される信号が、互いに信号特性がわずかに異なる信号であっても、同期検波を行うことで、その同期信号と同一の信号に基づく受信信号のみを取出すようにしたので、送信極から同時に発信しても、何れの送信極からの信号かを的確に、かつ確実に判定することができる。したがって、電極を切り替えつつ計測していた従来の場合と比較して、測定時間を大幅に短縮することができ、計測作業も簡単に行えるようになる。また、多点計測であっても高精度で高分解能の計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のトモグラフィ装置の構成を示す図である。
【図２】検波局の構成例を示す図である。
【図３】同期検波後の信号の説明図である。
【図４】同期検波後の信号の説明図である。
【符号の説明】
１      トモグラフィ装置
２      送信部
３      受信部
４      同期検波部
５      計測手段
６      受信極選択部
１１      コンパレータ
１２      アナログスイッチ
１３      ローパスフィルタ
２１、２２、…          発信器
３０      接点部
Ｍ      測定対象領域
Ｃ１、Ｃ２、…          送信極
ＣＨ１、ＣＨ２、…      チャンネル
Ｄ１、Ｄ２、…          検波局
Ｐ１、Ｐ２、…          受信極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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