(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の高周波アンテナ素子を検査対象のコンクリート構造体の表面形状に沿うように横並びに配置し、放射した高周波電波の反射波を受信して前記コンクリート構造体の内部を検査するアレイアンテナであって、
該アレイアンテナは、アンテナ素子、該アンテナ素子を取り付けた複数の同じ仕様の単位アンテナ、連結部材およびアレイアンテナ取付台からなり、
前記複数の同じ仕様の単位アンテナの前記アンテナ素子の取り付け面の向きを、前記コンクリート構造体の表面に沿うよう変更可能とするために、前記複数の同じ仕様の単位アンテナを前記連結部材に着脱自在に横並びに取り付け、
前記連結部材を前記アンテナ取付台に固定するようにしたコンクリート構造体検査用アレイアンテナ。
【請求項２】
前記連結部材は形状の異なる複数の連結部材が用意されており、該複数の連結部材から前記コンクリート構造体の表面形状に適合した連結部材を選択使用することで、前記複数の同じ仕様の単位アンテナの前記アンテナ素子の取り付け面の向きを変更するようにした請求項１記載のコンクリート構造体検査用アレイアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造体検査用アレイアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルや高速道路など、過酷な条件が課せられるコンクリート構造物などでは、安全を維持するために構造物内部の傷を検査する必要があり、測定器による非破壊検査方法としては単一素子アンテナを使用した電波による計測が主であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記単一素子アンテナによる検査は事実上一次元的検査であるのに対し、数ギガＨｚの高周波レーダーを使用して二次元的に検査する方法の開発が行われている。この場合使用するアンテナは、アンテナ素子を横並びに配置したアレイアンテナを被検査体構造物の表面に接近させて配置し、アレイアンテナを横方向に移動させることにより構造物表面を二次元的に検査することができるので検査能率を向上させることができる。
【０００４】
ところで、前記したように高周波レーダー用アレイアンテナは、各アンテナ素子を構造物の表面に接近させて配置する必要があるため、トンネルのように表面が主として曲面でできた構造物の場合、トンネルの形状に合わせて単一アンテナ素子を取り付けたアレイアンテナが必要となるのに対し、トンネルの曲面形状は様々な曲率の曲面からできているため、多数のトンネルに対応するためには多くのアレイアンテナを用意する必要がある。そのため、高価なアンテナ素子を多数用意する必要が生じ、検査費用が高騰するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであり、トンネルなど曲面からなる表面が多いコンクリート構造体内部を検査するための高周波アンテナ素子を、曲面に沿わせて容易に並べ替えられるようにしたアレイアンテナを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のコンクリート構造体検査用アレイアンテナは、複数の高周波アンテナ素子を検査対象のコンクリート構造体表面形状に沿うように横並びに配置し、放射した高周波電波の反射波を受信して前記構造体内部を検査するアレイアンテナであって、該アレイアンテナは、アンテナ素子、該アンテナ素子を取り付けた単位アンテナ、連結部材およびアレイアンテナ取付台からなり、前記連結部材は、前記単位アンテナを着脱自在に複数個横並びに、前記構造体表面に沿うように取り付け、前記アレイアンテナ取付台に固定するようにしたものである。
【０００７】
前記単位アンテナを検査対象のコンクリート構造体表面形状に沿うように横並びに配置して連結部材に取り付ける手段には特に限定はない。例えば、連結部材に単位アンテナをネジ止めすると、 アンテナ素子が検査対象構造物の表面に沿うように配列させることができる。そのために、連結部材がコンクリート構造体表面に面する側の縁部形状を、前記表面形状に沿う曲率を有するように形成し、前記縁部に沿わせて単位アンテナを固定することができる。取付部材は、通常金属板を加工して作ることができるが、本発明はこれに限定されない。但し導体であることが望ましい。
【０００８】
本発明において、前記曲率の値には特に臨界的な値はなく、曲率がゼロ、即ち直線をも含むものである。
【０００９】
前記単位アンテナを連結部材に着脱自在に取り付ける手段には特に限定は無い。例えば連結部材および単位アンテナそれぞれの所定位置に共通仕様のねじ孔を設け、ねじ止めする取付手段を用いることができる。
【００１０】
本発明は、予め検査対象のトンネルなどのコンクリート構造物の各曲面（直線を含む）に適合する数の連結部材を用意することで、高い測定精度を維持しながら、より少ない数の単位アンテナを用意することで、多数の検査対象のコンクリート構造物に対して検査することを可能にする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照する一実施の形態を示し、本発明を具体的に説明する。
【００１２】
本実施の形態に使用するアンテナ素子２は、図１に示すように同じ形状をした一対の導体（本実施の形態においては三角形）からなり、ケーシング３の所定位置に取り付けて使用する。
【００１３】
アンテナ素子２の各片に取り付けた給電線４は、ケーシング３に開けた開口５からケ−シング３内に引き込み、整合回路６を介して、送・受信器（図示せず）の送・受信ターミナル（図示せず）に接続する同軸ケーブル７に接続されている。
【００１４】
前記整合回路６は伝送姿態を不平衡（同軸ケーブル内線路）から平衡（アンテナ）に変換する従来から通常的に使用される回路である。整合回路６を含めアンテナ素子２と同軸ケーブル７とを接続する手段は、この種技術に通常的に使用するものを適宜使用することができるので、詳細な説明を省略する。
【００１５】
前記ケーシング３は、以下に説明する連結部材８（図２〜５）にアンテナ素子２を固定するためのものであり、本実施の形態に使用したケーシング３の形状は、アンテナ素子２を取り付ける面が、一辺が約５７ｍｍの四角形で、高さが約７８ｍｍの角柱状のものとした。但しこの形状、 寸法は一例であり、本発明はこれに限定されず、使用状況に合わせて適宜変形することができる。なお図１に示す符号９はケーシング３を連結部材８にねじ止めするためのネジ穴である。
【００１６】
図２〜4 に示す第１実施の形態のアレイアンテナ１０に使用した連結部材８は、曲率ゼロ、即ち表面が平面のコンクリート構造物（図示せず）の検査に適用するものである。
【００１７】
第１の実施の形態の連結部材８は、金属板を加工して製作したものであり、図３に示すように、いずれも同じ仕様の単位アンテナ１を取り付けた送信用連結部材８ａ（図３ａ）および受信用連結部材８ｂ（図３ｂ）（これらを総称するときは単に連結部材８と記す）とからなり、それぞれの連結部材８ａ，８ｂにネジ１１（図５）で単位アンテナ１を取り付け（第１実施の形態では１６個）、送信用連結部材８ａと受信用連結部材８ｂとの単位アンテナ１が互い違いに並ぶ（図２）ように、取付部材８の張出し部８ｃによって、アレイアンテナ取付台（図示せず）に取り付けた。
【００１８】
前記アレイアンテナ１０の使用方法は、アンテナ素子２側を検査対象のコンクリート構造物表面に向けて一定の間隔（例えば５ｍｍ）を保ちながら移動できるように、アレイアンテナ取付台に直接（または他の部材を介して）車（図示せず）を取り付け、押し付けながらアレイアンテナを長手方向と交差する方向に移動させ、電波の放射と反射波の受信とを繰り返し、コンクリート構造体内の状態（亀裂、ジャンカ、欠損部、剥離、抑えモルタルの浮き上がりなど）の解析と、その映像をディスプレイ上に表示させるなどを行わせるものであり、これらの操作等は従来から使用される手段を適用することができる。
【００１９】
図５は半径が４７９１ｍｍ（曲率：０．０２０８７ｍ-1）の曲面を有するトンネルの検査に使用するようにした第２実施の形態のアレイアンテナ（図示せず）用の送信用連結部材８ａ（図５ａ）および受信用連結部材８ｂ（図５ｂ）である。第２実施の形態の連結部材８は、検査対象面に向き合う縁部１２が、アンテナ素子（図示せず）の配置面が円弧を描くように形成し、取り付け可能なアンテナ素子数を１６個とした外は、第１実施の形態と同様としたので、同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【００２０】
以上説明したように第１、第２実施の形態のアレイアンテナ１０は、必要個数の共通のアンテナ素子を製作しておけば、測定対象のコンクリート構造体の表面形状に適合する曲率を有する連結部材を用意することで検査が可能になるので、検査コストを大幅に低減させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のコンクリート構造体検査用アレイアンテナは、検査対象の表面形状に沿うようにアンテナ素子を配置できるように検査対象の表面形状に合わせた形状とし、アンテナ素子を着脱自在に形成したので、高価なアンテナ素子の全体の数を可及的に減らすことが可能となり、高い検査精度を維持しながら検査コストを大幅に低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に使用した単位アンテナの概要を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の第１実施の形態によるアレイを一部省略して示した斜視図である。
【図３】図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図である。
【図４】図４ａは図３のＩＶａ−ＩＶａ線矢視側面図であり、図４ａは図３のＩＶｂ−ＩＶｂ線矢視側面図である。
【図５】本発明の第２実施の形態による連結部材の側面図であり、図５ａは送信予側連結板を、 図５ｂは受信側連結板を、それぞれ図４と同じ方向から見た側面図である。
【符号の説明】
１  単位アンテナ
２  アンテナ素子
７  同軸ケーブル（給電線）
８  連結部材
１０  アレイアンテナ
【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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