(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行台車にレーダ本体を搭載するとともに、前記走行台車の地表面との対面部にアンテナユニットを搭載し、当該アンテナユニットと前記レーダ本体をアンテナケーブルにより接続し、前記アンテナユニットの送信アンテナから電波を発信し、地中埋設物から反射した電波を受信アンテナで受信し、地中埋設物を地表面上から検査する地中レーダにおいて、
前記アンテナユニットを走行台車に着脱可能に取り付けるとともに、走行台車から分離したアンテナユニットを延長アンテナケーブルにより前記走行台車のレーダ本体に接続し、スポット穴に前記アンテナユニットを装填してスポット穴内での地中検査を可能としてなることを特徴とするスポット検査併用型地中レーダ。
【請求項２】
前記分離したアンテナユニットを装着可能なハンドルシャフトを備え、当該ハンドルシャフトを介してスポット穴内に前記アンテナユニットを挿入可能としたことを特徴とする請求項１に記載のスポット検査併用型地中レーダ。
【請求項３】
前記アンテナユニットは前記レーダ本体を搭載する金属シャーシとの間に導電性ウレタンを挟んで走行台車に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のスポット検査併用型地中レーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スポット検査併用型地中レーダに係り、特に、地上を走査して地表面上より地中に埋設されている埋設物を検査するとともに、地中に明けられたスポット穴の開削部直下における地中埋設物を検査できるスポット検査併用型地中レーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電波を利用して地中に存在する埋設物を、非破壊的に地上から探知し、分解能良く高精度に可視画像化するレーダ技術が各国で盛んに研究されていることは一般的に知られている。特に、地中には、通信・電力用ケーブル・ガス・水道の管路等が多数埋設されているので、地上を走行しながらレーダで地中を探知する地上走行型地中レーダが良く使用されている。この地上走行型地中レーダとしては、例えば、高周波の送信信号を等間隔に区切ってパルス状にして発射するパルス変調レーダ（パルスレーダ）を用いたものと、周波数が、例えば、正弦波、三角波、あるいはノコギリ波のように周期的に変化されて発信される周波数変調レーダ（ＦＭ−ＣＷレーダ）を用いたものとがある。
【０００３】
図５は地上走行型地中レーダの外観図の一例を示し、図６はパルス変調レーダ（パルスレーダ）を用いたブロック構成図である。図５あるいは図６において、地上走行型地中レーダ６１は、車体６３に車輪６５が装着されるとともに、車体６３には地中レーダ検査装置６７が搭載されている。地中レーダ検査装置６７の波形観測システムは、信号源としてトリガ信号発生器７１からの指令により、インパルス、あるいは、モノサイクルパルスがインパルス発生器７３より発信している。このパルス信号が送信アンテナ７５に印加され、送信アンテナ７５より放射された電磁波パルスが地中７７の埋設物７９を照射する。この電波の一部は、埋設物７９によって反射されて、受信アンテナ８１で検出される。受信信号はサンプリング検出器８３で、低周波信号により変換されて、計測器のＡ／Ｄ変換器８５でディジタル化されて、計算機の信号処理装置８７にメモリとして蓄積される。信号処理装置８７では、背景雑音除去、パルス圧縮、あるいは、２値化処理等されてディスプレイ８９に表示される。送信アンテナ７５および受信アンテナ８１は、車体６３に一定の間隔を保って取り付けられており、車体６３が一定距離移動する間に送信アンテナ７５から電波を発信し、地中７７に埋設している埋設物７９から反射した電波を受信アンテナ８１で受信し、その検査した信号を信号処理装置８７に送信している。観測位置の情報は、車体６３に付設された位置検出器９３から発生し、走行制御装置９５を経て、信号処理装置８７に入力され、Ａ／Ｄ変換器８５からの観測波形と対応づけて記録される。
【０００４】
また、周波数変調レーダ（ＦＭ−ＣＷレーダ）を用いた地上走行型地中レーダは、送信信号に周波数変調（ＦＭ）を施して送信信号の占有周波数帯域幅を広げて連続波（ＣＷ）を送信しつつ、同時に埋設物７９からの反射信号を受信して埋設物７９を探査している。受信信号は基準信号と混合されてドプラ周波数だけずれた中間周波数（ＩＦ信号）に変換され、次の信号処理器に供給される。この周波数変調レーダ（ＦＭ−ＣＷレーダ）を用いた地中レーダ探査機は、図５に示す外観図と同様に、パルス発生器、信号処理部、送信アンテナ７５および受信アンテナ８１が、車輪６５が装着された車体６３に取り付けられており、車体６３が一定距離移動する間に送信アンテナ７５から電波を発信し、地中７７に埋設している埋設物７９から反射した電波を受信アンテナ８１で受信し、その探査した信号を信号処理部に送信している。観測位置の情報は、車体６３に付設された位置検出器９３から発生し、走行制御装置９５を経て、信号処理部に入力され、Ａ／Ｄ変換器８５からの観測波形と対応づけて記録される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような通常の地上走行型地中レーダにおいては、走行移動を前提とした構成となっているため、広範囲の平坦領域を検査する場合には操作性がよくなり取り扱いが容易であるとともに、多くのデータを収集することができるために精度良く検査することが出来る。しかし、地中においては電波の減衰が激しいため深い地点の検査精度が悪くなるという問題がある。従って電柱等の建柱に際し、地上走行型地中レーダのみでの検査は困難であった。一方、電柱あるいは支持柱等を建柱するため開削されたスポット穴中に挿入可能な専用装置を用いれば検査可能な深度の浅い装置でも、開削と計測を交互に行うことによって深い地点を検査することが可能となる。このため、既に開削されたスポット穴の直下の埋設物を検査する場合には、専用の携帯型検査機を製作しなければならない。したがって、検査作業に応じた地上走行型地中レーダとスポット型地中レーダとが必要になり、設備費が高価になるとともに、管理と維持費がアップするという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、スポット検査併用型地中レーダに係り、特に、地表面を広い範囲で検査するときには地上走行型地中レーダとして走査することにより検査し、建柱するために地中に設けたスポット穴の底部地中内部を検査するときには、組み替えることにより容易にスポット型地中レーダとなり、両方の検査作業が容易で、かつ、精度良く検査できるスポット検査併用型地中レーダを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るスポット検査併用型地中レーダは、走行台車にレーダ本体を搭載するとともに、前記走行台車の地表面との対面部にアンテナユニットを搭載し、当該アンテナユニットと前記レーダ本体をアンテナケーブルにより接続し、前記アンテナユニットの送信アンテナから電波を発信し、地中埋設物から反射した電波を受信アンテナで受信し、地中埋設物を地表面上から検査する地中レーダにおいて、
【０００８】
前記アンテナユニットを走行台車に着脱可能に取り付けるとともに、走行台車から分離したアンテナユニットを延長アンテナケーブルにより前記走行台車のレーダ本体に接続し、スポット穴に前記アンテナユニットを装填してスポット穴内での地中検査を可能としたものである。この場合において、前記分離したアンテナユニットを装着可能なハンドルシャフトを備え、当該ハンドルシャフトを介してスポット穴内に前記アンテナユニットを挿入可能とすればよい。また、前記アンテナユニットは地上走行型地中レーダとして使用する際、前記レーダ本体を搭載する金属シャーシとの間に導電性ウレタンを挟んで走行台車に着脱可能に取り付けるようにすることが望ましい。
【０００９】
【作用】
上記構成によれば、スポット検査併用型地中レーダは、地表面を広い範囲で走行検査する場合には、走行台車の床面側にアンテナユニットを搭載したまま地上走行型地中レーダとなって走行して検査する。また、電柱あるいは支持柱等を建柱するために地中に設けたスポット穴の底部地中内部を検査するときには、地上走行型地中レーダからアンテナユニットを取り外すとともに、アンテナユニット単独で、あるいは搬送可能なハンドルシャフトに取り付け、アンテナユニットをスポット穴に挿入してスポット穴の底部地中内部の埋設物を検査する。分離されたアンテナユニットは延長アンテナケーブルにより走行台車側のレーダ本体と接続され、検査信号は地上走行型地中レーダにおけるレーダ本体の信号処理部に送信されて処理され、スポット穴の底部直下における埋設物の有無を検査することができる。これにより、１台で地上走行型地中レーダと、スポット型地中レーダとを併用することができ、両方の検査作業が容易に、かつ、精度良く検査できる。
【００１０】
また、アンテナユニットとレーダ本体側シャーシの間に導電性ウレタンを挿入することにより、アンテナと、レーダ本体側シャーシに共通のアースを設けることができる。分離できるアンテナユニットとレーダ本体とで電位が異なると、回り込んだ電波が信号処理部の金属板を振動して２次放射を引き起こしノイズとなるが、本発明のように導電性ウレタンを挿入し電位を一緒にすることにより２次放射を抑制することができる。また、導電性ウレタンは弾性体で作製することにより、金属板同士の広い面積で電気的に接続されるため導電性が向上し、また、金属ケースの製作精度を上げる必要がなくなり製作が容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るスポット検査併用型地中レーダの好ましい実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
図１は実施形態に係るスポット検査併用型地中レーダを使用してスポット穴の底部地中内部を検査している斜視図、図２は本発明の実施形態に係るスポット検査併用型地中レーダの側面断面図、図３は平面図、図４はスポット型地中レーダの側面図である。なお、図５〜図６に示した構成部材と同一構成部材については、同一符号を付して説明を省略する。
【００１２】
図１において、スポット検査併用型地中レーダ１（以下、地中レーダ１という）は、主として、地上の広い範囲を走査して検査するとき地上走行型地中レーダ１Ａ（図２に示す）として走行する走行台車３と、スポット穴Ｓｈの底部地中内部の埋設物７９を検査するときのスポット型地中レーダ１Ｂ（図４に示す）であるスポットレーダ用ハンドルシャフト５（以下、ハンドルシャフト５という）と、走行台車３およびハンドルシャフト５に着脱自在に取着され、電波を放射するとともに埋設物７９からの反射波を受信して検査するアンテナユニット７と、アンテナユニット７からの反射波の信号を受けて埋設物７９の位置を演算する信号処理部９とから構成されている。スポット穴Ｓｈは、アースオーガあるいはアースドリル等であけられた円筒穴、および、パワーショベルあるいはバックホー等で掘られた多角形の有底穴である。
【００１３】
図１、図２、あるいは図３において、走行台車３は、台車本体１１に回転自在の車輪１３が取着されるとともに、地上走行型地中レーダ１Ａのときに地上を走行させる操作用ハンドル１５が取着されている。本実施例では、車輪１３は、前方側に２個の前輪１３ａが取着されるとともに、後方側に１個の後輪１３ｂが回動自在に取着されている。また、走行台車３の上部には、アルミニウム板よりなる支持板（シャーシ）１７が取着されている。また、走行台車３の上部には、台車本体蓋１９が支持板１７の外側を覆うように装着されている。
【００１４】
支持板１７の上方には信号処理部９が金属蓋２１で覆われて取着されるとともに、支持板１７の下方にはウレタンプレート２３を介してアンテナケース２５に収納されたアンテナユニット７が配設されている。ウレタンプレート２３は、炭素が混入されており導電性を有するとともに、スポンジ状の弾性体で形成されている。導電性を有するウレタンプレート２３は、アンテナケース２５との接触面積を広くとり抵抗を小さくすることで電位を一緒にすることができ、２次放射を抑制することができる。また、ウレタンプレート２３は弾性体で作製することにより、支持板１７とアンテナケース２５の製作精度を上げる必要がなくなり製作が容易になる。なお、上記においては、導電性を有するウレタンプレート２３を用いているが、導電性プラスチックを用いても良い。
【００１５】
図１乃至図４において、ハンドルシャフト５は、アンテナユニット７を着脱自在に取着するユニット取付部５ａと、ユニット取付部５ａに一体に固設されているシャフト部５ｂと、および、延長アンテナケーブル３３とから構成されている。ユニット取付部５ａとシャフト部５ｂとはウレタン材料により一体で作製されている。アンテナユニット７がハンドルシャフト５に取着されることにより、地中レーダ１はスポット型地中レーダ１Ｂに変更することができる。このスポット型地中レーダ１Ｂは、シャフト部５ｂを把持して運搬してスポット穴Ｓｈに挿入され、スポット穴Ｓｈの底部地中内部に埋設されている埋設物７９を検査し、その信号が延長アンテナケーブル３３を介して地中レーダ１の信号処理部９に送信する。地中レーダ１の信号処理部９は、前記信号を処理することにより、スポット穴Ｓｈの底部地中内部に埋設されている埋設物７９を検出することができる。
【００１６】
アンテナユニット７は、従来例と同様に、送信アンテナ７５、受信アンテナ８１、および、送・受信機等で構成されている。このアンテナユニット７はアンテナケース２５に収納されているとともに、アンテナケース２５によりウレタンプレート２３を介して支持板１７の下方に配設されている。アンテナユニット７は平面視で多角形状（実施例では６角形状）により形成されており、そのアンテナケース２５は、台車本体１１にねじ２７により着脱自在に取着されている。また、アンテナユニット７は、地上を走査する地上走行型地中レーダ１Ａの構成の場合には、信号処理部９に短尺ケーブル３１にコネクタ３１ａにより着脱自在により接続されている。また、上記実施例では、送信アンテナ７５と受信アンテナ８１との二つのアンテナを有しているが、１個のアンテナを用いてそのアンテナを送信と受信とに切り替えるようにしても良い。
【００１７】
信号処理部９は、従来例と同様に、トリガ信号発生器７１、インパルス発生器７３、Ａ／Ｄ変換器８５、信号処理装置８７、ディスプレイ８９、および、走行装置制御部９５等で構成されている。この信号処理部９は支持板１７の上方に金属蓋２１で覆われて取着されている。または、アンテナユニツト７に収められている。
【００１８】
上記のごとく構成した地中レーダ１の実施形態の作用は、次の通りである。地中レーダ１で地表面の広い範囲を検査する場合には、アンテナユニット７は、台車本体１１にねじ２７により取着されるとともに、アンテナユニット７と信号処理部９とは短尺ケーブル３１にコネクタにより接続されている。この走査型に形成された地上走行型地中レーダ１Ａは、操作用ハンドル１５により操作されて検査する個所を走行する。地上走行型地中レーダ１Ａは、従来と同様に、地表面に面している送信アンテナ７５から電波を発信し、地中７７に埋設している埋設物７９から反射した電波を受信アンテナ８１で受信し、その信号は短尺ケーブル３１を経て地中レーダ１の信号処理部９に送信される。地中レーダ１の信号処理部９は、前記信号を演算処理することにより、埋設物７９を容易に検出することができる。
【００１９】
次に、電柱あるいは支持柱等を建柱するために地中に設けたスポット穴Ｓｈの底部地中内部を検査する場合には、先ず、地中レーダ１からアンテナユニット７を取り外す。また、アンテナユニット７と信号処理部９とを接続している短尺ケーブル３１も取り外される。次に、取り外されたアンテナユニット７は、搬送可能なハンドルシャフト５のユニット取付部５ａにねじ２７により取着される。また、アンテナユニット７と信号処理部９とを接続している延長アンテナケーブル３３が取り付けられる。これにより、地中レーダ１はスポット型地中レーダ３５に変更することができる。このように組み替えられたスポット型地中レーダ３５は、シャフト部５ｂが把持されて運搬され、スポット穴Ｓｈに挿入される。スポット型地中レーダ３５のアンテナユニット７は、スポット穴Ｓｈの底部地中表面に接地するように配置される。これにより、スポット型地中レーダ３５は、底部地中表面の近傍よりスポット穴Ｓｈの底部地中内部に埋設されている埋設物７９を検査し、その信号は延長アンテナケーブル３３を介して地上に配置されている地中レーダ１の信号処理部９に送信される。地中レーダ１の信号処理部９は、前記信号を演算処理することにより、スポット穴Ｓｈの底部地中に埋設物７９が埋設されているか否かを、地上より検査する場合に比べてより正確に検出することができる。このように、１台の地上走行型地中レーダ１Ａと、アンテナユニット７を装着するハンドルシャフト５とを準備し、組み替えることにより容易にスポット型地中レーダ１Ｂになり、両方の検査作業が容易で、かつ、精度良く検査できる。
【００２０】
上記に記載したように本発明は、地表面に面している送信アンテナ７５から電波を発信し、地中７７に埋設している埋設物７９から反射した電波を受信アンテナ８１で受信し、埋設物７９を地表面上から検査する地中レーダ１において、地上走行型地中レーダ１Ａからアンテナユニット７を取り外すとともに、搬送可能なハンドルシャフト５に取着し、アンテナユニット７をスポット穴Ｓｈに挿入して底部地中内部の埋設物７９を検査し、検査した信号を地上走行型地中レーダ１Ａに送信し信号処理部９で処理するように構成しているため、地表面を広い範囲で検査するときには地上走行型地中レーダ１Ａとして走査することにより検査し、また、建柱するために地中に設けたスポット穴Ｓｈの底部地中内部を検査するときには、組み替えることにより容易にスポット型地中レーダ１Ｂとなり、両方の検査作業が容易で、かつ、精度良く検査できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、地中レーダは、地上走行型地中レーダからアンテナユニットを取り外すとともに、搬送可能なハンドルシャフトに取着し、アンテナユニットをスポット穴に挿入して底部地中内部の埋設物を検査し、検査した信号を地上走行型地中レーダに送信し信号処理部で処理するように構成しているため、地表面を広い範囲で検査する場合には走行移動しながら検査することができ、また、地中に設けたスポット穴の底部地中内部を検査するときには、組み替えることにより容易にスポット型地中レーダとなり、両方の検査作業が容易で、かつ、精度良く検査できる。また、地中レーダは、地上走行型地中レーダとハンドルシャフトとを備えればよくなり、設備費が安価になるとともに、管理と維持費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る地中レーダをスポット型地中レーダとして検査している状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る地中レーダを地上走行型地中レーダとして構成した側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスポット検査併用型地中レーダの平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る地中レーダをスポット型地中レーダとして構成した側面図である。
【図５】従来の地中レーダ検査システムの外観構成図である。
【図６】従来の地中レーダ検査システムの構成ブロック図である。
【符号の説明】
１………スポット検査併用型地中レーダ（地中レーダ）、
１Ａ………地上走行型地中レーダ、１Ｂ………スポット型地中レーダ、
３………走行台車、５………スポットレーダ用ハンドルシャフト、
７………アンテナユニット、９………信号処理部、
１１………台車本体、１３………車輪、１５………操作用ハンドル、
１７………操作用ハンドル、２１………金属蓋、２３………ウレタンプレート、
２５………アンテナケース、３１………短尺ケーブル、
３３………延長アンテナケーブル、３５………スポット型地中レーダ、
Ｓｈ………スポット穴、７５………送信アンテナ、７９………埋設物、
８１………受信アンテナ
【図１】
0004338165.tif 000002
【図２】
0004338165.tif 000003
【図３】
0004338165.tif 000004
【図４】
0004338165.tif 000005
【図５】
0004338165.tif 000006
【図６】
0004338165.tif 000007