(57)【要約】【課題】  コイルセンサとアンテナセンサ間の距離を大きくとることなく、両センサ間の相互影響を少なくしてコンパクトで使い勝手の良い探査装置を提供する。【解決手段】  電磁誘導法によるコイルセンサ１４１乃至１４７と、電磁波法によるアンテナセンサ４４１及び４４２の両方を備えた複合型埋設物探査装置６において、前記コイルセンサの動作周波数帯域と前記アンテナセンサの動作周波数帯域を分け、前記コイルセンサを前記アンテナセンサの動作周波数帯域で有効に作用する電波吸収体で覆った。【選択図】  図１（Ａ）
2009186419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気応用によるコイルセンサと電磁波応用によるアンテナセンサの両方を備えた複合型埋設物探査装置において、
前記コイルセンサの動作周波数帯域と前記アンテナセンサの動作周波数帯域を分け、前記コイルセンサを前記アンテナセンサの動作周波数帯域で有効に作用するよう電波吸収体で覆い、前記コイルセンサと前記アンテナセンサを近接させて配置したことを特徴とする複合型埋設物探査装置。
【請求項２】
直交軸をＸ軸及びＹ軸としたとき、Ｘ−Ｙ平面上のＹ軸上に前記電波吸収体で覆った複数個の前記コイルセンサを配置し、一対のボウタイアンテナをＹ軸に対し対称のＸ−Ｙ平面上の位置に前記複数個のコイルセンサを挟むように配置したことを特徴とする請求項１記載の複合型埋設物探査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導法に基づくコイルセンサと電磁波法に基づくアンテナセンサを備えた複合型埋設物探査装置に関し、特にコンクリート構造体中の鉄筋や各種配管、空洞等を探査する埋設物探査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビルや家屋の補修工事に伴う穴あけ作業においては、壁内の鉄筋、埋設管、電力線等を避けて作業する必要があるため、事前に非破壊検査を行う。また、新築の建物の検査業務においても非破壊検査が実施される。これらの用途においては、電磁誘導法に基づくコイルセンサを用いた埋設物探査装置、及び電磁波法に基づくアンテナセンサを用いた埋設物探査装置が併用されている。
【０００３】
電磁誘導法は、深度の深い部分の探査には不向きであり非金属の探査もできない反面、センサが小形に構成できることにより複数個のセンサを１列に並べて走査できるので、浅場の金属の埋設物の配向状態を短時間で探査できる。一方、電磁波法は、アンテナを小形にできないため送受信一対のアンテナとせざるを得ない反面、深度の深い部分の探査に向いており非金属の探査もできる。すなわち電磁波法は、電磁誘導法では探査できない深部の金属および浅場から深部までの非金属、各種配管、電気配線の探査ができる。
【０００４】
次に、埋設物探査作業について図２乃至図７を用いて説明する。図２はコンクリート構造体の探査例を示したものである。図２において、１は電磁誘導法によるコイルセンサを用いた従来の探査装置、２はコンクリート構造体、３は探査面に貼り付ける方眼紙、２０１乃至２１２はコンクリート構造体２に埋設されている鉄筋である。
【０００５】
図３は探査面に貼り付ける方眼紙３を示したものであり、図中Ａ乃至Hは探査装置１の走査方向とその順番である。方眼紙３のマス目間隔は１５０ｍｍであり、方眼紙３の寸法は６００ｍｍ×６００ｍｍであり、探査装置１はこの範囲の配筋状態を探査する。
【０００６】
図４ａは探査装置１の上面図、図４ｂは探査装置１の正面図、図４ｃは探査装置１の底面図である。図において、フレーム１２には探査面転動用タイヤ１３１乃至１３４および使用者が握るハンドル１１が備えられ、探査装置１の内部には埋設物検出用の複数のコイル１４１乃至１４７が走査方向Ｘ軸と直交するＹ軸上に整列して設けられている。
【０００７】
図５は例えば前記コイル１４４のＸ方向断面図であり、１４４ａは界磁コイル、１４４ｂ及び１４４ｃは作動形検出コイルである。界磁コイル１４４ａで作られる磁界は、埋設物１５がない状態ではＸ方向に対して左右対称であり検出コイル１４４ｂ及び１４４ｃはバランスしており出力電圧はゼロとなるように設計されている。
【０００８】
探査装置１は電磁誘導の原理を応用したもので、界磁コイル１４４ａによって生成される磁界が、磁性体の存在や金属が存在するときに金属内に誘導される電流が生成する磁場によって歪められるとき、その歪み具合を２個のコイル１４４ｂ及び１４４ｃで差動検出する。通常コイルが生成する磁界は探査面の奥深くまでは到達しないので、探査装置１は浅場の金属や磁性体の検出に適している。なお、探査装置１は非金属の検出はできない。
【０００９】
図６ａは電磁波法によるアンテナセンサを用いた従来の探査装置４の正面図であり、図６ｂは探査装置４の底面図である。図において、フレーム１２には探査面転動用タイヤ１３１乃至１３４、および使用者が握るハンドル１１が備えられ、探査装置４の内部には埋設物検出用の送信用のボウタイアンテナ４４１、受信用のボウタイアンテナ４４２が電界方向が走査方向Ｘ軸と直交するＹ軸方向になるように、Ｙ軸に対して対称の位置に設けられている。
【００１０】
図７はボウタイアンテナ４４１及び４４２の斜視図であり、アンテナエレメント４４１ａ、４４１ｂ、４４２ａ及び４４２ｂはプリント基板４４３上にエッチングにて形成されている。
【００１１】
探査装置４は電磁波が比誘電率の異なる媒質の境界面で反射する性質を利用したもので、反射波が到達するまでの時間と位相から埋設物の深さと金属か非金属かを検出することができる。電磁波は探査面５の深部まで到達可能である。アンテナとしては広帯域特性を有し平板状に形成できるボウタイアンテナが採用されているが、コイルに比べ小形が困難なので複数対の送受信アンテナを設置するのは困難である。また、浅場における複数の埋設物の相互距離（ピッチ）識別能力は送受信アンテナ間の距離に依存する。従って、探査装置４は金属か非金属かの検出および深部の埋設物探査に適している。
【００１２】
次に探査作業の手順について説明する。作業者はまず、コンクリート構造体２の探査面５に方眼紙３を貼り付け、コイルセンサを用いた探査装置１にて方眼紙３上を探査方向Ａ乃至Ｈを計８回走査する。探査装置１には小形の複数個のコイル１４１乃至１４７が配置されているので方眼紙３の６００ｍｍ×６００ｍｍの探査範囲中で短部を有する鉄筋２０７及び２１１に対しても検出洩れは発生しない。しかも、６００ｍｍ×６００ｍｍの広範囲の探査が８回の走査回数で短時間のうちに高能率で完了する。しかしながら、深部の鉄筋２１２は探査装置１では検知できない。
【００１３】
探査装置１にて浅場の金属の配向状態が分かった後、アンテナセンサを用いた探査装置４にて金属・非金属および深部の埋設物の探査を行う。これにより深部の鉄筋２１２が検知される。探査装置４を使えば浅場の鉄筋の奥にある電線、通信線、ガス管、水道管なども検知可能である。
【００１４】
以上のように、探査装置１と探査装置４の併用によりコンクリート構造体２の中の埋設物の位置関係が把握できた後、ハンマドリルやホールソーにて埋設物をさけて穴あけ作業を行う。
【００１５】
従って、従来の探査業務においては、現場に２種類の探査装置１及び４を運び込まなければならない、電磁誘導法で測定した後、電磁波法でもう一度探査しなければならない、という不便さがあり、探査装置１と探査装置４を一体化した複合型埋設物探査装置が強く望まれている。
【００１６】
ここで、複合型にする上で問題になるのは、２種類のセンサを水平方向あるいは垂直方向に単純に並べただけでは装置が大型化し使いにくく、水平方向に並べた場合には、被探査部短部の探査残り部分が多くなり、垂直方向に並べた場合には、上下の隙間間隔が狭い箇所の探査ができなくなる。また、一方のセンサから発せられる磁気または電磁波が他方のセンサに影響を及ぼすため、一方のセンサにとって他方のセンサが近傍にある大きな埋設物として作用し、最悪の場合センサが動作しなくなることもある。また、２種類のセンサの計測基準点がずれるため、探査装置に２箇所の基準点をマーキングしておく必要がある、等々であり、特許文献１にはこれら問題点を克服する一手段が開示されている。しかしながら、特許文献１の構成では計測基準点を合わせることに重点が置かれており、コイルセンサの直径を適当に大きくしアンテナセンサの面積を適当に小さくし、両センサを適当に離間させることを前提としている。コイルセンサとアンテナセンサを近接させて設置した場合の不具合解消については考慮されていない。特許文献１の構成においては、コイルセンサとアンテナセンサを近接させて設置した場合、アンテナセンサの送信アンテナから発せられた電磁波がコイルセンサで反射し送信アンテナに戻って来る多重反射が生じ、受信器に大きなエコーが現れるようになる。また、アンテナの指向性も大きく変化し埋設物に放射される電磁波が弱くるので、深部の埋設物からの反射波が検出しにくくなるという欠点があった。
【００１７】
【特許文献１】特開２００１−２４２２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は上記した欠点を改善しようとするもので具体的には、コイルセンサとアンテナセンサ間の距離を大きくとることなく両センサ間の相互影響を少なくしてコンパクトで使い勝手の良い探査装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、電波吸収材がある周波数以上の周波数範囲で有効に電磁波を吸収する特性に着目したもので、電磁誘導法によるコイルセンサと電磁波法によるアンテナセンサの両方を備えた複合型埋設物探査装置において、前記コイルセンサの動作周波数帯域と前記アンテナセンサの動作周波数帯域を分け、前記コイルセンサを前記アンテナセンサの動作周波数帯域で有効に作用する電波吸収体で覆ったことを特徴とする
【発明の効果】
【００２０】
上記した本発明の特徴によれば、アンテナセンサとコイルセンサの間を大きく離間させることなく受信器に発生する大きなエコーを防止でき、アンテナの指向性の変化による放射電磁波の強度低下も軽減されるので、装置がコンパクトになる。
【００２１】
また、一対のボウタイアンテナの中間位置にコイルセンサを配置したので、計測の基準点が統一でき探査装置に２箇所の基準点をマーキングしておく必要が無くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の埋設物探査装置について図１を用いて説明する。なお、従来の装置と同様の機能を有する部位には同様の参照番号を付する。
【００２３】
図１ａは本発明の埋設物探査装置６の正面図でありセンサ部は断面を示している。図１ｂは探査装置６の底面図でありセンサ部を鎖線で示している。図１ｃはコイル１４４のＸ軸方向の断面の拡大図である。
【００２４】
図において、複合型埋設物探査装置６のフレーム１２には探査面転動用タイヤ１３１乃至１３４および使用者が握るハンドル１１が備えられ、探査装置６の内部には埋設物検出用の送信用のボウタイアンテナ４４１、受信用のボウタイアンテナ４４２が電界方向が走査方向Ｘ軸と直交するＹ軸方向になるように、Ｙ軸に対して対称の位置に設けられている。ボウタイアンテナ４４１及び４４２はプリント基板４４３上にエッチングにて形成されたアンテナエレメント４４１ａ、４４１ｂ、４４２ａ、４４２ｂからなる。
【００２５】
プリント基板４４３上のＹ軸上には電波吸収材料で形成された第１コイルケース１４８および第２コイルケース１４９内に収納された複数のコイル１４１乃至１４７が走査方向Ｘ軸と直交するように整列して設けられている。
【００２６】
コイルセンサとアンテナセンサはともにパルス動作をし、一方の不動作期間に他方が動作するように設計される。したがって作業者からは２種類のセンサが同時に動作していることになる。動作周波数帯域はアンテナセンサが高周波帯域、コイルセンサが低周波帯域である。前述の電波吸収材料は高周波帯域で減衰が大きく、低周波帯域では減衰が小さいものを選択して使用する。
【００２７】
図1ｃはコイル144を代表例としたコイルの断面拡大図を示したもので、コイル１４４は界磁コイル１４４ａ、検出コイル１４４ｂ及び１４４ｃからなり、界磁コイル１４４ａで作られる左右対称の磁界が埋設物１５の影響で左右非対称になった時、作動動作するコイル１４４ｂ及び１４４ｃに電圧が出力される。探査装置６のＸ軸に対する位置によるコイルの出力電圧の大きさと変化率から埋設物１５の位置、深さ、大きさを推定できる。
【００２８】
送信アンテナ４４１から発せられた電磁波は埋設物１５で反射し受信アンテナ４４２に到達する。反射波が到達するまでの時間差が探査装置６のＸ軸に対する位置によって異なることから埋設物１５の位置、深さを推定できる。
【００２９】
ボウタイアンテナ４４１は無指向性であるので、電磁波は埋設物ばかりではなくコイルに対しても放射される。アンテナとコイル間の距離は近いのでコイルからの反射波もあるが前述の電波吸収材料で構成された第１コイルケース１４８および第２コイルケース１４９により送出波が吸収されるので、コイルからの反射波は僅かなものとなる。したがって、アンテナとコイル間の多重反射によって受信アンテナ４４２で観測されるエコーも僅かなものとなり、アンテナの指向性の変化による放射電磁波の強度低下も軽減され、両センサを近接させて設置したことのデメリットが解決できる。
【００３０】
また、アンテナとコイルの中心をＸ―Ｙ座標の原点で一致させるように配置したので、２種類のセンサの測定基準点が同一になり、基準点マーカを２箇所設ける必要は無くなる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１（Ａ）】本発明の実施形態に係る探査装置の正面図。
【図１（Ｂ）】本発明の実施形態に係る探査装置の底面図。
【図１（Ｃ）】本発明の実施形態に係る探査装置のコイル部断面図。
【図２】コンクリート構造体中の配筋を示す状態図。
【図３】測定用の方眼紙を示す図。
【図４（Ａ）】従来技術の探査装置の上面図。
【図４（Ｂ）】従来技術の探査装置の正面図。
【図４（Ｃ）】従来技術の探査装置の底面図。
【図５】従来技術の探査装置のコイル断面図。
【図６（Ａ）】従来技術の探査装置の正面図。
【図６（Ｂ）】従来技術の探査装置の底面図。
【図７】従来技術の探査装置のアンテナ斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
６は埋設物探査装置、１１はハンドル、１２はフレーム１４８は第１コイルケース、１４９は第２コイルケース、４４１は送信アンテナ、４４２は受信アンテナ、１４１乃至１４７はコイル、である。
【図１（Ａ）】
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【図１（Ｂ）】
2009186419.tif 000004
【図１（Ｃ）】
2009186419.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４（Ａ）】
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【図４（Ｂ）】
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【図４（Ｃ）】
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【図５】
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【図６（Ａ）】
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【図６（Ｂ）】
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【図７】
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