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    • 专利摘要:

    公开号:WO1990015452A1
    申请号:PCT/JP1990/000703
    申请日:1990-05-30
    公开日:1990-12-13
    发明作者:Shoichi Sakanishi
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:H01Q9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 折 り 曲 げ ア ン テ ナ
    [0002] 技 術 分 野
    [0003] 本発明 は レ ー ダ に 用 い る 送信受信用 の ァ ン テ ナ に係 り 、 特 に 電磁波 に よ り 地 中 を探査す る 地中 レ ー ダ あ る い は 地下建設機械 の外部地山状況を探査す る レ ー ダ に 用 い る 送信受信用折 り 曲 げァ ン テ ナ に Siす る 。 背 景 技 術
    [0004] 一般に 、 地 中 の 状態 あ る い は地中 の埋設物 を非破壊的 に 検知す る 方法 と し て は、 電磁波 の 反射を利 用 し た レ ー ダ法がよ く 知 ら れて い る 。 即 ち 、 パ ル ス 状 の 電磁波を地 中 に 向 つ て送信 し 、 こ の電磁波が土質 の 変化境界面あ る い は異物 か ら の反射波を受信 し て地 中 の 状況 を探査す る 方法 で あ る 。
    [0005] こ の レ ー ダ 法 に 用 い ら れ る 送信お よ び受信 ァ ン テ ナ は 、 第 7 図 に示す よ う に 標準的な 板状双扇形の ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ で あ っ て 、 そ の县 さ は半波县 、 λ / 、 で あ る 。 こ の種 の ア ン テ ナ は、 比較的高帯域で 髙利 得が得 ら れ る 。
    [0006] し か し な が ら 、 ア ン テ ナ の取付 け面積が限定 さ れ る 場 合 に は 、 ア ン テ ナ の县 さ を半波县以下 に せ ざ る を得 な い こ の た め、 ア ン テ ナ は所定の 周波数の 共振か ら 外れて 電流が流 れな く な り 、 電磁波が送信 さ れ な く な る 。 例え ば、 地中 を探査す る 地中 レ ー ダ あ る い は地下建設機械 の 外部地山状況 を探査す る レ ー ダ （以下地 中 レ ー ダ と い う ) に お い て は 測定対象で あ る 土質の 電気的特性や、 必要 と す る 探査深度に 対応 して 適切 な電磁波 の波县が決ま る が、 こ の レ ー ダを搭載す る 機械 の条件 （構造寸法） に よ つ て はア ン テ ナ の 取付 け面積が限 ら れ る た め に 、 必要 と す る ァ ン テ ナ 寸法 よ り も短 い县 さ の ァ ン テ ナ を装着す る こ と に な っ て 、 効率 の 悪い 装置 に な る と い う 問題があ つ た 。
    [0007] 本発明 は上記従来の 問題点に 着目 し て 、 ァ ン テ ナ の 取 付 け面積が小 さ く て も 放射電磁波の 波县 に マ ツ チ ン グ す る 効率の良い 送信受信用折 り 曲 げァ ン テ ナ を提供す る こ と を 目的 と し て い る 。 発 明 の 開 示
    [0008] 本発明 は、 レ ー ダ に 用 い る 送信受信用 の ダ イ ポ ー ル ァ ン テ ナ に お い て 、 ア ン テ ナ ュ ニ ッ ト を構成す る送信ア ン テ ナ と 受信ア ン テ ナ の 端部を折 り 曲 げた も の で あ る 。 ま た 、 こ れ ら ア ン テ ナ の 実効县 は、 放射電磁波 の ほ ぼ半波 县 （ ス ノ 2 ) と し 、 地 中 レ ー ダ に取付 け ら れて い る 。 か か る 構成 に よ れば、 ア ン テ ナ の 端部 を折 り 曲 げて も ア ン テ ナ の実効县 は半波县で あ る か ら 、 放射電磁波 の 波县 に マ ッ チ ン グ す る こ と が で き る 。 従 っ て、 大 き な電流を流 す こ と がで き 、 強 い電磁波 を放射す る こ と がで き る 。 他 方、 ア ン テ ナ の取付 け面積 は小 さ く す る こ と がて き る 。
    [0009] 図面 の簡単な 説明
    [0010] 第 1 図 は本発明 の実施例 に係 る 折 り 曲 げ半波县ダ イ ポ 一ル ア ン テ ナ の構成図、
    [0011] 第 2 図 は本発明 の折 り 曲 げ ァ ン テ ナ を シ ー ル ド 機械 に 適用 し た ト ン ネ ル崩壌検知 シ ス テ ム プ ロ ッ ク 図、
    [0012] 第 3 図 は第 2 図 に 示す折 り 曲 げ ア ン テ ナ の 拡大側面断 面図、
    [0013] 第 4 図 は第 3 図 の A — A 線方 向 か ら 視 た平面図、 第 5 図 は ァ ン テ ナ 伝播特性の 実験装置 の構成図、 第 6 図 は ァ ン テ ナ 伝播特性を 示す 図表、
    [0014] 第 7 図 は従来 の 板状双扇形半波县 ダ イ ポ ー ルァ ン テ ナ の 構成図 で あ る 。 発 明 を実施 す る た め の 最良 の 形態 以 下本発明 に係 る 折 り 曲 げ ァ ン テ ナ の 構成 と 地 中 レ ー ダ の 実施例に つ い て 第 1 図乃 至第 6 図を参照 し詳細 に 説 明 す る 。
    [0015] 第 1 図 は本発明 に係 る 送信受信用 折 り 曲 げ半波县ダ イ ポ ー ル ァ ン テ ナ の 構成を示 し て い る 。 周 知 の よ う に ダ イ ポ ー ルァ ン テ ナ は折 り 曲 げて も そ の折 り 曲 げ部分 d , d で 反射が あ る の で 、 ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ の実効县 + 2 d は半波县 ス ノ 2 に等 し く な る よ う に 製作 さ れて い る 。 こ の た め ア ン テ ナ の取付 け县 さ は £ ( = { / 2 - 2 d ) ま で 小 さ く す る こ と が 出来 る 。
    [0016] 本実施例で は折 り 曲 げ角 度を 直角 に し て い る が、 こ の 曲 げ は通切な カ ー ブを持 た せ る よ う に し て も よ い 。
    [0017] 第 2 図 は本発明 に 係 る 地 中 レ ー ダ を シ ー ル ド機械 に 適 用 し た ト ン ネ ル崩 壊検知 シ ス テ ム ブ ロ ッ ク 図で あ る 。 ト ン ネ ル掘削用 の シ ー ル ド 機械 2 0 の 先端 2 0 a に は掘削 刃 が装着 さ れて い る 。 ア ン テ ナ ユ ニ ッ ト 1 は送信 ア ン テ ナ 1 1 と 受信 ア ン テ ナ 1 2 等か ら 構成 さ れて い る 。 ア ン テ ナ ユ ニ ッ ト 1 と 結合 さ れた コ ン ト ロ ー ラ 2 1 は、 ト リ ガ 面 路 2 、 ノ、' ル サ ー 3 、 サ ン プ ラ 4 、 ア ベ レ ー ジ ヤ ー 5 と か ら 構成 さ れて い る 。 こ の コ ン ト ロ ー ラ 2 1 と 光伝送 線 に よ っ て結合 さ れた 演算処理装置 2 2 は、 コ ン ビ ュ ー 夕 Ί 、 記憶装置 8 、 C R T 表示装置 9 、 プ リ ン タ 1 0 と か ら 構成 さ れて い る 。
    [0018] 次 に作用 を説明 す る と 、 ト リ ガ面 路 2 に よ り 一定 の タ ィ ミ ン グ で発生 さ れた ノ、 · ル ス 信号をパ ル サ ー 3 に よ り 適 正 な パ ル ス 発振周波数お よ び電力 と な る よ う に 制御 し て 送信用 ア ン テ ナ 1 1 に 送信す る 。 送信用 ア ン テ ナ 1 1 か ら 放射 さ れた 電磁波 1 a は地山 等 の 媒体境界面で 反射 さ れ 、 反射波 1 b と し て 受信 ア ン テ ナ 1 2 に 受信 さ れ る 。 受信 さ れ た反射波 1 b はサ ン ブ ラ 4 に お い て ト リ ガ面 路 2 か ら の 信号 に よ つ て S N 比が改善 さ れ適切 な反射情報 を 含ん だ信号 に弁別 さ れた 後、 ア ベ レ ー ジ ヤ ー 5 に お い て さ ら に 波形処理を行 っ て ア ナ ロ グ信号か ら デ ジ タ ル信 号 に 変換 さ れ、 光伝送線を経由 し て 演算処理を行 う コ ン ビ ュ ー タ 7 に 伝送 さ れ る 。 コ ン ピ ュ ー タ 7 に お い て は 、 反射波 1 b の 到達時間 と そ の 強度か ら 測定対象 の 状況を 算 出 し、 C R T表示装置 9 に 送 っ て 表示す る 。 ま た 、 算 出 さ れた 情報 は記憶装置 8 に送 っ て 記憶 さ れ、 必要 な 時 に 再生 し て新 し い 情報 と 比較 し 、 或 い は事後 の 参考情報 と し て 活用 す る 。 ま た 、 算出情報は プ リ ン タ 1 0 に よ つ て 記録紙 に プ リ ン ト ァ ゥ 卜 す る こ と も で き る 。
    [0019] ア ン テ ナ ュ ニ ッ ト 1 の詳細 は、 第 3 図 と 第 4 図 に 示す よ う に ア ン テ ナ プ レ ー ト 1 3 に 送信 ア ン テ ナ 1 1 と 受信 ア ン テ ナ 1 2 が並 べ て 取付 け ら れ、 こ の ア ン テ ナ プ レ ー ト 1 3 は ケ ー ス 1 6 に 装着 さ れて い る 。 送信 ア ン テ ナ 1 1 と 受信 ア ン テ ナ 1 2 の 表面 は 、 保護 プ レ ー ト 1 4 に よ つ て 外部か ら の衝撃に 対 し 保護 さ れて い る 。 送信 ア ン テ ナ 1 1 の 電磁波放射面 と 受信ア ン テ ナ 1 2 の 反射波吸収 面以外 は、 外部 の 金属物体等 に よ る 影響を賒 く た め に 電 磁波吸収材 1 5 が充壎 さ れて い る 。 送信 ア ン テ ナ 1 1 と 受信 ア ン テ ナ 1 2 は、 そ れ ぞれ放射電磁波 1 a を送信 し 、 反射電磁波 l b を受信す る 。
    [0020] 第 5 図 はァ ン テ ナ 伝播特性の 計測用 実験装置の構成図 で あ っ て 、 送信ア ン テ ナ 5 1 と 受信 ア ン テ ナ 5 2 は ケ ー ス 5 3 の 両側面に 対向 し て 装着 さ れて お り 、 ケ ー ス 5 3 に は水 5 4 が充滴 さ れて い る 。 解析装置 5 5 は電磁波信 号 の 発振装置 と 受信波 の増幅 · 検知装置及び 解折機能 を 備 え て い る 。 こ の 解折装置 5 5 で作成 し た パ ル ス 状の 高 周 波信号 は送信ア ン テ ナ 5 1 に よ っ て ケ ー ス 5 3 に放射 さ れ、 ケ ー ス 5 3 の 中 に充潢 さ れた 水 5 4 に よ っ て减衰 さ れて受信 ア ン テ ナ 5 2 に 受信 さ れ る 。 受信信号で受信 さ れた髙周波信号 は解析装置 5 5 に 戻 さ れ、 解折装置 5 5 に お い て 水 5 4 中 の 透過量が算出 さ れ る 。
    [0021] こ の実験装置で ァ ン テ ナ 伝播特性を測定 し た結果が第 6 図 に示す図表で あ っ て 、 横軸 は試験周 波数 を示 し、 中 心 の f 0 は地中 レ ー ダ に お い て 用 い て い る パ ル ス の 中 心 周 波数で あ る 。 縦軸 は透過量 （ d B ) を示 し 、 従来の 標 準 ア ン テ ナ の f 0 に お け る 透過量を 0 d B と し て い る 。 図 中 の 曲線 a は本発明 に係 る 折 り 曲 げァ ン テ ナ の 伝播特 性 を 示 し 、 曲線 b は従来の標準 ア ン テ ナ で あ る 板状双扇 形 ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ に よ る 特性を 示 し て い る 。 ア ン テ ナ の 実効县 は ど ち ら も 同 じ だが、 本発明 に係 る 折 り 曲 げ ア ン テ ナ の 透過量 は、 従来 の標準ア ン テ ナ よ り も 約 1 5 d B 良 く 、 特 に低周波数領域で の 透過量 の 差異が顕著 で あ る 。
    [0022] 以上説 明 し た よ う に 、 ア ン テ ナ の 取付 け面積が小 さ く て も 放射電磁波 の 波县 に マ ッ チ ン グ す る 効率 の 良い送信 受信用 折 り 曲 げア ン テ ナ を 得 る こ と がで き る 。 こ れに よ り 伝播特性 の 良い 地中 レ ー ダ を得 る こ と がで き る 。 産業上の 利用 可能性
    [0023] 本発明 は電磁波 に よ り 地中 を 探査す る 地中 レ ー ダ あ る い は地下建設機械 の外部地山状況を探査す る レ ー ダ用 の ア ン テ ナ に 適 し て お り 、 特 に ア ン テ ナ の 取付 け面積に 制 限が あ っ て も 低周 波パ ル ス が使用 で き 、 探査深度 が伸 ば せ る 折 り 曲 げ ア ン テ ナ と し て 有用 で あ る 。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . レ ー ダ に 用 い る 送信受信用 の ダ イ ポ ー ル ア ン テ ナ に お い て、 こ の ア ン テ ナ の端部を折 り 曲 げ た こ と を 特徴 と す る 折 り 曲 げ ア ン テ ナ 。
    2 . 前記 ア ン テ ナ の 実効县 は、 放射電磁波 の ほ ぼ半波县 ( λ / 2 ) で あ る こ と を特徴 と す る 請求項 1 記載 の折 り 曲 げ ア ン テ ナ 。
    3 . 前記 ア ン テ ナ は、 地中 を探査す る 地 中 レ ー ダ も し く は地下建設機械の 外部地山 伏況 を探査す る レ ー ダ の い ず れか に取付 け ら れて い る こ と を特徴 と す る 請求項 1 ま た は 2 記載 の折 り 曲 げア ン テ ナ 。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    JP4015191B2|2007-11-28|狭い視野の電磁センサシステムおよび方法
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    US6271754B1|2001-08-07|Method and system for detecting intrusions into a particular region
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH033503A|1991-01-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-12-13| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1990-12-13| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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