JP4369915B2 - Electromagnetic imaging system - Google Patents
Electromagnetic imaging system Download PDFInfo
- Publication number
- JP4369915B2 JP4369915B2 JP2005316793A JP2005316793A JP4369915B2 JP 4369915 B2 JP4369915 B2 JP 4369915B2 JP 2005316793 A JP2005316793 A JP 2005316793A JP 2005316793 A JP2005316793 A JP 2005316793A JP 4369915 B2 JP4369915 B2 JP 4369915B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electromagnetic wave
- target
- antenna
- concrete
- reflected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
本発明は、電磁波を利用して媒質を透視するイメージング技術に関し、特に、建物やトンネルなどのコンクリート構造物内部の非破壊検査に応用可能な電磁波イメージング技術に関する。 The present invention relates to an imaging technique for seeing through a medium using electromagnetic waves, and more particularly to an electromagnetic imaging technique applicable to nondestructive inspection inside a concrete structure such as a building or a tunnel.
一般に、世の中の建造物に広く用いられているコンクリートには、製造過程や歳月の経過に伴い腐朽や欠陥が生じることが少なくない。このような腐朽や欠陥はコンクリートの強度を著しく劣化させ、建造物を危険な状態に陥らせる。例えば、コンクリートの構造物内部でクラックや剥離が発生すると、構造の強度が低下し、ついには倒壊する危険性が生じることがある。地震による建造物の倒壊やトンネル覆工コンクリート塊の落下などがその例である。 In general, concrete widely used in the world's buildings often suffers from decay and defects as the manufacturing process and years progress. Such decay and defects significantly degrade the strength of the concrete and put the building in a dangerous state. For example, if cracks or delamination occur inside a concrete structure, the strength of the structure may decrease, and there is a risk of eventually collapsing. Examples include the collapse of buildings due to earthquakes and the fall of tunnel lining concrete blocks.
このような事故を防止するためには、コンクリート内部のクラックや剥離を早期の段階で検知することが必要になる。簡易な手段としてはコンクリートの劣化を外部から目視によって検査する方法が考えられるが、実際にはコンクリートの表面は壁紙クロスや塗装などの可視光が透過しない媒質によって覆われている場合が多く、このような場合には目視では劣化を発見できない。 In order to prevent such an accident, it is necessary to detect cracks and peeling in the concrete at an early stage. A simple method is to visually inspect the deterioration of the concrete from the outside, but in reality the surface of the concrete is often covered with a medium that does not transmit visible light, such as wallpaper cloth or paint. In such a case, deterioration cannot be found visually.
これに対し、従来のＸ線ＣＴ、超音波イメージング、熱分布イメージング、マイクロ波イメージングを、建物やトンネルなどのコンクリート構造物内部の非破壊検査技術に応用することが考えられる。 In contrast, conventional X-ray CT, ultrasonic imaging, thermal distribution imaging, and microwave imaging may be applied to nondestructive inspection techniques inside concrete structures such as buildings and tunnels.
Ｘ線ＣＴは、Ｘ線の透過能が高いことを利用して、Ｘ線発生装置とＸ線検知装置を対向して配置し、ターゲットを透過して検知されたＸ線のデータからターゲット内部を映像化する技術である。 X-ray CT utilizes the high X-ray transmission ability, and an X-ray generator and an X-ray detector are arranged opposite to each other, and the inside of the target is detected from the X-ray data detected through the target. It is a technology to visualize.
超音波イメージングは、パルス状に超音波をコンクリートの表面から入射させ、コンクリート中を伝播する弾性波を検知し、腐朽や欠陥を見通す技術である（例えば、特許文献１参照）。この場合も、基本的には超音波発生装置と検知装置とを検査対象を挟んで対向配置させる。 Ultrasonic imaging is a technique in which ultrasonic waves are incident in a pulsed manner from the surface of concrete, and an elastic wave propagating in the concrete is detected to detect decay and defects (for example, see Patent Document 1). Also in this case, basically, the ultrasonic generator and the detection device are arranged to face each other with the inspection object interposed therebetween.
熱分布イメージングは、建造物の表面から放射される赤外線を検知し、表面の温度分布を可視化する技術であり、健全部位と腐朽・欠陥部位とで熱伝導特性が異なることを利用するものである。 Thermal distribution imaging is a technology that detects infrared radiation radiated from the surface of a building and visualizes the temperature distribution on the surface, and utilizes the fact that the heat conduction characteristics differ between healthy sites and decayed / defect sites. .
マイクロ波イメージングは、レーダシステムを採用して、マイクロ波をコンクリート内部に送信し、電気的特性の異なる物質の境界面で反射したマイクロ波を受信する技術であり、コンクリート内部に埋没された金属管などの探査を行う用途などに用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
しかしながら、Ｘ線ＣＴや超音波イメージングにおいては、ターゲットとなるトンネルや高層ビルの外壁などといったコンクリート面の後ろ側に検知装置を配置する必要があるため、ターゲットに対する適用範囲が限定されることや測定時間が長くかかってしまうという問題がある。 However, in X-ray CT and ultrasonic imaging, it is necessary to place a detection device behind the concrete surface, such as a target tunnel or the outer wall of a high-rise building. There is a problem that it takes a long time.
これに対し、熱分布イメージングやマイクロ波イメージングでは、ターゲットからの電磁波を検知する構成であるので簡素なシステム構成によりターゲットに対する適用範囲の拡大が可能である。 On the other hand, in heat distribution imaging and microwave imaging, since it is the structure which detects the electromagnetic waves from a target, the application range with respect to a target can be expanded with a simple system configuration.
しかしながら、熱分布イメージングは、ターゲット表面が媒質で覆われている場合には媒質表面の温度分布のみしか可視化できないことや、熱拡散が速やかに広がるために空間解像度が問題となる場合がある。 However, in thermal distribution imaging, when the target surface is covered with a medium, only the temperature distribution on the surface of the medium can be visualized, and thermal diffusion may spread quickly, which may cause a problem of spatial resolution.
一方で、コンクリートのクラックや剥離などの欠陥を早期診断するには最低でもミリメートル単位の精度が必要であるが、この大きさはマイクロ波の波長よりも小さいため、マイクロ波イメージングにおいては、微細クラックの正確な形状を知るためには空間解像度が問題となる。 On the other hand, in order to diagnose defects such as concrete cracks and delamination at an early stage, accuracy of millimeters is required at the minimum, but since this size is smaller than the wavelength of microwaves, in microwave imaging, fine cracks are required. In order to know the exact shape of the image, spatial resolution becomes a problem.
本発明は、上記問題点に鑑み、コンクリート構造物の表層内部に生じたクラックや剥離などの劣化状態を、ターゲットに対する適用範囲を拡大しつつ高い空間解像度でリアルタイムによる非破壊検査を行うことを課題とする。 In view of the above problems, the present invention has an object to perform a non-destructive inspection in real time at a high spatial resolution while expanding the application range for a target, such as cracks and peeling, occurring in the surface layer of a concrete structure. And
第１の本発明に係る電磁波イメージングシステムは、ミリ波帯の電磁波を発生する電磁波発生手段と、電磁波をターゲットに放射する送信アンテナと、ターゲットで反射した電磁波を受信する受信アンテナと、受信アンテナにより受信された電磁波の反射強度を電気信号に変換する検波器と、少なくとも送信アンテナ及び受信アンテナをターゲットに沿って走査可能な筐体と、当該筐体が走査した距離を検知する距離検知手段とを備えた移動型電磁波照射・検知装置と、検波器からの出力が入力されるロックインアンプと、当該ロックインアンプの出力信号及び記距離検知手段により検知された距離情報に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、を有し、送信アンテナは、アンテナの主軸が放射される電磁波のターゲットへの入射点におけるターゲット表面に垂直な垂直軸に対して傾くように配置され、受信アンテナは、送信アンテナから放射された電磁波が垂直軸を超えて送信アンテナと対向する側に反射した電磁波を受信するように配置され、送信アンテナの主軸と垂直軸とがなす角度は、受信アンテナの主軸と垂直軸とがなす角度と異なり、受信アンテナは、複数配列され、検波器は、複数配列された受信アンテナのそれぞれに接続されて複数配列されたものであって、各々の検波器からの出力信号を順次切り換えて出力するスイッチを更に有し、ロックインアンプは、入力信号を位相感応検波する単一チャネル入力式で、スイッチからの出力が単一チャネルで入力されることを特徴とする。 An electromagnetic wave imaging system according to a first aspect of the present invention includes an electromagnetic wave generating means that generates an electromagnetic wave in a millimeter wave band, a transmission antenna that radiates an electromagnetic wave to a target, a receiving antenna that receives an electromagnetic wave reflected by the target, and a receiving antenna. A detector for converting the reflected intensity of the received electromagnetic wave into an electrical signal, a housing capable of scanning at least the transmitting antenna and the receiving antenna along the target, and a distance detecting means for detecting a distance scanned by the housing. Image data is generated based on the mobile electromagnetic radiation irradiation / detection device provided, the lock-in amplifier to which the output from the detector is input, the output signal of the lock-in amplifier and the distance information detected by the distance detection means And an image data generating means for transmitting to the target of the electromagnetic wave emitted from the antenna main axis. The receiving antenna is arranged so as to be inclined with respect to the vertical axis perpendicular to the target surface at the launch point, and the receiving antenna receives the electromagnetic wave reflected from the transmitting antenna beyond the vertical axis and facing the transmitting antenna. The angle formed between the main axis and the vertical axis of the transmitting antenna is different from the angle formed between the main axis and the vertical axis of the receiving antenna, and a plurality of receiving antennas are arranged . A plurality of switches connected to each other, each having a switch for sequentially switching and outputting an output signal from each detector, and the lock-in amplifier has a single channel input for phase-sensitive detection of the input signal. Where the output from the switch is input in a single channel.
本発明におけるターゲットとは、建物やトンネルなどの構造物に使用されるコンクリートなどをさし、ミリ波帯の電磁波とは、周波数が３０ＧＨｚから３００ＧＨｚの電磁波をさす。また、媒質とはアンテナとターゲットとの間に介在しミリ波帯の電磁波を伝達可能な仲介物をさす。ミリ波帯の電磁波は、可視光が透過する空気などの媒質だけでなく、人間が身にまとう衣類、住宅建材として使用される木材などの可視光では透過しない媒質も透過し、例えばターゲットであるコンクリートに対しては、周波数が１００GHｚの場合、１０ｍｍ程度の深さまでコンクリートの表層を透過する。 The target in the present invention refers to concrete used for structures such as buildings and tunnels, and the electromagnetic wave in the millimeter wave band refers to an electromagnetic wave having a frequency of 30 GHz to 300 GHz. The medium refers to a mediator that can transmit millimeter wave electromagnetic waves between the antenna and the target. Millimeter-wave electromagnetic waves are transmitted through not only air and other media that allow visible light to pass through, but also through media that do not pass through visible light, such as clothing worn by humans and wood used as residential building materials. For concrete, when the frequency is 100 GHz, it passes through the surface of the concrete to a depth of about 10 mm.
本発明にあっては、送信アンテナで放射されたミリ波帯の電磁波が、ターゲットで反射し、受信アンテナ及び検波器により検知された反射波の強度をロックインアンプで数値化することで、ターゲットで表面反射した反射波とターゲット表層内部のミリオーダーの欠陥部分で散乱反射した反射波の反射強度の違いから上記欠陥部分を検出する。さらに、筐体でターゲットに沿って走査することで、上記反射波の強度及び距離検知手段により検知した距離情報に基づいて、広範囲に渡ってターゲット表面の二次元画像データを形成する。さらに、送信アンテナの主軸とターゲットに対して垂直な垂直軸とのなす角度を、受信アンテナの主軸と垂直軸とのなす角度と異なるようにしたことで、ターゲットで表面反射した電磁波成分が受信アンテナに入るのが抑制され、所望信号であるターゲット表層の欠陥部分で散乱反射した電磁波成分のＳＮ比が向上し、上記欠陥部分の検出精度が向上する。 In the present invention, the electromagnetic wave in the millimeter wave band radiated from the transmitting antenna is reflected by the target, and the intensity of the reflected wave detected by the receiving antenna and the detector is digitized by the lock-in amplifier so that the target The defect portion is detected from the difference in reflection intensity between the reflected wave reflected from the surface and the reflected wave scattered and reflected by the millimeter-order defect portion inside the target surface layer. Further, by scanning along the target with the casing, two-dimensional image data of the target surface is formed over a wide range based on the intensity of the reflected wave and the distance information detected by the distance detecting means. Furthermore, the angle between the main axis of the transmitting antenna and the vertical axis perpendicular to the target is made different from the angle between the main axis of the receiving antenna and the vertical axis, so that the electromagnetic wave component reflected on the surface of the target is received by the receiving antenna. And the SN ratio of the electromagnetic wave component scattered and reflected by the defect portion of the target surface layer, which is a desired signal, is improved, and the detection accuracy of the defect portion is improved.
本発明にあっては、複数配列された検波器の各々からの出力信号を、スイッチにより出力信号を順次切り換えるようにしたことで、各検波器からの複数の並列信号を高速に単一出力し、一方向の走査でターゲットの二次元画像データをリアルタイムに生成する。また、単一チャネルで入力されるロックインアンプにより、設計が容易且つ安価なシステムを構築することができる。 In the present invention, the output signal from each of a plurality of detectors arranged in sequence is sequentially switched by a switch so that a plurality of parallel signals from each detector can be output at a single high speed. The target two-dimensional image data is generated in real time by scanning in one direction. In addition, a lock-in amplifier that is input with a single channel can construct a system that is easy to design and inexpensive.
上記電磁波イメージングシステムにおける移動型電磁波照射・検知装置の筐体は、ターゲットの表面に接するように備え付けられた車輪を有するものであって、車輪により少なくとも送信アンテナ及び受信アンテナをターゲットの表面に沿って走査可能であることを特徴とする。 The casing of the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device in the electromagnetic wave imaging system has a wheel provided so as to be in contact with the surface of the target, and at least the transmitting antenna and the receiving antenna are moved along the surface of the target by the wheel. It can be scanned.
本発明にあっては、筐体においてターゲットの表面に接するように備え付けられた車輪により、ターゲット表面に沿った移動走査が容易になり、移動型電磁波照射・検知装置の操作性が向上する。 In the present invention, the wheels provided in contact with the surface of the target in the housing facilitate moving scanning along the surface of the target and improve the operability of the moving electromagnetic wave irradiation / detection device.
本発明によれば、建物やトンネルなどのコンクリート構造物の表層内部に生じたクラックや剥離などの劣化状態を、ターゲットに対する適用範囲を拡大しつつ高い空間解像度でリアルタイムによる非破壊検査を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform non-destructive inspection in real time with high spatial resolution while expanding the application range for a target, such as cracks and peeling, occurring in the surface layer of a concrete structure such as a building or a tunnel. it can.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。本発明においてターゲットとは、建物やトンネルなどの構造物に使用されるコンクリートなどをさし、ミリ波帯の電磁波（以下、ミリ波と称する）とは、周波数が３０ＧＨｚから３００ＧＨｚの電磁波をさす。また、媒質とはアンテナとターゲットとの間に介在しミリ波を伝達可能な仲介物をさす。ミリ波は、可視光が透過する空気などの媒質だけでなく、人間が身にまとう衣類、住宅建材として使用される木材などの可視光では透過しない媒質も透過し、例えばターゲットであるコンクリートに対しては、周波数が１００GHｚの場合、１０ｍｍ程度の深さまでコンクリートの表層を透過する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present invention, the target refers to concrete used for structures such as buildings and tunnels, and the electromagnetic wave in the millimeter wave band (hereinafter referred to as millimeter wave) refers to an electromagnetic wave having a frequency of 30 GHz to 300 GHz. In addition, the medium refers to an intermediary that can transmit millimeter waves between the antenna and the target. Millimeter waves transmit not only air and other media that allow visible light to pass through, but also materials that do not transmit visible light, such as clothing worn by humans and wood used as housing construction materials. For example, when the frequency is 100 GHz, it passes through the concrete surface layer to a depth of about 10 mm.
図１は本実施の形態に係る電磁波イメージングシステムの概略的な構成を示す図である。同図に示すように、電磁波イメージングシステム１は、移動型電磁波照射・検知装置２と、ロックインアンプ３と、制御パソコン（以下、制御ＰＣ４と称する）で構成される。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electromagnetic wave imaging system according to the present embodiment. As shown in the figure, the electromagnetic wave imaging system 1 includes a mobile electromagnetic wave irradiation / detection device 2, a lock-in amplifier 3, and a control personal computer (hereinafter referred to as control PC 4).
移動型電磁波照射・検知装置２は、電磁波照射部５からミリ波をターゲットに照射し、ミリ波のターゲットに対する応答性を電磁波検知部６で測定する。測定された検知信号をロックインアンプ３へ伝送する。一方で、車輪付き筐体７が走査した距離を距離センサ８で検知し、検知された距離情報を制御ＰＣ４へ伝送する。 The mobile electromagnetic wave irradiation / detection device 2 irradiates the target with millimeter waves from the electromagnetic wave irradiation unit 5, and measures the response to the millimeter wave target with the electromagnetic wave detection unit 6. The measured detection signal is transmitted to the lock-in amplifier 3. On the other hand, the distance scanned by the wheeled casing 7 is detected by the distance sensor 8, and the detected distance information is transmitted to the control PC 4.
ロックインアンプ３は、単一チャネルで入力される検知信号を位相感応検波し、ミリ波の反射強度を出力する。単一チャネル入力式のロックインアンプはマルチチャネル入力のロックインアンプを実現するよりもはるかに設計が容易であり且つ安価な計測器である。 The lock-in amplifier 3 performs phase-sensitive detection on a detection signal input through a single channel, and outputs a millimeter wave reflection intensity. Single channel input type lock-in amplifiers are much easier to design and less expensive than realization of multi-channel input lock-in amplifiers.
制御ＰＣ４は、ロックインアンプ３で位相感応検波された強度信号及び距離センサ８により検知された距離情報に基づいてターゲットの画像データを生成し、画像表示する。 The control PC 4 generates target image data based on the intensity signal detected by the phase-sensitive detection by the lock-in amplifier 3 and the distance information detected by the distance sensor 8, and displays the image.
次に、移動型電磁波照射・検知装置の具体的な構成について図２を用いて説明する。同図に示すように、移動型電磁波照射・検知装置２は、電磁波照射部５と、電磁波検知部６と、距離センサ８とを車輪付き筐体７に備える。 Next, a specific configuration of the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device 2 includes an electromagnetic wave irradiation unit 5, an electromagnetic wave detection unit 6, and a distance sensor 8 in a housing 7 with wheels.
電磁波照射部５は、電磁波発生器９と、低周波信号器１０と、変調器１１と、送信アンテナ１２で構成される。 The electromagnetic wave irradiation unit 5 includes an electromagnetic wave generator 9, a low frequency signal device 10, a modulator 11, and a transmission antenna 12.
電磁波発生器９は、ミリ波を発生する。ここでは例えばＧＵＮＮ発振器を使用し、９４〜１２０ＧＨｚのミリ波を発生する。 The electromagnetic wave generator 9 generates millimeter waves. Here, for example, a GNNN oscillator is used to generate a 94 to 120 GHz millimeter wave.
低周波信号器１０は、外部のロックインアンプ３が位相感応検波可能な範囲の周波数信号を出力する。一方で、変調器１１に周波数信号を出力する。ここでは例えばシンセサイザを使用する。 The low-frequency signal device 10 outputs a frequency signal in a range in which the external lock-in amplifier 3 can detect the phase sensitivity. On the other hand, a frequency signal is output to the modulator 11. Here, for example, a synthesizer is used.
変調器１１は、低周波信号器１０の出力信号を用いて電磁波発生器９の出力信号を変調する。ここでは例えば、ＰＩＮスイッチを使用する。 The modulator 11 modulates the output signal of the electromagnetic wave generator 9 using the output signal of the low frequency signal device 10. Here, for example, a PIN switch is used.
送信アンテナ１２は、ミリ波をターゲットであるコンクリート１６に放射する。ここでは例えばホーンアンテナを使用し、コンクリートにミリ波を拡散照射させる。 The transmitting antenna 12 radiates millimeter waves to the target concrete 16. Here, for example, a horn antenna is used to diffusely irradiate concrete with millimeter waves.
電磁波検知部６は、受信アンテナ１３と、検波器１４と、スイッチ１５で構成される。 The electromagnetic wave detection unit 6 includes a reception antenna 13, a detector 14, and a switch 15.
受信アンテナ１３は、コンクリート１６で反射したミリ波を受信する。ここで例えば平面スロットアンテナを使用する。 The receiving antenna 13 receives the millimeter wave reflected by the concrete 16. Here, for example, a planar slot antenna is used.
検波器１４は、例えば一列に１６個配列されるものとし、受信アンテナ１３により受信されたミリ波の反射強度を電気信号に変換する。ここで例えば検波器１４には、各々が受信アンテナ１３に接続されたショットキーダイオードを使用し、ミリ波の反射強度を検知する。 For example, 16 detectors 14 are arranged in a row, and convert the reflection intensity of millimeter waves received by the receiving antenna 13 into an electrical signal. Here, for example, the detector 14 uses a Schottky diode connected to the receiving antenna 13 to detect the reflection intensity of the millimeter wave.
スイッチ１５は、各々の検波器１４からの出力を順次切り換えて外部のロックインアンプ３へ出力する。ここではスイッチ１５には４００マイクロ秒以下の切り換え速度が可能な電子回路式のＰＩＮダイオードスイッチを使用する。これにより１６個の検波器１４の各々から出力された並列信号が単一入力式のロックインアンプ３に高速出力される。 The switch 15 sequentially switches the output from each detector 14 and outputs it to the external lock-in amplifier 3. Here, an electronic circuit type PIN diode switch capable of switching speed of 400 microseconds or less is used as the switch 15. As a result, the parallel signals output from each of the 16 detectors 14 are output to the single-input lock-in amplifier 3 at high speed.
車輪付き筐体７は、移動型電磁波照射・検知装置２をコンクリート１６に沿って走査する。ここではコンクリート１６の表面に接するように車輪が備え付けられた筐体を使用し、コンクリート１６表面に沿った移動走査を容易にしている。車輪付き筐体７のサイズは、例えば数十センチ四方程度の大きさのハンディ型とし、操作者が片手での操作を可能にしている。 The wheeled casing 7 scans the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device 2 along the concrete 16. Here, a housing provided with wheels so as to be in contact with the surface of the concrete 16 is used to facilitate scanning of movement along the surface of the concrete 16. The size of the wheeled casing 7 is, for example, a handy type with a size of about several tens of centimeters, and the operator can operate with one hand.
距離センサ８は、車輪付き筐体７により走査された移動距離を検知し、距離情報を外部の制御ＰＣ４へ伝送する。ここでは例えば、車輪付き筐体７の車輪の回転軸に備え付けられロータリーエンコーダにより車輪の移動量を検知し、距離センサ８内部のマイコンにより距離情報を計算し、制御ＰＣ４へ伝送する。 The distance sensor 8 detects the moving distance scanned by the wheeled casing 7 and transmits the distance information to the external control PC 4. Here, for example, the amount of movement of the wheel is detected by a rotary encoder provided on the rotation shaft of the wheel of the wheeled casing 7, distance information is calculated by a microcomputer inside the distance sensor 8, and transmitted to the control PC 4.
次に、コンクリートで反射したミリ波の特性について図３を用いて説明する。同図は、コンクリート表面とクラックにおけるミリ波の反射特性を示した図である。コンクリート１６の表面からの反射波のビームパターンを実線で、クラック１７からの反射波のビームパターンを破線でそれぞれ模式的に示している。 Next, the characteristics of the millimeter wave reflected by the concrete will be described with reference to FIG. The figure shows the reflection characteristics of millimeter waves on the concrete surface and cracks. The beam pattern of the reflected wave from the surface of the concrete 16 is schematically shown by a solid line, and the beam pattern of the reflected wave from the crack 17 is schematically shown by a broken line.
同図に示すように、コンクリート１６の表面が平らかつ滑らかである場合、コンクリート１６に対して垂直な垂直軸Ｋに対して角度θ１で入射したミリ波は、垂直軸Ｋに対して入射側の逆側に表面反射する。このとき入射角と反射角の法則により、垂直軸Ｋに対して角度θ１で表面反射するミリ波の強度が最大となる。 As shown in the figure, when the surface of the concrete 16 is flat and smooth, the millimeter wave incident at an angle theta 1 with respect to axis perpendicular K against the concrete 16, the incident side with respect to the vertical axis K Reflects on the opposite side of the surface. At this time, due to the law of incidence angle and reflection angle, the intensity of the millimeter wave that is surface-reflected at an angle θ 1 with respect to the vertical axis K is maximized.
一方で、ミリ波が１０ｍｍ程度の深さのコンクリート表層を透過して入射した場合、コンクリート１６の内部に浸透したミリ波は、ミリオーダーのクラックが有する凹凸構造により、様々な角度方向に散乱反射する。 On the other hand, when the millimeter wave is incident through the concrete surface layer having a depth of about 10 mm, the millimeter wave that has penetrated into the concrete 16 is scattered and reflected in various angular directions by the uneven structure of the millimeter-order crack. To do.
これにより、受信アンテナ１３によりコンクリートで反射したミリ波を受信し、コンクリートで表面反射するミリ波とコンクリート表層内部のクラックで散乱反射するミリ波の反射特性の違いから、クラックを検出することができる。 Thereby, the millimeter wave reflected by the concrete is received by the receiving antenna 13, and the crack can be detected from the difference in reflection characteristics between the millimeter wave reflected by the concrete and the millimeter wave scattered and reflected by the crack inside the concrete surface layer. .
次に、送信アンテナと受信アンテナの構成及び設置方法について図４、５を用いて説明する。 Next, the configuration and installation method of the transmission antenna and the reception antenna will be described with reference to FIGS.
図４は、送信アンテナと受信アンテナの構成を概略的に示した図である。電磁波照射部５と電磁波検知部６においては、異なるアンテナを用いたバイスタティック系の電磁波送受信方式により、ミリ波の送受信を行うこととし、同図（ａ）、（ｂ）に示すように、電磁波照射部５における送信アンテナ１２には主軸がＢ１で表されるホーンアンテナを使用し、電磁波検知部６における受信アンテナ１３には主軸がＢ２で表される平面スロットアンテナを使用する。 FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the transmission antenna and the reception antenna. In the electromagnetic wave irradiation unit 5 and the electromagnetic wave detection unit 6, millimeter waves are transmitted and received by a bistatic electromagnetic wave transmission / reception system using different antennas. As shown in FIGS. The transmitting antenna 12 in the irradiating unit 5 uses a horn antenna whose main axis is represented by B1, and the receiving antenna 13 in the electromagnetic wave detecting unit 6 uses a planar slot antenna whose main axis is represented by B2.
図５は、電磁波照射部と電磁波検知部のコンクリートに対する設置例を示す。同図に示すように、コンクリート１６の表面に垂直な垂直軸Ｋとしたとき、送信アンテナ１２の主軸Ｂ１及び垂直軸Ｋのなす角度θ１と、受信アンテナ１３の主軸Ｂ２及び垂直軸Ｋのなす角度θ２とが異なるように設置する。同図では、受信アンテナ１３の主軸Ｂ２及び垂直軸Ｋのなす角度θ２が、θ１よりも角度φだけ大きい状態を示している。 FIG. 5 shows an installation example of the electromagnetic wave irradiation unit and the electromagnetic wave detection unit on the concrete. As shown in the figure, when the vertical axis K is perpendicular to the surface of the concrete 16, the angle θ 1 formed by the main axis B 1 and the vertical axis K of the transmitting antenna 12 and the main axis B 2 and the vertical axis K of the receiving antenna 13 are formed. Install so that the angle θ 2 is different. In the drawing, the angle θ 2 formed by the main axis B 2 and the vertical axis K of the receiving antenna 13 is larger than θ 1 by an angle φ.
このように送信アンテナ１２と受信アンテナ１３を設置することで、受信アンテナ１３の方向とコンクリート１６で表面反射したミリ波成分の進行方向とが異なるので、表面反射したミリ波成分が受信アンテナ１３に入るのが抑制され、所望信号であるコンクリート１６表層内部のクラック１７で散乱反射したミリ波成分のＳＮ比が向上し、クラック１７の検出精度が向上する。 By installing the transmitting antenna 12 and the receiving antenna 13 in this manner, the direction of the receiving antenna 13 and the traveling direction of the millimeter wave component reflected on the surface of the concrete 16 are different, so that the millimeter wave component reflected on the surface is applied to the receiving antenna 13. It is suppressed from entering, the SN ratio of the millimeter wave component scattered and reflected by the crack 17 inside the concrete 16 surface layer, which is a desired signal, is improved, and the detection accuracy of the crack 17 is improved.
このような構成としたことで、移動型電磁波照射・検知装置２の電磁波発生器９で発生したミリ波は、車輪付き筐体７底面の開口部からコンクリート１６へ照射され、コンクリート１６で反射した反射波が複数の受信アンテナ１３で受信され、それぞれの受信アンテナ１３に対応する検波器１４によって検知される。検知された反射強度は、ダイオードの整流作用によって電圧値に変換され、ロックインアンプ３によりその強度が数値化され制御ＰＣ４の画面に表示される。このとき、コンクリート１６で表面反射した反射波と、コンクリート表層内部のミリオーダーのクラック１７で散乱反射した反射波の反射強度の違いから、クラック１７を検知することができる。 With this configuration, the millimeter wave generated by the electromagnetic wave generator 9 of the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device 2 is applied to the concrete 16 through the opening on the bottom surface of the wheeled housing 7 and reflected by the concrete 16. The reflected waves are received by the plurality of receiving antennas 13 and detected by the detectors 14 corresponding to the respective receiving antennas 13. The detected reflection intensity is converted into a voltage value by the rectifying action of the diode, and the intensity is digitized by the lock-in amplifier 3 and displayed on the screen of the control PC 4. At this time, the crack 17 can be detected from the difference in reflection intensity between the reflected wave reflected by the concrete 16 and the reflected wave scattered and reflected by the millimeter-order crack 17 inside the concrete surface layer.
さらに、一列に配列された検波器１４の各々から並列出力された出力信号を、電子回路式の切り換えスイッチ１５により順次切り換えるようにしたことで、各検波器からの複数の並列信号が高速に出力され、一方向の走査で画像データを生成することができる。 Furthermore, the output signals output in parallel from each of the detectors 14 arranged in a row are sequentially switched by the electronic circuit type changeover switch 15, so that a plurality of parallel signals from each detector are output at high speed. Thus, image data can be generated by scanning in one direction.
これにより、操作者が手で車輪付き筐体７をコンクリートの表面に沿って走査すると、距離センサ８によって移動距離情報が制御ＰＣ４に伝送される。一方で、制御ＰＣ４により、ロックインアンプ３で数値化されたスイッチ１５からの出力信号の強度を、移動距離に合わせて次々に描画することで、広範囲に渡ってコンクリート１６表面の二次元画像をリアルタイムに得ることができる。 Thus, when the operator manually scans the wheeled casing 7 along the surface of the concrete, the movement distance information is transmitted to the control PC 4 by the distance sensor 8. On the other hand, the control PC 4 draws the intensity of the output signal from the switch 15 quantified by the lock-in amplifier 3 one after another in accordance with the moving distance, so that a two-dimensional image of the concrete 16 surface can be obtained over a wide range. It can be obtained in real time.
次に、本発明の効果を実証するために、電磁波イメージングシステムによる撮像実験について図６，７を用いて説明する。 Next, in order to demonstrate the effect of the present invention, an imaging experiment using an electromagnetic wave imaging system will be described with reference to FIGS.
図６は電磁波イメージングシステムにより撮像を行ったコンクリートの外壁を示す平面図である。同図に示すように、コンクリート１６の表層に、幅１ｍｍのクラック１７が生じており、コンクリート１６の中央部分に不透明な厚さ５ｍｍのＡＢＳ樹脂板１８が被せてある。クラック１７は、ＡＢＳ樹脂板１８の下に位置するため、目視、ＣＣＤカメラなどによる可視光では観察することはできない。 FIG. 6 is a plan view showing the outer wall of the concrete imaged by the electromagnetic wave imaging system. As shown in the drawing, a crack 17 having a width of 1 mm is generated on the surface layer of the concrete 16, and an opaque ABS resin plate 18 having a thickness of 5 mm is covered on the central portion of the concrete 16. Since the crack 17 is located under the ABS resin plate 18, it cannot be observed visually or with visible light from a CCD camera or the like.
ここで測定条件は、媒質をＡＢＳ樹脂板、ターゲットをコンクリート、電磁波発生器の中心周波数を１００ＧＨｚ、電磁波強度を４０ｍＷ、平面スロットアンテナの間隔を５ｍｍ毎とし、検波器であるショットキーダイオードを１６素子、ショットキーダイオードの感度を１００ｍＶ／ｍＷとした。 Here, the measurement conditions are: the medium is an ABS resin plate, the target is concrete, the center frequency of the electromagnetic wave generator is 100 GHz, the electromagnetic wave intensity is 40 mW, the interval between the planar slot antennas is every 5 mm, and 16 Schottky diodes are used as detectors. The sensitivity of the Schottky diode was set to 100 mV / mW.
以上のような条件下で、移動型電磁波照射・検知装置２をＡＢＳ樹脂板１８の表面に沿って走査し、撮像領域１９を撮像した。その結果、図７に示すような撮像画像を得た。縦軸はショットキーダイオードが配列された方向を示し、横軸は走査方向を示している。撮像画像において白い部分は反射強度が大きいことを示し、黒い部分は反射強度が小さいことを示している。 Under the conditions as described above, the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device 2 was scanned along the surface of the ABS resin plate 18 to image the imaging region 19. As a result, a captured image as shown in FIG. 7 was obtained. The vertical axis indicates the direction in which the Schottky diodes are arranged, and the horizontal axis indicates the scanning direction. In the captured image, a white portion indicates that the reflection intensity is high, and a black portion indicates that the reflection intensity is low.
撮像画像においては、コンクリート１６で表面反射したミリ波の反射強度は大きく、コンクリート表層で生じたクラック１７で散乱反射したミリ波の反射強度はより小さい値となっており、両者の違いが判別できる。 In the captured image, the reflection intensity of the millimeter wave reflected on the surface of the concrete 16 is large, and the reflection intensity of the millimeter wave scattered and reflected by the crack 17 generated on the concrete surface layer is a smaller value, and the difference between the two can be discriminated. .
これにより、媒質であるＡＢＳ樹脂を透過して、ターゲットであるコンクリート表層のクラックを明瞭に検出可能であることがわかる。 Thus, it can be seen that cracks in the concrete surface layer as the target can be clearly detected through the ABS resin as the medium.
以上のことから、電磁波イメージングシステムにおいて、ミリ波により媒質を透視し、隠匿された危険物の察知や媒質内部のターゲットの非破壊検査に応用することが可能であることを示している。 From the above, it has been shown that in an electromagnetic wave imaging system, the medium can be seen through with millimeter waves and applied to the detection of concealed dangerous objects and the nondestructive inspection of the target inside the medium.
また、ミリ波の波長はＸ線に比べて格段に小さいので、例えば、コンクリートの表面が壁紙クロスや塗装などの媒質によって覆われている場合には、媒質をイオン化し損傷させるなどの危険性はない。 Also, since the wavelength of millimeter waves is much smaller than that of X-rays, for example, when the concrete surface is covered with a medium such as wallpaper cloth or paint, there is a risk of ionizing and damaging the medium. Absent.
したがって、本実施の形態によれば、送信アンテナ１２で放射されたミリ波が、媒質を透過した後にターゲットで反射し、受信アンテナ１３及び検波器１４により検知された反射波の強度を、ロックインアンプ３で数値化することで、コンクリート１６で表面反射した反射波と、コンクリート１６表層内部のミリオーダーのクラック１７で散乱反射した反射波の反射強度の違いから、クラック１７が検出可能になる。さらに、車輪付き筐体７でコンクリート１６の表面に沿って走査することで、距離センサ８により検知した距離情報に基づいて、広範囲に渡ってコンクリート１６表面の二次元画像データを形成することが可能となる。 Therefore, according to the present embodiment, the millimeter wave radiated from the transmission antenna 12 is reflected by the target after passing through the medium, and the intensity of the reflected wave detected by the reception antenna 13 and the detector 14 is determined by lock-in. By digitizing with the amplifier 3, the crack 17 can be detected from the difference in reflection intensity between the reflected wave reflected from the concrete 16 and the reflected wave scattered by the millimeter-order crack 17 inside the concrete 16 surface layer. Furthermore, by scanning along the surface of the concrete 16 with the wheeled casing 7, it is possible to form two-dimensional image data of the surface of the concrete 16 over a wide range based on the distance information detected by the distance sensor 8. It becomes.
また、一列に配列された検波器１４の各々から並列出力された出力信号を、電子回路式の切り換えスイッチ１５により出力信号を順次切り換えるようにしたことで、各検波器からの複数の並列信号が高速に出力処理され、一方向の走査で画像データを生成することができる。これにより、ロックインアンプ３で数値化されたスイッチ１５からの出力信号の強度を、移動距離に合わせて次々に描画することで、コンクリート１６表面の二次元画像をリアルタイムに得ることができる。 Further, the output signals output in parallel from each of the detectors 14 arranged in a row are sequentially switched by the electronic circuit type changeover switch 15, so that a plurality of parallel signals from each detector can be obtained. Output processing is performed at high speed, and image data can be generated by scanning in one direction. Thereby, the intensity of the output signal from the switch 15 quantified by the lock-in amplifier 3 is drawn one after another according to the moving distance, whereby a two-dimensional image of the concrete 16 surface can be obtained in real time.
さらに、送信アンテナ１２と受信アンテナ１３を、送信アンテナ１２の主軸Ｂ１及び垂直軸Ｋのなす角度θ１と受信アンテナ１３の主軸Ｂ２及び垂直軸Ｋのなす角度θ２とが異なるように設置することで、ターゲットで表面反射したミリ波成分が受信アンテナに入るのが抑制され、所望信号であるコンクリート１６の表層のクラック１７で散乱反射したミリ波成分のＳＮ比が向上し、クラック１７の検出精度が向上する。 Further, the transmitting antenna 12 and the receiving antenna 13 are installed so that the angle θ 1 formed by the main axis B 1 and the vertical axis K of the transmitting antenna 12 is different from the angle θ 2 formed by the main axis B 2 and the vertical axis K of the receiving antenna 13. Therefore, the millimeter wave component reflected on the surface by the target is prevented from entering the receiving antenna, the SN ratio of the millimeter wave component scattered and reflected by the crack 17 on the surface layer of the concrete 16 as the desired signal is improved, and the detection accuracy of the crack 17 is improved. Will improve.
よって、本実施の形態によれば、コンクリート構造物の表層内部に生じたクラックや剥離などの劣化状態を、ターゲットに対する適用範囲を拡大しつつ高い空間解像度でリアルタイムによる非破壊検査を行うことができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to perform non-destructive inspection in real time with high spatial resolution while expanding the application range for the target with respect to the deterioration state such as cracks and peeling occurring in the surface layer of the concrete structure. .
その他、電磁波イメージングシステム１において、ロックインアンプ３には、単一チャネルで入力される信号を位相感応検波する単一チャネル入力式のロックインアンプを使用することで、設計が容易且つ安価なシステムを構築することができる。 In addition, in the electromagnetic wave imaging system 1, the lock-in amplifier 3 uses a single-channel input type lock-in amplifier that detects a phase-sensitive signal input through a single channel, thereby making the design easy and inexpensive. Can be built.
また、移動型電磁波照射・検知装置２において、ターゲットの表面に接するように車輪が備え付けられた車輪付き筐体７を使用することで、ターゲット表面に沿った移動走査が容易になり、操作性が向上する。 Further, in the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device 2, by using the wheeled casing 7 provided with wheels so as to be in contact with the surface of the target, moving scanning along the surface of the target is facilitated, and operability is improved. improves.
［その他の形態について］
また、本実施の形態において、移動型電磁波照射・検知装置におけるアンテナは、異なる送信アンテナと受信アンテナを使用したバイスタティック系の電磁波送受信方式により電磁波を送受信するようにし、送信アンテナの主軸とターゲットに対して垂直な垂直軸とのなす角度が、受信アンテナの主軸とターゲットに対して垂直な垂直軸とのなす角度と異なるような構成としたが、これに限られるものではない。例えば、送信アンテナと受信アンテナの主軸が同一である送受信アンテナを使用したモノスタティック系の電磁波送受信方式により電磁波を送受信するようにしてもよい。
[Other forms]
In this embodiment, the antenna in the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device transmits and receives electromagnetic waves by a bistatic electromagnetic wave transmission / reception method using different transmission antennas and reception antennas. The angle formed between the vertical axis and the vertical axis is different from the angle formed between the main axis of the receiving antenna and the vertical axis perpendicular to the target. However, the present invention is not limited to this. For example, electromagnetic waves may be transmitted and received by a monostatic electromagnetic wave transmission / reception system using transmission / reception antennas having the same main axes of the transmission antenna and the reception antenna.
このような場合は、主軸が同一である送受信アンテナの主軸が、ターゲットに対して垂直な垂直軸と平行でないようにすることで、ターゲットで表面反射した電磁波成分が受信アンテナに入るのが抑制され、所望信号であるターゲット表層内部の欠陥部分で散乱反射した電磁波成分のＳＮ比が向上し、欠陥部分の検出精度が向上する。 In such a case, the main axis of the transmitting / receiving antenna having the same main axis is not parallel to the vertical axis perpendicular to the target, so that the electromagnetic wave component reflected on the surface from the target is prevented from entering the receiving antenna. The SN ratio of the electromagnetic wave component scattered and reflected by the defect portion inside the target surface layer, which is a desired signal, is improved, and the detection accuracy of the defect portion is improved.
尚、本実施の形態においては、検波器１４を一列に１６個配列し、電子回路式のＰＩＮダイオードスイッチにより検波器１４の各々から出力された並列信号をロックインアンプ３に出力するような構成としたが、これに限られるものではなく、例えば、検波器１４を１００個並列に並べて、ＰＩＮダイオードスイッチによりロックインアンプ３に出力するような構成にしてもよい。 In the present embodiment, 16 detectors 14 are arranged in a line, and a parallel signal output from each of the detectors 14 is output to the lock-in amplifier 3 by an electronic circuit type PIN diode switch. However, the present invention is not limited to this. For example, 100 detectors 14 may be arranged in parallel and output to the lock-in amplifier 3 by a PIN diode switch.
この構成においては、本実施の形態による効果に加えてＰＩＮダイオードスイッチは４００マイクロ秒以下の切り換え速度が可能であるので、４０ミリ秒程度の時間で全ての検波器１４の出力を測定することができ、画像データの解像度が向上する。 In this configuration, in addition to the effects of the present embodiment, the PIN diode switch can be switched at a speed of 400 microseconds or less, so that the outputs of all the detectors 14 can be measured in a time of about 40 milliseconds. And the resolution of the image data is improved.
また、本実施の形態においては、車輪付き筐体により移動型電磁波照射・検知装置をターゲットの表面に沿って走査するような構成としたが、これに限られるものではなく、車輪付き筐体により、少なくとも送信アンテナと受信アンテナを走査する構成であれば、本実施の形態と同等な効果を奏することができる。 In the present embodiment, the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device is scanned along the surface of the target by the wheeled casing. However, the present invention is not limited to this. As long as at least the transmission antenna and the reception antenna are scanned, the same effects as those of the present embodiment can be obtained.
また、本実施の形態においては、移動型電磁波照射・検知装置の車輪付き筐体のサイズは、数十センチ四方程度の大きさのハンディ型とし、操作者が片手で操作を行うことができるようにしたが、これに限られるものではない。 In the present embodiment, the size of the housing with wheels of the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device is a handy type with a size of about several tens of centimeters, so that the operator can operate with one hand. However, this is not a limitation.
例えば、車輪付き筐体のサイズを大きくし、筐体内部にロックインアンプや制御ＰＣを組み込むことで、操作者が移動型電磁波照射・検知装置を乗用可能とし、検査領域が広い環境下などにおいて、操作者がターゲット上を乗用型の移動型電磁波照射・検知装置を運転しながら、検査を行うシステム構成にしてもよい。この場合においては、本実施の形態と同等な効果に加え利便性が向上する。 For example, by enlarging the size of the chassis with wheels and incorporating a lock-in amplifier or control PC inside the chassis, the operator can use the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device, and in an environment where the inspection area is wide The system configuration may be such that the operator performs an inspection while driving the riding type mobile electromagnetic wave irradiation / detection device on the target. In this case, convenience is improved in addition to the same effects as the present embodiment.
また、本実施の形態においては、車輪付き筐体により走査された距離情報を検知する距離センサは、車輪付き筐体の車輪の回転軸に備え付けられロータリーエンコーダにより車輪の移動量を検知するようにしたが、これに限られるものではなく、例えば、筐体の底面に発光器と受光器を備え、ターゲット上に光を反射しやすい専用のパッドを配置し、発光器からの光をパッド上で反射させ、受光器で受光した反射光の強度から移動量を光学的に検知するような構成にしてもよい。これにより本実施の形態と同等な効果に加え、距離センサによる距離情報の測定精度が向上する。また、所望ターゲット信号のＳ／Ｎ比が良好な場合は、ロックインアンプは不要である。 In the present embodiment, the distance sensor that detects the distance information scanned by the wheeled casing is provided on the rotating shaft of the wheel of the wheeled casing so as to detect the movement amount of the wheel by the rotary encoder. However, the present invention is not limited to this. For example, a light emitter and a light receiver are provided on the bottom surface of the housing, and a dedicated pad that easily reflects light is disposed on the target, and light from the light emitter is placed on the pad. The amount of movement may be optically detected from the intensity of the reflected light reflected and received by the light receiver. Thereby, in addition to the effect equivalent to this embodiment, the measurement accuracy of the distance information by the distance sensor is improved. Further, when the S / N ratio of the desired target signal is good, the lock-in amplifier is not necessary.
その他、移動型電磁波照射・検知装置においてターゲットであるコンクリート表面のごみや埃、水分などを測定前に取り除くことが可能なクリーナ機能を備えるようにしてもよい。これにより本実施の形態と同等な効果に加え、クラックなどの微細な欠陥部分からの反射波に影響するごみや、反射波の減衰に影響する水分などを除去することができ、所望信号である反射波のＳＮ比を向上することができる。 In addition, the mobile electromagnetic wave irradiation / detection device may be provided with a cleaner function that can remove dust, dust, moisture, and the like on the concrete surface as a target before measurement. As a result, in addition to the same effects as in the present embodiment, dust that affects reflected waves from fine defect portions such as cracks, moisture that affects the attenuation of reflected waves, and the like can be removed, which is a desired signal. The SN ratio of the reflected wave can be improved.
１…電磁波イメージングシステム
２…移動型電磁波照射・検知装置
３…ロックインアンプ
４…制御ＰＣ
５…電磁波照射部
６…電磁波検知部
７…車輪付き筐体
８…距離センサ
９…電磁波発生器
１０…低周波信号器
１１…変調器
１２…送信アンテナ
１３…受信アンテナ
１４…検波器
１５…スイッチ
１６…コンクリート
１７…クラック
１８…ＡＢＳ樹脂カバー
１９…撮像領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnetic wave imaging system 2 ... Mobile electromagnetic wave irradiation and detection apparatus 3 ... Lock-in amplifier 4 ... Control PC
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Electromagnetic irradiation part 6 ... Electromagnetic wave detection part 7 ... Case 8 with a wheel ... Distance sensor 9 ... Electromagnetic wave generator 10 ... Low frequency signal device 11 ... Modulator 12 ... Transmission antenna 13 ... Reception antenna 14 ... Detector 15 ... Switch 16 ... Concrete 17 ... Crack 18 ... ABS resin cover 19 ... Imaging area
Claims (2)
前記検波器からの出力が入力されるロックインアンプと、
当該ロックインアンプの出力信号及び前記距離検知手段により検知された距離情報に基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、を有し、
前記送信アンテナは、アンテナの主軸が放射される電磁波の前記ターゲットへの入射点におけるターゲット表面に垂直な垂直軸に対して傾くように配置され、
前記受信アンテナは、前記送信アンテナから放射された電磁波が前記垂直軸を超えて前記送信アンテナと対向する側に反射した電磁波を受信するように配置され、
前記送信アンテナの主軸と前記垂直軸とがなす角度は、前記受信アンテナの主軸と前記垂直軸とがなす角度と異なり、
前記受信アンテナは、複数配列され、
前記検波器は、前記複数配列された受信アンテナのそれぞれに接続されて複数配列されたものであって、各々の検波器からの出力信号を順次切り換えて出力するスイッチを更に有し、
前記ロックインアンプは、入力信号を位相感応検波する単一チャネル入力式で、前記スイッチからの出力が単一チャネルで入力されること
を特徴とする電磁波イメージングシステム。 An electromagnetic wave generating means for generating an electromagnetic wave in the millimeter wave band, a transmitting antenna for radiating the electromagnetic wave to the target, a receiving antenna for receiving the electromagnetic wave reflected by the target, and the reflection intensity of the electromagnetic wave received by the receiving antenna are electrically Mobile electromagnetic wave irradiation comprising: a detector for converting into a signal; a housing capable of scanning at least the transmitting antenna and the receiving antenna along the target; and distance detecting means for detecting a distance scanned by the housing. A detection device;
A lock-in amplifier to which the output from the detector is input;
Image data generation means for generating image data based on the output signal of the lock-in amplifier and the distance information detected by the distance detection means,
The transmitting antenna is arranged such that a main axis of the antenna is inclined with respect to a vertical axis perpendicular to a target surface at an incident point of an electromagnetic wave emitted to the target,
The receiving antenna is disposed so as to receive an electromagnetic wave reflected from the transmitting antenna across the vertical axis and facing the transmitting antenna.
The angle formed between the main axis of the transmitting antenna and the vertical axis is different from the angle formed between the main axis of the receiving antenna and the vertical axis.
A plurality of the receiving antennas are arranged,
The detector is connected to each of the plurality of receiving antennas and arranged in a plurality, and further includes a switch that sequentially switches and outputs an output signal from each detector,
The electromagnetic wave imaging system, wherein the lock-in amplifier is a single channel input type that detects a phase-sensitive detection of an input signal, and an output from the switch is input as a single channel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005316793A JP4369915B2 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Electromagnetic imaging system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005316793A JP4369915B2 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Electromagnetic imaging system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007121214A JP2007121214A (en) | 2007-05-17 |
| JP4369915B2 true JP4369915B2 (en) | 2009-11-25 |
Family
ID=38145206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005316793A Active JP4369915B2 (en) | 2005-10-31 | 2005-10-31 | Electromagnetic imaging system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4369915B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012117861A (en) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Electromagnetic wave imaging device |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5224723B2 (en) * | 2007-05-18 | 2013-07-03 | 三菱電機特機システム株式会社 | Microwave detection system and microwave detection method |
| JP5385689B2 (en) * | 2009-06-10 | 2014-01-08 | 日本電信電話株式会社 | Millimeter-wave imaging system and imaging method thereof |
| JP6285813B2 (en) * | 2014-07-02 | 2018-02-28 | 株式会社Ｗａｄｅｃｏ | Crack detection method |
| CN106448389B (en) * | 2016-12-07 | 2023-02-24 | 成都市金明星科技有限公司 | Visual interactive electromagnetic wave experiment teaching system and control method |
| JP6864112B2 (en) * | 2017-03-10 | 2021-04-21 | プロセク ソシエテ アノニム | Exploration of concrete structure using electromagnetic waves |
| JP6941834B2 (en) * | 2017-08-25 | 2021-09-29 | 株式会社フジタ | Building inspection method and inspection equipment |
| CN110530898B (en) * | 2019-08-13 | 2024-03-15 | 北海市产品检验检测中心 | Non-contact real-time detection device for internal and external cracking of rock test piece |
| WO2021241534A1 (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | 富士フイルム株式会社 | Aerial photography system and method |
-
2005
- 2005-10-31 JP JP2005316793A patent/JP4369915B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012117861A (en) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Electromagnetic wave imaging device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007121214A (en) | 2007-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4369915B2 (en) | Electromagnetic imaging system | |
| US7626400B2 (en) | Electromagnetic scanning imager | |
| US8593157B2 (en) | Electromagnetic scanning imager | |
| US7319639B2 (en) | Acoustic concealed item detector | |
| US5933014A (en) | Process for detecting totally or partially hidden non-homogeneities by means of microwave radiation | |
| JP6018047B2 (en) | RF reflection for inspecting composite materials | |
| US9304190B2 (en) | Method and system for unveiling hidden dielectric object | |
| WO2009131807A2 (en) | Acoustic and ultrasonic concealed object detection | |
| JP2008241304A (en) | Object detector | |
| RU2444760C1 (en) | Method for removing lower surface of ice cover | |
| US7777499B2 (en) | High-resolution, nondestructive imaging of dielectric materials | |
| JP2018517155A (en) | Sensors for non-destructive characterization of objects | |
| Zhang et al. | Broadband stepped-frequency modulated continuous terahertz wave tomography for non-destructive inspection of polymer materials | |
| US6823737B2 (en) | Non-contact inspection system for large concrete structures | |
| JP4288265B2 (en) | Electromagnetic wave imaging system, structure see-through device, and structure see-through method | |
| JP2003014651A (en) | Method for inspecting concrete structure and inspection device therefor | |
| JP3778004B2 (en) | Inspection equipment that can transmit radio waves | |
| JP2001208729A (en) | Defect detector | |
| JP2006242780A (en) | Millimeter wave imaging device | |
| JP4355670B2 (en) | Object fluoroscopy device | |
| RU2121671C1 (en) | Building structure sounder | |
| JP5385689B2 (en) | Millimeter-wave imaging system and imaging method thereof | |
| JP2007121231A (en) | Electromagnetic wave irradiation/detection system and operation method | |
| JP2001041908A (en) | Apparatus for inspecting grout defect of pc steel material by neutron beam | |
| JP2007121220A (en) | Electromagnetic wave imaging system, fluoroscopic device of structure and fluoroscopic method of structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071101 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081209 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090202 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090303 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090424 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090526 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090703 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090804 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090828 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4369915 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120904 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130904 Year of fee payment: 4 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |