JPH05302973A - Apparatus and method for probing of object - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain an object probing apparatus and a probing method wherein an object to be probed in a medium can be detected with high accuracy. CONSTITUTION:This apparatus is provided with the following: a transmitter- receiver 120 which transmits waves to an object 110 to be probed inside a medium 100 and which receives reflected waves; a pulse oscillator 130 which sends a signal for wave transmission use to the transmitter-receiver 120; and a position detector 190 which detects the position of the transmitter-receiver 120 and which outputs a positional signal. In addition, the apparatus is constituted by providing the following: a phase extracter 160 which detects the phase of the reflected waves; and a processing device 170 which operates the phase change rate of the reflected waves with reference to the reception position of the transmitter-receiver 120, which extracts the reflected waves from the object 110 to be probed on the basis of the value of the phase change rate and which orients the position of the object 110 to be probed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、音波や電波などの波動
を用いた物体探査装置及び探査方法に係り、特に、媒質
内に存在する探査物体を検出するのに好適な物体探査装
置及び探査方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object exploration apparatus and exploration method using waves such as sound waves and radio waves, and particularly to an object exploration apparatus and exploration suitable for detecting an exploration object existing in a medium. Regarding the method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、物体の探査方法として、電波や音
波を放射し、物体からの反射波の検出により探査物体の
有無を判定し、放射から反射波検出までの時間により物
体の位置を求める方法があり、地中埋設物の探査や、物
質中の探傷に適用されて来た。電波を用いた従来の地中
埋設物探査装置の構成を図４に示す。発振器１で高周波
を発振させ、アンテナ６から電波を地中に向けて放射す
る。地表面８下の埋設物７からの反射波を再びアンテナ
６で受け、受信信号を増幅器３を通して表示装置５に送
る。一方、制御装置４では、発振器１からの送信と反射
波の受信の時間差及び、電波伝搬速度から、埋設物の深
さを算出し、表示装置５上での表示点を決める。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for exploring an object, radio waves or sound waves are radiated, the presence or absence of the exploration object is determined by detecting the reflected wave from the object, and the position of the object is determined from the time from the emission to the detection of the reflected wave There is a method, and it has been applied to the exploration of underground buried objects and flaw detection in materials. FIG. 4 shows the configuration of a conventional underground exploration device using radio waves. A high frequency is oscillated by the oscillator 1 and a radio wave is radiated from the antenna 6 toward the ground. The reflected wave from the buried object 7 under the ground surface 8 is again received by the antenna 6, and the received signal is sent to the display device 5 through the amplifier 3. On the other hand, the control device 4 calculates the depth of the buried object from the time difference between the transmission from the oscillator 1 and the reception of the reflected wave and the radio wave propagation velocity, and determines the display point on the display device 5.

【０００３】また、埋設物の水平方向位置は、電波放射
及び反射波検出のためアンテナ６を水平方向に移動さ
せ、反射波強度及び反射波検出までの時間の水平方向分
布を求めて、反射波強度が最大、反射波検出時間が最小
になる点から推定する。At the horizontal position of the buried object, the antenna 6 is moved in the horizontal direction to detect the radio wave radiation and the reflected wave, and the reflected wave intensity and the horizontal distribution of the time until the reflected wave are detected are obtained to obtain the reflected wave. Estimate from the point where the intensity is maximum and the reflected wave detection time is minimum.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】アンテナ６から放射さ
れた電波は、地表面８で一部が反射され、残りが地中に
伝搬する。地表面８で反射された電波は、一部がアンテ
ナ６により反射され十分減衰するまで地表面８とアンテ
ナ６間で反射をくり返す。アンテナと地表面間の距離を
ｈ（ｍ）、電波の伝搬速度をｖ（ｍ／ｓ）とすると、地
表面反射に起因する信号は、放射から２ｈ／ｖ秒たった
時から、十分減衰するまで受信される。従って、電波の
放射から反射波受信までの時間のみから判断すると、地
表面８からの反射を、埋設物７からの反射波と誤認する
可能性があった。The radio wave radiated from the antenna 6 is partially reflected by the ground surface 8 and the rest propagates underground. The radio wave reflected on the ground surface 8 is repeatedly reflected between the ground surface 8 and the antenna 6 until a part thereof is reflected by the antenna 6 and is sufficiently attenuated. Assuming that the distance between the antenna and the ground surface is h (m) and the propagation speed of the radio wave is v (m / s), the signal due to ground surface reflection will be attenuated from 2h / v seconds after radiation until it is sufficiently attenuated. Be received. Therefore, if it is judged only from the time from the emission of the radio wave to the reception of the reflected wave, the reflection from the ground surface 8 may be mistaken as the reflected wave from the buried object 7.

【０００５】また、電波の地表面８での反射率は、およ
そ０.３ 以上である。一方、地表面８を透過し、地中を
伝搬する電波は、土の導電性により大幅に減衰する。地
表面８より深さ１〜２ｍ程度に埋設物７がある場合、埋
設物７からの反射波強度は、地表面８でくり返し反射さ
れた波の強度より小さくなる。受信信号は、埋設物７か
らの反射波と地表面反射波の重ね合わせであるから、従
来の装置では、埋設物７の有無，大きさ、および、その
深さの判定を誤る可能性があった。The reflectance of radio waves on the ground surface 8 is about 0.3 or more. On the other hand, a radio wave that penetrates the ground surface 8 and propagates in the ground is greatly attenuated by the conductivity of the soil. When the buried object 7 is located at a depth of 1 to 2 m from the ground surface 8, the intensity of the reflected wave from the buried object 7 becomes smaller than the intensity of the wave repeatedly reflected on the ground surface 8. Since the received signal is a superposition of the reflected wave from the buried object 7 and the ground surface reflected wave, in the conventional device, the presence / absence of the buried object 7, its size, and its depth may be erroneously determined. It was

【０００６】一方、従来、探査物体の位置を高精度で判
別する信号処理法としては、開口合成法が使用されてい
る。これは、電波放射から反射波受信までの時間から、
アンテナ６と反射体の距離を求め、アンテナ６の移動に
伴う反射体までの距離の変化に基づき、反射体の位置を
判定する方法である。しかし、上述のように地表面８の
反射波と埋設物７からの反射波が分離できない場合に
は、埋設物７の位置判別が困難である。さらに、従来の
開口合成法では、信号処理より前に埋設物７からの反射
信号を認識できない。従って、地表面８からの反射波の
みが受信されている時間、あるいは、反射波がない時間
についても、開口合成処理する必要があり、多くの処理
時間を要した。On the other hand, conventionally, an aperture synthesis method has been used as a signal processing method for discriminating the position of a probe object with high accuracy. This is from the time from the radio emission to the reception of the reflected wave,
This is a method of determining the distance between the antenna 6 and the reflector, and determining the position of the reflector based on the change in the distance to the reflector due to the movement of the antenna 6. However, when the reflected wave from the ground surface 8 and the reflected wave from the buried object 7 cannot be separated as described above, it is difficult to determine the position of the buried object 7. Furthermore, in the conventional aperture synthesis method, the reflected signal from the embedded object 7 cannot be recognized before the signal processing. Therefore, it is necessary to perform aperture synthesis processing even during the time when only the reflected wave from the ground surface 8 is received or during the time when there is no reflected wave, which requires a lot of processing time.

【０００７】上記の埋設管探査装置の問題は、従来の超
音波探傷装置にも見られる。図２に、従来の超音波探傷
装置の構成を示す。発振器１から送信されたパルスが、
探触子９で超音波となり被検体１１の中を伝搬する。傷
等１２からの反射波は探触子９で受信され、放射から受
信までの時間により傷等１２の反射体の位置を判定す
る。探触子端部では、伝搬媒質が変化するため、超音波
の反射が生じる。これは、前述の埋設管探知装置に関す
る、地表面での電波の反射に相当する。従って、被検体
表面近くの傷等からの反射波は、探触子内部でくり返し
反射した超音波と重なり合い、傷等１２からの反射波と
して区別することが困難であった。さらに、超音波探傷
についての開口合成信号処理についても、前述の埋設管
探知装置と同様の問題があった。The above-mentioned problems of the buried pipe exploration apparatus are also found in the conventional ultrasonic flaw detection apparatus. FIG. 2 shows the configuration of a conventional ultrasonic flaw detector. The pulse transmitted from the oscillator 1
An ultrasonic wave is generated by the probe 9 and propagates in the subject 11. The reflected wave from the flaw or the like 12 is received by the probe 9, and the position of the reflector of the flaw or the like 12 is determined by the time from the emission to the reception. Since the propagation medium changes at the end of the probe, ultrasonic waves are reflected. This corresponds to the reflection of radio waves on the ground surface with respect to the above-mentioned buried pipe detecting device. Therefore, the reflected wave from the scratch or the like near the surface of the subject overlaps with the ultrasonic wave repeatedly reflected inside the probe, and it is difficult to distinguish the reflected wave from the scratch or the like 12. Further, the aperture synthesis signal processing for ultrasonic flaw detection has the same problem as the above-mentioned buried pipe detecting device.

【０００８】本発明の目的は、媒質内に存在する探査物
体を高精度で検出できる物体探査装置及び探査方法を提
供することにある。An object of the present invention is to provide an object exploration apparatus and an exploration method capable of detecting an exploration object existing in a medium with high accuracy.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、媒質内の探査
目標に前記媒質の外部から送信した波動を当て、その結
果得られた反射波動の位相を検出し、該位相の受信位置
に対する変化率を演算し、該位相変化率の値に基づいて
前記探査目標からの反射波動を抽出し、該探査目標を検
出するようにしたものである。According to the present invention, a wave transmitted from the outside of the medium is applied to a search target in the medium, the phase of the reflected wave obtained as a result is detected, and the phase is changed with respect to the receiving position. The ratio is calculated, the reflected wave from the search target is extracted based on the value of the phase change rate, and the search target is detected.

【００１０】また、本発明では、媒質内の探査目標に前
記媒質の外部から送信した波動を当て、その結果得られ
た反射波動を受信し、前記送信波動と同一周波数の基準
波動と、前記反射波動との積を演算し、該積信号から前
記送信波動の周波数以下の周波数成分を有する信号を抽
出し、受信位置に対する該抽出信号の変化率を求め、該
変化率の値に基づいて前記探査目標からの反射波動を抽
出し、該探査目標を検出するようにしたものである。Further, in the present invention, a wave transmitted from the outside of the medium is applied to an exploration target in the medium, a reflected wave obtained as a result is received, and a reference wave having the same frequency as the transmitted wave and the reflected wave are received. A product with a wave is calculated, a signal having a frequency component equal to or lower than the frequency of the transmission wave is extracted from the product signal, a change rate of the extracted signal with respect to a reception position is obtained, and the search is performed based on the value of the change rate. The reflected wave from the target is extracted and the exploration target is detected.

【００１１】[0011]

【作用】本発明では、反射波動の受信位置に対する位相
変化率を演算することにより、受信位置に対して位相が
ほとんど変化しない媒質表面からの反射波動と、受信位
置に対して位相が変化する探査目標からの反射波動とを
区別して検出できるので、媒質内の探査目標を高精度で
検出することができる。According to the present invention, by calculating the phase change rate of the reflected wave with respect to the receiving position, the reflected wave from the medium surface whose phase hardly changes with respect to the receiving position and the search with the phase changing with respect to the receiving position. Since it is possible to detect the reflected wave from the target separately, it is possible to detect the search target in the medium with high accuracy.

【００１２】また、本発明では、送信波動と同一周波数
の基準波動と、反射波動との積を演算し、該積信号から
送信波動の周波数以下の周波数成分を有する信号を抽出
し、受信位置に対する該抽出信号の変化率を求めること
により、受信位置に対して該変化率がほとんど変化しな
い媒質表面から反射波動と、受信位置に対して該変化率
が変化する探査目標からの反射波動とを区別して検出で
きるので、媒質内の探査目標を高精度で検出することが
できる。Further, according to the present invention, the product of the reference wave having the same frequency as the transmitted wave and the reflected wave is calculated, a signal having a frequency component equal to or lower than the frequency of the transmitted wave is extracted from the product signal, and the signal is received at the reception position. By obtaining the change rate of the extracted signal, the reflected wave from the medium surface whose change rate hardly changes with respect to the receiving position and the reflected wave from the exploration target whose change rate changes with respect to the receiving position are separated. Since they can be detected separately, the exploration target in the medium can be detected with high accuracy.

【００１３】[0013]

【実施例】以下、本発明の各実施例を説明するが、この
説明に先立って、本発明の概要を原理的な観点から述べ
る。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but prior to this description, an outline of the present invention will be described from a principle point of view.

【００１４】本発明では、まず、受信信号と、別に設け
た基準波信号との積を求める。角周波数をω，時間を
ｔ，位相差をφ，φ′として、受信信号をＡsin(ωｔ＋
φ），基準波信号をsin(ωｔ＋φ′）とすると、両者の
積は、In the present invention, first, the product of the received signal and the separately provided reference wave signal is obtained. The angular frequency is ω, the time is t, the phase difference is φ, φ ′, and the received signal is Asin (ωt +
φ) and the reference wave signal is sin (ωt + φ ′), the product of both is

【００１５】[0015]

【数１】 [Equation 1]

【００１６】となる。これは、[0016] this is,

【００１７】[0017]

【数２】 [Equation 2]

【００１８】のレベルの直流成分に、角周波数が２ωの
交流成分が重量した信号である。この信号を、ローパス
フィルターに通し、This is a signal in which the AC component having an angular frequency of 2ω is weighted on the DC component of the level of. Pass this signal through a low-pass filter,

【００１９】[0019]

【数３】 [Equation 3]

【００２０】の直流レベルを得る。Obtain the DC level of

【００２１】送信波を放射した後、最初に受信されるの
が、埋設物探知装置での地表反射波や、超音波探傷装置
での探触子端部からの反射波で、これらの不要反射波の
位相φは、アンテナや探触子を移動しても変化しない。
そこで、基準波の位相φ′を適切に選び、After the transmitted wave is radiated, what is first received is the surface reflected wave from the buried object detecting device and the reflected wave from the end portion of the probe in the ultrasonic flaw detector, which are unnecessary reflections. The phase φ of the wave does not change even if the antenna or the probe is moved.
Therefore, select the phase φ'of the reference wave appropriately,

【００２２】[0022]

【数４】 [Equation 4]

【００２３】とすることにより、いずれのアンテナ位
置、探触子位置においても不要反射波の出力を０とする
ことができる。Thus, the output of the unnecessary reflected wave can be zero at any antenna position and probe position.

【００２４】一方、探査物体からの受信信号について
は、位相φは、アンテナや探触子の移動と共に変化す
る。位相φの変化を、埋設物探査装置１３を例として、
図３により、説明する。埋設物７の深さをｄ，埋設物７
とアンテナ６の水平方向距離をｘ，使用する電波の波長
をλとすると、位相φは、次のように表わせる。On the other hand, in the received signal from the probe object, the phase φ changes with the movement of the antenna or the probe. Using the buried object exploration device 13 as an example,
This will be described with reference to FIG. The depth of the buried object 7 is d, and the buried object 7 is
Assuming that the horizontal distance between the antenna 6 and x is x and the wavelength of the radio wave used is λ, the phase φ can be expressed as follows.

【００２５】[0025]

【数５】 [Equation 5]

【００２６】ローパスフィルターの出力Ｐは、The output P of the low pass filter is

【００２７】[0027]

【数６】 [Equation 6]

【００２８】となるから、ｘの変化に応じて直流出力レ
ベルも変化する。従って、アンテナ６の位置の変化に伴
う位相φの変化、あるいは、ローパスフィルターの直流
出力変化を検知すれば、埋設物７からの反射波信号と判
定できる。Therefore, the DC output level also changes according to the change of x. Therefore, if a change in the phase φ due to a change in the position of the antenna 6 or a change in the DC output of the low-pass filter is detected, it can be determined as a reflected wave signal from the buried object 7.

【００２９】アンテナ６と埋設物７の水平距離ｘの変化
に対する位相φの変化率、及び、ローパスフィルター出
力Ｐの変化率は、次のようになる。The change rate of the phase φ with respect to the change of the horizontal distance x between the antenna 6 and the buried object 7 and the change rate of the low-pass filter output P are as follows.

【００３０】[0030]

【数７】 [Equation 7]

【００３１】[0031]

【数８】 [Equation 8]

【００３２】ｄφ／ｄｘ、あるいは、ｄＰ／ｄｘいずれ
を検知しても良いが、数(７)，数(８)から分るようにｘ
＝０においては、ｄφ／ｄｘ＝０，Either dφ / dx or dP / dx may be detected, but x can be detected from equations (7) and (8).
= 0, dφ / dx = 0,

【００３３】[0033]

【数９】 [Equation 9]

【００３４】となる。距離ｘに対する地表面反射波の位
相変化率は０であり、地表面反射波を分離するため｜ｄ
φ／ｄｘ｜、及び｜ｄＰ／ｄｘ｜が０以上の適当なしき
いレベルをこえた時のみ、位相変化を検出したと判定す
る。It becomes The phase change rate of the reflected wave on the ground surface with respect to the distance x is 0.
Only when φ / dx | and | dP / dx | exceed an appropriate threshold level of 0 or more, it is determined that the phase change is detected.

【００３５】以上により、地表面等からの不要反射波を
除去し、かつ、埋設物等の探査物体からの反射波を検出
できる。As described above, the unnecessary reflected wave from the ground surface or the like can be removed and the reflected wave from the exploration object such as the buried object can be detected.

【００３６】この様に検出した探査物体からの反射波信
号に対してのみ、開口合成処理すれば、不要反射波や反
射波のない受信信号に対しても開口合成処理するのに比
べ短時間で、かつ、高精度で探査物の位置及び大きさを
求めることができる。If the aperture synthesis processing is performed only on the reflected wave signal from the probed object detected in this way, compared with the aperture synthesis processing performed on the received signal having no unnecessary reflected wave or reflected wave, it takes a shorter time. In addition, the position and size of the exploration object can be obtained with high accuracy.

【００３７】本発明の実施例をより具体的に説明すると
次の通りである。The embodiment of the present invention will be described in more detail as follows.

【００３８】図１は、本発明の基本的な構成を示す図で
ある。１００は、探査物１１０が存在する媒質である。
例えば、超音波探傷の場合、１００は配管材料や圧力容
器材料であり、１１０は材料中の欠陥になる。また、水
中の物体を見つける場合は、１００が海水や淡水、１１
０が潜水艦等の探査物になる。１１０がガス管や水道管
などの場合は、１００がアスファルトや土砂になる。探
査物１１０の探査のため、送受器１２０を設け、パルス
発振器１３０からの信号を送受切り換え器140を介して
送受器１２０に送る。送受器１２０は、超音波探傷の場
合、超音波送受器、電波による探査ではアンテナが使用
される。１５０は送受切り換え器１４０の出力を受ける
増幅器、１６０は増幅器１５０の出力を受ける位相抽出
器である。１７０は、位相抽出器１６０の出力を受ける
処理装置であり、１８０は処理装置１７０の処理結果を
受けて表示する表示器である。処理装置１７０には、送
受器１２０の位置を求める位置検出器１９０の信号も入
力してある。以上の説明でわかるように、従来例と異な
る特徴点は位相抽出器１６０と処理装置１７０との追設
である。これらの点を重点的に説明する。FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of the present invention. 100 is a medium in which the exploration object 110 exists.
For example, in the case of ultrasonic flaw detection, 100 is a pipe material or pressure vessel material, and 110 is a defect in the material. When finding an object underwater, 100 is seawater or freshwater, 11
Zero becomes a search object such as a submarine. When 110 is a gas pipe or a water pipe, 100 is asphalt or earth and sand. To search the search object 110, a handset 120 is provided, and a signal from the pulse oscillator 130 is sent to the handset 120 via the handset switch 140. The handset 120 is an ultrasonic handset for ultrasonic flaw detection, and an antenna is used for radio wave exploration. Reference numeral 150 is an amplifier that receives the output of the transmission / reception switch 140, and 160 is a phase extractor that receives the output of the amplifier 150. Reference numeral 170 is a processing device that receives the output of the phase extractor 160, and 180 is a display device that receives and displays the processing result of the processing device 170. A signal from the position detector 190 for determining the position of the handset 120 is also input to the processing device 170. As can be seen from the above description, the characteristic point different from the conventional example is that the phase extractor 160 and the processing device 170 are additionally provided. We will focus on these points.

【００３９】パルス発振器１３０から発信されたパルス
は送受切り換え器１４０の送信方向へのスイッチング動
作により送受器１２０へ加えられて、この送受器１２０
から媒質１００へ向けて放射され、その結果として送受
器１２０へ向けて反射波が戻って来る。この反射波を送
受器１２０が受けて電気的な受信信号とし、この受信信
号は送受切り換え器１４０の受信方向へのスイッチング
動作により増幅器150へ送られる。増幅器１５０による
処理信号は位相抽出器１６０へ入力される。The pulse transmitted from the pulse oscillator 130 is applied to the handset 120 by the switching operation of the handset switch 140 in the transmission direction, and the handset 120 is transmitted.
Is radiated from the medium toward the medium 100, and as a result, a reflected wave returns toward the handset 120. This reflected wave is received by the handset 120 to be an electrical reception signal, and this reception signal is sent to the amplifier 150 by the switching operation of the transmission / reception switch 140 in the reception direction. The processed signal from the amplifier 150 is input to the phase extractor 160.

【００４０】位相抽出器１６０の構成と、その各部の信
号波形を図５，図６に基づいて説明する。The structure of the phase extractor 160 and the signal waveform of each part thereof will be described with reference to FIGS.

【００４１】増幅器１５０から位相抽出器１６０に入力
される信号は、図６に示す増幅器１５０の出力波形に示
す様に、表面反射と探査物１１０からの反射が混在する
ものとなる。位相抽出器１６０は、パルス発振器１３０
のトリガ出力に同期している。パルス発振器１３０のト
ルガ出力を受け、正弦波発振器１６０１はあらかじめ設
定した時間、または、波数だけ正弦波を発生する。正弦
波発振器１６０１の発振周波数は、送受器１２０に送っ
た周波数と同一とする。１６０２は移相器である。移相
器１６０２は、正弦波発振器１６０１の出力の位相をず
らす働きをし、この移相量は図６ではφ′である。１６
０３は掛算素子であって、移相器1602と増幅器１５０の
出力の掛算処理をする。掛算の結果、使用周波数の２倍
の成分が出るが、これを使用周波数以下を通過させる低
域フィルター１６０４を通すと、図６中の低域フィルタ
ー１６０４の出力波形が得られる。この掛算処理とフィ
ルタリングの関係を式を用いて説明する。今、増幅器１
５０の出力を、The signal input from the amplifier 150 to the phase extractor 160 is a mixture of surface reflection and reflection from the probe 110, as shown in the output waveform of the amplifier 150 shown in FIG. The phase extractor 160 includes a pulse oscillator 130.
It is synchronized with the trigger output of. The sine wave oscillator 1601 receives the Toruger output of the pulse oscillator 130, and generates a sine wave for a preset time or wave number. The oscillation frequency of the sine wave oscillator 1601 is the same as the frequency sent to the handset 120. 1602 is a phase shifter. The phase shifter 1602 functions to shift the phase of the output of the sine wave oscillator 1601, and the phase shift amount is φ ′ in FIG. 16
A multiplication element 03 multiplies the outputs of the phase shifter 1602 and the amplifier 150. As a result of the multiplication, a component having twice the used frequency appears, but when this component is passed through a low-pass filter 1604 that passes below the used frequency, the output waveform of the low-pass filter 1604 in FIG. 6 is obtained. The relationship between this multiplication process and filtering will be described using equations. Now amplifier 1
50 outputs,

【００４２】[0042]

【数１０】 [Equation 10]

【００４３】Ａ_n：振幅 ω：２πｆ ｆ：使用周波数 ｔ：時間 φ_n：反射信号検出までの時間遅れに対応する位相 で記述する。数(１０)の意味は、Ｎ個の反射波形が、１
３０のトリガがあってから各々時間遅れをもって発生す
ることを示している。移相器１６０２の出力は、次式と
なる。A _n : amplitude ω: 2πf f: working frequency t: time φ _n : phase corresponding to the time delay until the reflected signal is detected. The number (10) means that N reflected waveforms are 1
It is shown that each of the 30 triggers occurs with a time delay. The output of the phase shifter 1602 is given by the following equation.

【００４４】[0044]

【数１１】 Ｓ(ｔ)＝sin（ωｔ＋φ′） …(１１) よって積は、S (t) = sin (ωt + φ ′) (11) Therefore, the product is

【００４５】[0045]

【数１２】 [Equation 12]

【００４６】である。前述のように使用周波数ｆ以下の
低域フィルターを適用することにより、数(１２)の２ω
成分である第２項を除去できる。よって、低域フィルタ
ー1604の出力はIt is As described above, by applying the low-pass filter with the used frequency f or less,
The second term, which is a component, can be removed. Therefore, the output of the low-pass filter 1604 is

【００４７】[0047]

【数１３】 [Equation 13]

【００４８】となる。もし、数(１３)で、It becomes If number (13),

【００４９】[0049]

【数１４】 [Equation 14]

【００５０】Ｊ＝１，２，…… になる様にφ′を制御すると、ｎ番目の反射波形に対
し、その成分を消すことができる。つまり、数(１４)の
ようにφ′を定めると、数(１３)でIf φ'is controlled so that J = 1, 2, ..., The component can be eliminated from the n-th reflected waveform. In other words, if φ'is determined as in equation (14), then in equation (13)

【００５１】[0051]

【数１５】 cos（φ_n−φ′）＝０ …(１５) となるからである。このような位相制御を表面反射波の
部分に施すと、図６中の低域フィルター１６０４の出力
波形のように、表面反射を消去できることになる。この
位相制御をするのが、図５の検波器１６０５、サンプリ
ング装置１６０６と移相器１６０２で構成されるフィー
ドバックループである。検波器１６０５は、増幅器１５
０の出力信号を検波する動作をする。検波器１６０５
は、増幅器１５０の出力ではなく、掛算素子１６０３の
出力を検波しても同一の効果がある。図６中の検波器１
６０５の出力波形は、反射信号がある部分を示してい
る。本発明では、表面反射を消去するように位相フィー
ドバック制御するため、図６の検波器１６０５の出力に
設定レベルＴＬを設け、ＴＬを検波器１６０５の出力が
越えたとき、サンプリング装置１６０６は低域フィルタ
ー１６０４の出力値をサンプリングする。この値が０で
あれば、移相器１６０２の移相量は０である。サンプリ
ング装置１６０６の出力の大きさに従って移相器１６０
２の移相量が定まるため、これらのフィードバックによ
って必然的に数(１４)の条件が満たされる様にφ′を定
めることができる。これより、表面反射を消して、探査
物からの反射信号を抽出することができる。この出力
は、処理装置１７０に送られ映像化処理される。This is because cos (φ _n −φ ′) = 0 (15). When such phase control is applied to the surface reflection wave portion, the surface reflection can be eliminated like the output waveform of the low pass filter 1604 in FIG. This phase control is performed by the feedback loop composed of the wave detector 1605, the sampling device 1606 and the phase shifter 1602 of FIG. The detector 1605 has an amplifier 15
The output signal of 0 is detected. Detector 1605
Has the same effect even if the output of the multiplication element 1603 is detected instead of the output of the amplifier 150. Detector 1 in FIG. 6
The output waveform of 605 shows the portion where the reflected signal is present. In the present invention, since the phase feedback control is performed so as to eliminate the surface reflection, a set level TL is provided at the output of the detector 1605 in FIG. 6, and when the output of the detector 1605 exceeds TL, the sampling device 1606 sets The output value of the filter 1604 is sampled. If this value is 0, the phase shift amount of the phase shifter 1602 is 0. The phase shifter 160 according to the magnitude of the output of the sampling device 1606
Since the phase shift amount of 2 is determined, φ'can be determined so that the condition of the equation (14) is inevitably satisfied by these feedbacks. As a result, the surface reflection can be erased and the reflection signal from the exploration object can be extracted. This output is sent to the processing device 170 and is imaged.

【００５２】次に、本発明の他の基本部分である処理装
置１７０について詳しく説明する。処理装置１７０の主
要部分はマイクロコンピュータであり、その動作はソフ
トウェアに従う。処理装置１７０の構成を図７に示す。
１７０１，１７０２はＡ／Ｄ変換器であって、各々、検
波器１６０５の出力、低域フィルター１６０４の出力を
変換する。１７０３はディジタル信号のバッファ素子で
あり、送受器１２０の位置情報を位置検出器１９０内の
エンコーダでディジタル化した信号を受信する。つま
り、Ａ／Ｄ変換器１７０１では反射信号の検波信号を、
Ａ／Ｄ変換器１７０２では反射信号と正弦波の積を低域
フィルタリングした出力を、バッファ素子１７０３では
送受器１２０の位置信号を入力することになる。１７０
４はＣＰＵであり、プログラムメモリ１７０５のプログ
ラムに従って動作する。１７０６は波形メモリであっ
て、Ａ／Ｄ変換器１７０１、および、１７０２の出力を
一時記憶する。波形メモリ１７０６のメモリ内容をCPU1
704 でソフトウェア処理し、画像メモリ１７０７に転送
する。画像メモリ１７０７の内容が表示器１８０で画像
として表示される構成である。Next, the processor 170 which is another basic part of the present invention will be described in detail. The main part of the processing unit 170 is a microcomputer, and its operation follows software. The configuration of the processing device 170 is shown in FIG.
Reference numerals 1701 and 1702 denote A / D converters, which convert the output of the detector 1605 and the output of the low-pass filter 1604, respectively. A digital signal buffer element 1703 receives a signal obtained by digitizing the position information of the handset 120 by an encoder in the position detector 190. That is, the A / D converter 1701 converts the detection signal of the reflected signal into
In the A / D converter 1702, the output obtained by low-pass filtering the product of the reflected signal and the sine wave is input, and in the buffer element 1703, the position signal of the handset 120 is input. 170
A CPU 4 operates according to a program stored in the program memory 1705. A waveform memory 1706 temporarily stores the outputs of the A / D converters 1701 and 1702. The memory contents of the waveform memory 1706 are stored in the CPU1
Software processing is performed in 704 and the result is transferred to the image memory 1707. The content of the image memory 1707 is displayed as an image on the display 180.

【００５３】次に処理装置１７０のCPU1704 の処理内容
を図８，図９のフローチャートによって説明する。処理
内容は、２つに大別できる。第１はＡ／Ｄ変換器１７０
１，１７０２に得た波形を波形メモリ１７０６に収録す
る部分であり、第２は波形メモリ１７０６の内容を演算
処理して画像メモリ１７０７に書き込む部分である。前
者の処理内容を図８に、後者の処理内容を図９に示す。
図８を説明する。プログラムをスタートすると、設定時
間の経過を持って（８００１）、送受器１２０の移動量
のデータをバッファ素子１７０３から読み込む（８００
２）。さらに、波形データをＡ／Ｄ変換器１７０１，１
７０２から読み込む（８００３）。この段階で、移動
量、波形データを波形メモリ１７０６にストアする（８
００４）。データの採取時間、または、採取回数等の終
了条件を満たした時、データの採取処理は終了する（８
００５）。この段階において、波形メモリ１７０６には
送受器１２０の各位置における波形データ、つまり、反
射信号の検波波形と、位相制御した反射信号の波形とが
記憶される。これらのデータが下記のメモリに収録され
ているとする。Next, the processing contents of the CPU 1704 of the processing device 170 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. The processing content can be roughly divided into two. The first is A / D converter 170
1, 1702 is a portion for recording the waveform obtained in the waveform memory 1706, and the second is a portion for performing arithmetic processing on the content of the waveform memory 1706 and writing it in the image memory 1707. The former process content is shown in FIG. 8, and the latter process content is shown in FIG.
FIG. 8 will be described. When the program is started, the movement amount data of the handset 120 is read from the buffer element 1703 after a set time has passed (8001) (800
2). Furthermore, the waveform data is converted into A / D converters 1701, 1
It is read from 702 (8003). At this stage, the movement amount and the waveform data are stored in the waveform memory 1706 (8
004). When the end conditions such as the data collection time or the number of times of collection are satisfied, the data collection process ends (8
005). At this stage, the waveform memory 1706 stores the waveform data at each position of the handset 120, that is, the detected waveform of the reflected signal and the waveform of the phase-controlled reflected signal. It is assumed that these data are stored in the memory below.

【００５４】 送受器１２０の位置データ：ＰＯ（ｍ，ｋ） 検波信号データ ：ＤＥ（ｍ，ｋ） 位相制御後の反射波データ：ＲＦ（ｍ，ｋ） ここで、ＰＯ，ＤＥ，ＲＦは２次元状のメモリを示し、
ｍは、０からＭまでの値をとり、これが採取する波形の
数を決める。また、ｋは０からＫまでの値をとり、ひと
つの波形を（Ｋ＋１）点でＡ／Ｄ変換してサンプリング
したもののｋ番目の値を示す。Position data of the handset 120: PO (m, k) Detection signal data: DE (m, k) Reflected wave data after phase control: RF (m, k) where PO, DE, RF are 2 Shows a dimensional memory,
m takes a value from 0 to M, which determines the number of waveforms to be sampled. In addition, k takes a value from 0 to K, and indicates the k-th value of one waveform obtained by A / D conversion and sampling at (K + 1) point.

【００５５】次に、上記の波形メモリ１７０６に収録さ
れているデータ、ＰＯ（ｍ，ｋ），ＤＥ（ｍ，ｋ），Ｒ
Ｆ（ｍ，ｋ）を処理する内容について、図９の処理フロ
ーチャートを用いて説明する。プログラムをスタートさ
せると、画像メモリ１７０７をクリアする。画像メモリ
１７０７は、Ｋ×Ｍの２次元状メモリである。さらに、
ｍ＝０，ｋ＝０とする。これらの処理が図９のブロック
９００１である。ＤＥ（ｍ，ｋ）、つまり、反射信号の
検波波形があらかじめ設定した値を越えているかどうか
を判別する（９００２）。設定値をＤＥ（ｍ，ｋ）の値
が超えている場合は、現象的に言って反射波が存在して
いることを意味する。反射波がある場合、ブロック９０
０３によって数（8）に対応するＧＲを演算する。ＧＲ
は、Next, the data recorded in the waveform memory 1706, PO (m, k), DE (m, k), R.
The contents of processing F (m, k) will be described with reference to the processing flowchart of FIG. When the program is started, the image memory 1707 is cleared. The image memory 1707 is a K × M two-dimensional memory. further,
Let m = 0 and k = 0. These processes are block 9001 of FIG. DE (m, k), that is, whether the detection waveform of the reflected signal exceeds a preset value is determined (9002). When the value of DE (m, k) exceeds the set value, it means that a reflected wave exists phenomenologically. If there are reflected waves, block 90
The GR corresponding to the number (8) is calculated by 03. GR
Is

【００５６】[0056]

【数１６】 [Equation 16]

【００５７】で求める。数(１６)の分母は、送受器１２
０がｍから(ｍ＋１)までの間に移動した距離を示す量で
ある。また、数(１６)の分子は、反射波と位相制御した
正弦波の積を低域フィルターリングした出力、つまり、
Ａ／Ｄ変換器１７０２で得た信号が、ｍから（ｍ＋１）
までに変化する量である。数(１６)の結果が、設定値の
範囲に入っているか判定する（９００４）。ＧＲが設定
範囲にある場合、この時点のｍ，ｋに対応する画像メモ
リ１７０７のメモリＧ(ｍ，ｋ)にＤＥ（ｍ，ｋ）の値を
格納する（９００５）。ブロック９００２で、ＤＥ
(ｍ，ｋ)が設定値以下と判定された場合、および、ブロ
ック９００４でＧＲが設定範囲外にある場合は、画像メ
モリ１７０７には何も書きこまず、ｋ＝ｋ＋１に更新す
る(９００６)。ｋが（Ｋ−１）になることを判定して
（９００７）、ｍを増加させる(９００８）。ｍがＭ−
１になるまで以上の処理を続ける。以上の処理の結果、
画像メモリ１７０７にデータが蓄積される部分は、ＤＥ
のうち反射波信号が存在して、かつ、ＧＲの値が設定範
囲に存在する部分である。以下、この様な処理で探査物
の映像化ができることを示す。図１０は、送受器１２０
が探査物１１０の真上から横方向にずれた場合の、検出
位置と反射波形の関係を示す図である。媒質内の伝播速
度は通常一定であるので、送受器１２０の各位置におけ
る探査物１１０からの反射波の到達時間は、各位置Ａ，
Ｂ，Ｃから探査物１１０までの距離に比例する。このた
め、Ａ，Ｂ，Ｃと送受器１２０を動かして行くと、図１
０の波形のように、探査物１１０からの反射波は時間的
に遅れてくる。探査物１１０からの反射波の検出時刻を
距離に換算して図示すると図１０の破線になる。破線の
方程式は、探査物１１０を頂点とする双曲線になる。つ
まり、探査物１１０が深さｄにあるとし、送受器１２０
が探査物１１０の頂点から横方向にｘだけ離れたとする
と、その位置での見かけ深さｙは、次式で求まる。It is calculated by The denominator of the number (16) is the handset 12
0 is an amount indicating the distance moved from m to (m + 1). The numerator of equation (16) is the output obtained by low-pass filtering the product of the reflected wave and the phase-controlled sine wave, that is,
The signal obtained by the A / D converter 1702 is from m to (m + 1)
Is the amount that changes up to. It is determined whether the result of the number (16) is within the set value range (9004). When GR is within the set range, the value of DE (m, k) is stored in the memory G (m, k) of the image memory 1707 corresponding to m, k at this time (9005). At block 9002, the DE
If (m, k) is determined to be less than or equal to the set value, and if GR is outside the set range in block 9004, nothing is written in the image memory 1707 and updated to k = k + 1 (9006). .. It is determined that k becomes (K-1) (9007), and m is increased (9008). m is M-
The above processing is continued until it becomes 1. As a result of the above processing,
The portion where the data is stored in the image memory 1707 is the DE
Of these, the reflected wave signal is present and the GR value is present in the set range. The following shows that the exploration object can be visualized by such processing. FIG. 10 shows the handset 120.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a detection position and a reflected waveform when the object is laterally displaced from directly above the exploration object 110. Since the propagation velocity in the medium is usually constant, the arrival time of the reflected wave from the probe 110 at each position of the handset 120 is at each position A,
It is proportional to the distance from B and C to the search object 110. Therefore, when A, B, C and the handset 120 are moved, as shown in FIG.
Like the waveform of 0, the reflected wave from the exploration object 110 is delayed in time. When the detection time of the reflected wave from the exploration object 110 is converted into a distance and illustrated, it becomes a broken line in FIG. The broken line equation becomes a hyperbola whose apex is the exploration object 110. That is, assuming that the exploration object 110 is at the depth d, the handset 120
Suppose that x is laterally separated from the apex of the exploration object 110 by x, the apparent depth y at that position can be obtained by the following equation.

【００５８】[0058]

【数１７】 [Equation 17]

【００５９】これより、From this,

【００６０】[0060]

【数１８】 （ｙ／ｄ）^２−（ｘ／ｄ)²＝１ …(１８) なる双曲線を得る。数(１８)の漸近線は、(18) (y / d) ² − (x / d) ² = 1 (18) A hyperbola is obtained. The asymptote of number (18) is

【００６１】[0061]

【数１９】 ｙ＝±ｘ …(１９) であり、傾き４５°の直線である。数(１８)，(１９)か
らわかるように、双曲線の傾きは頂点、つまり、探査物
１１０付近では０であり、最大で±４５°である。探査
物の信号は、上記の様に、双曲線状の傾きが４５°より
小さい特性を有する。よって、あらかじめ傾きに対して
ある設定値を設けて、その値より小さいものを探査物か
らの反射波とすれば、ノイズの影響を除いて探査物のみ
を検知できる。また、表面反射は変化率ＧＲが０に近
く、下限設定値を設けて除去できる。上記の処理・判定
をしているのが、図９のブロック９００３，９００４で
ある。このように、本発明では、探査物の反射信号の特
性をよく捕えて処理し、その結果を画像メモリ１７０７
に収納する構成である。画像メモリ１７０７の内容は、
表示器１８０で表示され、ノイズ・不要表面反射波のな
い鮮明な映像を得る。表示器１８０で表示される像の例
を以下に説明する。図１１の（ａ）は、媒質の中に探査
物が存在する状況を説明する図である。同図の（ｂ）
は、前記の処理結果として、画像メモリ１７０７内に蓄
積されるデータを示し、この蓄積内容が表示画像と１対
１に対応して表示される。メモリの蓄積内容は、前述の
ように反射波の強度情報である。このため、メモリ内容
を強度変調して表示すると、反射波強度が強い所は明る
く、また、弱い所は暗く表示される。さらに、前記の変
化率判定処理の効果により、探査物以外のノイズ・表面
波は表示されることはなく、明瞭な映像を得ることが可
能となる。Y = ± x (19), which is a straight line with an inclination of 45 °. As can be seen from the equations (18) and (19), the inclination of the hyperbola is 0 near the apex, that is, near the exploration object 110, and is ± 45 ° at the maximum. The signal of the exploration object has the characteristic that the hyperbolic slope is smaller than 45 °, as described above. Therefore, if a certain set value is set for the inclination in advance and a wave smaller than the set value is used as the reflected wave from the exploration object, only the exploration object can be detected by removing the influence of noise. Further, the surface reflection has a change rate GR close to 0 and can be removed by providing a lower limit setting value. It is the blocks 9003 and 9004 in FIG. 9 that perform the above-described processing and determination. As described above, in the present invention, the characteristics of the reflected signal of the exploration object are well captured and processed, and the result is stored in the image memory 1707.
It is configured to be stored in. The contents of the image memory 1707 are
A clear image displayed by the display 180 without noise and unnecessary surface reflected waves is obtained. An example of the image displayed on the display 180 will be described below. FIG. 11A is a diagram illustrating a situation in which a probe is present in the medium. (B) of the same figure
Indicates the data accumulated in the image memory 1707 as the above processing result, and the accumulated contents are displayed in a one-to-one correspondence with the display image. The content stored in the memory is the intensity information of the reflected wave as described above. Therefore, when the content of the memory is intensity-modulated and displayed, a place where the reflected wave intensity is strong is displayed brightly, and a place where the reflected wave intensity is weak is displayed dark. Further, due to the effect of the change rate determination process, noise and surface waves other than the exploration object are not displayed, and a clear image can be obtained.

【００６２】次に本発明の実施例について、位相抽出器
１６０の別な構成例について説明する。図１２は、位相
抽出器１６０の構成を示す図である。本実施例は、土砂
の中の探査物を見つける場合等に用いられるもので、送
受器１２０からはパルス状の電磁波が放出され、又、送
受器１２０で反射波が検出される。この場合、使用する
周波数が高いため、第１の実施例のように、反射波信号
を直接掛算処理等のアナログ処理に供することが困難で
ある。このため、サンプリング装置１６２０を用いて反
射波信号をサンプリングし、周波数を低下させた後、処
理をする。サンプリング装置１６２０の動きを図１３を
用いて説明する。図１３において増幅器１５０の出力波
形は、パルス発振器１３０のトリガ出力に同期した信号
である。サンプリング装置１６２０は、パルス発振器１
３０のトリガ出力を受けてから、Δｔ_i，Δｔ_i+1，……
のように、少しずつ時間を遅らせて、その時点での増幅
器１５０の出力をサンプリングする。この様な操作をす
ることによって、増幅器１５０の出力波形の周波数を、
低下させることができる。つまり、サンプリング装置１
６２０の出力は増幅器１５０の出力波形と相似で時間軸
がのびたものとなる。この波形に対し、第１の実施例に
示した処理をする。すなわち、パルス発振器１３０のト
リガ出力を受けて正弦波発振器１６２１は設定時間、ま
たは、設定波数だけ発振する。正弦波発振器１６２１の
発振周波数は、送受器１２０から放射される周波数と、
パルス発振器１３０のトリガ出力周波数等で決まる周波
数に設定する。１６２２は移相器であって、正弦波発振
器１６２１の発振波形の位相をずらす働きをする。１６
２３は掛算素子であって、移相器１６２２の出力とサン
プリング装置１６２０の出力間の掛算を実行する。１６
２４は低域フィルターである。１６２５は検波器、１６
２６はサンプリング装置である。サンプリング装置１６
２６の値をもとに移相器１６２２の移相量を制御する。
各機器１６２１〜１６２６の動作は、第１の実施例を示
す図６の出力波形を有する各機器1601〜１６０６の動作
と同じであり、その詳細はここでは省略する。本実施例
は、高い周波数の信号を用いた場合でも、サンプリング
装置１６２０で位相フィードバックが可能な周波数帯に
低下させる例である。位相抽出器１６０以降の処理は、
第１の実施例と同じものが使える。Next, with respect to the embodiment of the present invention, another configuration example of the phase extractor 160 will be described. FIG. 12 is a diagram showing the configuration of the phase extractor 160. The present embodiment is used when finding an exploration object in earth and sand, etc., and a pulsed electromagnetic wave is emitted from the handset 120, and a reflected wave is detected by the handset 120. In this case, since the frequency used is high, it is difficult to directly apply the reflected wave signal to analog processing such as multiplication processing as in the first embodiment. Therefore, the reflected wave signal is sampled using the sampling device 1620, the frequency is lowered, and then the signal is processed. The operation of the sampling device 1620 will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the output waveform of the amplifier 150 is a signal synchronized with the trigger output of the pulse oscillator 130. The sampling device 1620 is the pulse oscillator 1
After receiving the trigger output of 30, Δt _i , Δt _{i + 1} , ...
As described above, the output of the amplifier 150 at that time is sampled by gradually delaying the time. By performing such an operation, the frequency of the output waveform of the amplifier 150 is changed to
Can be lowered. That is, the sampling device 1
The output of 620 is similar to the output waveform of the amplifier 150 and has a time axis extending. The processing shown in the first embodiment is applied to this waveform. That is, in response to the trigger output of the pulse oscillator 130, the sine wave oscillator 1621 oscillates for a set time or a set number of waves. The oscillation frequency of the sine wave oscillator 1621 is the frequency radiated from the handset 120,
The frequency is set to a frequency determined by the trigger output frequency of the pulse oscillator 130. Reference numeral 1622 is a phase shifter, which functions to shift the phase of the oscillation waveform of the sine wave oscillator 1621. 16
Reference numeral 23 denotes a multiplication element, which executes multiplication between the output of the phase shifter 1622 and the output of the sampling device 1620. 16
24 is a low-pass filter. 1625 is a detector, 16
26 is a sampling device. Sampling device 16
The phase shift amount of the phase shifter 1622 is controlled based on the value of 26.
The operation of each of the devices 1621 to 1626 is the same as the operation of each of the devices 1601 to 1606 having the output waveform of FIG. 6 showing the first embodiment, and details thereof will be omitted here. The present embodiment is an example in which even when a high frequency signal is used, the sampling device 1620 reduces the frequency to a frequency band in which phase feedback is possible. The processing after the phase extractor 160 is
The same thing as the first embodiment can be used.

【００６３】第３の実施例は、処理装置１７０の処理内
容を一部変えるものである。これは、図９のブロック９
００３の処理を、下式のように変更する。まず、The third embodiment partially changes the processing contents of the processing device 170. This is block 9 of FIG.
The processing of 003 is changed as in the following expression. First,

【００６４】[0064]

【数２０】 ＰＲ₀＝cos^-1〔ＲＦ（ｍ，ｋ）／ＤＥ（ｍ，ｋ）〕 …(２０)PR ₀ = cos ⁻¹ [RF (m, k) / DE (m, k)] (20)

【００６５】[0065]

【数２１】 ＰＲ₁＝cos^-1〔ＲＦ(ｍ＋１，ｋ)／ＤＥ(ｍ＋１，ｋ)〕 …(２１) を求め、さらに、このＰＲ₀，ＰＲ₁をもとに[Equation 21] PR ₁ = cos ⁻¹ [RF (m + 1, k) / DE (m + 1, k)] (21) is obtained, and further, based on these PR ₀ and PR _1.

【００６６】[0066]

【数２２】 [Equation 22]

【００６７】を演算する。このＧＲの値が設定値の範囲
にあるかを判定して、映像化するのは図９の処理内容と
同一である。数(２０)から(２２)の処理の物理的意味に
ついて説明する。数(２０),（２１)において、ＲＦ
（ｍ，ｋ）は数(１３)の値を有する量であり、反射波の
振幅Ａ_n と位相に関係した量cos（φ_n−φ′）の積に依
存する。また、ＤＥ（ｍ，ｋ）は検波信号の振幅、つま
り、ある（ｍ，ｋ）におけるＡ_n の値を示している。よ
って、ＲＦ（ｍ，ｋ）／ＤＥ（ｍ，ｋ）は、数(１３)に
おいて振幅Ａ_n が消去されたcos（φ_n−φ′）なる量に
相当する。数(２０)，(２１)のように、逆余弦演算をす
ると（φ_n−φ′)の値を得る。つまり、ＰＲ₀は（ｍ，
ｋ）における反射波信号の位相そのものを示している。
また、ＰＲ₁ は(ｍ＋１，ｋ)での位相を示す。これによ
り、｜ＰＲ₀−ＰＲ₁｜は、送受器１２０が〔ＰＯ(ｍ，
ｋ)−ＰＯ(ｍ＋１，ｋ)〕だけ移動した時の、位相の変
化を示している。よって、ＧＲは単位距離だけ１２０が
移動した時の位相変化を示す。言いかえれば、数(１７)
のｄｙ／ｄｘは数(７)に対応するからＧＲは、数(１８)
の接線の傾きを示しており、探査物からの信号では０°
から４５°の範囲にある。表面反射波は、変化率が０°
付近にあるので、設定値を適切に選ぶと除去されるが、
探査物からの反射信号は除去されず映像化される。上記
のように、本実施例では純粋に反射波の位相情報に着目
して映像化することに特徴がある。Is calculated. It is the same as the processing contents of FIG. 9 to determine whether the value of this GR is within the set value range and visualize it. The physical meaning of the processes of the numbers (20) to (22) will be described. RF in the numbers (20) and (21)
(M, k) is a quantity having the value of equation (13) and depends on the product of the amplitude A _{n of the} reflected wave and the phase related quantity cos (φ _n −φ ′). DE (m, k) indicates the amplitude of the detection signal, that is, the value of A _{n at} a certain (m, k). Therefore, RF (m, k) / DE (m, k) corresponds to the amount of cos (φ _n −φ ′) in which the amplitude A _n is eliminated in the equation (13). When the inverse cosine operation is performed as in the equations (20) and (21), the value of (φ _n −φ ′) is obtained. That is, PR ₀ is (m,
The phase itself of the reflected wave signal in k) is shown.
Further, PR ₁ indicates the phase at (m + 1, k). As a result, | PR ₀ −PR ₁ |
k) -PO (m + 1, k)], the phase change is shown. Therefore, GR indicates the phase change when 120 moves by the unit distance. In other words, the number (17)
Since dy / dx of corresponds to the number (7), GR is the number (18)
Shows the inclination of the tangent line of, and the signal from the probe is 0 °
To 45 °. The rate of change of the surface reflected wave is 0 °
Since it is in the vicinity, it will be removed if the set value is properly selected,
The reflected signal from the exploration object is not removed but is imaged. As described above, the present embodiment is characterized by purely focusing on the phase information of the reflected wave for visualization.

【００６８】次に、各機器１６０，１７０で得た映像化
情報を開口合成する手法について説明する。開口合成処
理の説明上、最初に探査物の反射波の性質を明らかに
し、その後、その性質を用いた開口合成処理について言
及する。これらの処理は、処理装置１７０のソフトウェ
ア処理になり、その処理結果を画像メモリに転送表示す
ることになる。図１４に示すように反射体である探査物
１１０が媒質１００内にあり、送受器１２０を走査する
場合、各走査位置での反射波波形は図に示した様にな
る。送受器１２０から送信した波は広がって伝播するの
で、探査物１１０からの反射波は、送受器１２０の走査
位置の広い範囲で受信できる。走査位置ｘ_iでのアンテ
ナから探査物の表面までの距離をｍ_i で示す。走査位置
ｘ_i における反射波の受信波形１４０１を縦軸を電圧、
横軸を電波を送信した時刻からの経過時間で表わすと、
探査物１１０からの反射波が立上る時間ｔ_i は、探査物
１１０と送受器１２０の距離ｍ_i と次の様な関係にあ
る。Next, a method for performing aperture synthesis of the imaged information obtained by the devices 160 and 170 will be described. To explain the aperture synthesis process, we first clarify the properties of the reflected waves of the survey object, and then refer to the aperture synthesis process using these properties. These processes are software processes of the processing device 170, and the processing results are transferred and displayed in the image memory. As shown in FIG. 14, when the probe 110, which is a reflector, is inside the medium 100 and the handset 120 is scanned, the waveform of the reflected wave at each scanning position is as shown in the figure. Since the wave transmitted from the handset 120 spreads and propagates, the reflected wave from the probe 110 can be received in a wide range of the scanning position of the handset 120. The distance from the antenna at the scanning position x _i to the surface of the probe was shown by m _i. The received waveform 1401 of the reflected wave at the scanning position x _i is the vertical axis and the voltage is
Expressing the horizontal axis by the elapsed time from the time when the radio wave was transmitted,
The time t _i when the reflected wave from the exploration object 110 rises has the following relationship with the distance m _i between the exploration object 110 and the handset 120.

【００６９】[0069]

【数２３】 ｔ_i＝２ｍ_i／Ｃ …(２３) ここで、Ｃは波の伝播速度である。T _i = 2m _i / C (23) where C is the wave propagation velocity.

【００７０】そこで、送受器１２０で受信した反射波の
立上り時間ｔ_i から、探査物１１０を映像化する時、送
受器１２０から送信した波動が広がることを考慮せず、
言い換えれば、波がｙ軸に平行に伝播すると仮定して探
査物１１０の反射位置の座標（ｘ_i，ｙ_i）を次式より求
め、作図すると図１５に示す探査物１１０の映像1501を
得る。Therefore, when visualizing the exploration object 110 from the rise time t _i of the reflected wave received by the handset 120, without considering the fact that the wave transmitted from the handset 120 spreads,
In other words, assuming that the wave propagates parallel to the y-axis, the coordinates (x _i , y _i ) of the reflection position of the exploration object 110 are obtained from the following equations, and when a plot is made, an image 1501 of the exploration object 110 shown in FIG. 15 is obtained. ..

【００７１】[0071]

【数２４】 ｙ_i＝ｍ_i ＝Ｃｔ_i／２ …(２４) 実際の波は広がって伝播しているので、数(２４)で求め
た反射点の座標（ｘ_i，ｙ_i ）で作図した映像１５０１
は、真の反射点に比べｘおよびｙ方向に拡大されてしま
い、探査物１１０の表面とはかなり異なる映像になる。Y _i = m _i = Ct _i / 2 (24) Since the actual wave spreads and propagates, the image 1501 drawn by the coordinates (x _i , y _i ) of the reflection point obtained by equation (24)
Is magnified in the x and y directions compared to the true reflection point, resulting in an image that is considerably different from the surface of the search object 110.

【００７２】したがって、波動が広がって伝播すること
を考慮に入れて、探査物１１０の形状に即した反射面の
映像を表示する方法について、図１６に示す模式図で説
明する。Therefore, a method of displaying an image of the reflecting surface in conformity with the shape of the exploration object 110 will be described with reference to the schematic diagram shown in FIG.

【００７３】まず、ｘ−ｙ平面にて、走査位置ｘ_i を中
心に半径ｍ_i の円弧１６９０を描く。円弧１６９０は、
走査位置ｘ_i から送信した電波の広がりに相当した長さ
である。受信波の立上り時間ｔ_i が得られたということ
は、数(２４)から、反射位置は円弧１６９０上に存在す
ることになる。同様にｘ₀ からｘ_e に到る各走査位置に
ついて、それぞれ円弧を描いていけば、図１７に示す様
な探査物１１０の表面に沿った映像１７９０が作図でき
る。しかし、この方法では、探査物１１０の表面に関係
のない余分な円弧が描かれてしまうので、鮮明な映像に
するには、次に説明する作図方法を用いる。First, on the xy plane, an arc 1690 having a radius m _i is drawn around the scanning position x _i . Arc 1690 is
The length is equivalent to the spread of the radio wave transmitted from the scanning position x _i . The fact that the rise time t _i of the received wave is obtained means that the reflection position exists on the arc 1690 from the equation (24). Similarly, by drawing an arc for each scanning position from x ₀ to x _e , an image 1790 along the surface of the exploration object 110 as shown in FIG. 17 can be drawn. However, with this method, an extra arc that is unrelated to the surface of the exploration object 110 is drawn, so to create a clear image, the drawing method described below is used.

【００７４】図１７の映像で枠１７９５の中の図を拡大
して図１８(ａ)に示す。図１８(ａ)において、円弧１６
９０は探査物１１０の表面に接するが、円弧１６９０の
線分が細いため、探査物１１０の表面を鮮明に図形化で
きない。すなわち、各円弧１６９０が重なった部分が、
反射体が存在する可能性が高い位置と見なせるので、図
１８（ａ）の円弧１６９０が重なり合った位置だけ抽出
して表示したのが図１８（ｂ）である。点１８１０は２
本の円弧１６９０が交叉した位置である。線が細い円弧
ほど、複数の円弧が重なる部分が少なく、点状の交叉部
分が探査物１１０の表面形状とはかけ離れた映像を形成
する。そこで、円弧の線分を太くして映像化するとどう
なるかを示す。図１８（ｃ）に、円弧１６９０ａを太く
して描いた図を示す。枠１７９５で示す部分で、円弧１
６９０ａが重なった回数が多い部分だけを映像化する図
１８（ｄ）のハッチングで示した形状の様になる。探査
物１１０に対して円弧１６９０ａが４本以上重なった部
分を図示したのが映像１８２０である。円弧の幅を太く
すると、円弧が重なる部分は点から面に広がるが、その
映像は探査物１１０の形状を正確に再現できない。そこ
で、円弧の線分を太くして、その重なり部分で探査物１
１０の形状を正確に再現できる方法を以下に述べる。An enlarged view of the frame 1795 in the image of FIG. 17 is shown in FIG. In FIG. 18A, the circular arc 16
Although 90 is in contact with the surface of the exploration object 110, since the line segment of the arc 1690 is thin, the surface of the exploration object 110 cannot be clearly visualized. That is, the portion where the arcs 1690 overlap is
Since it can be considered that there is a high possibility that a reflector exists, FIG. 18B shows only the position where the arc 1690 of FIG. 18A overlaps and is extracted. Point 1810 is 2
This is the position where the arcs 1690 of the book intersect. The thinner the arc, the less the portion where a plurality of arcs overlap, and the dot-shaped crossing portion forms an image that is far from the surface shape of the exploration object 110. Therefore, we will show what happens when a line segment of an arc is thickened and visualized. FIG. 18C shows a diagram in which the arc 1690a is drawn thickly. In the part indicated by frame 1795, arc 1
The shape shown by hatching in FIG. 18D is obtained by visualizing only the portion where the number of times of overlapping 690a is large. An image 1820 illustrates a portion where four or more arcs 1690a overlap the search object 110. If the width of the circular arc is increased, the overlapping portion of the circular arc spreads from the point to the surface, but the image cannot accurately reproduce the shape of the exploration object 110. Therefore, the arc line segment is made thicker and the overlapping portion is used for the exploration object 1
A method capable of accurately reproducing the shape of 10 will be described below.

【００７５】まず、伝播時間ｔ_i が得られた場合、走査
位置ｘ_i を中心として、半径ｍ_i（ｍ_i＝Ｃｔ_i／２)の円
弧を描く。ただし、この円弧は、波の波面と考える。伝
播時間ｔ_i について測定誤差がΔｔであったとすると、
半径ｍ_i から半径ｍ_i＋２Δｍ（Δｍ＝ＣΔｔ／２）ま
では強度１，半径ｍ_i＋２Δｍからｍ_i＋４Δｍまでは強
度−１、また、半径ｍ_i からｍ_i ＋Δｍおよび半径ｍ_i
＋３Δｍからｍ_i ＋４Δｍまでは強度−１，半径ｍ_i ＋
Δｍからｍ_i ＋３Δｍまでは強度１の円弧を描く。すな
わち、伝播時間ｔ_i が得られたら、反射体は、走査位置
ｘ_i からの距離が、ｍ_i からｍ_i ＋４Δｍまでの範囲
で、アンテナのビーム角θ（以下、角度θと呼ぶ）の範
囲内に存在することになる。上記のように区分した円弧
の強度を１と−１とで表わしたのは、その領域内で反射
体の存在を確率分布として表わしたことに相当する。以
下、映像の表示方法を詳細に説明する。First, when the propagation time t _i is obtained, an arc having a radius m _i (m _i = Ct _i / 2) is drawn around the scanning position x _i . However, this arc is considered to be the wave front of the wave. If the measurement error is Δt for the propagation time t _i ,
From radius m _i radius _{m i + 2Δm (Δm = CΔt} / 2) to the intensity 1, the radius m _i + from 2Derutaemu to m _i + 4Δm also -1, strength, radius m _i from the m _i + Delta] m and radius m _i
+ From 3Δm to m _i + 4Δm strength -1, radius m _i +
An arc of intensity 1 is drawn from Δm to m _i + 3Δm. That is, when the propagation time t _i is obtained, the reflector is in the range of the antenna beam angle θ (hereinafter, referred to as the angle θ) when the distance from the scanning position x _{i is in} the range of m _i to m _i + 4Δm. Will exist within. The intensity of the arcs divided as described above is represented by 1 and −1, which corresponds to the presence of the reflector in the region represented as a probability distribution. Hereinafter, a method of displaying an image will be described in detail.

【００７６】図１９に、ｘ−ｙ平面を構成する画面を想
定する。走査位置ｘ_i を中心とし、角度θの範囲で、半
径ｍ_i,ｍ_i＋２Δｍ,ｍ_i ＋４Δｍの円弧1910，1920，19
30を描く。円弧１９１０と１９２０で囲まれた斜線部の
領域の画素の値は、図１４で示す反射波の最大振幅Ｐ_i
とする。円弧１９２０と１９３０で囲まれた領域の画素
の値は、−Ｐ_i とする。同様にして、各走査位置によっ
て、円弧に含まれる各画素に、Ｐ_i，−Ｐ_iの値を加算し
てゆく。この手順と並行して、図２０に示す画面（図１
９と同一の画面）での各画素の数値加算を実施する。即
ち、走査位置ｘ_i を中心とし、角度θの範囲で、半径ｍ
_i ，ｍ_i ＋Δｍ，ｍ_i ＋３Δｍ，ｍ_i＋４Δｍの円弧１
９１０，２０１０，２０２０，１９３０を描く。円弧１
９１０と２０１０、または円弧２０２０と１９３０で囲
まれた各画素には−Ｐ_i ，円弧２０１０と２０２０で囲
まれた斜線部の各画素にはＰ₁ をそれぞれ加算してゆ
く。FIG. 19 assumes a screen constituting the xy plane. Arcs 1910, 1920, and 19 with radius m _i , m _i + 2Δm, m _i + 4Δm in the range of angle θ centered at the scanning position x _i
Draw 30. The value of the pixel in the shaded area surrounded by the arcs 1910 and 1920 is the maximum amplitude P _{i of the} reflected wave shown in FIG.
And The value of the pixel in the area surrounded by the arcs 1920 and 1930 is −P _i . Similarly, the values of P _i and −P _i are added to each pixel included in the arc according to each scanning position. In parallel with this procedure, the screen shown in FIG.
Numerical addition of each pixel is performed on the same screen as 9. That is, with the scanning position x _i as the center, the radius m within the range of the angle θ.
_{i, m i + Δm, m} i + 3Δm, arc m _i + 4Δm 1
910, 2010, 2020, 1930 are drawn. Arc 1
910 and 2010, or in each pixel surrounded by an arc 2020 and 1930 in each pixel of the hatched portion surrounded -P _i, arc 2010 and 2020 slide into adding P _1, respectively.

【００７７】以下、各走査位置について同様の手順をく
り返す。Hereinafter, the same procedure is repeated for each scanning position.

【００７８】ｘ₀ からｘ_e に到る全ての走査位置につい
て、図１９、及び図２０で説明した加算処理を終了する
と、図１９に示した画素の値Ｐ₅(ｘ，ｙ）と図２０に示
した画素の値Ｐ₆(ｘ，ｙ）について、次式に従った積分
強度Ｐ_w(ｘ，ｙ）を算出する。When the addition process described with reference to FIGS. 19 and 20 is completed for all the scanning positions from x ₀ to x _e , the pixel value P ₅ (x, y) shown in FIG. 19 and FIG. With respect to the pixel value P ₆ (x, y) shown in, the integrated intensity P _w (x, y) is calculated according to the following equation.

【００７９】[0079]

【数２５】 Ｐ_w（ｘ，ｙ）＝Ｐ₅（ｘ，ｙ)²＋Ｐ₆（ｘ，ｙ)² …(２５) Ｐ_w(ｘ，ｙ）が一定の規準値以上になる画素だけ表示す
ると図２１に示す如く、探査物１１０の表面に忠実な映
像２１００を得る。上述の如く、図１９，図２０で示し
た手順、数(２５)による画素の積分強度の算出により、
電波の広がりにかかわらず、探査物１１０の形状通りの
鮮明な映像が得られる。なお図１９，図２０で説明した
手順で各画素への加算値Ｐ_i，−Ｐ_iをそれぞれ＋１，−
１にしても、多少映像２１００の滑らかさは損われるが
詳細な画像を表示できる。[Expression 25] P _w (x, y) = P ₅ (x, y) ² + P ₆ (x, y) ² (25) Display only pixels where P _w (x, y) is equal to or greater than a certain reference value. Then, as shown in FIG. 21, an image 2100 faithful to the surface of the exploration object 110 is obtained. As described above, by the procedure shown in FIGS. 19 and 20 and the calculation of the integrated intensity of the pixel by the equation (25),
A clear image of the shape of the exploration object 110 can be obtained regardless of the spread of radio waves. Note that the addition values P _i and −P _i to each pixel are respectively +1 and − in the procedure described with reference to FIGS.
Even with 1, the smoothness of the image 2100 is somewhat impaired, but a detailed image can be displayed.

【００８０】[0080]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、反射波
信号の受信位置に対する位相変化率を演算することによ
り、媒質表面からの反射波信号と探査物からの反射波信
号とを区別して検出できるので、不要な反射波・ノイズ
を除去し、媒質内の探査物の位置を高精度で検出するこ
とができる。As described above, according to the present invention, by calculating the phase change rate with respect to the reception position of the reflected wave signal, the reflected wave signal from the medium surface and the reflected wave signal from the exploration object are separated. Since they can be detected separately, unnecessary reflected waves and noise can be removed, and the position of the exploration object in the medium can be detected with high accuracy.

【００８１】また、送信波と同一周波数の基準信号と、
反射波信号との積を演算し、この積信号から送信波周波
数以下の周波数成分を有する信号を抽出し、この信号の
変化率を求めることにより、媒質表面からの反射波信号
と探査物からの反射波信号とを区別して検出できるの
で、不要な反射波・ノイズを除去し、媒質内の探査物の
位置を高精度で検出することができる。Further, a reference signal having the same frequency as the transmitted wave,
By calculating the product with the reflected wave signal, extracting a signal having a frequency component below the transmitted wave frequency from this product signal, and obtaining the rate of change of this signal, the reflected wave signal from the medium surface and the Since it can be detected separately from the reflected wave signal, unnecessary reflected waves and noise can be removed and the position of the exploration object in the medium can be detected with high accuracy.

【００８２】また、探査物からの反射波信号のみを開口
合成処理できるので、媒質内の探査物の大きさを高精度
で検出できると共に、短時間で探査物の高精度な像を再
生することができる。Further, since only the reflected wave signal from the exploration object can be subjected to aperture synthesis processing, the size of the exploration object in the medium can be detected with high accuracy, and a highly accurate image of the exploration object can be reproduced in a short time. You can

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施例の構成ブロック図。FIG. 1 is a configuration block diagram of an embodiment of the present invention.

【図２】従来の超音波探傷装置の構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional ultrasonic flaw detector.

【図３】本発明の原理説明に関し、アンテナと埋設物の
位置関係を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between an antenna and an embedded object for explaining the principle of the present invention.

【図４】従来の埋設物探査装置の構成のブロック図。FIG. 4 is a block diagram of a configuration of a conventional buried object exploration apparatus.

【図５】図１の位相抽出器の一構成例を示す図。5 is a diagram showing a configuration example of the phase extractor of FIG.

【図６】図５の各部の波形を説明する図。6A and 6B are diagrams illustrating waveforms of respective portions of FIG.

【図７】図１の処理装置の詳細を示す図。FIG. 7 is a diagram showing details of the processing apparatus shown in FIG. 1;

【図８】図７の処理装置による処理内容を示すフローチ
ャート。8 is a flowchart showing the processing contents by the processing device of FIG.

【図９】図７の処理装置による処理内容を示すフローチ
ャート。9 is a flowchart showing the processing contents by the processing device of FIG.

【図１０】探査物と送受器の位置関係の差による反射波
形の違いを説明する図。FIG. 10 is a diagram for explaining the difference in reflected waveform due to the difference in the positional relationship between the exploration object and the handset.

【図１１】探査物の存在状況と得られる画像の例を示
す。FIG. 11 shows an example of the existence state of a search object and an image obtained.

【図１２】図１の位相抽出器の一構成例を示す図。FIG. 12 is a diagram showing one configuration example of the phase extractor of FIG. 1.

【図１３】図１２の波形を説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining the waveforms in FIG.

【図１４】探査物からの反射波形の例を示す図。FIG. 14 is a diagram showing an example of a reflection waveform from a probe.

【図１５】映像が得られる位置関係を示す。FIG. 15 shows a positional relationship in which an image is obtained.

【図１６】映像化手法を説明する模式図。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a visualization method.

【図１７】探査物の映像の一例。FIG. 17 is an example of an image of a search object.

【図１８】探査物の映像を高精度化する手法の説明図。FIG. 18 is an explanatory diagram of a method for improving the accuracy of an image of a search object.

【図１９】詳細な像再生に用いる手法を説明する図。FIG. 19 is a diagram illustrating a method used for detailed image reproduction.

【図２０】詳細な像再生に用いる手法を説明する図。FIG. 20 is a diagram illustrating a method used for detailed image reproduction.

【図２１】図１９，図２０の手法による再生像の一例を
示す図。FIG. 21 is a diagram showing an example of a reproduced image by the method of FIGS. 19 and 20.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１００…媒質、１１０…探査物、１２０…送受器、１３
０…パルス発振器、１４０…送受切り換え器、１５０…
増幅器、１６０…位相抽出器、１７０…処理装置、１８
０…表示器、１９０…位置検出器、１５０１…映像、１
６０１…正弦波発振器、１６０２…移相器、１６０３…
掛算素子、１６０４…低域フィルター、１６０５…検波
器、１６０６…サンプリング装置、１６２０…サンプリ
ング装置、１６２１…正弦波発振器、１６２２…移相
器、１６２３…掛算素子、1624…低域フィルター、１６
２５…検波器、１６２６…サンプリング装置、１６９０
…円弧、１６９０ａ…円弧、１７０１…Ａ／Ｄ変換器、
１７０２…Ａ／Ｄ変換器、１７０３…バッファ素子、１
７０４…ＣＰＵ、１７０５…プログラムメモリ、１７０
６…波形メモリ、１７０７…画像メモリ、１７９０…映
像、１８１０…円弧の交点、１８２０…映像、１９１０
…円弧、１９２０…円弧、１９３０…円弧、２０１０…
円弧、２０２０…円弧。100 ... Medium, 110 ... Exploration object, 120 ... Handset, 13
0 ... Pulse oscillator, 140 ... Transmission / reception switcher, 150 ...
Amplifier, 160 ... Phase extractor, 170 ... Processing device, 18
0 ... Display device, 190 ... Position detector, 1501 ... Image, 1
601 ... Sine wave oscillator, 1602 ... Phase shifter, 1603 ...
Multiplier element, 1604 ... Low-pass filter, 1605 ... Detector, 1606 ... Sampling device, 1620 ... Sampling device, 1621 ... Sine wave oscillator, 1622 ... Phase shifter, 1623 ... Multiplier element, 1624 ... Low-pass filter, 16
25 ... Detector, 1626 ... Sampling device, 1690
... Arc, 1690a ... Arc, 1701 ... A / D converter,
1702 ... A / D converter, 1703 ... buffer element, 1
704 ... CPU, 1705 ... Program memory, 170
6 ... Waveform memory, 1707 ... Image memory, 1790 ... Image, 1810 ... Arc intersection, 1820 ... Image, 1910
... Arc, 1920 ... Arc, 1930 ... Arc, 2010 ...
Arc, 2020 ... Arc.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 文信 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Inventor Fuminobu Takahashi 1168 Moriyama-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Prefecture Hiritsu Seisakusho Energy Research Institute

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】媒質内の探査目標に波動を送信し反射波動
を受信する送受信器と、該送受信器に前記送信波動を送
信させる信号を送る発振器と、前記送受信器が受信した
反射波動に基づいて前記探査目標を検出する演算処理装
置とからなる物体探査装置において、 前記送受信器の位置を検出する位置検出器を備え、 前記演算処理装置に、前記反射波動の位相を検出する位
相検出器と、 該位相検出器からの位相信号及び前記位置検出器からの
位置信号を用いて受信位置に対する前記反射波動の位相
変化率を演算し、該位相変化率の値に基づいて前記探査
目標からの反射波動を抽出し、該探査目標を検出する演
算装置とを備えたことを特徴とする物体探査装置。1. A transmitter / receiver for transmitting a wave to a search target in a medium and receiving a reflected wave, an oscillator for sending a signal to the transmitter / receiver to transmit the transmitted wave, and a reflected wave received by the transceiver. In an object exploration device including an arithmetic processing device that detects the exploration target, a position detector that detects the position of the transceiver is provided, and the arithmetic processing device includes a phase detector that detects the phase of the reflected wave. Calculating the phase change rate of the reflected wave with respect to the reception position using the phase signal from the phase detector and the position signal from the position detector, and reflecting from the search target based on the value of the phase change rate. An object exploration device, comprising: an arithmetic device that extracts a wave and detects the exploration target. 【請求項２】媒質内の探査目標に前記媒質の外部から送
信した波動を当て、その結果得られた反射波動に基づい
て前記探査目標を検出する物体探査方法において、 前記反射波動の位相を検出し、該位相の受信位置に対す
る変化率を演算し、該位相変化率の値に基づいて前記探
査目標からの反射波動を抽出し、該探査目標を検出する
ことを特徴とする物体探査方法。2. An object exploration method in which a wave transmitted from the outside of the medium is applied to an exploration target in a medium, and the exploration target is detected based on the reflected wave obtained as a result, and the phase of the reflected wave is detected. Then, the change rate of the phase with respect to the reception position is calculated, the reflected wave from the search target is extracted based on the value of the phase change rate, and the search target is detected. 【請求項３】請求項２に記載の物体探査方法において、 前記位相変化率の絶対値が予め設定した０より大きなし
きい値を越えた場合に、これに対応する反射波動を前記
探査目標からの反射波動として判定することを特徴とす
る物体探査方法。3. The object exploration method according to claim 2, wherein when the absolute value of the phase change rate exceeds a preset threshold value larger than 0, a reflected wave corresponding to the threshold value is extracted from the exploration target. An object exploration method, characterized in that it is judged as a reflected wave of. 【請求項４】請求項２又は３に記載の物体探査方法にお
いて、 前記探査目標からの反射波動に対して開口合成処理する
ことを特徴とする物体探査方法。4. The object exploration method according to claim 2 or 3, wherein aperture synthesis processing is performed on the reflected wave from the exploration target. 【請求項５】媒質内の探査目標に波動を送信し反射波動
を受信する送受信器と、該送受信器に前記送信波動を送
信させる信号を送る発振器と、前記送受信器が受信した
反射波動に基づいて前記探査目標を検出する演算処理装
置とからなる物体探査装置において、 前記発振器は前記送信波動と同一周波数の基準波動を発
生し、 前記送受信器の位置を検出する位置検出器を備え、 前記演算処理装置に、前記反射波動と前記基準波動の積
を演算する積演算装置と、 該積信号から前記送信波動の周波数以下の周波数成分を
有する信号を抽出するフィルター装置と、 該フィルター装置からの抽出信号及び前記位置検出器か
らの位置信号を用いて受信位置に対する該抽出信号の変
化率を演算し、該変化率の値に基づいて前記探査目標か
らの反射波動を抽出し、該探査目標を検出する演算装置
とを備えたことを特徴とする物体探査装置。5. A transmitter / receiver for transmitting a wave to a search target in a medium and receiving a reflected wave, an oscillator for transmitting a signal to the transmitter / receiver to transmit the transmitted wave, and a reflected wave received by the transceiver. In the object exploration device including an arithmetic processing device that detects the exploration target, the oscillator includes a position detector that generates a reference wave having the same frequency as the transmission wave, and detects the position of the transceiver, A processing device for calculating a product of the reflected wave and the reference wave, a filter device for extracting a signal having a frequency component equal to or lower than the frequency of the transmitted wave from the product signal, and an extraction from the filter device. The change rate of the extracted signal with respect to the reception position is calculated using the signal and the position signal from the position detector, and the reflected wave from the search target is calculated based on the value of the change rate. Out, the object search apparatus characterized by comprising an arithmetic unit for detecting the exploration target. 【請求項６】媒質内の探査目標に前記媒質の外部から送
信した波動を当て、その結果得られた反射波動に基づい
て前記探査目標を検出する物体探査方法において、 前記送信波動と同一周波数の基準波動と、前記反射波動
との積を演算し、該積信号から前記送信波動の周波数以
下の周波数成分を有する信号を抽出し、受信位置に対す
る該抽出信号の変化率を求め、該変化率の値に基づいて
前記探査目標からの反射波動を抽出し、該探査目標を検
出することを特徴とする物体探査方法。6. An object exploration method in which a wave transmitted from outside the medium is applied to an exploration target in a medium, and the exploration target is detected based on a reflected wave obtained as a result of the exploration target. The product of the reference wave and the reflected wave is calculated, a signal having a frequency component equal to or lower than the frequency of the transmitted wave is extracted from the product signal, the change rate of the extracted signal with respect to the reception position is obtained, and the change rate An object exploration method, characterized in that a reflected wave from the exploration target is extracted based on a value, and the exploration target is detected. 【請求項７】請求項６に記載の物体探査方法において、 前記抽出信号の変化率の絶対値が予め設定した０より大
きなしきい値を越えた場合に、これに対応する反射波動
を前記探査目標からの反射波動として判定することを特
徴とする物体探査方法。7. The object search method according to claim 6, wherein when the absolute value of the change rate of the extracted signal exceeds a preset threshold value larger than 0, a reflected wave corresponding thereto is searched for. A method for exploring an object, characterized by judging as reflected waves from a target. 【請求項８】請求項６又は７に記載の物体探査方法にお
いて、 前記探査目標からの反射波動に対して開口合成処理する
ことを特徴とする物体探査方法。8. The object exploration method according to claim 6 or 7, wherein aperture synthesis processing is performed on the reflected wave from the exploration target.