JP4558985B2 - Array antenna for concrete structure inspection - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート構造体検査用アレイアンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
トンネルや高速道路など、過酷な条件が課せられるコンクリート構造物などでは、安全を維持するために構造物内部の傷を検査する必要があり、測定器による非破壊検査方法としては単一素子アンテナを使用した電波による計測が主であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記単一素子アンテナによる検査は事実上一次元的検査であるのに対し、数ギガHzの高周波レーダーを使用して二次元的に検査する方法の開発が行われている。この場合使用するアンテナは、アンテナ素子を横並びに配置したアレイアンテナを被検査体構造物の表面に接近させて配置し、アレイアンテナを横方向に移動させることにより構造物表面を二次元的に検査することができるので検査能率を向上させることができる。
【0004】
ところで、前記したように高周波レーダー用アレイアンテナは、各アンテナ素子を構造物の表面に接近させて配置する必要があるため、トンネルのように表面が主として曲面でできた構造物の場合、トンネルの形状に合わせて単一アンテナ素子を取り付けたアレイアンテナが必要となるのに対し、トンネルの曲面形状は様々な曲率の曲面からできているため、多数のトンネルに対応するためには多くのアレイアンテナを用意する必要がある。そのため、高価なアンテナ素子を多数用意する必要が生じ、検査費用が高騰するという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであり、トンネルなど曲面からなる表面が多いコンクリート構造体内部を検査するための高周波アンテナ素子を、曲面に沿わせて容易に並べ替えられるようにしたアレイアンテナを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のコンクリート構造体検査用アレイアンテナは、複数の高周波アンテナ素子を検査対象のコンクリート構造体表面形状に沿うように横並びに配置し、放射した高周波電波の反射波を受信して前記構造体内部を検査するアレイアンテナであって、該アレイアンテナは、アンテナ素子、該アンテナ素子を取り付けた単位アンテナ、連結部材およびアレイアンテナ取付台からなり、前記連結部材は、前記単位アンテナを着脱自在に複数個横並びに、前記構造体表面に沿うように取り付け、前記アレイアンテナ取付台に固定するようにしたものである。
【0007】
前記単位アンテナを検査対象のコンクリート構造体表面形状に沿うように横並びに配置して連結部材に取り付ける手段には特に限定はない。例えば、連結部材に単位アンテナをネジ止めすると、 アンテナ素子が検査対象構造物の表面に沿うように配列させることができる。そのために、連結部材がコンクリート構造体表面に面する側の縁部形状を、前記表面形状に沿う曲率を有するように形成し、前記縁部に沿わせて単位アンテナを固定することができる。取付部材は、通常金属板を加工して作ることができるが、本発明はこれに限定されない。但し導体であることが望ましい。
【0008】
本発明において、前記曲率の値には特に臨界的な値はなく、曲率がゼロ、即ち直線をも含むものである。
【0009】
前記単位アンテナを連結部材に着脱自在に取り付ける手段には特に限定は無い。例えば連結部材および単位アンテナそれぞれの所定位置に共通仕様のねじ孔を設け、ねじ止めする取付手段を用いることができる。
【0010】
本発明は、予め検査対象のトンネルなどのコンクリート構造物の各曲面(直線を含む)に適合する数の連結部材を用意することで、高い測定精度を維持しながら、より少ない数の単位アンテナを用意することで、多数の検査対象のコンクリート構造物に対して検査することを可能にする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照する一実施の形態を示し、本発明を具体的に説明する。
【0012】
本実施の形態に使用するアンテナ素子2は、図1に示すように同じ形状をした一対の導体(本実施の形態においては三角形)からなり、ケーシング3の所定位置に取り付けて使用する。
【0013】
アンテナ素子2の各片に取り付けた給電線4は、ケーシング3に開けた開口5からケ−シング3内に引き込み、整合回路6を介して、送・受信器(図示せず)の送・受信ターミナル(図示せず)に接続する同軸ケーブル7に接続されている。
【0014】
前記整合回路6は伝送姿態を不平衡(同軸ケーブル内線路)から平衡(アンテナ)に変換する従来から通常的に使用される回路である。整合回路6を含めアンテナ素子2と同軸ケーブル7とを接続する手段は、この種技術に通常的に使用するものを適宜使用することができるので、詳細な説明を省略する。
【0015】
前記ケーシング3は、以下に説明する連結部材8(図2〜5)にアンテナ素子2を固定するためのものであり、本実施の形態に使用したケーシング3の形状は、アンテナ素子2を取り付ける面が、一辺が約57mmの四角形で、高さが約78mmの角柱状のものとした。但しこの形状、 寸法は一例であり、本発明はこれに限定されず、使用状況に合わせて適宜変形することができる。なお図1に示す符号9はケーシング3を連結部材8にねじ止めするためのネジ穴である。
【0016】
図2〜4 に示す第1実施の形態のアレイアンテナ10に使用した連結部材8は、曲率ゼロ、即ち表面が平面のコンクリート構造物(図示せず)の検査に適用するものである。
【0017】
第1の実施の形態の連結部材8は、金属板を加工して製作したものであり、図3に示すように、いずれも同じ仕様の単位アンテナ1を取り付けた送信用連結部材8a(図3a)および受信用連結部材8b(図3b)(これらを総称するときは単に連結部材8と記す)とからなり、それぞれの連結部材8a,8bにネジ11(図5)で単位アンテナ1を取り付け(第1実施の形態では16個)、送信用連結部材8aと受信用連結部材8bとの単位アンテナ1が互い違いに並ぶ(図2)ように、取付部材8の張出し部8cによって、アレイアンテナ取付台(図示せず)に取り付けた。
【0018】
前記アレイアンテナ10の使用方法は、アンテナ素子2側を検査対象のコンクリート構造物表面に向けて一定の間隔(例えば5mm)を保ちながら移動できるように、アレイアンテナ取付台に直接(または他の部材を介して)車(図示せず)を取り付け、押し付けながらアレイアンテナを長手方向と交差する方向に移動させ、電波の放射と反射波の受信とを繰り返し、コンクリート構造体内の状態(亀裂、ジャンカ、欠損部、剥離、抑えモルタルの浮き上がりなど)の解析と、その映像をディスプレイ上に表示させるなどを行わせるものであり、これらの操作等は従来から使用される手段を適用することができる。
【0019】
図5は半径が4791mm(曲率:0.02087m-1)の曲面を有するトンネルの検査に使用するようにした第2実施の形態のアレイアンテナ(図示せず)用の送信用連結部材8a(図5a)および受信用連結部材8b(図5b)である。第2実施の形態の連結部材8は、検査対象面に向き合う縁部12が、アンテナ素子(図示せず)の配置面が円弧を描くように形成し、取り付け可能なアンテナ素子数を16個とした外は、第1実施の形態と同様としたので、同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【0020】
以上説明したように第1、第2実施の形態のアレイアンテナ10は、必要個数の共通のアンテナ素子を製作しておけば、測定対象のコンクリート構造体の表面形状に適合する曲率を有する連結部材を用意することで検査が可能になるので、検査コストを大幅に低減させることができる。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のコンクリート構造体検査用アレイアンテナは、検査対象の表面形状に沿うようにアンテナ素子を配置できるように検査対象の表面形状に合わせた形状とし、アンテナ素子を着脱自在に形成したので、高価なアンテナ素子の全体の数を可及的に減らすことが可能となり、高い検査精度を維持しながら検査コストを大幅に低減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に使用した単位アンテナの概要を説明するための斜視図である。
【図2】本発明の第1実施の形態によるアレイを一部省略して示した斜視図である。
【図3】図3のIII−III線矢視図である。
【図4】図4aは図3のIVa−IVa線矢視側面図であり、図4aは図3のIVb−IVb線矢視側面図である。
【図5】本発明の第2実施の形態による連結部材の側面図であり、図5aは送信予側連結板を、 図5bは受信側連結板を、それぞれ図4と同じ方向から見た側面図である。
【符号の説明】
1 単位アンテナ
2 アンテナ素子
7 同軸ケーブル(給電線)
8 連結部材
10 アレイアンテナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an array antenna for concrete structure inspection.
[0002]
[Prior art]
In concrete structures, such as tunnels and expressways, where severe conditions are imposed, it is necessary to inspect the inside of the structure to maintain safety. As a non-destructive inspection method using a measuring instrument, a single element antenna is used. Measurement was mainly based on the radio waves used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
While the inspection using the single element antenna is effectively a one-dimensional inspection, a method for two-dimensional inspection using a high frequency radar of several gigahertz has been developed. The antenna used in this case is a two-dimensional inspection of the surface of the structure by placing the array antenna with the antenna elements arranged side by side close to the surface of the structure to be inspected and moving the array antenna in the horizontal direction. Therefore, the inspection efficiency can be improved.
[0004]
By the way, as described above, the array antenna for high-frequency radar needs to arrange each antenna element close to the surface of the structure. Therefore, in the case of a structure whose surface is mainly curved like a tunnel, While an array antenna with a single antenna element attached to the shape is required, the curved surface shape of the tunnel is made of curved surfaces with various curvatures, so many array antennas can be used to accommodate a large number of tunnels. It is necessary to prepare. Therefore, it is necessary to prepare a large number of expensive antenna elements, and there is a problem that the inspection cost increases.
[0005]
The present invention has been made paying attention to the above problem, and the high-frequency antenna elements for inspecting the inside of a concrete structure having a large number of curved surfaces such as tunnels can be easily rearranged along the curved surfaces. An object of the present invention is to provide an array antenna.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an array antenna for concrete structure inspection according to the present invention has a plurality of high frequency antenna elements arranged side by side along the surface shape of the concrete structure to be inspected, and the reflected waves of the radiated high frequency radio waves are reflected. An array antenna that receives and inspects the inside of the structure, the array antenna including an antenna element, a unit antenna to which the antenna element is attached, a connecting member, and an array antenna mounting base, wherein the connecting member is the unit antenna A plurality of antennas are detachably mounted side by side and along the surface of the structure, and fixed to the array antenna mounting base.
[0007]
There is no particular limitation on the means for arranging the unit antennas side by side along the surface shape of the concrete structure to be inspected and attaching them to the connecting member. For example, when the unit antenna is screwed to the connecting member, the antenna elements can be arranged along the surface of the structure to be inspected. Therefore, the edge shape on the side where the connecting member faces the concrete structure surface is formed to have a curvature along the surface shape, and the unit antenna can be fixed along the edge portion. The mounting member can be usually made by processing a metal plate, but the present invention is not limited to this. However, a conductor is desirable.
[0008]
In the present invention, the value of the curvature is not particularly critical, and the curvature is zero, that is, includes a straight line.
[0009]
There is no particular limitation on the means for detachably attaching the unit antenna to the connecting member. For example, it is possible to use a mounting means for providing a screw hole having a common specification at a predetermined position of each of the connecting member and the unit antenna and screwing it.
[0010]
The present invention prepares a number of connecting members suitable for each curved surface (including straight lines) of a concrete structure such as a tunnel to be inspected in advance, so that a smaller number of unit antennas can be maintained while maintaining high measurement accuracy. By preparing, it is possible to inspect a large number of concrete structures to be inspected.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment with reference to the accompanying drawings will be described to specifically describe the present invention.
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
The matching circuit 6 is a circuit that is conventionally used to convert the transmission state from unbalanced (inside coaxial cable line) to balanced (antenna). As means for connecting the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The connecting
[0018]
The
[0019]
FIG. 5 shows a
[0020]
As described above, the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the concrete structure inspection array antenna of the present invention has a shape that matches the surface shape of the inspection target so that the antenna element can be arranged along the surface shape of the inspection target, and the antenna element is detachable. As a result, the total number of expensive antenna elements can be reduced as much as possible, and the inspection cost can be greatly reduced while maintaining high inspection accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view for explaining an outline of a unit antenna used in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a partially omitted array according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view taken along the line III-III in FIG. 3;
4A is a side view taken along the line IVa-IVa in FIG. 3, and FIG. 4a is a side view taken along the line IVb-IVb in FIG. 3;
5A and 5B are side views of a connecting member according to a second embodiment of the present invention, in which FIG. 5a is a transmission pre-side connection plate, FIG. 5b is a reception side connection plate viewed from the same direction as FIG. FIG.
[Explanation of symbols]
1
8 Connecting
Claims (2)
該アレイアンテナは、アンテナ素子、該アンテナ素子を取り付けた複数の同じ仕様の単位アンテナ、連結部材およびアレイアンテナ取付台からなり、
前記複数の同じ仕様の単位アンテナの前記アンテナ素子の取り付け面の向きを、前記コンクリート構造体の表面に沿うよう変更可能とするために、前記複数の同じ仕様の単位アンテナを前記連結部材に着脱自在に横並びに取り付け、
前記連結部材を前記アンテナ取付台に固定するようにしたコンクリート構造体検査用アレイアンテナ。An array antenna that arranges a plurality of high-frequency antenna elements side by side along the surface shape of the concrete structure to be inspected, receives the reflected waves of the radiated high-frequency radio waves, and inspects the inside of the concrete structure,
The array antenna is composed of an antenna element, a plurality of unit antennas of the same specification to which the antenna element is attached, a connecting member, and an array antenna mount.
The plurality of unit antennas having the same specifications can be attached to and detached from the connecting member in order to change the orientation of the mounting surface of the antenna elements of the plurality of unit antennas having the same specifications along the surface of the concrete structure. attach the horizontal line in,
An array antenna for concrete structure inspection in which the connecting member is fixed to the antenna mount.
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