光電磁界センサアレー型超解像ボアホールレーダへの偏波計測の導入

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750860
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 海老原 聡 東北大学, 東北アジア研究センター, 助手 (20301046)
• キーワード: 光電界センサ / ボアホールレーダ / 指向性アンテナ / アレーアンテナ

研究概要

本研究は、波の偏波状態が反射時に大きく変化するような物体、すなわち複雑な形状をもつき裂や断層などの3次元位置・形状推定を可能にすることを目的とする。以下に、本年度の成果を以下に列挙する。
花崗岩中境界層の3次元位置推定 平成13年度末に、花崗岩中に坑井が存在する釜石鉱山内の実験場で境界層、き裂の3次元位置計測のための実験を行った。平成14年度には実験データの解析を進めた。平成13年度に開発した坑井中ダイポールアンテナの理論解析結果を利用して、アンテナ受信信号への坑井の影響を取り除くことを試みた。また、開発した固有値解析法によってアレーデータの信号解析を行い、花崗岩中に存在する境界層の反射点を3次元的に推定した。ボアホールスキャナーイメージによる境界層の走向・傾斜の推定結果とボアホールレーダの推定結果を比較したところ、両者は調和的であることがわかった。本実験により、ダイポールアレーによって、物体の3次元位置推定が可能であることが示された。
「ループアンテナ型光磁界センサ」と「ダイポールアンテナ型光電界センサ」による偏波計測 これまで使用してきた光電界センサだけでなく、光磁界センサをループアンテナによって作製した。さらに、光電界センサ4素子、光磁界センサ1素子によって、受信アレーアンテナをもつボアホールレーダ用ゾンデを作製した。このゾンデに入射する電磁波の偏波状態を推定可能であるかを実験によって確認をした。このゾンデを坑井内に設置し、キャビティーバックドスロットアンテナを送信アンテナとして坑井近傍に設置した。この結果、送信される偏波状態に対応して、光電界センサと光磁界センサの受信信号の振幅が変化することがわかった。これは、ループアンテナ型光磁界センサとダイポールアンテナ型光電界センサによって、波の到来方向だけでなく、偏波状態も推定できる可能性を示す。
本年度の研究では、光磁界センサと光電界センサを用いた花崗岩中のような実フィールドでの実験を行うまでに到達しなかった。

研究成果

• [文献書誌] S.Ebihara, M.Sato: "3-D estimation of target positions using E-field sensor array"Proceeding of the ninth international conference on ground penetrating radar(GPR2002), Santa Barbara, California, USA, April 29-May 2, 2002. 551-557 (2002)
• [文献書誌] S.Ebihara, M.Sato: "MoM modeling of dipole antenna array with optical modulators in a borehole, and verification in filed experiments"2002 Interim International Symposium on Antennas and Propagation, Yokosuka Reserach Park, Japan, November 26-28, 2002. 552-555 (2002)
• [文献書誌] S.Ebihara: "3-D estimation of scattering positions in granite by E-field sensor array borehole radar"The 6th SEGJ(Society of Exploration Geophysicists of Japan)International Symposium, NIHON-DAIGAKU-Kaikan, Tokyo, Japan, January 22-24, 2003. 460-465 (2003)