光電界センサアレー型ボアホールレーダによる3次元イメージングのフィールド実証実験

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15686037
• Research Institution: Osaka Electro-Communication University
• Principal Investigator: 海老原 聡 大阪電気通信大学, 工学部, 講師 (20301046)
• Keywords: ボアホールレーダ / 3次元推定 / 地下計測 / アレーアンテナ

Research Abstract

本研究は指向性ボアホールレーダの開発を目的としている。1本の坑井のみで坑井から数十m以内に存在する地下き裂、断層などを10〜500MHzの電磁波により「3次元的な物体像」を推定可能にする。このため、光電界センサアレー型ボアホールレーダを開発し、フィールド実験で実証する。本年度は「3次元的な物体像」を推定可能にするためのハードウエア部の整備を中心に研究活動を行った。特に、光電界センサアレー型ボアホールレーダシステムの試作とその特性坪価を行った。本予算によって特に試作した設備は以下である。
1.送信アンテナからの放射電力の改善:送信アンテナへ給電する光リンクシステムの出力電力を増加させ、送信アンテナ給電点には+20dBm以上のパワーをもつ高周波信号を給電することを可能にした。また、周波数帯域幅は3MHz-900MHzとなり、広帯域でのボアホールレーダ計測を可能にした。
2.地表装置とゾンデ間の光信号伝送の7チャンネル化:ゾンデ内で7台の光電界センサを装備した上で深度37mの計測を可能にするため、複合光ファイバケーブルを製作した。送信信号、方位計信号とあわせ23心の光ファイバケーブルを複合することになる。
3.受信素子の増加:受信素子数が増えれば、高精度なレーダイメージングが可能となる。今年度は受信素子である光電界センサを2台増やした測定システムを構築した。
4.試作レーダの特性計測のための実験場整備:大学構内に実験用坑井2本を掘削した。深度は20mであり、13.5m間隔とする。コアサンプリングとレーダ計測によって、周囲の媒質定数を把握した。
上記の設備を用いて、レーダシステムの評価実験を行った。特に、素子を多数坑井内に配列した際のアンテナ素子間の干渉、インダクタンス装荷によるアンテナ感度の向上、直交ループ・ダイポールによる偏波に対する感度検証を行った。

Research Products

• [Publications] S.Ebihara: "Directional borehole radar with dipole antenna array using optical modulators"IEEE Trans.Geoscience and Remote Sensing. vol.42, no.1. 45-58 (2004)
• [Publications] S.Ebihara: "Blind Separation for Estimation of Near-surface Interface by GPR with Time-Frequency Distribution"IEICE Trans.Communications. Vol.E86-B, No.10. 3071-3081 (2003)
• [Publications] S.EBIHARA, W.C.CHEW: "Calculation of Sommerfeld Integrals for Modeling Vertical Dipole Array Antenna for Borehole Radar"IEICE Trans.Electron.. Vol.E86-C, No.10. 2085-2096 (2003)
• [Publications] 海老原 聡, 名児耶 薫, 阿部 泰典, 戸井田 克: "地中埋設した光電界センサ型レーダによる水位モニタリングの検討"第7回地下電磁計測ワークショップ論文集. 95-100 (2003)