電磁波レーダの原理日本無線株式会社株式会社計測技術サービス１、基本原理レーダ装置反射波形表面反射波ｺﾝｸﾘｰﾄ表面放射波媒体１：ε１反射波ＤＴ境界面媒体２：ε２境界面の反射レーダ方式での深さ／厚さ測定については、図－１に示すように、材質（比誘電率：電気的特性の一種）の異なる境界面での電磁波の反射を利用しています。深さＤは式（１）により、求められます。式からわかるとおり、電磁波がコンクリート表面に放射され、境界面で反射して、再び表面に戻ってくるまでの時間を利用しています。ここで、式の中の記号は以下となります。透過波 ε１：媒体１の比誘電率 ε２：媒体２の比誘電率Ｄ：表面から境界面までの深さＶ：電磁波の速度（ｍ／ｓ）Ｔ：反射時間（ｓ）時間図－１レーダ装置の原理図Ｄ＝（１／２）ｘＴｘＶ＝（１／２）ｘＴｘ（３ｘ１０８／ ε （ｍ）・・・・・・・（１）１）２、反射強度と反射物体の材質推定反射の強さを示す反射率γは、式（２）のように表されます。 γ＝（ ε ・・・・・・・・・・・（２）１― ε ２）／（ ε １＋ ε ２）従いまして、境界面での反射強度は、境界面を形成している各々の媒体が有する固有の比誘電率の差によって決定され、反射波形の極性も比誘電率の大小関係により決まります。図－２のように、ε１>ε２の場合には、反射波形の最初のピークは左側になっています。トンネルの巻厚裏の空洞の測定の場合が、このケースに相当します。反射波形左側ピーク反射波 ε１：コンクリート（ε１≒８）境界面 ε２：空気（ε２＝１）透過波図図図－２ ε１>ε２の場合 -1- 図－３のように、ε１≺ ε２の場合には、反射の最初のピークが右側になっております。コンクリート床のデッキ測定の場合がこのケースに相当します。反射波形 ε１：コンクリート（ε１≒８）右側ピーク境界面 ε２：金属（ε２≒∞）図－３ ε１≺ ε２の場合３、主な材質の比誘電率代表的な材質の比誘電率を表－１に示します。表－１と式（２）からわかるように、コンクリート裏が玄武岩・石灰岩のような場合には比誘電率がほぼ同じですので、反射率γが零に近くなり、従って境界面からの反射波形が検出できなくなります。材質名空気淡水・海水砂（乾）砂（湿）ローム（乾）ローム（湿）比誘電率１８１２．６２５２．５１９表－１代表的な材質の比誘電率材質名比誘電率材質名粘土（乾）２．４石灰岩（湿）粘土（湿）１５コンクリート玄武岩（湿）８アスファルト花崗岩（湿）７砕石路盤頁岩（湿）７金属砂岩（湿）６比誘電率８９５９ ∞ ４、測定結果画像表示方法反射波形（Ａモード）を基に断面画像（Ｂモード）を表示する仕組みについて、説明します。図－４は単独筋を断面図表示（Ｂモード表示）と反射波形表示（Ａモード表示）で同時にモノクロで表示した例です。断面図表示反射波形表示左側の断面図（Ｂモード）表示で赤い、縦線（縦カーソル）の位置での反射波形表示(Ａモード)が右側に表示されています。この反射波形表示により、表面からの最初の大きなピーク波形の極性（右側ピーク）から、図－３の例のように、反射材質の推定が可能です。横カーソルは、断面図表示・反射波形表示に共通して連動し、深さ(かぶり厚さ)を測定するのに使用します。反射波形表示で最初の右側ピークの位置が正確な深さ(かぶり厚さ)となります（断面図表示では黒い山図－４測定結果表示の説明形の肉厚のほぼ中心）。 -2- ５、山形画像についてコンクリート中の単独のパイプあるいは鉄筋が、なぜ山形状の画像として表示されるのかを図－５を基に説明します。図－５山形の断面画像図－４の右側の反射波形の集合体が断面画像ですが、図－５に示すように、装置が物標に近づいてから遠ざかるまでの距離差（Ｄ１～Ｄ２）により、各位置で反射波形が発生する時間が異なり、結果として、断面画像は山形画像になってきます。 -3-