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『物理探査』に対応する英語はGeopysical Explorationである。日本語に直訳すれば、『地球物理探査』となる。わが国では伝統的に『地球』を省略している。物理探査は、可視光線の届かない地下を人間の眼に代わり様々の物理現象を利用して可視化しようという手法である。手法の原理は、あくまで物理学に則っており、対象として地球があるに過ぎない。可視光線の代わりに使うものには、例として、電磁波、弾性波、音波などがある。弾性波や音波を使う例では、地表面をたたいて、地中に振動する波を送り地球内部の地層からの反射波を地表面で受けて、その反射波の振幅や位相の情報を処理することにより,地球内部の構造が予測できる。 物理探査の範疇には、地中に埋設された物体(埋設物)や空洞の可視化も含まれる。とにかく、穴を掘って探り当てるとかしなければ判らないものを地上から電磁波や弾性波を打ち反射波を捕らえることにより、埋設物の形状や位置が予測できるのである。でも実際には、なかなかそう上手くはいかない。地中の減衰が大きかったりする。すると反射波が小さくなるのである。そこで,減衰の少ない長い波長の波を地中に送ることを考える。このとき、波は地中深くに入るが、埋設物や空洞が波長に比べて小さい場合(実際には被探知物であるから大きさが判らないが)、埋設物などの周りを廻り込んでしまう。そうなると反射波が得られない。これを回折現象と言っている。物体からの反射波を多く得るためには,物体に比べて波長の短い波を打たなければならない。しかし、波長の短い波は地中の減衰が大きいので、地上のセンサーで捉えた反射波もノイズのように見えてしまう。そこで,登場するのがアレイ信号処理技術である。アレイ信号処理技術とは? 物体に波を照射すると物体から反射波が発生する(あるいは地震波のように自体が波を発生している場合もあるが)。その波を複数並べられたセンサー群(受波器アレイと呼ぶ)で受けて,波の情報を信号処理して物体の位置形状を再生する方法がアレイ信号処理法である。 図1に,受波器アレイを用いる被探知物の探査説明図を示す。この図に注目して, 以下に物体の位置形状を再生する方法をフローで示す。
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探査に関する研究開発は、多方面で行われている。本世紀、環境や防災に対する要望 から,ますます技術革新が必要となってくるのではないだろうか? |
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●関係ある学会などのリンク先: |
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マチアス氏(物理探査屋さん,インターネットでやリ取りした) |
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●お世話になっているアドバイザ: |
大垣正勝氏(株式会社,音響リサーチ社長) |
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清水助教授(帝京平成大学,情報システム学科) |
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