非破壊計測レーダインフラの老朽化

笹子トンネル崩落事故（左）

マイクロ波：波長 1 m – 0.1 mm 特に 30cm - 3cm の電磁波・コンクリートを10cm – 50cm 程度まで透過

橋・道路内部等の破損・腐食探知

各種計測技術の特徴

2

• 利点：低コスト・簡易・非電離

• 欠点：高周波減衰・弾性圧依存超音波

• 利点：高分解能・高透過性

• 欠点：被験者の被曝・３次元位置の把握困難X線

• 利点：高分解能

• 欠点：高コスト・吸収減衰のみ・装置の大型化MRI

• 利点：皮膚等の表層部の高分解能画像化が可能

• 欠点：到達深度が浅いTHz 波

• 利点：高い透過性・非電離放射線 癌細胞・薬物等の誘電・導電特性を利用可能 治療への可能性：温熱療法 (Hyperthermia)

• 欠点：空間分解能が低い

Micro波

UWB

先行研究の特徴と問題点• UWBレーダに基づく乳癌検知システム

Wisconsin-Madison Univ. （USA）, Bristol Univ. (UK)

SAR(開口合成), Beam former法を用いた乳癌細胞検知

・空間分解能：半波長程度，画像化精度が不十分

・内部画像化精度の誘電率依存

・膨大な計算量（3次元）

3

乳房内の比誘電率分布（白色：数値大） 合成開口処理による目標再構成像

真の比誘電率分布 領域積分方程式解析による推定分布

時間逆伝搬・領域積分方程式の数値解析Illinois Univ. (USA), Trento Univ. (Italy), Karlsruhe I.T.（Germany）

・３次元像再構成 → 処理時間が膨大・多層構造の誘電媒質で精度劣化・誘電層等の不連続領域で精度が劣化

先行研究の特徴と問題点

RPM法を内部画像化へ拡張

5

受信データS/N = 20 dB

従来法での推定像

拡張RPMでの推定像

虚像を抑圧し，高精度内部境界推定が可能（RMS誤差：1/20波長程度）

実験環境・緒元RF信号切替スイッチ（18素子対応）（本研究助成で一部購入）

Tx

Rx1

Rx2

Target

Concrete

Aluminum

Rotating 

278 mm

50 mm

実験システム・ダイポールアンテナ（垂直方向直線偏波）・送受信信号生成：Vector Network Analyzer・周波数掃引幅：50MHz ‐5550 MHz (10MHz間隔)・有効帯域幅：2.0GHz （公称距離分解能：7.5cm）・有効中心周波数：2GHz, 波長：15cm・目標を回転（3.6度刻みで101サンプル）反射波：Tx‐Rx1での受信信号透過波：Tx‐Rx2での受信信号

400 mm

高さ：250 mmアンテナと目標回転台（本研究助成で一部購入）

誘電率及び内部目標推定結果

波形補正なし 波形補正あり

比誘電率推定（相対誤差） 8.56(5.4%) 8.84(2.4%)

内部目標推定誤差RMS（波長:15cmで換算）

2.4 2.6 2.8 32.4

2.6

2.8

3

x/

z/

TrueBefore WCAfter WC

WC:波形補正

拡張RPM法による内部推定像

波長：15cm

1.5 2 2.5 3 3.5 41.5

2

2.5

3

3.5

4

x/

z/

14

内部・外部誘電境界推定像

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