(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための３つの超音波センサを備えると共に、
これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、
ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【数１】
0003639145.tif 000044
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、
上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγl（ｆ）として、
【数２】
0003639145.tif 000045
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、
ｊを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【数３】
0003639145.tif 000046
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、
ｋを１以上のある実数として、
【数４】
0003639145.tif 000047
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、
上記４つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特性１／√（Ｃ11（ｆ）・Ｃ22（ｆ））とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＥと
の内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、
上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部と
を備えたことを特徴とする異常箇所検出装置。
【請求項２】
上記フィルタＥは、｜γ（ｆ）｜iの周波数特性、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、またはｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか１つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の異常箇所検出装置。
【請求項３】
上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、
【数５】
0003639145.tif 000048
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の異常箇所検出装置。
【請求項４】
上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）を決定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項５】
上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項６】
上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴とする請求項５に記載の異常箇所検出装置。
【請求項７】
上記後処理部は、３つの超音波センサの内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの超音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ以外の超音波センサとで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを特徴とする請求項５または６に記載の異常箇所検出装置。
【請求項８】
上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定することを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項９】
被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための２つの超音波センサを備えると共に、
これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、
ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【数６】
0003639145.tif 000049
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、
上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγl（ｆ）として、
【数７】
0003639145.tif 000050
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、
ｊを０以上のある実数、上記２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【数８】
0003639145.tif 000051
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、
ｋを１以上のある実数として、
【数９】
0003639145.tif 000052
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、
上記４つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性１／√（Ｃ11（ｆ）・Ｃ22（ｆ））とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＥと
の内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、
上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部と
を備えたことを特徴とする異常箇所検出装置。
【請求項１０】
上記フィルタＥは、｜γ（ｆ）｜iの周波数特性、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、またはｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか１つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特徴とする請求項９に記載の異常箇所検出装置。
【請求項１１】
上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、
【数１０】
0003639145.tif 000053
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の異常箇所検出装置。
【請求項１２】
上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）を決定することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項１３】
上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項１４】
上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴とする請求項１３に記載の異常箇所検出装置。
【請求項１５】
上記後処理部は、２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏洩音を伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを特徴とする請求項１３または１４に記載の異常箇所検出装置。
【請求項１６】
上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定することを特徴とする請求項１３ないし１５のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項１７】
被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための３つの超音波センサを備えると共に、
これらの超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、
ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【数１１】
0003639145.tif 000054
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、
上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγ1（ｆ）として、
【数１２】
0003639145.tif 000055
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、
ｊを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【数１３】
0003639145.tif 000056
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、
ｋを１以上のある実数として、
【数１４】
0003639145.tif 000057
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、
σabs（ｆ）を上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散とし、σφ（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散として、
【数１５】
0003639145.tif 000058
で表わされる周波数特性Ｈ7（ｆ）を持つフィルタＥと、
上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）とし、
【数１６】
0003639145.tif 000059
で表わされる周波数特性Ｈ8（ｆ）を持つフィルタＦと、
上記６つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、
上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部と
を備えたことを特徴とする異常箇所検出装置。
【請求項１８】
上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜iおよび｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、または、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決められたある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性、もしくは、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積関する閾値σl（ｆ）がある閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特徴とする請求項１７に記載の異常箇所検出装置。
【請求項１９】
上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、
【数１７】
0003639145.tif 000060
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１７または１８に記載の異常箇所検出装置。
【請求項２０】
上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）を決定することを特徴とする請求項１７ないし１９のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項２１】
上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１７ないし２０のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項２２】
上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と、予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴とする請求項２１記載の異常箇所検出装置。
【請求項２３】
上記後処理部は、３つの超音波センサの内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの超音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ以外の超音波センサとで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを特徴とする請求項２１または２２に記載の異常箇所検出装置。
【請求項２４】
上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定することを特徴とする請求項２１ないし２３のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項２５】
被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための２つの超音波センサを備えると共に、
これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、
ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）とし、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【数１８】
0003639145.tif 000061
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、
上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγl（ｆ）として、
【数１９】
0003639145.tif 000062
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、
ｊを０以上のある実数、上記２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【数２０】
0003639145.tif 000063
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、
ｋを１以上のある実数として、
【数２１】
0003639145.tif 000064
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、
σabs（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散とし、σφ（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散として、
【数２２】
0003639145.tif 000065
で表わされる周波数特性Ｈ7（ｆ）を持つフィルタＥと、
上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）とし、
【数２３】
0003639145.tif 000066
で表わされる周波数特性Ｈ8（ｆ）を持つフィルタＦと、
上記６つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、
上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部と
を備えたことを特徴とする異常箇所検出装置。
【請求項２６】
上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜iおよび｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、またはｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決められたある閾値以下になる周波数成分が０となるような周波数特性、もしくは上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）が、予め決められたある閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特徴とする請求項２５に記載の異常箇所検出装置。
【請求項２７】
上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、
【数２４】
0003639145.tif 000067
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項２５または２６に記載の異常箇所検出装置。
【請求項２８】
上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋ、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）、および上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）を決定することを特徴とする請求項２５ないし２７のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項２９】
上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部を備えたことを特徴とする請求項２５ないし２８のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【請求項３０】
上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴とする請求項２９に記載の異常箇所検出装置。
【請求項３１】
上記後処理部は、２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏洩音が伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを特徴とする請求項２９または３０に記載の異常箇所検出装置。
【請求項３２】
上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定することを特徴とする請求項２９ないし３１のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水、油、あるいはその他の液体またはガス等の気体を通す被検査管としての例えば導管の異常箇所を検出する異常箇所検出装置に関するもので、特に、導管の複数箇所において異常箇所からの漏洩音を受信し、受信信号の相互相関関数を計算することから異常箇所の位置を検出する方式を採用した異常箇所検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の異常箇所検出装置としては、特開平５−８７６６９号公報に開示されているように、２つのセンサで受信した受信信号に前処理および後処理を施す異常箇所検出装置が知られている。
図３５は上述した異常箇所検出装置を示す構成図である。
図３５において、１は導管、２は異常箇所、３ａおよび３ｂは超音波センサ、４は音圧測定器、５は相関器である。
【０００３】
上述した異常箇所検出装置においては、導管１に異常箇所２が存在すると、それにより漏洩が生じ、それに伴い漏洩音が発生する。上記漏洩音は、雑音とともに、上記導管１を伝搬して２つの超音波センサ３ａおよび３ｂで受信される。
受信信号は、雑音を除去するため、予め決められた帯域を持つバンドパスフィルタによりフィルタリングされる。その後、音圧測定器４を経て、相関器５にて相互相関関数が計算され、相互相関関数がピークをとる時間と、上記漏洩音が導管１を伝搬する伝搬速度とから、異常箇所２の位置を特定する。
【０００４】
その他の従来のこの種の異常箇所検出装置としては、特開平８−２２６８６５号公報に開示されているような、２つのセンサで受信した受信信号に前処理および後処理を施す異常箇所検出装置が知られている。
図３６は上述した異常箇所検出装置を示す構成図である。
図３６において、図３５と同一部分は同一符号を付して示しその説明は省略する。新たな符号として、３ｃは超音波センサである。
【０００５】
上述した異常箇所検出装置においては、導管１に異常箇所２が存在すると、それにより漏洩が生じ、それに伴い漏洩音が発生する。上記漏洩音は、雑音とともに、上記導管１を伝搬して３つの超音波センサ３ａ、３ｂ、３ｃで受信される。
受信信号における雑音を除去するため、受信信号は、予め決められた帯域を持つバンドパスフィルタ、およびＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタ（Carter他著 Proc. IEEE （Lett）, 61, 10, pp 1497-1498, 1973）によりフィルタリングされる。その後、超音波センサ３ａと３ｂで得られた信号を用いて、相関処理部にて相互相関関数が計算され、さらに後処理部において包絡線検波される。
【０００６】
この相互相関関数の包絡線がピークをとる時間と、２つの超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂとの間の距離とから、異常箇所の伝搬速度を求める。さらに、超音波センサ３ａと３ｃで得られた信号を用いて、相関処理部にて相互相関関数が計算され、さらに後処理部において包絡線検波される。この相互相関関数の包絡線がピークをとる時間と、上述の過程で求めた伝搬速度とから、異常箇所の伝搬速度を求める。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、導管の２箇所で超音波信号を受信し、２つの受信信号に前処理し、次に、前処理した信号を相関処理し、さらに後処理を施すことから、異常箇所２の位置を特定する技術が知られている。
【０００８】
しかしながら、漏洩音の周波数スペクトルは、異常箇所の大きさや形状、および導管中を流れる媒質にかかる圧力により変化するので、予め漏洩音の周波数帯域を正確に予測することはできない。したがって、相関処理の前処理として、予めその帯域が定められたバンドパスフィルタでフィルタリングしても、予め定めた周波数帯域が漏水音の持つ周波数帯域であるとは限らない。また、予め定めた周波数帯域が漏水音の持つ周波数帯域であったとしても、雑音も上記周波数帯域を持つ場合もある。
【０００９】
以上のことから、上記バンドパスフィルタのみでは、雑音を除去するには不十分である。したがって、上記バンドパスフィルタにより抽出した信号に対して相関処理を行うことから、異常箇所の位置の特定を行っても、その特定精度には問題がある。
【００１０】
また、上記ＳＣＯＴフィルタは、後で詳しく述べるように、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値を、フィルタリングされる前のクロススペクトルの絶対値とは無関係に、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号の、移動する発信源からの信号であるか、もしくは、時間的に不連続な信号であるかの、少なくともどちらかの特徴を持つ信号に対するレベル比を反映した関数にするフィルタである。
【００１１】
したがって、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの信号であるか、もしくは、時間的に不連続な信号であるかの、少なくともどちらかの特徴を持つ信号が雑音であれば、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値を、フィルタリングされる前のクロススペクトルの絶対値とは無関係に、ＳＮ比を反映した関数にするので、雑音が支配的な周波数成分を抑圧する効果を持つ。
【００１２】
しかし、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの信号であるか、もしくは、時間的に不連続な信号であるかの、少なくともどちらかの特徴を持つ信号が雑音であり、ある周波数成分において、この雑音が支配的であったとしても、例えば移動する発信源の移動速度が小さければ、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値は、漏洩音が支配的な周波数成分の絶対値とほぼ同じレベルになってしまうので、ＳＮ比を十分に反映した関数にはならない。つまり、上記雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧することはできない。
【００１３】
また、工場からの機械音や、停止している車のエンジン音のような、一定位置からの時間的に連続な雑音に関しては、漏洩音と区別することができない。
さらに、後述するＳＣＯＴフィルタの特性から、例えば上記工場や上記停止している車がはるか遠方にあり、これらような一定位置からの時間的に連続な雑音が支配的な周波数成分が、フィルタリングされる前のクロススペクトルにおいて、本来ならば無視できる程小さいレベルであっても、この周波数成分を漏洩音が支配的な周波数成分とほぼ同じレベルまで増幅する逆効果を生じてしまうという問題もある。
【００１４】
したがって、ＳＣＯＴフィルタを相関処理の前処理に用いることにより、異常箇所の位置の特定を行っても、その精度には問題がある。なお、上記バンドパスフィルタと、上記ＳＣＯＴフィルタを組み合わせても、以上に述べたような課題は解決できないことは言うまでもない。
【００１５】
また、後処理として、相互相関関数の包絡線を計算し、包絡線がピークをとる時間から、異常箇所の位置の特定を行っているが、例えば水道管からの漏水音等の、導管からの漏洩音は、一般的に周期性のないランダム信号であり、したがって、一つの限られた測定時間において、相互相関関数の包絡線がピークをとる時間から、異常箇所２の位置の特定を行っても、検査の安定性に乏しいという問題がある。
【００１６】
このように、従来の異常箇所検出装置における、相関処理の前処理および後処理の方法は、異常箇所からの漏洩音の特徴と、および導管の異常箇所の検査の際にしばしば問題となるような雑音の特徴とを、十分に考慮したものではなかった。したがって、異常箇所の有無の検出精度、および位置の特定精度には問題があった。
【００１７】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、異常箇所からの漏洩音の特徴と、導管の異常箇所の検査の際にしばしば問題となるような雑音の特徴とを、十分に考慮した前処理を施し、その後に相関処理を行い、さらに後処理を行うようにすることにより、導管における異常箇所の存在の有無と異常箇所の位置の特定の確度や精度を向上すると共に安定した検出を可能とする異常箇所検出装置を提供するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る異常箇所検出装置は、被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための３つの超音波センサを備えると共に、これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【００１９】
【数２５】
0003639145.tif 000002
【００２０】
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、
上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγl（ｆ）として、
【００２１】
【数２６】
0003639145.tif 000003
【００２２】
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、
ｊを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【００２３】
【数２７】
0003639145.tif 000004
【００２４】
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、
ｋを１以上のある実数として、
【００２５】
【数２８】
0003639145.tif 000005
【００２６】
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、
上記４つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特性１／√（Ｃ11（ｆ）・Ｃ22（ｆ））とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＥと
の内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、
上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
また、上記フィルタＥは、｜γ（ｆ）｜iの周波数特性、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、またはｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか１つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特徴とするものである。
【００２８】
また、上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、
【００２９】
【数２９】
0003639145.tif 000006
【００３０】
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とするものである。
【００３１】
また、上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）を決定することを特徴とするものである。
【００３２】
また、上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
また、上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴とするものである。
【００３４】
また、上記後処理部は、３つの超音波センサの内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの超音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ以外の超音波センサとで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを特徴とするものである。
【００３５】
また、上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定することを特徴とするものである。
【００３６】
また、他の発明に係る異常箇所検出装置は、被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための２つの超音波センサを備えると共に、これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【００３７】
【数３０】
0003639145.tif 000007
【００３８】
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγl（ｆ）として、
【００３９】
【数３１】
0003639145.tif 000008
【００４０】
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【００４１】
【数３２】
0003639145.tif 000009
【００４２】
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、
【００４３】
【数３３】
0003639145.tif 000010
【００４４】
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、上記４つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性１／√（Ｃ11（ｆ）・Ｃ22（ｆ））とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＥとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とするものである。
【００４５】
また、上記フィルタＥは、｜γ（ｆ）｜iの周波数特性、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、またはｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか１つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特徴とするものである。
【００４６】
また、上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、
【００４７】
【数３４】
0003639145.tif 000011
【００４８】
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とするものである。
【００４９】
また、上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）を決定することを特徴とするものである。
【００５０】
また、上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００５１】
また、上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴とするものである。
【００５２】
また、上記後処理部は、２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏洩音を伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを特徴とするものである。
【００５３】
さらに、上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定することを特徴とするものである。
【００５４】
また、他の発明に係る異常箇所検出装置は、被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための３つの超音波センサを備えると共に、これらの超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【００５５】
【数３５】
0003639145.tif 000012
【００５６】
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγ1（ｆ）として、
【００５７】
【数３６】
0003639145.tif 000013
【００５８】
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【００５９】
【数３７】
0003639145.tif 000014
【００６０】
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、
【００６１】
【数３８】
0003639145.tif 000015
【００６２】
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、σabs（ｆ）を上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散とし、σφ（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散として、
【００６３】
【数３９】
0003639145.tif 000016
【００６４】
で表わされる周波数特性Ｈ7（ｆ）を持つフィルタＥと、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）とし、
【００６５】
【数４０】
0003639145.tif 000017
【００６６】
で表わされる周波数特性Ｈ8（ｆ）を持つフィルタＦと、上記６つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とするものである。
【００６７】
また、上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜iおよび｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、または、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決められたある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性、もしくは、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積関する閾値σl（ｆ）がある閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特徴とするものである。
【００６８】
また、上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、
【００６９】
【数４１】
0003639145.tif 000018
【００７０】
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とするものである。
【００７１】
また、上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）を決定することを特徴とするものである。
【００７２】
また、上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００７３】
また、上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と、予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴とするものである。
【００７４】
また、上記後処理部は、３つの超音波センサの内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの超音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ以外の超音波センサとで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを特徴とするものである。
【００７５】
また、上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定することを特徴とするものである。
【００７６】
また、さらに他の発明に係る異常箇所検出装置は、被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための２つの超音波センサを備えると共に、これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）とし、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【００７７】
【数４２】
0003639145.tif 000019
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγl（ｆ）として、
【００７８】
【数４３】
0003639145.tif 000020
【００７９】
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【００８０】
【数４４】
0003639145.tif 000021
【００８１】
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、
【００８２】
【数４５】
0003639145.tif 000022
【００８３】
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、σabs（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散とし、σφ（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散として、
【００８４】
【数４６】
0003639145.tif 000023
【００８５】
で表わされる周波数特性Ｈ7（ｆ）を持つフィルタＥと、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）とし、
【００８６】
【数４７】
0003639145.tif 000024
【００８７】
で表わされる周波数特性Ｈ8（ｆ）を持つフィルタＦと、上記６つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とするものである。
【００８８】
また、上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜iおよび｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、またはｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決められたある閾値以下になる周波数成分が０となるような周波数特性、もしくは上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）が、予め決められたある閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特徴とするものである。
【００８９】
また、上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、
【００９０】
【数４８】
0003639145.tif 000025
【００９１】
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とするものである。
【００９２】
また、上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋ、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）、および上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）を決定することを特徴とするものである。
【００９３】
また、上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部を備えたことを特徴とするものである。
【００９４】
また、上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴とするものである。
【００９５】
また、上記後処理部は、２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏洩音が伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを特徴とするものである。
【００９６】
さらに、上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定することを特徴とするものである。
【００９７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る異常箇所検出装置について図１から図３４を参照しながら説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る異常箇所検出装置を示す構成図である。図１において、１は水、油、あるいはその他の液体またはガス等気体を通す被検査管としての導管、２は上記導管１の異常箇所、６は地中である。
【００９８】
また、図１に示す異常箇所検出装置は、異常箇所２が存在することにより発生する漏洩音を受信するための超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃと、受信装置７とを備えている。
この図１においては、上記導管１が上記地中６に埋もれている場合について示しているが、上記導管１は、そのすべての部分もしくはその一部分が上記地中６より上に存在していても構わない。また、上記異常箇所２が１箇所である場合について述べているが、上記異常箇所２は１箇所でなくても、複数箇所でも構わない。
【００９９】
また、図１において、Ｌ１は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの間の導管１に沿った距離、Ｌ２は超音波センサ３ｂと超音波センサ３ｃの間の導管１に沿った距離であり、ｘは超音波センサ３ａから異常箇所２までの導管１に沿った距離である。
【０１００】
なお、図１において、導管１の中の水、油、あるいはその他の液体またはガス等の気体は、流れていても、流れていなくても構わない。また、流れている場合には、流れの方向はどちら向きでも構わない。
【０１０１】
なお、超音波は、人間の耳に聞こえない程度に高い周波数の音波や弾性波を指す言葉として使われるが、この発明では、周波数は特に規定しないものとする。すなわち、この発明における「超音波」という文言には、人間の耳で聞こえる周波数の上限の限界よりも高い周波数の音波や弾性波に限らず、この上限よりも低い周波数の音波や弾性波も含めた波という意味を含んでおり、無論、人間の耳で聞こえる周波数の下限の限界よりも低い周波数の音波や弾性波という意味も含む。
【０１０２】
また、図１においては、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃが導管１に当てて置かれている場合を示しているが、上記超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃは、上記導管１の３箇所において漏洩音を受信することが目的であり、この目的が達成できるならば、上記超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃは、上記導管１に直接接触していなくても構わない。また、この目的が達成できるならば、上記超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃは、上記導管１の内部に配置されても構わない。
【０１０３】
ここで、異常箇所２と、超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃとの位置関係について説明する。
３つの超音波センサの内の２つの超音波センサ、例えば図１における超音波センサ３ｂと３ｃとの間は、地表上に露出していて、その間に異常箇所がないことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２がないことが既知である領域である。異常箇所２は、３つの超音波センサの内の上記２つの超音波センサ以外の超音波センサ、例えば図１における超音波センサ３ａと、上記２つの超音波センサの内、上記２つの超音波センサ以外の超音波センサに近い方の超音波センサ、例えば、図１における超音波センサ３ｂとの間に位置している。
【０１０４】
図１において、受信装置７は、３つの受信部７１と、信号処理部７２と、報知手段としての表示部７３と、制御部７４とを含む。
超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃは、受信部７１に接続されている。受信部７１は信号処理部７２に接続されている。信号処理部７２は表示部７３に接続されている。
【０１０５】
制御部７４は、受信部７１、信号処理部７２、および表示部７３に接続されており、検査を行うための情報やコマンドが入力され、また、受信部７１、信号処理部７２、および表示部７３に対し、これらの動作を制御するための制御信号や、検査の進行状況の情報に関する信号を、逐次送受信してこれらの制御を司る。
【０１０６】
また、受信部７１は、図示はしないが、受信信号を増幅するためのアンプと、Ａ／Ｄ変換部とを含む。
信号処理部７２は、受信信号をフィルタリングするための前処理部７２ａと、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃで受信した３つの受信信号の内の２つの信号の相互相関関数を計算するための相関処理部７２ｂと、相互相関関数に包絡線検波等の処理を行うための後処理部７２ｃとを含む。前処理部７２ａは、相関処理部７２ｂに接続されており、相関処理部７２ｂは、後処理部７２ｃに接続されている。また、上記信号処理部７２は、図示はしていないが、内部にメモリを有する。このメモリに演算処理された種々の結果が適宜記憶される。
【０１０７】
また、信号処理部７２における前処理部７２ａは、周波数をｆとし、ｉを０以上のある実数とし、上記超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃの内、ある２つのセンサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）とし、上記２つのセンサの内の一方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）とし、上記２つのセンサの内の他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、
【０１０８】
【数４９】
0003639145.tif 000026
【０１０９】
で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持つフィルタと、
コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する閾値をγl（ｆ）として、
【０１１０】
【数５０】
0003639145.tif 000027
【０１１１】
で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタと、
ｊを０以上のある実数とし、上記超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃの内、上記２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、
【０１１２】
【数５１】
0003639145.tif 000028
【０１１３】
で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタと、
ｋを１以上のある実数として、
【０１１４】
【数５２】
0003639145.tif 000029
【０１１５】
で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタと、
式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタと
の内、いずれか一つあるいは２つ以上を含んでいる。
さらに、下限周波数をｆｓとし、上限周波数をｆｅとして、
【０１１６】
【数５３】
0003639145.tif 000030
【０１１７】
で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタを含んでいる。
【０１１８】
上記前処理部７２ａが含んでいるフィルタ特性において、式（５）における下限周波数ｆｓおよび上限周波数ｆｅは、予備実験の結果に応じて決定され、制御部７４にこれら値が入力される。また、式（１）における実数ｉ、式（２）におけるコヒーレンシィの絶対値に関する閾値γl（ｆ）、式（３）における実数ｊ、および式（４）における実数ｋも、同様の予備実験の結果に応じて決定される。
【０１１９】
この予備実験は、異常箇所２が存在する場合と、実質上、存在しない場合について、この実施の形態１に係る異常箇所検出装置と同じか、または、同様の異常箇所検出装置を用いて行われる。このような予備実験から得られた統計データから、検査の状況に応じて異常箇所２の有無や異常箇所２の位置の検出を最も精度よく行えるような、式（１）における実数ｉ、式（２）におけるコヒーレンシィの絶対値に関する閾値γl（ｆ）、式（３）における実数ｊ、式（４）における実数ｋ、および式（５）における下限周波数ｆｓと上限周波数ｆｅが決められる。
【０１２０】
なお、後述するが、漏洩音が導管１を伝搬するときの伝搬速度が既知であれば、超音波センサ３ａ、３ｂ、３ｃの３つの内、２つの超音波センサの間が、地表上に露出していてその間に異常箇所がないことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２がないことが既知である領域である２つの超音波センサの内の一つ、例えば図１における超音波センサ３ｃを取り除いても、異常箇所２の有無、異常箇所２の位置の特定を行うことができる。このような場合であれば、超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃの内の一つを取り除くことにより、検査を容易にし、検査システムを廉価にできるという効果がある。
【０１２１】
ここで、漏洩音の特徴および雑音の特徴について説明する。
漏洩音には、一定位置の発信源からの時間的に連続な信号であるという特徴がある。
一方、例えば水道管の漏水検査においてしばしば受信される自動車の走行音、一時的な水道使用音等の雑音は、移動する発信源からの信号であるか、もしくは、時間的に不連続的な信号であるかの少なくともどちらかの特徴を持つ。
【０１２２】
また、例えば水道管の漏水検査においてしばしば受信される工場の機械音や停止している車のエンジン音のように、一定位置の発信源からの時間的に連続であるという特徴を持つ雑音も存在する。漏洩音と、このような雑音とは、信号の連続性や、発信源が時間的に移動するかどうかといった特徴からは、識別することはできない。
【０１２３】
しかし、上記工場の機械音や、上記停止している車のエンジン音のように、一定位置の発信源からの時間的に連続な信号の発信源に関しては、その発信源が近くに存在していれば、検査に先立って、検査現場附近の地図や、または、検査現場附近を観察することから、その発信源の位置を知ることは容易であり、工場主に工場の機械音を一時的に発生させないように依頼したり、車の運転手にエンジン音を一時的に発生させないように依頼することにより、そのような発信源からの雑音が発生しないようにすることが可能である。
【０１２４】
また、そのような発信源が遠方にあり、検査に先立って、その存在を知ることが容易でないような場合もあるが、そのような場合には、その信号のレベルは微弱であるという特徴を持つ。
上述したように、漏洩音と、雑音とは、信号の連続性や、発信源位置の時間的な安定性や、信号レベルに、それぞれ特徴を持つ。
【０１２５】
次に、図１に示した異常箇所検出装置の動作について、図２のフローチャートを用いて説明する。
まず、制御部７４に、漏洩音の周波数帯域、超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの離間距離、超音波センサ３ｂと超音波センサ３ｃの離間距離、１回の受信で取り込むデータの時間長さ、１回の受信で取り込んだデータを時間軸上で分割する分割数Ｎ、後述する異常箇所２の位置の特定精度を安定させるための、データ取込みの繰り返し回数Ｍ、および漏洩の有無を判断するための予め決められた閾値が入力される（ステップＳ１）。なお、上記漏洩音の周波数帯域が、未知である場合には、上記周波数帯域が未知であるという情報が入力される。
【０１２６】
また、上記１回の受信で取り込むデータの時間長さ、および上記データ取込みの繰り返し回数Ｍは、許容される検査の安定性、および検査にかかる許容時間により設定され、上記１回の受信で取り込むデータの長さを大きくし、上記データ取込みの繰り返し回数Ｍを多くすることにより、検査の安定性を増加させることができる。また、許容される検査時間が短ければ、上記取り込むデータの長さを小さくし、上記データ取込みの繰り返し回数Ｍを少なくすればよい。
【０１２７】
また、制御部７４においては、検査を行った日付け、検査を行った時間、超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃの種類やシリアルナンバー、検査を行った導管の地図上の位置等の情報の内、すべての情報、あるいは、上記の情報の内のいずれか１つあるいは２つ以上を入力できるようにし、さらに入力した情報を表示部７３に表示できるようにし、さらに上記入力した情報を、記録、保管しておけば、検査の安定性が増すばかりでなく、異常箇所２の発生傾向に関するデータベースの構築に役立つ。さらに、ある一定期間後の定期検査の際の参照データとして役立つ作用効果を奏する。また、ある一定期間を過ぎて、再度の検査を行う際に、検査データの再現性の確認や、経時変化の調査に役立てることもできる。
【０１２８】
次に、検査者により、検査開始のタイミングが入力される。上記タイミングの入力は、スイッチのオン・オフにより行われても良いし、例えば検査者の音声や検査者が手を叩いた音をマイクで拾うことにより行われても良い。また、制御部７４に、タイマーを備えることにより、上記タイミングが入力されてからある時間が経過した時点で、検査が開始されるようにしてもよい。
【０１２９】
図１において、導管１に異常箇所２が存在すると、上記異常箇所２から漏洩が生じ、それに伴って漏洩音が発生する。発生した漏洩音は、導管１を伝搬して超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃで雑音とともに受信される。
【０１３０】
次に、制御部７４から、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃでの受信を開始するための信号を受信部７１に送信し、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃで受信した受信信号を受信部７１に取り込む（ステップＳ２）。受信部７１において、受信信号は、増幅された後にＡ／Ｄ変換され、信号処理部７２に含まれる前処理部７２ａに送られる。
【０１３１】
前処理部７２ａにおいて、３つの受信信号は、時間軸上で予め決められた個数であるＮ個に各々分割される。次に、分割されたＮ個のデータそれぞれがフーリエ変換され、Ｎ個のデータそれぞれについての周波数スペクトルが計算される。
【０１３２】
超音波センサ３ａで受信した信号に関して、１回の受信で取り込むデータの時間長さをＴとし、上記Ｎ個に分割されたデータの第ｎ番目のデータにおいて、ある周波数ｆの成分における上記周波数スペクトルの絶対値をＡn とし、その位相をφanとして、共役複素数を表わす記号を＊とし、
【０１３３】
【数５４】
0003639145.tif 000031
【０１３４】
で表わされるパワースペクトルＣaa（ｆ）が計算される。また、超音波センサ３ｂで受信した信号に関して、上記Ｎ個に分割されたデータの第ｎ番目のデータにおける、ある周波数ｆの成分における上記周波数スペクトルの絶対値をＢn とし、その位相をφbnとして、
【０１３５】
【数５５】
0003639145.tif 000032
【０１３６】
で表わされるパワースペクトルＣbb（ｆ）が計算される。また、超音波センサ３ｃで受信した信号に関して、上記Ｎ個に分割されたデータの第ｎ番目のデータにおける、ある周波数ｆの成分における上記周波数スペクトルの絶対値をＣn とし、その位相をφcnとして、
【０１３７】
【数５６】
0003639145.tif 000033
【０１３８】
で表わされるパワースペクトルＣCC（ｆ）が計算される（ステップＳ３）。
【０１３９】
次に、２つの超音波センサ３ｂ、３ｃの間の領域が地表上に露出していて、その間に異常箇所がないことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２がないことが既知である領域である２つの超音波センサの内の一つと、前記２つの超音波センサとは異なる他の一つの超音波センサ３ａとの組み合わせ、例えば図１における超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせが選択される。
【０１４０】
さらに、２つの超音波センサ３ｂ、３ｃの間の領域が地表上に露出していて、その間に異常箇所がないことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２がないことが既知である領域である２つの超音波センサの内、上記の超音波センサの組み合わせにおいて選択されなかった超音波センサ３ｃと、２つの超音波センサの間の領域が地表上に露出していてその間に異常箇所がないことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２がないことが既知である領域である２つの超音波センサの他の一つの組み合わせ、例えば図１における超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせが選択される（ステップＳ４）。
【０１４１】
ここで、上記２つの超音波センサの組み合わせ、超音波センサ３ａと３ｂの組み合わせと、超音波センサ３ａと３ｃの組み合わせの内、超音波センサ３ａと３ｂの組み合わせについての信号処理方法について説明する。
２つの超音波センサ３ａおよび３ｂで受信した受信信号のクロススペクトルＣab（ｆ）が、
【０１４２】
【数５７】
0003639145.tif 000034
【０１４３】
で計算される（ステップＳ５）。クロススペクトルＣ（ｆ）は、式（１）においてＣ11（ｆ）＝Ｃaa（ｆ）、Ｃ22（ｆ）＝Ｃbb（ｆ）とし、式（１）の周波数特性を持つフィルタによって、さらに、フィルタリングされる。
【０１４４】
ここで、式（１）の周波数特性を持つフィルタの効果について詳しく説明する。
式（１）は、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性に、さらに、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値を実数ｉ乗したものを乗じたものである。
【０１４５】
まず、コヒーレンシィγ（ｆ）の特性について説明する。
コヒーレンシィγ（ｆ）は、
【０１４６】
【数５８】
0003639145.tif 000035
【０１４７】
で計算される（ステップＳ６）。式（１０）で表わされるコヒーレンシィγ（ｆ）は、式（１０）に式（６）、式（７）および式（９）を代入することから分かるように、
【０１４８】
【数５９】
0003639145.tif 000036
【０１４９】
の条件が成立すると、その絶対値が１となる値であり、式（１１）の条件が成立しなければ、その絶対値が１以下となる関数である。なお、Ａとφaは超音波センサ３ａで受信される受信信号の周波数スペクトルの振幅と位相を示し、同様に、Ｂとφbは超音波センサ３ｂで受信される受信信号の周波数スペクトルの振幅と位相（添字は時間データ）を示す。
【０１５０】
式（１１）の条件が成立するということは、上記周波数ｆにおいて、２つの超音波センサ３ａおよび３ｂで受信される受信信号の周波数スペクトルの振幅比と位相差とが時間軸上で分割されたＮ個のデータ間で一定であるということを意味している。
これは、上記周波数ｆの成分は、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号であるということを意味する。
つまりは、この周波数ｆの信号には、漏洩音や、例えば工場の機械音や停止している車のエンジン音のような雑音が含まれているということを意味する。
【０１５１】
また、式（１１）の条件が成立しないということは、上記周波数ｆにおいて、２つの超音波センサ３ａおよび３ｂで受信される受信信号の周波数スペクトルの振幅比と位相差とが時間軸上で分割されたＮ個のデータ間で一定でないということを意味している。つまりは、この周波数ｆの信号は、移動する発信源からの信号であるか、時間的に不連続的な信号であるかの、少なくともどちらかの性質を持つ信号であるということを意味する。
さらには、上記周波数ｆの成分には、漏洩音や、例えば工場の機械音や停止している車のエンジン音のような雑音の他に、自動車の走行音、水道使用音や管内流水音等の雑音も含まれているということを意味する。
【０１５２】
また、ある周波数ｆにおいて、漏洩音や、例えば工場の機械音や停止している車のエンジン音のような、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が支配的であれば、式（１１）は近似的には成立し、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値は近似的に１となるが、自動車の走行音、水道使用音や管内流水音といった雑音等の移動する発信源からの信号であるか、時間的に不連続的な信号であるかの、少なくともどちらかの性質を持つ信号が支配的になるにつれ、式（１１）は近似的にも成立しなくなり、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値はそれに応じて小さい値をとる。
【０１５３】
以上述べたように、式（１０）のコヒーレンシィγ（ｆ）は、上記周波数ｆにおいて、２つの超音波センサ、ここでは、超音波センサ３ａおよび３ｂで受信される受信信号の周波数スペクトルの各周波数成分において、漏洩音や、工場の機械音や停止している車のエンジン音のような、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号と、自動車の走行音、水道使用音や管内流水音といった雑音等の移動する発信源からの信号であるか、時間的に不連続的な信号であるかの、少なくともどちらかの性質を持つ信号とのレベル比を反映した関数である。
【０１５４】
次に、ＳＣＯＴフィルタの特性決定について説明する（ステップＳ７）。
ＳＣＯＴフィルタは、フィルタリングされたクロススペクトルＣ'（ｆ）の絶対値を、フィルタリングされる前のクロススペクトルＣ（ｆ）の絶対値とは無関係に、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号の、移動する発信源からの時間的に不連続な信号に対するレベル比を反映した関数であるコヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値と同じにするフィルタである。
【０１５５】
したがって、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの時間的に不連続な信号が雑音であれば、フィルタリングされたクロススペクトルＣ'（ｆ）の絶対値を、フィルタリングされる前のクロススペクトルＣ（ｆ）の絶対値とは無関係に、漏洩音の対雑音比を反映した関数にするので、雑音が支配的な周波数成分を抑圧する効果を持つ。
【０１５６】
また、漏洩音の周波数スペクトルが雑音のそれと比較して広帯域である場合であれば、フィルタリングされたクロススペクトルＣ'（ｆ）を、それに応じて広帯域化し、相互相関関数のサイドローブを低減し、異常箇所２の位置の特定に関する分解能を向上させる効果を持つ。
したがって、式（１）の周波数特性を持つフィルタは、上述のＳＣＯＴフィルタの特徴効果を持つ。
【０１５７】
しかし、ＳＣＯＴフィルタには、以下のような問題点がある。
まず、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの信号であるか、もしくは、時間的に不連続な信号であるかの、少なくともどちらかの特徴を持つ信号が雑音であり、ある周波数成分において、この雑音が支配的であったとしても、例えば移動する発信源の移動速度が小さければ、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値Ｃ'（ｆ）は、漏洩音が支配的な周波数成分の絶対値とほぼ同じレベルになってしまうので、漏洩音の対雑音比を十分に反映した関数にはならない。
【０１５８】
つまり、上記雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧することはできない。また、ＳＣＯＴフィルタは、フィルタリングされたクロススペクトルＣ'（ｆ）の絶対値を、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号の、移動する発信源からの時間的に不連続な信号に対するレベル比を反映した関数であるコヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値と同じにするので、工場からの機械音や、停止している車のエンジン音のような、一定位置からの時間的に連続な雑音に関しては、上記工場や上記停止している車がはるか遠方にあり、このような一定位置からの時間的に連続な雑音が支配的な周波数成分が、フィルタリングされる前のクロススペクトルＣ（ｆ）において、本来ならば無視できる程小さいレベルであっても、この周波数成分を漏洩音が支配的な周波数成分とほぼ同じレベルまで増幅する逆効果を生じてしまう。
【０１５９】
以上のＳＣＯＴフィルタの問題点を解決するために、式（１）の周波数特性を持つフィルタは、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性に、さらにコヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値を実数ｉ乗したものを乗じた特性を持っている。ＳＣＯＴフィルタの周波数特性に、さらにコヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値を実数ｉ乗したものを乗じることは、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が大きい値をとる周波数成分を、さらに強調して抽出し、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が小さい値をとる周波数成分を、さら抑圧する効果がある。
【０１６０】
したがって、式（１）の周波数特性を持つフィルタは、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの時間的に不連続な信号が雑音であれば、移動する発信源の移動速度が小さく、ＳＣＯＴフィルタのみの使用では、雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧できないような場合であっても、ＳＣＯＴフィルタの効果を損なうことなく、雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧することができる。
【０１６１】
なお、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関してある閾値γl（ｆ）を予め決めておき、式（２）においてＣ11（ｆ）＝Ｃaa（ｆ）、Ｃ22（ｆ）＝Ｃbb（ｆ）として、式（２）の周波数特性を持つフィルタを使用してもよい。式（２）の周波数特性を持つフィルタは、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がコヒーレンシィγ（ｆ）に関する上記閾値γl（ｆ）以下になる周波数成分を完全に除去するので、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの時間的に不連続な信号が雑音であれば、移動する発信源の移動速度が小さく、ＳＣＯＴフィルタのみの使用では、雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧できないような場合であっても、ＳＣＯＴフィルタの効果を損なうことなく、雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧することができる。したがって、式（１）の周波数特性を持つフィルタを使用した場合と同等の効果が得られる。
【０１６２】
また、クロススペクトルＣ（ｆ）は、式（３）においてＣ11（ｆ）＝Ｃaa（ｆ）、Ｃ22（ｆ）＝Ｃbb（ｆ）として、式（３）の周波数特性を持つフィルタによってフィルタリングされてもよい（ステップＳ８）。
【０１６３】
ここで、式（３）の周波数特性を持つフィルタの効果について詳しく説明する。
式（３）は、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性に、さらに、クロススペクトルＣ（ｆ）の絶対値の対数を乗じたものである。
したがって、式（３）の周波数特性を持つフィルタは、上述したＳＣＯＴフィルタの効果を持つ。
【０１６４】
さらに、クロススペクトルＣ（ｆ）の絶対値の対数を乗じることにより、クロススペクトルＣ（ｆ）の絶対値の大小、つまり、受信信号のレベルの大小に応じた関数を乗じていることになるので、例えば、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が大きい値をとる周波数成分において、漏洩音でなく、工場からの機械音や停止している車のエンジン音のような一定位置からの時間的に連続な雑音が支配的になっていても、そのレベルが低ければ、その周波数成分のレベルを、漏洩音が支配的な周波数成分のレベルと同程度まで増幅して通過させてしまうことはない。さらに、絶対値そのものでなく、絶対値の対数を乗じているので、クロススペクトルＣ（ｆ）と比較して広帯域なスペクトルが得られるので、ＳＣＯＴフィルタの効果を損なうことはなく、サイドローブの小さい相関波形を得ることができる。
【０１６５】
なお、式（４）においてＣ11（ｆ）＝Ｃaa（ｆ）、Ｃ22（ｆ）＝Ｃbb（ｆ）として、式（４）の周波数特性を持つフィルタを用いても構わない。これにより、クロススペクトルの絶対値Ｃ（ｆ）の大小、つまり、受信信号のレベルの大小に応じた関数を乗じていることになるので、例えば、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が大きい値をとる周波数成分において、漏洩音でなく、工場からの機械音や停止している車のエンジン音のような一定位置からの時間的に連続な雑音が支配的になっていても、そのレベルが低ければ、その周波数成分のレベルを、漏洩音が支配的な周波数成分のレベルと同程度まで増幅して通過させてしまうことはない。
【０１６６】
さらに、クロススペクトルＣ（ｆ）の絶対値そのものでなく、絶対値を１／ｋ乗したものを乗じているので、クロススペクトルＣ（ｆ）と比較して広帯域なスペクトルが得られるので、ＳＣＯＴフィルタの効果を損なうことはなく、サイドローブの小さい相関波形を得ることができる。したがって、式（３）の周波数特性を持つフィルタを使用した場合と同等の効果が得られる。
以上、式（１）、式（２）、式（３）、および式（４）の周波数特性を持つフィルタの効果について述べた。
【０１６７】
さらに、この発明の実施の形態１における異常箇所検出装置の信号処理部の前処理部７２ａにおいては、式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタを用いても良い。
【０１６８】
このようなフィルタを用いることにより、式（１）や式（２）の周波数特性のフィルタが持つ効果と、式（３）や式（４）の周波数特性のフィルタが持つ効果とを兼ね備えた効果が得られる。なお、上記周波数特性に対する重みの係数については、上述したものと同様の予備実験からきめればよい。
【０１６９】
この発明の実施の形態１においては、以上述べた前処理部７２ａにおけるフィルタリングにより、漏洩音の周波数帯域が未知な場合であっても、漏洩音を効率良く抽出できるので、式（５）の周波数特性を持つバンドパスフィルタは、特に用いなくても良い。したがって、前処理部７２ａにおいて、式（５）の周波数特性を持つバンドパスフィルタは取り除いても良い。これにより、前処理部７２ａの構成を簡易にし、装置全体を廉価にできるという効果がある。
なお、漏洩音の周波数帯域が既知であれば、フィルタリングされたクロススペクトルを、さらに式（５）のバンドパスフィルタによってフィルタリングする。これにより、漏洩音の周波数帯域の範囲外の周波数成分を持つ雑音を完全に除去することができる。
【０１７０】
フィルタリングされたクロススペクトルＣ'（ｆ）は、相関処理部７２ｂに送られ、逆フーリエ変換を示す記号Ｆ-1として逆フーリエ変換されて、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間をτとし、式（１２）の相互相関関数φ（τ）が計算される（ステップＳ９）。
相関処理部７２ｂで計算された相互相関関数φ（τ）の計算結果は、後処理部７２ｃに出力される。
【０１７１】
【数６０】
0003639145.tif 000037
【０１７２】
次に、後処理部７２ｃの動作について説明する。
後処理部７２ｃにおいて、上記相互相関関数φ（τ）は包絡線検波される（ステップＳ１０）。
上記包絡線は、その都度メモリに保存される。それと同時に、包絡線をメモリに保存した回数をカウントする。この回数は、制御部７４から受信部７１に対してデータを取り込むための制御信号を送信した回数と同じである。もし、包絡線をメモリに保存した回数が、予め決められたデータ取込みの繰り返し回数Ｍより小さい値であれば、後処理部７２ｃから制御部７４に、再度データの取り込みを行うことを要求する信号を送信する。それに従い、制御部７４からは、受信部７１にデータを取り込むための制御信号を送信する。
【０１７３】
以上述べた繰り返しを、上記包絡線をメモリに保存した回数が、予め決められたデータ取込みの繰り返し回数Ｍと等しくなるまで行う。上記包絡線をメモリに保存した回数が、予め決められたデータ取込みの繰り返し回数Ｍと等しくなったら、この繰り返しを終了する（ステップＳ１１）。
【０１７４】
次に、メモリに保存された上記包絡線は平均化された後、平均化された包絡線のピーク値Ａabと、上記平均化された包絡線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabが求められる（ステップＳ１２）。
【０１７５】
以上述べた信号処理は、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｂの組み合わせに関して行われたが、超音波センサ３ａおよび３ｂの組み合わせに関して行われるのと平行して、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｃの組み合わせに関しても行われる。
これにより、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｃの組み合わせに関しても、上記平均化された相互相関関数φ（τ）の包絡線のピーク値Ａaｃと、上記平均化された包絡線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃが得られる。
【０１７６】
次に、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｂの間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａabと、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｃの間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａaｃの内、いずれか一方、もしくは両方の値が、予め決められた異常箇所２の有無を判定するための閾値に比べて、大か小かを判定する。これにより、異常箇所２の有無が判定される（ステップＳ１３，Ｓ１４）。
【０１７７】
異常箇所２の有無を判定するための上記閾値は、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｂの間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａabに関する閾値であっても、また、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｃの間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａaｃに関する閾値であってもよい。また、上記閾値は、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｂの間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａabと、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｃの間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａaｃとの積や、和に関する閾値であっても構わない。
【０１７８】
また、異常箇所２の有無を判定するための上記閾値は、平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値でなくても、受信信号のレベルに関する閾値であっても良いし、その周波数スペクトルの絶対値に関する閾値、フィルタリングでれたクロススペクトルＣ（ｆ）の絶対値に関する閾値であってもよい。その場合は、前処理部７２の段階で異常箇所２の有無が判定される。
【０１７９】
また、異常箇所２の有無に関する判定は、これら全ての閾値の内、いずれか一つによって判定してもよいし、２つあるいは３つ以上の情報を組み合わせて判定してもよい。
【０１８０】
上記閾値は、予備実験により決められている。この予備実験は、異常箇所２が存在する場合と、実質上存在しない場合について、この実施の形態１に係る異常箇所検出装置と同じか、または、同様の異常箇所検出装置を用いて行われる。このような予備実験から得られた統計データから、異常箇所２の有無を判定するための上記閾値データが予め決められている。
【０１８１】
また、上記閾値は、異常箇所２の有無の判定だけでなく、異常箇所２の形状やサイズをクラス分けするためのものであってもよい。この場合、上記予備実験は、異常箇所２の形状やサイズに関してクラス分けされる各場合について、この実施の形態１に係る異常箇所検出装置と同じか、または、同様の異常箇所検出装置を用いて行われる。
【０１８２】
なお、上記の大小関係に関する情報の内、より多くの情報を組み合わせて異常箇所の有無の判定を行えば、より確度の高い判定を行うことができる効果が得られる。特に、各判定結果について異なる重み付けを行って重み付け多数決の論理を使って判定すれば、上記の３つの判定結果がバラバラの判定結果になったとき、より確度の高い判定結果を得ることができる。重み付け多数決の判定に使う重みの係数については、上述したものと同様の予備実験からきめれば、判定の確度はさらに高くできる。
【０１８３】
異常箇所２があると判定された場合、超音波センサ３ａと３ｂとの間の離間距離と、超音波センサ３ｂと超音波センサ３ｃの間の離間距離と、超音波センサ３ａと３ｂとの間の平均化された相互相関関数の包絡線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabと、超音波センサ３ａと３ｃとの間の平均化された相互相関関数の包絡線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃとから、超音波センサ３ａから異常箇所２までのの導管１に沿った距離ｘが式（１３）により特定される。
【０１８４】
【数６１】
0003639145.tif 000038
【０１８５】
なお、漏洩音が導管１を伝搬するときの伝搬速度が既知であれば、超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃの内、２つの超音波センサの間が、地表上に露出していてその間に異常箇所がないことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２がないことが既知である領域である２つの超音波センサの内の一つ、例えば、図１における超音波センサ３ｃを取り除いても、異常箇所２の有無、異常箇所２の位置の特定を行うことができる。例えば、超音波センサ３ｃを取り除いた場合、超音波センサ３ａから異常箇所２までの距離ｘは、漏洩音が導管１を伝搬するときの伝搬速度をｖとし、式（１４）で与えられる。これにより、検査を容易にし、検査システムを廉価にできるという効果がある。
【０１８６】
【数６２】
0003639145.tif 000039
【０１８７】
このように求められた異常箇所２の有無、および特定された異常箇所２の位置は、表示部７３に出力される（ステップＳ１５）。
表示部７３では、異常箇所２の有無、および特定された異常箇所２の位置を表示する。これらの情報は、単に表示するだけでなく、検査結果の記録として、記録、保管しておけば、異常箇所の発生傾向に関するデータベースの構築に役立つだけでなく、ある一定期間後の定期検査の際の参照データとして役立つ作用効果を奏する。
【０１８８】
また、表示部７３には、上述したように、異常箇所２の有無に関する情報が入力された。この情報は２値の情報である。したがって、これを光のオン・オフや、表示のほかに警報音のオン・オフなど、検査者の五感に反応する形式で検査者に報知できるように表示部以外に他の報知手段を設けて伝えるようにしても良い。また、検査にかかる許容時間が多い場合には、異常箇所２の有無や、異常箇所２の位置の特定に関する判断を、検査者が平均化された包絡線を目で見て判断しても良い。このような場合には、言うまでもないが、表示部２において異常箇所２の有無や特定した漏水箇所の表示を行う機能を取り除いても構わない。これにより、装置が低廉化できる作用効果が得られることは言うまでもない。
【０１８９】
また、表示部７３において、平均化された包絡線、平均化された包絡線のピーク値、平均化された包絡線がピークになる時間、超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃで得られた受信信号波形、上記受信信号の周波数スペクトル、上記受信信号から求めたコヒーレンシィなどの内、すべての情報、あるいは、上記の情報の内のいずれか１つあるいは２つ以上を表示し、これらの情報を、さらに記録、保管しておけば、検査の安定性が増すばかりでなく、異常箇所の発生傾向に関するデータベースの構築に役立つ。さらに、ある一定期間後の定期検査の際の参照データとして役立つ作用効果を奏する。また、ある一定期間を過ぎて、再度の検査を行う際に、検査データの再現性の確認や、経時変化の調査に役立てることもできる。
【０１９０】
次に、以上述べた異常箇所２の位置の特定方法に関して、その効果を確認した実験結果を図３から図３４を用いて示す。
図３は、上記実験の実験系を示すものであり、８は消火栓、９はレコーダー、１０は計算機である。また、導管１はここでは水道管であり、超音波センサ３ｂと超音波センサ３ｃの間は、導管１が地上に出ていて異常箇所２が存在しないことが目視により判断できる領域である。また、超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの間の導管１に沿った離間距離Ｌ１は１９．８ｍであり、超音波センサ３ｂと超音波センサ３ｃの間の導管１に沿った離間距離Ｌ２は１０ｍである。また、超音波センサ３ａから異常箇所２までの導管１に沿った離間距離ｘを実測したところ、この値は９ｍであった。
【０１９１】
図３において、３つの超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃで、異常箇所２からの漏洩音を受信し、レコーダー９に受信信号を記録した。レコーダー９で受信した受信信号は、計算機１０に取り込み、計算機１０上で、図１に示した前処理部７２ａ、相関処理部７２ｂ、後処理部７２ｃにおける処理と同じ処理を行い、異常箇所２の位置を特定した。なお、漏洩音の周波数帯域は未知であるとし、１回の受信で取り込むデータの時間長さを１秒とし、１回の受信で取り込んだデータを時間軸上で分割する分割数Ｎを１２とし、データ取り込みの繰り返し回数Ｍを１０とした。また、この実験は、異常箇所２が存在するという前提のもとで行ったので、異常箇所の有無を判定するための閾値は設定しなかった。
【０１９２】
図４〜図３４は、図３の実験系において、超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃで得られた受信信号波形、受信信号の周波数スペクトルの絶対値、受信信号のパワースペクトルの絶対値、上記３つの超音波センサの内の２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルの絶対値、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値、相互相関関数の包絡線、および平均化された相互相関関数の包絡線を示す図である。
【０１９３】
上記実験においては、異常箇所２が存在するという前提のもとで行い、異常箇所の有無を判定するための閾値は設定しなかったので、図４〜図３４における受信信号波形、受信信号の周波数スペクトルの絶対値、受信信号のパワースペクトルの絶対値、上記３つの超音波センサの内の２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルの絶対値、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値、相互相関関数の包絡線、および平均化された相互相関関数の包絡線の値は、異常箇所の有無を判定するための閾値との大小関係を比較されることはない。
【０１９４】
したがって、図４〜図３４における受信信号波形、受信信号の周波数スペクトルの絶対値、受信信号のパワースペクトルの絶対値、上記３つの超音波センサの内の２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルの絶対値、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値、相互相関関数の包絡線、および平均化された相互相関関数の包絡線の値は、図を見易くするために、適当な値を１として規格化し、相対振幅として示されている。
【０１９５】
図４は、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃで１回の受信で受信した受信信号波形である。図４（ａ）は超音波センサ３ａで受信した受信信号波形であり、図４（ｂ）は超音波センサ３ｂで受信した受信信号波形であり、図４（ｃ）は超音波センサ３ｃで受信した受信信号波形である。
【０１９６】
図５は、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃで１回の受信で受信した受信信号を時間軸上でＮ個に分割し、Ｎ個に分割したその１個目のデータに関して求めた周波数スペクトルの絶対値であり、図５（ａ）は超音波センサ３ａで１回の受信で受信した受信信号に関するものであり、図５（ｂ）は超音波センサ３ｂで１回の受信で受信した受信信号に関するものであり、図５（ｃ）は超音波センサ３ｃで１回の受信で受信した受信信号に関するものである。
【０１９７】
図６は、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃで受信した受信信号の周波数スペクトルと、式（６）〜式（８）とを用いて求めたパワースペクトルの絶対値である。図６（ａ）は、超音波センサ３ａで受信した受信信号から求めたパワースペクトルの絶対値であり、図６（ｂ）は、超音波センサ３ｂで受信した受信信号から求めたパワースペクトルの絶対値であり、図６（ｃ）は、超音波センサ３ｃで受信した受信信号から求めたパワースペクトルの絶対値である。
【０１９８】
図７は、超音波センサ３ａと超音波３ｂの組み合わせ、および超音波センサ３ａおよび３ｃの組み合わせに関するクロススペクトルの絶対値であり、図７（ａ）は、超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせから求めたクロススペクトルの絶対値、図７（ｂ）は、超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせから求めたクロススペクトルの絶対値である。
【０１９９】
前処理部７２ａにおけるフィルタに、式（１）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされたクロススペクトルの絶対値を図８に示す。図８（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図８（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。式（１）における実数ｉは１とした。
【０２００】
図８のフィルタリングされたクロススペクトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図９に示す。図９（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図９（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２０１】
図９の相互相関関数を包絡線検波して求めた包絡線を図１０に示す。図１０（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１０（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２０２】
図１０（ａ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．２５ｍｓ、図１０（ｂ）において、包絡線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．５４ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．７０ｍとなった。
【０２０３】
図１０の包絡線を求める過程を予め決められたデータ取込みの繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して求めた、平均化された包絡線を図１１に示す。図１１（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１１（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２０４】
図１１（ａ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．５４ｍｓ、図１１（ｂ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．２９ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４３ｍとなった。
【０２０５】
このように、式（１）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングすることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定することができた。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ受信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定精度がさらに向上する効果が見られた。
【０２０６】
前処理部７２ａにおけるフィルタに、式（２）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされたクロススペクトルの絶対値を図１２に示す。図１２（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１２（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。式（２）におけるコヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する閾値γl（ｆ）は０．５とした。
【０２０７】
図１２のフィルタリングされたクロススペクトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図１３に示す。図１３（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１３（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２０８】
図１３の相互相関関数を包絡線検波して求めた包絡線を図１４に示す。図１４（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１４（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２０９】
図１４（ａ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．５４ｍｓ、図１４（ｂ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．１７ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４２ｍとなった。
【０２１０】
図１４の包絡線を求める過程を予め決められた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して求めた平均化された包絡線を図１５に示す。図１５（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１５（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２１１】
図１５（ａ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．５４ｍｓ、図１５（ｂ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．１７ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４２ｍとなった。
【０２１２】
このように、式（２）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングすることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定することができた。
【０２１３】
前処理部７２ａにおけるフィルタに、式（３）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされたクロススペクトルの絶対値を図１６に示す。図１６（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１６（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。式（３）における実数ｊは自然対数の底であるｅ＝２．７１８２８１８・・・とした。
【０２１４】
図１６のフィルタリングされたクロススペクトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図１７に示す。図１７（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１７（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２１５】
図１７の相互相関関数を包絡線検波して求めた包絡線を図１８に示す。図１８（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１８（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２１６】
図１８（ａ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．５０ｍｓ、図１８（ｂ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．６３ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４９ｍとなった。
【０２１７】
図１８の包絡線を求める過程を予め決められた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して求めた平均化された包絡線を図１９に示す。図１９（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１９（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２１８】
図１９（ａ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．５４ｍｓ、図１９（ｂ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．４６ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４４ｍとなった。
【０２１９】
このように、式（３）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングすることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定することができた。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ受信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定精度がさらに向上する効果が見られた。
【０２２０】
前処理部７２ａにおけるフィルタに、式（４）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされたクロススペクトルの絶対値を図２０に示す。図２０（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２０（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。式（４）における実数ｋは２とした。
【０２２１】
図２０のフィルタリングされたクロススペクトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図２１に示す。図２１（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２１（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２２２】
図２１の相互相関関数を包絡線検波して求めた包絡線を図２２に示す。図２２（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２２（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２２３】
図２２（ａ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．６３ｍｓ、図２２（ｂ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．２９ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．３４ｍとなった。
【０２２４】
図２２の包絡線を求める過程を予め決められた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して求めた平均化された包絡線を図２３に示す。図２３（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２３（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２２５】
図２３（ａ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．７１ｍｓ、図２３（ｂ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．２９ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．２６ｍとなった。
【０２２６】
このように、式（４）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングすることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定することができた。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ受信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定精度がさらに向上する効果が見られた。
【０２２７】
次に、前処理部７２ａにおけるフィルタに、式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタの例として、式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを１：１：１で重み付けし、これらを乗じた式（１５）の周波数特性Ｈ6（ｆ）を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされたクロススペクトルの絶対値を図２４に示す。
【０２２８】
図２４（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２４（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。式（１５）における実数ｉは１、実数ｊは自然対数の底であるｅ＝２．７１８２８１８・・・とした。
【０２２９】
【数６３】
0003639145.tif 000040
【０２３０】
図２４のフィルタリングされたクロススペクトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図２５に示す。図２５（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２５（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２３１】
図２５の相互相関関数を包絡線検波して求めた包絡線を図２６に示す。図２６（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２６（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２３２】
図２６（ａ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．５４ｍｓ、図２６（ｂ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．４２ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４４ｍとなった。
【０２３３】
図２６の包絡線を求める過程を予め決められた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して求めた平均化された包絡線を図２７に示す。図２７（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２７（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２３４】
図２７（ａ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．５８ｍｓ、図２７（ｂ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．２５ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．３９ｍとなった。
【０２３５】
このように、式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタの例として、式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを１：１：１で重み付けし、これらを乗じた式（１５）の周波数特性Ｈ6（ｆ）を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングすることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定することができた。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ受信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定精度がさらに向上する効果が見られた。
【０２３６】
なお、比較のため、前処理部７２ａにおいて、クロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタを用いずに処理を行った時の結果を以下に示す。
前処理部７２ａにおいて、クロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタを用いずに、クロススペクトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図２８に示す。図２８（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２８（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２３７】
図２８の相互相関関数を包絡線検波して求めた包絡線を図２９に示す。図２９（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２９（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２３８】
図２９（ａ）において、包絡線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは４．４２ｍｓ、図２９（ｂ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．２９ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは−１．９１ｍとなった。
【０２３９】
図２９の包絡線を求める過程を予め決められた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して求めた平均化された包絡線を図３０に示す。図３０（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図３０（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２４０】
図３０（ａ）において、平均化された包絡線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは４．４２ｍｓ、図３０（ｂ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは６．２１ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは−２．４６ｍとなった。
【０２４１】
このように、前処理部７２ａにおいて、クロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタを用いずに処理を行った場合、包絡線の平均化を行わない場合、行った場合とも、異常箇所２の位置を精度良く特定することはできなかった。
【０２４２】
さらに、比較のため、前処理部７２ａにおけるフィルタにＳＣＯＴフィルタのみを用いて処理を行った時の結果を以下に示す。
前処理部７２ａにおけるフィルタに、ＳＣＯＴフィルタのみを用いてクロススペクトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされたクロススペクトルの絶対値を図３１に示す。図３１（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図３１（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２４３】
図３１のクロススペクトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図３２に示す。図３２（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図３２（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２４４】
図３２の相互相関関数を包絡線検波して求めた包絡線を図３３に示す。図３３（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図３３（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２４５】
図３３（ａ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．６３ｍｓ、図３３（ｂ）において、包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは−０．０４ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは１４．６ｍとなった。
【０２４６】
図３３の包絡線を求める過程を予め決められた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して求めた平均化された包絡線を図３４に示す。図３４（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図３４（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。
【０２４７】
図３４（ａ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabは０．５０ｍｓ、図３４（ｂ）において、平均化された包絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは−０．０８ｍｓである。これらの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距離ｘは１４．２１ｍとなった。
【０２４８】
このように、前処理部７２ａにおけるフィルタにＳＣＯＴフィルタのみを用いて処理を行った場合、包絡線の平均化を行わない場合、行った場合とも、異常箇所２の位置を精度良く特定することはできなかった。
【０２４９】
以上の実験結果から、この発明の実施の形態１における信号処理部７２の前処理部７２ａにおける信号処理により、導管の異常箇所を、従来よりも精度良く特定できることが実験的にも確認された。さらに、後処理部７２ｃにおける信号処理により、導管の異常箇所の特定を従来よりも安定して特定できることが、実験的にも確認された。
【０２５０】
また、以上述べた実験結果から、この発明の実施の形態１における信号処理法により、漏洩音の周波数帯域が未知な場合であっても、異常箇所２の位置を精度良く特定できることが実験的にも確認された。
【０２５１】
この発明の実施の形態１においては、従来とは異なり、相関処理の前処理に、式（１）の周波数特性を持つフィルタと、式（２）の周波数特性を持つフィルタと、式（３）の周波数特性を持つフィルタと、式（４）の周波数特性を持つフィルタと、式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタとの内のいずれか一つ、または、二つ以上の周波数特性を持つフィルタを持ち合わせているので、漏洩音の周波数帯域が未知な場合であっても異常箇所２の位置を精度良く特定することができる。
【０２５２】
また、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの時間的に不連続な信号が雑音であれば、移動する発信源の移動速度が小さく、ＳＣＯＴフィルタのみでは、雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧できないような場合であっても、漏洩箇所の位置を精度良く特定することができる。
【０２５３】
また、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が、漏洩音だけでなく、工場からの機械音や停止している車のエンジン音のような雑音であり、この雑音が支配的になっている周波数成分に関しても、精度良く漏洩箇所の特定を行うことができる。
【０２５４】
さらに、相互相関関数の包絡線を、複数回の繰り返し測定から平均化するという平均化処理をさらに行うことによって、漏洩音や雑音が、ランダムで周期性のない信号であるという問題を克服することができ、異常箇所２の位置の特定を安定して行うことができる。
【０２５５】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る異常箇所検出装置について説明する。
この実施の形態２に係る異常箇所検出装置は、図１に示す実施の形態２と同様な構成を備えるが、信号処理部７２内の前処理部７２ａは、式（１）で表される周波数特性Ｈ1（ｆ）を持つフィルタと、式（２）で表される周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタと、式（３）で表される周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタと、式（４）で表される周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタの他に、後述する周波数特性を持つフィルタの内、いずれか一つまたは二つ以上のフィルタを含んでいる。
【０２５６】
すなわち、信号処理部７２内の前処理部７２ａは、周波数特性Ｈ1（ｆ）を持つフィルタと、周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタと、周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタと、周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタと、σabs（ｆ）を上記３つの超音波センサ３ａ、３ｂ及び３ｃの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散とし、σφ（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散として、
【０２５７】
【数６４】
0003639145.tif 000041
【０２５８】
で表わされる周波数特性Ｈ7（ｆ）を持つフィルタと、
上記３つの超音波センサ３ａ、３ｂ及び３ｃの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの振幅の絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）とし、
【０２５９】
【数６５】
0003639145.tif 000042
【０２６０】
で表わされる周波数特性Ｈ8（ｆ）を持つフィルタと、
式（１）における｜γ（ｆ）｜i、および式（１６）における｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一方の周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）及び式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決められた閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性、もしくは、式（１７）のように、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積が予め決められた閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタと、の内、いずれか一つあるいは２つ以上を含んでいる。
【０２６１】
さらに、下限周波数をｆｓとし、上限周波数をｆｅとして、式（５）で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタを含んでいる。
【０２６２】
上記前処理部７２ａが含んでいるフィルタ特性において、式（５）における下限周波数ｆｓおよび上限周波数ｆｅは、予備実験の結果に応じて決定され、制御部７４にこれら値が入力される。また、式（１）における実数ｉ、式（２）におけるコヒーレンシィの絶対値に関する閾値γl（ｆ）、式（３）における実数ｊ、式（４）における実数ｋ、および式（１７）における上記３つの超音波センサの内のある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの振幅の絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）も、同様の予備実験の結果に応じて決定される。
【０２６３】
この予備実験は、異常箇所２が存在する場合と、実質上、存在しない場合について、この実施の形態２に係る異常箇所検出装置と同じか、または、同様の異常箇所検出装置を用いて行われる。このような予備実験から得られた統計データから、検査の状況に応じて、異常箇所２の有無や異常箇所２の位置の検出を最も精度よく行なえるような、式（１）における実数ｉ、式（２）におけるコヒーレンシィの絶対値に関する閾値γl（ｆ）、式（３）における実数ｊ、式（４）における実数ｋ、および式（１７）における上記３つの超音波センサの内のある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの振幅の絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）も、同様の予備実験の結果に応じて決定される。
【０２６４】
また、実施の形態２と同様に、漏洩音が導管１を伝搬するときの伝搬速度が既知であれば、超音波センサ３ａ、３ｂ、３ｃの３つの内、２つの超音波センサの間が地表上に露出していてその間に異常箇所がないことが目視により判断できる領域等の異常箇所２がないことが既知である領域である２つの超音波センサの内の一つ、例えば、図１における超音波センサ３ｃを取り除いても、異常箇所２の有無、異常箇所２の位置の特定を行うことができる。このような場合であれば、超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃの内の一つを取り除くことにより、検査を容易にし、検査システムを廉価にできるという効果がある。
【０２６５】
また、この実施の形態２に係る異常箇所検出装置は、実施の形態２と同様に、図２に示すフローチャートに従って動作し、同様な効果を奏する。なお、その詳細な説明は省略する。
また、この発明の実施の形態２における異常箇所検出装置の信号処理部の前処理部７２ａにおいては、式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタを用いても良い。
【０２６６】
このようなフィルタを用いることにより、式（１）や式（２）の周波数特性のフィルタが持つ効果と、式（３）や式（４）の周波数特性のフィルタが持つ効果とを兼ね備えた効果が得られる。なお、上記周波数特性に対する重みの係数については、上述したものと同様の予備実験からきめればよい。
【０２６７】
次に、ある周波数ｆにおける、２つの超音波センサで受信した受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比Ａｎ／Ｂｎの分割されたＮ個のデータの間の分散をσabs（ｆ）、２つの超音波センサで受信した受信信号の周波数スペクトルの位相差φａｎ−φｂｎの分割されたＮ個にデータに関する分散をσφ（ｆ）とし、
【０２６８】
【数６６】
0003639145.tif 000043
【０２６９】
で表される周波数特性を持つ関数σ'（ｆ）について説明する。この関数σ'（ｆ）は、２つの超音波センサで受信した受信信号において、振幅比と位相差が、Ｎ個に分割されたデータの間での分散が小さい、つまり、時間的なばらつきが小さい周波数成分ほど大きな値を持つ関数である。したがって、式（１８）の周波数特性は、２つの超音波センサで受信される受信信号の周波数スペクトルの各周波数成分において、漏洩音や、工場の機械音や停止している車のエンジン音のような、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号と、自動車の走行音、水道使用音や管内流水音といった雑音等の移動する発信源からの信号であるか、時間的に不連続的な信号であるかの、少なくともどちらかの性質を持つ信号とのレベル比を反映した関数である。つまり、式（１８）の関数σ'（ｆ）の物理的な意味は、コヒーレンシィの絶対値｜γ（ｆ）｜の物理的な意味と同じである。
【０２７０】
したがって、クロススペクトルＣ（ｆ）は、式（１）において、コヒーレンシィの絶対値｜γ（ｆ）｜に式（１８）の右辺を代入し、式（１６）の周波数特性を持つフィルタによりフィルタリングしても、式（１）の周波数特性を持つフィルタによりフィルタリングを行った場合と同様の効果が得られる。
【０２７１】
また、クロススペクトルＣ（ｆ）は、式（２）において、コヒーレンシィの絶対値｜γ（ｆ）｜に式（１８）の右辺を代入し、式（１７）の周波数特性を持つフィルタによりフィルタリングしても、式（２）の周波数特性を持つフィルタによりフィルタリングを行った場合と同様の効果が得られる。
【０２７２】
さらに、この発明の実施の形態２における異常箇所検出装置の信号処理部の前処理部７２ａにおいては、式（１６）における｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（１７）のように、２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）が、ある閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタを用いても良い。
【０２７３】
このようなフィルタを用いることにより、式（１６）や式（１７）の周波数特性のフィルタが持つ効果と、式（３）や式（４）の周波数特性のフィルタが持つ効果とを兼ね備えた効果が得られる。なお、上記周波数特性に対する重みの係数については、上述したものと同様の予備実験からきめればよい。
【０２７４】
この発明の実施の形態２においては、以上述べた前処理部７２ａにおけるフィルタリングにより、漏洩音の周波数帯域が未知な場合であっても、漏洩音を効率良く抽出できるので、式（５）の周波数特性を持つバンドパスフィルタは、特に用いなくても良い。したがって、前処理部７２ａにおいて、式（５）の周波数特性を持つバンドパスフィルタは取り除いても良い。これにより、前処理部７２ａの構成を簡易にし、装置全体を廉価にできるという効果がある。
なお、漏洩音の周波数帯域が既知であれば、フィルタリングされたクロススペクトルを、さらに式（５）のバンドパスフィルタによってフィルタリングする。これにより、漏洩音の周波数帯域の範囲外の周波数成分を持つ雑音を完全に除去することができる。
【０２７５】
この実施の形態２における異常箇所２の位置の特定方法に関して、その効果を確認する実験結果は、実施の形態１と同様に、図３から図３４に示される。
この実施の形態２において、前処理部におけるフィルタに、式（１）における｜γ（ｆ）｜i、および式（１６）における｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一方の周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）及び式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決めれれた閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性、もしくは、式（１７）のように、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積が予め決めれれた閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタの例として、式（１）における｜γ（ｆ）｜iの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを１：１：１で重み付けし、これらを乗じた式（１５）の周波数特性Ｈ6（ｆ）を持つフィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされたクロススペクトルの絶対値は、図２４に示す実施の形態１と同様なものを得ることができ、異常箇所２の位置を精度良く特定することができる。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ受信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定精度がさらに向上する効果が見られた。
【０２７６】
このように、この発明の実施の形態２においては、従来とは異なり、相関処理の前処理に、
式（１）の周波数特性を持つフィルタと、
式（２）の周波数特性を持つフィルタと、
式（３）の周波数特性を持つフィルタと、
式（４）の周波数特性を持つフィルタと、
式（１６）の周波数特性を持つフィルタと、
式（１７）の周波数特性を持つフィルタと、
式（１）における｜γ（ｆ）｜iおよび式（１６）における｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一つの周波数特性を持つフィルタと、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）もしくは式（１７）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決めれれた閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性、もしくは、上記２つのセンサで受信した受信信号の周波数スペクトルの振幅の絶対値の比の、分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積が予め決められたある閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタとの内のいずれか一つ、または、二つ以上の周波数特性を持つフィルタを持ち合わせているので、漏洩音の周波数帯域が未知な場合であっても異常箇所２の位置を精度良く特定することができる。
【０２７７】
また、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの時間的に不連続な信号が雑音であれば、移動する発信源の移動速度が小さく、ＳＣＯＴフィルタのみでは、雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧できないような場合であっても、漏洩箇所の位置を精度良く特定することができる。
【０２７８】
また、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が、漏洩音だけでなく、工場からの機械音や停止している車のエンジン音のような雑音であり、この雑音が支配的になっている周波数成分に関しても、精度良く漏洩箇所の特定を行うことができる。
【０２７９】
さらに、相互相関関数の包絡線を、複数回の繰り返し測定から平均化するという平均化処理をさらに行うことによって、漏洩音や雑音が、ランダムで周期性のない信号であるという問題を克服することができ、異常箇所２の位置の特定を、安定して行うことができる。
【０２８０】
上述した実施の形態２に係る異常箇所検出装置は、実施の形態１と同様な実施形態を採用することができ、要約すれば次の通りとなる。
１．被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための３つの超音波センサを備えると共に、これらの超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、式（１）で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγ1（ｆ）として、式（２）で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、式（３）で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、式（４）で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、σabs（ｆ）を上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散とし、σφ（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散として、式（１６）で表わされる周波数特性Ｈ7（ｆ）を持つフィルタＥと、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）とし、式（１７）で表わされる周波数特性Ｈ8（ｆ）を持つフィルタＦと、上記６つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence TrＡｎsform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部とを備える。
【０２８１】
２．上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜iおよび｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、または、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決められたある閾値以下になる周波数成分が０とするような周波数特性、もしくは、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積関する閾値σl（ｆ）がある閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかである。
【０２８２】
３．上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、式（５）で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含む。
【０２８３】
４．上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）を決定する。
【０２８４】
５．上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備える。
【０２８５】
６．上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と、予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定する。
【０２８６】
７．上記後処理部は、３つの超音波センサの内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの超音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ以外の超音波センサとで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定する。
【０２８７】
８．上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定する。
【０２８８】
９．被検査管に異常箇所が存在することにより発生する漏洩音を受信するための２つの超音波センサを備えると共に、これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ11（ｆ）とし、上記２つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ22（ｆ）として、式（１）で表わされる周波数特性Ｈ1（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタＡと、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγl（ｆ）として、式（２）で表わされる周波数特性Ｈ2（ｆ）を持つフィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、式（３）で表わされる周波数特性Ｈ3（ｆ）を持つフィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、式（４）で表わされる周波数特性Ｈ4（ｆ）を持つフィルタＤと、σabs（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散とし、σφ（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散として、式（１６）で表わされる周波数特性Ｈ7（ｆ）を持つフィルタＥと、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値をσl（ｆ）とし、式（１７）で表わされる周波数特性Ｈ8（ｆ）を持つフィルタＦと、上記６つの式の内、少なくともｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence TrＡｎsform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数を演算する相関処理部とを備える。
【０２８９】
１０．上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜iおよび｛１／（σabs（ｆ）・σφ（ｆ））｝iの内、いずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタ、またはｌｏｇj（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|1/kの内、いずれか一つの周波数特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決められたある閾値以下になる周波数成分が０となるような周波数特性、もしくは上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）が、予め決められたある閾値以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかである。
【０２９０】
１１．上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上限周波数をｆｅとして、式（５）で表わされる周波数特性Ｈ5（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含む。
【０２９１】
１２．上記前処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋ、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γl（ｆ）、および上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σabs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σφ（ｆ）との積に関する閾値σl（ｆ）を決定する。
【０２９２】
１３．上記信号処理部は、上記相関処理部により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関数の包絡線を平均化する後処理部を備える。
【０２９３】
１４．上記後処理部は、上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定する。
【０２９４】
１５．上記後処理部は、２つの超音波センサで受信した受信信号についての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏洩音が伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波センサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定する。
【０２９５】
１６．上記後処理部は、異常箇所が存在する場合としない場合の予備実験から得られる統計データに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値に関する閾値を決定する。
【０２９６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、異常箇所からの漏洩音の特徴と、導管の異常箇所の検査の際にしばしば問題となるような雑音の特徴とを、十分に考慮した前処理を施し、その後に相関処理を行い、さらに後処理を行うようにすることにより、雑音中に含まれる導管からの漏洩音を、漏洩音の周波数帯域が未知であり、且つ、導管の漏洩箇所の検査においてしばしば問題となるような雑音が存在するような場合であっても、漏洩音を効率良く抽出し、導管に存在する異常箇所の存在の有無と位置を精度良く特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１及び２による漏洩箇所検出装置の構成を示す模式図である。
【図２】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法を説明するための説明図である。
【図３】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図４】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図５】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図６】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法を説明するための説明図である。
【図７】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図８】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図９】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図１０】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法を説明するための説明図である。
【図１１】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図１２】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図１３】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図１４】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法を説明するための説明図である。
【図１５】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図１６】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図１７】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図１８】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法を説明するための説明図である。
【図１９】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図２０】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図２１】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図２２】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法を説明するための説明図である。
【図２３】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図２４】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図２５】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図２６】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法を説明するための説明図である。
【図２７】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図２８】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図２９】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図３０】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法を説明するための説明図である。
【図３１】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図３２】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図３３】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図３４】  この発明の実施の形態１及び２における信号処理方法の効果を説明するための説明図である。
【図３５】  従来例に係る漏洩箇所検出装置を説明するための構成図である。
【図３６】  従来例に係る漏洩箇所検出装置を説明するための構成図である。
【符号の説明】
１  導管、２  漏洩箇所、３ａ  超音波センサ、３ｂ  超音波センサ、３ｃ  超音波センサ、４  音圧測定器、５  相関器、６  地中、７  受信装置、７１  受信部、７２信号処理部、７２ａ  前処理部、７２ｂ  相関処理部、７２ｃ  後処理部、７３  表示部、７４  制御部、８  消火栓、９  レコーダー、１０  計算機。
【図１】
0003639145.tif 000068
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003639145.tif 000075
【図９】
0003639145.tif 000076
【図１０】
0003639145.tif 000077
【図１１】
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【図１２】
0003639145.tif 000079
【図１３】
0003639145.tif 000080
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0003639145.tif 000087
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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