(57)【要約】【課題】  送信器と管路長を算出する演算部を内蔵する受信器とが別体であり、測定対象の管路の両端の位置に制約がなく、管路長を測定することができる管路長測定装置を提供するものである。【解決手段】  管路長測定装置の送信器は、第１の水晶発振器と、スピーカと、第１のアンテナと、基準クロックに基づき、所定の周波数の電気信号を生成し、スピーカに出力すると同時に、基準クロックの同期信号を第１のアンテナに出力する制御部と、を備え、管路長測定装置の受信器は、マイクロホンと、第２のアンテナと、マイクロホンで受信される音波の音圧レベルを測定する音圧レベル測定部と、マイクロホンから入力される電気信号及び第２のアンテナから入力される同期信号に基づき、音波の伝播時間を算出すると共に、当該伝播時間及び音速の乗算により管路長を算出する管路長演算部と、管路長演算部により算出される管路長を表示する表示部と、を備える。【選択図】        図１
2014232011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路の一端に配設され、当該管路内に音波を送信する送信器と、当該管路の他端に配設され、当該管路内を伝播した前記音波を受信する受信器と、を備え、前記管路内における前記音波の伝播時間に基づいて管路長を測定する管路長測定装置において、
前記送信器は、
基準クロックを生成する第１の水晶発振器と、
電気信号を音声に変換し、音波として外部に送信するスピーカと、
電気信号を電波に変換して外部に送信する第１のアンテナと、
前記基準クロックに基づき、所定の周波数の電気信号を生成し、前記スピーカに出力すると同時に、前記基準クロックの同期信号を前記第１のアンテナに出力する制御部と、
を備え、
前記受信器は、
前記音波を受信し、音声を電気信号に変換するマイクロホンと、
電波を受信して電気信号に変換する第２のアンテナと、
前記マイクロホンで受信される音波の音圧レベルを測定する音圧レベル測定部と、
前記マイクロホンから入力される電気信号及び前記第２のアンテナから入力される同期信号に基づき、前記音波の伝播時間を算出すると共に、当該伝播時間及び音速の乗算により前記管路長を算出する管路長演算部と、
前記管路長演算部により算出される管路長を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする管路長測定装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の管路長測定装置において、
前記送信器の制御部が生成する所定の周波数の電気信号は、前記管路長を測定する場合に、２００Ｈｚ以上であり、４００Ｈｚ以下である周波数の電気信号であることを特徴とする管路長測定装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の管路長測定装置において、
前記スピーカから送信される音波のＡ特性音圧レベルが、１００ｄＢＡ以上であり、
前記送信器の制御部が生成する所定の周波数の電気信号は、前記管路長を測定する場合に、２００Ｈｚ以上であり、８００Ｈｚ以下である周波数の電気信号であることを特徴とする管路長測定装置。
【請求項４】
前記請求項１乃至３のいずれかに記載の管路長測定装置において、
前記受信器は、
前記スピーカから送信される音波の音圧レベルに対して前記マイクロホンで受信される音波の音圧レベルを減算することにより、音圧レベルの減衰量を算出する減衰量演算部と、
音圧レベルの減衰量に対応する管路の変形量を予め格納する格納部と、
前記格納部に格納される前記管路の変形量を参照し、前記減算量演算部により算出される前記音圧レベルの減衰量に対応する管路の変形量を抽出する変形量検出部と、
を備え、
前記表示部が、前記変形量検出部により抽出される管路の変形量を表示することを特徴とする管路長測定装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載の管路長測定装置において、
前記送信器の制御部が生成する所定の周波数の電気信号は、前記管路の変形量を測定する場合に、１６００Ｈｚである周波数の電気信号であることを特徴とする管路長測定装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至５のいずれかに記載の管路長測定装置において、
前記受信器が、基準クロックを生成する第２の水晶発振器を備え、
前記管路長演算部が、前記第２のアンテナから入力される同期信号に基づき、前記第２の水晶発振器により生成される基準クロックの開始タイミングを、前記第１の水晶発振器により生成される基準クロックの開始タイミングに合わせると共に、前記第２の水晶発振器により生成される基準クロックを基準にして、前記音波の伝播時間を算出することを特徴とする管路長測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、管路の長さ（管路長）を測定することができる管路長測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の管長測定方法は、低周波信号を管内に放射し、その伝達時間により管長を測定する方法であり、管内に放射すべき信号の発振周波数を５０Ｈｚから４００Ｈｚの間に設定したものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来の管路長測定方法は、管路内に配置された光ファイバ分布型温度センサによって管路内温度分布を検出し、また前記管路の一端から管路内に向けて発信した超音波パルス信号を管路の他端で受信して前記超音波パルス信号の伝達時間を検出し、前記超音波パルス信号の伝達速度を前記温度分布で補正しつつ前記伝達時間から管路長を測定する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１４１６０５号公報
【特許文献２】特開平４−５４４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の管長測定方法は、正弦波を送出するスピーカと音波を受信するマイクロホンとが一体となった装置を用いており、タイマーにより音波の到達時間を算出するのであるが、スピーカ及び低周波信号発生部間並びにマイクロホン及びアンプ間の配線長に制限があり、管路の端部が様々な位置にある管路に対応することができないという課題がある。
【０００６】
同様に、従来の管路長測定方法は、管路の一端に配置された超音波パルス信号の送信器と管路の他端に配置された超音波パルス信号の受信器とを含む信号処理回路によって測定しており、送信器及び信号処理回路間並びに受信器及び信号処理回路間の配線長に制限があり、管路の端部が様々な位置にある管路に対応することができないという課題がある。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、送信器と管路長を算出する演算部を内蔵する受信器とが別体であり、測定対象の管路の両端の位置に制約がなく、管路長を測定することができる管路長測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る管路長測定装置においては、管路の一端に配設され、当該管路内に音波を送信する送信器と、当該管路の他端に配設され、当該管路内を伝播した音波を受信する受信器と、を備え、送信器は、基準クロックを生成する第１の水晶発振器と、電気信号を音声に変換し、音波として外部に送信するスピーカと、電気信号を電波に変換して外部に送信する第１のアンテナと、基準クロックに基づき、所定の周波数の電気信号を生成し、スピーカに出力すると同時に、基準クロックの同期信号を第１のアンテナに出力する制御部と、を備え、受信器は、音波を受信し、音声を電気信号に変換するマイクロホンと、電波を受信して電気信号に変換する第２のアンテナと、マイクロホンで受信される音波の音圧レベルを測定する音圧レベル測定部と、マイクロホンから入力される電気信号及び第２のアンテナから入力される同期信号に基づき、音波の伝播時間を算出すると共に、当該伝播時間及び音速の乗算により管路長を算出する管路長演算部と、管路長演算部により算出される管路長を表示する表示部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る管路長測定装置においては、測定対象の管路の両端の位置に制約がなく、管路長を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は本実施形態に係る管路長測定装置の送信器の概略構成を示すブロック図であり、（ｂ）は本実施形態に係る管路長測定装置の受信器の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）は測定対象の管路の一例を説明するための説明図であり、（ｂ）は図１（ｂ）に示す受信器の他の実施例を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は正常な管路の通過後における音波のＡ特性音圧レベルの周波数特性を示すグラフであり、（ｂ）は２０ｍの正常な管路の通過後における音波の波形である。
【図４】（ａ）は４０ｍの正常な管路にＡ特性音圧レベル１３０ｄＢＡで周波数３１５Ｈｚの音波を通過させた前後の音波の波形であり、（ｂ）は４０ｍの正常な管路にＡ特性音圧レベル１３０ｄＢＡで周波数５００Ｈｚの音波を通過させた前後の音波の波形であり、（ｃ）は４０ｍの正常な管路にＡ特性音圧レベル１３０ｄＢＡで周波数８００Ｈｚの音波を通過させた前後の音波の波形である。
【図５】（ａ）は４０ｍの正常な管路にＡ特性音圧レベル１３０ｄＢＡで周波数１０００Ｈｚの音波を通過させた前後の音波の波形であり、（ｂ）は４０ｍの正常な管路にＡ特性音圧レベル１３０ｄＢＡで周波数１６００Ｈｚの音波を通過させた前後の音波の波形であり、（ｃ）は４０ｍの正常な管路にＡ特性音圧レベル１３０ｄＢＡで周波数２０００Ｈｚの音波を通過させた前後の音波の波形である。
【図６】（ａ）は４０ｍの正常な管路に周波数３１５Ｈｚの音波を通過させた前後のオシロスコープにおける音波の波形であり、（ｂ）は４０ｍの正常な管路に周波数５００Ｈｚの音波を通過させた前後のオシロスコープにおける音波の波形であり、（ｃ）は４０ｍの正常な管路に周波数８００Ｈｚの音波を通過させた前後のオシロスコープにおける音波の波形である。
【図７】（ａ）は４０ｍの正常な管路に周波数１０００Ｈｚの音波を通過させた前後のオシロスコープにおける音波の波形であり、（ｂ）は４０ｍの正常な管路に周波数１６００Ｈｚの音波を通過させた前後のオシロスコープにおける音波の波形であり、（ｃ）は４０ｍの正常な管路に周波数２０００Ｈｚの音波を通過させた前後のオシロスコープにおける音波の波形である。
【図８】（ａ）は図１に示す管路長測定装置における管路内の音波の伝搬時間の測定原理を説明するための説明図であり、（ｂ）は図１に示す管路長測定装置における送信器及び受信器間の同期を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る管路長測定装置は、宅内に配設された管路や地下に埋設された管路（地下埋設管）の長さ（管路長）を測定することができる装置であり、以下の説明においては、図２（ａ）に示すように、宅内２００に配設された管路２０１の長さを測定する場合について説明する。
管路長測定装置は、図１及び図２（ａ）に示すように、宅内２００の管路２０１の一端２０１ａに配設され、当該管路２０１内に音波を送信する送信器１０と、当該管路２０１の他端２０１ｂに配設され、当該管路２０１内を伝播した音波を受信する受信器２０と、を備え、管路２０１内における音波の伝播時間に基づいて管路長を測定する。
なお、宅内２００の管路２０１は、日本工業規格ＪＩＳＣ８４１１「合成樹脂製可とう電線管」で規格化されているＣＤ管（非耐燃性（自己消火性のない）のもの）やＰＦ管（耐燃性（自己消火性のある）のもの）である。
特に、一般家庭やビルに使用される管路２０１は、近似内径がφ１６ｍｍである管が主であり、宅内２００に使用される管路２０１は、波付管が主である。
【００１２】
送信器１０は、図１（ａ）に示すように、受信器２０との同期を取るための基準クロックを生成する水晶発振器（以下、第１の水晶発振器１１と称す）と、電気信号を音声に変換し、音波として外部に送信するスピーカ１２ａと、電気信号を電波に変換して外部に送信するアンテナ（以下、第１のアンテナ１３と称す）と、を備える。
また、送信器１０は、基準クロックに基づき、所定の周波数の電気信号を生成し、スピーカ１２ａに出力すると同時に、基準クロックの同期信号を第１のアンテナ１３に出力する制御部１４を備える。
また、送信器１０は、制御部１４から入力される電気信号を増幅してスピーカ１２ａに出力するアンプ１２ｂと、送信器１０の電源をオン／オフするための電源ボタン１５ａと、スピーカ１２ａからの音声出力を停止するための消音ボタン１５ｂと、送信器１０の電源のオン／オフ状態をＬＥＤ（light emitting diode：発光ダイオード）の点灯／消灯で外部に報知する電源ランプ１６と、を備える。
【００１３】
制御部１４は、ワンチップマイコンに実装されたＣＰＵ（central processing unit：中央処理装置）であり、第１の水晶発振器１１、第１のアンテナ１３、アンプ１２ｂ、電源ボタン１５ａ、消音ボタン１５ｂ及び電源ランプ１６がそれぞれ接続される。
また、制御部１４は、電源ボタン１５ａの押下（例えば、長押し）に基づき、送信器１０の電源を入り切りし、制御信号を電源ランプ１６に送信して、電源をオフからオンに切り換えた場合に、電源ランプ１６を点灯させ、電源をオンからオフに切り換えた場合に、電源ランプ１６を消灯させる。
また、制御部１４は、消音ボタン１５ｂの押下に基づき、スピーカ１２ａ（アンプ１２ｂ）への音声信号の出力を停止する。
【００１４】
なお、本実施形態に係るスピーカ１２ａは、送信器１０本体からケーブルを介して引き出され、管路２０１内に挿入できる構成である。
また、本実施形態に係る第１のアンテナ１３は、アンテナ及び送信ユニットが一体である株式会社サーキットデザイン製「３１５ＭＨｚ帯特定小電力無線ユニット送信機：ＲＴＭ−１」を用いているが、送信用アンテナに限られるものではなく、送受信用アンテナを用いてもよい。
【００１５】
受信器２０は、図１（ｂ）に示すように、音波を受信し、音声を電気信号に変換するマイクロホン２１ａと、電波を受信して電気信号に変換するアンテナ（以下、第２のアンテナ２２と称す）と、マイクロホン２１ａで受信される音波の音圧レベルを測定する音圧レベル測定部２１ｂと、を備える。
また、受信器２０は、マイクロホン２１ａから入力される電気信号及び第２のアンテナ２２から入力される同期信号に基づき、音波の伝播時間を算出すると共に、当該伝播時間と音速との乗算により管路長を算出する管路長演算部２３ａと、スピーカ１２ａから送信される音波の音圧レベルに対してマイクロホン２１ａで受信される音波の音圧レベルを減算することにより、音圧レベルの減衰量を算出する減衰量演算部２３ｂと、を備える。
また、受信器２０は、音圧レベルの減衰量に対応する管路２０１の変形（潰れ）量を予め格納する格納部２４と、格納部２４に格納される管路２０１の変形量を参照し、減衰量演算部２３ｂにより算出される音圧レベルの減衰量に対応する管路２０１の変形量を抽出する変形量検出部２３ｃと、管路長演算部２３ａにより算出される管路長及び変形量検出部２３ｃにより抽出される管路２０１の変形量を表示する表示部２５（例えば、７セグメントディスプレイ）と、を備える。
【００１６】
さらに、受信器２０は、管路２０１内の温度を測定し、管路長演算部２３ａに測定結果を出力する温度センサ２６と、マイクロホン２１ａにより変換される電気信号のうち所定の周波数の信号を通過させ、管路長演算部２３ａ及び減衰量演算部２３ｂに出力するバンドパスフィルタ（Band-pass filter:ＢＰＦ）２１ｃと、基準クロックを生成する水晶発振器（以下、第２の水晶発振器２７と称す）と、を備える。
【００１７】
なお、管路長演算部２３ａは、温度センサ２６により測定した管路２０１内の温度ｔ［℃］と次式（１）に基づき、音速ｖ［ｍ／ｓ］の温度補正を行うものとする。
【００１８】
ｖ＝３３１．５＋０．６ｔ                  （１）
【００１９】
また、管路長演算部２３ａは、第２のアンテナ２２から入力される同期信号に基づき、第２の水晶発振器２７により生成される基準クロックの開始タイミングを、第１の水晶発振器１１により生成される基準クロックの開始タイミングに合わせることにより、第２のアンテナ２２で電波を受信できない場合に、第２の水晶発振器２７により生成される基準クロックを基準にして、音波の伝播時間を算出することができる。
【００２０】
また、受信器２０は、バンドパスフィルタ２１ｃから入力される電気信号を増幅して管路長演算部２３ａに出力するアンプ２１ｄと、受信器２０の電源をオン／オフするための電源ボタン２８と、受信器２０の電源のオン／オフ状態をＬＥＤの点灯／消灯で外部に報知する電源ランプ２９ａと、受信器２０の無線の受信／非受信状態をＬＥＤの点灯／消灯で外部に報知する無線受信ランプ２９ｂと、を備える。
【００２１】
管路長演算部２３ａ、減衰量演算部２３ｂ及び変形量検出部２３ｃは、ワンチップマイコンに実装されたＣＰＵ（制御部２３）に構成され、制御部２３は、音圧レベル測定部２１ｂ、アンプ２１ｄ、第２のアンテナ２２、格納部２４、表示部２５、温度センサ２６、第２の水晶発振器２７、電源ボタン２８及び表示ランプ２９（電源ランプ２９ａ、無線受信ランプ２９ｂ）がそれぞれ接続される。
また、制御部２３は、電源ボタン２８の押下（例えば、長押し）に基づき、受信器２０の電源を入り切りし、制御信号を電源ランプ２９ａに送信して、電源をオフからオンに切り換えた場合に、電源ランプ２９ａを点灯させ、電源をオンからオフに切り換えた場合に、電源ランプ２９ａを消灯させる。
また、制御部２３は、第２のアンテナ２２による電波の受信に基づき、制御信号を無線受信ランプ２９ｂに送信して、電波の受信中に、無線受信ランプ２９ｂを点灯させ、電波の非受信中に、無線受信ランプ２９ｂを消灯させる。
【００２２】
なお、本実施形態に係るマイクロホン２１ａは、受信器２０本体からケーブルを介して引き出され、管路２０１内に挿入できる構成である。
また、本実施形態に係る第２のアンテナ２２は、アンテナ及び受信ユニットが一体である株式会社サーキットデザイン製「３１５ＭＨｚ帯特定小電力無線ユニット受信機：ＲＲＭ−１」を用いているが、受信用アンテナに限られるものではなく、送受信用アンテナを用いてもよい。
【００２３】
なお、本実施形態に係る第１の水晶発振器１１及び第２の水晶発振器２７は、送信器１０及び受信器２０間で基準クロックを電波で送受信して同期を取るために、高精度である必要は無く、例えば、精度が２０ｐｐｍ〜５０ｐｐｍである性能がそれほど高くない安価な水晶発振子を用いることで、管路長測定装置（送信器１０、受信器２０）の低コスト化を図ることができる。
【００２４】
すなわち、本実施形態に係る第２の水晶発振器２７は、性能がそれほど高くない水晶発振子を用いているため、第１の水晶発振器１１の基準クロックとのずれが生じるのであるが、受信器２０は、第１の水晶発振器１１の基準クロックを無線により送信器１０から所定の時間間隔で受信して、電波を受信する度に、第１の水晶発振器１１に対する第２の水晶発振器２７のずれを補正することで、第２の水晶発振器２７の性能を補っている。
【００２５】
ここで、送信器１０の制御部１４が生成する音声出力用の電気信号における所定の周波数について、最適な周波数帯域を求めるために、以下の実験を行った。
まず、管路長を測定するための最適な周波数帯域を、以下の第１の実験、第２の実験及び第３の実験により検証した。
【００２６】
第１の実験では、室内の温度が２３度であり、室内の騒音（Ａ特性音圧レベル）が約６０ｄＢＡである環境下において、管路長が２０ｍ、３０ｍ又は４０ｍである管路２０１に対して、スピーカから送信される音波のＡ特性音圧レベルを９０ｄＢＡに調整して管路２０１の一端２０１ａから下表１に示す周波数の音波（正弦波）をそれぞれ送信し、管路２０１の他端２０１ｂから外部の１ｃｍ離れた位置でＡ特性音圧レベルを騒音計でそれぞれ測定した。
この測定結果を下表１及び図３に示す。なお、管路長４０ｍの管路２０１に対する周波数１２５０Ｈｚ、１６００Ｈｚ及び２０００Ｈｚの音波による測定では、音波が騒音計で受信することができず、測定不能であった。
【００２７】
【表１】
2014232011.tif 000003
【００２８】
表１及び図３（ａ）に示すように、低い周波数であるほど、送信時のＡ特性音圧レベル（９０ｄＢＡ）に対するＡ特性音圧レベルの減衰量が小さく、音波が遠方まで伝播し、受信側で音波を精度よく受信できることがわかる。
特に、本実施形態に係る管路長測定装置は、宅内２００の様々な長さの管路２０１に対応させるためにも、検証対象は管路長が長い管路２０１の方がよく、４０ｍ管を基準に考えると、送信時のＡ特性音圧レベル（９０ｄＢＡ）に近いＡ特性音圧レベルとなる４００Ｈｚ以下の周波数に音波の周波数を設定することが好ましいことがわかる。
【００２９】
また、図３（ｂ）に示す波形を見ると、周波数１２５Ｈｚの音波では、正弦波の波形が崩れており、高い周波数であるほど、正弦波の波形が明確になり、周波数２００Ｈｚ以上の音波では、周波数１６０Ｈｚの音波の場合と比較してノイズが少なく、正弦波の波形が十分に判別することができることがわかる。このため、２００Ｈｚ以上の周波数を音波の周波数に設定することが好ましい。
【００３０】
すなわち、送信器１０の制御部１４が生成する所定の周波数の電気信号（音声出力）は、管路長を測定する場合に、２００Ｈｚ以上であり、４００Ｈｚ以下である周波数の電気信号であることが好ましい。
【００３１】
また、第２の実験では、管路長が４０ｍである管路２０１に対して、スピーカから送信される音波のＡ特性音圧レベルを１３０ｄＢＡに調整して管路２０１の一端２０１ａから周波数３１５Ｈｚ、５００Ｈｚ、８００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１６００Ｈｚ又は２０００Ｈｚの音波（正弦波）をそれぞれ送信し、管路２０１の他端２０１ｂにおいてマイクロホンで受信して、スピーカからの送信信号（電圧）に対するマイクロホンでの受信信号（電圧）をそれぞれ測定した。この測定結果を図４及び図５に示す。
図４及び図５に示すように、マイクロホンでの受信信号（電圧）は、低い周波数であるほど、正弦波の波形が明確に表れていることがわかる。
【００３２】
また、第３の実験では、管路長が４０ｍである管路２０１に対して、スピーカから送信される音波のＡ特性音圧レベルを適宜調整して管路２０１の一端２０１ａから周波数３１５Ｈｚ、５００Ｈｚ、８００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、１６００Ｈｚ又は２０００Ｈｚの音波（正弦波）をそれぞれ送信し、管路２０１の他端２０１ｂにおいてマイクロホンで受信して、スピーカからの送信信号及びマイクロホンでの受信信号の波形をオシロスコープで観測した。このオシロスコープにおける波形を図６及び図７に示す。
図６及び図７に示すように、スピーカから送信される音波のＡ特性音圧レベルが１００ｄＢＡ以上であれば、８００Ｈｚの周波数に音波の周波数を設定してもよいことがわかる。
【００３３】
すなわち、送信器１０の制御部１４が生成する所定の周波数の電気信号（音声出力）は、管路長を測定する場合に、スピーカ１２ａから送信される音波のＡ特性音圧レベルが１００ｄＢＡ以上であれば、２００Ｈｚ以上であり、８００Ｈｚ以下である周波数の電気信号であることが好ましい。
【００３４】
つぎに、管路２０１の変形量（潰れ）を検出するための最適な周波数帯域を、以下の第４の実験及び第５の実験により検証した。
まず、第４の実験として、潰れていない正常な管路２０１を対象に音波の伝播特性を検証した。
第４の実験では、室内の騒音（Ａ特性音圧レベル）が約５０ｄＢＡである環境下において、正常な管路２０１に対して、管路２０１の一端２０１ａから外部の１ｃｍ離れた位置にあるスピーカから送信される音波のＡ特性音圧レベルを適宜調整して下表２に示す周波数の音波をそれぞれ送信し、管路２０１の他端２０１ｂから外部の１ｃｍ離れた位置でＡ特性音圧レベルを騒音計でそれぞれ測定した。
【００３５】
この測定結果を下表２に示す。
なお、下表２においては、管路長が１０ｍ又は２０ｍである管路２０１を対象にしており、管路２０１の一端２０１ａから外部の１ｃｍ離れた位置にあるスピーカから送信される音波のＡ特性音圧レベル（入力値）と、管路２０１の他端２０１ｂから外部の１ｃｍ離れた位置でＡ特性音圧レベル（出力値）とを測定し、入力値からの出力値の差を算出した結果である。
【００３６】
【表２】
2014232011.tif 000004
【００３７】
表２に示すように、１０００Ｈｚ以下の周波数の場合は、出力値が入力値と比較して大きくなっており、管路２０１内で共鳴現象が生じていると考えられる。このため、管路２０１の変形量（潰れ）を検出するための最適な周波数帯域を検証するにあたり、１０００Ｈｚ以下の周波数では、管路２０１内の共鳴現象の影響があり、参考にすることができないことになる。
【００３８】
第５の実験では、室内の騒音（Ａ特性音圧レベル）が約５０ｄＢＡである環境下において、正常な管路２０１と内部にボールを詰めた管路２０１（潰れを模擬した管路２０１）とに対して、スピーカから送信される音波のＡ特性音圧レベルを９０ｄＢＡに調整して管路２０１の一端２０１ａから下表３〜下表１０に示す周波数の音波をそれぞれ送信し、管路２０１の他端２０１ｂから外部の１ｃｍ離れた位置でＡ特性音圧レベルを騒音計でそれぞれ測定した。
【００３９】
この測定結果を下表３〜下表１０に示す。
なお、下表３においては、管路長が１０ｍである管路２０１を対象にしており、正常な管路２０１のＡ特性音圧レベル（初期値）と、管路２０１の断面積に対して９４％の潰れ（ボール）が他端２０１ｂ側から３ｍ又は５ｍの位置にある管路２０１のＡ特性音圧レベルとを測定し、初期値からの差を算出した結果である。
また、下表４においては、下表３の実験と同様の実験を行った２回目の結果である。
【００４０】
【表３】
2014232011.tif 000005
【００４１】
【表４】
2014232011.tif 000006
【００４２】
また、下表５においては、管路長が１０ｍである管路２０１を対象にしており、正常な管路２０１のＡ特性音圧レベル（初期値）と、管路２０１の断面積に対して５８％の潰れ（ボール）が他端２０１ｂ側から３ｍ又は５ｍの位置にある管路２０１のＡ特性音圧レベルとを測定し、初期値からの差を算出した結果である。
【００４３】
【表５】
2014232011.tif 000007
【００４４】
また、下表６においては、管路長が１０ｍである管路２０１を対象にしており、正常な管路２０１のＡ特性音圧レベル（初期値）と、管路２０１の断面積に対して３５％の潰れ（ボール）が他端２０１ｂ側から３ｍ、５ｍ又は８ｍの位置にある管路２０１のＡ特性音圧レベルとを測定し、初期値からの差を算出した結果である。
【００４５】
【表６】
2014232011.tif 000008
【００４６】
また、下表７においては、管路長が１０ｍである管路２０１を対象にしており、正常な管路２０１のＡ特性音圧レベル（初期値）と、管路２０１の断面積に対して３５％の潰れ（ボール）が他端２０１ｂ側から３ｍの位置にある管路２０１のＡ特性音圧レベルとを測定し、初期値からの差を算出した２回目の結果である。
【００４７】
【表７】
2014232011.tif 000009
【００４８】
また、下表８においては、管路長が２０ｍである管路２０１を対象にしており、正常な管路２０１のＡ特性音圧レベル（初期値）と、管路２０１の断面積に対して９４％の潰れ（ボール）が他端２０１ｂ側から３ｍ又は５ｍの位置にある管路２０１のＡ特性音圧レベルとを測定し、初期値からの差を算出した結果である。
【００４９】
【表８】
2014232011.tif 000010
【００５０】
また、下表９においては、管路長が２０ｍである管路２０１を対象にしており、正常な管路２０１のＡ特性音圧レベル（初期値）と、管路２０１の断面積に対して５８％の潰れ（ボール）が他端２０１ｂ側から３ｍ、５ｍ又は１０ｍの位置にある管路２０１のＡ特性音圧レベルとを測定し、初期値からの差を算出した結果である。
【００５１】
【表９】
2014232011.tif 000011
【００５２】
また、下表１０においては、管路長が２０ｍである管路２０１を対象にしており、正常な管路２０１のＡ特性音圧レベル（初期値）と、管路２０１の断面積に対して３５％の潰れ（ボール）が他端２０１ｂ側から３ｍ、５ｍ又は１０ｍの位置にある管路２０１のＡ特性音圧レベルとを測定し、初期値からの差を算出した結果である。
【００５３】
【表１０】
2014232011.tif 000012
【００５４】
なお、表３〜表１０において、出力値である他端（受信器）側のＡ特性音圧レベルが５０ｄＢＡ程度の数値を示している欄は、第５の実験がＡ特性音圧レベル約５０ｄＢＡである環境下で実験しているため、音波が他端（受信器）側にほとんど届いていないと考えられる。
また、宅内２００に配設されている管路２０１が管路２０１の断面積に対して半分以上の潰れが生じていることは稀であるため、３５％の潰れの管路２０１に対する実験結果（表６、表７、表１０）を参考にした場合に、初期値と出力値との差が、１６００Ｈｚの周波数において、Ａ特性音圧レベル約５０ｄＢＡ近傍になる周波数と１０００Ｈｚ以下の周波数とを除く他の周波数と比較して、多少大きく現れていることがわかる。
【００５５】
すなわち、送信器１０の制御部１４が生成する所定の周波数の電気信号（音声出力）は、管路２０１の変形量（潰れ）を測定する場合に、１６００Ｈｚである周波数の電気信号であることが好ましい。
【００５６】
つぎに、本実施形態に係る管路長測定装置の処理動作について説明する。
まず、作業者は、送信器１０の電源ボタン１５ａを押下して送信器１０の電源をオンし、送信器１０のスピーカ１２ａを測定対象の管路２０１の一端２０１ａに挿入する。
また、作業者は、受信器２０の電源ボタン２８を押下して受信器２０の電源をオンし、受信器２０のマイクロホン２１ａを当該管路２０１の他端２０１ｂに挿入する。
【００５７】
受信器２０の制御部２３は、電源ボタン２８の押下により、表示ランプ２９に制御信号を送信して、表示ランプ２９（電源ランプ２９ａ）を点灯させる
送信器１０の制御部１４は、電源ボタン１５ａの押下により、電源ランプ１６に制御信号を送信して、電源ランプ１６を点灯させると共に、第１の水晶発振器１１から入力される基準クロックに基づき、所定の周波数（例えば、３３３Ｈｚ（管路長測定用）、１６００Ｈｚ（管路変形検出用））の電気信号を生成し、当該電気信号をアンプ１２ｂにより増幅させてスピーカ１２ａに出力すると同時に、基準クロックの同期信号を第１のアンテナ１３に出力する。
【００５８】
送信器１０のスピーカ１２ａは、アンプ１２ｂから入力される電気信号を音声に変換し、音波として外部に送信する。
また、送信器１０の第１のアンテナ１３は、電気信号を電波に変換して、制御部１４の制御により、スピーカ１２ａからの音波の送信と同時に外部に電波を送信する。
なお、本実施形態に係る送信器１０は、図８（ａ）に示すように、音波及び電波を断続的に１秒間隔で送信する。
【００５９】
そして、受信器２０の第２のアンテナ２２は、送信器１０からの電波を受信して電気信号に変換し、同期信号として制御部２３を出力する。
受信器２０の制御部２３は、表示ランプ２９に制御信号を送信して、表示ランプ２９（無線受信ランプ２９ｂ）を点灯させる。
【００６０】
また、受信器２０の制御部２３は、図８（ｂ）に示すように、第２のアンテナ２２からの同期信号に基づき、第１の水晶発振器１１の基準クロックに対する第２の水晶発振器２７の基準クロックのずれを補正して、送信器１０と受信器２０とを同期させる。
【００６１】
なお、本実施形態に係る受信器２０は、電源をオンして所定の時間内に、送信器１０からの電波が受信できない場合に、電源を強制的にオフする仕様であり、作業者は、電波の届く位置にて受信器２０を再起動させて、送信器１０と受信器２０とを同期させる。
【００６２】
また、受信器２０のマイクロホン２１ａは、送信器１０からの音波を受信し、音声を電気信号に変換して、バンドパスフィルタ２１ｃに電気信号を出力する。
受信器２０は、バンドパスフィルタ２１ｃが所定の周波数（例えば、３３３Ｈｚ（管路長測定用））の信号を通過させ、アンプ２１ｄがバンドパスフィルタ２１ｃから入力される電気信号を増幅して制御部２３の管路長演算部２３ａに出力する。
また、受信器２０は、バンドパスフィルタ２１ｃが所定の周波数（例えば、１６００Ｈｚ（管路変形検出用））の信号を通過させ、音圧レベル測定部２１ｂに出力する。
【００６３】
また、受信器２０の温度センサ２６は、管路２０１内の温度を測定し、管路長演算部２３ａに測定結果を出力する。
そして、受信器２０の管路長演算部２３ａは、温度センサ２６により測定した管路２０１内の温度ｔ［℃］と前述した式（１）に基づき、音速ｖ［ｍ／ｓ］を算出する。
【００６４】
また、受信器２０の管路長演算部２３ａは、図８（ｂ）に示すように、第２のアンテナ２２から入力される同期信号（第１の水晶発振器１１の基準クロック、補正後における第２の水晶発振器２７の基準クロック）の開始タイミングとマイクロホン２１ａから入力される音声信号の開始タイミングとの差分に基づき、管路２０１内の音波の伝搬時間を算出し、当該伝播時間と温度補正した音速ｖとの乗算により管路長を算出して、演算結果を表示部２５に出力する。
【００６５】
また、受信器２０の音圧レベル測定部２１ｂは、バンドパスフィルタ２１ｃから入力される所定の周波数（例えば、１６００Ｈｚ（管路変形検出用））の信号に基づき、マイクロホン２１ａで受信した音波の音圧レベルを測定し、測定結果を減衰量演算部２３ｂに出力する。
【００６６】
受信器２０の減衰量演算部２３ｂは、送信器１０のスピーカ１２ａから送信される音波の音圧レベルと、音圧レベル測定部２１ｂから入力される測定データ（マイクロホン２１ａで受信される音波の音圧レベル）との減算により、音圧レベルの減衰量を算出し、演算結果を変形量検出部２３ｃに出力する。
【００６７】
なお、本実施形態に係る受信器２０は、送信器１０のスピーカ１２ａから送信される音波の音圧レベルを格納部２４が予め記憶しているのであるが、送信器１０及び受信器２０間の無線通信により、送信器１０のスピーカ１２ａから送信される音波の音圧レベルの情報を送信器１０から取得してもよい。
特に、送信器１０のスピーカ１２ａから送信される音波は、管路長が長くなるほど、音圧レベルによっては管路２０１の他端２０１ｂに届かない場合も考えられる。このため、送信器１０のスピーカ１２ａから送信される音波は、Ａ特性音圧レベルとして、例えば、９０ｄＢＡを標準とし、管路２０１の他端２０１ｂに届かない場合に、１３０ｄＢＡに切り換える構成にすることも考えられる。
この場合に、送信器１０のスピーカ１２ａから送信される音波の音圧レベルの切り換えを指示する切り換えボタンを送信器１０に備えてもよいし、受信器２０に切り換えボタンを備え、受信器２０の切り換えボタンを押下することにより、受信器２０から送信器１０に無線により指示信号を送信し、送信器１０が指示信号に基づいて音圧レベルを切り換えることも考えられる。
【００６８】
そして、受信器２０の変形量検出部２３ｃは、格納部２４に格納される管路２０１の変形量を参照し、減衰量演算部２３ｂから入力される音圧レベルの減衰量に対応する管路２０１の変形量を抽出して、抽出した管路２０１の変形量を表示部２５に出力する。
【００６９】
そして、受信器２０の表示部２５は、管路長演算部２３ａから入力される管路長及び変形量検出部２３ｃから入力される管路２０１の変形量を表示する。
【００７０】
なお、本実施形態に係る受信器２０は、１秒間隔で電波を受信する度に、制御部２３が第２の水晶発振器２７のずれを補正し、管路長演算部２３ａが管路２０１内の音波の伝搬時間及び管路長を算出し、測定対象の管路２０１の管路長を表示部２５にサイクリックに表示させる。
【００７１】
また、本実施形態に係る管路長測定装置は、管路２０１の大まかな潰れ具合を検出するのであれば、管路２０１の潰れ具合の基準となる音圧レベルの閾値（例えば、第１の閾値：５ｄＢＡ、第２の閾値：２ｄＢＡ）を格納部２４に記憶しておき、変形量検出部２３ｃが、減衰量演算部２３ｂから入力される音圧レベルの減衰量と閾値とを比較して、管路２０１の潰れ具合を判定（例えば、減衰量≧５ｄＢＡ：ほぼ潰れた状態、２ｄＢＡ≦減衰量＜５ｄＢＡ：５０％程度潰れた状態、１ｄＢＡ≦減衰量＜２ｄＢＡ：多少潰れている可能性あり）する構成であってもよい。
【００７２】
なお、本実施形態に係る管路長測定装置は、測定対象とする管路２０１として、ＣＤ管やＰＦ管などの近似内径がφ１６ｍｍである管に限定されるものではなく、例えば、下表１１に示すように、管路の内径がφ４ｍｍ〜φ１５０ｍｍに対しても対応可能である。
【００７３】
【表１１】
2014232011.tif 000013
【００７４】
以上のように、本実施形態に係る管路長測定装置は、送信器１０と管路長を算出する演算部を内蔵する受信器２０とが別体であり、測定対象の管路２０１の両端の位置に制約がなく、管路長を測定することができるという作用効果を奏する。
【００７５】
また、本実施形態に係る管路長測定装置は、無線通信により送信器１０及び受信器２０間の同期を常に取ることで、性能がそれほど高くない安価な水晶発振子を送信器１０及び受信器２０に使用することができ、低コスト化を図ることができるという作用効果を奏する。
【００７６】
また、本実施形態に係る管路長測定装置は、受信器２０で受信する音波の音圧レベルに基づき、管路２０１の変形量を検出することにより、管路２０１が潰れているか否かを事前に確認することができ、管路２０１が潰れていた場合に、光ファイバーケーブル等の引込工事における管路２０１にケーブルを挿通させるまでもなく、別の方法での施工を選択することもできるという作用効果を奏する。
【００７７】
なお、本実施形態に係る管路長測定装置は、管路長を測定する構成（管路長演算部２３ａ）と、管路２０１の変形量を検出する構成（音圧レベル測定部２１ｂ、減衰量演算部２３ｂ、変形量検出部２３ｃ、格納部２４）とを備えた受信器２０であるが、管路長のみを測定するのであれば、図２（ｂ）に示すように、管路２０１の変形量を検出する構成を省略してもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１０    送信器
１１    第１の水晶発振器
１２ａ  スピーカ
１２ｂ  アンプ
１３    第１のアンテナ
１４    制御部
１５ａ  電源ボタン
１５ｂ  消音ボタン
１６    電源ランプ
２０    受信器
２１ａ  マイクロホン
２１ｂ  音圧レベル測定部
２１ｃ  バンドパスフィルタ
２１ｄ  アンプ
２２    第２のアンテナ
２３    制御部
２３ａ  管路長演算部
２３ｂ  減衰量演算部
２３ｃ  変形量検出部
２４    格納部
２５    表示部
２６    温度センサ
２７    第２の水晶発振器
２８    電源ボタン
２９    表示ランプ
２９ａ  電源ランプ
２９ｂ  無線受信ランプ
２００  宅内
２０１  管路
２０１ａ  一端
２０１ｂ  他端
【図１】
2014232011.tif 000014
【図２】
2014232011.tif 000015
【図３】
2014232011.tif 000016
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014232011.tif 000020
【図８】
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