(57)【要約】【課題】集音センサの健全性を容易かつ精度よく診断可能な集音センサ診断装置を提供する。【解決手段】集音センサ診断装置１は、診断の対象とする集音センサ２０を介して基準音信号の入力を受け付ける音信号受付部１１と、基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布を算出する音圧分布演算部１２と、周波数成分ごとの音圧値の分布に基づいて、音圧閾値を算出する音圧閾値演算部１３と、音信号受付部１１及び音圧分布演算部１２により新たに取得した基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布と、先に算出した音圧閾値と、を比較して集音センサ２０の異状の有無を判定する異状判定部１４と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
診断の対象とする集音センサを介して基準音信号の入力を受け付ける音信号受付部と、
前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布を算出する音圧分布演算部と、
前記周波数成分ごとの音圧値の分布に基づいて、音圧閾値を算出する音圧閾値演算部と、
前記音信号受付部及び前記音圧分布演算部により新たに取得した前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布と、先に算出した前記音圧閾値と、を比較して前記集音センサの異状の有無を判定する異状判定部と、
を備えることを特徴とする集音センサ診断装置。
【請求項２】
前記音信号受付部は、
所定の周波数帯域全域に渡って略均一な音圧値の分布を有する基準音の感知に基づいて前記集音センサが生成する基準音信号の入力を受け付ける
ことを特徴とする請求項１に記載の集音センサ診断装置。
【請求項３】
前記音圧閾値演算部は、
前記周波数成分ごとの音圧値の分布のうち一部の周波数帯域に属する音圧値の平均値または標準偏差に基づいて、音圧閾値を算出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の集音センサ診断装置。
【請求項４】
前記音圧閾値演算部は、
前記周波数成分ごとの音圧値の分布を２以上の小帯域に区分するとともに、当該小帯域に属する音圧値ごとの平均値または標準偏差に基づいて、当該小帯域ごとに音圧閾値を算出する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の集音センサ診断装置。
【請求項５】
前記異状判定部は、
前記音信号受付部及び前記音圧分布演算部により新たに取得した前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値のうちの何れかが、前記音圧閾値を下回っていた場合に、前記集音センサを異状と判定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の集音センサ診断装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の集音センサ診断装置と、
一定の基準音を出力するキャリブレータと、
を備え、
前記キャリブレータは、
前記集音センサと、当該集音センサを他の設備に取り付けるための装着治具と、を一体としたセンサユニットごとに着脱可能とする装着部を備える
ことを特徴とする集音センサ診断システム。
【請求項７】
音信号受付部が、診断の対象とする集音センサを介して基準音信号の入力を受け付けるステップと、
音圧分布演算部が、前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布を算出するステップと、
音圧閾値演算部が、前記周波数成分ごとの音圧値の分布に基づいて、音圧閾値を算出するステップと、
異状判定部が、前記音信号受付部及び前記音圧分布演算部により新たに取得した前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布と、先に算出した前記音圧閾値と、を比較して前記集音センサの異状の有無を判定するステップと、
を有する集音センサ診断方法。
【請求項８】
集音センサ診断装置のコンピュータを、
診断の対象とする集音センサを介して基準音信号の入力を受け付ける音信号受付手段、
前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布を算出する音圧分布演算手段、
前記周波数成分ごとの音圧値の分布に基づいて、音圧閾値を算出する音圧閾値演算手段、
前記音信号受付手段及び前記音圧分布演算手段により新たに取得した前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布と、先に算出した前記音圧閾値と、を比較して前記集音センサの異状の有無を判定する異状判定手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集音センサ診断装置、集音センサ診断システム、集音センサ診断方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱管内における水などの、燃料の燃焼により加熱し、水蒸気を発生させるボイラが使用されている。
ボイラの過熱管から圧力を有する水または水蒸気等の内部流体が漏洩した場合、漏洩により発生する音（漏洩音）を検出して、漏洩を検知する漏洩検知機が使用されている。ここで、漏洩検知機は、通常運転時における火炉内の通常音の周波数と、管から漏洩が発生した場合に生じる漏洩音の周波数が異なることにより、漏洩音の周波数を持つ音を検出することで、漏洩の有無を判定することができる。
【０００３】
また、漏洩音を測定するセンサと、センサと漏洩音が発生する箇所とを物理的に遮断するように設置され、かつ、音を伝達する分離膜と、センサで測定した音をモニタして、漏洩を検知する検知部と、を具備する漏洩検知装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、センサであるマイクロフォンの腐食や煤塵の付着による故障を防ぐことができる。
【０００４】
また、上記の技術とは別に、音響校正器により騒音計を校正する方法であって、前記音響校正器から音によるコード信号を発生させると、前記騒音計が前記コード信号を受信して自動的に校正モードに切り替わり、次いで前記騒音計の指示値が前記音響校正器より前記コード信号の校正音圧レベルになるように、前記騒音計が自動的に校正することを特徴とする騒音計自動校正方法が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−０９３３９９号公報
【特許文献２】特許第４４８６９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば特許文献１等におけるセンサ（漏洩音等を集音する集音センサ）には、自己の異状を診断する機能を有しておらず、経年劣化や故障による集音感度、集音特性の変動が懸念される。特に、経年劣化により集音センサの集音感度が当初想定していたよりも劣化すると、漏洩が発生しているにもかかわらず、当該集音センサによって漏洩が検知されないこととなり、漏洩の発見が遅れる原因となる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、集音センサの健全性を容易かつ精度よく診断可能な集音センサ診断装置、集音センサ診断システム、集音センサ診断方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題を解決するために、本発明に係る一態様は、診断の対象とする集音センサを介して基準音信号の入力を受け付ける音信号受付部と、前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布を算出する音圧分布演算部と、前記周波数成分ごとの音圧値の分布に基づいて、音圧閾値を算出する音圧閾値演算部と、前記音信号受付部及び前記音圧分布演算部により新たに取得した前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布と、先に算出した前記音圧閾値と、を比較して前記集音センサの異状の有無を判定する異状判定部と、を備えることを特徴とする集音センサ診断装置である。
【０００９】
また、本発明に係る一態様は、上述の集音センサ診断装置において、前記音信号受付部が、所定の周波数帯域全域に渡って略均一な音圧値の分布を有する基準音の感知に基づいて前記集音センサが生成する基準音信号の入力を受け付けることを特徴とするである。
【００１０】
また、本発明に係る一態様は、上述の集音センサ診断装置において、前記音圧閾値演算部が、前記周波数成分ごとの音圧値の分布のうち一部の周波数帯域に属する音圧値の平均値または標準偏差に基づいて、音圧閾値を算出することを特徴とするである。
【００１１】
また、本発明に係る一態様は、上述の集音センサ診断装置において、前記音圧閾値演算部が、前記周波数帯域ごとの音圧値の分布を２以上の小帯域に区分するとともに、当該小帯域に属する音圧値ごとの平均値または標準偏差に基づいて、当該小帯域ごとに音圧閾値を算出することを特徴とするである。
【００１２】
また、本発明に係る一態様は、上述の集音センサ診断装置において、前記異状判定部が、前記音信号受付部及び前記音圧分布演算部により新たに取得した前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値のうちの何れかが、前記音圧閾値を下回っていた場合に、前記集音センサを異状と判定することを特徴とするである。
【００１３】
また、本発明に係る一態様は、上述の集音センサ診断装置と、一定の基準音を出力するキャリブレータと、を備え、前記キャリブレータは、前記集音センサと、当該集音センサを他の設備に取り付けるための装着治具と、を一体としたセンサユニットごとに着脱可能とする装着部を備えることを特徴とする集音センサ診断システムである。
【００１４】
また、本発明に係る一態様は、音信号受付部が、診断の対象とする集音センサを介して基準音信号の入力を受け付けるステップと、音圧分布演算部が、前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布を算出するステップと、音圧閾値演算部が、前記周波数成分ごとの音圧値の分布に基づいて、音圧閾値を算出するステップと、異状判定部が、前記音信号受付部及び前記音圧分布演算部により新たに取得した前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布と、先に算出した前記音圧閾値と、を比較して前記集音センサの異状の有無を判定するステップと、を有する集音センサ診断方法である。
【００１５】
また、本発明に係る一態様は、集音センサ診断装置のコンピュータを、診断の対象とする集音センサを介して基準音信号の入力を受け付ける音信号受付手段、前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布を算出する音圧分布演算手段、前記周波数成分ごとの音圧値の分布に基づいて、音圧閾値を算出する音圧閾値演算手段、前記音信号受付手段及び前記音圧分布演算手段により新たに取得した前記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値の分布と、先に算出した前記音圧閾値と、を比較して前記集音センサの異状の有無を判定する異状判定手段、として機能させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
以上の集音センサ診断装置、集音センサ診断システム、集音センサ診断方法及びプログラムによれば、集音センサの健全性を容易かつ精度よく診断可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る集音センサ診断装置の機能構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態に係る集音センサが集音する基準音の特性を示す図である。
【図３】第1の実施形態に係る音圧閾値演算部の機能を説明する図である。
【図４】第１の実施形態に係る集音センサ診断装置の処理フローを示す第１の図である。
【図５】第１の実施形態に係る集音センサ診断装置の処理フローを示す第２の図である。
【図６】第１の実施形態の変形例に係る音圧閾値演算部の機能を説明する図である。
【図７】第１の実施形態に係る集音センサを説明する図である。
【図８】第１の実施形態に係るキャリブレータの構造を詳細に示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る集音センサのキャリブレータへの装着を説明する図である。
【図１０】第１の実施形態に係るキャリブレータの機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る集音センサ診断装置の一例について図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る集音センサ診断装置の機能構成を示す概略図である。
集音センサ診断装置１は、集音センサ２０を介して所定の基準音信号（後述）を入力し、これに基づいて集音センサ２０の集音特性を算出することで集音センサ２０の異状の有無を判定する。なお、集音センサ２０は、いわゆるマイクであって、周囲の環境音等を感知して、これに応じた電気信号（音信号）を出力する機器である。
【００１９】
図１に示すように、集音センサ診断装置１は、音信号受付部１１、音圧分布演算部１２、音圧閾値演算部１３、異状判定部１４、モード選択部１５、及び記憶部１６を備えている。
【００２０】
音信号受付部１１は、診断の対象とする集音センサ２０を介して基準音信号の入力を受け付ける。この基準音信号は、集音センサ２０が、後述するキャリブレータ３から発する一定の基準音を感知して生成する電気信号である。
なお、音信号受付部１１は、電気的なアナログ信号である基準音信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタル信号に変換するＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換器としての機能を有していてもよい。
【００２１】
音圧分布演算部１２は、上記基準音信号の周波数成分ごとの音圧値（音の強度）を算出する。具体的には、音圧分布演算部１２は、例えば、音信号受付部１１が受け付けた基準音信号のサンプリング値に対し、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：ＦＦＴ）処理を演算することで、周波数成分ごとの音圧値の分布（周波数スペクトル情報）を算出する。
また、音圧分布演算部１２は、モード選択部１５が指定する動作モードに応じて、算出した周波数スペクトル情報を、音圧閾値演算部１３または異状判定部１４に出力する。モード選択部１５が指定する動作モードについては後述する。
【００２２】
音圧閾値演算部１３は、音圧分布演算部１２が算出した周波数スペクトル情報に基づいて、音圧閾値ＴＨＬを算出する。具体的には、音圧閾値演算部１３は、周波数スペクトル情報のうち一部の周波数帯域（後述する漏洩音検出帯域Ｐ）に属する音圧値の平均値ｍ及び標準偏差σを算出する。音圧閾値演算部１３は、この平均値ｍ及び標準偏差σについてさらに所定の演算を行い、音圧閾値ＴＨＬを算出する。
また、音圧閾値演算部１３は、算出した音圧閾値ＴＨＬを記憶部１６に出力して記憶する。
【００２３】
異状判定部１４は、新たに取得した基準音信号の周波数スペクトル情報と、先に算出され、記憶部１６に記憶された音圧閾値ＴＨＬと、を比較して集音センサ２０の異状の有無を判定する。具体的には、異状判定部１４は、音圧閾値演算部１３により予め記憶部１６に記憶された音圧閾値ＴＨＬと、新たに取得した基準音信号の周波数成分ごとの音圧値と、を比較する。そして、異状判定部１４は、新たに取得した基準音信号の周波数成分ごとの音圧値のうちの一部が、音圧閾値ＴＨＬを下回っていた場合に、診断の対象とする集音センサ２０を異状と判定するとともに、オペレータに対しその旨の通知を行う。
【００２４】
モード選択部１５は、オペレータによる操作を受け付けて、集音センサ診断装置１の動作モードを選択する。具体的には、モード選択部１５は、オペレータの操作に基づいて、自装置を「閾値算出モード」と「判定モード」の何れかに切り替える。
ここで、「閾値算出モード」とは、集音センサ診断装置１がボイラへの適用開始前における集音センサ２０の初期集音特性から音圧閾値ＴＨＬを算出し、これを記憶する動作モードである。例えば「閾値算出モード」においては、音圧分布演算部１２は、算出した周波数スペクトル情報を音圧閾値演算部１３に出力する。そして音圧閾値演算部１３は、その周波数スペクトル情報から音圧閾値ＴＨＬを算出するとともに、記憶部１６に記憶する処理を行う。
一方、「判定モード」とは、ボイラへの適用開始から一定期間経過後に集音センサ２０の現時点における集音特性を評価して、経年劣化等に起因する異状があるか否かを判定する動作モードである。具体的には、音圧分布演算部１２は、算出した周波数スペクトル情報を異状判定部１４に出力する。そして異状判定部１４は、その周波数スペクトル情報と、記憶部１６に記憶された音圧閾値ＴＨＬと、を比較して、集音センサ２０の異状の有無を判定する処理を行う。
【００２５】
なお、図１には、集音センサ２０と、フランジ２１及びセンサハウジング２２が一体となったセンサユニット２と、本体部３０と、装着部３１と、を有するキャリブレータ３と、を図示しているが、これらの詳細については後述する。
【００２６】
図２は、第１の実施形態に係る集音センサが集音する基準音の特性を示す図である。
ここで図２（ａ）に示すグラフは、横軸に時間、縦軸に音圧値を示し、図１に示すキャリブレータ３が、診断の対象とする集音センサ２０に対して出力する基準音の音圧値の時間変化を表している。図２（ａ）に示すように、キャリブレータ３は、基準音として、時間に対して周波数、振幅（音圧値）が不規則に変化する音を出力する。
また、図２（ｂ）に示すグラフは、横軸に周波数、縦軸に音圧値を示し、キャリブレータ３が、集音センサ２０に対して出力する基準音の周波数成分ごとの音圧値の分布（周波数スペクトル）を表している。図２（ｂ）に示すように、キャリブレータ３は、基準音として所定の周波数帯域全域に渡って略均一な音圧値の分布を有する音を出力する。
音信号受付部１１は、集音センサ２０が図２（ａ）、（ｂ）に示すような基準音を集音して生成する基準音信号の入力を受け付ける。
【００２７】
図３は、第1の実施形態に係る音圧閾値演算部の機能を説明する図である。
ここで図３に示すグラフは、横軸に周波数、縦軸に音圧値を示し、音信号受付部１１が集音センサ２０を介して入力を受け付けた基準音信号の周波数ごとの音圧値の分布（周波数スペクトル情報）を表している。つまり、図３は、基準音信号に対する音圧分布演算部１２の算出結果に基づくグラフである。
なお、図３に示すグラフには、集音センサ２０のＮ（Ｎは１以上の整数）回の集音に基づくＮ個の周波数スペクトル情報が重ねて表示されている。
【００２８】
音圧閾値演算部１３は、「閾値算出モード」において、周波数スペクトル情報（図３）のうち、所定の漏洩音検出帯域Ｐの範囲に属する音圧値の平均値ｍと、標準偏差σとを算出する。ここで漏洩音検出帯域Ｐとは、ボイラにおいて内部流体が漏洩した場合、その漏洩により発生する音（漏洩音）の属する周波数帯域である。つまり、実際に漏洩が発生したときは、集音センサ２０は、この漏洩音検出帯域Ｐに属する音圧値を検出する。例えば、音圧閾値演算部１３は、図３に示すように、漏洩音検出帯域Ｐを４ｋＨｚから１０ｋＨｚまでの周波数帯域としている。
【００２９】
例えば、音信号受付部１１及び音圧分布演算部１２を介してＮ個の周波数スペクトル情報が取得された場合（図３）、音圧閾値演算部１３は、このＮ個の周波数スペクトル情報のうち、漏洩音検出帯域Ｐに属する全ての音圧値に基づいて、その平均値ｍと標準偏差σとを算出する。そして、音圧閾値演算部１３は、平均値ｍ及び標準偏差σから音圧閾値ＴＨＬを算出する。この場合、音圧閾値演算部１３は、例えば、品質管理上の一般的な手法（平均値ｍから３σ以上外れた値を異状と判断する手法）に基づき、音圧閾値ＴＨＬをＴＨＬ＝（ｍ−３σ）×ｋと算出する。
なお、係数ｋは０以上１以下の調整値であり、集音センサ診断装置１への操作を通じてオペレータが任意に設定することができる。これにより、オペレータは、集音センサ２０の運用先や集音センサ２０そのものの特性に応じて、音圧閾値ＴＨＬを適宜調整することができる。
【００３０】
図４は、第１の実施形態に係る集音センサ診断装置の処理フローを示す第１の図である。
図４に示す処理フローは、集音センサ診断装置１の「閾値算出モード」における処理フローである。この処理フローは、ボイラにおける現場作業者が、ボイラへの適用開始前の集音センサ２０（センサユニット２）を、キャリブレータ３に装着させるとともに、さらに、キャリブレータ３の電源スイッチ３３（図８）を押下して、スピーカー３１０（図８）から基準音（図２参照）を出力させた状態から開始する。
【００３１】
まず、音信号受付部１１は、適用開始前の集音センサ２０を介して、基準音信号の入力を受け付ける（ステップＳ１０）。具体的には、集音センサ２０が、キャリブレータ３が出力する基準音を集音し、その基準音に応じたアナログ電気信号に変換する。音信号受付部１１は、Ａ／Ｄ変換器として、このアナログ電気信号をサンプリングしてデジタル信号に変換し、音圧分布演算部１２に出力する。
次に、音圧分布演算部１２は、音信号受付部１１が受け付けた基準音信号のサンプリング値に基づいて、周波数スペクトル情報を算出する（ステップＳ１１）。具体的には、音圧分布演算部１２は、音信号受付部１１から入力された基準音信号のサンプリング値についてフーリエ変換処理（例えばＦＦＴ処理）を実行し、周波数スペクトル情報を算出する。
【００３２】
音圧分布演算部１２は、Ｎ（例えばＮ＝１００）個分の周波数スペクトル情報を取得するまでステップＳ１０〜ステップＳ１１の処理を繰り返す（ステップＳ１２）。１００個の周波数スペクトル情報を取得すると（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、その取得した周波数スペクトル情報（図３）を音圧閾値演算部１３に出力する。
次に、音圧閾値演算部１３は、音圧分布演算部１２から入力された周波数スペクトル情報について、予め設定された漏洩音検出帯域Ｐに属する音圧値の平均値ｍと、標準偏差σとを算出する（ステップＳ１３）。さらに、音圧閾値演算部１３は、オペレータから係数ｋの入力を受け付ける（ステップＳ１４）。オペレータは、係数ｋに所望の値を適用して、音圧閾値ＴＨＬを調整することができる。音圧閾値演算部１３は、算出した平均値ｍ、標準偏差σ、及び係数ｋに基づいて、ＴＨＬ＝（ｍ−３σ）×ｋを演算することにより音圧閾値ＴＨＬを算出する（ステップＳ１５）。そして、音圧閾値演算部１３は、算出した音圧閾値ＴＨＬを記憶部１６へ記憶する。
なお、ボイラには複数（例えば２０個程度）の集音センサ２０（センサユニット２）が各所に設けられる。よって、ボイラの現場作業者によるセンサユニット２のキャリブレータ３への付け替え作業とともに、オペレータは、上述したステップＳ１０〜ステップＳ１６を複数の集音センサ２０について繰り返し実施してもよい。この場合において、音圧閾値演算部１３は、複数の集音センサ２０を特定する識別子と、その集音センサ２０について算出された音圧閾値ＴＨＬと、を関連付けて記憶する。
【００３３】
以上の処理により、集音センサ診断装置１は、ボイラへの適用開始前の集音センサ２０ごとの集音特性、集音感度に基づく音圧閾値ＴＨＬを記憶する。
【００３４】
図５は、第１の実施形態に係る集音センサ診断装置の処理フローを示す第２の図である。
図５に示す処理フローは、集音センサ診断装置１の「判定モード」における処理フローである。この処理フローは、現場作業者が、ボイラへ一定期間適用した後の集音センサ２０（診断の対象とする集音センサ２０）をボイラに取り付けた聴音管５０（図７（ａ））のフランジ２１から取り外してキャリブレータ３に装着させ、さらに、キャリブレータ３の電源スイッチ３３（図８）を押下して、スピーカー３１０（図８）から基準音（図２参照）を出力させた状態から開始する。
なお、図４に示した処理フローと同一の処理ステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
まず、「閾値算出モード」と同様に、音信号受付部１１、音圧分布演算部１２が、診断対象の集音センサ２０を介して基準音信号の周波数スペクトル情報を新たに取得する（ステップＳ１０、Ｓ１１）。ここで、「判定モード」において、音圧分布演算部１２は、ステップＳ１１で算出した周波数スペクトル情報を異状判定部１４に出力する。
次に、異状判定部１４は、ステップＳ１６（図４）で記憶部１６に記憶された音圧閾値ＴＨＬを読み出す（ステップＳ２０）。このとき、複数の集音センサ２０について音圧閾値ＴＨＬが記憶されているときは、異状判定部１４は、集音センサ２０の識別子を参照して、現在診断中の集音センサ２０についての音圧閾値ＴＨＬを読み出す。
【００３６】
次に、異状判定部１４は、音圧分布演算部１２により新たに算出された周波数成分ごとの音圧値のうち漏洩音検出帯域Ｐに属する音圧値と、ステップＳ２０で読み出した音圧閾値ＴＨＬと、に基づいて集音センサ２０の診断を行う。具体的には、異状判定部１４は、新たに算出された音圧値の何れかが、音圧閾値ＴＨＬを下回っているか否かを判定する（ステップＳ２１）。ここで、新たに算出された音圧値の何れかが、音圧閾値ＴＨＬを下回っている場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、異状判定部１４は、診断対象の集音センサ２０を異状と判定し、その旨を通知する処理を行う（ステップＳ２２ａ）。一方、新たに算出された音圧値の全てが、音圧閾値ＴＨＬ以上であった場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、異状判定部１４は、診断対象の集音センサ２０には異状がないものと判定し、その旨を通知する処理を行う（ステップＳ２２ｂ）。
オペレータ及び現場作業者は、ボイラの各所に設けられた複数の集音センサ２０について、図５に示すステップＳ１０〜ステップＳ２２ａ（Ｓ２２ｂ）の処理を繰り返す。
【００３７】
以上の処理によれば、集音センサ診断装置１は、集音センサ２０の使用前における集音特性に基づく音圧閾値ＴＨＬと、その集音センサ２０の使用後における集音特性と、を比較することで、その集音センサ２０ごとの経年劣化または故障等による異状の有無を判定する。よって、本実施形態に係る集音センサ診断装置１によれば、集音センサの健全性を容易かつ精度よく診断することができる。
【００３８】
なお、集音センサ診断装置１は、上述の態様に限定されることはなく、例えば以下のように、変形可能である。
図６は、第１の実施形態の変形例に係る音圧閾値演算部の機能を説明する図である。
ここで図６に示すグラフは、図３に示したグラフと同一の周波数スペクトル情報を表している。
【００３９】
当該変形例に係る音圧閾値演算部１３は、「閾値算出モード」において、周波数スペクトル情報（図６）のうち、漏洩音検出帯域Ｐの範囲に属する音圧値を、更に２以上の小帯域ｐ１、ｐ２、・・・に区分するとともに、小帯域ｐ１、ｐ２、・・・に属する音圧値ごとの平均値ｍ１、ｍ２、・・・及び標準偏差σ１、σ２、・・・に基づいて、小帯域ｐ１、ｐ２、・・・ごとに音圧閾値ＴＨＬ１、ＴＨＬ２、・・・を算出する。
例えば、図６に示すように、漏洩音検出帯域Ｐを４ｋＨｚから１０ｋＨｚまでの周波数帯域としたとき、音圧閾値演算部１３は、漏洩音検出帯域Ｐを１ｋＨｚごとに区分した小帯域ｐ１、ｐ２、・・・ごとに、その小帯域に属する音圧値の平均値ｍ１、ｍ２、・・・及び標準偏差σ１、σ２、・・・を算出する。そして、音圧閾値演算部１３は、小帯域ｐ１、ｐ２、・・・のそれぞれに対応する音圧閾値ＴＨＬ１、ＴＨＬ２、・・・を算出し、記憶部１６に記憶する。なお、音圧閾値演算部１３は、例えば、音圧閾値ＴＨＬ１については、ＴＨＬ１＝（ｍ１−３σ１）×ｋを演算して算出する。
【００４０】
また、当該変形例に係る異状判定部１４は、新たに算出された周波数成分ごとの音圧値のうち小帯域ｐ１、ｐ２、・・・の各々に属する音圧値と、ステップＳ２０（図５）で読み出した音圧閾値ＴＨＬ１、ＴＨＬ２、・・・と、に基づいて集音センサ２０の診断を行う。具体的には、異状判定部１４は、ステップＳ２１（図５）において、小帯域ｐ１、ｐ２、・・・各々に属する音圧値の何れかが、その小帯域ｐ１、ｐ２、・・・に対応する音圧閾値ＴＨＬ１、ＴＨＬ２、・・・を下回っているか否かを判定する。
【００４１】
以上のように、本実施形態の変形例に係る集音センサ診断装置１によれば、漏洩音検出帯域Ｐを２以上の小帯域に区分して、その小帯域ごとに異状有無の判定を実施するので、一層精度の高い診断を行うことができる。
【００４２】
また、上述の集音センサ診断装置１の音圧閾値演算部１３は、いずれも所定の周波数帯域に属する音圧値の平均値ｍ（ｍ１、ｍ２、・・・）及び標準偏差σ（σ１、σ２、・・・）を用いて音圧閾値ＴＨＬ（ＴＨＬ１、ＴＨＬ２、・・・）を算出するものとして説明したが、他の実施形態に係る音圧閾値演算部１３によっては、この態様のみに限定されない。
例えば、当該他の実施形態に係る音圧閾値演算部１３は、平均値ｍと固定のオフセット値Δｍ或いは上記係数ｋを用いて、“ＴＨＬ＝ｍ−Δｍ”、“ＴＨＬ＝ｍ×ｋ”等と演算して音圧閾値ＴＨＬを算出する者であってもよい。
【００４３】
図７は、第１の実施形態に係る集音センサを説明する図である。
図１で説明したように、集音センサ２０は、フランジ２１及びセンサハウジング２２と一体となってセンサユニット２を構成する。フランジ２１及びセンサハウジング２２は、集音センサ２０を他の設備であるボイラに取り付けるための装着治具である。
このセンサユニット２は、図７（ａ）に示すように、通常の運用時においてボイラの炉壁５に設けられた聴音管５０に固定設置される。このとき、センサユニット２は、フランジ２１と、聴音管５０側のフランジ５１とが対向しながらねじ止めされることにより固定設置される。このように設置されることで、集音センサ２０は、聴音管５０を介して、ボイラの過熱管から圧力を有する水蒸気等が漏洩した際に発生する漏洩音を検出可能とする。
【００４４】
また、ボイラへの適用前における集音センサ２０の音圧閾値ＴＨＬを取得する際（閾値算出モードの処理フロー時（図４））、または、一定期間使用された後の集音センサ２０の診断を行う際（判定モードの処理フロー時（図５））は、図７（ｂ）に示すように、現場作業者が、センサユニット２をキャリブレータ３に取り付ける。このとき、キャリブレータ３は、聴音管５０に設けられたフランジ５１と互換性を有し、センサユニット２のフランジ２１を取り付け可能とする装着部３１を備えている。このように、集音センサ２０は、その装着治具であるフランジ２１及びセンサハウジング２２と一体として装着、取り外しが行われる。
【００４５】
図８は、第１の実施形態に係るキャリブレータの構造を詳細に示す図である。
ここで、図８（ａ）にキャリブレータ３の正面図を、図８（ｂ）にキャリブレータ３の側面図を示す。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、キャリブレータ３は、センサユニット２が装着される面に、スピーカー３１０、外乱遮音リング３１１、フランジ対向部３１４を備えている。また、その周囲に、装着部３１として、複数のガイドピン３１２、可動部３１３を備えている。
図８（ａ）に示すように、スピーカー３１０は、キャリブレータ３の正面中央に備えられる。また、外乱遮音リング３１１は、例えばゴム状のリングで形成され、スピーカー３１０の周囲を円形に囲うようにして取り付けられる。フランジ対向部３１４は、装着されるセンサユニット２のフランジ２１と対向する面であり、フランジ２１と同等の大きさで円形に形成される。
また、フランジ対向部３１４の外周には、センサユニット２のフランジ２１をフランジ対向部３１４に案内するためのガイドピン３１２が複数備えられる。ガイドピン３１２は、図８（ｂ）に示すように、キャリブレータ３の本体部３０から突出するように形成される。
また、フランジ対向部３１４の外周には、センサユニット２を固定するための可動部３１３が複数備えられている。可動部３１３の機能については後述する。
【００４６】
キャリブレータ３は、電源スイッチ３３が押下されることで、スピーカー３１０から基準音を出力する。外乱遮音リング３１１は、正面側から装着されるセンサユニット２のフランジ２１と密接することで、外部からの雑音を遮音する。これにより、診断対象とする集音センサ２０にはスピーカー３１０が出力する基準音のみが供給されるため、精度の高い診断が可能となる。
なお、キャリブレータ３は、取手３２を備え、作業者が運搬しやすい構成としている。
【００４７】
図９は、第１の実施形態に係る集音センサのキャリブレータへの装着を説明する図である。
次に、図９を参照しながら、装着部３１を構成するガイドピン３１２、可動部３１３の機能について説明する。
図９（ａ）に示すように、作業者は、フランジ２１の外縁が円形に配置した各ガイドピン３１２に沿うように、センサユニット２を図中矢印の方向に挿入する。このとき、センサユニット２が図９（ｂ）に示す位置まで挿入されると、フランジ２１の縁に可動部３１３のツメが押されて開く。そして、センサユニット２が図９（ｃ）に示す位置まで挿入されると、可動部３１３のツメの位置が戻って、センサユニット２を固定する。このとき、フランジ２１は、外乱遮音リング３１１及びフランジ対向部３１４（図８（ａ））に接して固定され、同時に、集音センサ２０の正面にスピーカー３１０が配される。
【００４８】
以上のように、キャリブレータ３の装着部３１は、フランジ５１（図７（ａ））と接合するフランジ２１の形状に合わせて、スピーカー３１０、外乱遮音リング３１１、ガイドピン３１２及び可動部３１３を配している。つまり、キャリブレータ３の装着部３１が、ボイラの聴音管５０に設けられるフランジ５１と互換性を有して構成されていることで、センサユニット２を着脱可能としている。
このようにすることで、ボイラの現場作業者は、診断を行う際に聴音管５０（フランジ５１）から取り外したセンサユニット２を、そのままキャリブレータ３に装着することができるので、診断を行う際に必要な作業負担を軽減させることができる。
また、装着部３１により、キャリブレータ３に対しセンサユニット２が固定設置される構成となるので、集音センサ２０とスピーカー３１０との位置関係が固定されるため、配置ばらつきによる誤差要因が排され、再現性の高い診断を行うことができる。
【００４９】
図１０は、第１の実施形態に係るキャリブレータの機能構成を示す図である。
図１０に示すように、キャリブレータ３の本体部３０は、内部に電源回路３０２、制御部３０３、Ｄ／Ａ変換部３０４、増幅器３０５及び記憶部３０６を備えている。
電源回路３０２は、電源スイッチ３３が押下されてバッテリー３０１から電力が供給されると、各機能部（制御部３０３、Ｄ／Ａ変換部３０４、増幅器３０５）に適切な電力を供給する。
制御部３０３は、電源回路３０２から電力が供給されて動作すると、記憶部３０６に記憶される基準音の音源データを読み取って、Ｄ／Ａ変換部３０４に出力する。制御部３０３が出力した音源データは、Ｄ／Ａ変換部３０４を介してアナログ信号に変換され、さらに、増幅器３０５によって増幅された後、スピーカー３１０を介して、基準音として外部に出力される。
【００５０】
また、キャリブレータ３は、スピーカー３１０に出力されるアナログ信号を取得可能とする外部接続端子３０７を備えていてもよい。この外部接続端子３０７に、別の計測機器を接続し、スピーカー３１０に出力されるアナログ信号を直接取得することで、キャリブレータ３が出力する基準音に異状がないか否かを、当該計測機器の計測結果に基づいて判断することができる。また、この場合において、外部接続端子３０７を介してキャリブレータ３を集音センサ診断装置１に接続し、集音センサ診断装置１が実行する処理フロー（図４、図５）に基づいて、キャリブレータ３そのものの診断をしてもよい。
このように、外部接続端子３０７を設けてキャリブレータ３自身の診断を可能とすることで、誤差の生じた基準音に基づいて、集音センサ２０に対して誤った診断がなされることを防止することができる。
【００５１】
なお、上述の集音センサ診断装置１は、内部にコンピュータシステムを有している態様であってもよい。そして、上述した集音センサ診断装置１の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）または半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また集音センサ診断装置１は、上述した各機能部が、さらにネットワークを介して接続された複数の装置に分散して具備されるものであってもよい。
【００５２】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・集音センサ診断装置
１１・・・音信号受付部
１２・・・音圧分布演算部
１３・・・音圧閾値演算部
１４・・・異状判定部
１５・・・モード選択部
１６・・・記憶部
２・・・センサユニット
２０・・・集音センサ
２１・・・フランジ
２２・・・センサハウジング
３・・・キャリブレータ
３０・・・本体部
３０１・・・バッテリー
３０２・・・電源回路
３０３・・・制御部
３０４・・・Ｄ／Ａ（Digital/Analog）変換部
３０５・・・増幅器
３０６・・・記憶部
３０７・・・外部接続端子
３１・・・装着部
３１０・・・スピーカー
３１１・・・外乱遮音リング
３１２・・・ガイドピン
３１３・・・可動部
３１４・・・フランジ対向部
３２・・・取手
３３・・・電源スイッチ
５・・・炉壁
５０・・・聴音管
５１・・・フランジ
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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