(57)【要約】      （修正有）【課題】騒音や茎の振動などのノイズに起因するＡＥ（アコースティックエミッション）とキャビテーションに起因するＡＥとを判別し得る、改良された維管束植物の健全度評価方法を提供する。【解決手段】維管束植物の軸１００の外面に取り付けられたＡＥ検知手段１ａ、１ｂは、キャビテーションの発生箇所に最も近くに位置する一のＡＥセンサのみでキャビテーションに起因したＡＥの検知を行うことができる。残りのＡＥセンサでは前記一のＡＥセンサが検知したノイズに起因したＡＥと同一のＡＥの検知は行えるものの、前記一のＡＥセンサで検知した前記キャビテーションに起因したＡＥの検知は行えないような相対位置関係でそれぞれ取り付けられ、ノイズに起因したＡＥを取り除いて、キャビテーションに起因したＡＥだけを検知する。【選択図】図１
2015087214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
維管束植物の軸の外面に取り付けられたアコースティック・エミッション（ＡＥ）検知手段を用いて、維管束植物の維管束組織内で発生するキャビテーションに起因したＡＥを検知することを含む、維管束植物の健全度評価方法において、
前記ＡＥ検知手段は、少なくとも２つのＡＥセンサを有し、
該少なくとも２つのＡＥセンサは、前記キャビテーションの発生箇所に最も近くに位置する一のＡＥセンサのみで、キャビテーションに起因したＡＥの検知を行うことができ、残りのＡＥセンサでは、前記一のＡＥセンサが検知した、ノイズに起因したＡＥと同一のＡＥの検知は行えるものの、前記一のＡＥセンサで検知した前記キャビテーションに起因したＡＥの検知は行えないような相対位置関係でそれぞれ取り付けられ、これにより、ノイズに起因したＡＥを取り除いて、キャビテーションに起因したＡＥだけを検知することを特徴とする、維管束植物の健全度評価方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つのＡＥセンサのＡＥセンサ間距離をｄ（ｍｍ）とし、一のＡＥセンサで検知した、前記キャビテーションに起因したＡＥが、前記一のＡＥセンサに最も近くに位置する他のＡＥセンサで検知できなくなるときのＡＥセンサ間距離をｄａ（ｍｍ）とし、測定されるＡＥの周波数の最低値をｆａｅ（ｋＨｚ）とし、ＡＥセンサの測定周波数範囲の下限値をｆｍｉｎ（ｋＨｚ）とし、かつ前記ｆｍｉｎを前記ｆａｅよりも低い値に設定するとき、前記ＡＥセンサ間距離ｄは、
下記の式（Ｉ）
ｄａ≦ｄ≦（ｆａｅ／ｆｍｉｎ）２ｄａ      （Ｉ）
を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項３】
前記キャビテーションに起因したＡＥと、前記ノイズに起因したＡＥとの判別は、
（ａ）前記少なくとも２つのＡＥセンサのうち、少なくとも１つのＡＥセンサから、予め設定したしきい値ｔｈを超える突発信号が検出されたときに、該突発信号が検出されたＡＥセンサの突発信号検出後から所定時間の電気信号の波形を調べ、該波形から得られる信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）を算出し、
（ｂ）前記突発信号が検出された前記少なくとも１つのＡＥセンサ以外の他のＡＥセンサの前記所定時間の電気信号の波形を調べ、該波形から得られる信号出力Ｖｏｕｔ（ｉ）を算出し、
（ｃ）前記突発信号を検出したＡＥセンサが複数ある場合には、信号出力Ｖｏｕｔの値が最も大きい突発信号を検出した前記一のＡＥセンサの信号出力をＶｏｕｔ（ｘ）、前記一のＡＥセンサに最も近くに位置する他のＡＥセンサの信号出力をＶｏｕｔ（ｉ）とし、かつ
（ｄ）前記信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）の値を、前記信号出力Ｖｏｕｔ（ｉ）の値で除した値Ｒｏｕｔ（ｉ）が、予め設定したＳＮ比（Ｒｓｎ）以上であるか否かによって行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項４】
前記信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）およびＶｏｕｔ（ｉ）は、電気信号の波形の最大値、両振幅の値、振幅の絶対値の最大値、振幅の絶対値の積分値および振幅を二乗した値の積分値からなる群から選択されることを特徴とする、請求項３に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項５】
前記所定時間は、１０μ秒以上１０ｍ秒以下であることを特徴とする、請求項３または４に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項６】
前記判別において、さらに、（ｅ）前記信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）およびＶｏｕｔ（ｉ）の値がしきい値Ｖｔｈを超えているＡＥセンサの個数を測定することを特徴とする、請求項３から５までのいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項７】
前記ＡＥセンサ間距離ｄが、２ｄａ≦ｄ≦（ｆａｅ／ｆｍｉｎ）２ｄａの関係式を満たすことを特徴とする、請求項２から６までのいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項８】
前記測定されるＡＥの周波数の最低値ｆａｅは、２０ｋＨｚ超であることを特徴とする、請求項２から７までのいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項９】
前記ＡＥセンサの測定周波数範囲の下限値ｆｍｉｎは、２０ｋＨｚ以上であることを特徴とする、請求項２から８までのいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項１０】
前記少なくとも２つのＡＥセンサが、ともに同一の軸の外面に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項１１】
前記少なくとも２つのＡＥセンサのうち、少なくとも１つのＡＥセンサが、同一の維管束植物の枝分かれした異なる軸の外面に取り付けられていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【請求項１２】
前記少なくとも２つのＡＥセンサが、ともに同一の軸の外面に取り付けられ、かつ前記少なくとも２つのＡＥセンサが取り付けられている軸と同一の維管束植物の枝分かれした異なる軸の外面に、補助センサとして、さらに少なくとも１つの別のＡＥセンサを取り付けることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、草本植物、木本植物などの維管束組織を有する維管束植物の健全度評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
維管束植物には、水分の輸送経路である木部と、葉の光合成で作られた栄養分の輸送経路である師部とを有する維管束組織が存在しており、このような維管束植物は、葉の蒸散によって発生した負圧により、木部を通じて水分を根から葉へ引き上げることができる。しかしながら、このような根から葉への水分の供給が、乾燥ストレス、塩分ストレス、根の発達障害などにより妨げられると、木部への負圧が増加してしまう。これを「水ストレスが増加する」といい、この状態が続くと、ついには木部要素に空気の微小な泡が入り込んで発泡する。これを「キャビテーション」と呼び、これにより木部要素が空気で満たされた状態となることを「エンボリズム」と呼ぶ。エンボリズムが続くと、通水抵抗が増し、水分供給能力が低下していくが、エンボリズム状態の木部要素は再度の水の充填により修復される。これを「リフィリング」と呼ぶ。リフィリングは、蒸発量が大きい昼間においても行われ、これにより木部の水分供給能力が維持される。
【０００３】
しかしながら、さらに水ストレスが増し、キャビテーションを生じる木部要素が増えると、リフィリングできず恒久的にエンボリズム状態にある木部要素が増加してしまい、その結果、水分供給能力が大幅に低下し、これにより、植物がしおれる要因が生じる。
【０００４】
このようなキャビテーションを生じる木部要素の増大から起因する木部要素のエンボリズムの状態を把握する手段として、本発明者は、特許文献１に、キャビテーションにより生じるアコースティック・エミッション（ＡＥ）の測定により、維管束組織中の木部のエンボリズムが修復できないレベルに達しているか否かを判定する方法（以下「健全度評価方法」という）を提案した。
【０００５】
キャビテーションに起因するＡＥは、通常、ＡＥセンサによって測定される。ＡＥセンサには、圧電素子、静電容量素子、エレクトレット素子などが使用され、維管束組織を有する茎の表面に伝播したＡＥの応力波が電気信号に変換される。また、より安価な方法として加速度センサを用いることも可能であり、ＡＥセンサと同様、圧電素子、静電容量素子、エレクトレット素子などが使用される（以下、これらのセンサを単に「ＡＥセンサ」という）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０６４６６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、キャビテーションに起因するＡＥはエネルギーが微弱であるため、ＡＥセンサによってキャビテーションに起因するＡＥを検出する際には、以下のような問題が生じうる。
【０００８】
まず、周波数が２０ｋＨｚ以下の応力波は、外部の騒音や茎の振動からセンサが受け取るエネルギーと比較して大きな差がないため、これらのノイズに起因して検出される信号と、キャビテーションに起因して検出される信号とを判別することが困難な場合がある。
【０００９】
また、周辺環境にある物の落下などによる衝撃音、農作業などによって生じる茎の大きな揺れなど、維管束植物に対し突発的に大きなエネルギーが与えられる可能性があり、かかる場合には、周波数が２０ｋＨｚ以上の超音波領域の応力波も発生し、このような応力波とキャビテーションに起因するＡＥとを判別することが困難な場合がある。
【００１０】
さらに、キャビテーションに起因するＡＥを測定するために使用される電気機器から発生する電磁波ノイズは、ある程度はセンサをシールドすることによって除外することは可能であるものの、センサによって、キャビテーションに起因したＡＥを変換した電気信号は微弱であるため、突発的な電磁パルス（例えば、灌水ポンプの駆動、エアコンの作動など）との区別が困難な場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、維管束植物の軸の外面にＡＥ検知手段を適正に取り付けることによって、ノイズに起因したＡＥを取り除いて、キャビテーションに起因したＡＥだけを検知し得るようにした、改良された維管束植物の健全度評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題の解決のため鋭意検討を進めた結果、維管束植物の軸の外面に複数のＡＥセンサを近接して配置し、かつこれらのＡＥセンサの距離間の適正化を図ることで、騒音や茎の振動などのノイズに起因するＡＥとキャビテーションに起因するＡＥとを判別でき、これにより、従来の維管束植物の健全度評価方法よりもキャビテーションに起因するＡＥの検出の精度が格段に向上されることを見出した。本発明は、この知見に基づきなされるに至った。
【００１３】
すなわち、本発明の要旨構成は、以下の通りである。
（１）維管束植物の軸の外面に取り付けられたアコースティック・エミッション（ＡＥ）検知手段を用いて、維管束植物の維管束組織内で発生するキャビテーションに起因したＡＥを検知することを含む、維管束植物の健全度評価方法において、
前記ＡＥ検知手段は、少なくとも２つのＡＥセンサを有し、
該少なくとも２つのＡＥセンサは、前記キャビテーションの発生箇所に最も近くに位置する一のＡＥセンサのみで、キャビテーションに起因したＡＥの検知を行うことができ、残りのＡＥセンサでは、前記一のＡＥセンサが検知した、ノイズに起因したＡＥと同一のＡＥの検知は行えるものの、前記一のＡＥセンサで検知した前記キャビテーションに起因したＡＥの検知は行えないような相対位置関係でそれぞれ取り付けられ、これにより、ノイズに起因したＡＥを取り除いて、キャビテーションに起因したＡＥだけを検知することを特徴とする、維管束植物の健全度評価方法。
【００１４】
（２）前記少なくとも２つのＡＥセンサのＡＥセンサ間距離をｄ（ｍｍ）とし、一のＡＥセンサで検知した、前記キャビテーションに起因したＡＥが、前記一のＡＥセンサに最も近くに位置する他のＡＥセンサで検知できなくなるときのＡＥセンサ間距離をｄａ（ｍｍ）とし、測定されるＡＥの周波数の最低値をｆａｅ（ｋＨｚ）とし、ＡＥセンサの測定周波数範囲の下限値をｆｍｉｎ（ｋＨｚ）とし、かつ前記ｆｍｉｎを前記ｆａｅよりも低い値に設定するとき、前記ＡＥセンサ間距離ｄは、
下記の式（Ｉ）
ｄａ≦ｄ≦（ｆａｅ／ｆｍｉｎ）２ｄａ      （Ｉ）
を満たすことを特徴とする、上記（１）に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００１５】
（３）前記キャビテーションに起因したＡＥと、前記ノイズに起因したＡＥとの判別は、
（ａ）前記少なくとも２つのＡＥセンサのうち、少なくとも１つのＡＥセンサから、予め設定したしきい値ｔｈを超える突発信号が検出されたときに、該突発信号が検出されたＡＥセンサの突発信号検出後から所定時間の電気信号の波形を調べ、該波形から得られる信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）を算出し、
（ｂ）前記突発信号が検出された前記少なくとも１つのＡＥセンサ以外の他のＡＥセンサの前記所定時間の電気信号の波形を調べ、該波形から得られる信号出力Ｖｏｕｔ（ｉ）を算出し、
（ｃ）前記突発信号を検出したＡＥセンサが複数ある場合には、信号出力Ｖｏｕｔの値が最も大きい突発信号を検出した前記一のＡＥセンサの信号出力をＶｏｕｔ（ｘ）、前記一のＡＥセンサに最も近くに位置する他のＡＥセンサの信号出力をＶｏｕｔ（ｉ）とし、かつ
（ｄ）前記信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）の値を、前記信号出力Ｖｏｕｔ（ｉ）の値で除した値Ｒｏｕｔ（ｉ）が、予め設定したＳＮ比（Ｒｓｎ）以上であるか否かによって行うことを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００１６】
（４）前記信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）およびＶｏｕｔ（ｉ）は、電気信号の波形の最大値、両振幅の値、振幅の絶対値の最大値、振幅の絶対値の積分値および振幅を二乗した値の積分値からなる群から選択されることを特徴とする、上記（３）に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００１７】
（５）前記所定時間は、１０μ秒以上１０ｍ秒以下であることを特徴とする、上記（３）または（４）に記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００１８】
（６）前記判別において、さらに、（ｅ）前記信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）およびＶｏｕｔ（ｉ）の値がしきい値Ｖｔｈを超えているＡＥセンサの個数を測定することを特徴とする、上記（３）から（５）までのいずれか１つに記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００１９】
（７）前記ＡＥセンサ間距離ｄが、２ｄａ≦ｄ≦（ｆａｅ／ｆｍｉｎ）２ｄａの関係式を満たすことを特徴とする、上記（２）から（６）までのいずれか１つに記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００２０】
（８）前記測定されるＡＥの周波数の最低値ｆａｅは、２０ｋＨｚ超であることを特徴とする、上記（２）から（７）までのいずれか１つに記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００２１】
（９）前記ＡＥセンサの測定周波数範囲の下限値ｆｍｉｎは、２０ｋＨｚ以上であることを特徴とする、上記（２）から（８）までのいずれか１つに記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００２２】
（１０）前記少なくとも２つのＡＥセンサが、ともに同一の軸の外面に取り付けられていることを特徴とする、上記（１）から（９）までのいずれか１つに記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００２３】
（１１）前記少なくとも２つのＡＥセンサのうち、少なくとも１つのＡＥセンサが、同一の維管束植物の枝分かれした異なる軸の外面に取り付けられていることを特徴とする、上記（１）から（９）までのいずれか１つに記載の維管束植物の健全度評価方法。
【００２４】
（１２）前記少なくとも２つのＡＥセンサが、ともに同一の軸の外面に取り付けられ、かつ前記少なくとも２つのＡＥセンサが取り付けられている軸と同一の維管束植物の枝分かれした異なる軸の外面に、補助センサとして、さらに少なくとも１つの別のＡＥセンサを取り付けることを特徴とする、上記（１）から（９）までのいずれか１つに記載の維管束植物の健全度評価方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、騒音や茎の振動などのノイズに起因するＡＥとキャビテーションに起因するＡＥとを判別でき、これにより、従来よりもキャビテーションに起因するＡＥの検出の精度が格段に向上された維管束植物の健全度評価方法の提供が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法に用いた代表的な装置構成の概略図である。
【図２】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法に用いた別の装置構成の概略図であって、吸音シートを用いた実施形態を示す。
【図３】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法に用いた他の装置構成の概略図であって、吸音カバーを用いた実施形態を示す。
【図４】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法に用いた別の装置構成の概略図であって、吸音体を用いた実施形態を示す。
【図５】ＡＥセンサの軸への一の取付け方法を例示的に説明するための模式図である。
【図６】ＡＥセンサの軸への他の取り付け方法を例示的に説明するための模式図である。
【図７】フィルム状のＡＥセンサの軸への取り付け方法を例示的に説明するための模式図である。
【図８】ＡＥセンサの軸への他の取り付け方法を例示的に説明するための模式図である。
【図９】ＡＥセンサの軸への他の取り付け方法を例示的に説明するための模式図である。
【図１０】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法の原理を説明するための概念図である。
【図１１】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法において、ＡＥセンサ間の距離ｄがｄ＝ｄａである場合の概念図である。
【図１２】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法においてＡＥセンサ間の距離ｄが、ｄ＝２ｄａである場合の概念図である。
【図１３】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法において、ｄａを決定する際に、２つのＡＥセンサから得られた波形を示すものである。
【図１４】Ｒｓｎを決定する際に、本発明に従う維管束植物の健全度評価方法によって測定されたＲｏｕｔの値と、検出時間との関係を示したものであって、（ａ）はＲｏｕｔの値が０〜２５０の範囲で測定した結果の一例を示す図であり、（ｂ）は（ａ）のＲｏｕｔの値の範囲のうち、０〜２０の範囲だけを拡大して示した図である。
【図１５】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法において、２つのＡＥセンサのうちの１つが、同一の維管束植物の枝分かれした異なる軸の外面に取り付けられている実施形態の概略図である。
【図１６】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法において、３つのＡＥセンサのうちの１つが、同一の維管束植物の枝分かれした異なる軸の外面に取り付けられている実施形態の概略図である。
【図１７】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法において得られたキャビテーションに起因するＡＥの信号波形例を示すチャートであり、（ａ）は一のＡＥセンサでＡＥを検出したものであって、キャビテーションに起因するＡＥの信号を検出した場合の例であり、（ｂ）は他のＡＥセンサにおいては、突発信号は検出されていない場合の例を示す。
【図１８】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法において得られた維管束植物の軸の振動による信号波形例を示すチャートであって、（ａ）は一のＡＥセンサでＡＥを検出したものであり、（ｂ）は他のＡＥセンサでＡＥを検出したものであって、いずれもノイズ（軸の振動）に起因するＡＥの信号だけを検出した場合の例を示す。
【図１９】本発明に従う維管束植物の健全度評価方法において得られたポンプ作動時の電磁ノイズによる信号波形例を示すチャートであって、（ａ）は一のＡＥセンサでＡＥを検出したものであり、（ｂ）は他のＡＥセンサでＡＥを検出したものであって、いずれもノイズ（電磁ノイズ）に起因するＡＥの信号だけを検出した場合の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明に従う様々な維管束植物の健全度評価方法の実施形態について、図面を参照しながら以下で説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明を具体的に説明するために用いた代表的な実施形態を例示したにすぎず、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。
【００２８】
図１は、本発明に従う維管束植物の健全度評価方法に用いた代表的な装置の構成の実施形態を示したものである。図１に示す装置は、維管束植物の軸１００となる部分、例えば茎の外面に、取付治具２を用いて、少なくとも２つのＡＥセンサ、図１では２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂを有するＡＥ検知手段１Ａの２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂを同軸上に取り付ける。ここで、各ＡＥセンサ１ａ、１ｂには、信号ケーブル３が接続され、各信号ケーブル３は、固定具４を介して測定ボード５に接続されている。そして、各ＡＥセンサ１ａ、１ｂから検出された信号は、例えば、測定ボード５からのＡＤ変換、ＩＩＲフィルタ、レベルトリガ等により信号出力として、測定ボード５に接続されている、図１の矢印６で示されている制御用ＰＣ（図示せず）に表示される。
【００２９】
そして、本発明の構成上の主な特徴は、維管束植物の軸の外面にＡＥ検知手段を適正に取り付けること、より具体的には、ＡＥ検知手段を構成する少なくとも２つのＡＥセンサ、図１では２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂを、前記キャビテーションの発生箇所に最も近くに位置する一のＡＥセンサ１ａまたは１ｂのみで、キャビテーションに起因したＡＥの検知を行うことができ、残りのＡＥセンサ１ｂまたは１ａでは、前記一のＡＥセンサ１ａまたは１ｂが検知した、ノイズに起因したＡＥと同一のＡＥの検知は行えるものの、前記一のＡＥセンサ１ａまたは１ｂで検知した前記キャビテーションに起因したＡＥの検知は行えないような相対位置関係でそれぞれ取り付けることにある。
【００３０】
図１に示されている２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂは、維管束植物の軸１００内でキャビテーションが発生した際、ＡＥセンサ１ａまたはＡＥセンサ１ｂのうちのいずれか一方のＡＥセンサ１ａまたは１ｂのみがこのキャビテーションに起因するＡＥを検知でき、他方のＡＥセンサ１ｂまたは１ａはこのキャビテーションに起因するＡＥを検知できない間隔だけ離して配置される。すなわち、例えば、ＡＥセンサ１ａのみが、維管束植物の軸１００内のある箇所からのキャビテーションに起因するＡＥを検知できる場合には、もう一方のＡＥセンサ１ｂは、ＡＥセンサ１ａで検知したこのキャビテーションに起因したＡＥを検知できない相対位置関係でＡＥセンサ１ａから離れて取り付けられている。ここで、維管束植物の軸１００内からのキャビテーションに起因するＡＥは、エネルギーが微弱である一方、ノイズに起因するＡＥは、エネルギーが強いため、このような相対位置関係で取り付けられている２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂのいずれのＡＥセンサも、同一のノイズに起因するＡＥを検出する。なお、少なくとも２つのＡＥセンサ、図１では２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂは、キャビテーションが生じる維管束組織の木部からの距離が等しくなるように、互いに軸１００の外周面に、軸方向に沿って直線上に配置することが好ましいが、例えば、ＡＥセンサ１ｂを、ＡＥセンサ１ａとは反対側に位置するように軸１００の外周面に取り付けることもできる（図示せず）。
【００３１】
図２は、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂを有するＡＥ検知手段１Ｂの２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂに、さらに吸音シート７が取り付けられた維管束植物の健全度評価方法を示したものである。吸音シート７は、それぞれのＡＥセンサ１ａ、１ｂを軸１００とともに外周を覆い、クリップ等で取り付けることができる。吸音シート７の種類は、特に限定されないが、例えば、ゴム発泡体、ウレタンフォームなど一般的に吸音に用いられるシートを用いることができる。これにより、外部の騒音から発生する空中超音波が吸収されることで、外部からのノイズを低減することができる。なお、本発明においては、通常はこのような吸音シート７により外部からのノイズを低減しなくとも、少なくとも２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂの使用により外部からのノイズと判定することは可能ではあるものの、外部からのノイズが恒常的に発生していて（例えば、灌水ポンプの運転音など）、キャビテーションに起因するＡＥと外部からのノイズに起因するＡＥが重なってしまうと、キャビテーションに起因するＡＥを正確に判別することが困難となる場合がある。したがって、外部からのノイズは突発的な事象となるようにすることがより好ましいため、このような場合、ＡＥセンサ１ａ、１ｂを、吸音シート７で覆うとこのような事象の調整はより効果的になる。
【００３２】
一方、図３に示すように、複数のＡＥセンサを含むセンサ群の外周全体を、吸音カバー８で覆い、例えば、輪ゴム、針金などのワイヤー、テープ、クリップ、マジックテープ（登録商標）などの留め具９で軸１００に取り付けることもできる。ＡＥセンサ１つずつを吸音シートで覆うと、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂの間の軸１００に吸音シートが触れた場合、軸１００の振動の吸収効果が生じ、軸１００を伝わる振動ノイズが片方のＡＥセンサにしか伝わらないことがある。その結果、この振動ノイズがキャビテーションに起因するＡＥと誤判定されてしまう可能性がある。よって、このように吸音カバー８を設置すれば、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂの間に位置する軸１００の部分に吸音カバー８が触れることがないため、その結果、キャビテーションに起因するＡＥの判別精度を向上させることができる。
【００３３】
また、図４に示すように、吸音シートとは別に、複数のＡＥセンサ１ａ、１ｂを含むセンサ群よりも軸方向外側、より好適には、図４では軸方向両外側の軸１００の部分に、吸収体１１を取り付けることで、軸１００の振動をより効果的に低減することができる。例えば、強風などで軸１００が大きく揺れる場合、恒常的に軸１００の振動がＡＥセンサ１ａ、１ｂに到達し、キャビテーションに起因するＡＥと軸１００の振動が重なってしまう可能性が高くなる。この場合、図２に示すように吸収体１１を軸１００に取り付けることにより、センサ群の振動を低減することができ、その結果、突発的に強い振動だけがＡＥセンサ１ａ、１ｂに到達するようになる。吸収体１１は、維管束植物の音響インピーダンスに近い材料が望ましく、例えば、スポンジ、ラバーシート、結束バンド、金属板など、対象となる維管束植物に応じて使い分けることができる。また、吸音シートと併用すればさらにより効果的にノイズを低減することができる。
【００３４】
また、図３、図４に示されているように、ＡＥセンサ１ａ、１ｂに接続された信号ケーブル３は、該信号ケーブル３からの振動をＡＥセンサ１ａ、１ｂに伝えてしまう恐れがある。そのため、ＡＥセンサ１ａ、１ｂを含むセンサ群の信号ケーブル３は可能な限り１本にまとめた被覆ケーブル１０とすることが望ましい。これにより、信号ケーブル３からの振動は全てのＡＥセンサ１ａ、１ｂに同程度に伝わるため、それぞれのＡＥセンサ１ａ、１ｂの信号出力に大きな差は生じなくなり、その結果、キャビテーションに起因するＡＥの区別が容易になる。
【００３５】
ＡＥセンサ１ａ、１ｂのセンサ部分は、一般的にＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）などのセラミックス製の圧電素子に金属電極が取り付けられている。それ故、ＡＥセンサ１ａ、１ｂを直接、軸１００に長期間取り付けておくと、センサの電極部分の金属が腐食し、その結果、金属イオンが維管束植物の軸１００内に溶出して、軸１００が壊死してしまう場合ある。軸１００が一部でも壊死すると、ＡＥセンサ１ａ、１ｂの近傍ではキャビテーションが発生しなくなるため、ＡＥセンサ１ａ、１ｂのＡＥ検出感度が大きく低下し、また、そもそもＡＥセンサ１ａ、１ｂのセンサ表面が腐食してしまうと、ＡＥセンサ自体の性能にも影響を及ぼす可能性がある。したがって、そのような金属の腐食による軸の壊死を防止するために、ＡＥセンサ１ａ、１ｂのセンサ部分を、例えば、ポリビニル系樹脂やシリコーン系樹脂などのスプレーにより絶縁コーティングすることが望ましい。
【００３６】
ＡＥセンサは、様々な固定治具を用いて軸に取り付けることができる。例えば、図５に示されているように、維管束植物の軸２０の一方の側にＡＥセンサ１を、その反対側にゴムシート５０を配置し、クリップ３５の挟持力を用いてＡＥセンサ１およびゴムシート５０を軸２０に押し付けることで、ＡＥセンサ１を軸２０に取り付けることができる。
【００３７】
また、図６に示されているように、底部にゴムパッド３９が取り付けられているバネ４０を有する断面がＵ字型（コの字型）の基体３７と、基体３７の頂部の一端側に回動自在で取り付けられ、基体３７の頂部の他端側の外面近傍に設けた溝部に係合する鉤部を有する蓋３６と、蓋３６に設けた貫通ねじ孔に係合し、ねじ込むことによって押し下げることができるネジ３３と、一の表面にネジ３３の先端が設けられ、他の表面にＡＥセンサが取り付けられた回転バッファ３８とを有する固定治具を用いて、ＡＥセンサ１を軸２０に取り付けることができる。
【００３８】
また、図７に示されているように、フィルム状のＡＥセンサ１を軸２０に巻き付け、フレキシブルベース４１の先端に設けた面状ファスナーのような接着用テープ４２で固定して、ＡＥセンサ１を軸２０の外周面に巻き付けることにより、ＡＥセンサ１を軸２０に取り付けることができる。また、ＡＥセンサ１を軸２０に接着させてもよい。また、ＡＥ測定中のＡＥセンサ１の受信感度を一定に保つために、ＡＥセンサ１を、一定圧力で軸２０に押し付ける（又は接着する）こともできる。このときの圧力は１０ｋＰａ〜５ＭＰａの範囲、好ましくは１００ｋＰａ〜５００ｋＰａの範囲である。また、ＡＥセンサ１と軸２０との間に接触媒体としてグリース（図示省略）を塗布すれば、ＡＥセンサ１の測定感度をさらに向上させることもできる。
【００３９】
さらに、図８に示されているように、ホースクランプまたは結束バンド３１等を使用して、ＡＥセンサ１を軸２０に取り付けることができ、また、図９に示されているように、アルミニウム製の平板３４、ネジ３３、ナット３２で構成される治具でＡＥセンサ１を軸２０に押し付けることで、ＡＥセンサ１を軸２０に取り付けることができる。
【００４０】
ＡＥセンサの設置に関し、図１０を参照しながらより詳細に説明する。維管束植物の軸は、通常、金属などの工業材料と比較すると超音波領域のＡＥの減衰率が大幅に大きいため、キャビテーションに起因するＡＥは通常数ｍｍ〜数十ｍｍ伝播するとＡＥセンサで検出不可能なエネルギーとなる。なお、ここではキャビテーションに起因するＡＥが十分に減衰するまでの伝播距離を減衰距離と呼ぶことにする。図１０中、維管束植物の軸内でキャビテーションが発生した箇所をＰとすると、ＡＥセンサ１ａが、キャビテーションの発生箇所に最も近くに位置するＡＥセンサに相当する。それ故、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂを軸に取り付け、かつそれぞれのセンサ間の距離ｄをｄａ以上にすれば、キャビテーションの発生位置からそれぞれのＡＥセンサ１ａ、１ｂまでの伝播距離の差がｄａ以上になるセンサ（図１０中、ＡＥセンサ１ｂに相当）が存在するため、１つのＡＥセンサ（図１０中、ＡＥセンサ１ａに相当）でしか検出できないキャビテーションが存在するようになる。したがって、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂ間の距離ｄは、ｄａ以上に設定することが望ましい。
【００４１】
一方、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂ間の距離ｄが離れ過ぎると、ノイズに起因するＡＥを、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂのいずれか一方のＡＥセンサ１ａまたは１ｂは検知するものの、他方のＡＥのセンサ１ｂまたは１ａではあまり検出されず、これにより、ノイズに起因するＡＥを、キャビテーションに起因するＡＥと誤判定する可能性があるため、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂ間の距離ｄの最大値を設定することが望ましい。ここで、物質を伝播する超音波の減衰率は、周波数の二乗に比例して増加し、また周波数が高いほどより早く減衰する。そこで、測定されるＡＥの周波数の最低値をｆａｅ、ＡＥセンサの測定周波数範囲の下限値をｆｍｉｎとし、かつｆｍｉｎの値をｆａｅの値よりも低く設定すれば、ＡＥセンサの測定周波数範囲の下限値ｆｍｉｎは、外部からの振動の周波数の下限値として特定することが可能となる。つまり、外部からのノイズには、測定されるＡＥの周波数の最低値よりも低い周波数の超音波もある程度含まれていることに着目すると、この低い周波数は、測定されるＡＥの周波数よりも遅く減衰することから、外部からの振動の減衰率は、キャビテーションに起因するＡＥの減衰率のｆａｅ／ｆｍｉｎの二乗の割合で低下し、外部からの振動は、キャビテーションに起因するＡＥよりもｆａｅ／ｆｍｉｎの二乗の割合の距離を同じ減衰率で伝播することが推測される。したがって、外部からの振動の減衰距離をｄａｎとすると、ｄａｎは、ｄａにｆａｅ／ｆｍｉｎの二乗を掛けた式、
すなわち、下記の式（ＩＩ）
2015087214.tif 000003
で表され、それ故、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂ間の距離ｄの最大値ｄｍａｘは、ｄａｎで表される距離、すなわちｄａにｆａｅ／ｆｍｉｎの二乗を掛けた距離に相当する。
【００４２】
よって、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂ間の距離が、ｄａ以上かつｄｍａｘ以下、すなわち、ｄａ≦ｄ≦（ｆａｅ／ｆｍｉｎ）２ｄａであれば、外部からの同一のノイズ（振動）は、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂのいずれのＡＥセンサにも伝播する一方で、単一のセンサにしか伝播しないキャビテーションによるＡＥが存在することとなり、ノイズに起因するＡＥとキャビテーションに起因するＡＥとの判別の精度をより向上させることができる。
【００４３】
このとき、ＡＥセンサの測定周波数範囲の下限値ｆｍｉｎは、測定対象が超音波であることから２０ｋＨｚ以上とし、好ましくは２０〜１００ｋＨｚに設定することができる。一方、測定されるＡＥの周波数の最低値ｆａｅは、式（ＩＩ）のｄａｎをｄａ以上、かつｆｍｉｎ＜ｆａｅに設定する必要があることから２０ｋＨｚ超とし、好ましくは４０〜５００ｋＨｚに設定することができる。
【００４４】
次に、ＡＥセンサ間の距離ｄが、ｄ＝ｄａである場合について、図１１を参照しながら詳細に説明する。ＡＥセンサ１ａ、１ｂ間より軸方向外側の軸部分で発生したキャビテーションに起因するＡＥが、キャビテーション発生位置から遠いＡＥセンサへ伝播される場合、この伝播距離は、ｄａ以上となるため、このキャビテーションに起因するＡＥは、キャビテーション発生位置から遠いＡＥセンサへ到達するときには十分に減衰している。そのため、キャビテーション発生位置から遠いＡＥセンサでは、このキャビテーションに起因するＡＥからの突発信号は検出されない。一方、キャビテーション発生位置から近いＡＥセンサでは、このキャビテーションに起因するＡＥの伝播距離は、ｄａ以内となるため、キャビテーション発生位置から近いＡＥセンサのみが、このキャビテーションに起因するＡＥからの突発信号を検出することができる。つまり、ｄａ≦ｄとすることで、ＡＥセンサ１ａ、１ｂ間より軸方向外側の軸部分で発生したキャビテーションに起因するＡＥからの突発信号については、いずれか一方のＡＥセンサ１ａまたは１ｂのみが検知することができる。
【００４５】
また、ＡＥセンサ１ａ、１ｂ間の距離ｄが、例えば、ｄ＝２ｄａである場合について、図１２を参照しながら説明する。この場合、ＡＥセンサ１ａ、１ｂ間より軸方向外側の軸部分で発生したキャビテーションの他に、ＡＥセンサ１ａ、１ｂ間より軸方向内側の軸部分であっても、ＡＥセンサ１ａ、１ｂからｄａ／２以内の位置でキャビテーションが発生すれば、このキャビテーション発生位置から遠いＡＥセンサへ伝播される場合、この伝播距離は、ｄａ以上となるため、このキャビテーションに起因するＡＥは、キャビテーション発生位置から遠いＡＥセンサへ到達するときには十分に減衰している。そのため、キャビテーション発生位置から遠いＡＥセンサでは、このキャビテーションに起因するＡＥからの突発信号は検出されない。一方、このキャビテーション発生位置から近いＡＥセンサでは、このキャビテーションに起因するＡＥの伝播距離は、ｄａ以内（ｄａ／２以内）であるため、キャビテーション発生位置から近いＡＥセンサのみが、このキャビテーションに起因するＡＥからの突発信号を検出することができる。したがって、ＡＥセンサ１ａ、１ｂ間の距離ｄをより大きくすること、例えば、２ｄａ≦ｄとすることで、ＡＥセンサ１ａ、１ｂ間より外側の軸で発生したキャビテーションだけでなく、ＡＥセンサ１ａ、１ｂ間より内側の軸で発生したキャビテーションについても、１つのＡＥセンサのみが、キャビテーションに起因するＡＥからの突発信号を検出することができる。なお、図１１、１２ともにＡＥセンサ１ａ、１ｂ間の距離は、上記の通り、ｄｍａｘより大きくすることはできないため，ｄ≦ｄｍａｘ、すなわち、ｄ≦（ｆａｅ／ｆｍｉｎ）２ｄａに設定する。
【００４６】
キャビテーションに起因したＡＥとノイズに起因したＡＥとの判別は、維管束植物の軸の外面に取り付けられた各ＡＥセンサから検出される電気信号の比較によって行うことができる。以下にその具体的な手順を説明する。
（ｉ）維管束植物の軸、例えば茎に取り付けた複数（Ｎ個）のＡＥセンサ１ａ、１ｂ、・・・からなるセンサ群を設定する。
（ｉｉ）該センサ群のＡＥセンサ１ａ、１ｂ、・・・からの電気信号に対してあらかじめ設定したしきい値ｔｈを越えた突発信号が検出された時、該当するｘ番目のＡＥセンサの突発信号検出後から所定時間の電気信号波形を調べ、信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）を算出する。このとき、該所定時間は、１０μ秒以上１０ｍ秒以下が好ましく、１００μ秒以上１ｍ秒以下がより好ましい。また、しきい値ｔｈは、電気信号の電圧値または電圧値の絶対値で示される値を意味する。
（ｉｉｉ）突発信号を検出したｘ番目のＡＥセンサを除いた他のセンサのＶｏｕｔ（ｉ）（ｉ≠ｘ）を算出する。
（ｉｖ）突発信号を検出したｘ番目のＡＥセンサを除いた他のＡＥセンサのＶｏｕｔ（ｉ）に対する突発信号を検出したｘ番目のＡＥセンサＶｏｕｔ（ｘ）の比、
2015087214.tif 000004
（出力比）（ｉ≠ｘ）を算出する。
（ｖ）Ｒｏｕｔ（ｉ）の値が、突発信号を検出したｘ番目の一のＡＥセンサの信号出力のＶｏｕｔ（ｘ）と、前記一のＡＥセンサに最も近くに位置する他のＡＥセンサの信号出力のＶｏｕｔ（ｉ）との比較において、あらかじめ設定したＳＮ比（Ｒｓｎ）以上であれば、突発信号を検出したｘ番目のＡＥセンサは、キャビテーションに起因するＡＥを検出したと判定する。
【００４７】
信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）およびＶｏｕｔ（ｉ）で示されるパラメータは、特に限定されるものではないが、例えば、電気信号の波形の最大値、両振幅の値、振幅の絶対値の最大値、振幅の絶対値の積分値および振幅を二乗した値の積分値からなる群から選択することができる。
【００４８】
上記工程（ｉ）〜（ｖ）に加えて、さらに、（ｖｉ）突発信号を検出したＡＥセンサにおいて、Ｖｏｕｔ（ｘ）が一定のしきい値Ｖｔｈを超えているＡＥセンサの個数が１つの場合、キャビテーションに起因するＡＥを検出したと判定する、との工程を加えてもよい。この工程（ｖｉ）との併用により、キャビテーションに起因したＡＥとノイズに起因したＡＥとの判別の精度をより向上させることができる。つまり、ノイズに起因したＡＥを複数のＡＥセンサが検出した場合、仮にそのうちの１つのＡＥセンサから、減衰したノイズに起因したＡＥが検出され、このＡＥがキャビテーションに起因するＡＥと同程度の強さであったとしても、複数のＡＥセンサにおけるＶｏｕｔ（ｘ）が、全て一定のしきい値Ｖｔｈを超えることになるため、より精度を増して、ノイズに起因したＡＥを取り除くことが可能となる。それ故、工程（ｉ）〜（ｖｉ）の全ての手順を採用する場合、Ｒｏｕｔ（ｉ）の値が全てＲｓｎ以上であり、かつＶｏｕｔ（ｘ）の値がＶｔｈを超えているＡＥセンサの個数が１つである場合に、キャビテーションに起因するＡＥを検出したと判定される。
【００４９】
このとき、しきい値Ｖｔｈは、ＡＥセンサがバックグラウンドノイズのみを検出している時のＶｏｕｔの２倍以上であることが望ましい。
【００５０】
次に、キャビテーションに起因するＡＥが十分に減衰するまでの伝播距離である減衰距離の決定の手順について説明する。まず、２つのＡＥセンサを同じ維管束植物の同じ軸に取り付ける。次に、２つのセンサを軸に取り付けた直後にＡＥセンサ直下で発生するＡＥを両方のＡＥセンサで検出し、直下でＡＥが発生したＡＥセンサの信号出力の値を他方のＡＥセンサの信号出力の値で除して、その比を算出する。その後、この２つのＡＥセンサの距離を徐々に離していき，上記の比がＲｓｎ以下となった時、この時のＡＥセンサ間の距離をｄａとする。そして、ｄａの値をＡＥセンサ間の最小距離、ｄｍｉｎと設定する。
【００５１】
この具体例として、２つのＡＥセンサ（共振周波数  ５０ｋＨｚ）を、同じ維管束植物（ここでは、ミニトマト）の同じ軸に１５ｍｍ離して設置した直後に検出された信号波形を図１３に示す。ＡＥセンサの取り付け直後は、ＡＥセンサからの押付力によりＡＥセンサ直下は大きな圧力変化が生じるため、しばらくの間キャビテーションが発生する。図１３のＡＥセンサＡにより検出されたＡＥ波形は、ＡＥセンサＡの直下で発生したキャビテーションによるものであり、その後、そのＡＥ波が伝播してＡＥセンサＢで検出されている。このとき、ＡＥセンサＢの地点においては、このＡＥ波は軸を伝播する際に徐々に減衰していき、ＡＥセンサ間の距離を離していくほどＡＥ波はさらに減衰し、その結果、ＡＥセンサＢで検出されるＡＥからの信号出力は低下していく。そして、ＡＥセンサＡの信号出力に対するＡＥセンサＢの信号出力の比がＲｓｎ以下となるＡＥ波形が得られるＡＥセンサＡ、Ｂ間の距離を、ＡＥセンサ間の最小距離、ｄｍｉｎとして設定し、この距離がｄａとなる。また、ＡＥセンサは、同じ維管束植物の同じ軸以外にも、異なる軸に複数のＡＥセンサを取り付けても同様の手順によって、ＡＥセンサ間の最小距離、ｄｍｉｎと設定することができる。
【００５２】
次に、Ｒｓｎの値の決定方法について説明する。ここでは、図１の測定系でミニトマトの茎のＡＥ測定を行った例を図１４に示す。図１４では、ＡＥセンサＡとＡＥセンサＢからなるセンサ群で、ＡＥセンサＡで突発信号が検出された（しきい値ｔｈを越える信号が検出された）場合、すなわちｘ＝１（１つのＡＥセンサＡのみが突発信号を検知）のときのＲｏｕｔ（２）と検出時間との関係を示している。この試験は恒温室で行われ、１２時間周期で照明を点灯／消灯を繰り返している。すなわち、時間軸において、０〜０．５（日）が昼、０．５〜１（日）が夜で、以降、その繰り返しとなっている。図１４（ａ）から、Ｒｏｕｔが大きい信号は昼に顕著に現れていることが分かる。なお、この試験では、十分に水を与えた状態のミニトマトを使用しているが、その場合、キャビテーションは葉からの蒸散により活発に発生する。つまり、キャビテーションは、葉が蒸散を行う昼に多く発生するため、昼に多く発生している突発信号は、キャビテーションに起因するＡＥであることが予期される。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＲｏｕｔ（２）の１〜２０を拡大したものを示している。ここで、図１４（ｂ）を参照すると、夜にはＲｏｕｔ（２）の値の大半が、２〜３付近に集中していることが読み取れる。ここで、葉からの水の蒸発は活発ではない夜に生じる突発信号の大半はノイズであることが多いことから、この測定系ではＲｏｕｔ（２）の値が２〜３付近である突発信号は、ノイズである可能性が高い。そのため、この測定系では、Ｒｏｕｔ（２）が４以上の突発信号であれば、大半がキャビテーションに起因するＡＥであると判断することができる。それ故、この測定系の場合においては、Ｒｓｎは４に設定される。なお、他の維管束植物についても、同様の手順により、Ｒｓｎの値を決定することができる。
【００５３】
本発明に従う維管束植物の健全度評価方法の別の実施形態として、図１５に示されているように、維管束植物の軸１００とその軸１００に結合している別の軸２００にＡＥセンサ１ｂを取り付けて、キャビテーションに起因するＡＥを判別することもできる。この実施形態は、木本植物のように軸１００の音響インピーダンスが高く、減衰率が低い維管束植物の健全度を評価する場合に効果的である。草本植物の場合、ｄｍｉｎは１０ｍｍ程度の場合が多く、図１のように、ＡＥセンサ１ａ、１ｂは、それぞれ近接して設置することが可能である。しかしながら、木本植物の場合、通常ｄｍｉｎは草本植物より大きく、１００ｍｍを越えるような場合もある。このように、ＡＥセンサ間の距離を大きくすると、ＡＥセンサ間に１つまたは複数の別の軸が結合していることが多い。また、維管束植物の軸は複雑な形状をしているため、設置しやすい場所を選択する際、１つのＡＥセンサだけが別の軸の結合部の近傍となることがある。その場合、別の軸に振動が発生した際、別の軸との結合部に近いＡＥセンサだけがその振動を検出し、キャビテーションに起因するＡＥと誤判定してしまう恐れがある。これを避けるために、図１５に示されているように、２つのＡＥセンサからなるセンサ群において、１つのＡＥセンサ１ａは軸２００の結合部の近傍の軸１００に取り付け、もう１つのＡＥセンサ１ｂを軸１００の近傍に結合されている別の軸２００に取り付ける。これにより、別の軸２００からの振動を、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂの両方で検出することができる。
【００５４】
本発明に従う維管束植物の健全度評価方法のさらなる別の実施形態として、図１６に示されているように、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂを維管束植物の同じ軸１００に取り付け、さらに、その軸１００に結合している別の軸２００に、補助センサとして、１つのＡＥセンサ１ｃを取り付けて、キャビテーションに起因するＡＥを判別することができる。このとき、ＡＥセンサ１ａまたはＡＥセンサ１ｂのＲｓｎを調べて、キャビテーションに起因するＡＥであるか否かを判定するが、ＡＥセンサ１ｃのＲｓｎは算出しない。これにより、軸２００の振動はＡＥセンサ１ｃにより検出して排除できる上に、軸１００の振動はＡＥセンサ１ａおよびＡＥセンサ１ｂにより検出して排除できる。図１５における実施形態では、軸２００の揺れの方向によっては、軸２００に取り付けたＡＥセンサ１ｂと軸１００に取り付けたＡＥセンサ１ａとでは軸２００の揺れに対する検出感度に大きな差がでてしまう可能性がある。一方、図１６における実施形態の場合、軸２００で発生したキャビテーションに起因するＡＥは検出できないものの、軸２００による揺れなどのノイズを図１５における実施形態よりも高い精度で排除することができる。また、図１６において、軸２００にさらにＡＥセンサを追加して、４つのＡＥセンサを用いると、軸２００の揺れによるノイズを、軸２００に取り付けた２つのＡＥセンサで検出することができるので、４つのＡＥセンサ全てのＲｓｎを調べることで、キャビテーションに起因するＡＥの検出感度をさらに向上させることができる。
【００５５】
また、本発明における維管束植物の健全度診断のためのキャビテーションに起因するＡＥの測定は長期に渡ることが多く、例えばミニトマトの場合、定植後から測定を開始すれば３〜６ヵ月程度測定を行う。その間にも維管束植物は成長するため、ＡＥセンサを設置している軸の発達状態も変化する可能性があり、軸の発達に伴ってＡＥセンサ間の距離ｄも変化する（通常、増加する）。そのため、例えば、１週間〜１ヵ月ごとにＡＥセンサを軸から取り外して、ｄａの値を測定し直し、再度ＡＥセンサを軸に取り付け直すことが望ましい。ただし、過去に同じ種の維管束植物でｄａを測定したことがある場合には、そのときのｄａの値を緩用してＡＥセンサを軸に取り付け直してもよい。例えばミニトマトの場合、本葉の数、開花した花房の数などで発達状態を分類し、そのときのｄａを測定しておくことが考えられる。
【００５６】
以上から、ＡＥセンサ間の距離を一定の間隔以上、好ましくはｄａ以上離して、維管束植物の軸に取り付けた複数のＡＥセンサのうち、単一のＡＥセンサのみ突発的な信号が検出されれば、それがキャビテーションに起因するＡＥであると判別することができる。
【００５７】
また、突発的に生じるノイズによりＡＥセンサが超音波信号を検出する場合がある。このような信号は、例えば茎の揺れ、突発音、電磁パルスなどにより生じ、これらのノイズはいずれも広範囲に伝播するため、突発信号を検出したＡＥセンサだけでなく、他のＡＥセンサも同程度の強度の信号が出力されうる。このような場合であっても、Ｒｓｎを適切に設定することにより、これらのノイズに起因するＡＥからの信号と維管束植物の軸から生じるキャビテーションに起因するＡＥからの信号とを判別することができる。
【００５８】
さらに、ＡＥセンサの個数を増やすほどキャビテーションに起因するＡＥからの信号の判別精度を向上させることができ、特に、多数の維管束植物の健全度診断を行う場合、より精密な健全度診断が可能になる。そのため、少なくとも２つのＡＥセンサを含むセンサ群を多数設置することで、例えば、大規模栽培における維管束植物の健全度診断を適切に評価することが可能となる。
【実施例】
【００５９】
以下に、実施例に基づき、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６０】
まず、図１に示される測定系で、ミニトマトの茎の同軸の外周面上に、２台のヘッドアンプ内蔵型ＡＥセンサ１ａ、１ｂ（株式会社富士セラミックス社製、型番：Ｍ３０４Ａ）を設置し、図１４の試験結果をもとにＲｓｎの値を４として、図１３に示されるような方法でｄａ（ｄｍｉｎ）の値を調べたところ、ｄａ＝１６ｍｍであった。ここで、使用したＡＥセンサは広帯域センサであるため、２０ｋＨｚ以下の振動も検出する。そのため、ＡＥセンサからの出力をハイパスフィルター回路（バターワース６次）によって５０ｋＨｚ未満の低周波をカットした。すなわち、ｆｍｉｎ＝５０ｋＨｚとした。
【００６１】
さらに、図１３に示されるような方法において、ＡＥセンサ直下で検出されたＡＥの周波数は、およそ１００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであったため、測定されるＡＥの周波数を１００ｋＨｚ、すなわち、ｆａｅ=１００ｋＨｚとした。
【００６２】
よって、上記式（ＩＩ）に基づき、ｄａｎ（ｄｍａｘ）の値を計算すると、ｄｍａｘ＝６４ｍｍとなった。
【００６３】
図１に示すようにミニトマトの茎の同軸１００に、２つのＡＥセンサ１ａ、１ｂを５０ｍｍ離して取り付け、ミニトマトの維管束組織内で発生するＡＥの測定を行った。ＡＥセンサ１ａ、１ｂの取り付けは、図９に示す平板、ネジ、ナットで構成される治具でＡＥセンサ１ａ、１ｂを押し付けることで行った。ＡＥの測定を行った結果、得られたＡＥ波形を図１７〜１９に示す。
【００６４】
図１７においては、キャビテーションに起因するＡＥの信号波形例を示している。図１７（ａ）に示されている波形は、ＡＥセンサ１ａで検出された信号の波形であり、図１７（ｂ）に示されている波形は、ＡＥセンサ１ｂで検出された信号である。図１７に示されるように、ＡＥセンサ１ａでは、突発信号を検出しているももの、ＡＥセンサ１ｂでは突発信号は観察されていない。ここで、ＡＥセンサ１ａの出力信号Ｖｏｕｔとして、ＡＥセンサ１ａの両振幅を測定すると、７７．１ｍＶであり、また、ＡＥセンサ１ｂの出力信号Ｖｏｕｔとして、ＡＥセンサ１ｂの両振幅を測定すると、１６．７ｍＶであった。したがって、ＡＥセンサ１ａで突発信号が検出されていることから、ＡＥセンサ１ａの出力信号がＶｏｕｔ（ｘ）、ＡＥセンサ１ｂの出力信号が信号出力Ｖｏｕｔ（ｉ）であるため、Ｒｏｕｔ（ｉ）を求めると、ＡＥセンサ１ａの両振幅（７７．１ｍＶ）／ＡＥセンサ１ｂの両振幅（１６．７ｍＶ）は、４．６となり、あらかじめ設定したＲｓｎ＝４を超えているため、ＡＥセンサ１ａで検出された突発信号は、キャビテーションに起因するＡＥと判別された。
【００６５】
図１８においては、維管束植物の軸の振動による信号波形例を示している。図１８（ａ）に示されている波形は、ＡＥセンサ１ａで検出された信号の波形であり、図１８（ｂ）に示されている波形は、ＡＥセンサ１ｂで検出された信号である。図１８に示されるように、ＡＥセンサ１ａ、ＡＥセンサ１ｂのいずれも突発信号を検出している。ここで、ＡＥセンサ１ａの出力信号Ｖｏｕｔとして、ＡＥセンサ１ａの両振幅を測定すると、９１．７ｍＶであり、また、ＡＥセンサ１ｂの出力信号Ｖｏｕｔとして、ＡＥセンサ１ｂの両振幅を測定すると、１３３．０ｍＶであった。したがって、ＡＥセンサ１ｂの出力信号Ｖｏｕｔの方が大きい値であることから、ＡＥセンサ１ｂの出力信号が信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）、ＡＥセンサ１ａの出力信号がＶｏｕｔ（ｉ）となる。よって、Ｒｏｕｔ（ｉ）を求めると、ＡＥセンサ１ｂの両振幅（１３３．０ｍＶ）／ＡＥセンサＡの両振幅（９１．７ｍＶ）は、１．５となり、あらかじめ設定したＲｓｎ＝４未満であるため、ＡＥセンサ１ａ、ＡＥセンサ１ｂで検出された突発信号は、いずれもノイズに起因するＡＥと判別された。
【００６６】
図１９においては、ポンプ作動時の電磁ノイズによる信号波形例を示している。図１９（ａ）に示されている波形は、ＡＥセンサ１ａで検出された信号の波形であり、図１９（ｂ）に示されている波形は、ＡＥセンサ１ｂで検出された信号である。図１９に示されるように、ＡＥセンサ１ａ、ＡＥセンサ１ｂのいずれもパルス波形が観察されていることから、ＡＥセンサ１ａ、ＡＥセンサ１ｂのいずれも突発信号を検出していることがわかる。ここで、ＡＥセンサ１ａの出力信号Ｖｏｕｔとして、ＡＥセンサ１ａの両振幅を測定すると、２７．１ｍＶであり、また、ＡＥセンサ１ｂの出力信号Ｖｏｕｔとして、ＡＥセンサ１ｂの両振幅を測定すると、４１．７ｍＶであった。したがって、ＡＥセンサ１ｂの出力信号Ｖｏｕｔの方が大きい値であることから、ＡＥセンサ１ｂの出力信号が信号出力Ｖｏｕｔ（ｘ）、ＡＥセンサ１ａの出力信号がＶｏｕｔ（ｉ）となる。よって、Ｒｏｕｔ（ｉ）を求めると、ＡＥセンサ１ｂの両振幅（４１．７ｍＶ）／ＡＥセンサ１ａの両振幅（２７．１ｍＶ）は１．５となり、あらかじめ設定したＲｓｎ＝４未満であるため、ＡＥセンサ１ａ、ＡＥセンサ１ｂで検出された突発信号は、いずれもノイズに起因するＡＥと判別された。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明によれば、騒音や茎の振動などのノイズに起因するＡＥとキャビテーションに起因するＡＥとを判別でき、これにより、従来よりもキャビテーションに起因するＡＥの検出の精度が格別に向上された維管束植物の健全度評価方法の提供が可能になった。
【符号の説明】
【００６８】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  ＡＥセンサ
１Ａ、１Ｂ  ＡＥ検知手段
２  取付治具
３  信号ケーブル
４  固定具
５  測定ボード
７  吸音シート
８  吸音カバー
９  留め具
１０  被覆ケーブル
１１  吸音体
２０  軸
３１  ホースクランプまたは結束バンド
３２  ナット
３３  ネジ
３４  平板
３５  クリップ
３６  蓋
３７  基体
３８  回転バッファ
３９  ゴムパッド
４０  バネ
４１  フレキシブルベース
４２  接着用テープ
５０  ゴムシート
１００  軸
２００  軸
【図１】
2015087214.tif 000005
【図２】
2015087214.tif 000006
【図３】
2015087214.tif 000007
【図４】
2015087214.tif 000008
【図５】
2015087214.tif 000009
【図６】
2015087214.tif 000010
【図７】
2015087214.tif 000011
【図８】
2015087214.tif 000012
【図９】
2015087214.tif 000013
【図１０】
2015087214.tif 000014
【図１１】
2015087214.tif 000015
【図１２】
2015087214.tif 000016
【図１３】
2015087214.tif 000017
【図１４】
2015087214.tif 000018
【図１５】
2015087214.tif 000019
【図１６】
2015087214.tif 000020
【図１７】
2015087214.tif 000021
【図１８】
2015087214.tif 000022
【図１９】
2015087214.tif 000023