(57)【要約】【課題】地中に埋設された管を音波を用いての測長方法及び測長装置は、長さを測定するもので、超音波による管寸法測定装置では水中の管径を測定するもので、音波を用いた探査機では、目詰まりや折曲状態を測定するもので、簡易な方法で管径を測定できるものでは無かった。【解決手段】本発明は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、出力用電気音響変換器から一定のエネルギー及び／又はパワーレベルをもつ音波を出力し、出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、入力された音波のエネルギー及び／又はパワーレベルの数値、又は、インパルス応答波形の時間構成の数値、又は、周波数伝達特性の全帯域レベル、特定帯域レベル、特定の周波数重み付レベルの数値、又は、、周波数伝達特性のピーク及び／又はディップの周波数の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、前記出力用電気音響変換器から一定のエネルギー及び／又はパワーレベルをもつ音波を出力し、該出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、該入力された音波のエネルギー及び／又はパワーレベルの数値を予め求めた数値と照合して管径を求めることを特徴とする音響センサを用いた管径の測定方法。
【請求項２】
前記入力用電気音響変換器に入力される音波を周波数特性をもつフィルタに通すことを特徴とする請求項１に記載の音響センサを用いた管径の測定方法。
【請求項３】
管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、前記出力用電気音響変換器から音波を出力し、該出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、該入力された音波と出力信号を用いてインパルス応答波形を算出し、その波形の時間構成の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めることを特徴とする音響センサを用いた管径の測定方法。
【請求項４】
管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、前記出力用電気音響変換器から音波を出力し、該出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、該入力された音波と出力信号を用いて周波数伝達特性を算出し、その周波数伝達特性の全帯域レベル、特定帯域レベル、特定の周波数重み付レベルの一部又は全ての数値を予め求めた数値と照合して管径を求めることを特徴とする音響センサを用いた管径の測定方法。
【請求項５】
管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、前記出力用電気音響変換器から音波を出力し、該出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、該入力された音波と出力信号を用いて周波数伝達特性を算出し、その周波数伝達特性のピーク及び／又はディップの周波数の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めることを特徴とする音響センサを用いた管径の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は音響センサを用いた管径の測定方法に関するものであり、更に詳細には、出力用電気音響変換器から音波を出力すると共に、入力用電気音響変換器に音波を入力させ、入力された音波の数値と予め求めた数値と照合して管径を求める測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、音波を用いて管を測定する方法及び装置は開示されており、例えば、地中に埋設されたガス管、水道管等を掘削することなく、片側から音波を出力して、他側で入力させて埋設管路の測長方法及び測長装置（特許文献１参照）や、超音波による管寸法測定装置（特許文献２参照）、音波探査機（特許文献３参照）があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１８７８５１号公報
【特許文献２】
特開昭５０−１２８５４４号公報
【特許文献３】
特開２００２−１０７１３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、従来の地中に埋設されたガス管、水道管等を掘削することなく、片側から音波を出力して、他側で入力させて埋設管路の測長方法及び測長装置は、埋設された管の長さを測定するものであり、超音波による管寸法測定装置では水中に配設された配管の管径を測定するものであり、音波を用いた探査機では、地中に埋設されたガス管等の目詰まりや折曲状態を測定するものであって、簡易な方法で管径を測定できるものでは無かった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑み、鋭意研鑚の結果、請求項１に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、出力用電気音響変換器から一定のエネルギー及び／又はパワーレベルをもつ音波を出力し、出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、入力された音波のエネルギー及び／又はパワーレベルの数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。
【０００６】
更に、請求項２に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、請求項１に記載の音響センサを用いた管径の測定方法において、入力用電気音響変換器に入力される音波を周波数特性をもつフィルタに通すものである。
【０００７】
更には、請求項３に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、出力用電気音響変換器から音波を出力し、出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、入力された音波と出力信号を用いてインパルス応答波形を算出し、その波形の時間構成の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。
【０００８】
加えて、請求項４に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、出力用電気音響変換器から音波を出力し、出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、入力された音波と出力信号を用いて周波数伝達特性を算出し、その周波数伝達特性の全帯域レベル、特定帯域レベル、特定の周波数重み付レベルの一部又は全ての数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。
【０００９】
更には、請求項５に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、出力用電気音響変換器から音波を出力し、出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、入力された音波と出力信号を用いて周波数伝達特性を算出し、その周波数伝達特性のピーク及び／又はディップの周波数の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。
【００１０】
【発明の作用】
本発明の音響センサを用いた管径の測定方法は、出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器を用いて、出力用電気音響変換器から音波を出力し、その音波を入力用電気音響変換器に入力することにより、音波のエネルギー及び／又はパワーレベルの数値、又は、インパルス応答波形の時間構成の数値、又は、周波数伝達特性の全帯域レベル、特定帯域レベル、特定の周波数重み付レベルの一部又は全ての数値、又は、周波数伝達特性のピーク及び／又はディップの周波数の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものであり、簡易な方法により的確に管径を求められるものである。
【００１１】
従って、本発明の目的は、予め求めたおいた数値と入力用電気音響変換器に入力された音波の数値とを照合するのみで管径を求めることを可能とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は音響センサを用いた管径の測定方法に関するものであり、更に詳細には、出力用電気音響変換器から音波を出力すると共に、入力用電気音響変換器に音波を入力させ、入力された音波の数値と予め求めた数値と照合して管径を求める測定方法に関するものであり、請求項１に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、前記出力用電気音響変換器から一定のエネルギー及び／又はパワーレベルをもつ音波を出力し、該出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、該入力された音波のエネルギー及び／又はパワーレベルの数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。
【００１３】
更に、請求項２に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、請求項２に記載の音響センサを用いた管径の測定方法において、前記入力用電気音響変換器に入力される音波を周波数特性をもつフィルタに通すものである。
【００１４】
更には、請求項３に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、前記出力用電気音響変換器から音波を出力し、該出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、該入力された音波と出力信号を用いてインパルス応答波形を算出し、その波形の時間構成の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。
【００１５】
加えて、請求項４に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、前記出力用電気音響変換器から音波を出力し、該出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、該入力された音波と出力信号を用いて周波数伝達特性を算出し、その周波数伝達特性の全帯域レベル、特定帯域レベル、特定の周波数重み付レベルの一部又は全ての数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。
【００１６】
更には、請求項５に記載の音響センサを用いた管径の測定方法は、管内に出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを配置し、前記出力用電気音響変換器から音波を出力し、該出力された音波を入力用電気音響変換器に入力させ、該入力された音波と出力信号を用いて周波数伝達特性を算出し、その周波数伝達特性のピーク及び／又はディップの周波数の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものである。
【００１７】
即ち、本発明の音響センサを用いた管径の測定方法は、実施の形態ではチューブの先端に取着した３０ｍｍ×１０ｍｍφ程度の円筒状の取着部材の周方向に音響センサである出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器とを併設したもので、前記取着部材の先端にカメラを配設して被測定物である管内に管口から挿入させ、基本的には管の中心方向を向けて配置するもので、配置する位置も管口から任意の測定位置に配置するものであり、又、音波は伝達する雰囲気中の温度や圧力等によって伝達する状態が異なることから、任意に温度や圧力の計測を行い管径の予測の精度を向上をさせるものである。
【００１８】
そして、様々な条件で出力用電気音響変換器から音波を出力し、出力した音波を入力用電気音響変換器に入力させ、入力したインパルス応答から、全帯域レベル（ｄＢ）、中低域レベル（ｄＢ）、ピーク周波数（Ｈｚ）、時間中心（ｍｓ）、時間標準偏差（ｍｓ）の数値を求めるものであり、全帯域レベル（ｄＢ）等に特徴量が表れるものである。
【００１９】
先ず、インパルス応答から求めた全帯域レベル（ｄＢ）では、管径が小さいほど空間上のエネルギー密度があがり、レベルが上昇することに着目したものである。
【００２０】
次に、中低域レベル（ｄＢ）では、５００Ｈｚ〜５ｋＨｚの帯域レベルにおいては管壁の状態の影響を受けにくいと推定され、中低域レベルでは管径により略近似する値が得れるものである。
【００２１】
次には、ピーク周波数（Ｈｚ）は周波数振幅特性が最大となる周波数で、管モードの周波数等を元にした推定で有効なものである。
【００２２】
更に、時間中心（ｍｓ）では、インパルス応答波形から求めたパワー波形のエネルギーの中心で、管径が大きくなるほど反射音が到達する時間が遅くなることに着目したものである。
【００２３】
更には、時間標準偏差（ｍｓ）では、インパルス応答波形から求めたパワー波形の標準偏差（ばらつき）が管径が大きくなるほど波形がなまることに着目したものである。
【００２４】
そして、この種の配管に使用されている管径は略決まっていることから、２５ｍｍ、３２ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ等の測定を予めしているもので、これらの管径をパラメータとして、全帯域レベル（ｄＢ）、中低域レベル（ｄＢ）、ピーク周波数（Ｈｚ）、時間中心（ｍｓ）、時間標準偏差（ｍｓ）の特徴量を整理した結果を下記の表１に示すものである。
【００２５】
【表１】
2004301815.tif 000002
【００２６】
そして、例えば、管径が２５Ａの場合の夫々の測定条件を変えて測定した全帯域レベル（ｄＢ）、中低域レベル（ｄＢ）、ピーク周波数（Ｈｚ）、時間中心（ｍｓ）、時間標準偏差（ｍｓ）の特徴量を下記の表２に表す。
【００２７】
【表２】
2004301815.tif 000003
【００２８】
次に、例えば、管径が３２Ａの場合の夫々の測定条件を変えて測定した全帯域レベル（ｄＢ）、中低域レベル（ｄＢ）、ピーク周波数（Ｈｚ）、時間中心（ｍｓ）、時間標準偏差（ｍｓ）の特徴量を下記の表３に表す。
【００２９】
【表３】
2004301815.tif 000004
【００３０】
前述のように、夫々の管径の全帯域レベル（ｄＢ）、中低域レベル（ｄＢ）、ピーク周波数（Ｈｚ）、時間中心（ｍｓ）、時間標準偏差（ｍｓ）の特徴量を予め求めているものである。
【００３１】
その結果、全帯域レベルは管径１段階につき約２ｄＢ（２５Ａと３２Ａは除く）程度の変化が見られると共に、温度、位置、管の状態に対して±１ｄＢ程度の変化が見られることから、方向さえ固定すれば全帯域レベルのみでも±１段階程度の精度で管径を求めることを可能とするものである。
【００３２】
更に、ピーク周波数は温度、位置により１％程度しか変化しないものであるが、方向を変えることにより非連続的に変化（異なるモードを取る）することで、音響センサである出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器との計測方向が変わったことが認知できるものである。
【００３３】
更には、全帯域レベルの数値で求めた管径が明確でない場合は、ピーク周波数を用いて推定の精度向上と方向による誤差の低減を図れるものである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の音響センサを用いた管径の測定方法は、出力用電気音響変換器と入力用電気音響変換器を用いて、出力用電気音響変換器から音波を出力し、その音波を入力用電気音響変換器に入力することにより、音波のエネルギー及び／又はパワーレベルの数値、又は、インパルス応答波形の時間構成の数値、又は、周波数伝達特性の全帯域レベル、特定帯域レベル、特定の周波数重み付レベルの一部又は全ての数値、又は、周波数伝達特性のピーク及び／又はディップの周波数の数値を予め求めた数値と照合して管径を求めるものであり、簡易な方法により的確に管径を求められるもので、画期的で実用性の高い発明である。