(57)【要約】【課題】ケーブル収容管を内部に配した管路の管内空間を占める物体を判別する。【解決手段】管路Ｚの管内空間を占める物体をレーザ探査機５０を用いて判別する判別方法であって、前記レーザ探査機５０を、管路Ｚのケーブル収容管３０の管軸に沿って移動させながら前記送信アンテナ５１から電磁波パルスを送信し、前記送信アンテナ５１から送信され、前記支持部材２０にて反射した電磁波パルスの反射波を前記受信アンテナ５３にて受信し、前記レーザ探査機５０のケーブル収容管内における位置Ｄと、前記電磁パルスを送信してから前記反射波を受信するまでの到達時間差Ｔを２軸とする位置到達時間差曲線Ｕを作成し、作成した位置到達時間差曲線Ｕの特徴に基づいて、前記管路Ｚの管内空間を占める物体を判別する。【選択図】図６
2012215427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブル収容管を内部に配した管路の管内空間を占める物体を、送信アンテナと受信アンテナを有するレーザ探査機を用いて判別する判別方法であって、
前記管路の内部に、前記ケーブル収容管を挿通支持する支持孔を設けた板状の支持部材が一定間隔で設けられたものにおいて、
前記レーザ探査機を前記ケーブル収容管の管軸に沿って移動させながら前記送信アンテナから電磁波パルスを送信し、
前記送信アンテナから送信され、前記支持部材にて反射した電磁波パルスの反射波を前記受信アンテナにて受信し、
前記レーザ探査機のケーブル収容管内における位置Ｄと、前記電磁パルスを送信してから前記反射波を受信するまでの到達時間差Ｔを２軸とする位置到達時間差曲線Ｕを作成し、
作成した位置到達時間差曲線Ｕの特徴に基づいて、前記管路の管内空間を占める物体を判別することを特徴とする判別方法。
【請求項２】
作成した位置到達時間差曲線Ｕの特徴は、位置到達時間差曲線Ｕの角度θであることを特徴とする請求項１に記載の判別方法。
【請求項３】
前記２軸のうち、位置Ｄ側を第一軸、到達時間差Ｔ側を第二軸と定義したときに、
作成した位置到達時間差曲線Ｕの特徴は、位置到達時間差曲線Ｕの前記第一軸方向の幅Ｘであることを特徴とする請求項１に記載の判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブル収容管を内部に配した管路の管内空間を占める物体を判別する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記文献１には、空洞探査装置１を用いて地中に埋設された埋設管２の周囲の空洞等の探査を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４５１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のものは、境界面で反射した反射波を単に受信するものであり、管路の周囲に点在する空洞の有無しか検出できていなかった。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ケーブル収容管を内部に配した管路の管内空間を占める物体を判別することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ケーブル収容管を内部に配した管路の管内空間を占める物体を、送信アンテナと受信アンテナを有するレーザ探査機を用いて判別する判別方法であって、前記管路の内部に、前記ケーブル収容管を挿通支持する支持孔を設けた板状の支持部材が一定間隔で設けられたものにおいて、前記レーザ探査機を前記ケーブル収容管の管軸に沿って移動させながら前記送信アンテナから電磁波パルスを送信し、前記送信アンテナから送信され、前記支持部材にて反射した電磁波パルスの反射波を前記受信アンテナにて受信し、前記レーザ探査機のケーブル収容管内における位置Ｄと、前記電磁パルスを送信してから前記反射波を受信するまでの到達時間差Ｔを２軸とする位置到達時間差曲線Ｕを作成し、作成した位置到達時間差曲線Ｕの特徴に基づいて、前記管路の管内空間を占める物体を判別するところに特徴を有する。尚、ここで言う物体には、モルタルなどの充填物や水に加えて空気が含まれる。
【０００６】
この発明の実施態様として、以下のようにすることが好ましい。
・作成した位置到達時間差曲線Ｕの特徴を、位置到達時間差曲線Ｕの角度θとする。
・作成した位置到達時間差曲線Ｕの特徴を、位置到達時間差曲線Ｕの第一軸方向の幅Ｘとする。尚、位置到達時間差曲線Ｕを規定する２軸のうち、位置Ｄ側を第一軸とし、到達時間差Ｔ側を第二軸とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、管路の管内空間を占める物体を判別できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態において電力ケーブル用の埋設管構造を示す図
【図２】ケーブル収容管の支持構造を示す斜視図
【図３】ケーブル収容管の水平断面図
【図４】レーダ探査システムの構成を示す構成図
【図５】レーダ探査システムの構成を示すブロック図
【図６】位置到達時間差曲線Ｕを示す図
【図７】空気、モルタル、水について比誘電率と減衰率をまとめた図表
【図８】位置到達時間差曲線を示す図（空気の場合）
【図９】位置到達時間差曲線を示す図（モルタルの場合）
【図１０】位置到達時間差曲線を示す図（水の場合）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態を図１ないし図１０によって説明する。
＜電力ケーブルの埋設構造＞
電力ケーブル埋設構造の一つに推進管１０を用いたものがある。推進管１０は、図１にて示すように管列を形成して管路Ｚを構成するものであり、例えば鉄筋コンクリート製である。そして、管路Ｚの内部には、支持部材２０が一定間隔で取り付けられていて、管路Ｚに収容されたケーブル収容管（例えば、硬質の合成樹脂パイプ）３０を支持する構造となっている。
【００１０】
各支持部材２０は、金属板製であって推進管１０の内周とほぼ同径の円形状をしている。支持部材２０は、支持孔２１を貫通形成しており、推進管１０内に配されるケーブル収容管３０を挿通支持する。
【００１１】
ところで、推進管１０の管内空間Ｓには、モルタルなどの充填材を充填することが好ましい。これはケーブル収容管３０の保持性能を高めると共に、ケーブル収容管３０に収容された電力ケーブル（図略）の発生する熱を吸収できるからである。
【００１２】
しかしながら、推進管１０に対するモルタルの充填は圧入により行われるので、推進管１０の一部にモルタルが行き渡らず、管内空間Ｓに空隙ができたり、そうした空隙に水が入り込む場合がある。本実施形態は、レーダ探査システムＭを使用して、推進管１０の管内空間Ｓが「モルタル」、「水」、「空気」のいずれで占められているか（満たされているか）を判別するものである。
【００１３】
＜レーダ探査システムＭの説明＞
レータ探査システムＭは、電磁波パルスレーダ探査機（以下、単にレーダ探査機）５０と、巻き取り装置６１と、位置カウンタ６５と、データ処理装置７０とから構成されている。レーダ探査機５０は、筒状をなすケーシング５０Ａの内部に、電磁波パルスを送信する送信アンテナ５１と、電磁波パルスの反射波を受信する受信アンテナ５３とを備えた構造となっており、ケーブル収容管３０に挿通可能となっている。
【００１４】
本実施形態では、図３、図４に示すように、レーダ探査機５０の先端（図３、４の右側の端部）に固定したワイヤＷを巻き取り装置６１にて巻き取ることで、レーダ探査機５０がケーブル収容管３０の管軸方向Ｌに沿って水平に移動できる構成となっている。そして、巻き取り装置６１には位置カウンタ６５が設けられていて、ワイヤＷの巻取量をカウントすることで、ケーブル収容管内を移動するレーダ探査機５０の位置（管軸方向Ｌの位置）を検出する構成となっている。
【００１５】
レーダ探査機５０の電気的構成は、図５に示す通りであり、送信アンテナ５１と、受信アンテナ５３と、パルス発生回路５５と、受信回路５７、信号処理回路５９とを備えた構成となっている。パルス発生回路５５は、例えば、中心周波数１ＧＨＺの電磁波パルスを一定間隔（概ね５０ｎｓ〜４００ｎｓごと）で発生するものである。受信回路５７は受信アンテナ５３にて受信した反射波を受信信号として信号処理するものである。
【００１６】
信号処理回路５９は、パルス発生回路５５が電磁波パルスを発生するタイミングと受信回路５７から出力される受信信号に基づいて電磁波パルスの到達時間差Ｔ、すなわち送信アンテナ５１から電磁波パルスが送信されてから受信アンテナ５３が反射波を受信するまで時間を計測するものである。尚、電磁波パルスの到達時間差Ｔは、電磁波パルスの送信間隔（概ね５０ｎｓ〜４００ｎｓ）より短い関係になっている。
【００１７】
データ処理装置７０は信号線を介して、位置カウンタ６５と、レーダ探査機５０にそれぞれ接続されている。そして、データ処理装置７０は、位置カウンタ６５の出力するカウント値（すなわち、レーダ探査機５０の位置Ｄのデータ）と、レーダ探査機５０の信号処理回路５９の出力信号（すなわち、到達時間差Ｔのデータ）に基づいて、位置到達時間差曲線Ｕを作成するものである（図６参照）。
【００１８】
位置到達時間差曲線Ｕは「横軸（本発明の「第一軸」に相当）」に、ケーブル収容管３０内におけるレーダ探査機５０の管軸方向Ｌの位置Ｄをとり、「縦軸（本発明の「第二軸」に相当）」に到達時間差（電磁パルスを送信してから反射波を受信するまでの時間）Ｔをとったものであり、この位置到達時間差曲線Ｕに基づいて、推進管１０の管内空間Ｓが「モルタル」、「水」、「空気（空隙）」の何で占められているか判別できる。
【００１９】
具体的に説明すると、図６に示すように、ケーブル収容管３０内のある位置Ｄ１にレーダ探査機５０を置いて送信アンテナ５１から電磁波パルスを出射すると、電磁波パルスは支持部材２０にて反射し、その反射波が受信アンテナ５３にて受信される。そして、レーダ探査機５０から支持部材２０までの距離が短くなれば、送信アンテナ５１から出射された電磁波パルスの反射波が受信アンテナ５３に戻るまでの距離が短くなることから、到達時間差Ｔは短くなる。
【００２０】
そのため、ケーブル収容管３０内に位置するレーダ探査機５０を巻き取り装置６１により管軸方向Ｌに移動させながら、ケーブル収容管３０の各位置Ｄについて到達時間差Ｔを計測すると、レーダ探査機５０が支持部材２０の真下を通過する位置Ｄ０を頂点とする逆Ｖ字型の位置到達時間差曲線Ｕが得られる。
【００２１】
出願人の知見によれば、推進管１０の管内空間Ｓが「空気」、「モルタル」、「水」の何で満たされているかに関係なく、位置到達時間差曲線Ｕは逆Ｖ字型となる。しかし、位置到達時間差曲線Ｕは、図８〜図１０に示すように「空気」、「モルタル」、「水」で異なる波形となり、特に曲線の角度（Ｖ字の角度）θに違いが現れ、「水」、「モルタル」、「空気」の順で曲線の角度θが大きくなる（空気が最大）。
【００２２】
これは、図７に示すように比誘電率は「空気」が「１」、「モルタル」が「１５」、「水」が「８１」であり、電磁波パルスの伝搬速度が「水」、「モルタル」、「空気」の順で早くなるからである（空気が最速）。
【００２３】
尚、図８〜図１０の位置到達時間差曲線Ｕは、試験用の推進管１０を用いて管軸方向Ｌの各位置Ｄにおける到達時間差Ｔをレーダ探査システムＭを用いて実測して得たものであり、図８は管内空間Ｓを「空気」だけにした場合の位置到達時間差曲線Ｕ１、図９は管内空間Ｓを「モルタル」だけにした場合の位置到達時間差曲線Ｕ２、図１０は管内空間Ｓを「水」だけにした場合の位置到達時間差曲線Ｕ３である。
【００２４】
以上のことから、診断対象の推進管１０について管内空間Ｓが「空気」、「モルタル」、「水」のうち、何で占められているのかを、次の要領で判別できる。すなわち、まず、診断対象の推進管１０について管軸方向Ｌの各位置Ｄにおける到達時間差Ｔをレーダ探査システムＭを用いて実測して、データ処理装置７０にて位置到達時間差曲線Ｕを作成する。
【００２５】
その後、データ処理装置７０にて作成した位置到達時間差曲線Ｕを、試験により得た図８〜図１０の位置到達時間差曲線Ｕ１〜Ｕ３と比較する。そして、データ処理装置７０にて作成した位置到達時間差曲線Ｕが、図８〜図１０に示す位置到達時間差曲線Ｕ１〜Ｕ３のうち、どの曲線Ｕに最も近いか、曲線の角度θに着目して見分けることで、診断対象の推進管１０の管内空間Ｓが「空気」、「モルタル」、「水」の何で満たされているか判別できる。より具体的に言えば、管内空間Ｓが「空気だけ」で満たされているのか、「モルタルだけ」で満たされているのか、「水だけ」で満たされているのか判別できる。
尚、位置到達時間差曲線Ｕの角度θは、本発明の「位置到達時間差曲線Ｕの特徴」の一例である。
【００２６】
また、図７にて示すように、電磁波パルスの減衰率は「モルタル」、「水」、「空気」の順に小さくなることから、位置到達時間差曲線Ｕの横幅Ｘは、図８〜図１０に示すように、「空気」、「水」、「モルタル」の順に狭くなる。
【００２７】
従って、診断対象の位置到達時間差曲線Ｕが、図８〜図１０に示す位置到達時間差曲線Ｕ１〜Ｕ３のうち、どの曲線Ｕに最も近いか判断するにあたり、曲線Ｕの角度θに加え、曲線Ｕの横幅Ｘを判断材料に加えることで、診断対象の推進管１０について管内空間Ｓが「空気」、「モルタル」、「水」のうち、何で占められているのか、より正確に判別できる。
【００２８】
例えば、角度θで見分けがつかない場合に、横幅Ｘを比べることで、診断対象の位置到達時間差曲線Ｕが、図８〜図１０に示す位置到達時間差曲線Ｕ１〜Ｕ３のうち、どの曲線Ｕに最も近いか正確に判断できる。そのため、診断対象の推進管１０について管内空間Ｓが「空気」、「モルタル」、「水」のうち何で占められているのか、より正確に判別できる。尚、位置到達時間差曲線Ｕの横幅Ｘが、本発明の「位置到達時間差曲線Ｕの特徴」の一例である。
【００２９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３０】
（１）本実施形態では、診断対象の推進管１０について管内空間Ｓが「空気」、「モルタル」、「水」のうち、何で占められているのかを、位置到達時間差曲線Ｕに着目して判別する例を挙げた。具体的には、まず、位置到達時間差曲線Ｕの角度θに着目して判別を行い、位置到達時間差曲線Ｕの角度θだけでは判別が難しい場合に、位置到達時間差曲線Ｕの横幅Ｘに着目して判別することとした。
【００３１】
本願発明は、診断対象の推進管１０について管内空間Ｓが「空気」、「モルタル」、「水」のうち、何で占められているのかを、位置到達時間差曲線Ｕの特徴（角度θや横幅Ｘ）に着目して、判別するものであればよく、例えばまず、位置到達時間差曲線Ｕの横幅Ｘに着目して判別を行い、横幅Ｘだけでは判別が難しい場合に、位置到達時間差曲線Ｕの角度θに着目して判別を行うでもよい。
【００３２】
（２）また、本実施形態では、診断対象の推進管１０を測定して得た位置到達時間差曲線Ｕを、実験により得た３パターンの位置到達時間差曲線Ｕ１〜Ｕ３と比較して、どの曲線Ｕに最も近いかを見分けることにより、判別を行うようにした。
【００３３】
本願発明は、診断対象の推進管１０について管内空間Ｓが「空気」、「モルタル」、「水」のうち何で占められているのかを、位置到達時間差曲線Ｕの特徴に着目して判別するものであればよく、例えば、次のように位置到達時間差曲線Ｕの角度θや横幅Ｘのデータを数値化して比較してもよい。すなわち、まず、実験により得た３パターンの位置到達時間差曲線Ｕ１〜Ｕ３について各曲線Ｕの角度θ、横幅Ｘをそれぞれ算出して数値化しておく。
【００３４】
一方、診断対象の推進管１０の位置到達時間差曲線Ｕについても、データ処理装置７０にて、位置到達時間差曲線Ｕの角度θや横幅Ｘを算出して数値化する。そして、数値化したデータ同士を比較することにより、診断対象の推進管１０の位置到達時間差曲線Ｕが、実験により得た３パターンの位置到達時間差曲線Ｕ１〜Ｕ３のうち、どの曲線Ｕに近いか判別すればよい。
【００３５】
（３）また、本実施形態では、管路Ｚの一例に推進管１０を例示したが、本発明の適用範囲は推進管１０に限定されるものではなく、管を鋼材で支持する橋梁添架管であってもよい。
【００３６】
（４）また、本実施形態では、レーダ探査機５０をケーブル収容管３０内にて移動させるのに、巻き取り装置６１を用いてレーダ探査機５０をワイヤＷで引っ張る例を示したが、これ以外にも、レーダ探査機５０を押し込み棒で押し込むことにより移動させる構成や、レーダ探査機５０を自走式にして移動させる構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０…推進管
２０…支持部材
３０…ケーブル収容管
５０…レーダ探査機
５１…送信アンテナ
５３…受信アンテナ
６１…巻き取り装置
６５…位置カウンタ
７０…データ処理装置
Ｚ…管路
【図１】
2012215427.tif 000003
【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】
2012215427.tif 000009
【図８】
2012215427.tif 000010
【図９】
2012215427.tif 000011
【図１０】
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