(57)【要約】【課題】プラントに設けられた配管の肉厚を効率よく測定する厚さ測定装置および厚さ測定方法を提供する。【解決手段】実施形態の厚さ測定装置２０は厚さ測定部２と厚さ演算部２１とを備えている。厚さ測定部２は、メモリ９と、クロック信号を出力するクロック発生部７と、配管１の肉厚方向に超音波を送信して超音波の反射波を受信する超音波送受信機３と、超音波を送信させるための制御電圧を出力するパルス発生部１１と、超音波送受信機３から出力された電気信号を測定してメモリ９に保存する波形測定部８と、メモリ９に保存された測定データを厚さ演算部２１に出力する無線部１０と、パルス発生部１１および波形測定部８を制御する測定制御部６と、環境エネルギーを利用して電力を生成する電源部１２とを備え、厚さ演算部２１は受信した測定データに基づいて配管１の肉厚を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ測定部および厚さ演算部を備え、配管の肉厚を測定する厚さ測定装置であって、
前記厚さ測定部は、
メモリと、
所定の時間間隔でクロック信号を出力するクロック発生部と、
前記配管の外周表面から前記配管の肉厚方向内側に向けて超音波を送信し、前記超音波の反射波を受信して当該反射波に応じた電気信号を出力する超音波送受信機と、
前記超音波送受信機に前記超音波を送信させるための制御電圧を出力するパルス発生部と、
前記超音波送受信機から出力された前記電気信号を測定し、当該測定した測定データを前記メモリに保存する波形測定部と、
無線信号によって前記厚さ演算部と相互に通信可能であり、前記メモリに保存された前記反射波の前記測定データを前記厚さ演算部に出力する無線部と、
前記パルス発生部を制御し、前記制御電圧が出力された後に前記クロック信号に基づいて前記電気信号を測定するように前記波形測定部を制御する測定制御部と、
所定の環境エネルギーを利用して電力を生成する電源部と、を備え、
前記厚さ演算部は、前記無線部から無線信号で送信された前記測定データを受信し、受信した前記測定データに基づいて前記配管の肉厚を算出する
ことを特徴とする厚さ測定装置。
【請求項２】
前記電源部は、コンデンサ、または、二次電池の少なくともいずれかを備える
ことを特徴とする請求項１に記載の厚さ測定装置。
【請求項３】
前記所定の環境エネルギーは、前記配管からの熱エネルギーを含み、
前記電源部は、ペルチェ素子を備え、前記ペルチェ素子の一端が前記配管の表面に取付け可能で、他端が前記配管の表面以外で取付け可能であり、前記ペルチェ素子の前記一端と他端との温度勾配によって前記ペルチェ素子が発電し、前記電源部が電力を生成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の厚さ測定装置。
【請求項４】
前記所定の環境エネルギーは、照明光または自然光を含み、
前記電源部は、ソーラーパネルを備え、前記照明光または自然光により前記ソーラーパネルが発電し、前記電源部が電力を生成する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の厚さ測定装置。
【請求項５】
前記厚さ測定部は、前記電源部から電力が供給される電源ラインに接続されている、前記パルス発生部、前記波形測定部、前記メモリおよび前記無線部と、前記電源部との間を接続および切り離し可能な前記電源ラインの間に設けられたスイッチをさらに備え、
前記測定制御部は、定期的および前記配管の肉厚を測定する第１の期間に前記スイッチを接続し、前記定期的および第１の期間以外の第２の期間に前記スイッチを切り離すように制御する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の厚さ測定装置。
【請求項６】
前記波形測定部は、前記反射波に対応する前記超音波送受信機から出力された前記電気信号をデジタルデータに変換するアナログデジタル変換器であり、
前記測定制御部は、前記アナログデジタル変換器の第１のサンプリング周波数ｆｓが測定対象の前記反射波を復元可能なナイキスト周波数よりも大きい周波数である場合に、第２のサンプリング周波数を第１のサンプリング周波数ｆｓ÷Ｎ（Ｎは２以上の整数）とし、前記超音波送受信機から前記超音波を間隔をあけてＮ回送信させ、前記Ｎ回の各々の測定ごとにサンプリング開始時間を前記超音波送受信機から前記制御電圧を出力する時間を基準に（１÷ｆｓ）時間間隔分ずらしながら、前記第２のサンプリング周波数でＮ回分の前記電気信号を前記波形測定部によってデジタルデータに変換させて前記測定データとして前記メモリに保存させる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の厚さ測定装置。
【請求項７】
前記波形測定部は、
前記超音波送受信機で受信された前記反射波のピークを検出するピーク検出部と、
前記ピーク検出部が検出した前記反射波のピーク発生時間を前記クロック信号に基づいてカウントし、カウントしたピーク発生時間を前記メモリに保存するピークカウント部と、を有し、
前記ピークカウント部が、前記測定データとして前記ピーク発生時間を前記メモリに保存する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の厚さ測定装置。
【請求項８】
前記厚さ演算部は、前記反射波の前記測定データについて、所定の間隔ごとに前記反射波の重心を演算することにより前記反射波の伝搬時間を求めて前記配管の肉厚を算出する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の厚さ測定装置。
【請求項９】
前記厚さ演算部は、予め前記反射波の基準となる基準反射波のデータを有し、前記反射波の前記測定データについて、所定の間隔ごとに反射波のピークが生じる時間を前記基準反射波のデータとの相関関数が最大となる時間から求めて前記配管の肉厚を算出する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の厚さ測定装置。
【請求項１０】
前記厚さ演算部は、前記反射波の前記測定データから近似曲線を求め、この近似曲線から前記反射波のピークが生じる時間を求めて前記配管の肉厚を算出する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の厚さ測定装置。
【請求項１１】
前記波形測定部が、前記メモリに保存された前記測定データを読み出し、読み出した前記測定データを用いて前記反射波の伝搬時間を求め、求めた前記反射波の伝搬時間を測定データとして前記メモリに保存し、
前記無線部が、前記測定データを前記厚さ演算部に出力する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の厚さ測定装置。
【請求項１２】
所定の環境エネルギーを利用して電力を生成する電源部と超音波を送受信可能な超音波送受信機とを有する厚さ測定部、および、厚さ演算部を備え、前記厚さ測定部と前記厚さ演算部とが相互に無線通信可能となるように設置され、配管の肉厚を測定する厚さ測定装置の厚さ測定方法であって、
前記厚さ測定部が、所定の時間間隔でクロック信号を出力するクロック出力ステップと、
前記超音波送受信機が、前記配管の外周表面から前記配管の肉厚方向内側に向けて超音波を送信し、前記超音波の反射波を受信して当該反射波に応じた電気信号を出力する電気信号出力ステップと、
前記厚さ測定部が、前記超音波送受信機から超音波を送信させるための制御電圧を出力する電圧制御ステップと、
前記厚さ測定部が、前記超音波送受信機から出力された前記電気信号を測定し、当該測定した測定データを保存する測定データ保存ステップと、
前記厚さ測定部が、保存された前記反射波の前記測定データを前記厚さ演算部に出力するデータ出力ステップと、を含み、
前記厚さ演算部が、前記厚さ測定部から無線通信を介して前記測定データを受信する受信ステップと、
前記厚さ演算部が、受信した前記測定データに基づいて前記配管の肉厚を算出する厚さ算出ステップと、を含む
ことを特徴とする厚さ測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、配管の肉厚を測定する厚さ測定装置および厚さ測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント内の設備に設置されている配管の肉厚を配管の外側から測定する厚さ測定装置として、超音波を用いた手法が知られている。
【０００３】
なお、配管検査方法および装置において、管本体の表面にライニングを有する配管の、ライニングが施された表面の裏側表面に圧電型超音波トランスジューサを配置し、この圧電型超音波トランスジューサから配管の厚さ方向に超音波パルスを発し、管本体とライニングの境界からの超音波多重反射エコーを検出し、この超音波多重反射エコーのピーク値の減衰定数を算出し、この減衰定数によって配管内ライニングの布設状態を推定すること等が開示されている。
【０００４】
また、電磁超音波計測装置において、検査対象物に対して電磁超音波を送信するとともに電磁超音波を受信する一つまたは複数のセンサ部と、予め定められた時間間隔でセンサ部での電磁超音波の送受信タイミングを制御するとともに受信した電磁超音波に含まれる検査対象物の厚さまたは欠陥の情報を記憶する演算制御装置と、センサ部及び演算制御装置を収納し自ら検査対象物に沿って移動可能に形成された計測装置本体とを備えた構成等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７６０３２号公報
【特許文献２】特開２００５−２９２０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プラント内の設備に設置され、高温の流体が流れる配管は、保温材によって覆われているため、その配管の肉厚を測定するためには足場を設置し、配管を覆っている保温材を撤去して超音波探触子などのセンサを配管表面に据え付ける必要がある。また、このような測定作業を開始して終えるまでに、実際には足場の設置、撤去、保温材の撤去・修復等の付帯作業に時間と工数がかかるという課題がある。また、センサを動作させる測定装置のための電源の準備や、電源の配線、信号線等の配線作業等を行う必要がある。電源や信号線の配線が必要な場合には、これらの作業を測定の都度行わなければならない。
【０００７】
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、配管の肉厚を効率よく測定する厚さ測定装置および厚さ測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、実施形態の厚さ測定装置は、厚さ測定部および厚さ演算部を備え、配管の肉厚を測定する厚さ測定装置である。当該厚さ測定装置の前記厚さ測定部は、メモリと、所定の時間間隔でクロック信号を出力するクロック発生部と、前記配管の外周表面から前記配管の肉厚方向内側に向けて超音波を送信し、前記超音波の反射波を受信して当該反射波に応じた電気信号を出力する超音波送受信機と、前記超音波送受信機に前記超音波を送信させるための制御電圧を出力するパルス発生部と、前記超音波送受信機から出力された前記電気信号を測定し、当該測定した測定データを前記メモリに保存する波形測定部と、無線信号によって前記厚さ演算部と相互に通信可能であり、前記メモリに保存された前記反射波の前記測定データを前記厚さ演算部に出力する無線部と、前記パルス発生部を制御し、前記制御電圧が出力された後に前記クロック信号に基づいて前記電気信号を測定するように前記波形測定部を制御する測定制御部と、所定の環境エネルギーを利用して電力を生成する電源部と、を備え、前記厚さ演算部は、前記無線部から無線信号で送信された前記測定データを受信し、受信した前記測定データに基づいて前記配管の肉厚を算出することを特徴とする。
【０００９】
また、上記課題を解決するために、実施形態の厚さ測定方法は、所定の環境エネルギーを利用して電力を生成する電源部と超音波を送受信可能な超音波送受信機とを有する厚さ測定部、および、厚さ演算部を備え、前記厚さ測定部と前記厚さ演算部とが相互に無線通信可能となるように設置され、配管の肉厚を測定する厚さ測定装置の厚さ測定方法である。当該厚さ測定方法は、前記厚さ測定部が、所定の時間間隔でクロック信号を出力するクロック出力ステップと、前記超音波送受信機が、前記配管の外周表面から前記配管の肉厚方向内側に向けて超音波を送信し、前記超音波の反射波を受信して当該反射波に応じた電気信号を出力する電気信号出力ステップと、前記厚さ測定部が、前記超音波送受信機から超音波を送信させるための制御電圧を出力する電圧制御ステップと、前記厚さ測定部が、前記超音波送受信機から出力された前記電気信号を測定し、当該測定した測定データを保存する測定データ保存ステップと、前記厚さ測定部が、保存された前記反射波の前記測定データを前記厚さ演算部に出力するデータ出力ステップと、を含み、前記厚さ演算部が、前記厚さ測定部から無線通信を介して前記測定データを受信する受信ステップと、前記厚さ演算部が、受信した前記測定データに基づいて前記配管の肉厚を算出する厚さ算出ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る厚さ測定装置および厚さ測定方法の実施形態によれば、配管の肉厚を効率よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る厚さ測定装置の第１の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図２】超音波が配管内を伝搬する状況を示す模式図。
【図３】超音波の送信波および反射波のタイミング関係を示す図。
【図４】厚さ演算部の全体の処理フローを示すフロー図。
【図５】厚さ測定部の全体の処理フローを示すフロー図。
【図６】本発明に係る厚さ測定装置の第２の実施形態の電源部の構成を示すブロック図。
【図７】第２の実施形態の厚さ測定装置の配管への設置例を示す図。
【図８】第２の実施形態の厚さ測定装置の配管への他の設置例を示す図。
【図９】本発明に係る厚さ測定装置の第３の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【図１０】第４の実施形態の厚さ測定装置の超音波出力制御処理を示す図。
【図１１】第４の実施形態の厚さ測定装置の波形測定処理を示す図。
【図１２】第４の実施形態の厚さ測定装置の波形測定処理を示す図１１の続きの図。
【図１３】第６の実施形態の厚さ測定装置の反射波戻り時間算出処理を示す図。
【図１４】本発明に係る厚さ測定装置の第８の実施形態の全体構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施形態の厚さ測定装置および厚さ測定方法について、図面を参照して具体的に説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。ここで説明する下記の実施形態はいずれも、発電所等のプラントに設けられた配管の一例をとりあげて説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
はじめに、本発明に係る厚さ測定装置の第１の実施形態について、図１ないし図３を用いて説明する。図１は第１の実施形態の厚さ測定装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は超音波が配管内を伝搬する状況を示す模式図であり、図３は超音波の送信波および反射波のタイミング関係を示す図である。
【００１４】
厚さ測定装置２０は、図１に示すように、厚さ測定部２および厚さ演算部２１を備えている。さらに、厚さ測定部２は、超音波送受信機３、測定制御部６、クロック発生部７、波形測定部８、メモリ９、無線部１０、パルス発生部１１および電源部１２を備えている。また、超音波送受信機３は、超音波送信部４および超音波受信部５を含む。
【００１５】
厚さ測定部２において、超音波を送信および受信する超音波送受信機３が配管１の表面に密に接している。測定対象とされる配管１は、例えば鉄、ステンレス鋼であり、配管１内には液体や気体が流動する。なお、図１において、配管１は流体の流れの方向（配管１の長手方向）に垂直な断面を示している。
【００１６】
測定制御部６は、厚さ測定部２内の各部を制御する。詳しくは、後述するように、測定制御部６は、クロック発生部７、波形測定部８、無線部１０、パルス発生部１１および電源部１２に対して、所定の制御処理手順に従って制御する。
【００１７】
パルス発生部１１は、超音波送受信機３に対してパルス状の電圧を出力し、超音波送受信機３において超音波を送受信する。パルス発生部１１は、測定制御部６により電圧出力タイミングなどが制御される。
【００１８】
超音波送受信機３の超音波送信部４は、超音波（または電磁超音波）を生成する。この生成された超音波は、図１および図２に示すように、配管１の表面から超音波の送信波Ｔｘとして配管１の肉厚方向を伝搬する。配管１の肉厚は、図２に示すように、厚さｄｘである。
【００１９】
超音波送信部４は、例えば圧電型超音波トランスジューサ、電磁波超音波トランスジューサなどである。超音波送信部４は、パルス発生部１１からパルス状の電圧を受けると、この電力によって超音波を生成する。例えば、パルス発生部１１から数１００ｎｓ幅のパルス状の電圧が、超音波送信部４に出力される。このパルス状の電圧が超音波送信部４に入力されると、これに応じて超音波が生成され、これによる送信波Ｔｘが配管１の外周面から内周面に向けて伝播する。
【００２０】
超音波送受信機３の超音波受信部５は、図１に示すように、前述した超音波の送信波Ｔｘに対する反射波Ｒｘを配管１の外周面を介して受信する。超音波受信部５は、例えば圧電型超音波レシーバ、電磁波超音波レシーバなどである。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、超音波送信部４から出力された超音波の送信波Ｔｘが、配管１の外周面から肉厚（厚さｄｘ）を伝播し、配管１の内周面の境界に達すると、この境界面で一部が反射し反射波Ｒｘとなる。この反射波Ｒｘの反射角度は、送信波Ｔｘの境界面に対する入射角度に相当する角度である。また、この反射波Ｒｘが、配管１の内周面から肉厚を伝播し、配管１の外周面に達すると、この外周面でさらに一部が反射する。以降、このような反射を複数回繰り返し、反射波Ｒｘは減衰する。
【００２２】
超音波受信部５はこの反射波Ｒｘを受信して、電気信号に変換する。超音波受信部５は、この変換した電気信号を波形測定部８に出力する。図２（ａ）においては、配管１の内周面の境界で２度反射した反射波Ｒｘを超音波受信部５で受信しているが、１度の反射を受信しても３度以上の反射を受信しても良い。
【００２３】
なお、超音波送信部４と超音波受信部５は、超音波送信部４または超音波受信部５のどちらか一つで構成することもできる。この場合、図２（ｂ）に示すようになり、送信波Ｔｘと反射波Ｒｘは、同じ点で多重反射することになる。
【００２４】
さらには、超音波送信部４が超音波を受信し、超音波受信部５が超音波を送信するように機能させることもできる。
【００２５】
波形測定部８は、超音波受信部５から出力された電気信号を入力する。波形測定部８は、この入力した電気信号に基づいて、反射波Ｒｘが超音波受信部５に到達した時間間隔、または、電気信号のデジタル変換値（デジタルデータ）などを測定する。波形測定部８は、これらの測定データを、メモリ９に保存する。
【００２６】
波形測定部８は、例えばアナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）や、ピーク検出回路などである。Ａ／Ｄ変換器の場合には、変換されたデジタルデータがメモリ９に保存される。また、ピーク検出回路などの場合には反射波Ｒｘのピーク値から次のピーク値までの時間間隔などが保存される。
【００２７】
クロック発生部７は、厚さ測定部２内の時間基準となる測定クロックを供給する。この測定クロックは、例えば所定の時間間隔（所定の周波数）を有して出力されるパルス状の電圧信号である。測定クロックは、例えば波形測定部８にＡ／Ｄ変換器が用いられる場合にはサンプリングクロックとして、また、ピーク検出回路を用いられる場合にはピーク間隔などの波形測定に用いられる。
【００２８】
また、測定制御部６が例えば超音波送信部４に出力されるパルス状の電圧のトリガタイミングＴｇ（図３に示す）などの時間を調整する際にも、測定クロックが用いられる。
【００２９】
無線部１０は、メモリ９に保存された反射波Ｒｘについての測定データを読み出し、無線通信を介して読み出した測定データを厚さ演算部２１に送信する。
【００３０】
以上説明したような測定データは、メモリ９に保存される。メモリ９は、測定データを含むデータを保存する。メモリ９は、例えば揮発性メモリ、不揮発性メモリ、またはそれらの組み合わせである。例えば不揮発性メモリを有する場合には、そのメモリ９に必要とされる測定パラメータなどが保存される。
【００３１】
図３に測定対象の超音波の送信波Ｔｘおよび反射波Ｒｘのタイミングの関係を示す。
【００３２】
図３において、測定制御部６によりパルス発生部１１に対してパルス状の電圧出力制御が行われるタイミングをトリガタイミングＴｇとする。トリガタイミングＴｇは、送信時間ｔ０で、測定制御部６によってパルス発生部１１に対してパルス出力制御が行われたことを示している。なお、この送信時間ｔ０で、超音波送信部４から超音波の送信波Ｔｘが送信される。
【００３３】
具体的には、この送信波Ｔｘは、図３に示すように、超音波信号Ｐ１がほぼ送信時間ｔ０から配管１の外周面から板厚方向へ伝播していく。この超音波信号Ｐ１が配管１の内周面の境界に達し、反射する。この超音波信号Ｐ１による反射波Ｒｘは、複数の反射波信号からなる。
【００３４】
反射波Ｒｘには、図３に示すように、例えば配管１の外周面に最初に到達する第１反射波Ｂ１が含まれる。この第１反射波Ｂ１が超音波受信部５を介して検出または受信される検出時間は、図３に示す時間ｔ１である。
【００３５】
また、配管１の外周面に２番目に到達する第２反射波Ｂ２であり、同じく検出時間は、図３に示す時間ｔ２である。以下、同様に第３反射波Ｂ３、第４反射波Ｂ４および第５反射波であり、それらの検出時間は、図３に示す時間ｔ３、ｔ４およびｔ５である。なお、図３の例では、５つの反射波成分を示したが、この数に限定されるものではない。
【００３６】
電源部１２は、熱、光、振動、風力、電磁波などから電力を生成する。具体的には、電源部１２は、例えば配管１の表面温度とそれ以外の温度との温度勾配を利用した発電により電力を生成する。このような熱発電は、ペルチェ素子を用いることにより配管１の表面とそれ以外の部分との温度勾配を利用して実現される。また、ソーラー発電は、例えばプラント内施設の照明灯の光をエネルギー源として、ソーラーパネルを利用して電力を生成する。
【００３７】
この生成された電力は、測定制御部６、クロック発生部７、波形測定部８、メモリ９、無線部１０およびパルス発生部１１に供給される。
【００３８】
厚さ測定部２の周囲に存在するエネルギー源は、例えば配管からの熱放射（ペルチェ素子）、施設内の照明からの光（ソーラーパネル）、機械的な振動による振動エネルギー（圧電素子）、風力エネルギー（ファン、ブロワなどの風力）、電磁結合や電磁誘導などにより供給される電磁エネルギーなどである。なお、以降では、これらを含めて環境エネルギーと呼ぶ。
【００３９】
電源部１２は、例えば厚さ測定部２の周囲に存在する光（照明灯など）にはソーラーパネル、配管１の放熱にはペルチェ素子、機械的振動には圧電素子、風力には風力発電機、電磁波にはアンテナを用いて電力を生成する構成とされる。これらの構成は、プラント内の環境条件により、予め選択され、または、これらの複数の組み合わせが用いられてもよい。
【００４０】
厚さ演算部２１は、厚さ測定部２から送信された反射波Ｒｘの測定データを受信して反射波Ｒｘの伝搬時間を算出し、配管１の厚さｄｘを求める。厚さ演算部２１は、厚さ測定部２と相互に通信可能とされる。通信手段は、例えば無線通信などである。
【００４１】
無線通信のキャリア周波数は、厚さ演算部２１と厚さ測定部２の間の距離などの環境条件に応じて予め決定し、その通信可能なキャリア周波数に応じた無線回路を、各々で有する。
【００４２】
厚さ演算部２１は、無線部１０から送信された測定データを受信する。厚さ演算部２１は、受信した測定データに基づいて、図３に示すように、例えば超音波送信部４で超音波送信されたトリガタイミングＴｇと、反射波Ｒｘが超音波受信部５に到達した時間ｔ１〜ｔ５との時間差から伝搬時間を求める。これにより、厚さ演算部２１は、この求めた伝搬時間と予め記憶された超音波の配管１内の伝搬速度とに基づいて、配管１の厚さｄｘを算出する。
【００４３】
図４および図５に、第１の実施形態の厚さ測定装置２０の処理フローを示す。特に、図４は厚さ演算部２１の全体の処理フローを示すフロー図であり、図５は厚さ測定部２の全体の処理フローを示すフロー図である。
【００４４】
はじめに、図４に示す厚さ演算部２１の全体の処理フローについて説明する。厚さ演算部２１の測定処理が開始されると、厚さ演算部２１は、厚さ測定部２に測定開始コマンドを送信する（ステップＳ１１）。
【００４５】
次に、厚さ演算部２１は、無線による回答要求通信を行うか、一定時間間隔で送信される規則になっていることから厚さ測定部２の応答を待つ（ステップＳ１２）。そして、厚さ測定部２からの応答を受信した場合（ステップＳ１２のＹｅｓ）、厚さ演算部２１は処理をステップＳ１３に進める。一方、厚さ測定部２から応答を受信できなかった場合（ステップＳ１２のＮｏ）、厚さ演算部２１は処理をステップＳ１７に進める。
【００４６】
続いて、厚さ演算部２１は、厚さ測定部２からの測定データを受信したか否かチェックする（ステップＳ１３）。測定データを受信していない場合（ステップＳ１３のＮｏ）、厚さ演算部２１は処理をステップＳ１７に進める。
【００４７】
一方、測定データを受信した場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、厚さ演算部２１は受信した測定データをメモリに保存する（ステップＳ１４）。
【００４８】
次に、厚さ演算部２１は、測定データに基づいて配管１の肉厚ｄｘを算出する（ステップＳ１５）。算出後、厚さ演算部２１は算出した配管１の肉厚ｄｘの算出結果を出力する（ステップＳ１６）。算出結果を出力後、厚さ演算部２１は本処理フローを終了する。
【００４９】
一方、ステップ１７において、厚さ演算部２１は、引き続きリトライして送信するか否か判断する（ステップＳ１７）。送信をリトライする場合（ステップＳ１７のＹｅｓ）、厚さ演算部２１は処理をステップＳ１１に戻す。
【００５０】
送信をリトライしない場合（ステップＳ１７のＮｏ）、厚さ演算部２１は測定不能等の異常内容に応じて外部に通知する（ステップＳ１８）。異常通知後、厚さ演算部２１は本処理フローを終了する。
【００５１】
図５に示す厚さ測定部２の全体の処理フローについて説明する。厚さ測定部２の測定処理が開始されると、厚さ測定部２の無線部１０は、厚さ演算部２１から送信されるコマンドを待つ（ステップＳ２１）。コマンドを受信しない場合（ステップＳ２１のＮｏ）、引き続き、無線部１０は厚さ演算部２１からコマンドを受信するまで待機する。
【００５２】
一方、コマンドを受信した場合（ステップＳ２１のＹｅｓ）、測定制御部６は受信したコマンドを照合する（ステップＳ２２）。
【００５３】
さらに、測定制御部６は、照合したコマンドが測定開始コマンドであるか否かチェックする（ステップＳ２３）。照合したコマンドが測定開始コマンドでない場合（ステップＳ２３のＮｏ）、測定制御部６は処理をステップＳ２８に進める。
【００５４】
一方、照合したコマンドが測定開始コマンドである場合（ステップＳ２３のＹｅｓ）、測定制御部６は、超音波送信部４から超音波を配管１に出力させるため、パルス発生部１１に対してパルス出力の制御指令を出力する（ステップＳ２４）。
【００５５】
パルス出力の制御指令出力後、測定制御部６は、波形測定部８に対して超音波受信部５から出力される反射波Ｒｘの波形測定指令を出力し、この指令を受けた波形測定部８は反射波Ｒｘの波形測定を開始する（ステップＳ２５）。
【００５６】
この測定後、波形測定部８は、反射波Ｒｘの波形測定についての測定データをメモリ９に保存する（ステップＳ２６）。測定制御部６は、メモリ９に保存された測定データを含む送信データを無線部１０に送る。
【００５７】
次に、無線部１０は、測定制御部６から送られた送信データを送信する（ステップＳ２７）。データ送信後、測定制御部６は処理をステップＳ２１に戻す。以降ステップＳ２１〜Ｓ２９の処理が繰り返される。
【００５８】
一方、測定制御部６は、受信したコマンドやデータが照合不能な場合、例えば所定のリトライ回数以下であるかチェックする（ステップＳ２８）。所定のリトライ回数以下で、かつ、リトライを行う場合（ステップＳ２８のＹｅｓ）、ステップＳ２１に処理を戻してデータを再受信する。
【００５９】
ステップＳ２８において、リトライを行わない場合（ステップＳ２８のＮｏ）、測定制御部６は異常通知を示すデータを無線部１０に送り（ステップＳ２９）、ステップＳ２７に処理を移す。データ送信後、測定制御部６は処理をステップＳ２１に戻す。以降ステップＳ２１〜Ｓ２９の処理が繰り返される。
【００６０】
ここで、図１に示す厚さ演算部２１の主な構成として、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、モニタなどを備える構成であってもよい。また、この場合には、例えば前述したような厚さ演算処理などを実行するプログラムがＲＯＭに保存され、ＣＰＵ、ＲＡＭ等により当該プログラムに従って、図４に示した厚さ演算部２１の処理を実行することになる。
【００６１】
また、上記例の構成の場合に、オペレータがキーボード、マウスなどから、測定開始時刻や、測定回数などの測定条件を入力する構成であってもよい。また、厚さ演算部２１が外部と、ＬＡＮ等を介してそれらの測定条件や、測定結果などを入出力する構成であってもよい。
【００６２】
第１の実施形態の厚さ測定装置によれば、厚さ測定部２内で消費する電力を厚さ測定装置２０の周囲に存在する光、熱、振動、風力、電磁波などの環境エネルギーから得ることができる。厚さ測定部２を外部の電源装置に接続する必要がない。また、無線通信を介して測定データを厚さ演算部２１に出力することで、厚さ測定部２から厚さ演算部２１に信号線ケーブルを接続する必要がない。これにより、厚さ測定部２を配管表面に常設することができる。この結果、測定作業ごとにセンサを設置する作業時間や工数等を削減することができる。
【００６３】
［第２の実施形態］
次に、本発明に係る厚さ測定装置の第２の実施形態について、図１、図６ないし図８を用いて説明する。
【００６４】
第２の実施形態の厚さ測定装置の全体構成は、第１の実施形態と同様である。すなわち、図１に示すブロック図である。さらに、第２の実施形態の厚さ測定装置では、図１に示す電源部１２の構成は、図６に示すブロック図の通りである。
【００６５】
また、図７および図８は、本実施形態の厚さ測定装置の配管への設置例を示す図である。図７および図８では、配管１の長手方向に沿った縦断面図を示す。なお、図７の厚さ測定装置は２０ａとし、図８の厚さ測定装置は２０ｂとし、図６ないし図８ではその他の符号について第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、また、以下では重複する説明は省略する。
【００６６】
厚さ測定部２の電源部１２は、図６に示すように、光、熱、振動、風力、電磁波などの周囲の環境エネルギーで発電する発電部１２１と、発電部１２１で発生した電力を蓄える二次電池１２２とを備えている。
【００６７】
発電部１２１で発生した電力は、二次電池１２２で蓄電される。二次電池１２２に蓄電された電力は、例えば図１に示す測定制御部６、クロック発生部７、波形測定部８、メモリ９、無線部１０およびパルス発生部１１に供給される。
【００６８】
二次電池１２２は、例えばリチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池などである。また、二次電池１２２の代わりに、厚さ測定部２内の電力供給に十分な蓄電容量を有するコンデンサであってもよい。また、二次電池１２２とコンデンサを組み合わせて用いてもよい。
【００６９】
以上の構成により、厚さ測定部２は、発電部１２１で発電された電力を随時蓄えることが可能となり、厚さ測定部２の動作に必要な電力を外部電源から受電しなくても、電力を自給することができる。
【００７０】
図７は、図６に示す発電部１２１にペルチェ素子１２１ａを用いた場合の厚さ測定装置２０ａの配管１への設置例を示す図である。
【００７１】
図７において、例えば配管１には高温の気体や液体が流れており、プラントの運転時などには配管１の外周表面が１００（°Ｃ）以上の高温に達している。配管１の表面は、保温材である配管カバー３１で覆われている。
【００７２】
厚さ測定部２は、図７に示すように、例えば配管１と配管カバー３１の間に設置されている。この場合に、電源部１２のペルチェ素子１２１ａは、高温側としてペルチェ素子１２１ａの一端が配管１の表面に密に接触するように取り付けられ、低温側として他端が配管１の表面以外に取り付けられる。
【００７３】
例えば、厚さ測定部２を有する筺体などに放熱フィンなどを取り付けて、その放熱フィンにペルチェ素子１２１ａの他端を密に接触するように取り付ける。これにより、ペルチェ素子１２１ａの一端と他端との温度勾配によってペルチェ素子１２１ａが発電し、二次電池１２２に蓄電される。
【００７４】
また、超音波を送信および受信する超音波送受信機３は、前述したように、配管１の外周表面に密に接するように設置されている。
【００７５】
なお、厚さ演算部２１は、配管１および配管カバー３１から離れた位置で、かつ、厚さ測定部２と無線通信可能な位置に設置されている。
【００７６】
図８は、図６に示す発電部１２１にソーラーパネル１２１ｂを用いた場合の厚さ測定装置２０ｂの配管１への設置例を示す図である。
【００７７】
図８において、配管１の外周表面は、保温材である配管カバー３１で覆われている。厚さ測定部２は、図８に示すように、例えば配管１と配管カバー３１の間に設置されている。また、図７の場合と同様に、超音波送受信機３は、配管１の外周表面に密に接するように設置されている。
【００７８】
例えば、図８に示すように、配管１の周囲環境の施設内には照明灯３２が設けられており、ソーラーパネル１２１ｂは、この照明灯３２の光を受光可能なように配管カバー３１外または配管カバー３１の表面に設置されている。このソーラーパネル１２１ｂからパネル配線１２３ｂを介して、発電された電力が厚さ測定部２内の二次電池１２２に蓄電される。
【００７９】
第２の実施形態によれば、発電した電力を二次電池１２２に蓄電することで、熱や光などの環境エネルギーから充分な電力が得られない場合でも二次電池１２２に蓄電された電力で、配管１の厚さ測定（肉厚測定）が可能となる。例えば、プラントが運転停止した際の厚さ測定時において、配管１の表面温度が下がり、熱エネルギーが十分得られない場合でも、二次電池１２２に蓄電された電力を用いることで、配管１の厚さ測定が可能となる。
【００８０】
以上説明したように、第１の実施形態の効果に加えて、周囲の環境エネルギーが十分でない場合にも蓄電した電力を用いることで、安定して配管の厚さ（肉厚）測定を行うことができる。
【００８１】
［第３の実施形態］
次に、本発明に係る厚さ測定装置の第３の実施形態について、図９を用いて説明する。図９は第３の実施形態の厚さ測定装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図９では第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、また、以下では重複する説明は省略する。
【００８２】
第３の実施形態の厚さ測定装置と第１の実施形態の厚さ測定装置の主な相違点は、図９に示すように、スイッチ１３を設けた点にある。なお、図９では、厚さ測定装置２０ｃとし、第１の実施形態の波形測定部８（図１）を、Ａ／Ｄ変換部（アナログデジタル変換部）８ａとしている。
【００８３】
厚さ測定装置２０ｃの厚さ測定部２では、電源部１２と、パルス発生部１１、Ａ／Ｄ変換部８ａ、メモリ９および無線部１０との電源ライン間にスイッチ１３が設けられている。測定制御部６は、常時、電源部１２から電力が供給可能なように接続されている。
【００８４】
スイッチ１３は、測定制御部６の制御に応じてスイッチをオンまたはオフする。測定制御部６は、周期的に、または、配管１の厚さ測定時などの動作時にはスイッチ１３をオンさせる。スイッチ１３がオンである場合には、電源部１２から測定制御部６、クロック発生部７、Ａ／Ｄ変換部８ａ、メモリ９、無線部１０およびパルス発生部１１に電力が供給される。
【００８５】
また、測定制御部６は、周期的に、または、配管１の厚さ測定を行わない待機時などにはスイッチ１３をオフさせる。スイッチ１３がオフである場合、電源部１２から測定制御部６には電力が供給され、クロック発生部７、Ａ／Ｄ変換部８ａ、メモリ９、無線部１０およびパルス発生部１１には電力が供給されない。
【００８６】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、配管１の厚さ測定処理を行わない待機時には、厚さ測定部２内の主要な電源ラインをオフすることで、待機時の厚さ測定部２内の消費電力を抑えることができる。
【００８７】
［第４の実施形態］
次に、本発明に係る厚さ測定装置の第４の実施形態について、図２および図３、図９ないし図１２を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる図９は第４の実施形態の厚さ測定装置の全体構成を示すブロック図の一例であり、第４の実施形態においては図９に示すスイッチ１３については必須の構成要素ではない。
【００８８】
パルス発生部１１がパルス状に電圧を出力すると、図２に示すように、超音波送受信機３の超音波送信部４から送信波Ｔｘが出力される。この送信波Ｔｘは、配管１の内周面の表面で反射されて、反射波Ｒｘが発生する。この反射波Ｒｘが、配管１の内周面と外周面との間で反射を繰り返して減衰する。図９に示す厚さ測定装置２０ｃでは、これを１回の測定とする。厚さ測定装置２０ｃは、この測定を所定の間隔をあけて複数回（Ｎ回、Ｎは２以上の整数）繰り返す。すなわち、厚さ測定装置２０ｃは、Ｎ回の測定で、Ｎ回分の反射波Ｒｘの測定データを収集する。
【００８９】
図１０は、Ｎ＝４回として超音波を送信した場合のトリガタイミングＴｇ、送信波Ｔｘおよび反射波Ｒｘの波形の関係を示す図である。図１０に示すように、厚さ測定装置２０ｃの測定制御部６により、超音波の送信時間ｔ０ａ、ｔ０ｂ、ｔ０ｃおよびｔ０ｄごとに、超音波信号Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃおよびＰ１ｄが出力される。超音波信号Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃおよびＰ１ｄに応じて、図１０に示すような反射波Ｒｘが発生する。例えば、超音波信号Ｐ１ａによる第１反射波はＢ１ａであり、その他についても超音波信号Ｐ１ｂ等による第１反射波はＢ１ｂ等である。
【００９０】
従来の厚さ測定装置では、１回の測定で送信された送信波Ｔｘによって生じる反射波ＲｘをＡ／Ｄ変換して、反射波Ｒｘの測定データを得ようとする場合に、サンプリング定理を満たす条件の高い第１のサンプリング周波数ｆｓによって反射波Ｒｘをサンプリングしなければならない。第１のサンプリング周波数ｆｓは、例えば測定対象の超音波信号成分の周波数領域に対するナイキスト周波数よりも大きい。
【００９１】
しかし、本実施形態の厚さ測定装置２０ｃでは、複数回の測定の送信波Ｔｘによって生じる反射波Ｒｘの測定を行うことにより、第１のサンプリング周波数ｆｓよりも十分に低い第２のサンプリング周波数（ダウンサンプリング周波数）ｆｄでサンプリングすることができる。
【００９２】
例えば、厚さ測定装置２０ｃにおいて、複数回（Ｎ回）の測定を行うものとする。この場合に、Ａ／Ｄ変換部８ａのダウンサンプリング周波数ｆｄ＝第１のサンプリング周波数ｆｓ÷Ｎとする。
【００９３】
このために、測定制御部６は、複数回（Ｎ回）の測定における反射波Ｒｘの測定開始タイミングおよび波形測定（サンプリングタイミング）を制御する。測定制御部６は、例えば図３に示す送信時間ｔ０を基準とし、測定ごとにＡ／Ｄ変換部８ａのサンプリング開始時間を遅れ時間Δｔ＝１÷ｆｓずらしながら、Ａ／Ｄ変換部８ａに反射波Ｒｘをサンプリングさせる。Ａ／Ｄ変換部８ａは、各々の測定回の反射波ＲｘのＡ／Ｄ変換データ（測定データ）をメモリ９に保存する。
【００９４】
配管１の厚さ測定において、図１０に示すように、第１のサンプリング周波数ｆｓよりも低いダウンサンプリング周波数ｆｄでサンプリングし、複数回（Ｎ回）の測定によって反射波Ｒｘの測定データを繋ぎ合わせて用いることができる。
【００９５】
測定制御部６は、無線部１０を介して、このメモリ９に保存されたＮ回分の測定データを厚さ演算部２１に送る。厚さ演算部２１は、このＮ回分の測定データを受けて、それぞれの測定の反射波Ｒｘの測定データをつなぎ合わせて（補間して）、補間した一群の反射波Ｒｘから伝搬時間を算出する。
【００９６】
図１１および図１２は、Ｎ＝４回として反射波ＲｘをＡ／Ｄ変換した処理の一例を示す図である。以下、図１０ないし図１２を用いて、本実施形態の波形測定方法を具体的に説明する。
【００９７】
第１のサンプリング周波数をｆｓとした場合に、図１１および図１２では、Ａ／Ｄ変換部８ａの第２のサンプリング周波数をｆｓ÷４（＝ダウンサンプリング周波数ｆｄ）とした場合の例である。
【００９８】
測定１回目において、図１０に示すように、超音波送信部４は超音波の送信信号Ｐ１ａを送信時間ｔ０ａに出力する。その送信信号Ｐ１ａによる反射波Ｒｘが超音波送受信機３の超音波受信部５で受信される。超音波受信部５において、受信された反射波Ｒｘは、電気信号に変換される。超音波受信部５は、変換した電気信号をＡ／Ｄ変換部８ａに出力する。
【００９９】
図１０において、例えば測定１回目の反射波Ｒｘ中の最初に到達する第１反射波Ｂ１ａとする。同様に、測定２回目の反射波Ｒｘ中の最初に到達する第１反射波Ｂ１ｂ、同じく測定３回目の第１反射波Ｂ１ｃ、同じく測定４回目の第１反射波Ｂ１ｄとする。なお、これらの第１反射波Ｂ１ａ〜Ｂ１ｄは、各々、図３に示す第１反射波Ｂ１に相当する。その他の第２反射波Ｂ２〜第５反射波Ｂ５についても同様である。
【０１００】
図１１において、測定制御部６が測定１回目の送信時間ｔ０ａから時間ｔａ直後に第１クロック（ＣｌｋＡ）をクロック発生部７から出力させる。その第１クロックを基準とするタイミングごとに、Ａ／Ｄ変換部８ａによって第１反射波Ｂ１ａに対応する電気信号をＡ／Ｄ変換（ＳａｍｐＡ）されたことを示す。
【０１０１】
また、測定制御部６が測定２回目の送信時間ｔ０ｂから時間ｔｂ直後に第２クロック（ＣｌｋＢ）をクロック発生部７から出力させる。その第２クロックを基準とするタイミングごとに、Ａ／Ｄ変換部８ａによって反射波Ｂ１ｂに対応する電気信号がＡ／Ｄ変換（ＳａｍｐＢ）されたことを示す。
【０１０２】
同様に、測定３回目の送信時間ｔ０ｃから時間ｔｃ直後に第３クロック（ＣｌｋＣ）が出力される。その第３クロックを基準とするタイミングごとに、第１反射波Ｂ１ｃに対応する電気信号がＡ／Ｄ変換（ＳａｍｐＣ）されている。同じく、測定４回目の送信時間ｔ０ｄから時間ｔｄ直後に第４クロック（ＣｌｋＤ）が出力される。その第４クロックを基準とするタイミングごとに、第１反射波Ｂ１ｄに対応する電気信号がＡ／Ｄ変換（ＳａｍｐＤ）されている。
【０１０３】
例えば、高い周波数である第１のサンプリング周波数ｆｓに対応するサンプリング間隔ｔｓ＝１／ｆｓとした場合に、ｔｂ−ｔａ＝ｔｃ−ｔｂ＝ｔｄ−ｔｃ＝ｔｓとなる関係で、クロック発生部７が基準とする送信時間ｔ０（ｔ０ａ〜ｔ０ｄ）に対する第１クロックから第４クロックを発生させる時間を調整する。例えば、このために、クロック発生部７は、例えばディレイ時間ｔｓとなるディレイ回路やディレイ素子などを用いて、時間差を調整し、ｆｓ／４である第２のサンプリング周波数の測定クロックまたはそれに基づいたクロックを、Ａ／Ｄ変換部８ａに出力する。
【０１０４】
図１０ないし図１２の例では、複数回の測定をＮ＝４（回）としたが、Ｎを整数としてサンプリング周波数ｆｓ÷Ｎとした場合、厚さ測定部２は、超音波送受信機３にパルスが出力される送信時間ｔ０を基準に、測定ごとのサンプリング開始時間をサンプリング間隔（１÷ｆｓ）分ずらしながら第１回〜Ｎ回目までの反射波Ｒｘを測定する。すなわち、Ａ／Ｄ変換部８ａは、複数回（Ｎ回）の各々の測定ごとに、メモリ９にデジタルデータを保存する。これにより、低い第２のサンプリング周波数を用いて、高い第１のサンプリング周波数と同程度の精度で反射波Ｒｘの伝搬時間を求めることができる。
【０１０５】
厚さ演算部２１では、反射波ＲｘのＮ回分の測定データをつなぎ合わせる。例えば、図１１に示すＮ＝４の測定では、図１２に示すように、第１クロック（ＣｌｋＡ）〜第４クロック（ＣｌｋＤ）でサンプリングされた測定データが、ＳａｍｐＡ＋ＳａｍｐＢ＋ＳａｍｐＣ＋ＳａｍｐＤのように補間される。
【０１０６】
厚さ演算部２１は、この補間した反射波Ｒｘの測定データに基づいて、反射波Ｒｘの伝搬時間を算出する。厚さ演算部２１は、例えば図３に示すように、反射波Ｒｘの第１反射波Ｂ１〜第５反射波Ｂ５までの検出時間ｔ１〜ｔ５を所定の演算により算出し、この検出時間の時間間隔と配管１の肉厚での超音波伝搬速度などから配管１の肉厚を算出する。
【０１０７】
以上説明したように、第４の実施形態によれば、アナログデジタル変換器のサンプリング周波数を下げることにより、配管の厚さ測定時の消費電力を低減することができる。また、消費電力を低減することで、より小さな容量の二次電池などで電力を賄うことができ、厚さ測定部２を収容する筺体などの寸法を小さくして配管への設置性を向上することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態の一例では、図９に示すＡ／Ｄ変換部８ａを１つのアナログデジタル変換器の構成としたが、複数（Ｎ個）のアナログデジタル変換器とする構成であってもよい。この場合には、複数のアナログデジタル変換器が、例えば１回の測定によって、送信時間ｔ０を基準にして第１〜第Ｎのアナログデジタル変換器のサンプリング開始時間をサンプリング間隔（１÷ｆｓ）分ずらしながら、第２のサンプリング周波数を用いて反射波Ｒｘを測定する。測定したこれらのデータを補間することにより、前述と同様に、低い第２のサンプリング周波数を用いて、高い第１のサンプリング周波数と同程度の精度で反射波Ｒｘの伝搬時間を求めることができる。
【０１０９】
［第５の実施形態］
次に、本発明に係る厚さ測定装置の第５の実施形態について、図９を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる図９は第５の実施形態の厚さ測定装置の全体構成を示すブロック図の一例であり、第５の実施形態においては図９に示すスイッチ１３については必須の構成要素ではない。
【０１１０】
厚さ測定部２のＡ／Ｄ変換部８ａは、反射波Ｒｘの電気信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換したデータを測定データとしてメモリ９に保存する。この測定データは、無線部１０を介して厚さ演算部２１に送信される。厚さ演算部２１は、この測定データから反射波Ｒｘの測定時間ｔと、その測定時間ｔごとのＡ／Ｄ変換値ｘ（ｔ）とを用いて、反射波Ｒｘの波形の重心Σ（ｔ×ｘ（ｔ））÷Σｘ（ｔ）を算出する。測定時間ｔは、Ａ／Ｄ変換部８ａのサンプリングクロック幅に対応している。
【０１１１】
例えば、図３に示すような反射波Ｒｘの場合には、第１反射波Ｂ１〜第５反射波Ｂ５に相当する複数の重心が演算される。厚さ演算部２１は、これらの複数の重心の時間間隔を求めて反射波Ｒｘの戻り時間を算出する。これにより、配管１の肉厚を算出することができる。
【０１１２】
第５の実施形態によれば、アナログデジタル変換器のサンプリング周波数を下げて、測定データ点数を少なくしても反射波Ｒｘの戻り時間を算出することができ、厚さ測定時の消費電力を低減できる。これにより、厚さ測定部２において小容量の二次電池で電力を賄うことができ、厚さ測定部２の寸法を小さくして配管への設置性を向上することができる。
【０１１３】
［第６の実施形態］
次に、本発明に係る厚さ測定装置の第６の実施形態について、図９を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる図９は第６の実施形態の厚さ測定装置の全体構成を示すブロック図の一例であり、第６の実施形態においては図９に示すスイッチ１３については必須の構成要素ではない。
【０１１４】
厚さ測定部２のＡ／Ｄ変換部８ａは、反射波Ｒｘの電気信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換したデータを測定データとしてメモリ９に保存する。この測定データは、無線部１０を介して厚さ演算部２１に送信される。厚さ演算部２１は、この測定データから反射波Ｒｘの測定時間ｔと、その測定時間ｔごとのＡ／Ｄ変換値ｘ（ｔ）と、測定データのデータ数Ｍと、基準反射波ｂ（ｔ）とを用いて、相関関数ｗ（τ）＝Σ（ｘ（ｔ＋τ)×ｂ（ｔ）)÷Ｍが最大となる時間τを算出する。厚さ演算部２１は、算出された時間τから反射波Ｒｘの戻り時間を算出する。
【０１１５】
図１３は、厚さ演算部２１による反射波の戻り時間算出処理の一例を示す。
【０１１６】
厚さ演算部２１は、基準反射波ｂ（ｔ）を予め反射波テーブルデータ２２として記憶する。反射波テーブルデータ２２には、配管１の素材などの条件に応じて、反射波Ｒｘと相関をとるための基準となるデータ群が予め格納されている。厚さ演算部２１は、図１３に示すように、例えば相関関数ｗ（τ）からそのピークを検出し、そのピークに相当する時間ｔ１１〜ｔ５１を求めて、この結果を用いて反射波Ｒｘの戻り時間を算出する。
【０１１７】
なお、前述の例では相互相関関数の場合で示したが、例えば自己相関関数ｗ２（τ）＝Σ（ｘ（ｔ＋τ)×ｘ（ｔ）)÷Ｍが最大となる時間τを求め、求めた時間τから反射波Ｒｘの戻り時間を算出してもよい。
【０１１８】
第６の実施形態によれば、アナログデジタル変換器のサンプリング周波数を下げて、測定データ点数を少なくしても反射波Ｒｘの戻り時間を算出することができ、厚さ測定時の消費電力を低減できる。これにより、厚さ測定部２において小容量の二次電池で電力を賄うことができ、厚さ測定部２の寸法を小さくして配管への設置性を向上することができる。
【０１１９】
［第７の実施形態］
次に、本発明に係る厚さ測定装置の第７の実施形態について、図９を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる図９は第７の実施形態の厚さ測定装置の全体構成を示すブロック図の一例であり、第７の実施形態においては図９に示すスイッチ１３については必須の構成要素ではない。
【０１２０】
厚さ測定部２のＡ／Ｄ変換部８ａは、反射波Ｒｘの電気信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換したデータを測定データとしてメモリ９に保存する。この測定データは、無線部１０を介して厚さ演算部２１に送信される。
【０１２１】
厚さ演算部２１は、この測定データから反射波Ｒｘの測定時間ｔと、その測定時間ｔごとのＡ／Ｄ変換値ｘ（ｔ）とに基づいて、波形フィッティングさせる。波形フィッティングでは、測定データとの間で誤差が最小となる近似曲線を求める。近似曲線は、予め決めておく。この波形フィッティングさせた結果からピーク時間を求め、反射波Ｒｘの戻り時間を算出する。また、測定データを補間することにより、測定データの間にピークがある場合にもピーク時間を求めることもできる。補間する関数は、同様に予め決めておく。
【０１２２】
第７の実施形態によれば、アナログデジタル変換器のサンプリング周波数を下げて、測定データ点数を少なくしても反射波Ｒｘの戻り時間を求めることができ、厚さ測定時の消費電力を低減できる。これにより、厚さ測定部２において小容量の二次電池で電力を賄うことができ、厚さ測定部２の寸法を小さくして配管への設置性を向上することができる。
【０１２３】
［第８の実施形態］
次に、本発明に係る厚さ測定装置の第８の実施形態について、図３および図１４を用いて説明する。図１４は第８の実施形態の厚さ測定装置の全体構成を示すブロック図である。なお、図１４では第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、また、以下では重複する説明は省略する。
【０１２４】
図１４に示す厚さ測定装置２０ｄは、図１に示す第１の実施の形態の波形測定部８として、波形測定部８ｂを備えている。さらに、波形測定部８ｂは、ピーク検出部１４およびピークカウント部１５を備えている。
【０１２５】
ピーク検出部１４は、超音波受信部５から出力される反射波Ｒｘの電気信号の波形ピークを検出する。例えば、ピーク検出部１４は、図３に示す反射波Ｒｘの第１反射波Ｂ１〜第５反射波Ｂ５のそれぞれのピークを検出する。
【０１２６】
ピークカウント部１５は、ピーク検出部１４により検出された反射波Ｒｘのピークを測定クロックでカウントする。測定クロックには、クロック発生部７のクロックまたはそれに基づくクロック(例えば分周クロック)が用いられる。
【０１２７】
具体的には、ピークカウント部１５は、超音波の送信波ＴｘのトリガタイミングＴｇに基づいて、クロック発生部７から出力される測定クロックのカウントを開始する。ピーク検出部１４が超音波受信部５から出力される電気信号のピークを検出した場合に、ピークカウント部１５は検出時の測定クロックのカウント値を記憶する。この測定クロックのカウント数が反射波の伝搬時間に相当する。
【０１２８】
例えば、ピーク検出部１４は、図３に示す送信時間ｔ０から第１反射波Ｂ１のピーク検出時間（ｔ１とする）を検出する。さらに、ピーク検出部１４は、第１反射波Ｂ１のピーク検出時間ｔ１から次のピークである第２反射波Ｂ２のピーク検出時間（ｔ２とする）を検出する。その他のピーク検出時間ｔ３〜ｔ５についても同様である。
【０１２９】
この検出時間ｔ１〜ｔ５について、ピークカウント部１５は、測定クロックをカウントする。ピークカウント部１５は、カウントしたカウント値を測定データとしてメモリ９に保存する。この測定データは、無線部１０を介して、厚さ演算部２１に送信される。
【０１３０】
第８の実施形態によれば、厚さ測定部２において消費電力の大きなアナログデジタル変換器を用いることなく、反射波Ｒｘの伝搬時間を測定できるため、厚さ測定時の消費電力を低減することができる。これにより、厚さ測定部２において小容量の二次電池で電力を賄うことができ、厚さ測定部２の寸法を小さくして配管への設置性を向上することができる。
【０１３１】
［第９の実施形態］
次に、本発明に係る厚さ測定装置の第９の実施形態について、図１を用いて説明する。なお、以下の説明に用いる図１は第９の実施形態の厚さ測定装置の全体構成を示すブロック図の一例である。
【０１３２】
厚さ測定部２の波形測定部８は、反射波Ｒｘの電気信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換したデータを測定データとしてメモリ９に保存する。または、波形測定部８は、反射波Ｒｘのピーク値を検出する。このピーク値が検出された時間の測定データをメモリ９に保存する。これらの波形測定部８の具体的構成については、前述のいくつかの実施形態（第４の実施形態および第８の実施形態）に示した通りである。
【０１３３】
本実施形態の厚さ測定装置２０では、波形測定部８がメモリ９に保存された測定データを用いて、反射波Ｒｘの伝搬時間を算出する。この結果、無線部１０から算出した反射波Ｒｘの伝搬時間をデータとして送信する場合、反射波ＲｘのＡ／Ｄ変換データを送信する場合に比べて、データ送信量を少なくすることができる。これにより、無線部１０から送信するデータ量が少なくなるため、無線部１０による通信時間を短くすることができる。
【０１３４】
なお、厚さ測定部２の反射波Ｒｘの伝搬時間算出方法は、前述した実施形態で説明した波形の重心検出処理、波形ピーク検出処理、相関関数処理などを用いることができる。
【０１３５】
第９の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、無線通信で伝送するデータ量を削減し、無線通信の通信時間を短くすることにより、厚さ測定時の消費電力を低減することができる。
【０１３６】
［他の実施形態］
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。例えば、発電所などのプラント以外でも同様の配管を有する設備に適用できる。また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、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には、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である。
【符号の説明】
【０１３７】
１…配管、２…厚さ測定部、３…超音波送受信機、４…超音波送信部、５…超音波受信部、６…測定制御部、７…クロック発生部、８、８ｂ…波形測定部、８ａ…Ａ／Ｄ変換部、９…メモリ、１０…無線部、１１…パルス発生部、１２…電源部、１３…スイッチ、１４…ピーク検出部、１５…ピークカウント部、２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ…厚さ測定装置、２１…厚さ演算部、２２…反射波テーブルデータ、３１…配管カバー、３２…照明灯、１２１…発電部、１２１ａ…ペルチェ素子、１２１ｂ…ソーラーパネル、１２２…二次電池、１２３ｂ…パネル配線
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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