(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内部に音波を供給可能なように配置された複数の音響出力装置と、前記配管内部に当該配管の長手方向の音波が検出可能なように適宜間隔に配置された複数の音検出センサと、前記複数の音響出力装置から位相の異なる音波を出力すべく前記複数の音響出力装置の出力を制御する位相可変信号発生装置と、前記配管の正常時に前記各音検出センサで検出した検出値を基準値として記憶した記憶装置と、検査時に検出した前記各音検出センサの検出値と前記記憶装置に記憶した各音検出センサの基準値とを比較して前記配管の破損位置を判定する破損位置判定部と、を備えたことを特徴とする配管破損検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配管破損検出装置において、前記破損位置判定部は、前記各音響出力装置から出力された音波の位相差毎に、前記音検出センサの基準値と検出値との差の絶対値を演算して平均値を算出し、この算出した平均値の最小値に該当する前記音波の位相差で前記各音検出センサの前記基準値と検出値との差を求め、この求めた差の最小の音検出センサの位置付近を配管の破損位置として検出する構成であることを特徴とする配管破損検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガス管などのごとき配管の破損位置を検出する配管破損検出装置に係り、さらに詳細には、音波の腹の部分が配管の破損部分に合致すると音圧変化が大きいことを利用して配管の破損位置を検出する配管破損検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば工場、発電所、市中等に設置されているガス管、水道管等の配管の破損位置の検出は、作業員による聴診、ハンマリング等の手作業によって一般的に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のごとく、作業員による手作業によって配管の破損位置を検出する場合は、作業員の熟練度を要することは勿論のこと、配管の破損検査期間の合間に不測の事態が発生した場合には、そのまま配管の破損が発見されないことがある等の問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、配管内部に音波を供給可能なように配置された複数の音響出力装置と、前記配管内部に当該配管の長手方向の音波が検出可能なように適宜間隔に配置された複数の音検出センサと、前記複数の音響出力装置から位相の異なる音波を出力すべく前記複数の音響出力装置の出力を制御する位相可変信号発生装置と、前記配管の正常時に前記各音検出センサで検出した検出値を基準値として記憶した記憶装置と、検査時に検出した前記各音検出センサの検出値と前記記憶装置に記憶した各音検出センサの基準値とを比較して前記配管の破損位置を判定する破損位置判定部と、を備えた構成である。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の配管破損検出装置において、前記破損位置判定部は、前記各音響出力装置から出力された音波の位相差毎に、前記音検出センサの基準値と検出値との差の絶対値を演算して平均値を算出し、この算出した平均値の最小値に該当する前記音波の位相差で前記各音検出センサの前記基準値と検出値との差を求め、この求めた差の最小の音検出センサの位置付近を配管の破損位置として検出する構成である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、本発明の実施の形態に係る配管破損検出装置１は、配管３内に配置されたスピーカ等のごとき複数の音響出力装置５Ａ，５Ｂを備えると共に、前記配管３内に、当該配管３の長手方向に適宜間隔に配置したマイク等のごとき複数の音検出センサＳ１〜Ｓ８を備えている。
【０００７】
そして、前記各音響出力装置５Ａ，５Ｂには、各音響出力装置５Ａ，５Ｂから位相の異なる音波を出力すべく前記各音響出力装置５Ａ，５Ｂの出力を制御自在の位相可変信号発生装置７が接続してある。また前記各音検出センサＳ１〜Ｓ８には、各音検出センサＳ１〜Ｓ８によって検出した音圧の検出値を信号処理し記憶する記憶装置９が接続してある。
【０００８】
前記記憶装置９は、前記配管３が正常なときに前記各音響出力装置５Ａ，５Ｂから種々位相を異にして音波を出力し、前記各音検出センサＳ１〜Ｓ８によって音圧を検出したときの各検出値を、各位相毎に各音検出センサＳ１〜Ｓ８の基準値として予め記憶すると共に、前記配管３の破損検出のために前記各音響出力装置５Ａ，５Ｂから種々位相を異にして音波を出力したときの各音検出センサＳ１〜Ｓ８の各検出値を記憶するものである。
【０００９】
上記記憶装置９には破損位置判定部１１が接続してあり、この破損位置判定部１１には表示部１３が接続してある。上記破損位置判定部１１は、前記記憶部９に予め格納されている基準値と破損検査時に各音検出センサＳ１〜Ｓ８によって検出した音圧の検出値とを比較して前記配管３の破損位置を判定するもので、その判定結果は前記表示部１３に表示されるものである。
【００１０】
前記位相可変信号発生装置７及び前記記憶装置９には、上記両装置７，９を制御する計測制御装置１５が接続してある。
【００１１】
以上のごとき構成において、配管３に損傷や破損、欠損等が生じていない正常な状態にあるときに、上記配管３内に配置した複数の音響出力装置５Ａ，５Ｂから位相差０の音波を出力し、このときに前記配管３内に配置した各音検知センサＳ１〜Ｓ８によって検出した音圧の各検出値を、位相差０時の基準値として記憶装置９に記憶する。
【００１２】
次に、位相可変信号発生装置７の制御の下に前記各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力する音波の位相差を例えば３０度にして出力して合成し、この合成音波を生じたときに各音検知センサＳ１〜Ｓ８によって検出した音圧の検出値を、位相差３０°のときの基準値として前記記憶装置９に記憶する。同様にして、各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力される音波の位相が、例えば６０°，９０°，１２０°，１５０°及び１８０°のときの基準値を前記記憶装置９に格納する。
【００１３】
すなわち、配管３が正常な場合において、各音響出力装置５Ａ，５Ｂから各種の位相差でもって音波を出力したときの音響モードでの音圧分布を、前記各音検知センサＳ１〜Ｓ８によって測定し、基準データとして前記記憶装置９に予め格納するものである。
【００１４】
その後、前記配管３の破損（欠損）検出時に、前述同様に、位相可変信号発生装置７の制御の下に各音響出力装置５Ａ，５Ｂから各種の位相差でもって音波を出力し、各種の音響モードにおいて各音検出センサＳ１〜Ｓ８によって音圧分布を検出し、各音検知センサＳ１〜Ｓ８の検出値を前記記憶装置９に格納する。そして、例えば各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力された音波の位相差０のときの各音検出センサＳ１〜Ｓ８の検出値を位相差０時における各音検出センサＳ１〜Ｓ８の前記基準値との差の絶対値を前記破損位置判定部９において演算し、かつ平均値を算出する。
【００１５】
同様にして、各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力される音波の位相差が例えば３０°，６０°，９０°，１２０°，１５０°及び１８０°の各位相差毎に検出値と基準値との差の絶対値を演算しかつその平均値を算出する。
【００１６】
上述のごとき処理結果を表示部１３に表示するに、まず、各音響出力装置５Ａ，５Ｂから位相差０で音波を出力したときの正常時の各音検出センサＳ１〜Ｓ８の検出値（基準値）及び音検出センサＳ３付近に試験的に穴等をあけてリーク有りの状態の破損状態とした場合においての位相差０での各音検出センサＳ１〜Ｓ８の検出値を参考的にグラフ化すると、図２に示すようになった。この図２に示す状態では、配管３の破損位置は不明である。
【００１７】
そこで、前記位相可変信号発生装置７の制御の下に、前記各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力する音波の位相を異にした音響モードで、各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力された両音波を合成する。そして、合成音波の音圧の大きな腹の部分が前記破損（欠損）位置に合致するように、前記各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力する音波の位相を種々異にする。出力された音波の各位相差毎に各音検出センサＳ１〜Ｓ８の検出値と予め設定した基準値との差の絶対値を演算し、かつ平均化してグラフ化する際、最大値を１として正規化すると、図３に示す結果が得られた。
【００１８】
図３より明らかなように、図３においての最小値は、各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力した音波の位相差が６０度のときであることが分かる。すなわち、前記各音響出力装置５Ａ，５Ｂから出力する音波の位相差を６０度として合成したときの合成音波の腹の部分が破損位置に合致したものとして検知できる。
【００１９】
そこで、破損位置を検知するために、各音響出力装置５Ａ，５Ｂから位相差６０度でもって音波を出力したときの音圧分布を各音検出センサＳ１〜Ｓ８によって検出し、その検出値と位相差６０度のときの各音検出センサＳ１〜Ｓ８の予め設定してある基準値との差を求めグラフ化すると、図４に示すごときグラフになる。そして、図４により、前記音圧差が最小の位置として音検出センサＳ３の位置が求められる。すなわち、音検出センサＳ３の位置付近が破損位置として検知される。
【００２０】
ところで、配管３の破損位置は必ずしも音検出センサに正確に対応した位置とは限らず、配管３に配置した複数の音検出センサの間である場合もある。この場合、配管３の破損位置の両隣りに位置する音検出センサの音圧差が共に小さくなるので、上記両隣りの音検出センサの音圧差の大小に対応して補間を行うことにより、配置した音検出センサの間に破損位置が位置する場合であっても、破損（欠損）位置を容易に検出することが可能なものである。
【００２１】
ところで、前記説明においては、複数の音響出力装置５Ａ，５Ｂを配管３の遠く離れた位置に対向するように例示して説明したが、複数の音響出力装置５Ａ，５Ｂは近接して配置することも可能である。また、配管３が屈曲している場合であっても、最初に基準値を検出してデータ化し、この基準データと比較することによって欠損位置を検知するものであるから、配管３が屈曲している場合でも欠損位置を容易に検知することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、本発明によれば、配管内に配置した複数の音響出力装置から位相を異にした音波を出力し、両音波の合成音波の節部分が配管の破損部分と合致したことを検知することによって配管の破損位置を検出するものであるから、配管の破損検査に熟練を要することなく所望時期に破損検査を自動的に行うことができ、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る配管破損検出装置の概念的構成を示す説明図である。
【図２】音波の位相差０度での音圧分布状態を示す説明図である。
【図３】破損時と正常時の音圧差の位相差毎の平均値を示す説明図である。
【図４】位相差６０度での音圧分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１  配管破損検出装置
３  配管
５Ａ，５Ｂ  音響出力装置
７  位相可変信号発生装置
９  記憶装置
１１  破損位置判定部
１３  表示部
１５  計測制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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