(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に防食被覆１を施して地中に埋設した金属管２の被覆損傷部３と、地盤４に埋設した対極５との間に測定信号発信器６から交流信号電流を通じ、前記金属管２の直上の地表面を移動する受信装置７における車輪電極８により地表面の電位差を検出し、信号電流成分と同じ成分の信号を抽出して、埋設金属の被覆損傷がつくりだす地表面電位を検知し損傷を検出する埋設金属管の防食被覆損傷位置検出装置において、受信装置７に前記地表面電位差の正弦または余弦を積算する積算回路１２を設け、積算して得られる地表面電位分布を表示装置１３に表示し、その波形のピーク点から防食被覆１の損傷位置を検出することを特徴とする積算手段を用いた埋設金属管の防食被覆損傷位置検出方法。
【請求項２】
前記積算回路１２にオフセット設定器１４を接続し、表示装置１３に表示される積算波形の線形的な傾きをオフセット調整することを特徴とする請求項１記載の積算手段を用いた埋設金属管の防食被覆損傷位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中に埋設した金属管の外面に施された防食被覆の損傷位置を地表面から検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、地中に埋設する鋼管等の金属管は、外面にアスフアルト等の瀝青質或いは、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂の塗覆装を施し腐食を防止している。
上記防食被覆が何等かの原因により金属面に達する損傷を受け、その金属面が土壌等の電解質に直接接触すると、その部分が腐食する。特に、損傷部が酸素濃淡差などのある環境や、電鉄の迷走電流の影響を受ける環境に存在すると金属管は異常に速い速度で腐食し腐食孔を生じる惧れがある。
このような地中埋設管の防食被覆を完全な状態で維持することは、腐食事故を防止する上で極めて重要で、しばしば、防食被覆の損傷を地表面から検出し、掘削して補修する等の処置が施される。
【０００３】
この防食被覆損傷位置を検出する手段として埋設管に信号電流を流し被覆損傷部から生じる電位差を地表面にて検知するものが実用化されている。この防食被覆損傷位置検知法において微弱な信号から高精度に損傷位置を判定する従来技術として、特公平７−５２１６６「埋設金属管類の防食被覆損傷位置検出方法」が提案されている。
【０００４】
この従来技術は、図６、図７に示すように、外面に防食被覆１を施して地中に敷設した金属管２の被覆損傷部３と、地盤４に埋設した対極５との間に測定信号発信器６から交流信号電流を通じ、前記金属管２の直上の地表面を移動する受信装置７における車輪電極８により地表面の電位差を検出し、受信装置７における前記測定信号発信器６と独立した参照信号発信器１１が出力する前記測定信号発信器６の出力周波数との相対的位相変化の程度が少なくとも１７０度／時間より小さい範囲の同じ周波数の参照信号と、前記受信装置７における車輪電極８により地表面の電位差を検出した検出信号とをロックインアンプ１０に入力して、前記検出信号に含まれる参照信号と同期しない信号の雑音信号を除去し、同期した信号を表示装置１３に表示し、その波形の変化から防食被覆１の損傷位置を検出する埋設金属管の防食被覆損傷位置検出方法である。
【０００５】
この従来技術における金属管２の直上の地表面を移動して地表面電位差を検出する受信装置７は、金属管２の直上の地表面に、その金属管の長手方向に間隔をおいて配置された２つの車輪電極８を備えたものが、第１実施例として公報で開示されている。
また、第２実施例として、受信装置７の近くの地盤に適宜移設して挿入接地される差込電極２５と一つの車輪電極８を使用するものが公報で開示されている（図６、図７点線）。
【０００６】
この従来技術によれば、受信装置７における２つの車輪電極８もしくは地盤に挿入接地した差込電極２５および一つの車輪電極８により検出した検出信号と、参照信号発信器１１からの参照信号とを、ロックインアンプ１０に入力して、検出信号の中の雑音信号を交流に変換して除去し、参照信号と同期した信号を直流に変換したのち表示装置１３に表示するので、被覆損傷位置を示す電位差が微小であつても増幅することにより容易に被覆損傷位置を検出することができる。
そして、測定信号発信器６から受信装置７に電線等を接続して参照信号を伝送する必要がなく、そのため測定信号発信器６と受信装置７の相互距離が比較的長くても容易に埋設金属管類の防食被覆損傷位置の検出作業ができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来技術の第１実施例に示されるものは、車輪電極の間隔をあまり狭くすると損傷部の信号レベルが小さいときに地表面検出電位差が極小となるため十分な検出精度が得られないことから受信装置を小型化できない課題があった。
【０００８】
一方、第２実施例に示されるものは車輪電極と差込電極間の間隔が広いため大きな電位を検出できＳ／Ｎ比が優れているが、受信装置を移動する際に電線をひきずって差込電極を移設する必要があるため測定作業が煩わしく、また、電線の長さによって自ずから測定範囲に限界があり、しかも交通量の多い道路や軌道を横断するところでは適用が制約される課題があった。
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決し測定作業を容易にし、測定範囲・場所の制約をなくして被覆損傷位置をさらに高精度に知ることができる埋設金属管類の防食被覆損傷位置検出方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨とするところは、外面に防食被覆１を施して地中に埋設した金属管２の被覆損傷部３と、地盤４に埋設した対極５との間に測定信号発信器６から交流信号電流を通じ、前記金属管２の直上の地表面を移動する受信装置７における車輪電極８により地表面の電位差を検出し、信号電流成分と同じ成分の信号を抽出して、埋設金属の被覆損傷がつくりだす地表面電位を検知し損傷を検出する埋設金属管の防食被覆損傷位置検出装置において、受信装置７に前記地表面電位差の正弦または余弦を積算する積算回路１２を設け、積算して得られる地表面電位分布を表示装置１３に表示し、その波形のピーク点から防食被覆１の損傷位置を検出することを特徴とする積算手段を用いた埋設金属管の防食被覆損傷位置検出方法である。
【００１１】
なお、前記積算回路１２にオフセット設定器１４を接続すると、地中の損傷部以外の電位による積算波形の線形的な傾きを修正して、被覆損傷部３によって発生する波形の判別を容易化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の実施の形態（実施例）について、図１から図４によって詳細に説明する。
図１および図２はこの発明の実施例において用いる防食被覆損傷位置検出装置とブロック図を示すものであって、鋼管からなる金属管２の外面に前述のような防食被覆１を施して構成した防食被覆金属管２が地中に埋設され、且つ地盤４に埋設した対極５及び金属管２が測定信号発信器６に接続され、さらに金属管２の直上の地表面に、その金属管２の長手方向に間隔をおいて配置された２つの車輪電極８を備えている受信装置７が設けられている。受信装置７は金属管２の直上を走行しながら導電性スポンジゴム車輪で製作された車輪電極８で地表面の電位を検出する。
【００１３】
前記受信装置７は、ロックインアンプ１０と、参照信号発信器１１、積算回路１２、表示装置１３、オフセット設定器１４を備え、前記各車輪電極８はロックインアンプ１０の入力部に接続され、また参照信号発信器１１の出力部はロックインアンプ１０の参照信号入力部に接続されている。また、ロックインアンプ１０の出力信号は、積算回路１２を介して、平衡記録計等の表示装置１３に接続されている。
【００１４】
上記の防食被覆損傷位置検出装置７において、測定信号発信器６を用いてそれぞれ金属管２と対極５の間に交流信号電流を通じ、金属管２に沿って移動する前記２つの車輪電極８により測定信号発信器６より発生する地表面の２点間の電位差を検出し、その検出信号をロックインアンプ１０の検出信号入力部に入力する。なお、前記車輪電極８の車輪には図示していないエンコーダ等の回転信号発生器が設けられ車輪回転量を移動距離に変換して表示装置表示するようにされている。
【００１５】
一方、参照信号発信器１１から発信される参照信号は、測定信号発生器６が出力する交流信号電流との相対的位置変化の程度が少なくとも１７０度／時間より小さい範囲の同じ周波数の信号を用い、その参照信号がロックインアンプ１０の参照信号入力部に入力される。
【００１６】
ロックインアンプ１０においては、図３に示すように、
・入力された検出信号から演算された振幅Ａの波形１６［図３（ａ）］
・Acosφの波形１７［図３（ｂ）］
・Asinφの波形１８［図３（ｃ）］
・位相φの波形２０［図３（ｄ）］
が出力される。
なお、図３において、横軸は被覆損傷部からの距離を示し、また、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）における縦軸１５は電位差を示し、図３（ｄ）における縦軸１９は位相の大きさを示している。
【００１７】
図３に示したロックインアンプ１０から出力された４つの波形のうち、Asinφの波形１８の出力信号は積算回路１２に入力され、さらに積算回路１２の結果は表示装置１３に入力され、この表示装置１３においては、図４の波形が表示される。
【００１８】
前記各波形のうち、振幅Ａの波形１６を示す図３（ａ）においては、電位の極小位置が被覆損傷部の位置であり、Acosφの波形１７を示す図３（ｂ）およびAsinφの波形１８を示す図３（ｃ）においては電位の正負の変換位置が被覆損傷部の位置であり、位相φの波形２０を示す図３（ｄ）においては、位相の反転位置が被覆損傷部の位置である。さらにAsinφを積算することにより得られる振幅の積算波形２１の形状は、図３（ｄ）に示すようにピーク点が被覆損傷部の位置を示す。
地表面電位分布を求める場合に、正弦Asinφを積算する代わりに、余弦Acosφを積算しても同様の波形を得ることができる。
【００１９】
本発明によれば、ロックインアンプ１０に入力される検出信号が非常に微弱な場合でも参照信号にてＳ／Ｎ比を向上させることができ高精度に、且つ容易に被覆損傷位置を検出できる。また、従来のように差込電極２５を使って電線を引きずる１電極移動方式のような測定作業の煩わしさを解消し、しかも計測範囲の制約がなく、交通量の多い道路上や軌道を横断する場所においても適用できる。
【００２０】
なお、本発明においてAsinφを積算して地表面電位分布を得る場合、長距離に渡って積算すると防食被覆に損傷が無い場所において、図５に示すように、損傷部以外から生じる被覆材の絶縁抵抗値に起因する計測対象外の誤差電位を積算したある傾きを持って直線的に変化する波形２２が被覆損傷部により発生する波形２３に重畳して、表示装置１３にはドリフトした波形２４が表示される。その結果、表示装置１３において、Asinφの積算波形による被覆損傷部を判別し難くなるだけでなく、演算を続けるとともに積算波形２４は表示範囲から外れてしまうこともある。
【００２１】
これを避けるためには、図２に示すように積算回路１２にオフセット設定器１４を接続し、防食被覆に損傷が無い状態のAsinφの値に相当するオフセット値を設定し、Asinφからオフセット値を減じて積算することにより、積算波形２２の傾きをほぼ０となるようにするのが望ましい。その結果、表示装置１３上では被覆損傷部によって発生する積算波形２３のみを表示させることが可能となり、測定感度を高めることができ積算波形２３のピーク点からの損傷位置の判別が正確、且つ容易となる。
【００２２】
この方法は、ロックインアンプ１０から得られる振幅に比較して、大きな電位を検出できるので、Ｓ／Ｎ比が優れており、より小さな被覆損傷をも容易に検知することができ、検知精度が向上する。
【００２３】
この発明による方法は、地中埋設管に限らず、地中埋設ケーブルおよびケーブル保護管の防食被覆の損傷位置を高精度でかつ高能率で検出することができる。さらに車輪電極を飽和カロメル電極あるいは鉄電極などの照合電極に置き換えることにより、河川、港湾等に施設されている鋼管杭、鋼矢板などの構造物に施された塗装やポリエチレンなどの損傷位置を検出することができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は外面に防食被覆１を施して地中に埋設した金属管２の被覆損傷部３と、地盤４に埋設した対極５との間に測定信号発信器６から交流信号電流を通じ、前記金属管２の直上の地表面を移動する受信装置７における車輪電極８により２電極で地表面の電位差を検出し、信号電流成分と同じ成分の信号を抽出して、埋設金属の被覆損傷がつくりだす地表面電位を検知し損傷を検出する埋設金属管の防食被覆損傷位置検出装置において、受信装置７に前記地表面電位差の正弦または余弦を積算する積算回路１２を設け、積算して得られる地表面電位分布を表示装置１３に表示し、その波形の変化から防食被覆１の損傷位置を検出するものである。
【００２５】
また、前記積算回路１２にオフセット設定器１４を接続すると、積算して得られる地表面電位分布において積算波形を修正して、被覆損傷部によって発生する波形２３の判別を容易化することができる。
従って、検出信号が非常に微弱な場合でも参照信号にてＳ／Ｎ比を向上させることができ、車輪間隔の狭い小型受信装置としても高精度に、且つ容易に被覆損傷位置を検出できる。また、従来のように差込電極２５を使って電線を引きずる１電極移動方式のような測定作業の煩わしさを解消し、しかも計測範囲の制約がなく、交通量の多い道路上や軌道を横断する場所においても適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における防食被覆損傷位置検出装置の概略側面図である。
【図２】図１の防食被覆損傷位置検出装置における信号の流れを示すブロック図である。
【図３】ロックインアンプから出力される信号の波形を示す図である。
【図４】図２の表示装置に表示される波形を示す図である。
【図５】図２の表示装置に表示される波形を示す図である。
【図６】従来技術の防食被覆損傷位置検出装置の概略側面図である。
【図７】図６の防食被覆損傷位置検出装置における信号の流れを示すブロック図である。
【符号の説明】
１    防食被覆
２    金属管
３    被覆損傷部
４    地盤
５    対極
６    測定信号発信器
７    受信装置
８    車輪電極
９    防食被覆金属管
１０  ロックインアンプ
１１  参照信号発信器
１２  積算回路
１３  表示装置
１４  オフセット設定器
１５  縦軸（電位差）
１６  波形（振幅Ａ）
１７  波形（Acosφ）
１８  波形（Asinφ）
１９  縦軸（位相差）
２０  波形（位相φ）
２１、２２、２３、２４  波形（積算波形）
２５  差込電極
【図１】
0004106202.tif 000002
【図２】
0004106202.tif 000003
【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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