JP2000131292A

JP2000131292A - 配管検査装置

Info

Publication number: JP2000131292A
Application number: JP10301539A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ikeda; 昌広池田; Kazuo Ohashi; 一夫大橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2000-05-12

Abstract

(57)【要約】【課題】配管の異常を打音による判定を精度良く確実
に行うことができる配管検査装置を得る。【解決手段】配管１をハンマ２にて打撃したときの加
振力を加振力センサ１１にて検出し比率演算器１５にて
加振基準値との比率を求める。また、配管を打撃して発
生した音圧信号をマイクロホン３により検出し、アナロ
グＢＰＦ５により各周波数帯域毎の時系列信号に分離
し、その時系列信号を整流してピークホールド７にて各
周波数帯域における瞬間的な最大値を抽出する。その最
大値を比率演算器１５にて算出した比率を基に補正し、
比較器１０において予め設定した配管の異常モデル毎の
周波数帯域毎の時系列信号の最大値のパターンと振動基
準値のパターンと比較して配管の異常の内容を表示す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば冷却水配
管等の金属管を用いた配管の腐食状況を非破壊で検査す
る配管検査装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来冷却水配管等の金属管を用いた配管
系統の腐食程度の検出は、熟練検査員によりハンマ等を
用いて被検査部を打撃し、打撃音を聞いて判断するとい
う熟練者の官能に頼った方法がとられてきた。被検査部
分を打撃し、打音によって異常を判断する検査方法とし
て、例えば、タイル等の建築物の壁仕上げ部分の剥離検
査方法として特開平６−３３３６号公報に示されたもの
がある。図５にその構成を示す。図において、９１は検
査対象部分の壁部、９２は壁部９１を打撃する打撃装
置、９３は打音を電気信号に変換するマイクロホン、９
４は電気信号を増幅する増幅器、９５は帯域フィルタ
（以下ＢＰＦと呼称する）、９７、９８は基準電圧設定
器であり、それぞれ異なる基準電圧に設定されている。
９６は判定回路、９９は判定結果を表示する画面表示装
置である。

【０００３】次に動作について説明する。まず、打撃装
置９２により対象物である壁部９１を打撃する。打撃に
より発生する打音はマイクロフホン９３により検出して
電気信号に変換され、増幅器９４により適正なレベルに
増幅されてＢＰＦ９５によって壁部の検査に関係する周
波数帯域が抽出され、判定回路９６に入力される。判定
回路９６はＢＰＦ９５から出力された信号電圧と異なる
電圧の基準電圧と比較し、一方または双方の基準電圧を
超えた状態によりタイルの剥離の状況を判定し画面表示
装置９９の画面に表示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来から
行われている熟練検査員による非検査物を打撃して打音
により判断する検査方法は、検査員の経験により培われ
た技能に頼るところが大きく、検査結果には検査員によ
って差異が生じる問題点があり、特開平６−３３３６号
公報に開示された方法では、打音をマイクロホンで検出
するため、測定環境によっては周囲騒音の影響が大き
く、測定誤差が大きくなる問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、次のような配管検査装置を
得ることを目的とする。ａ．打撃により発生した振動の状態と基準状態と比較し
て判定の信頼性を向上させることができる。ｂ．安価で高速処理ができる。ｃ．あるいは小形化でき、条件の変更に柔軟に対応でき
る。ｄ．操作性を向上できる。ｅ．対象物に加えられる外力のばらつきの影響が防止で
きる。ｆ．周囲からの騒音やノイズによる影響を防止できる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る配管検査
装置においては、外力を加えられた対象物の配管から発
生する振動を振動信号として検出する信号検出手段と、
振動信号を複数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変
換する変換手段と、時系列信号の最大値を周波数帯域毎
に抽出する抽出手段と、配管の異常状態に対応する周波
数帯域毎の時系列信号の最大値のパターンを振動基準値
として記憶する基準値記憶手段と、周波数帯域毎の時系
列信号の最大値のパターンと振動基準値のパターンをそ
れぞれ比較して配管の不具合状況を検出する比較手段と
を設けたものである。

【０００７】振動信号を複数の周波数帯域毎の時系列信
号に変換し、この各時系列信号における最大値を各々抽
出するので、振動信号の周波数分解能が向上するととも
に、時系列信号のなかから感度よく最大値を抽出でき
る。従って、打音の特徴でもある発生直後の大きな音あ
るいは振動の特徴を的確に把握して比較を行うことがで
きる。

【０００８】また、変換手段は振動信号の所定の周波数
帯域の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであ
り、抽出手段は各帯域フィルタを通過した周波数成分を
整流し、この整流された周波成分の各ピーク値の内最大
のものを各々最大値として抽出するものであることを特
徴とする。

【０００９】変換手段を帯域フィルタとすると、処理を
高速に行うことができ、装置も簡易で、安価になる。特
に、アナログ帯域フィルタとすると、処理を高速化でき
る。デジタル帯域フィルタとすると、小形化でき、条件
の変更に柔軟に対応できる。また、抽出手段は整流され
た周波数成分から最大値を抽出するので、振動信号の負
符号部に最大値がある場合でも検出でき、振動信号が急
激に減衰する対象物の場合でも的確に比較できる。

【００１０】さらに変換手段は、振動信号をウエーブレ
ット変換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段
はウェーブレット変換手段による変換結果に基づき周波
数帯域毎の時系列信号の最大値を抽出するものである。
ウェーブレット変換手段とすると、周波数帯域毎の時系
列信号に分離する際の特性を向上させることができ、判
定の信頼性が向上する。

【００１１】そして、変換手段は振動信号を短時間高速
フーリエ変換する短時間高速フーリエ変換手段であり、
抽出手段を短時間高速フーリエ変換手段による変換結果
に基づき周波数帯域毎の時系列信号の最大値を抽出する
ことを特徴とする。短時間フーリエ手段を用いると、周
波数の分解能が向上する。

【００１２】さらに、加えられた外力の大きさを検出す
る外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさに応じ
て振動信号、時系列信号、最大値、及び振動基準値の少
なくとも１つを補正する補正手段を設けたことを特徴と
する。

【００１３】外力の大きさに応じて補正し、比較手段に
おける比較において外力の大きさのばらつきの影響を受
けるのを防止する。また、例えば周波数帯域毎に外力に
応じて異なる補正をすることにより、加えられた外力に
応じて周波数成分の分布が変化するような複雑な構造を
持つ対象物に対しても高い信頼度で比較できる。

【００１４】また、加えられた外力の大きさを検出する
外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさが所定値
を超えたとき信号検出手段、変換手段、抽出手段、及び
比較手段の少なくとも１つの動作の開始を指令する指令
手段を設けたことを特徴とする。

【００１５】指令が出されるまで動作を開始しないの
で、指令がないときの周囲の騒音、振動、雑音等を振動
信号として誤って処理してしまうおそれがない。従っ
て、これらによる影響を防止でき、比較の信頼性が向上
する。

【００１６】さらに、加えられた外力の大きさを外力信
号として検出する外力検出手段を設けるとともに、外力
信号を予め設定された外力基準値にて除した比率を求め
る比率演算手段と、比率に基づき振動信号と時系列信号
と最大値と振動基準値の少なくとも１つを補正すること
により比較手段における最大値と振動基準値との関係を
変更する補正手段と、比率が所定範囲内であるか否かを
判定する比率判定手段とを設けたことを特徴とする。

【００１７】比率演算手段にて外力と外力基準値との比
率が所定の範囲内であるか否か、つまり、対象物に与え
る外力即ち加振力が小さすぎたり大きすぎたりしないか
を判定し、この範囲外となるような不適切な外力を与え
たことが、わかるようにする。加振力が小さすぎたり大
きすぎたりすると、対象物が発する振動の周波数特性が
異なる場合などに、誤った判定を防止できる。不適切な
外力を与えたことがわかれば、再度外力を与えればよい
のでそれほど神経を使うことなく操作でき、操作性も向
上する。

【００１８】さらに、外力信号を増幅して増幅外力信号
として出力する外力信号増幅手段と振動信号を増幅して
増幅振動信号として出力する振動信号増幅手段とを設
け、比率演算手段の増幅外力信号を外力信号として用い
るものとし、変換手段を増幅振動信号を振動信号として
用いるものとし、増幅外力信号と増幅振動信号との少な
くとも一方の波高値が所定値を超えたことを検出するレ
ンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とする。

【００１９】測定の信頼性を確保するために増幅外力信
号や増幅振動信号が所定値を超えたこと、即ち外力信号
増幅手段や振動信号増幅手段が飽和するような大きな信
号が入力されたことを検出する。

【００２０】また、外力信号増幅手段と振動信号増幅手
段との少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅
率自動設定手段を設けたことを特徴とする。

【００２１】増幅外力信号や増幅振動信号が適切な出力
範囲となるように増幅率を容易に設定することができ、
操作性が向上する。また、Ｓ／Ｎ比の低下を防止でき判
定の信頼性も向上する。

【００２２】また、基準値記憶手段は記憶部を入れ替え
可能に構成したので、記憶部毎に予め配管の種類、検査
内容にあわせて不具合状況の周波数帯域毎の振動信号の
パターンを記憶させ、検査対象に応じて記憶部を入れ替
えて検査することを特徴とする。

【００２３】記憶部を入れ替え可能に構成したことによ
り配管検査装置として小形に構成でき、また、予め設定
する振動基準値は、別の装置で記憶させることができ、
基準値の設定が検査対象に応じて記憶部を入れ替えるこ
とで振動基準値が選択できるので取り扱いが容易な構成
となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１の配管検査装置の構成図である。以下、この発明の実
施の形態１を図１に基づいて説明する。図１において、
１は対象物の配管、２は配管１を打撃し打音を発生させ
る打撃装置のハンマ、１１はハンマ２に取り付けられ加
振力を電気信号に変換する加振力センサ、１２は加振力
センサ１１で変換された電気信号を増幅する増幅器、１
３は増幅器１２で増幅された信号を直流に変換する整流
器である。

【００２５】１４は整流器から出力される直流信号の最
大値を保持するピークホールド、１５はピークホールド
１４の出力と基準値設定器１６に格納された外力基準値
との比率を求める比率演算器、１７は整流器１３の出力
する直流信号からトリガを検出するトリガ検出器であ
る。

【００２６】１９は比率演算器１５により求められた比
率を判定する比率判定器、２０はピークホールド１４か
ら出力されたピーク値から増幅器１２の増幅率を自動的
に設定するレンジ自動設定器である。２１はピークホー
ルド１４から出力されたピーク値からレンジオーバを検
出するレンジオーバ検出器である。

【００２７】３は打撃装置としてのハンマ２に取り付け
られ打撃された配管の打音を電気信号に変換するマイク
ロホン、４はマイクロホン３で変換された電気信号を増
幅する増幅器、５は増幅器４から得られる信号を周波数
帯域毎に分離する変換手段としてのアナログ帯域フィル
タ（以下アナログＢＰＦと呼称する）である。このアナ
ログＢＰＦ５は、例えば人間の可聴域である２０Ｈｚ〜
２０ｋＨｚをほぼ網羅すべく３１．２５Ｈｚ〜１６ｋＨ
ｚまでの９オクターブ分を対象とし、１／３オクターブ
毎の分解能を与えるとして全２８バンド分設ける。

【００２８】６はアナログＢＰＦ５から得られる周波数
帯域毎の信号を整流して直流に変換する整流器、７は整
流器６からの出力の最大ピーク値を保持するピークホー
ルド、８は比率演算器１５から得られる比率からピーク
ホールド７が出力するピーク値に補正をかける補正器、
９は下記の基準値設定モードにおいて配管の正常状態、
異常状態に対応する周波数帯域毎の時系列信号の最大値
の音圧基準値のパターンを記憶する基準値記憶手段、１
０は補正器８の出力の周波数帯域毎の時系列信号の最大
値のパターンと基準値記憶手段９に記憶された音圧基準
値のパターンとを比較して対応する配管の異常状態を検
出する比較器、１８は比較器１０において検出された配
管の異常状態を表示する表示器である。

【００２９】３１はアナログＢＰＦを通さない整流器、
３２は整流器３１からの出力の最大ピーク値を保持する
ピークホールド、３３はピークホールド３２から出力さ
れたピーク値から増幅器４の増幅率を自動的に設定する
レンジ自動設定器、３４はピークホールド３２から出力
されたピーク値よりレンジオーバを検出するレンジオー
バ検出器である。

【００３０】次に動作として基準となる配管の正常状態
および異常状態の音圧基準値を設定する基準値設定モー
ドについて説明する。配管の種類、異常状態モデルを設
定し、配管の種類、異常状態毎に周波数帯域毎の時系列
信号の最大値のパターンを音圧基準値として基準値記憶
手段９にそれぞれ記憶するものとする。

【００３１】外力検出レベルの設定は、まず増幅器４及
び増幅器１２の増幅率を最小とする。この状態で対象物
である配管１をハンマ２により打撃し、発生した打撃音
をマイクロホン３で電気信号に変換し、アナログＢＰＦ
を通さない整流器３１、ピークホールド３２により打撃
音信号の最大値を求める。この最大値をレンジ自動設定
器３３に入力し適切な計測レンジとなるように増幅器４
の利得を設定する。

【００３２】同様に打撃によりハンマ２に発生した振動
を加振力センサ１１で電気信号に変換した後、増幅器１
２、整流器１３、ピークホールド１４により振動信号の
最大値を求める、この最大値をレンジ自動設定器２０に
入力し適切な計測レンジとなるように増幅器１２の利得
を設定する。

【００３３】適切な計測レンジとは、例えばこの実施の
形態１のように加振力の差による補正を行っており、そ
の範囲が１／２〜２倍だとすると基準値と比較して最大
で２倍の入力を受け付ける必要があるため、この基準値
設定モード時に入力される信号レベルが計測レンジの５
０％となるように利得を設定する。このようにして基準
値設定モードの最初の１回目の打撃により振動および音
圧の両方の増幅率を設定する。

【００３４】次に、ハンマ２により対象物としての配管
１を打撃する。このときハンマ２に発生した振動を加振
力センサ１１で電気信号に変換し、増幅器１２で、基準
値設定モードの最初の１回目の打撃により設定された利
得を与える。この増幅された信号を整流器１３で直流に
変換する。トリガ検出器１７は整流器１３からの直流信
号とあらかじめ設定された基準値と比較を行い、直流信
号がこの基準値を越えたときトリガ出力を行う。

【００３５】ピークホールド１４は、整流器１３から入
力される直流信号の最大値を記録する。このとき、ピー
クホールド１４の動作開始はトリガ検出器１７からのト
リガ信号により行われる。

【００３６】こうした最大値の記録は打撃による対象物
の発生振動がある程度減衰するまでの一定の時間行わ
れ、その後ピークホールド１４からの出力を基準値設定
器１６に格納する。つづいて音圧基準値の設定方法につ
いて説明する。配管の正常状態と想定される異常モデル
を準備し、試料毎に次の動作を行い、音圧基準値の設定
を行う。

【００３７】上記の外力検出レベルの設定と同様に、配
管の異常モデル毎に配管を打撃して発生した音圧信号を
マイクロホン３で電気信号に変換し、増幅器４で、基準
値設定モードの最初の１回目の打撃により設定された利
得を与える。この増幅された音圧信号が複数個設けら
れ、それぞれ異なった周波数帯を通過させるように設定
されたアナログＢＰＦ５に入力し、周波数帯域毎の時系
列信号に分離する。

【００３８】アナログＢＰＦ５で周波数帯域毎に分離さ
れた時系列信号は整流器６で直流信号に変換され、ピー
クホールド７に入力される。ピークホールド７の整流器
６からの直流信号の最大値の記録動作は、トリガ検出器
１７からのトリガ信号により開始し、加振力用のピーク
ホールド１４と同様に対象物の音圧減衰までの一定時間
行われ、周波数帯域毎の瞬間的な最大値が記録される。
音圧減衰までの一定時間終了後、ピークホールド７によ
り記録された周波数帯域毎の時系列信号の最大値のパタ
ーンは基準値記憶手段９に正常状態および異常状態に対
応して格納される。

【００３９】このような基準値設定モードの動作によ
り、基準値設定器１６には打撃の強さを示す情報が格納
され、基準値記憶手段９には配管の異常状況に対応した
打音の周波数帯域毎の時系列信号の最大値のパターンが
格納される。

【００４０】次に対象物の配管の検査を行う検査モード
について説明する。まずハンマ２により対象物である配
管を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同様
に、ハンマ２に発生した振動を加振力センサ１１で電気
信号に変換し、増幅器１２で増幅すると共に整流器１３
で直流に変換する。トリガ検出器１７も同様に整流器１
３からの直流信号からトリガ出力を行い、ピークホール
ド１４はトリガ出力から振動減衰までの一定時間、直流
信号の最大値を記録する。

【００４１】検査モードの場合、振動減衰までの一定時
間終了後、ピークホールド１４に記録された最大値を比
率演算器１５に入力し、比率演算器１５は、ピークホー
ルド１４からの最大値と基準値設定器１６に格納されて
いる基準値との比率を演算し出力する。

【００４２】打撃により発生した音波も基準値設定モー
ドと同様に、マイクロホン３で電気信号に変換すると共
に増幅器４で増幅し、アナログＢＰＦ５により周波数帯
域毎の時系列信号に分離し、整流器６で直流信号に変換
され、ピークホールド７に入力される。ピークホールド
７は、トリガ出力からの音圧減衰までの一定時間、直流
信号の最大値を記録する。

【００４３】検出モードの場合、音圧減衰までの一定時
間終了後、ピークホールド７により記録された最大値を
補正器８に入力し、補正器８は比率演算器１５から得ら
れる比率から適切な補正値を演算し、ピークホールド７
から得られる最大値に補正し出力する。

【００４４】このとき、例えば振動レベルと音圧信号の
補正を比例で行うとすると、振動基準値に対して２倍の
比率が演算で得られた場合、ピークホールド７に記録さ
れた最大値を２で除算する。つまり基準値設定モード時
における加振力に対して検出モード時の加振力が２倍に
なれば、発生する周波数帯域毎の音圧信号も２倍に増加
しているものとして得られた最大値を基準値設定モード
時の加振力に換算するため２で除算する。

【００４５】このようにして補正された周波数帯域毎の
時系列信号の最大値のパターンを、比較器１０において
基準値記憶手段９に格納された配管の異常状態の音圧基
準値のパターンと比較し最も近いパターンを検出し、異
常として表示器１８に出力する。

【００４６】さらに音圧基準値が全体的な音圧信号に比
べて小さい場合には、下限側の比較を解除する等の処置
により主成分でない周波数帯で誤って判定信号が出され
ないようにする。

【００４７】比率判定器１９は比率演算器１５により求
められた比率が所定の関係を超えた時に補正範囲外警報
を出力する。この時の所定の関係とは、例えば１／２倍
〜２倍として設定しておく。すると１／２未満や２倍を
超える入力があった場合に補正範囲外警報が出力され
る。

【００４８】このように加振力による補正に範囲の制限
を設けたことにより、加振力が極端に変化した場合に発
生する打撃音の周波数特性が変化する対象物に対しても
確実に検査することが可能となる。

【００４９】また、トリガ検出器１７にて振動の大きさ
が所定値を超えたときに信号検出手段、変換手段、抽出
手段、及び比較手段の少なくとも１つの動作の開始を指
令する指令手段を設けたので、周囲からのノイズ等の影
響を軽減し、判定の信頼性を向上させることができる。

【００５０】さらに、配管検査装置の動作をトリガ検出
器１７からのトリガ信号により開始することにより周囲
からの騒音やノイズによる影響を防止し、判定の信頼性
を向上させることができる。なお、トリガ検出器１７の
トリガ信号をピークホールド１４及び７に与えるものを
示したが、加振力センサ１１、増幅器１２、アナログＢ
ＰＦ５、整流器６、補正器８、比較器１０等に与えて最
大値の記憶動作の開始あるいは比較動作の開始をするよ
うにしても同様の効果を奏する。

【００５１】基準値設定モード、検査モードの各モード
時においてレンジオーバ検出器２１は、振動信号につい
てピークホールド１４から得られるピーク値を入力し、
ピーク値が所定の関係を超えたときにレンジオーバ警報
を出力する。レンジオーバ検出器３４は、音圧信号につ
いてピークホールド７から得られるピーク値を入力し、
計測信号が所定の関係を超えたときにレンジオーバ警報
を出力する。

【００５２】この時の所定の関係とは、例えば計測レン
ジの９９％として設定しておく。この場合、９９％を超
えた信号が入力されるとレンジオーバ警報が出力され
る。

【００５３】また、基準値設定モード時の最初の１回目
の打撃で適切な計測レンジを設定することにより、手動
で計測レンジを設定する煩わしさが無くなり、操作性が
向上する。さらに、手動で設定する際にレンジが適切で
ない場合はＳ／Ｎ比が低下し、検査の信頼性が低下する
が、自動で適切なレンジに設定されるためこのようなこ
とは発生せず、検査の信頼性を向上させた配管検査装置
を得ることが可能となる。

【００５４】また、各信号の入力が飽和する直前でレン
ジオーバ警報を出力することで、増幅器の飽和による誤
判定を防止し、検査の信頼性を向上させた配管検査装置
を得ることが可能となる。なお、アナログＢＰＦを用い
ることで検査を高速に行うことが可能となる。

【００５５】実施の形態２．実施の形態２では周波数帯
域毎の時系列信号の最大値を求めるのにデジタルＢＰＦ
を用いた場合の実施の形態である。図２にその構成を示
す。図２において、５１は整流器１３からのアナログ信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、５２は増幅
器４からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器である。５３はＡ／Ｄ変換器５１からのデジタ
ル信号から最大値を抽出する抽出手段としての最大値演
算器である。

【００５６】６１はデジタル信号を周波数帯域毎の時系
列信号に変換する変換手段としてのデジタルＢＰＦであ
る。デジタルＢＰＦ６１は、例えば図１の実施の形態１
と同様に人間の可聴域である２０〜２０，０００Ｈｚを
ほぼ網羅すべく３１．２５〜１６，０００Ｈｚまでの９
オクターブ分を対象とし、１／３オクターブ毎の分解能
を与えるものとして全２８バンド分設ける。６２はデジ
タルＢＰＦ６１からの音圧信号を整流する整流器、６３
は整流されたデジタル信号から最大値を抽出する抽出手
段としての最大値演算器、６４は補正器であり、比率演
算器１５から得られる比率により最大値演算器６３が出
力するピーク値を補正した補正値を出力する。整流器６
２、ピークホールド回路６３、補正器６４は全２８バン
ド分設けられたデジタルＢＰＦ６１それぞれに対応して
２８個設けられている。

【００５７】６６は比較手段としての比較器であり、各
補正器６４の出力の周波数帯域毎の時系列信号の最大値
のパターンと基準値記憶手段６５に格納された振動基準
値のパターンと比較する。

【００５８】４１は最大値演算器であり、整流器３１に
より整流されたＡ／Ｄ変換器５２からのデジタル信号か
ら最大値を抽出する。その他の構成は、図１に示された
ものと同様のものであるので、相当するものと同一符号
を付して説明を省略する。

【００５９】次に動作を説明する。まず、基準となる配
管の異常モデルを変えて各異常モデルの音圧基準値を設
定する基準値設定モードについて説明する。Ａ／Ｄ変換
器５１は、整流器１３からのアナログの直流信号をデジ
タル信号に変換する。このとき、Ａ／Ｄ変換器５１はト
リガ検出器１７からのトリガ信号を受けて動作を開始
し、打撃によるハンマ２に発生した振動が所定値以下に
減衰するまでの一定の時間継続して行われる。最大値演
算器５３は、デジタル信号の最大値を抽出し、ピーク基
準値としてピーク基準値設定器１６に収納する。

【００６０】同様に、打撃により発生した音波は、マイ
クロホン３で電気信号に変換され、増幅器４で適当な利
得を与えらえれた後、Ａ／Ｄ変換器５２でデジタル信号
に変換される。このとき、Ａ／Ｄ変換器５２はトリガ検
出器１７からのトリガ信号により動作を開始し、打撃に
よる対象物に発生する音圧信号が所定値以下に減衰する
までの一定時間動作する。この変換されたデジタル信号
は、それぞれ異なった周波数帯域を通過させるように設
定された２８個のデジタルＢＰＦ６１に入力され、各周
波数帯域毎の時系列信号に分離される。

【００６１】デジタルＢＰＦ６１で周波数帯域毎に分離
された時系列信号は整流器６２で直流信号に変換され、
最大値演算器６３に入力される。最大値演算器６３は、
この直流信号の最大値を抽出し、基準値記憶手段６５に
格納する。このようにして周波数帯域毎の時系列信号の
最大値が抽出され、基準値記憶手段６５に格納される。
このような基準値設定モードの動作により、基準値設定
器１６には打撃の強さを示す情報が格納され、基準値記
憶手段６５には打音の周波数帯域毎の時系列信号の最大
値のパターンが格納される。

【００６２】次に配管の異常を検出する検査モードにつ
いて説明する。まずハンマ２により対象物である配管１
を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同様に、
ハンマ２に発生した振動を加振力センサ１１で電気信号
に変換し、増幅器１２で増幅すると共に整流器１３で直
流に変換する。トリガ検出器１７も同様に整流器１３か
らの直流信号からトリガ信号を出力し、Ａ／Ｄ変換器５
１はトリガ出力から振動減衰までの一定時間、直流信号
をデジタル信号に変換する。最大値演算器５３はデジタ
ル信号の最大値を抽出し出力する。

【００６３】検査モードの場合、最大値演算器５３によ
り抽出された最大値は比率演算器１５に入力され、比率
演算器１５は、最大値と基準値設定器１６に格納されて
いるピーク基準値との比率を演算し出力する。

【００６４】打撃により発生した音圧信号も基準値設定
モードと同様に、マイクロホン３で電気信号に変換する
と共に増幅器４で増幅し、Ａ／Ｄ変換器５２によりデジ
タル信号に変換される。このときＡ／Ｄ変換器５２の動
作はトリガ検出器１７からのトリガ信号により開始さ
れ、音圧減衰までの一定時間行われる。デジタル信号は
デジタルＢＰＦ６１により周波数帯域毎の時系列信号に
分離され、整流器６２で直流信号に変換され、最大値演
算器６３に入力される。最大値演算器６３は、直流信号
の最大値を抽出し出力する。

【００６５】検査モードの場合、最大値演算器６３によ
り抽出された最大値は補正器６４に入力され、補正器６
４は比率演算器１５から得られる比率に基づき適切な補
正値を演算し最大値演算器６３から得られる最大値を補
正し出力する。補正された周波数帯域毎の時系列信号の
最大値のパターンを、比較器６６において基準値記憶手
段６５に格納された配管の異常モデル毎の音圧基準値の
パターンと比較し、最も一致する周波数帯域毎の最大値
のパターンに対応する異常内容を表示器１８に出力す
る。

【００６６】このように周波数領域毎の時系列信号を求
める手法としてデジタルＢＰＦ６１を用いることで装置
を小型化できるとともに、ソフトウェア（Ｓ／Ｗ）で処
理するためフィルタ特性の変更や診断する周波数帯域の
追加などに柔軟に対応することが可能である。

【００６７】実施の形態３．図３は、実施の形態３の配
管検査装置の構成図である。実施の形態３は各周波数毎
の最大値を求めるウェーブレット変換 (Wavelet Transf
orm)を用いた実施の形態であり、図３に基づいて説明す
る。

【００６８】この実施の形態３においては、ウェーブレ
ット変換器７１を設け、周波数帯域毎の時系列信号を求
めるようにしたものであり、その他の動作は、実施の形
態２と同様である。なお、ウェーブレット変換は、その
解析演算により実効値を算出するため、整流手段を設け
る必要はない。

【００６９】図において、７１は変換手段としてのウェ
ーブレット変換 (Wavelet Transform)器であり、基底関
数（マザーウェーブレット）を拡大あるいは縮小するこ
とにより、デジタル音圧信号を周波数帯域毎の時系列信
号に分離する。ウェーブレット変換器７１で変換された
信号は、２８組設けられた最大値演算器６３、補正器６
４、比較器６６に入力される。比較器６６は、図１や図
２に示されたものと同様に基準値記憶手段６５に格納さ
れた配管の異常モデル毎の音圧基準値のパターンと比較
し、最も一致する周波数帯域毎の最大値のパターンに対
応する異常内容を表示器１８に出力する。

【００７０】この際に、測定波形や観測したい現象に合
わせて適切な基底関数を選択することにより周波数の分
離特性が向上し、判定の信頼性を向上させることができ
る。また、ウェーブレット変換を用いることで装置を小
型化することができる。

【００７１】実施の形態４．図４は、実施の形態４の配
管検査装置の構成図である。実施の形態４は周波数帯域
毎の時系列信号の最大値を求めるのに、短時間ＦＦＴを
用いた構成である。実施の形態４の短時間ＦＦＴを用い
た場合について図４に基づいて説明する。この実施の形
態４においては、周波数帯域毎の時系列信号を求めるの
に短時間ＦＦＴ演算器８１を用いた構成であり、その他
の動作は、実施の形態２と同様である。なお、短時間Ｆ
ＦＴ演算器８１による変換は、その解析演算により実効
値を算出するため、整流手段を設ける必要はない。図に
おいて、８１は変換手段として短時間ＦＦＴ(ＳＴＦ
Ｔ：Short-Time Fourier-Transform)演算器であり、こ
れで周波数帯域毎の時系列信号を求めるようにしたもの
である。

【００７２】短時間ＦＦＴ演算器８１により周波数帯域
毎の時系列信号は、実施の形態３と同様に最大値演算器
６３に入力され、２８組設けられた最大値演算器６３、
補正器６４、比較器６６に入力される。比較器６６は、
図１や図２に示されたものと同様に基準値記憶手段６５
に格納された配管の異常モデル毎の音圧基準値のパター
ンと比較し、最も一致する周波数帯域毎の時系列信号の
最大値のパターンに対応する異常内容を表示器１８に出
力する。

【００７３】このようにフーリエ変換器である短時間Ｆ
ＦＴ演算器８１を設けて周波数帯域毎の時系列信号を求
めるようにしたことにより、周波数の分解能を向上させ
ることができる。

【００７４】従って、短時間ＦＦＴの優れた分解能を利
用して、検査対象の試験物の構造により周波数の変化に
特徴が現れるといった場合に診断の信頼性を向上させる
ことができる。また、短時間ＦＦＴ演算器８１を用いる
ことで装置を小型化することができる。

【００７５】実施の形態５．実施の形態１〜４では、基
準値記憶手段に配管の異常モデルの周波数帯域毎の時系
列信号の最大値のパターンを記憶する構成としたが、こ
の発明の配管検査装置の検査の対象となる配管は、種
類、サイズは多く、配管の布設状況も雑多であり、配管
の不具合の状況は種々変わった状況が想定され、想定さ
れる配管の不具合の内容毎に音圧基準値のパターンを記
憶する実施の形態１〜４のように装置に装備された基準
値記憶手段６５に記憶する構成では膨大な記憶容量が必
要となる問題がある。

【００７６】実施の形態５は、実施の形態１〜４の基準
値記憶手段の記憶部をカセット式の着脱自在に構成した
ものである。この発明の配管検査装置の検査対象の配管
類を実施単位毎に系統的に分類し、実施単位の分類毎に
基準値記憶手段６５の記憶部を入れ替えて音圧基準値が
設定できるので、配管検査装置の基準値記憶手段６５の
構成は小さなものでよくなり、装置として小形の構成で
きる。また、音圧基準値の設定は実施単位毎に別の装置
で設定し、実施の目的にあわせて記憶部を入れ替えて検
査ができるので、小形で取り扱いやすい装置が構成でき
る。

【００７７】

【発明の効果】本発明は、以上に説明したように構成さ
れているので、次に記載するような効果を奏する。

【００７８】外力を加えられた配管から発生する振動を
振動信号として検出する信号検出手段と、振動信号を複
数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変換する変換手
段と、時系列信号の最大値を周波数帯域毎に抽出する抽
出手段と、内容物残量に対応する周波数帯域毎の時系列
信号の最大値のパターンを振動基準値として記憶する基
準値記憶手段と、周波数帯域毎の時系列信号の最大値の
パターンと振動基準値のパターンをそれぞれ比較して配
管の異常を検出する比較手段とを設けたので、打音信号
の特徴でもある発生直後の大きな音圧信号の周波数分布
が的確に把握でき、配管の異常が正確に検出することが
できる。

【００７９】また、変換手段は振動信号の所定の周波数
帯域の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであ
り、抽出手段は各帯域フィルタを通過した周波数成分を
整流しこの整流された周波数成分の各ピーク値の内最大
のものを各々最大値として抽出するものであることを特
徴とするので、変換手段を帯域フィルタとすると、処理
を高速に行うことができ、装置も簡易で、安価になる。
また、抽出手段は整流された周波数成分から最大値を抽
出するので、振動信号の負符号部に最大値がある場合で
も検出でき、振動信号が急激に減衰する場合でも的確に
比較できる。

【００８０】さらに、変換手段は振動信号をウェーブレ
ット変換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段
はウェーブレット変換手段による変換結果に基づき周波
数帯域毎の時系列信号の最大値を抽出することを特徴と
するので、周波数帯域毎の時系列信号に分離する際の特
性を向上させることができ、比較及び判定の信頼性を向
上させることが可能となる。

【００８１】そして、変換手段を短時間高速フーリエ変
換手段とし、抽出手段を短時間高速フーリエ変換手段に
よる変換結果に基づき周波数帯域毎の時系列信号の最大
値を抽出するものとしたので、周波数の分解能を向上さ
せることができる。

【００８２】さらに、加えられた外力の大きさを検出す
る外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさに応じ
て振動信号、時系列信号、最大値、及び振動基準値の少
なくとも１つを補正する補正手段を設けたことを特徴と
するので、外力の大きさに応じて補正することにより、
比較手段における比較において外力の大きさのばらつき
の影響を受けるのを防止でき、比較の信頼性が向上す
る。

【００８３】また、加えられた外力の大きさを検出する
外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさが所定値
を超えたとき信号検出手段、変換手段、抽出手段、及び
比較手段の少なくとも１つの動作の開始を指令する指令
手段を設けたことを特徴とし、指令が出されるまで動作
を開始しないので、指令がないときの周囲の騒音、振
動、雑音等を振動信号として誤って処理をするおそれが
ない。従って、これらによる影響を防止でき、判定の信
頼性が向上する。

【００８４】さらに、加えられた外力の大きさを外力信
号として検出する外力検出手段を設けるとともに、外力
信号を予め設定された外力基準値にて除した比率を求め
る比率演算手段と、上記比率に基づき振動信号と時系列
信号と最大値と振動基準値とのうちの少なくとも１つを
補正することにより比較手段における最大値と振動基準
値との関係を変更する補正手段と、上記比率が所定範囲
内であるか否かを判定する比率判定手段とを設けたこと
を特徴とするので、所定範囲外となるような不適切な外
力を与えたことが判り、比較の信頼性を向上させること
ができる。

【００８５】さらに、外力信号を増幅して増幅外力信号
として出力する外力信号増幅手段と振動信号を増幅して
増幅振動信号として出力する振動信号増幅手段とを設
け、比率演算手段を増幅外力信号を外力信号として用い
るものとし、変換手段を増幅振動信号を振動信号として
用いるものとし、増幅外力信号と増幅振動信号との少な
くとも一方の波高値が所定値を超えたことを検出するレ
ンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とするので、増
幅外力信号や増幅振動信号が所定値を超えたことを、す
なわち外力信号増幅手段や振動信号増幅手段が飽和する
ような大きな信号が入力されたことを検出して、測定の
信頼性の確保が可能となる。

【００８６】また、外力信号増幅手段と振動信号増幅手
段との少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅
率自動設定手段を設けたことを特徴とするので、増幅外
力信号や増幅振動信号が適切な出力範囲となるように増
幅率を容易に設定することができ、操作性が向上する。
また、Ｓ／Ｎ比の低下を防止でき判定の信頼性も向上す
る。

【００８７】また、基準値記憶手段６５の記憶部を着脱
自在に構成したので、検査対象の配管類を実施単位毎に
系統的に分類し、実施単位の分類毎に記憶部を入れ替え
て振動基準値を設定することが可能となり、検査装置の
基準値記憶手段の構成は小さなものでよくなり、装置と
して小形に構成できる。また、基準値の設定は実施単位
毎に別の装置で設定し、実施の目的にあわせて記憶部を
入れ替えて検査ができるようになり、小形で取り扱いや
すい装置が構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の配管検査装置の構
成図である。

【図２】この発明の実施の形態２の配管検査装置の構
成図である。

【図３】この発明の実施の形態３の配管検査装置の構
成図である。

【図４】この発明の実施の形態４の配管検査装置の構
成図である。

【図５】従来の打音によって異常を判断する検査方法
の構成図である。

【符号の説明】

１配管、２ハンマ、３マイクロホン、４増幅
器、５アナログＢＰＦ、６整流器、７ピークホー
ルド、８補正器、９基準値記憶手段、１０比較
器、１１加振力センサ、１２増幅器、１３整流
器、１４ピークホールド、１５比率演算器、１６
基準値設定器、１７トリガ検出器、１８表示器、１
９比率判定器、２０レンジ自動設定器、２１レン
ジオーバ検出器、３１整流器、３２ピークホール
ド、３３レンジ自動設定器、３４レンジオーバ検出
器、４１最大値演算器、５１，５２Ａ／Ｄ変換器、
６１デジタルＢＰＦ、６２整流器、５３，６３最
大値演算器、６４補正器、６５基準値記憶手段、６
６比較器、７１ウェーブレット変換器、８１短時
間ＦＦＴ演算器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G047 AB01 BC04 BC11 CA07 EA11 GG06 GG09 GG10 GG12 GG16 GG17 GG19 GG24 GG27 GG33 GG41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外力を加えられた配管から発生する振動
を振動信号として検出する信号検出手段と、上記振動信
号を複数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変換する
変換手段と、上記時系列信号の最大値を上記周波数帯域
毎に抽出する抽出手段と、配管腐食に対応する上記周波
数帯域毎の時系列信号の最大値のパターンと、振動基準
値のパターンを記憶する基準値記憶手段と、周波数帯域
毎の時系列信号の最大値のパターンと振動基準値のパタ
ーンをそれぞれ比較して配管の異常を検出する比較手段
とを備えた配管検査装置。
【請求項２】変換手段は振動信号の所定の周波数帯域
の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであり、
抽出手段は上記各帯域フィルタを通過した上記周波数成
分を整流し、この整流された周波数成分の各ピーク値の
内最大のものを各々最大値として抽出するものであるこ
とを特徴とする請求項１記載の配管検査装置。
【請求項３】変換手段は検出信号をウェーブレット変
換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段は上記
ウェーブレット変換手段による変換結果に基づき周波数
帯域毎の時系列信号の最大値を抽出するものであること
を特徴とする請求項１記載の配管検査装置。
【請求項４】変換手段は検出信号を短時間高速フーリ
エ変換する短時間高速フーリエ変換手段であり、抽出手
段は上記短時間高速フーリエ変換手段による変換結果に
基づき周波数帯域毎の時系列信号の最大値を抽出するも
のであることを特徴とする請求項１記載の配管検査装
置。
【請求項５】加えられた外力の大きさを検出する外力
検出手段を設けるとともに、外力の大きさに応じて振動
信号、時系列信号、最大値、及び振動基準値の少なくと
も１つを補正する補正手段を設けたことを特徴とする請
求項１記載の配管検査装置。
【請求項６】加えられた外力の大きさを検出する外力
検出手段を設けるとともに、外力の大きさが所定値を超
えたとき、信号検出手段、変換手段、抽出手段、及び比
較手段の少なくとも１つの動作の開始を指令する指令手
段を設けたことを特徴とする請求項１記載の配管検査装
置。
【請求項７】加えられた外力の大きさを外力信号とし
て検出する外力検出手段を設けるとともに、上記外力信
号を予め設定された外力基準値にて除した比率を求める
比率演算手段と、上記比率に基づき振動信号と、時系列
信号と、最大値と、振動基準値のうちの少なくとも１つ
を補正することにより、比較手段における最大値と振動
基準値との関係を変更する補正手段を含み、上記比率が
所定の範囲内であるか否かを判定する比率判定手段とを
設けたことを特徴とする請求項１記載の配管検査装置。
【請求項８】外力信号を増幅して増幅外力信号として
出力する外力信号増幅手段と振動信号を増幅して増幅振
動信号として出力する振動信号増幅手段とを設け、比率
演算手段は上記増幅外力信号を外力信号として用いるも
のとし、変換手段を上記増幅外力信号を振動信号として
用いるものとし、上記増幅外力信号と上記増幅振動信号
との少なくとも一方の波高値が所定値を超えたことを検
出するレンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とする
請求項７記載の配管検査装置。
【請求項９】外力信号増幅手段と振動信号増幅手段と
の少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅率自
動設定手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の配
管検査装置。
【請求項１０】基準値記憶手段は、記憶部が入れ替え
可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の
配管検査装置。