JP2000292302A - 異常箇所検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導管からの雑音中に含まれる漏洩音を効率良
く抽出し導管に存在する異常箇所の位置を精度良く特定
する。 【解決手段】 被検査管に発生する漏洩音を受信する３
つの超音波センサを備えると共に、これらセンサからの
受信信号を処理する信号処理部に、ある２つの超音波セ
ンサで受信した漏洩音からのクロススペクトルをフィル
タ処理する周波数特性Ｈ₁（ｆ）、周波数特性Ｈ
₂（ｆ）、周波数特性Ｈ₃（ｆ）及び周波数特性Ｈ
₄（ｆ）を持つ各フィルタと、少なくともｌｏｇ_j|Ｃ
（ｆ）|と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれかの周波数特性とＳＣ
ＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波
数特性１／√（Ｃ₁₁（ｆ）・Ｃ₂₂（ｆ））とをそれぞれ
重み付けして乗じた周波数特性を持つフィルタとの内一
つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、前処理
された信号から相互相関関数を演算する相関処理部とを
備えた。

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、水、油、あるい
はその他の液体またはガス等の気体を通す被検査管とし
ての例えば導管の異常箇所を検出する異常箇所検出装置
に関するもので、特に、導管の複数箇所において異常箇
所からの漏洩音を受信し、受信信号の相互相関関数を計
算することから異常箇所の位置を検出する方式を採用し
た異常箇所検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の異常箇所検出装置として
は、特開平５−８７６６９号公報に開示されているよう
に、２つのセンサで受信した受信信号に前処理および後
処理を施す異常箇所検出装置が知られている。図３５は
上述した異常箇所検出装置を示す構成図である。図３５
において、１は導管、２は異常箇所、３ａおよび３ｂは
超音波センサ、４は音圧測定器、５は相関器である。

【０００３】上述した異常箇所検出装置においては、導
管１に異常箇所２が存在すると、それにより漏洩が生
じ、それに伴い漏洩音が発生する。上記漏洩音は、雑音
とともに、上記導管１を伝搬して２つの超音波センサ３
ａおよび３ｂで受信される。受信信号は、雑音を除去す
るため、予め決められた帯域を持つバンドパスフィルタ
によりフィルタリングされる。その後、音圧測定器４を
経て、相関器５にて相互相関関数が計算され、相互相関
関数がピークをとる時間と、上記漏洩音が導管１を伝搬
する伝搬速度とから、異常箇所２の位置を特定する。

【０００４】その他の従来のこの種の異常箇所検出装置
としては、特開平８−２２６８６５号公報に開示されて
いるような、２つのセンサで受信した受信信号に前処理
および後処理を施す異常箇所検出装置が知られている。
図３６は上述した異常箇所検出装置を示す構成図であ
る。図３６において、図３５と同一部分は同一符号を付
して示しその説明は省略する。新たな符号として、３ｃ
は超音波センサである。

【０００５】上述した異常箇所検出装置においては、導
管１に異常箇所２が存在すると、それにより漏洩が生
じ、それに伴い漏洩音が発生する。上記漏洩音は、雑音
とともに、上記導管１を伝搬して３つの超音波センサ３
ａ、３ｂ、３ｃで受信される。受信信号における雑音を
除去するため、受信信号は、予め決められた帯域を持つ
バンドパスフィルタ、およびＳＣＯＴ（Smoothed Coher
ence Transform）フィルタ（Carter他著 Proc. IEEE
（Lett）, 61, 10, pp 1497-1498, 1973）によりフィル
タリングされる。その後、超音波センサ３ａと３ｂで得
られた信号を用いて、相関処理部にて相互相関関数が計
算され、さらに後処理部において包絡線検波される。

【０００６】この相互相関関数の包絡線がピークをとる
時間と、２つの超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂと
の間の距離とから、異常箇所の伝搬速度を求める。さら
に、超音波センサ３ａと３ｃで得られた信号を用いて、
相関処理部にて相互相関関数が計算され、さらに後処理
部において包絡線検波される。この相互相関関数の包絡
線がピークをとる時間と、上述の過程で求めた伝搬速度
とから、異常箇所の伝搬速度を求める。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、導管の
２箇所で超音波信号を受信し、２つの受信信号に前処理
し、次に、前処理した信号を相関処理し、さらに後処理
を施すことから、異常箇所２の位置を特定する技術が知
られている。

【０００８】しかしながら、漏洩音の周波数スペクトル
は、異常箇所の大きさや形状、および導管中を流れる媒
質にかかる圧力により変化するので、予め漏洩音の周波
数帯域を正確に予測することはできない。したがって、
相関処理の前処理として、予めその帯域が定められたバ
ンドパスフィルタでフィルタリングしても、予め定めた
周波数帯域が漏水音の持つ周波数帯域であるとは限らな
い。また、予め定めた周波数帯域が漏水音の持つ周波数
帯域であったとしても、雑音も上記周波数帯域を持つ場
合もある。

【０００９】以上のことから、上記バンドパスフィルタ
のみでは、雑音を除去するには不十分である。したがっ
て、上記バンドパスフィルタにより抽出した信号に対し
て相関処理を行うことから、異常箇所の位置の特定を行
っても、その特定精度には問題がある。

【００１０】また、上記ＳＣＯＴフィルタは、後で詳し
く述べるように、フィルタリングされたクロススペクト
ルの絶対値を、フィルタリングされる前のクロススペク
トルの絶対値とは無関係に、一定位置の発信源からの時
間的に連続的な信号の、移動する発信源からの信号であ
るか、もしくは、時間的に不連続な信号であるかの、少
なくともどちらかの特徴を持つ信号に対するレベル比を
反映した関数にするフィルタである。

【００１１】したがって、一定位置の発信源からの時間
的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの信
号であるか、もしくは、時間的に不連続な信号であるか
の、少なくともどちらかの特徴を持つ信号が雑音であれ
ば、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値
を、フィルタリングされる前のクロススペクトルの絶対
値とは無関係に、ＳＮ比を反映した関数にするので、雑
音が支配的な周波数成分を抑圧する効果を持つ。

【００１２】しかし、一定位置の発信源からの時間的に
連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの信号で
あるか、もしくは、時間的に不連続な信号であるかの、
少なくともどちらかの特徴を持つ信号が雑音であり、あ
る周波数成分において、この雑音が支配的であったとし
ても、例えば移動する発信源の移動速度が小さければ、
フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値は、漏
洩音が支配的な周波数成分の絶対値とほぼ同じレベルに
なってしまうので、ＳＮ比を十分に反映した関数にはな
らない。つまり、上記雑音が支配的な周波数成分を十分
に抑圧することはできない。

【００１３】また、工場からの機械音や、停止している
車のエンジン音のような、一定位置からの時間的に連続
な雑音に関しては、漏洩音と区別することができない。
さらに、後述するＳＣＯＴフィルタの特性から、例えば
上記工場や上記停止している車がはるか遠方にあり、こ
れらような一定位置からの時間的に連続な雑音が支配的
な周波数成分が、フィルタリングされる前のクロススペ
クトルにおいて、本来ならば無視できる程小さいレベル
であっても、この周波数成分を漏洩音が支配的な周波数
成分とほぼ同じレベルまで増幅する逆効果を生じてしま
うという問題もある。

【００１４】したがって、ＳＣＯＴフィルタを相関処理
の前処理に用いることにより、異常箇所の位置の特定を
行っても、その精度には問題がある。なお、上記バンド
パスフィルタと、上記ＳＣＯＴフィルタを組み合わせて
も、以上に述べたような課題は解決できないことは言う
までもない。

【００１５】また、後処理として、相互相関関数の包絡
線を計算し、包絡線がピークをとる時間から、異常箇所
の位置の特定を行っているが、例えば水道管からの漏水
音等の、導管からの漏洩音は、一般的に周期性のないラ
ンダム信号であり、したがって、一つの限られた測定時
間において、相互相関関数の包絡線がピークをとる時間
から、異常箇所２の位置の特定を行っても、検査の安定
性に乏しいという問題がある。

【００１６】このように、従来の異常箇所検出装置にお
ける、相関処理の前処理および後処理の方法は、異常箇
所からの漏洩音の特徴と、および導管の異常箇所の検査
の際にしばしば問題となるような雑音の特徴とを、十分
に考慮したものではなかった。したがって、異常箇所の
有無の検出精度、および位置の特定精度には問題があっ
た。

【００１７】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、異常箇所からの漏洩音の特徴と、導管の異常箇所の
検査の際にしばしば問題となるような雑音の特徴とを、
十分に考慮した前処理を施し、その後に相関処理を行
い、さらに後処理を行うようにすることにより、導管に
おける異常箇所の存在の有無と異常箇所の位置の特定の
確度や精度を向上すると共に安定した検出を可能とする
異常箇所検出装置を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る異常箇所
検出装置は、被検査管に異常箇所が存在することにより
発生する漏洩音を受信するための３つの超音波センサを
備えると共に、これら超音波センサによる漏洩音の受信
信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号
処理部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実
数、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで
受信した受信信号から求めたコヒーレンシィをγ
（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超音波センサで
受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ
₁₁（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受信した受
信信号から求めたパワースペクトルをＣ₂₂（ｆ）とし
て、

【００１９】

【数２５】

【００２０】で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持
ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフ
ィルタリングするためのフィルタＡと、上記コヒーレン
シィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγ
_l（ｆ）として、

【００２１】

【数２６】

【００２２】で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つ
フィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記３つの超音
波センサの内、２つのセンサで受信した受信信号から求
めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、

【００２３】

【数２７】

【００２４】で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つ
フィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、

【００２５】

【数２８】

【００２６】で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つ
フィルタＤと、上記４つの式の内、少なくともｌｏｇ_j
（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれか１つの周波
数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）
フィルタの周波数特性１／√（Ｃ₁₁（ｆ）・Ｃ
₂₂（ｆ））とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれ
らの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＥと
の内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部
と、上記前処理部により前処理された信号から相互相関
関数を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とする
ものである。

【００２７】また、上記フィルタＥは、｜γ（ｆ）｜ⁱ
の周波数特性、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ
（ｆ）|^1/kの内、いずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯ
Ｔフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み
付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つ
フィルタ、またはｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ
（ｆ）|^1/kの内、いずれか１つの周波数特性において、
コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる
周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフ
ィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付け
したこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィ
ルタのいずれかであることを特徴とするものである。

【００２８】また、上記前処理部は、下限周波数をｆ
ｓ、上限周波数をｆｅとして、

【００２９】

【数２９】

【００３０】で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つ
バンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とするもの
である。

【００３１】また、上記前処理部は、異常箇所が存在す
る場合としない場合の予備実験から得られる統計データ
に基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシ
ィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
_l（ｆ）を決定することを特徴とするものである。

【００３２】また、上記信号処理部は、上記相関処理部
により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに
予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相
関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたこ
とを特徴とするものである。

【００３３】また、上記後処理部は、上記平均化された
相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある
閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを
特徴とするものである。

【００３４】また、上記後処理部は、３つの超音波セン
サの内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号に
ついての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピー
クになる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの
超音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ
以外の超音波センサとで受信した受信信号についての上
記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時
間と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常
箇所の位置を特定することを特徴とするものである。

【００３５】また、上記後処理部は、異常箇所が存在す
る場合としない場合の予備実験から得られる統計データ
に基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピ
ーク値に関する閾値を決定することを特徴とするもので
ある。

【００３６】また、他の発明に係る異常箇所検出装置
は、被検査管に異常箇所が存在することにより発生する
漏洩音を受信するための２つの超音波センサを備えると
共に、これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそ
れぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部
に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上
記２つの超音波センサで受信した受信信号から求めたコ
ヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方
の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワース
ペクトルをＣ₁₁（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方
で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ₂₂
（ｆ）として、

【００３７】

【数３０】

【００３８】で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持
ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフ
ィルタリングするためのフィルタＡと、上記コヒーレン
シィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγ
_l（ｆ）として、

【００３９】

【数３１】

【００４０】で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つ
フィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記２つのセン
サで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ
（ｆ）として、

【００４１】

【数３２】

【００４２】で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つ
フィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、

【００４３】

【数３３】

【００４４】で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つ
フィルタＤと、上記４つの式の内、少なくともｌｏｇ_j
（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれか１つの周波
数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性１／√（Ｃ₁₁
（ｆ）・Ｃ₂₂（ｆ））とをそれぞれ重み付けし、重み付
けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフ
ィルタＥとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む
前処理部と、上記前処理部により前処理された信号から
相互相関関数を演算する相関処理部とを備えたことを特
徴とするものである。

【００４５】また、上記フィルタＥは、｜γ（ｆ）｜ⁱ
の周波数特性、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ
（ｆ）|^1/kの内、いずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯ
Ｔフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み
付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つ
フィルタ、またはｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ
（ｆ）|^1/kの内、いずれか１つの周波数特性において、
コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる
周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴ
（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波数特
性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波
数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかで
あることを特徴とするものである。

【００４６】また、上記前処理部は、下限周波数をｆ
ｓ、上限周波数をｆｅとして、

【００４７】

【数３４】

【００４８】で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つ
バンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とするもの
である。

【００４９】また、上記前処理部は、異常箇所が存在す
る場合としない場合の予備実験から得られる統計データ
に基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシ
ィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
_l（ｆ）を決定することを特徴とするものである。

【００５０】また、上記信号処理部は、上記相関処理部
により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに
予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相
関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたこ
とを特徴とするものである。

【００５１】また、上記後処理部は、上記平均化された
相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある
閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを
特徴とするものである。

【００５２】また、上記後処理部は、２つの超音波セン
サで受信した受信信号についての上記平均化された相互
相関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏
洩音を伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波セ
ンサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定すること
を特徴とするものである。

【００５３】さらに、上記後処理部は、異常箇所が存在
する場合としない場合の予備実験から得られる統計デー
タに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線の
ピーク値に関する閾値を決定することを特徴とするもの
である。

【００５４】また、他の発明に係る異常箇所検出装置
は、被検査管に異常箇所が存在することにより発生する
漏洩音を受信するための３つの超音波センサを備えると
共に、これらの超音波センサによる漏洩音の受信信号を
それぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部
に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上
記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信し
た受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記
２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信
信号から求めたパワースペクトルをＣ₁₁（ｆ）、上記２
つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めた
パワースペクトルをＣ₂₂（ｆ）として、

【００５５】

【数３５】

【００５６】で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持
ち、漏洩音の受信信号から求めたクロススペクトルをフ
ィルタリングするためのフィルタＡと、上記コヒーレン
シィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値をγ
₁（ｆ）として、

【００５７】

【数３６】

【００５８】で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つ
フィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記３つの超音
波センサの内、２つのセンサで受信した受信信号から求
めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、

【００５９】

【数３７】

【００６０】で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つ
フィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、

【００６１】

【数３８】

【００６２】で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つ
フィルタＤと、σ_abs（ｆ）を上記３つの超音波センサ
の内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周
波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信
信号間の分散とし、σ_φ（ｆ）を上記２つのセンサで受
信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分
割された複数個の受信信号間の分散として、

【００６３】

【数３９】

【００６４】で表わされる周波数特性Ｈ₇（ｆ）を持つ
フィルタＥと、上記３つの超音波センサの内、ある２つ
のセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトル
の絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σ
_abs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信
信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の
受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に関する閾値をσ_l
（ｆ）とし、

【００６５】

【数４０】

【００６６】で表わされる周波数特性Ｈ₈（ｆ）を持つ
フィルタＦと、上記６つの式の内、少なくともｌｏｇ_j
（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれか１つの周波
数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）
フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付
けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフ
ィルタＧとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む
前処理部と、上記前処理部により前処理された信号から
相互相関関数を演算する相関処理部とを備えたことを特
徴とするものである。

【００６７】また、上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜ⁱ
および｛１／（σ_abs（ｆ）・σ_φ（ｆ））｝ⁱの内、い
ずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、
および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付
けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数
特性を持つフィルタ、または、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）
|）、および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数
特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め
決められたある閾値以下になる周波数成分が０とするよ
うな周波数特性、もしくは、上記３つの超音波センサの
内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波
数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信
号間の分散σ_{ab s}（ｆ）と、上記２つのセンサで受信し
た２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割さ
れた複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積関する
閾値σ_l（ｆ）がある閾値以上になる周波数成分が０と
するような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特
性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波
数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかで
あることを特徴とするものである。

【００６８】また、上記前処理部は、下限周波数をｆ
ｓ、上限周波数をｆｅとして、

【００６９】

【数４１】

【００７０】で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つ
バンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とするもの
である。

【００７１】また、上記前処理部は、異常箇所が存在す
る場合としない場合の予備実験から得られる統計データ
に基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシ
ィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
_l（ｆ）、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセ
ンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶
対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σ_abs
（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号
の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信
信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に関する閾値σ_l（ｆ）
を決定することを特徴とするものである。

【００７２】また、上記信号処理部は、上記相関処理部
により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに
予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相
関関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたこ
とを特徴とするものである。

【００７３】また、上記後処理部は、上記平均化された
相互相関関数の包絡線のピーク値と、予め決められたあ
る閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定すること
を特徴とするものである。

【００７４】また、上記後処理部は、３つの超音波セン
サの内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号に
ついての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピー
クになる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの
超音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ
以外の超音波センサとで受信した受信信号についての上
記平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時
間と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常
箇所の位置を特定することを特徴とするものである。

【００７５】また、上記後処理部は、異常箇所が存在す
る場合としない場合の予備実験から得られる統計データ
に基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピ
ーク値に関する閾値を決定することを特徴とするもので
ある。

【００７６】また、さらに他の発明に係る異常箇所検出
装置は、被検査管に異常箇所が存在することにより発生
する漏洩音を受信するための２つの超音波センサを備え
ると共に、これら超音波センサによる漏洩音の受信信号
をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理
部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、
上記２つの超音波センサで受信した受信信号から求めた
コヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片
方の超音波センサで受信した受信信号から求めたパワー
スペクトルをＣ₁₁（ｆ）とし、上記２つの超音波センサ
の他方で受信した受信信号から求めたパワースペクトル
をＣ₂₂（ｆ）として、

【００７７】

【数４２】 で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持ち、漏洩音の受
信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングす
るためのフィルタＡと、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の
絶対値に関する予め決められた閾値をγ_l（ｆ）とし
て、

【００７８】

【数４３】

【００７９】で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つ
フィルタＢと、ｊを０以上のある実数、上記２つのセン
サで受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ
（ｆ）として、

【００８０】

【数４４】

【００８１】で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つ
フィルタＣと、ｋを１以上のある実数として、

【００８２】

【数４５】

【００８３】で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つ
フィルタＤと、σ_abs（ｆ）を上記２つのセンサで受信
した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の
分割された複数個の受信信号間の分散とし、σ_φ（ｆ）
を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数
スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の
分散として、

【００８４】

【数４６】

【００８５】で表わされる周波数特性Ｈ₇（ｆ）を持つ
フィルタＥと、上記２つのセンサで受信した２つの受信
信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数
個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセン
サで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相
差の分割された複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）と
の積に関する閾値をσ_l（ｆ）とし、

【００８６】

【数４７】

【００８７】で表わされる周波数特性Ｈ₈（ｆ）を持つ
フィルタＦと、上記６つの式の内、少なくともｌｏｇ_j
（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれか１つの周波
数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence Transform）
フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付
けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフ
ィルタＧとの内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む
前処理部と、上記前処理部により前処理された信号から
相互相関関数を演算する相関処理部とを備えたことを特
徴とするものである。

【００８８】また、上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜ⁱ
および｛１／（σ_abs（ｆ）・σ_φ（ｆ））｝ⁱの内、い
ずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、
および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付
けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数
特性を持つフィルタ、またはｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、
および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決め
られたある閾値以下になる周波数成分が０となるような
周波数特性、もしくは上記２つのセンサで受信した２つ
の受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割され
た複数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つ
のセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトル
の位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σ
_φ（ｆ）との積に関する閾値σ_l（ｆ）が、予め決めら
れたある閾値以上になる周波数成分が０とするような周
波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞ
れ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じ
た周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特
徴とするものである。

【００８９】また、上記前処理部は、下限周波数をｆ
ｓ、上限周波数をｆｅとして、

【００９０】

【数４８】

【００９１】で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つ
バンドパスフィルタをさらに含むことを特徴とするもの
である。

【００９２】また、上記前処理部は、異常箇所が存在す
る場合としない場合の予備実験から得られる統計データ
に基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋ、上記コヒーレンシィγ
（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
_l（ｆ）、および上記２つのセンサで受信した２つの受
信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複
数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセ
ンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位
相差の分割された複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）
との積に関する閾値σ_l（ｆ）を決定することを特徴と
するものである。

【００９３】また、上記信号処理部は、上記相関処理部
により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに
予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相
関関数の包絡線を平均化する後処理部を備えたことを特
徴とするものである。

【００９４】また、上記後処理部は、上記平均化された
相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある
閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを
特徴とするものである。

【００９５】また、上記後処理部は、２つの超音波セン
サで受信した受信信号についての上記平均化された相互
相関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏
洩音が伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波セ
ンサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定すること
を特徴とするものである。

【００９６】さらに、上記後処理部は、異常箇所が存在
する場合としない場合の予備実験から得られる統計デー
タに基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線の
ピーク値に関する閾値を決定することを特徴とするもの
である。

【００９７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明の実施の
形態１に係る異常箇所検出装置について図１から図３４
を参照しながら説明する。図１はこの発明の実施の形態
１に係る異常箇所検出装置を示す構成図である。図１に
おいて、１は水、油、あるいはその他の液体またはガス
等気体を通す被検査管としての導管、２は上記導管１の
異常箇所、６は地中である。

【００９８】また、図１に示す異常箇所検出装置は、異
常箇所２が存在することにより発生する漏洩音を受信す
るための超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃと、受信装
置７とを備えている。この図１においては、上記導管１
が上記地中６に埋もれている場合について示している
が、上記導管１は、そのすべての部分もしくはその一部
分が上記地中６より上に存在していても構わない。ま
た、上記異常箇所２が１箇所である場合について述べて
いるが、上記異常箇所２は１箇所でなくても、複数箇所
でも構わない。

【００９９】また、図１において、Ｌ１は超音波センサ
３ａと超音波センサ３ｂの間の導管１に沿った距離、Ｌ
２は超音波センサ３ｂと超音波センサ３ｃの間の導管１
に沿った距離であり、ｘは超音波センサ３ａから異常箇
所２までの導管１に沿った距離である。

【０１００】なお、図１において、導管１の中の水、
油、あるいはその他の液体またはガス等の気体は、流れ
ていても、流れていなくても構わない。また、流れてい
る場合には、流れの方向はどちら向きでも構わない。

【０１０１】なお、超音波は、人間の耳に聞こえない程
度に高い周波数の音波や弾性波を指す言葉として使われ
るが、この発明では、周波数は特に規定しないものとす
る。すなわち、この発明における「超音波」という文言
には、人間の耳で聞こえる周波数の上限の限界よりも高
い周波数の音波や弾性波に限らず、この上限よりも低い
周波数の音波や弾性波も含めた波という意味を含んでお
り、無論、人間の耳で聞こえる周波数の下限の限界より
も低い周波数の音波や弾性波という意味も含む。

【０１０２】また、図１においては、超音波センサ３
ａ、３ｂおよび３ｃが導管１に当てて置かれている場合
を示しているが、上記超音波センサ３ａ、３ｂおよび３
ｃは、上記導管１の３箇所において漏洩音を受信するこ
とが目的であり、この目的が達成できるならば、上記超
音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃは、上記導管１に直接
接触していなくても構わない。また、この目的が達成で
きるならば、上記超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃ
は、上記導管１の内部に配置されても構わない。

【０１０３】ここで、異常箇所２と、超音波センサ３
ａ、３ｂ、および３ｃとの位置関係について説明する。
３つの超音波センサの内の２つの超音波センサ、例えば
図１における超音波センサ３ｂと３ｃとの間は、地表上
に露出していて、その間に異常箇所がないことが目視に
より判断できる領域等の、異常箇所２がないことが既知
である領域である。異常箇所２は、３つの超音波センサ
の内の上記２つの超音波センサ以外の超音波センサ、例
えば図１における超音波センサ３ａと、上記２つの超音
波センサの内、上記２つの超音波センサ以外の超音波セ
ンサに近い方の超音波センサ、例えば、図１における超
音波センサ３ｂとの間に位置している。

【０１０４】図１において、受信装置７は、３つの受信
部７１と、信号処理部７２と、報知手段としての表示部
７３と、制御部７４とを含む。超音波センサ３ａ、３ｂ
および３ｃは、受信部７１に接続されている。受信部７
１は信号処理部７２に接続されている。信号処理部７２
は表示部７３に接続されている。

【０１０５】制御部７４は、受信部７１、信号処理部７
２、および表示部７３に接続されており、検査を行うた
めの情報やコマンドが入力され、また、受信部７１、信
号処理部７２、および表示部７３に対し、これらの動作
を制御するための制御信号や、検査の進行状況の情報に
関する信号を、逐次送受信してこれらの制御を司る。

【０１０６】また、受信部７１は、図示はしないが、受
信信号を増幅するためのアンプと、Ａ／Ｄ変換部とを含
む。信号処理部７２は、受信信号をフィルタリングする
ための前処理部７２ａと、超音波センサ３ａ、３ｂおよ
び３ｃで受信した３つの受信信号の内の２つの信号の相
互相関関数を計算するための相関処理部７２ｂと、相互
相関関数に包絡線検波等の処理を行うための後処理部７
２ｃとを含む。前処理部７２ａは、相関処理部７２ｂに
接続されており、相関処理部７２ｂは、後処理部７２ｃ
に接続されている。また、上記信号処理部７２は、図示
はしていないが、内部にメモリを有する。このメモリに
演算処理された種々の結果が適宜記憶される。

【０１０７】また、信号処理部７２における前処理部７
２ａは、周波数をｆとし、ｉを０以上のある実数とし、
上記超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃの内、ある２
つのセンサで受信した受信信号から求めたコヒーレンシ
ィをγ（ｆ）とし、上記２つのセンサの内の一方で受信
した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ₁₁（ｆ）
とし、上記２つのセンサの内の他方で受信した受信信号
から求めたパワースペクトルをＣ₂₂（ｆ）として、

【０１０８】

【数４９】

【０１０９】で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持つ
フィルタと、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する
閾値をγ_l（ｆ）として、

【０１１０】

【数５０】

【０１１１】で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つ
フィルタと、ｊを０以上のある実数とし、上記超音波セ
ンサ３ａ、３ｂ、および３ｃの内、上記２つのセンサで
受信した受信信号から求めたクロススペクトルをＣ
（ｆ）として、

【０１１２】

【数５１】

【０１１３】で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つ
フィルタと、ｋを１以上のある実数として、

【０１１４】

【数５２】

【０１１５】で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つ
フィルタと、式（１）における｜γ（ｆ）｜ⁱの周波数
特性と、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、お
よび式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一
方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを
重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタ
や、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および
式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の
周波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシ
ィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が
０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波
数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持
つフィルタとの内、いずれか一つあるいは２つ以上を含
んでいる。さらに、下限周波数をｆｓとし、上限周波数
をｆｅとして、

【０１１６】

【数５３】

【０１１７】で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つ
バンドパスフィルタを含んでいる。

【０１１８】上記前処理部７２ａが含んでいるフィルタ
特性において、式（５）における下限周波数ｆｓおよび
上限周波数ｆｅは、予備実験の結果に応じて決定され、
制御部７４にこれら値が入力される。また、式（１）に
おける実数ｉ、式（２）におけるコヒーレンシィの絶対
値に関する閾値γ_l（ｆ）、式（３）における実数ｊ、
および式（４）における実数ｋも、同様の予備実験の結
果に応じて決定される。

【０１１９】この予備実験は、異常箇所２が存在する場
合と、実質上、存在しない場合について、この実施の形
態１に係る異常箇所検出装置と同じか、または、同様の
異常箇所検出装置を用いて行われる。このような予備実
験から得られた統計データから、検査の状況に応じて異
常箇所２の有無や異常箇所２の位置の検出を最も精度よ
く行えるような、式（１）における実数ｉ、式（２）に
おけるコヒーレンシィの絶対値に関する閾値γ
_l（ｆ）、式（３）における実数ｊ、式（４）における
実数ｋ、および式（５）における下限周波数ｆｓと上限
周波数ｆｅが決められる。

【０１２０】なお、後述するが、漏洩音が導管１を伝搬
するときの伝搬速度が既知であれば、超音波センサ３
ａ、３ｂ、３ｃの３つの内、２つの超音波センサの間
が、地表上に露出していてその間に異常箇所がないこと
が目視により判断できる領域等の、異常箇所２がないこ
とが既知である領域である２つの超音波センサの内の一
つ、例えば図１における超音波センサ３ｃを取り除いて
も、異常箇所２の有無、異常箇所２の位置の特定を行う
ことができる。このような場合であれば、超音波センサ
３ａ、３ｂ、および３ｃの内の一つを取り除くことによ
り、検査を容易にし、検査システムを廉価にできるとい
う効果がある。

【０１２１】ここで、漏洩音の特徴および雑音の特徴に
ついて説明する。漏洩音には、一定位置の発信源からの
時間的に連続な信号であるという特徴がある。一方、例
えば水道管の漏水検査においてしばしば受信される自動
車の走行音、一時的な水道使用音等の雑音は、移動する
発信源からの信号であるか、もしくは、時間的に不連続
的な信号であるかの少なくともどちらかの特徴を持つ。

【０１２２】また、例えば水道管の漏水検査においてし
ばしば受信される工場の機械音や停止している車のエン
ジン音のように、一定位置の発信源からの時間的に連続
であるという特徴を持つ雑音も存在する。漏洩音と、こ
のような雑音とは、信号の連続性や、発信源が時間的に
移動するかどうかといった特徴からは、識別することは
できない。

【０１２３】しかし、上記工場の機械音や、上記停止し
ている車のエンジン音のように、一定位置の発信源から
の時間的に連続な信号の発信源に関しては、その発信源
が近くに存在していれば、検査に先立って、検査現場附
近の地図や、または、検査現場附近を観察することか
ら、その発信源の位置を知ることは容易であり、工場主
に工場の機械音を一時的に発生させないように依頼した
り、車の運転手にエンジン音を一時的に発生させないよ
うに依頼することにより、そのような発信源からの雑音
が発生しないようにすることが可能である。

【０１２４】また、そのような発信源が遠方にあり、検
査に先立って、その存在を知ることが容易でないような
場合もあるが、そのような場合には、その信号のレベル
は微弱であるという特徴を持つ。上述したように、漏洩
音と、雑音とは、信号の連続性や、発信源位置の時間的
な安定性や、信号レベルに、それぞれ特徴を持つ。

【０１２５】次に、図１に示した異常箇所検出装置の動
作について、図２のフローチャートを用いて説明する。
まず、制御部７４に、漏洩音の周波数帯域、超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｂの離間距離、超音波センサ３
ｂと超音波センサ３ｃの離間距離、１回の受信で取り込
むデータの時間長さ、１回の受信で取り込んだデータを
時間軸上で分割する分割数Ｎ、後述する異常箇所２の位
置の特定精度を安定させるための、データ取込みの繰り
返し回数Ｍ、および漏洩の有無を判断するための予め決
められた閾値が入力される（ステップＳ１）。なお、上
記漏洩音の周波数帯域が、未知である場合には、上記周
波数帯域が未知であるという情報が入力される。

【０１２６】また、上記１回の受信で取り込むデータの
時間長さ、および上記データ取込みの繰り返し回数Ｍ
は、許容される検査の安定性、および検査にかかる許容
時間により設定され、上記１回の受信で取り込むデータ
の長さを大きくし、上記データ取込みの繰り返し回数Ｍ
を多くすることにより、検査の安定性を増加させること
ができる。また、許容される検査時間が短ければ、上記
取り込むデータの長さを小さくし、上記データ取込みの
繰り返し回数Ｍを少なくすればよい。

【０１２７】また、制御部７４においては、検査を行っ
た日付け、検査を行った時間、超音波センサ３ａ、３
ｂ、および３ｃの種類やシリアルナンバー、検査を行っ
た導管の地図上の位置等の情報の内、すべての情報、あ
るいは、上記の情報の内のいずれか１つあるいは２つ以
上を入力できるようにし、さらに入力した情報を表示部
７３に表示できるようにし、さらに上記入力した情報
を、記録、保管しておけば、検査の安定性が増すばかり
でなく、異常箇所２の発生傾向に関するデータベースの
構築に役立つ。さらに、ある一定期間後の定期検査の際
の参照データとして役立つ作用効果を奏する。また、あ
る一定期間を過ぎて、再度の検査を行う際に、検査デー
タの再現性の確認や、経時変化の調査に役立てることも
できる。

【０１２８】次に、検査者により、検査開始のタイミン
グが入力される。上記タイミングの入力は、スイッチの
オン・オフにより行われても良いし、例えば検査者の音
声や検査者が手を叩いた音をマイクで拾うことにより行
われても良い。また、制御部７４に、タイマーを備える
ことにより、上記タイミングが入力されてからある時間
が経過した時点で、検査が開始されるようにしてもよ
い。

【０１２９】図１において、導管１に異常箇所２が存在
すると、上記異常箇所２から漏洩が生じ、それに伴って
漏洩音が発生する。発生した漏洩音は、導管１を伝搬し
て超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃで雑音とともに受
信される。

【０１３０】次に、制御部７４から、超音波センサ３
ａ、３ｂおよび３ｃでの受信を開始するための信号を受
信部７１に送信し、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３ｃ
で受信した受信信号を受信部７１に取り込む（ステップ
Ｓ２）。受信部７１において、受信信号は、増幅された
後にＡ／Ｄ変換され、信号処理部７２に含まれる前処理
部７２ａに送られる。

【０１３１】前処理部７２ａにおいて、３つの受信信号
は、時間軸上で予め決められた個数であるＮ個に各々分
割される。次に、分割されたＮ個のデータそれぞれがフ
ーリエ変換され、Ｎ個のデータそれぞれについての周波
数スペクトルが計算される。

【０１３２】超音波センサ３ａで受信した信号に関し
て、１回の受信で取り込むデータの時間長さをＴとし、
上記Ｎ個に分割されたデータの第ｎ番目のデータにおい
て、ある周波数ｆの成分における上記周波数スペクトル
の絶対値をＡn とし、その位相をφanとして、共役複素
数を表わす記号を＊とし、

【０１３３】

【数５４】

【０１３４】で表わされるパワースペクトルＣ_aa（ｆ）
が計算される。また、超音波センサ３ｂで受信した信号
に関して、上記Ｎ個に分割されたデータの第ｎ番目のデ
ータにおける、ある周波数ｆの成分における上記周波数
スペクトルの絶対値をＢn とし、その位相をφbnとし
て、

【０１３５】

【数５５】

【０１３６】で表わされるパワースペクトルＣ_bb（ｆ）
が計算される。また、超音波センサ３ｃで受信した信号
に関して、上記Ｎ個に分割されたデータの第ｎ番目のデ
ータにおける、ある周波数ｆの成分における上記周波数
スペクトルの絶対値をＣn とし、その位相をφcnとし
て、

【０１３７】

【数５６】

【０１３８】で表わされるパワースペクトルＣ_CC（ｆ）
が計算される（ステップＳ３）。

【０１３９】次に、２つの超音波センサ３ｂ、３ｃの間
の領域が地表上に露出していて、その間に異常箇所がな
いことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２が
ないことが既知である領域である２つの超音波センサの
内の一つと、前記２つの超音波センサとは異なる他の一
つの超音波センサ３ａとの組み合わせ、例えば図１にお
ける超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせ
が選択される。

【０１４０】さらに、２つの超音波センサ３ｂ、３ｃの
間の領域が地表上に露出していて、その間に異常箇所が
ないことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２
がないことが既知である領域である２つの超音波センサ
の内、上記の超音波センサの組み合わせにおいて選択さ
れなかった超音波センサ３ｃと、２つの超音波センサの
間の領域が地表上に露出していてその間に異常箇所がな
いことが目視により判断できる領域等の、異常箇所２が
ないことが既知である領域である２つの超音波センサの
他の一つの組み合わせ、例えば図１における超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせが選択される
（ステップＳ４）。

【０１４１】ここで、上記２つの超音波センサの組み合
わせ、超音波センサ３ａと３ｂの組み合わせと、超音波
センサ３ａと３ｃの組み合わせの内、超音波センサ３ａ
と３ｂの組み合わせについての信号処理方法について説
明する。２つの超音波センサ３ａおよび３ｂで受信した
受信信号のクロススペクトルＣ _ab（ｆ）が、

【０１４２】

【数５７】

【０１４３】で計算される（ステップＳ５）。クロスス
ペクトルＣ（ｆ）は、式（１）においてＣ₁₁（ｆ）＝Ｃ
_aa（ｆ）、Ｃ₂₂（ｆ）＝Ｃ_bb（ｆ）とし、式（１）の周
波数特性を持つフィルタによって、さらに、フィルタリ
ングされる。

【０１４４】ここで、式（１）の周波数特性を持つフィ
ルタの効果について詳しく説明する。式（１）は、ＳＣ
ＯＴフィルタの周波数特性に、さらに、コヒーレンシィ
γ（ｆ）の絶対値を実数ｉ乗したものを乗じたものであ
る。

【０１４５】まず、コヒーレンシィγ（ｆ）の特性につ
いて説明する。コヒーレンシィγ（ｆ）は、

【０１４６】

【数５８】

【０１４７】で計算される（ステップＳ６）。式（１
０）で表わされるコヒーレンシィγ（ｆ）は、式（１
０）に式（６）、式（７）および式（９）を代入するこ
とから分かるように、

【０１４８】

【数５９】

【０１４９】の条件が成立すると、その絶対値が１とな
る値であり、式（１１）の条件が成立しなければ、その
絶対値が１以下となる関数である。なお、Ａとφ_aは超
音波センサ３ａで受信される受信信号の周波数スペクト
ルの振幅と位相を示し、同様に、Ｂとφ_bは超音波セン
サ３ｂで受信される受信信号の周波数スペクトルの振幅
と位相（添字は時間データ）を示す。

【０１５０】式（１１）の条件が成立するということ
は、上記周波数ｆにおいて、２つの超音波センサ３ａお
よび３ｂで受信される受信信号の周波数スペクトルの振
幅比と位相差とが時間軸上で分割されたＮ個のデータ間
で一定であるということを意味している。これは、上記
周波数ｆの成分は、一定位置の発信源からの時間的に連
続的な信号であるということを意味する。つまりは、こ
の周波数ｆの信号には、漏洩音や、例えば工場の機械音
や停止している車のエンジン音のような雑音が含まれて
いるということを意味する。

【０１５１】また、式（１１）の条件が成立しないとい
うことは、上記周波数ｆにおいて、２つの超音波センサ
３ａおよび３ｂで受信される受信信号の周波数スペクト
ルの振幅比と位相差とが時間軸上で分割されたＮ個のデ
ータ間で一定でないということを意味している。つまり
は、この周波数ｆの信号は、移動する発信源からの信号
であるか、時間的に不連続的な信号であるかの、少なく
ともどちらかの性質を持つ信号であるということを意味
する。さらには、上記周波数ｆの成分には、漏洩音や、
例えば工場の機械音や停止している車のエンジン音のよ
うな雑音の他に、自動車の走行音、水道使用音や管内流
水音等の雑音も含まれているということを意味する。

【０１５２】また、ある周波数ｆにおいて、漏洩音や、
例えば工場の機械音や停止している車のエンジン音のよ
うな、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号が
支配的であれば、式（１１）は近似的には成立し、コヒ
ーレンシィγ（ｆ）の絶対値は近似的に１となるが、自
動車の走行音、水道使用音や管内流水音といった雑音等
の移動する発信源からの信号であるか、時間的に不連続
的な信号であるかの、少なくともどちらかの性質を持つ
信号が支配的になるにつれ、式（１１）は近似的にも成
立しなくなり、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値はそれ
に応じて小さい値をとる。

【０１５３】以上述べたように、式（１０）のコヒーレ
ンシィγ（ｆ）は、上記周波数ｆにおいて、２つの超音
波センサ、ここでは、超音波センサ３ａおよび３ｂで受
信される受信信号の周波数スペクトルの各周波数成分に
おいて、漏洩音や、工場の機械音や停止している車のエ
ンジン音のような、一定位置の発信源からの時間的に連
続的な信号と、自動車の走行音、水道使用音や管内流水
音といった雑音等の移動する発信源からの信号である
か、時間的に不連続的な信号であるかの、少なくともど
ちらかの性質を持つ信号とのレベル比を反映した関数で
ある。

【０１５４】次に、ＳＣＯＴフィルタの特性決定につい
て説明する（ステップＳ７）。ＳＣＯＴフィルタは、フ
ィルタリングされたクロススペクトルＣ'（ｆ）の絶対
値を、フィルタリングされる前のクロススペクトルＣ
（ｆ）の絶対値とは無関係に、一定位置の発信源からの
時間的に連続的な信号の、移動する発信源からの時間的
に不連続な信号に対するレベル比を反映した関数である
コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値と同じにするフィルタ
である。

【０１５５】したがって、一定位置の発信源からの時間
的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの時
間的に不連続な信号が雑音であれば、フィルタリングさ
れたクロススペクトルＣ'（ｆ）の絶対値を、フィルタ
リングされる前のクロススペクトルＣ（ｆ）の絶対値と
は無関係に、漏洩音の対雑音比を反映した関数にするの
で、雑音が支配的な周波数成分を抑圧する効果を持つ。

【０１５６】また、漏洩音の周波数スペクトルが雑音の
それと比較して広帯域である場合であれば、フィルタリ
ングされたクロススペクトルＣ'（ｆ）を、それに応じ
て広帯域化し、相互相関関数のサイドローブを低減し、
異常箇所２の位置の特定に関する分解能を向上させる効
果を持つ。したがって、式（１）の周波数特性を持つフ
ィルタは、上述のＳＣＯＴフィルタの特徴効果を持つ。

【０１５７】しかし、ＳＣＯＴフィルタには、以下のよ
うな問題点がある。まず、一定位置の発信源からの時間
的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの信
号であるか、もしくは、時間的に不連続な信号であるか
の、少なくともどちらかの特徴を持つ信号が雑音であ
り、ある周波数成分において、この雑音が支配的であっ
たとしても、例えば移動する発信源の移動速度が小さけ
れば、フィルタリングされたクロススペクトルの絶対値
Ｃ'（ｆ）は、漏洩音が支配的な周波数成分の絶対値と
ほぼ同じレベルになってしまうので、漏洩音の対雑音比
を十分に反映した関数にはならない。

【０１５８】つまり、上記雑音が支配的な周波数成分を
十分に抑圧することはできない。また、ＳＣＯＴフィル
タは、フィルタリングされたクロススペクトルＣ'
（ｆ）の絶対値を、一定位置の発信源からの時間的に連
続的な信号の、移動する発信源からの時間的に不連続な
信号に対するレベル比を反映した関数であるコヒーレン
シィγ（ｆ）の絶対値と同じにするので、工場からの機
械音や、停止している車のエンジン音のような、一定位
置からの時間的に連続な雑音に関しては、上記工場や上
記停止している車がはるか遠方にあり、このような一定
位置からの時間的に連続な雑音が支配的な周波数成分
が、フィルタリングされる前のクロススペクトルＣ
（ｆ）において、本来ならば無視できる程小さいレベル
であっても、この周波数成分を漏洩音が支配的な周波数
成分とほぼ同じレベルまで増幅する逆効果を生じてしま
う。

【０１５９】以上のＳＣＯＴフィルタの問題点を解決す
るために、式（１）の周波数特性を持つフィルタは、Ｓ
ＣＯＴフィルタの周波数特性に、さらにコヒーレンシィ
γ（ｆ）の絶対値を実数ｉ乗したものを乗じた特性を持
っている。ＳＣＯＴフィルタの周波数特性に、さらにコ
ヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値を実数ｉ乗したものを乗
じることは、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が大きい
値をとる周波数成分を、さらに強調して抽出し、コヒー
レンシィγ（ｆ）の絶対値が小さい値をとる周波数成分
を、さら抑圧する効果がある。

【０１６０】したがって、式（１）の周波数特性を持つ
フィルタは、一定位置の発信源からの時間的に連続的な
信号が漏洩音で、移動する発信源からの時間的に不連続
な信号が雑音であれば、移動する発信源の移動速度が小
さく、ＳＣＯＴフィルタのみの使用では、雑音が支配的
な周波数成分を十分に抑圧できないような場合であって
も、ＳＣＯＴフィルタの効果を損なうことなく、雑音が
支配的な周波数成分を十分に抑圧することができる。

【０１６１】なお、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に
関してある閾値γ_l（ｆ）を予め決めておき、式（２）
においてＣ₁₁（ｆ）＝Ｃ_aa（ｆ）、Ｃ₂₂（ｆ）＝Ｃ
_bb（ｆ）として、式（２）の周波数特性を持つフィルタ
を使用してもよい。式（２）の周波数特性を持つフィル
タは、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がコヒーレンシ
ィγ（ｆ）に関する上記閾値γ_l（ｆ）以下になる周波
数成分を完全に除去するので、一定位置の発信源からの
時間的に連続的な信号が漏洩音で、移動する発信源から
の時間的に不連続な信号が雑音であれば、移動する発信
源の移動速度が小さく、ＳＣＯＴフィルタのみの使用で
は、雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧できないよ
うな場合であっても、ＳＣＯＴフィルタの効果を損なう
ことなく、雑音が支配的な周波数成分を十分に抑圧する
ことができる。したがって、式（１）の周波数特性を持
つフィルタを使用した場合と同等の効果が得られる。

【０１６２】また、クロススペクトルＣ（ｆ）は、式
（３）においてＣ₁₁（ｆ）＝Ｃ_aa（ｆ）、Ｃ₂₂（ｆ）＝
Ｃ_bb（ｆ）として、式（３）の周波数特性を持つフィル
タによってフィルタリングされてもよい（ステップＳ
８）。

【０１６３】ここで、式（３）の周波数特性を持つフィ
ルタの効果について詳しく説明する。式（３）は、ＳＣ
ＯＴフィルタの周波数特性に、さらに、クロススペクト
ルＣ（ｆ）の絶対値の対数を乗じたものである。したが
って、式（３）の周波数特性を持つフィルタは、上述し
たＳＣＯＴフィルタの効果を持つ。

【０１６４】さらに、クロススペクトルＣ（ｆ）の絶対
値の対数を乗じることにより、クロススペクトルＣ
（ｆ）の絶対値の大小、つまり、受信信号のレベルの大
小に応じた関数を乗じていることになるので、例えば、
コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が大きい値をとる周波
数成分において、漏洩音でなく、工場からの機械音や停
止している車のエンジン音のような一定位置からの時間
的に連続な雑音が支配的になっていても、そのレベルが
低ければ、その周波数成分のレベルを、漏洩音が支配的
な周波数成分のレベルと同程度まで増幅して通過させて
しまうことはない。さらに、絶対値そのものでなく、絶
対値の対数を乗じているので、クロススペクトルＣ
（ｆ）と比較して広帯域なスペクトルが得られるので、
ＳＣＯＴフィルタの効果を損なうことはなく、サイドロ
ーブの小さい相関波形を得ることができる。

【０１６５】なお、式（４）においてＣ₁₁（ｆ）＝Ｃ_aa
（ｆ）、Ｃ₂₂（ｆ）＝Ｃ_bb（ｆ）として、式（４）の周
波数特性を持つフィルタを用いても構わない。これによ
り、クロススペクトルの絶対値Ｃ（ｆ）の大小、つま
り、受信信号のレベルの大小に応じた関数を乗じている
ことになるので、例えば、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶
対値が大きい値をとる周波数成分において、漏洩音でな
く、工場からの機械音や停止している車のエンジン音の
ような一定位置からの時間的に連続な雑音が支配的にな
っていても、そのレベルが低ければ、その周波数成分の
レベルを、漏洩音が支配的な周波数成分のレベルと同程
度まで増幅して通過させてしまうことはない。

【０１６６】さらに、クロススペクトルＣ（ｆ）の絶対
値そのものでなく、絶対値を１／ｋ乗したものを乗じて
いるので、クロススペクトルＣ（ｆ）と比較して広帯域
なスペクトルが得られるので、ＳＣＯＴフィルタの効果
を損なうことはなく、サイドローブの小さい相関波形を
得ることができる。したがって、式（３）の周波数特性
を持つフィルタを使用した場合と同等の効果が得られ
る。以上、式（１）、式（２）、式（３）、および式
（４）の周波数特性を持つフィルタの効果について述べ
た。

【０１６７】さらに、この発明の実施の形態１における
異常箇所検出装置の信号処理部の前処理部７２ａにおい
ては、式（１）における｜γ（ｆ）｜ⁱの周波数特性
と、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および
式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の
周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み
付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、
式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および式
（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の周
波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィ
γ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０
とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数
特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つ
フィルタを用いても良い。

【０１６８】このようなフィルタを用いることにより、
式（１）や式（２）の周波数特性のフィルタが持つ効果
と、式（３）や式（４）の周波数特性のフィルタが持つ
効果とを兼ね備えた効果が得られる。なお、上記周波数
特性に対する重みの係数については、上述したものと同
様の予備実験からきめればよい。

【０１６９】この発明の実施の形態１においては、以上
述べた前処理部７２ａにおけるフィルタリングにより、
漏洩音の周波数帯域が未知な場合であっても、漏洩音を
効率良く抽出できるので、式（５）の周波数特性を持つ
バンドパスフィルタは、特に用いなくても良い。したが
って、前処理部７２ａにおいて、式（５）の周波数特性
を持つバンドパスフィルタは取り除いても良い。これに
より、前処理部７２ａの構成を簡易にし、装置全体を廉
価にできるという効果がある。なお、漏洩音の周波数帯
域が既知であれば、フィルタリングされたクロススペク
トルを、さらに式（５）のバンドパスフィルタによって
フィルタリングする。これにより、漏洩音の周波数帯域
の範囲外の周波数成分を持つ雑音を完全に除去すること
ができる。

【０１７０】フィルタリングされたクロススペクトル
Ｃ'（ｆ）は、相関処理部７２ｂに送られ、逆フーリエ
変換を示す記号Ｆ^-1として逆フーリエ変換されて、超音
波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間をτとし、
式（１２）の相互相関関数φ（τ）が計算される（ステ
ップＳ９）。相関処理部７２ｂで計算された相互相関関
数φ（τ）の計算結果は、後処理部７２ｃに出力され
る。

【０１７１】

【数６０】

【０１７２】次に、後処理部７２ｃの動作について説明
する。後処理部７２ｃにおいて、上記相互相関関数φ
（τ）は包絡線検波される（ステップＳ１０）。上記包
絡線は、その都度メモリに保存される。それと同時に、
包絡線をメモリに保存した回数をカウントする。この回
数は、制御部７４から受信部７１に対してデータを取り
込むための制御信号を送信した回数と同じである。も
し、包絡線をメモリに保存した回数が、予め決められた
データ取込みの繰り返し回数Ｍより小さい値であれば、
後処理部７２ｃから制御部７４に、再度データの取り込
みを行うことを要求する信号を送信する。それに従い、
制御部７４からは、受信部７１にデータを取り込むため
の制御信号を送信する。

【０１７３】以上述べた繰り返しを、上記包絡線をメモ
リに保存した回数が、予め決められたデータ取込みの繰
り返し回数Ｍと等しくなるまで行う。上記包絡線をメモ
リに保存した回数が、予め決められたデータ取込みの繰
り返し回数Ｍと等しくなったら、この繰り返しを終了す
る（ステップＳ１１）。

【０１７４】次に、メモリに保存された上記包絡線は平
均化された後、平均化された包絡線のピーク値Ａabと、
上記平均化された包絡線がピークになるときの、超音波
センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τabが求めら
れる（ステップＳ１２）。

【０１７５】以上述べた信号処理は、超音波センサ３ａ
および超音波センサ３ｂの組み合わせに関して行われた
が、超音波センサ３ａおよび３ｂの組み合わせに関して
行われるのと平行して、超音波センサ３ａおよび超音波
センサ３ｃの組み合わせに関しても行われる。これによ
り、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｃの組み合
わせに関しても、上記平均化された相互相関関数φ
（τ）の包絡線のピーク値Ａaｃと、上記平均化された
包絡線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受
信時間に対する遅延時間τaｃが得られる。

【０１７６】次に、超音波センサ３ａおよび超音波セン
サ３ｂの間の平均化された相互相関関数の包絡線のピー
ク値Ａabと、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｃ
の間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａ
aｃの内、いずれか一方、もしくは両方の値が、予め決
められた異常箇所２の有無を判定するための閾値に比べ
て、大か小かを判定する。これにより、異常箇所２の有
無が判定される（ステップＳ１３，Ｓ１４）。

【０１７７】異常箇所２の有無を判定するための上記閾
値は、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｂの間の
平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａabに関
する閾値であっても、また、超音波センサ３ａおよび超
音波センサ３ｃの間の平均化された相互相関関数の包絡
線のピーク値Ａaｃに関する閾値であってもよい。ま
た、上記閾値は、超音波センサ３ａおよび超音波センサ
３ｂの間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク
値Ａabと、超音波センサ３ａおよび超音波センサ３ｃの
間の平均化された相互相関関数の包絡線のピーク値Ａa
ｃとの積や、和に関する閾値であっても構わない。

【０１７８】また、異常箇所２の有無を判定するための
上記閾値は、平均化された相互相関関数の包絡線のピー
ク値に関する閾値でなくても、受信信号のレベルに関す
る閾値であっても良いし、その周波数スペクトルの絶対
値に関する閾値、フィルタリングでれたクロススペクト
ルＣ（ｆ）の絶対値に関する閾値であってもよい。その
場合は、前処理部７２の段階で異常箇所２の有無が判定
される。

【０１７９】また、異常箇所２の有無に関する判定は、
これら全ての閾値の内、いずれか一つによって判定して
もよいし、２つあるいは３つ以上の情報を組み合わせて
判定してもよい。

【０１８０】上記閾値は、予備実験により決められてい
る。この予備実験は、異常箇所２が存在する場合と、実
質上存在しない場合について、この実施の形態１に係る
異常箇所検出装置と同じか、または、同様の異常箇所検
出装置を用いて行われる。このような予備実験から得ら
れた統計データから、異常箇所２の有無を判定するため
の上記閾値データが予め決められている。

【０１８１】また、上記閾値は、異常箇所２の有無の判
定だけでなく、異常箇所２の形状やサイズをクラス分け
するためのものであってもよい。この場合、上記予備実
験は、異常箇所２の形状やサイズに関してクラス分けさ
れる各場合について、この実施の形態１に係る異常箇所
検出装置と同じか、または、同様の異常箇所検出装置を
用いて行われる。

【０１８２】なお、上記の大小関係に関する情報の内、
より多くの情報を組み合わせて異常箇所の有無の判定を
行えば、より確度の高い判定を行うことができる効果が
得られる。特に、各判定結果について異なる重み付けを
行って重み付け多数決の論理を使って判定すれば、上記
の３つの判定結果がバラバラの判定結果になったとき、
より確度の高い判定結果を得ることができる。重み付け
多数決の判定に使う重みの係数については、上述したも
のと同様の予備実験からきめれば、判定の確度はさらに
高くできる。

【０１８３】異常箇所２があると判定された場合、超音
波センサ３ａと３ｂとの間の離間距離と、超音波センサ
３ｂと超音波センサ３ｃの間の離間距離と、超音波セン
サ３ａと３ｂとの間の平均化された相互相関関数の包絡
線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時
間に対する遅延時間τabと、超音波センサ３ａと３ｃと
の間の平均化された相互相関関数の包絡線がピークにな
るときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延
時間τaｃとから、超音波センサ３ａから異常箇所２ま
でのの導管１に沿った距離ｘが式（１３）により特定さ
れる。

【０１８４】

【数６１】

【０１８５】なお、漏洩音が導管１を伝搬するときの伝
搬速度が既知であれば、超音波センサ３ａ、３ｂ、およ
び３ｃの内、２つの超音波センサの間が、地表上に露出
していてその間に異常箇所がないことが目視により判断
できる領域等の、異常箇所２がないことが既知である領
域である２つの超音波センサの内の一つ、例えば、図１
における超音波センサ３ｃを取り除いても、異常箇所２
の有無、異常箇所２の位置の特定を行うことができる。
例えば、超音波センサ３ｃを取り除いた場合、超音波セ
ンサ３ａから異常箇所２までの距離ｘは、漏洩音が導管
１を伝搬するときの伝搬速度をｖとし、式（１４）で与
えられる。これにより、検査を容易にし、検査システム
を廉価にできるという効果がある。

【０１８６】

【数６２】

【０１８７】このように求められた異常箇所２の有無、
および特定された異常箇所２の位置は、表示部７３に出
力される（ステップＳ１５）。表示部７３では、異常箇
所２の有無、および特定された異常箇所２の位置を表示
する。これらの情報は、単に表示するだけでなく、検査
結果の記録として、記録、保管しておけば、異常箇所の
発生傾向に関するデータベースの構築に役立つだけでな
く、ある一定期間後の定期検査の際の参照データとして
役立つ作用効果を奏する。

【０１８８】また、表示部７３には、上述したように、
異常箇所２の有無に関する情報が入力された。この情報
は２値の情報である。したがって、これを光のオン・オ
フや、表示のほかに警報音のオン・オフなど、検査者の
五感に反応する形式で検査者に報知できるように表示部
以外に他の報知手段を設けて伝えるようにしても良い。
また、検査にかかる許容時間が多い場合には、異常箇所
２の有無や、異常箇所２の位置の特定に関する判断を、
検査者が平均化された包絡線を目で見て判断しても良
い。このような場合には、言うまでもないが、表示部２
において異常箇所２の有無や特定した漏水箇所の表示を
行う機能を取り除いても構わない。これにより、装置が
低廉化できる作用効果が得られることは言うまでもな
い。

【０１８９】また、表示部７３において、平均化された
包絡線、平均化された包絡線のピーク値、平均化された
包絡線がピークになる時間、超音波センサ３ａ、３ｂ、
および３ｃで得られた受信信号波形、上記受信信号の周
波数スペクトル、上記受信信号から求めたコヒーレンシ
ィなどの内、すべての情報、あるいは、上記の情報の内
のいずれか１つあるいは２つ以上を表示し、これらの情
報を、さらに記録、保管しておけば、検査の安定性が増
すばかりでなく、異常箇所の発生傾向に関するデータベ
ースの構築に役立つ。さらに、ある一定期間後の定期検
査の際の参照データとして役立つ作用効果を奏する。ま
た、ある一定期間を過ぎて、再度の検査を行う際に、検
査データの再現性の確認や、経時変化の調査に役立てる
こともできる。

【０１９０】次に、以上述べた異常箇所２の位置の特定
方法に関して、その効果を確認した実験結果を図３から
図３４を用いて示す。図３は、上記実験の実験系を示す
ものであり、８は消火栓、９はレコーダー、１０は計算
機である。また、導管１はここでは水道管であり、超音
波センサ３ｂと超音波センサ３ｃの間は、導管１が地上
に出ていて異常箇所２が存在しないことが目視により判
断できる領域である。また、超音波センサ３ａと超音波
センサ３ｂの間の導管１に沿った離間距離Ｌ１は１９．
８ｍであり、超音波センサ３ｂと超音波センサ３ｃの間
の導管１に沿った離間距離Ｌ２は１０ｍである。また、
超音波センサ３ａから異常箇所２までの導管１に沿った
離間距離ｘを実測したところ、この値は９ｍであった。

【０１９１】図３において、３つの超音波センサ３ａ、
３ｂ、および３ｃで、異常箇所２からの漏洩音を受信
し、レコーダー９に受信信号を記録した。レコーダー９
で受信した受信信号は、計算機１０に取り込み、計算機
１０上で、図１に示した前処理部７２ａ、相関処理部７
２ｂ、後処理部７２ｃにおける処理と同じ処理を行い、
異常箇所２の位置を特定した。なお、漏洩音の周波数帯
域は未知であるとし、１回の受信で取り込むデータの時
間長さを１秒とし、１回の受信で取り込んだデータを時
間軸上で分割する分割数Ｎを１２とし、データ取り込み
の繰り返し回数Ｍを１０とした。また、この実験は、異
常箇所２が存在するという前提のもとで行ったので、異
常箇所の有無を判定するための閾値は設定しなかった。

【０１９２】図４〜図３４は、図３の実験系において、
超音波センサ３ａ、３ｂ、および３ｃで得られた受信信
号波形、受信信号の周波数スペクトルの絶対値、受信信
号のパワースペクトルの絶対値、上記３つの超音波セン
サの内の２つの超音波センサで受信した受信信号から求
めたクロススペクトルの絶対値、フィルタリングされた
クロススペクトルの絶対値、相互相関関数の包絡線、お
よび平均化された相互相関関数の包絡線を示す図であ
る。

【０１９３】上記実験においては、異常箇所２が存在す
るという前提のもとで行い、異常箇所の有無を判定する
ための閾値は設定しなかったので、図４〜図３４におけ
る受信信号波形、受信信号の周波数スペクトルの絶対
値、受信信号のパワースペクトルの絶対値、上記３つの
超音波センサの内の２つの超音波センサで受信した受信
信号から求めたクロススペクトルの絶対値、フィルタリ
ングされたクロススペクトルの絶対値、相互相関関数の
包絡線、および平均化された相互相関関数の包絡線の値
は、異常箇所の有無を判定するための閾値との大小関係
を比較されることはない。

【０１９４】したがって、図４〜図３４における受信信
号波形、受信信号の周波数スペクトルの絶対値、受信信
号のパワースペクトルの絶対値、上記３つの超音波セン
サの内の２つの超音波センサで受信した受信信号から求
めたクロススペクトルの絶対値、フィルタリングされた
クロススペクトルの絶対値、相互相関関数の包絡線、お
よび平均化された相互相関関数の包絡線の値は、図を見
易くするために、適当な値を１として規格化し、相対振
幅として示されている。

【０１９５】図４は、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３
ｃで１回の受信で受信した受信信号波形である。図４
（ａ）は超音波センサ３ａで受信した受信信号波形であ
り、図４（ｂ）は超音波センサ３ｂで受信した受信信号
波形であり、図４（ｃ）は超音波センサ３ｃで受信した
受信信号波形である。

【０１９６】図５は、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３
ｃで１回の受信で受信した受信信号を時間軸上でＮ個に
分割し、Ｎ個に分割したその１個目のデータに関して求
めた周波数スペクトルの絶対値であり、図５（ａ）は超
音波センサ３ａで１回の受信で受信した受信信号に関す
るものであり、図５（ｂ）は超音波センサ３ｂで１回の
受信で受信した受信信号に関するものであり、図５
（ｃ）は超音波センサ３ｃで１回の受信で受信した受信
信号に関するものである。

【０１９７】図６は、超音波センサ３ａ、３ｂおよび３
ｃで受信した受信信号の周波数スペクトルと、式（６）
〜式（８）とを用いて求めたパワースペクトルの絶対値
である。図６（ａ）は、超音波センサ３ａで受信した受
信信号から求めたパワースペクトルの絶対値であり、図
６（ｂ）は、超音波センサ３ｂで受信した受信信号から
求めたパワースペクトルの絶対値であり、図６（ｃ）
は、超音波センサ３ｃで受信した受信信号から求めたパ
ワースペクトルの絶対値である。

【０１９８】図７は、超音波センサ３ａと超音波３ｂの
組み合わせ、および超音波センサ３ａおよび３ｃの組み
合わせに関するクロススペクトルの絶対値であり、図７
（ａ）は、超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み
合わせから求めたクロススペクトルの絶対値、図７
（ｂ）は、超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み
合わせから求めたクロススペクトルの絶対値である。

【０１９９】前処理部７２ａにおけるフィルタに、式
（１）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペ
クトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされ
たクロススペクトルの絶対値を図８に示す。図８（ａ）
は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに
関するもの、図８（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波セ
ンサ３ｃの組み合わせに関するものである。式（１）に
おける実数ｉは１とした。

【０２００】図８のフィルタリングされたクロススペク
トルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図９に
示す。図９（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３
ｂの組み合わせに関するもの、図９（ｂ）は超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するもので
ある。

【０２０１】図９の相互相関関数を包絡線検波して求め
た包絡線を図１０に示す。図１０（ａ）は超音波センサ
３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図
１０（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組
み合わせに関するものである。

【０２０２】図１０（ａ）において、包絡線がピークに
なるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延
時間τabは０．２５ｍｓ、図１０（ｂ）において、包絡
線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時
間に対する遅延時間τaｃは６．５４ｍｓである。これ
らの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式
（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ
３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．７０ｍとなっ
た。

【０２０３】図１０の包絡線を求める過程を予め決めら
れたデータ取込みの繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それ
らを平均化して求めた、平均化された包絡線を図１１に
示す。図１１（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ
３ｂの組み合わせに関するもの、図１１（ｂ）は超音波
センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するも
のである。

【０２０４】図１１（ａ）において、平均化された包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τabは０．５４ｍｓ、図１１（ｂ）に
おいて、平均化された包絡線がピークになるときの超音
波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは
６．２９ｍｓである。これらの遅延時間から、図３にお
ける異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、
異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距
離ｘは９．４３ｍとなった。

【０２０５】このように、式（１）の周波数特性を持つ
フィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングす
ることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定するこ
とができた。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ
受信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定
精度がさらに向上する効果が見られた。

【０２０６】前処理部７２ａにおけるフィルタに、式
（２）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペ
クトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされ
たクロススペクトルの絶対値を図１２に示す。図１２
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図１２（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。式
（２）におけるコヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関す
る閾値γ_l（ｆ）は０．５とした。

【０２０７】図１２のフィルタリングされたクロススペ
クトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図１
３に示す。図１３（ａ）は超音波センサ３ａと超音波セ
ンサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１３（ｂ）は超
音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関す
るものである。

【０２０８】図１３の相互相関関数を包絡線検波して求
めた包絡線を図１４に示す。図１４（ａ）は超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、
図１４（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの
組み合わせに関するものである。

【０２０９】図１４（ａ）において、包絡線がピークに
なるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延
時間τabは０．５４ｍｓ、図１４（ｂ）において、包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τaｃは６．１７ｍｓである。これら
の遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式
（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ
３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４２ｍとなっ
た。

【０２１０】図１４の包絡線を求める過程を予め決めら
れた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して
求めた平均化された包絡線を図１５に示す。図１５
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図１５（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。

【０２１１】図１５（ａ）において、平均化された包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τabは０．５４ｍｓ、図１５（ｂ）に
おいて、平均化された包絡線がピークになるときの超音
波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは
６．１７ｍｓである。これらの遅延時間から、図３にお
ける異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、
異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距
離ｘは９．４２ｍとなった。

【０２１２】このように、式（２）の周波数特性を持つ
フィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングす
ることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定するこ
とができた。

【０２１３】前処理部７２ａにおけるフィルタに、式
（３）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペ
クトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされ
たクロススペクトルの絶対値を図１６に示す。図１６
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図１６（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。式
（３）における実数ｊは自然対数の底であるｅ＝２．７
１８２８１８・・・とした。

【０２１４】図１６のフィルタリングされたクロススペ
クトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図１
７に示す。図１７（ａ）は超音波センサ３ａと超音波セ
ンサ３ｂの組み合わせに関するもの、図１７（ｂ）は超
音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関す
るものである。

【０２１５】図１７の相互相関関数を包絡線検波して求
めた包絡線を図１８に示す。図１８（ａ）は超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、
図１８（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの
組み合わせに関するものである。

【０２１６】図１８（ａ）において、包絡線がピークに
なるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延
時間τabは０．５０ｍｓ、図１８（ｂ）において、包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τaｃは６．６３ｍｓである。これら
の遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式
（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ
３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４９ｍとなっ
た。

【０２１７】図１８の包絡線を求める過程を予め決めら
れた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して
求めた平均化された包絡線を図１９に示す。図１９
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図１９（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。

【０２１８】図１９（ａ）において、平均化された包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τabは０．５４ｍｓ、図１９（ｂ）に
おいて、平均化された包絡線がピークになるときの超音
波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは
６．４６ｍｓである。これらの遅延時間から、図３にお
ける異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、
異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距
離ｘは９．４４ｍとなった。

【０２１９】このように、式（３）の周波数特性を持つ
フィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングす
ることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定するこ
とができた。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ
受信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定
精度がさらに向上する効果が見られた。

【０２２０】前処理部７２ａにおけるフィルタに、式
（４）の周波数特性を持つフィルタを用いてクロススペ
クトルをフィルタリングして求めたフィルタリングされ
たクロススペクトルの絶対値を図２０に示す。図２０
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図２０（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。式
（４）における実数ｋは２とした。

【０２２１】図２０のフィルタリングされたクロススペ
クトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図２
１に示す。図２１（ａ）は超音波センサ３ａと超音波セ
ンサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２１（ｂ）は超
音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関す
るものである。

【０２２２】図２１の相互相関関数を包絡線検波して求
めた包絡線を図２２に示す。図２２（ａ）は超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、
図２２（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの
組み合わせに関するものである。

【０２２３】図２２（ａ）において、包絡線がピークに
なるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延
時間τabは０．６３ｍｓ、図２２（ｂ）において、包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τaｃは６．２９ｍｓである。これら
の遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式
（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ
３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．３４ｍとなっ
た。

【０２２４】図２２の包絡線を求める過程を予め決めら
れた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して
求めた平均化された包絡線を図２３に示す。図２３
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図２３（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。

【０２２５】図２３（ａ）において、平均化された包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τabは０．７１ｍｓ、図２３（ｂ）に
おいて、平均化された包絡線がピークになるときの超音
波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは
６．２９ｍｓである。これらの遅延時間から、図３にお
ける異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、
異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距
離ｘは９．２６ｍとなった。

【０２２６】このように、式（４）の周波数特性を持つ
フィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングす
ることにより、異常箇所２の位置を精度良く特定するこ
とができた。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ
受信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定
精度がさらに向上する効果が見られた。

【０２２７】次に、前処理部７２ａにおけるフィルタ
に、式（１）における｜γ（ｆ）｜ⁱの周波数特性と、
式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および式
（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の周
波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付
けし、これらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式
（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および式
（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の周
波数特性において、式（２）のように、コヒーレンシィ
γ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数成分が０
とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数
特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つ
フィルタの例として、式（１）における｜γ（ｆ）｜ⁱ
の周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）
|）の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性と
を１：１：１で重み付けし、これらを乗じた式（１５）
の周波数特性Ｈ₆（ｆ）を持つフィルタを用いてクロス
スペクトルをフィルタリングして求めたフィルタリング
されたクロススペクトルの絶対値を図２４に示す。

【０２２８】図２４（ａ）は超音波センサ３ａと超音波
センサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２４（ｂ）は
超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関
するものである。式（１５）における実数ｉは１、実数
ｊは自然対数の底であるｅ＝２．７１８２８１８・・・
とした。

【０２２９】

【数６３】

【０２３０】図２４のフィルタリングされたクロススペ
クトルを逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図２
５に示す。図２５（ａ）は超音波センサ３ａと超音波セ
ンサ３ｂの組み合わせに関するもの、図２５（ｂ）は超
音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関す
るものである。

【０２３１】図２５の相互相関関数を包絡線検波して求
めた包絡線を図２６に示す。図２６（ａ）は超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、
図２６（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの
組み合わせに関するものである。

【０２３２】図２６（ａ）において、包絡線がピークに
なるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延
時間τabは０．５４ｍｓ、図２６（ｂ）において、包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τaｃは６．４２ｍｓである。これら
の遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式
（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ
３ａからの導管１に沿った距離ｘは９．４４ｍとなっ
た。

【０２３３】図２６の包絡線を求める過程を予め決めら
れた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して
求めた平均化された包絡線を図２７に示す。図２７
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図２７（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。

【０２３４】図２７（ａ）において、平均化された包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τabは０．５８ｍｓ、図２７（ｂ）に
おいて、平均化された包絡線がピークになるときの超音
波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは
６．２５ｍｓである。これらの遅延時間から、図３にお
ける異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、
異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距
離ｘは９．３９ｍとなった。

【０２３５】このように、式（１）における｜γ（ｆ）
｜ⁱの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ
（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの
内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの
周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性
を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ
（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの
内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）のよ
うに、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下
になる周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣ
ＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗
じた周波数特性を持つフィルタの例として、式（１）に
おける｜γ（ｆ）｜ⁱの周波数特性と、式（３）におけ
るｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）の周波数特性と、ＳＣＯＴフ
ィルタの周波数特性とを１：１：１で重み付けし、これ
らを乗じた式（１５）の周波数特性Ｈ₆（ｆ）を持つフ
ィルタを用いてクロススペクトルをフィルタリングする
ことにより、異常箇所２の位置を精度良く特定すること
ができた。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ受
信を繰り返し、包絡線を平均化することにより、特定精
度がさらに向上する効果が見られた。

【０２３６】なお、比較のため、前処理部７２ａにおい
て、クロススペクトルをフィルタリングするためのフィ
ルタを用いずに処理を行った時の結果を以下に示す。前
処理部７２ａにおいて、クロススペクトルをフィルタリ
ングするためのフィルタを用いずに、クロススペクトル
を逆フーリエ変換して求めた相互相関関数を図２８に示
す。図２８（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３
ｂの組み合わせに関するもの、図２８（ｂ）は超音波セ
ンサ３ａと超音波センサ３ｃの組み合わせに関するもの
である。

【０２３７】図２８の相互相関関数を包絡線検波して求
めた包絡線を図２９に示す。図２９（ａ）は超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、
図２９（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの
組み合わせに関するものである。

【０２３８】図２９（ａ）において、包絡線がピークに
なるときの、超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅
延時間τabは４．４２ｍｓ、図２９（ｂ）において、包
絡線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時
間に対する遅延時間τaｃは６．２９ｍｓである。これ
らの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式
（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ
３ａからの導管１に沿った距離ｘは−１．９１ｍとなっ
た。

【０２３９】図２９の包絡線を求める過程を予め決めら
れた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して
求めた平均化された包絡線を図３０に示す。図３０
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図３０（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。

【０２４０】図３０（ａ）において、平均化された包絡
線がピークになるときの、超音波センサ３ａでの受信時
間に対する遅延時間τabは４．４２ｍｓ、図３０（ｂ）
において、平均化された包絡線がピークになるときの超
音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは
６．２１ｍｓである。これらの遅延時間から、図３にお
ける異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、
異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距
離ｘは−２．４６ｍとなった。

【０２４１】このように、前処理部７２ａにおいて、ク
ロススペクトルをフィルタリングするためのフィルタを
用いずに処理を行った場合、包絡線の平均化を行わない
場合、行った場合とも、異常箇所２の位置を精度良く特
定することはできなかった。

【０２４２】さらに、比較のため、前処理部７２ａにお
けるフィルタにＳＣＯＴフィルタのみを用いて処理を行
った時の結果を以下に示す。前処理部７２ａにおけるフ
ィルタに、ＳＣＯＴフィルタのみを用いてクロススペク
トルをフィルタリングして求めたフィルタリングされた
クロススペクトルの絶対値を図３１に示す。図３１
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図３１（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。

【０２４３】図３１のクロススペクトルを逆フーリエ変
換して求めた相互相関関数を図３２に示す。図３２
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図３２（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。

【０２４４】図３２の相互相関関数を包絡線検波して求
めた包絡線を図３３に示す。図３３（ａ）は超音波セン
サ３ａと超音波センサ３ｂの組み合わせに関するもの、
図３３（ｂ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｃの
組み合わせに関するものである。

【０２４５】図３３（ａ）において、包絡線がピークに
なるときの超音波センサ３ａでの受信時間に対する遅延
時間τabは０．６３ｍｓ、図３３（ｂ）において、包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τaｃは−０．０４ｍｓである。これ
らの遅延時間から、図３における異常箇所２の位置を式
（１３）により特定すると、異常箇所２の超音波センサ
３ａからの導管１に沿った距離ｘは１４．６ｍとなっ
た。

【０２４６】図３３の包絡線を求める過程を予め決めら
れた繰り返し回数Ｍだけ繰り返し、それらを平均化して
求めた平均化された包絡線を図３４に示す。図３４
（ａ）は超音波センサ３ａと超音波センサ３ｂの組み合
わせに関するもの、図３４（ｂ）は超音波センサ３ａと
超音波センサ３ｃの組み合わせに関するものである。

【０２４７】図３４（ａ）において、平均化された包絡
線がピークになるときの超音波センサ３ａでの受信時間
に対する遅延時間τabは０．５０ｍｓ、図３４（ｂ）に
おいて、平均化された包絡線がピークになるときの超音
波センサ３ａでの受信時間に対する遅延時間τaｃは−
０．０８ｍｓである。これらの遅延時間から、図３にお
ける異常箇所２の位置を式（１３）により特定すると、
異常箇所２の超音波センサ３ａからの導管１に沿った距
離ｘは１４．２１ｍとなった。

【０２４８】このように、前処理部７２ａにおけるフィ
ルタにＳＣＯＴフィルタのみを用いて処理を行った場
合、包絡線の平均化を行わない場合、行った場合とも、
異常箇所２の位置を精度良く特定することはできなかっ
た。

【０２４９】以上の実験結果から、この発明の実施の形
態１における信号処理部７２の前処理部７２ａにおける
信号処理により、導管の異常箇所を、従来よりも精度良
く特定できることが実験的にも確認された。さらに、後
処理部７２ｃにおける信号処理により、導管の異常箇所
の特定を従来よりも安定して特定できることが、実験的
にも確認された。

【０２５０】また、以上述べた実験結果から、この発明
の実施の形態１における信号処理法により、漏洩音の周
波数帯域が未知な場合であっても、異常箇所２の位置を
精度良く特定できることが実験的にも確認された。

【０２５１】この発明の実施の形態１においては、従来
とは異なり、相関処理の前処理に、式（１）の周波数特
性を持つフィルタと、式（２）の周波数特性を持つフィ
ルタと、式（３）の周波数特性を持つフィルタと、式
（４）の周波数特性を持つフィルタと、式（１）におけ
る｜γ（ｆ）｜ⁱの周波数特性と、式（３）におけるｌ
ｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ
（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯ
Ｔフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じ
た周波数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏ
ｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）
|^1/kの内、いずれか一方の周波数特性において、式
（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）がある閾値以
下になる周波数成分が０とするような周波数特性と、Ｓ
ＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを
乗じた周波数特性を持つフィルタとの内のいずれか一
つ、または、二つ以上の周波数特性を持つフィルタを持
ち合わせているので、漏洩音の周波数帯域が未知な場合
であっても異常箇所２の位置を精度良く特定することが
できる。

【０２５２】また、一定位置の発信源からの時間的に連
続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの時間的に
不連続な信号が雑音であれば、移動する発信源の移動速
度が小さく、ＳＣＯＴフィルタのみでは、雑音が支配的
な周波数成分を十分に抑圧できないような場合であって
も、漏洩箇所の位置を精度良く特定することができる。

【０２５３】また、一定位置の発信源からの時間的に連
続的な信号が、漏洩音だけでなく、工場からの機械音や
停止している車のエンジン音のような雑音であり、この
雑音が支配的になっている周波数成分に関しても、精度
良く漏洩箇所の特定を行うことができる。

【０２５４】さらに、相互相関関数の包絡線を、複数回
の繰り返し測定から平均化するという平均化処理をさら
に行うことによって、漏洩音や雑音が、ランダムで周期
性のない信号であるという問題を克服することができ、
異常箇所２の位置の特定を安定して行うことができる。

【０２５５】実施の形態２．次に、この発明の実施の形
態２に係る異常箇所検出装置について説明する。この実
施の形態２に係る異常箇所検出装置は、図１に示す実施
の形態２と同様な構成を備えるが、信号処理部７２内の
前処理部７２ａは、式（１）で表される周波数特性Ｈ₁
（ｆ）を持つフィルタと、式（２）で表される周波数特
性Ｈ₂（ｆ）を持つフィルタと、式（３）で表される周
波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つフィルタと、式（４）で表さ
れる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つフィルタの他に、後述
する周波数特性を持つフィルタの内、いずれか一つまた
は二つ以上のフィルタを含んでいる。

【０２５６】すなわち、信号処理部７２内の前処理部７
２ａは、周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持つフィルタと、周波
数特性Ｈ₂（ｆ）を持つフィルタと、周波数特性Ｈ
₃（ｆ）を持つフィルタと、周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つ
フィルタと、σ_abs（ｆ）を上記３つの超音波センサ３
ａ、３ｂ及び３ｃの内、ある２つのセンサで受信した２
つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割さ
れた複数個の受信信号間の分散とし、σ_φ（ｆ）を上記
２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペク
トルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散と
して、

【０２５７】

【数６４】

【０２５８】で表わされる周波数特性Ｈ₇（ｆ）を持つ
フィルタと、上記３つの超音波センサ３ａ、３ｂ及び３
ｃの内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の
周波数スペクトルの振幅の絶対値の比の分割された複数
個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセン
サで受信した受信信号の周波数スペクトルの位相差の分
割された複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に
関する閾値をσ_l（ｆ）とし、

【０２５９】

【数６５】

【０２６０】で表わされる周波数特性Ｈ₈（ｆ）を持つ
フィルタと、式（１）における｜γ（ｆ）｜ⁱ、および
式（１６）における｛１／（σ_abs（ｆ）・σ
_φ（ｆ））｝ⁱの内、いずれか一方の周波数特性と、式
（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）及び式（４）に
おける|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の周波数特性
と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、こ
れらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）に
おけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）におけ
る|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の周波数特性にお
いて、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶
対値が予め決められた閾値以下になる周波数成分が０と
するような周波数特性、もしくは、式（１７）のよう
に、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで
受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の
比の分割された複数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）
と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波
数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間
の分散σ_φ（ｆ）との積が予め決められた閾値以上にな
る周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴ
フィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた
周波数特性を持つフィルタと、の内、いずれか一つある
いは２つ以上を含んでいる。

【０２６１】さらに、下限周波数をｆｓとし、上限周波
数をｆｅとして、式（５）で表わされる周波数特性Ｈ₅
（ｆ）を持つバンドパスフィルタを含んでいる。

【０２６２】上記前処理部７２ａが含んでいるフィルタ
特性において、式（５）における下限周波数ｆｓおよび
上限周波数ｆｅは、予備実験の結果に応じて決定され、
制御部７４にこれら値が入力される。また、式（１）に
おける実数ｉ、式（２）におけるコヒーレンシィの絶対
値に関する閾値γ_l（ｆ）、式（３）における実数ｊ、
式（４）における実数ｋ、および式（１７）における上
記３つの超音波センサの内のある２つのセンサで受信し
た２つの受信信号の周波数スペクトルの振幅の絶対値の
比の分割された複数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）
と、上記２つのセンサで受信した受信信号の周波数スペ
クトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散
σ_φ（ｆ）との積に関する閾値をσ_l（ｆ）も、同様の
予備実験の結果に応じて決定される。

【０２６３】この予備実験は、異常箇所２が存在する場
合と、実質上、存在しない場合について、この実施の形
態２に係る異常箇所検出装置と同じか、または、同様の
異常箇所検出装置を用いて行われる。このような予備実
験から得られた統計データから、検査の状況に応じて、
異常箇所２の有無や異常箇所２の位置の検出を最も精度
よく行なえるような、式（１）における実数ｉ、式
（２）におけるコヒーレンシィの絶対値に関する閾値γ
_l（ｆ）、式（３）における実数ｊ、式（４）における
実数ｋ、および式（１７）における上記３つの超音波セ
ンサの内のある２つのセンサで受信した２つの受信信号
の周波数スペクトルの振幅の絶対値の比の分割された複
数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセ
ンサで受信した受信信号の周波数スペクトルの位相差の
分割された複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積
に関する閾値をσ_l（ｆ）も、同様の予備実験の結果に
応じて決定される。

【０２６４】また、実施の形態２と同様に、漏洩音が導
管１を伝搬するときの伝搬速度が既知であれば、超音波
センサ３ａ、３ｂ、３ｃの３つの内、２つの超音波セン
サの間が地表上に露出していてその間に異常箇所がない
ことが目視により判断できる領域等の異常箇所２がない
ことが既知である領域である２つの超音波センサの内の
一つ、例えば、図１における超音波センサ３ｃを取り除
いても、異常箇所２の有無、異常箇所２の位置の特定を
行うことができる。このような場合であれば、超音波セ
ンサ３ａ、３ｂ、および３ｃの内の一つを取り除くこと
により、検査を容易にし、検査システムを廉価にできる
という効果がある。

【０２６５】また、この実施の形態２に係る異常箇所検
出装置は、実施の形態２と同様に、図２に示すフローチ
ャートに従って動作し、同様な効果を奏する。なお、そ
の詳細な説明は省略する。また、この発明の実施の形態
２における異常箇所検出装置の信号処理部の前処理部７
２ａにおいては、式（１）における｜γ（ｆ）｜ⁱの周
波数特性と、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）
|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いず
れか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特
性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフ
ィルタや、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、
および式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか
一方の周波数特性において、式（２）のように、コヒー
レンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数
成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタ
の周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特
性を持つフィルタを用いても良い。

【０２６６】このようなフィルタを用いることにより、
式（１）や式（２）の周波数特性のフィルタが持つ効果
と、式（３）や式（４）の周波数特性のフィルタが持つ
効果とを兼ね備えた効果が得られる。なお、上記周波数
特性に対する重みの係数については、上述したものと同
様の予備実験からきめればよい。

【０２６７】次に、ある周波数ｆにおける、２つの超音
波センサで受信した受信信号の周波数スペクトルの絶対
値の比Ａｎ／Ｂｎの分割されたＮ個のデータの間の分散
をσ _abs（ｆ）、２つの超音波センサで受信した受信信
号の周波数スペクトルの位相差φａｎ−φｂｎの分割さ
れたＮ個にデータに関する分散をσ_φ（ｆ）とし、

【０２６８】

【数６６】

【０２６９】で表される周波数特性を持つ関数σ'
（ｆ）について説明する。この関数σ'（ｆ）は、２つ
の超音波センサで受信した受信信号において、振幅比と
位相差が、Ｎ個に分割されたデータの間での分散が小さ
い、つまり、時間的なばらつきが小さい周波数成分ほど
大きな値を持つ関数である。したがって、式（１８）の
周波数特性は、２つの超音波センサで受信される受信信
号の周波数スペクトルの各周波数成分において、漏洩音
や、工場の機械音や停止している車のエンジン音のよう
な、一定位置の発信源からの時間的に連続的な信号と、
自動車の走行音、水道使用音や管内流水音といった雑音
等の移動する発信源からの信号であるか、時間的に不連
続的な信号であるかの、少なくともどちらかの性質を持
つ信号とのレベル比を反映した関数である。つまり、式
（１８）の関数σ'（ｆ）の物理的な意味は、コヒーレ
ンシィの絶対値｜γ（ｆ）｜の物理的な意味と同じであ
る。

【０２７０】したがって、クロススペクトルＣ（ｆ）
は、式（１）において、コヒーレンシィの絶対値｜γ
（ｆ）｜に式（１８）の右辺を代入し、式（１６）の周
波数特性を持つフィルタによりフィルタリングしても、
式（１）の周波数特性を持つフィルタによりフィルタリ
ングを行った場合と同様の効果が得られる。

【０２７１】また、クロススペクトルＣ（ｆ）は、式
（２）において、コヒーレンシィの絶対値｜γ（ｆ）｜
に式（１８）の右辺を代入し、式（１７）の周波数特性
を持つフィルタによりフィルタリングしても、式（２）
の周波数特性を持つフィルタによりフィルタリングを行
った場合と同様の効果が得られる。

【０２７２】さらに、この発明の実施の形態２における
異常箇所検出装置の信号処理部の前処理部７２ａにおい
ては、式（１６）における｛１／（σ_abs（ｆ）・σ_φ
（ｆ））｝ⁱの周波数特性と、式（３）におけるｌｏｇ_j
（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|
^1/kの内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィ
ルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波
数特性を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇ_j（|
Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの
内、いずれか一方の周波数特性において、式（１７）の
ように、２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波
数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信
号間の分散σ_abs（ｆ）と、２つのセンサで受信した２
つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された
複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に関する閾
値σ_l（ｆ）が、ある閾値以上になる周波数成分が０と
するような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特
性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性を持つフ
ィルタを用いても良い。

【０２７３】このようなフィルタを用いることにより、
式（１６）や式（１７）の周波数特性のフィルタが持つ
効果と、式（３）や式（４）の周波数特性のフィルタが
持つ効果とを兼ね備えた効果が得られる。なお、上記周
波数特性に対する重みの係数については、上述したもの
と同様の予備実験からきめればよい。

【０２７４】この発明の実施の形態２においては、以上
述べた前処理部７２ａにおけるフィルタリングにより、
漏洩音の周波数帯域が未知な場合であっても、漏洩音を
効率良く抽出できるので、式（５）の周波数特性を持つ
バンドパスフィルタは、特に用いなくても良い。したが
って、前処理部７２ａにおいて、式（５）の周波数特性
を持つバンドパスフィルタは取り除いても良い。これに
より、前処理部７２ａの構成を簡易にし、装置全体を廉
価にできるという効果がある。なお、漏洩音の周波数帯
域が既知であれば、フィルタリングされたクロススペク
トルを、さらに式（５）のバンドパスフィルタによって
フィルタリングする。これにより、漏洩音の周波数帯域
の範囲外の周波数成分を持つ雑音を完全に除去すること
ができる。

【０２７５】この実施の形態２における異常箇所２の位
置の特定方法に関して、その効果を確認する実験結果
は、実施の形態１と同様に、図３から図３４に示され
る。この実施の形態２において、前処理部におけるフィ
ルタに、式（１）における｜γ（ｆ）｜ⁱ、および式
（１６）における｛１／（σ_abs（ｆ）・σ
_φ（ｆ））｝ⁱの内、いずれか一方の周波数特性と、式
（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）及び式（４）に
おける|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の周波数特性
と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、こ
れらを乗じた周波数特性を持つフィルタや、式（３）に
おけるｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および式（４）におけ
る|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一方の周波数特性にお
いて、式（２）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶
対値が予め決めれれた閾値以下になる周波数成分が０と
するような周波数特性、もしくは、式（１７）のよう
に、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで
受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の
比の分割された複数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）
と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波
数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間
の分散σ_φ（ｆ）との積が予め決めれれた閾値以上にな
る周波数成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴ
フィルタの周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた
周波数特性を持つフィルタの例として、式（１）におけ
る｜γ（ｆ）｜ⁱの周波数特性と、式（３）におけるｌ
ｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）の周波数特性と、ＳＣＯＴフィル
タの周波数特性とを１：１：１で重み付けし、これらを
乗じた式（１５）の周波数特性Ｈ₆（ｆ）を持つフィル
タを用いてクロススペクトルをフィルタリングして求め
たフィルタリングされたクロススペクトルの絶対値は、
図２４に示す実施の形態１と同様なものを得ることがで
き、異常箇所２の位置を精度良く特定することができ
る。また、予め決められた繰り返し回数Ｍだけ受信を繰
り返し、包絡線を平均化することにより、特定精度がさ
らに向上する効果が見られた。

【０２７６】このように、この発明の実施の形態２にお
いては、従来とは異なり、相関処理の前処理に、式
（１）の周波数特性を持つフィルタと、式（２）の周波
数特性を持つフィルタと、式（３）の周波数特性を持つ
フィルタと、式（４）の周波数特性を持つフィルタと、
式（１６）の周波数特性を持つフィルタと、式（１７）
の周波数特性を持つフィルタと、式（１）における｜γ
（ｆ）｜ⁱおよび式（１６）における｛１／（σ
_abs（ｆ）・σ_φ（ｆ））｝ⁱの内、いずれか一つの周波
数特性を持つフィルタと、式（３）におけるｌｏｇ_j（|
Ｃ（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの
内、いずれか一方の周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの
周波数特性とを重み付けし、これらを乗じた周波数特性
を持つフィルタや、式（３）におけるｌｏｇ_j（|Ｃ
（ｆ）|）、および式（４）における|Ｃ（ｆ）|^1/kの
内、いずれか一方の周波数特性において、式（２）もし
くは式（１７）のように、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶
対値が予め決めれれた閾値以下になる周波数成分が０と
するような周波数特性、もしくは、上記２つのセンサで
受信した受信信号の周波数スペクトルの振幅の絶対値の
比の、分割された複数個の受信信号間の分散σ
_abs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した受信信号の
周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信信
号間の分散σ_φ（ｆ）との積が予め決められたある閾値
以上になる周波数成分が０とするような周波数特性と、
ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とを重み付けし、これら
を乗じた周波数特性を持つフィルタとの内のいずれか一
つ、または、二つ以上の周波数特性を持つフィルタを持
ち合わせているので、漏洩音の周波数帯域が未知な場合
であっても異常箇所２の位置を精度良く特定することが
できる。

【０２７７】また、一定位置の発信源からの時間的に連
続的な信号が漏洩音で、移動する発信源からの時間的に
不連続な信号が雑音であれば、移動する発信源の移動速
度が小さく、ＳＣＯＴフィルタのみでは、雑音が支配的
な周波数成分を十分に抑圧できないような場合であって
も、漏洩箇所の位置を精度良く特定することができる。

【０２７８】また、一定位置の発信源からの時間的に連
続的な信号が、漏洩音だけでなく、工場からの機械音や
停止している車のエンジン音のような雑音であり、この
雑音が支配的になっている周波数成分に関しても、精度
良く漏洩箇所の特定を行うことができる。

【０２７９】さらに、相互相関関数の包絡線を、複数回
の繰り返し測定から平均化するという平均化処理をさら
に行うことによって、漏洩音や雑音が、ランダムで周期
性のない信号であるという問題を克服することができ、
異常箇所２の位置の特定を、安定して行うことができ
る。

【０２８０】上述した実施の形態２に係る異常箇所検出
装置は、実施の形態１と同様な実施形態を採用すること
ができ、要約すれば次の通りとなる。 １．被検査管に異常箇所が存在することにより発生する
漏洩音を受信するための３つの超音波センサを備えると
共に、これらの超音波センサによる漏洩音の受信信号を
それぞれ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部
に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上
記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信し
た受信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記
２つのセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信
信号から求めたパワースペクトルをＣ₁₁（ｆ）、上記２
つの超音波センサの他方で受信した受信信号から求めた
パワースペクトルをＣ₂₂（ｆ）として、式（１）で表わ
される周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号
から求めたクロススペクトルをフィルタリングするため
のフィルタＡと、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値
に関する予め決められた閾値をγ₁（ｆ）として、式
（２）で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つフィル
タＢと、ｊを０以上のある実数、上記３つの超音波セン
サの内、２つのセンサで受信した受信信号から求めたク
ロススペクトルをＣ（ｆ）として、式（３）で表わされ
る周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つフィルタＣと、ｋを１以
上のある実数として、式（４）で表わされる周波数特性
Ｈ₄（ｆ）を持つフィルタＤと、σ_{a bs}（ｆ）を上記３つ
の超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した２つ
の受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割され
た複数個の受信信号間の分散とし、σ_φ（ｆ）を上記２
つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクト
ルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分散とし
て、式（１６）で表わされる周波数特性Ｈ₇（ｆ）を持
つフィルタＥと、上記３つの超音波センサの内、ある２
つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクト
ルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散
σ_abs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受
信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個
の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に関する閾値をσ
_l（ｆ）とし、式（１７）で表わされる周波数特性Ｈ
₈（ｆ）を持つフィルタＦと、上記６つの式の内、少な
くともｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれ
か１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothed Coherence
TrＡｎsform）フィルタの周波数特性とをそれぞれ重み
付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波
数特性を持つフィルタＧとの内、一つまたは二つ以上の
フィルタを含む前処理部と、上記前処理部により前処理
された信号から相互相関関数を演算する相関処理部とを
備える。

【０２８１】２．上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜ⁱお
よび｛１／（σ_abs（ｆ）・σ_φ（ｆ））｝ⁱの内、いず
れか一つの周波数特性と、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、お
よび|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付
けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数
特性を持つフィルタ、または、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）
|）、および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数
特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め
決められたある閾値以下になる周波数成分が０とするよ
うな周波数特性、もしくは、上記３つの超音波センサの
内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波
数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信
号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信し
た２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割さ
れた複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積関する
閾値σ_l（ｆ）がある閾値以上になる周波数成分が０と
するような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特
性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波
数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかで
ある。

【０２８２】３．上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、
上限周波数をｆｅとして、式（５）で表わされる周波数
特性Ｈ₅（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに含
む。

【０２８３】４．上記前処理部は、異常箇所が存在する
場合としない場合の予備実験から得られる統計データに
基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィ
γ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
_l（ｆ）、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセ
ンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶
対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σ_abs
（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号
の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信
信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に関する閾値σ_l（ｆ）
を決定する。

【０２８４】５．上記信号処理部は、上記相関処理部に
より演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予
め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関
関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備える。

【０２８５】６．上記後処理部は、上記平均化された相
互相関関数の包絡線のピーク値と、予め決められたある
閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定する。

【０２８６】７．上記後処理部は、３つの超音波センサ
の内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号につ
いての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピーク
になる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの超
音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ以
外の超音波センサとで受信した受信信号についての上記
平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間
と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常箇
所の位置を特定する。

【０２８７】８．上記後処理部は、異常箇所が存在する
場合としない場合の予備実験から得られる統計データに
基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピー
ク値に関する閾値を決定する。

【０２８８】９．被検査管に異常箇所が存在することに
より発生する漏洩音を受信するための２つの超音波セン
サを備えると共に、これら超音波センサによる漏洩音の
受信信号をそれぞれ受信部を介して入力し信号処理する
信号処理部に、ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のあ
る実数、上記２つの超音波センサで受信した受信信号か
ら求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサ
の内の片方の超音波センサで受信した受信信号から求め
たパワースペクトルをＣ₁₁（ｆ）とし、上記２つの超音
波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワース
ペクトルをＣ₂₂（ｆ）として、式（１）で表わされる周
波数特性Ｈ₁（ｆ）を持ち、漏洩音の受信信号から求め
たクロススペクトルをフィルタリングするためのフィル
タＡと、上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する
予め決められた閾値をγ_l（ｆ）として、式（２）で表
わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つフィルタＢと、ｊ
を０以上のある実数、上記２つのセンサで受信した受信
信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、式
（３）で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つフィル
タＣと、ｋを１以上のある実数として、式（４）で表わ
される周波数特性Ｈ ₄（ｆ）を持つフィルタＤと、σ_abs
（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の
周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受
信信号間の分散とし、σ_φ（ｆ）を上記２つのセンサで
受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の
分割された複数個の受信信号間の分散として、式（１
６）で表わされる周波数特性Ｈ₇（ｆ）を持つフィルタ
Ｅと、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周
波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信
信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信
した２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割
された複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に関
する閾値をσ_l（ｆ）とし、式（１７）で表わされる周
波数特性Ｈ₈（ｆ）を持つフィルタＦと、上記６つの式
の内、少なくともｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）と|Ｃ（ｆ）|
^1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smoothe
d Coherence TrＡｎsform）フィルタの周波数特性とを
それぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性
を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの内、一つまた
は二つ以上のフィルタを含む前処理部と、上記前処理部
により前処理された信号から相互相関関数を演算する相
関処理部とを備える。

【０２８９】１０．上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜ⁱ
および｛１／（σ_abs（ｆ）・σ_φ（ｆ））｝ⁱの内、い
ずれか一つの周波数特性と、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、
および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付
けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数
特性を持つフィルタ、またはｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、
および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決め
られたある閾値以下になる周波数成分が０となるような
周波数特性、もしくは上記２つのセンサで受信した２つ
の受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割され
た複数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つ
のセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトル
の位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σ
_φ（ｆ）との積に関する閾値σ_l（ｆ）が、予め決めら
れたある閾値以上になる周波数成分が０とするような周
波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞ
れ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じ
た周波数特性を持つフィルタのいずれかである。

【０２９０】１１．上記前処理部は、下限周波数をｆ
ｓ、上限周波数をｆｅとして、式（５）で表わされる周
波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つバンドパスフィルタをさらに
含む。

【０２９１】１２．上記前処理部は、異常箇所が存在す
る場合としない場合の予備実験から得られる統計データ
に基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋ、上記コヒーレンシィγ
（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
_l（ｆ）、および上記２つのセンサで受信した２つの受
信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複
数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセ
ンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位
相差の分割された複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）
との積に関する閾値σ_l（ｆ）を決定する。

【０２９２】１３．上記信号処理部は、上記相関処理部
により演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに
予め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相
関関数の包絡線を平均化する後処理部を備える。

【０２９３】１４．上記後処理部は、上記平均化された
相互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある
閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定する。

【０２９４】１５．上記後処理部は、２つの超音波セン
サで受信した受信信号についての上記平均化された相互
相関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏
洩音が伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波セ
ンサの各離間距離とから異常箇所の位置を特定する。

【０２９５】１６．上記後処理部は、異常箇所が存在す
る場合としない場合の予備実験から得られる統計データ
に基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピ
ーク値に関する閾値を決定する。

【０２９６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、異常
箇所からの漏洩音の特徴と、導管の異常箇所の検査の際
にしばしば問題となるような雑音の特徴とを、十分に考
慮した前処理を施し、その後に相関処理を行い、さらに
後処理を行うようにすることにより、雑音中に含まれる
導管からの漏洩音を、漏洩音の周波数帯域が未知であ
り、且つ、導管の漏洩箇所の検査においてしばしば問題
となるような雑音が存在するような場合であっても、漏
洩音を効率良く抽出し、導管に存在する異常箇所の存在
の有無と位置を精度良く特定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１及び２による漏洩箇
所検出装置の構成を示す模式図である。

【図２】 この発明の実施の形態１及び２における信号
処理方法を説明するための説明図である。

【図３】 この発明の実施の形態１及び２における信号
処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図４】 この発明の実施の形態１及び２における信号
処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態１及び２における信号
処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図６】 この発明の実施の形態１及び２における信号
処理方法を説明するための説明図である。

【図７】 この発明の実施の形態１及び２における信号
処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図８】 この発明の実施の形態１及び２における信号
処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図９】 この発明の実施の形態１及び２における信号
処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法を説明するための説明図である。

【図１１】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図１２】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図１３】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図１４】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法を説明するための説明図である。

【図１５】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図１６】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図１７】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図１８】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法を説明するための説明図である。

【図１９】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図２０】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図２１】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図２２】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法を説明するための説明図である。

【図２３】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図２４】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図２５】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図２６】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法を説明するための説明図である。

【図２７】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図２８】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図２９】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図３０】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法を説明するための説明図である。

【図３１】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図３２】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図３３】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図３４】 この発明の実施の形態１及び２における信
号処理方法の効果を説明するための説明図である。

【図３５】 従来例に係る漏洩箇所検出装置を説明する
ための構成図である。

【図３６】 従来例に係る漏洩箇所検出装置を説明する
ための構成図である。

【符号の説明】

１ 導管、２ 漏洩箇所、３ａ 超音波センサ、３ｂ
超音波センサ、３ｃ超音波センサ、４ 音圧測定器、５
相関器、６ 地中、７ 受信装置、７１受信部、７２
信号処理部、７２ａ 前処理部、７２ｂ 相関処理部、
７２ｃ 後処理部、７３ 表示部、７４ 制御部、８
消火栓、９ レコーダー、１０ 計算機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 和彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 和高 修三 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2G067 AA12 DD13 EE02 EE03 EE06

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検査管に異常箇所が存在することによ
   り発生する漏洩音を受信するための３つの超音波センサ
   を備えると共に、 これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ
   受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、 ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記３
   つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した受
   信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つ
   のセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号
   から求めたパワースペクトルをＣ₁₁（ｆ）、上記２つの
   超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワ
   ースペクトルをＣ₂₂（ｆ）として、 【数１】 で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持ち、漏洩音の受
   信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングす
   るためのフィルタＡと、 上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決め
   られた閾値をγ_l（ｆ）として、 【数２】 で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つフィルタＢ
   と、 ｊを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、
   ２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペ
   クトルをＣ（ｆ）として、 【数３】 で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つフィルタＣ
   と、 ｋを１以上のある実数として、 【数４】 で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つフィルタＤ
   と、 上記４つの式の内、少なくともｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）
   と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣ
   ＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波
   数特性１／√（Ｃ₁₁（ｆ）・Ｃ₂₂（ｆ））とをそれぞれ
   重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた
   周波数特性を持つフィルタＥとの内、一つまたは二つ以
   上のフィルタを含む前処理部と、 上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数
   を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とする異常
   箇所検出装置。
2. 【請求項２】 上記フィルタＥは、｜γ（ｆ）｜ⁱの周
   波数特性、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|
   ^1/kの内、いずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィ
   ルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けし
   たこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィル
   タ、またはｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|
   ^1/kの内、いずれか１つの周波数特性において、コヒー
   レンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数
   成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタ
   の周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこ
   れらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタの
   いずれかであることを特徴とする請求項１に記載の異常
   箇所検出装置。
3. 【請求項３】 上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、上
   限周波数をｆｅとして、 【数５】 で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つバンドパスフ
   ィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１または２
   に記載の異常箇所検出装置。
4. 【請求項４】 上記前処理部は、異常箇所が存在する場
   合としない場合の予備実験から得られる統計データに基
   づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィγ
   （ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ_l（ｆ）
   を決定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かに記載の異常箇所検出装置。
5. 【請求項５】 上記信号処理部は、上記相関処理部によ
   り演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予め
   決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関関
   数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたことを
   特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の異常箇
   所検出装置。
6. 【請求項６】 上記後処理部は、上記平均化された相互
   相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾値
   との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特徴
   とする請求項５に記載の異常箇所検出装置。
7. 【請求項７】 上記後処理部は、３つの超音波センサの
   内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号につい
   ての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピークに
   なる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの超音
   波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ以外
   の超音波センサとで受信した受信信号についての上記平
   均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間
   と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常箇
   所の位置を特定することを特徴とする請求項５または６
   に記載の異常箇所検出装置。
8. 【請求項８】 上記後処理部は、異常箇所が存在する場
   合としない場合の予備実験から得られる統計データに基
   づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピーク
   値に関する閾値を決定することを特徴とする請求項５な
   いし７のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
9. 【請求項９】 被検査管に異常箇所が存在することによ
   り発生する漏洩音を受信するための２つの超音波センサ
   を備えると共に、 これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ
   受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、 ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記２
   つの超音波センサで受信した受信信号から求めたコヒー
   レンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超
   音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペク
   トルをＣ₁₁（ｆ）、上記２つの超音波センサの他方で受
   信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ
   ₂₂（ｆ）として、 【数６】 で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持ち、漏洩音の受
   信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングす
   るためのフィルタＡと、 上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決め
   られた閾値をγ_l（ｆ）として、 【数７】 で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つフィルタＢ
   と、 ｊを０以上のある実数、上記２つのセンサで受信した受
   信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、 【数８】 で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つフィルタＣ
   と、 ｋを１以上のある実数として、 【数９】 で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つフィルタＤ
   と、 上記４つの式の内、少なくともｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）
   と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣ
   ＯＴフィルタの周波数特性１／√（Ｃ₁₁（ｆ）・Ｃ
   ₂₂（ｆ））とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれ
   らの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＥと
   の内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部
   と、 上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数
   を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とする異常
   箇所検出装置。
10. 【請求項１０】 上記フィルタＥは、｜γ（ｆ）｜ⁱの
    周波数特性、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）
    |^1/kの内、いずれか１つの周波数特性と、ＳＣＯＴフィ
    ルタの周波数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けし
    たこれらの周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィル
    タ、またはｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、および|Ｃ（ｆ）|
    ^1/kの内、いずれか１つの周波数特性において、コヒー
    レンシィγ（ｆ）の絶対値がある閾値以下になる周波数
    成分が０とするような周波数特性と、ＳＣＯＴ（Smooth
    ed Coherence Transform）フィルタの周波数特性とをそ
    れぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を
    乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかであること
    を特徴とする請求項９に記載の異常箇所検出装置。
11. 【請求項１１】 上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、
    上限周波数をｆｅとして、 【数１０】 で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つバンドパスフ
    ィルタをさらに含むことを特徴とする請求項９または１
    ０に記載の異常箇所検出装置。
12. 【請求項１２】 上記前処理部は、異常箇所が存在する
    場合としない場合の予備実験から得られる統計データに
    基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィ
    γ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
    _l（ｆ）を決定することを特徴とする請求項９ないし１
    １のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
13. 【請求項１３】 上記信号処理部は、上記相関処理部に
    より演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予
    め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関
    関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたこと
    を特徴とする請求項９ないし１２のいずれかに記載の異
    常箇所検出装置。
14. 【請求項１４】 上記後処理部は、上記平均化された相
    互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾
    値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特
    徴とする請求項１３に記載の異常箇所検出装置。
15. 【請求項１５】 上記後処理部は、２つの超音波センサ
    で受信した受信信号についての上記平均化された相互相
    関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏洩
    音を伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波セン
    サの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを
    特徴とする請求項１３または１４に記載の異常箇所検出
    装置。
16. 【請求項１６】 上記後処理部は、異常箇所が存在する
    場合としない場合の予備実験から得られる統計データに
    基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピー
    ク値に関する閾値を決定することを特徴とする請求項１
    ３ないし１５のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
17. 【請求項１７】 被検査管に異常箇所が存在することに
    より発生する漏洩音を受信するための３つの超音波セン
    サを備えると共に、 これらの超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞ
    れ受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、 ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記３
    つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信した受
    信信号から求めたコヒーレンシィをγ（ｆ）、上記２つ
    のセンサの内の片方の超音波センサで受信した受信信号
    から求めたパワースペクトルをＣ₁₁（ｆ）、上記２つの
    超音波センサの他方で受信した受信信号から求めたパワ
    ースペクトルをＣ₂₂（ｆ）として、 【数１１】 で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持ち、漏洩音の受
    信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングす
    るためのフィルタＡと、 上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決め
    られた閾値をγ₁（ｆ）として、 【数１２】 で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つフィルタＢ
    と、 ｊを０以上のある実数、上記３つの超音波センサの内、
    ２つのセンサで受信した受信信号から求めたクロススペ
    クトルをＣ（ｆ）として、 【数１３】 で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つフィルタＣ
    と、 ｋを１以上のある実数として、 【数１４】 で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つフィルタＤ
    と、 σ_abs（ｆ）を上記３つの超音波センサの内、ある２つ
    のセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトル
    の絶対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散と
    し、σ_φ（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受
    信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個
    の受信信号間の分散として、 【数１５】 で表わされる周波数特性Ｈ₇（ｆ）を持つフィルタＥ
    と、 上記３つの超音波センサの内、ある２つのセンサで受信
    した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の
    分割された複数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、
    上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数ス
    ペクトルの位相差の分割された複数個の受信信号間の分
    散σ_φ（ｆ）との積に関する閾値をσ_l（ｆ）とし、 【数１６】 で表わされる周波数特性Ｈ₈（ｆ）を持つフィルタＦ
    と、 上記６つの式の内、少なくともｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）
    と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣ
    ＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波
    数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの
    周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの
    内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、 上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数
    を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とする異常
    箇所検出装置。
18. 【請求項１８】 上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜ⁱお
    よび｛１／（σ_abs（ｆ）・σ_φ（ｆ））｝ⁱの内、いず
    れか一つの周波数特性と、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、お
    よび|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
    と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付
    けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数
    特性を持つフィルタ、または、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）
    |）、および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数
    特性において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め
    決められたある閾値以下になる周波数成分が０とするよ
    うな周波数特性、もしくは、上記３つの超音波センサの
    内、ある２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波
    数スペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信
    号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信し
    た２つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割さ
    れた複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積関する
    閾値σ_l（ｆ）がある閾値以上になる周波数成分が０と
    するような周波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特
    性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの周波
    数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタのいずれかで
    あることを特徴とする請求項１７に記載の異常箇所検出
    装置。
19. 【請求項１９】 上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、
    上限周波数をｆｅとして、 【数１７】 で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つバンドパスフ
    ィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１７または
    １８に記載の異常箇所検出装置。
20. 【請求項２０】 上記前処理部は、異常箇所が存在する
    場合としない場合の予備実験から得られる統計データに
    基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋおよび上記コヒーレンシィ
    γ（ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
    _l（ｆ）、上記３つの超音波センサの内、ある２つのセ
    ンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの絶
    対値の比の分割された複数個の受信信号間の分散σ_abs
    （ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２つの受信信号
    の周波数スペクトルの位相差の分割された複数個の受信
    信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に関する閾値σ_l（ｆ）
    を決定することを特徴とする請求項１７ないし１９のい
    ずれかに記載の異常箇所検出装置。
21. 【請求項２１】 上記信号処理部は、上記相関処理部に
    より演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予
    め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関
    関数の包絡線を平均化する後処理部をさらに備えたこと
    を特徴とする請求項１７ないし２０のいずれかに記載の
    異常箇所検出装置。
22. 【請求項２２】 上記後処理部は、上記平均化された相
    互相関関数の包絡線のピーク値と、予め決められたある
    閾値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを
    特徴とする請求項２１記載の異常箇所検出装置。
23. 【請求項２３】 上記後処理部は、３つの超音波センサ
    の内、ある２つの超音波センサで受信した受信信号につ
    いての上記平均化された相互相関関数の包絡線がピーク
    になる時間と、３つの超音波センサの内、上記２つの超
    音波センサの片方のセンサと上記２つの超音波センサ以
    外の超音波センサとで受信した受信信号についての上記
    平均化された相互相関関数の包絡線がピークになる時間
    と、上記３つの超音波センサの各離間距離とから異常箇
    所の位置を特定することを特徴とする請求項２１または
    ２２に記載の異常箇所検出装置。
24. 【請求項２４】 上記後処理部は、異常箇所が存在する
    場合としない場合の予備実験から得られる統計データに
    基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピー
    ク値に関する閾値を決定することを特徴とする請求項２
    １ないし２３のいずれかに記載の異常箇所検出装置。
25. 【請求項２５】 被検査管に異常箇所が存在することに
    より発生する漏洩音を受信するための２つの超音波セン
    サを備えると共に、 これら超音波センサによる漏洩音の受信信号をそれぞれ
    受信部を介して入力し信号処理する信号処理部に、 ｆを受信信号の周波数、ｉを０以上のある実数、上記２
    つの超音波センサで受信した受信信号から求めたコヒー
    レンシィをγ（ｆ）、上記２つのセンサの内の片方の超
    音波センサで受信した受信信号から求めたパワースペク
    トルをＣ₁₁（ｆ）とし、上記２つの超音波センサの他方
    で受信した受信信号から求めたパワースペクトルをＣ₂₂
    （ｆ）として、 【数１８】 で表わされる周波数特性Ｈ₁（ｆ）を持ち、漏洩音の受
    信信号から求めたクロススペクトルをフィルタリングす
    るためのフィルタＡと、 上記コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値に関する予め決め
    られた閾値をγ_l（ｆ）として、 【数１９】 で表わされる周波数特性Ｈ₂（ｆ）を持つフィルタＢ
    と、 ｊを０以上のある実数、上記２つのセンサで受信した受
    信信号から求めたクロススペクトルをＣ（ｆ）として、 【数２０】 で表わされる周波数特性Ｈ₃（ｆ）を持つフィルタＣ
    と、 ｋを１以上のある実数として、 【数２１】 で表わされる周波数特性Ｈ₄（ｆ）を持つフィルタＤ
    と、 σ_abs（ｆ）を上記２つのセンサで受信した２つの受信
    信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複数
    個の受信信号間の分散とし、σ_φ（ｆ）を上記２つのセ
    ンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位
    相差の分割された複数個の受信信号間の分散として、 【数２２】 で表わされる周波数特性Ｈ₇（ｆ）を持つフィルタＥ
    と、 上記２つのセンサで受信した２つの受信信号の周波数ス
    ペクトルの絶対値の比の分割された複数個の受信信号間
    の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセンサで受信した２
    つの受信信号の周波数スペクトルの位相差の分割された
    複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）との積に関する閾
    値をσ_l（ｆ）とし、 【数２３】 で表わされる周波数特性Ｈ₈（ｆ）を持つフィルタＦ
    と、 上記６つの式の内、少なくともｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）
    と|Ｃ（ｆ）|^1/kのいずれか１つの周波数特性と、ＳＣ
    ＯＴ（Smoothed Coherence Transform）フィルタの周波
    数特性とをそれぞれ重み付けし、重み付けしたこれらの
    周波数特性を乗じた周波数特性を持つフィルタＧとの
    内、一つまたは二つ以上のフィルタを含む前処理部と、 上記前処理部により前処理された信号から相互相関関数
    を演算する相関処理部とを備えたことを特徴とする異常
    箇所検出装置。
26. 【請求項２６】 上記フィルタＧは、｜γ（ｆ）｜ⁱお
    よび｛１／（σ_abs（ｆ）・σ_φ（ｆ））｝ⁱの内、いず
    れか一つの周波数特性と、ｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、お
    よび|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
    と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞれ重み付
    けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じた周波数
    特性を持つフィルタ、またはｌｏｇ_j（|Ｃ（ｆ）|）、
    および|Ｃ（ｆ）|^1/kの内、いずれか一つの周波数特性
    において、コヒーレンシィγ（ｆ）の絶対値が予め決め
    られたある閾値以下になる周波数成分が０となるような
    周波数特性、もしくは上記２つのセンサで受信した２つ
    の受信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割され
    た複数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つ
    のセンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトル
    の位相差の分割された複数個の受信信号間の分散σ
    _φ（ｆ）との積に関する閾値σ_l（ｆ）が、予め決めら
    れたある閾値以上になる周波数成分が０とするような周
    波数特性と、ＳＣＯＴフィルタの周波数特性とをそれぞ
    れ重み付けし、重み付けしたこれらの周波数特性を乗じ
    た周波数特性を持つフィルタのいずれかであることを特
    徴とする請求項２５に記載の異常箇所検出装置。
27. 【請求項２７】 上記前処理部は、下限周波数をｆｓ、
    上限周波数をｆｅとして、 【数２４】 で表わされる周波数特性Ｈ₅（ｆ）を持つバンドパスフ
    ィルタをさらに含むことを特徴とする請求項２５または
    ２６に記載の異常箇所検出装置。
28. 【請求項２８】 上記前処理部は、異常箇所が存在する
    場合としない場合の予備実験から得られる統計データに
    基づいて上記実数ｉ、ｊ、ｋ、上記コヒーレンシィγ
    （ｆ）の絶対値に関する予め決められた閾値γ
    _l（ｆ）、および上記２つのセンサで受信した２つの受
    信信号の周波数スペクトルの絶対値の比の分割された複
    数個の受信信号間の分散σ_abs（ｆ）と、上記２つのセ
    ンサで受信した２つの受信信号の周波数スペクトルの位
    相差の分割された複数個の受信信号間の分散σ_φ（ｆ）
    との積に関する閾値σ_l（ｆ）を決定することを特徴と
    する請求項２５ないし２７のいずれかに記載の異常箇所
    検出装置。
29. 【請求項２９】 上記信号処理部は、上記相関処理部に
    より演算された相互相関関数の包絡線を求め、さらに予
    め決められた繰り返し回数だけ求められた上記相互相関
    関数の包絡線を平均化する後処理部を備えたことを特徴
    とする請求項２５ないし２８のいずれかに記載の異常箇
    所検出装置。
30. 【請求項３０】 上記後処理部は、上記平均化された相
    互相関関数の包絡線のピーク値と予め決められたある閾
    値との大小関係から異常箇所の有無を判定することを特
    徴とする請求項２９に記載の異常箇所検出装置。
31. 【請求項３１】 上記後処理部は、２つの超音波センサ
    で受信した受信信号についての上記平均化された相互相
    関関数の包絡線がピークになる時間と、被検査管を漏洩
    音が伝搬するときの伝搬速度と、上記２つの超音波セン
    サの各離間距離とから異常箇所の位置を特定することを
    特徴とする請求項２９または３０に記載の異常箇所検出
    装置。
32. 【請求項３２】 上記後処理部は、異常箇所が存在する
    場合としない場合の予備実験から得られる統計データに
    基づいて上記平均化された相互相関関数の包絡線のピー
    ク値に関する閾値を決定することを特徴とする請求項２
    ９ないし３１のいずれかに記載の異常箇所検出装置。