JP2002502965A - 表面上の水の存在を検出する方法および装置 - Google Patents
表面上の水の存在を検出する方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
表面上の水の存在を検出する装置2は、赤外線放射光源10を有し、該赤外線はパイプ壁14の内面12によって反射され、ミラー16を介して光路18に沿い、電気信号ライン24によって電子制御装置26に接続された赤外線検出器22に向けられる。光路18は、2つの光学フイルター34,36によって満たされた窓を有する回転チョッパーによって中断される。フィルター34は水によって吸収される波長1900nmの赤外線信号のみ通過させ、フィルター36は1900nmと同じ領域ではない水によって吸収される波長2200nmの赤外線信号のみを通過させる。波長2200nmは基準信号として作用する。フイルター34を通過した赤外線信号の強度及びフイルター36を通過した赤外線信号の強度に対し減少した場合、これは水が2200nmよりも1900nmをより多く吸収することにより発生し、制御装置26はインジケーター6に水の存在を表示させる。
Description
【0001】 (技術分野) 本発明は、表面上の水の存在を検出する方法および装置に関する。
【0002】 本発明の方法および装置は、燃料ガス本管またはパイプの内面上の水の存在を
検出して、本管またはパイプ内への水の侵入を表示するのに使用されるものであ
る。
検出して、本管またはパイプ内への水の侵入を表示するのに使用されるものであ
る。
【0003】 (発明の開示) 本発明の第1態様によれば、表面上の水の存在を検出する方法において、少な
くとも第1波長および第2波長をもつ光信号を放射し、前記波長は水により吸収
されるが、第1波長の方が第2波長より大きな度合いで吸収され、これにより第
2波長は基準を形成し、前記光信号を前記表面上に指向させ、光信号が該表面か
ら反射され、反射された信号を、第1波長の光信号のみを実質的に透過する第1
光学フィルタおよび第2波長の光信号のみを実質的に透過する第2光学フィルタ
に交互に導き、第1光学フィルタを透過した信号の強さが、第2光学フィルタを
透過した基準の強さから所定量の差がつく時点を観測して、表面上の水の存在を
表示することを特徴とする方法が提供される。
くとも第1波長および第2波長をもつ光信号を放射し、前記波長は水により吸収
されるが、第1波長の方が第2波長より大きな度合いで吸収され、これにより第
2波長は基準を形成し、前記光信号を前記表面上に指向させ、光信号が該表面か
ら反射され、反射された信号を、第1波長の光信号のみを実質的に透過する第1
光学フィルタおよび第2波長の光信号のみを実質的に透過する第2光学フィルタ
に交互に導き、第1光学フィルタを透過した信号の強さが、第2光学フィルタを
透過した基準の強さから所定量の差がつく時点を観測して、表面上の水の存在を
表示することを特徴とする方法が提供される。
【0004】 本発明の第2態様によれば、表面上の水の存在を検出する装置において、少な
くとも第1波長および第2波長をもつ光信号を放射する光源を有し、前記波長は
水により吸収されるが、第1波長の方が第2波長より大きな度合いで吸収され、
これにより第2波長は基準を形成し、前記光信号を前記表面上に指向させ、光信
号が該表面により反射され、第1波長の光信号のみを透過する第1光学フィルタ
と、第2波長の光信号のみを透過する第2光学フィルタと、反射された光信号の
光路内に第1光学フィルタおよび第2光学フィルタを交互に介在させる手段と、
表面上の水の存在を表示すべく、第1光学フィルタを透過した信号の強さが、第
2光学フィルタを透過した基準の強さから所定量の差がつく時点を観測する手段
とを有することを特徴とする装置が提供される。
くとも第1波長および第2波長をもつ光信号を放射する光源を有し、前記波長は
水により吸収されるが、第1波長の方が第2波長より大きな度合いで吸収され、
これにより第2波長は基準を形成し、前記光信号を前記表面上に指向させ、光信
号が該表面により反射され、第1波長の光信号のみを透過する第1光学フィルタ
と、第2波長の光信号のみを透過する第2光学フィルタと、反射された光信号の
光路内に第1光学フィルタおよび第2光学フィルタを交互に介在させる手段と、
表面上の水の存在を表示すべく、第1光学フィルタを透過した信号の強さが、第
2光学フィルタを透過した基準の強さから所定量の差がつく時点を観測する手段
とを有することを特徴とする装置が提供される。
【0005】 (発明を実施するための最良の形態) 以下、添付図面を参照して、本発明の各態様を説明する。
【0006】 図1に示すように、例えば燃料ガスのようなガスを搬送するパイプまたは本管
の表面例えば内面上の水の存在を検出する装置2は、検出ユニット4およびイン
ジケータ6を有している。破線で示す共通ケーシング8内に取り付けられた検出
ユニット4は、赤外波帯域の光信号を放射する光源10を有している。光源10
は例えば、フィラメントラ電球で構成できる。光信号は水に吸収される赤外波長
を有するが、これらの赤外波長のうちの或る部分は、他の部分よりも強く水に吸
収される。放射された赤外信号は、表面12(例えばパイプ壁14の内面)によ
りミラーその他のリフレクタ16へと反射されるように構成されており、ミラー
その他のリフレクタ16は、反射信号のみを受け、光源10からの直接の赤外信
号は受けないように配置されている。リフレクタ16により反射された信号は光
路18に沿って進行し、集束レンズ20を通り、赤外線検出器22上に結像され
る。赤外線検出器22は、検出器22への入射赤外信号の強さを表す電気信号を
ライン24に発生する硫化鉛形のもので形成できる。ライン24の信号は、電子
制御装置26に入力される。
の表面例えば内面上の水の存在を検出する装置2は、検出ユニット4およびイン
ジケータ6を有している。破線で示す共通ケーシング8内に取り付けられた検出
ユニット4は、赤外波帯域の光信号を放射する光源10を有している。光源10
は例えば、フィラメントラ電球で構成できる。光信号は水に吸収される赤外波長
を有するが、これらの赤外波長のうちの或る部分は、他の部分よりも強く水に吸
収される。放射された赤外信号は、表面12(例えばパイプ壁14の内面)によ
りミラーその他のリフレクタ16へと反射されるように構成されており、ミラー
その他のリフレクタ16は、反射信号のみを受け、光源10からの直接の赤外信
号は受けないように配置されている。リフレクタ16により反射された信号は光
路18に沿って進行し、集束レンズ20を通り、赤外線検出器22上に結像され
る。赤外線検出器22は、検出器22への入射赤外信号の強さを表す電気信号を
ライン24に発生する硫化鉛形のもので形成できる。ライン24の信号は、電子
制御装置26に入力される。
【0007】 反射信号路18内には、電気モータ例えばステッパモータ30により回転され
るチョッパ28が介在されており、該チョッパ28は図2に示すようにディスク
からなる。該ディスクには直径方向に対向する開口すなわち窓32が形成され、
一方の窓は光学フィルタ34により占拠され、他方の窓は光学フィルタ36によ
り占拠されている。フィルタ34は或る赤外波長のみを通し、フィルタ36は他
の或る赤外波長のみを通す。これらの全ての赤外波長は水に吸収されるが、フィ
ルタ34を透過した赤外波長は、フィルタ36を透過した赤外波長よりも大きい
度合いで水に吸収される。フィルタ34を透過した赤外波長はほぼ1900nm
(ナノメートル)の波長を有する。フィルタ34を透過した信号を、以下、「水
観測信号」と呼ぶことにする。フィルタ36を透過した赤外波長(水観測信号よ
り水に吸収される度合いが小さい赤外波長)は、基準信号として機能する。フィ
ルタ36を透過した赤外波長は、ほぼ2200nmの波長を有する。ほぼ220
0nmの波長をもつ赤外信号は、水に吸収されないだけでなく、1900nm波
長の信号と同程度に、エチレングリコールにも吸収されない(エチレングリコー
ルは、ガス本管に連結される金具に使用されるガス気密シールの有効性を維持す
るため、英国では天然ガスに添加される)。
るチョッパ28が介在されており、該チョッパ28は図2に示すようにディスク
からなる。該ディスクには直径方向に対向する開口すなわち窓32が形成され、
一方の窓は光学フィルタ34により占拠され、他方の窓は光学フィルタ36によ
り占拠されている。フィルタ34は或る赤外波長のみを通し、フィルタ36は他
の或る赤外波長のみを通す。これらの全ての赤外波長は水に吸収されるが、フィ
ルタ34を透過した赤外波長は、フィルタ36を透過した赤外波長よりも大きい
度合いで水に吸収される。フィルタ34を透過した赤外波長はほぼ1900nm
(ナノメートル)の波長を有する。フィルタ34を透過した信号を、以下、「水
観測信号」と呼ぶことにする。フィルタ36を透過した赤外波長(水観測信号よ
り水に吸収される度合いが小さい赤外波長)は、基準信号として機能する。フィ
ルタ36を透過した赤外波長は、ほぼ2200nmの波長を有する。ほぼ220
0nmの波長をもつ赤外信号は、水に吸収されないだけでなく、1900nm波
長の信号と同程度に、エチレングリコールにも吸収されない(エチレングリコー
ルは、ガス本管に連結される金具に使用されるガス気密シールの有効性を維持す
るため、英国では天然ガスに添加される)。
【0008】 チョッパ28が図2に矢印Aで示す方向に回転されると、光学フィルタ34が
信号路18内に短時間介在され、次に、幾分長い時間の経過後に、光学フィルタ
36がフィルタ34と同じ時間だけ信号路18内に介在される。水観測信号に吸
収されないときの水観測信号の強さは、基準信号の強さと実質的に同じである。
従って、水が存在しない場合には、検出器22は、水観測信号および基準信号に
対して実質的に同じ応答をし、ライン24に実質的に同じ出力信号を発生する。
このため、どちらの信号(基準信号または水観測信号)が検出器22によって観
測されたのかを電子制御装置26が識別できるようにするため、光学フィルタ3
4に対応するマーカ38が設けられており、また、該マーカ38に応答するセン
サ40が設けられている。マーカ38がセンサ40を通ると、制御装置26は、
該制御装置26が検出器22から受けている信号は水観測信号であることを表示
する信号をセンサ40から受け、これにより制御装置26は、該制御装置26が
検出器22から受ける次の信号が基準信号であることを理解する。かくして、制
御装置26は、水観測信号と基準信号とを区別することができる。
信号路18内に短時間介在され、次に、幾分長い時間の経過後に、光学フィルタ
36がフィルタ34と同じ時間だけ信号路18内に介在される。水観測信号に吸
収されないときの水観測信号の強さは、基準信号の強さと実質的に同じである。
従って、水が存在しない場合には、検出器22は、水観測信号および基準信号に
対して実質的に同じ応答をし、ライン24に実質的に同じ出力信号を発生する。
このため、どちらの信号(基準信号または水観測信号)が検出器22によって観
測されたのかを電子制御装置26が識別できるようにするため、光学フィルタ3
4に対応するマーカ38が設けられており、また、該マーカ38に応答するセン
サ40が設けられている。マーカ38がセンサ40を通ると、制御装置26は、
該制御装置26が検出器22から受けている信号は水観測信号であることを表示
する信号をセンサ40から受け、これにより制御装置26は、該制御装置26が
検出器22から受ける次の信号が基準信号であることを理解する。かくして、制
御装置26は、水観測信号と基準信号とを区別することができる。
【0009】 制御装置26は、水観測信号の強さと基準信号の強さとを交互にかつ反復して
観測する。制御装置26において、基準信号の観測値は水観測信号の観測値で除
され、その商は、水が存在しない場合には、ほぼ1となる。しかしながら、水が
存在する場合には、水観測信号の少なくとも幾分かが水によって吸収されるため
、検出される水観測信号の値が小さくなり、商は1より大きくなる。商が水観測
信号の値を超えると、制御装置26はインジケータ6に信号を送り、水の存在が
検出されたことを表示する。
観測する。制御装置26において、基準信号の観測値は水観測信号の観測値で除
され、その商は、水が存在しない場合には、ほぼ1となる。しかしながら、水が
存在する場合には、水観測信号の少なくとも幾分かが水によって吸収されるため
、検出される水観測信号の値が小さくなり、商は1より大きくなる。商が水観測
信号の値を超えると、制御装置26はインジケータ6に信号を送り、水の存在が
検出されたことを表示する。
【0010】 図3は、検出器22が受けた時間tに対する水観測信号の強さWの変化と、同
じく検出器22が受けた時間tに対する基準信号の強さRの同じ時間フレーム変
化とを示すものである。最初は、WおよびRの値が等しい。すなわちxは、x/
x=1となり、水が存在しないことを示している。しかしながら、時間t1およ
びその後では、Wの値はx/a(ここで、aは1より大きい数である)に減少し
、またRの値はx/b(ここでbはaより小さい数である)に減少する。このた
め、(x/b)/(x/a)=a/bが1より大きくなり、水の存在を示してい
る。
じく検出器22が受けた時間tに対する基準信号の強さRの同じ時間フレーム変
化とを示すものである。最初は、WおよびRの値が等しい。すなわちxは、x/
x=1となり、水が存在しないことを示している。しかしながら、時間t1およ
びその後では、Wの値はx/a(ここで、aは1より大きい数である)に減少し
、またRの値はx/b(ここでbはaより小さい数である)に減少する。このた
め、(x/b)/(x/a)=a/bが1より大きくなり、水の存在を示してい
る。
【0011】 チョッパ28は任意の速度で駆動できるが、回転速度が速いほど、分解能が高
くなる。
くなる。
【0012】 比較としての基準信号の使用は、装置の水の応答が、表面12の反射特性の変
化によって、または装置部品の相対変位によって影響を受けないことを意味する
。なぜならば、基準信号および水観測信号の両方が、等しく影響を受けるからで
ある。
化によって、または装置部品の相対変位によって影響を受けないことを意味する
。なぜならば、基準信号および水観測信号の両方が、等しく影響を受けるからで
ある。
【0013】 検出装置2は、表面12上の異なる場所での水の存在を観測すべく、表面12
に対して移動できる。
に対して移動できる。
【0014】 図4には、伸縮可能すなわち入れ子式の支持体またはアーム46に取り付けら
れた検出ユニット4がパイプ14の内部に沿って移動されるところが示されてお
り、アーム4の他端にはインジケータ6が取り付けられている。
れた検出ユニット4がパイプ14の内部に沿って移動されるところが示されてお
り、アーム4の他端にはインジケータ6が取り付けられている。
【図1】 本発明の第1態様による方法を実施するための本発明の第2態様に従って形成
された装置の一部を断面で示す概略図である。
された装置の一部を断面で示す概略図である。
【図2】 図1の矢印II方向から見た図1の装置の部分図である。
【図3】 図1の装置の第1光学フィルタおよび第2光学フィルタを通して伝達される光
信号の強さを示すグラフである。
信号の強さを示すグラフである。
【図4】 水の存在についてパイプの内部を検査するのに、図1の装置を如何に配置する
かを示す概略図である。
かを示す概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G051 AA82 AB15 AC17 BA06 CB01 CC07 EB05 2G059 AA05 BB20 CC09 EE02 FF06 HH01 JJ11 JJ13 JJ24 KK01 MM01
Claims (14)
- 【請求項1】 表面上の水の存在を検出する方法において、少なくとも第1
波長および第2波長をもつ光信号を放射し、前記波長は水により吸収されるが、
第1波長の方が第2波長より大きな度合いで吸収され、これにより第2波長は基
準を形成し、前記光信号を前記表面上に指向させ、光信号が該表面から反射され
、この反射された信号を、第1波長の光信号のみを実質的に透過する第1光学フ
ィルタおよび第2波長の光信号のみを実質的に透過する第2光学フィルタに交互
に導き、第1光学フィルタを透過した信号の強さが、第2光学フィルタを透過し
た基準の強さから所定量の差がつく時点を観測して、表面上の水の存在を表示す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記光信号は赤外信号であることを特徴とする請求項1記載
の方法。 - 【請求項3】 前記第1および第2光学フィルタが回転されることを特徴と
する請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 前記第1光学フィルタは、ほぼ1900nmの波長をもつ赤
外信号を実質的に透過することを特徴とする請求項2、または請求項2に従属す
るときは請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 前記第2光学フィルタは、ほぼ2200nmの波長をもつ赤
外信号のみを実質的に透過することを特徴とする請求項2または4、または請求
項2に従属するときは請求項3記載の方法。 - 【請求項6】 添付図面の図1〜図3または図1〜図4に関連して説明した
ものと実質的に同じ構成であることを特徴とする表面上の水の存在を検出する方
法。 - 【請求項7】 表面上の水の存在を検出する装置において、少なくとも第1
波長および第2波長をもつ光信号を放射する光源を有し、前記波長は水により吸
収されるが、第1波長の方が第2波長より大きな度合いで吸収され、これにより
第2波長は基準を形成し、前記光信号を前記表面上に指向させ、光信号が該表面
により反射され、第1波長の光信号のみを透過する第1光学フィルタと、第2波
長の光信号のみを透過する第2光学フィルタと、反射された光信号の光路内に第
1光学フィルタおよび第2光学フィルタを交互に介在させる手段と、表面上の水
の存在を表示すべく、第1光学フィルタを透過した信号の強さが、第2光学フィ
ルタを透過した基準の強さから所定量の差がつく時点を観測する手段とを有する
ことを特徴とする装置。 - 【請求項8】 前記光源は赤外線の光源であることを特徴とする請求項7記
載の装置。 - 【請求項9】 前記第1および第2光学フィルタが回転可能であることを特
徴とする請求項7または8記載の装置。 - 【請求項10】 前記第1および第2光学フィルタがチョッパに取り付けら
れていることを特徴とする請求項9記載の装置。 - 【請求項11】 前記第1光学フィルタはほぼ1900nmの波長をもつ赤
外信号のみを実質的に透過し、第2光学フィルタは、ほぼ2200nmの波長を
もつ赤外信号のみを実質的に透過することを特徴とする請求項8、または請求項
8に従属するときは請求項9または10記載の方法。 - 【請求項12】 前記光源、光学フィルタおよび観測手段の全てが、光源、
光学フィルタおよび導管またはパイプの内部に沿って観測する手段を移動させる
支持体に取り付けられていることを特徴とする請求項7〜11のいずれか1項記
載の装置。 - 【請求項13】 前記支持体は伸縮可能アームを有していることを特徴とす
る請求項12記載の装置。 - 【請求項14】 添付図面の図1〜図3または図1〜図4に関連して説明し
たものと実質的に同じ構成であることを特徴とする表面上の水の存在を検出する
装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9802473.0A GB9802473D0 (en) | 1998-02-06 | 1998-02-06 | Method and apparatus to detect the presence of water on a surface |
GB9802473.0 | 1998-02-06 | ||
PCT/GB1999/000165 WO1999040412A1 (en) | 1998-02-06 | 1999-01-19 | Method and apparatus to detect the presence of water on a surface |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002502965A true JP2002502965A (ja) | 2002-01-29 |
Family
ID=10826521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000530775A Pending JP2002502965A (ja) | 1998-02-06 | 1999-01-19 | 表面上の水の存在を検出する方法および装置 |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6680479B1 (ja) |
EP (1) | EP1055113B1 (ja) |
JP (1) | JP2002502965A (ja) |
AT (1) | ATE263966T1 (ja) |
AU (1) | AU744111B2 (ja) |
CA (1) | CA2318793A1 (ja) |
DE (1) | DE69916249T2 (ja) |
DK (1) | DK1055113T3 (ja) |
GB (1) | GB9802473D0 (ja) |
WO (1) | WO1999040412A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE375585T1 (de) * | 2003-03-14 | 2007-10-15 | Liwas Aps | Einrichtung zur detektion eines strassenoberflächenzustands |
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