JP2003004687A - 2種類の周波数信号を用いた埋設金属管類の防食被覆損傷位置検出方法 - Google Patents
2種類の周波数信号を用いた埋設金属管類の防食被覆損傷位置検出方法Info
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Abstract
被覆損傷位置を正確に知ることができる埋設金属管類の
防食被覆損傷位置検出装置を提供する。 【解決手段】 防食被覆1を施して地中に埋設した金属
管2の被覆損傷部3と、地盤4に埋設した対極5との間
に測定信号発信器6から信号電流を通じ、受信装置9に
おける各車輪電極10により地表面の電位差を検出し、
防食被覆1の損傷を検出する埋設金属管の防食被覆損傷
位置検出方法において、測定信号発信器6,8から2種
類の異なった搬送周波数の信号電流を埋設金属管2およ
びそれぞれの埋設対極5,7間に同時に通電し、受信装
置9において検出した2種類の周波数成分の各信号を比
較して被覆損傷部3を判別する。
Description
金属管の外面に施された防食被覆の損傷位置を地表面か
ら検出する方法に関するものであって、隣接して存在す
る調査対象外の埋設物等の干渉を除いて正確に調査対象
の埋設管の被覆損傷位置を検出する方法に関する。
金属管は、外面にアスフアルト等の瀝青質或いは、ポリ
エチレン等の熱可塑性樹脂の塗覆装が施されて腐食を防
止している。上記防食被覆が何等かの原因により損傷を
受け、その金属面が土壌等の電解質に直接接触すると、
その部分が腐食する。特に、損傷部が酸素濃淡差などの
ある環境や、電鉄の迷走電流の影響を受ける環境に存在
すると金属管は異常に速い速度で腐食し腐食孔を生じる
おそれがある。
状態で維持することは腐食事故を防止する上で極めて重
要であり、しばしば、防食被覆の損傷を地表面から検出
し、掘削して補修する等の処置が地中埋設管に施され
る。埋設金属管の防食被覆損傷位置を検出する従来例と
して、特公平7−52166により提案されている「埋
設金属管類の防食被覆損傷位置検出方法」がある。
に、外面に防食被覆1を施して地中に埋設した金属管2
の被覆損傷部3と、地盤4に埋設した対極5との間に測
定信号発信器6から信号電流を通じ、前記金属管2の直
上の地表面を移動する受信装置9における2個の車輪電
極10により地表面の電位差を検出し、信号電流成分と
同じ成分の信号を抽出して、その電位差の振幅、および
位相の極性の変化を測定して埋設金属の塗覆装損傷部3
がつくりだす特有の波形を検知し損傷を検出する埋設金
属管の防食被覆損傷位置検出方法である。前記受信装置
9には参照信号発信器16を備え、車輪電極10で検出
した信号を入力するロックインアンプ15においてノイ
ズを除去して増幅し、表示装置14にて表示している。
属管類の防食被覆損傷位置検出方法は、測定信号発信器
6を1ヶ所に設置し、金属管2に信号電流を通電して金
属管2の直上の地表面を移動する受信装置9で電位差を
測定する手段で行っていた。しかし、この従来法による
金属管2の被覆損傷位置測定において、隣接して導電性
の埋設物(例えば電柱および電線や他の埋設パイプライ
ン等)が存在すると、これらの埋設物に信号電流が流出
入する干渉現象が起こる。この導電性埋設物からの干渉
現象は、受信装置9において、あたかも測定対象とする
埋設金属管2の損傷として検出され誤検出の原因となる
という課題があった。
ては、調査対象区間の一端に測定信号発生器6を設置し
て受信装置9を金属管2の直上の地表面を移動させて電
位差を測定した後、測定信号発生器6を調査対象区間の
他端に移設して通電点を変え、受信装置9を再度移動さ
せて測定して得られた電位差、位相の信号から逆位相と
なるものを干渉信号として排除することによって、測定
対象金属管2の真の被覆損傷位置3と判別し、誤検出を
防いでいた。従って、1箇所の測定において調査対象金
属管2の直上の地表面を2回、受信装置9を移動しなけ
ればならず作業効率の低下とコストの増加を招いてい
た。
率を高め、コスト低減を図り、しかも被覆損傷位置を正
確に知ることができる埋設金属管類の防食被覆損傷位置
検出方法を提供することを目的にしたものである。
食被覆1を施して地中に埋設した金属管2の被覆損傷部
3と、地盤4に埋設した対極5との間に測定信号発信器
6から信号電流を通じ、前記金属管2の直上の地表面を
移動する受信装置9における車輪電極10により地表面
の電位差を検出し、信号電流成分と同じ成分の受信信号
を抽出して、その電位差の振幅、および位相の極性の変
化を測定して埋設金属の塗覆装損傷部3がつくりだす特
有の波形を検知し損傷を検出する埋設金属管の防食被覆
損傷位置検出方法において、測定信号発信器6,8を調
査区間の両端に設置し、各信号発信器6,8から異なっ
た搬送周波数の信号電流を調査対象とする埋設金属管2
およびそれぞれの埋設対極5,7間に同時に通電し、2
台の受信器12,13を備えた受信装置9において調査
地点での前記2種類の搬送周波数と同じ周波数成分のそ
れぞれの地表面電位差および位相の各信号を検出し、検
出した2種類の周波数成分の各信号を比較して調査対象
埋設金属管2の被覆損傷部3を判別することを特徴とす
る2種類の周波数信号を用いた埋設金属管の防食被覆損
傷位置検出方法である。
て、さらに、前記2種類の搬送周波数と同じ周波数成分
のそれぞれの受信器12,13の地表面電位差を積算し
て得られた積算波形29を比較して調査対象埋設金属管
2の被覆損傷部3を判別するものであって、S/N比の
よくない信号から確実に地表面電位差の変化を判別可能
とするものである。
発明における2種類の搬送周波数と同じ周波数成分のそ
れぞれの地表面電位差、位相変化の検出信号および地表
面電位差を積算して得られた積算波形29の各信号の全
てを比較して調査対象埋設金属管2の被覆損傷部3を判
別するものであって、判別確度をさらに高めるものであ
る。
覆損傷位置検出方法は、従来行っていた測定信号の通電
点を変えて受信装置9を2回移動させる測定作業を1回
で行うため、2種類の異なった搬送周波数からなる測定
信号電流を調査対象範囲の両端の通電点に同時に印加す
る。そして、金属管2の直上の地表面を移動する2台の
受信器12,13を備えた受信装置9で受信した2種類
の周波数の電位差、位相変化、積算波形等の演算結果
と、別途車輪電極10の回転から測定する移動距離を表
示器14に表示してオペレーターがリアルタイムに損傷
信号か干渉信号かを判別可能とした。
の防食被覆損傷位置検出方法の具体的な実施例につい
て、図によって詳細に説明する。図1および図2はこの
発明の実施例において用いる防食被覆損傷位置検出装置
を示すものであって、鋼管からなる金属管2の外面に防
食被覆1を施して構成した防食被覆金属管11が地中に
埋設され、調査区間の両端の地盤4に埋設した対極5及
び対極7がそれぞれ周波数の異なる第1測定信号発信器
6と第2測定信号発信器8を介して金属管2に接続さ
れ、さらに金属管2の直上の地表面にはその金属管2の
長手方向に間隔をおいて配置された導電性ゴムからなる
車輪電極10を2つ備えている受信装置9が配置されて
いる。この受信装置9は金属管2の直上の地表面を移動
させて金属管2の被覆損傷部3から発する電位差の信号
を検出する。
の信号を受信するための第1受信器12と第2測定信号
発生器8からの信号を受信するための第2受信器13の
2つの受信器と、車輪電極10からの回転信号を受信し
距離を演算する距離計測回路19および表示装置14か
らなる。第1受信器12は、ロックインアンプ15と、
参照信号発信器16を備え、各車輪電極10はロックイ
ンアンプ15の入力部に接続され、また第1参照信号発
信器16の出力部はロックインアンプ15の参照信号入
力部に接続されている。
同様に、ロックインアンプ17と、参照信号発信器18
を備え、各車輪電極10はロックインアンプ17の入力
部に接続され、また第2参照信号発信器18の出力部は
ロックインアンプ17の参照信号入力部に接続されてい
る。
の出力信号は、平衡記録計等の表示装置14に接続され
ている。距離計測回路19は、車輪電極10に取り付け
られたエンコーダー等の回転信号発生器により検出した
回転量を移動距離に変換し、その結果は表示装置14に
表示されるようになっている。
と第2測定信号発生器8で用いる周波数は、数十から7
50Hzの周波数の範囲から選択した異なった周波数を
用いる。但し、商用周波数である50Hz及び60Hz
の逓倍の周波数を使用するとノイズが重畳するため、こ
の周波数の使用は避ける必要がある。また、測定信号発
振器と受信器の性能にもよるが、使用する2つの周波数
の差があまり小さいと、他方の周波数の信号を検出して
しまうことがあるため使用する2つの周波数は数十Hz
以上離しておく必要がある。例えば一例として第1測定
信号発振器6の周波数を220Hzとし、第2測定信号
発生器8の周波数を320Hzにすると好ましい結果が
得られる。
て位相変化を利用しているため、第1測定信号発信器6
の出力周波数と第1参照信号発信器16の出力周波数、
および第2測定信号発信器8の出力周波数と第2参照信
号発信器18の出力周波数とは極く近似していなければ
ならない。実用的な測定信号発信器と参照信号の相対的
位相変化の許容程度は、受信装置9の移動速度や被覆損
傷部の確認時間を考慮して、(180度/時間)より小
さい範囲とする。
波数の異なる第1測定信号発信器6と第2測定信号発信
器8を接続して信号電流を流すと、一方の測定信号発信
器(6又は8)から他方の測定信号発信器(8又は6)
に信号が流れ込み、信号の干渉による信号精度の劣化、
あるいは信号の逆流による発信器の破損を生じる恐れが
ある。図6(a)はその対策として、第1測定信号発信
器6および第2測定信号発信器8のそれぞれにおいて金
属管2との接続回路の途中に、ノッチフィルタ32を設
置した保護回路を示す。
該測定信号発信器と同じにしておけば測定信号発信器自
身が発信する周波数以外(他方の測定信号発信器)の信
号流入を防ぐことができる。これにより、周波数の異な
る2つ以上の測定信号発信器6,8が存在しても測定信
号発信器同士の干渉および逆流を防ぎつつ、異なった周
波数の計測信号を同時に通電可能にすることができる。
6(b)に示すように接地抵抗と同等の抵抗器33を介
在させて発信器の見かけ上のインピーダンスを増加させ
て通電することにしてもよい。
出装置を用いて、本発明に係る調査対象金属管の防食被
覆損傷位置を検出する方法を説明する。
信号発信器8を用いてそれぞれ金属管2と対極5及び対
極7との間に2種類の異なった交流信号電流を通じる。
そして、金属管2上の地表面に沿って車輪電極10を移
動させると車輪電極10は第1測定信号発信器6および
第2測定信号発信器8よりそれぞれ地表面の車輪電極1
0間の電位差を検出し、その検出信号を第1受信器12
及び第2受信器13の検出信号入力部に入力する。な
お、第1受信器12内の第1参照信号発信器16は第1
測定信号発信器6の発信周波数に、第2受信器13内の
第2参照信号発信器18の周波数は、第2測定信号発信
器8の発信周波数にあわせておく。
照信号発信器18から発信されるそれぞれの参照信号は
第1測定信号発生器6及び第2測定信号発生器8のロッ
クインアンプ15,17の参照信号入力部に入力され
る。
れた出力信号は、表示装置14に入力され、この表示装
置14においてさらに信号処理されて図3に示すよう
に、振幅Aの波形21[図3(a)]、Acosφの波形2
2[図3(b)]、Asinφの波形23[図3(c)]お
よび位相φの波形25[図3(d)]が表示される。な
お、図3において、横軸は被覆損傷部からの距離を示
し、また図3(a)、(b)および(c)における縦軸
20は電位差を示し、さらに(d)における縦軸24は
位相の大きさを示す。
Aの波形21を示す(a)においては、電位の極小位置
が被覆損傷部の位置であり、Acosφの波形22を示す
(b)およびAsinφの波形23を示す(c)において
は、電位の正負の変換位置が被覆損傷部の位置である。
また位相φの波形25を示す(d)においては、位相の
反転位置が被覆損傷部の位置であるので、各波形から被
覆損傷部の位置を確認することができる。
同様の信号が入力され、第1受信器12のものと合わせ
て2種類の周波数からなる振幅A、Acosφ、Asinφおよ
び位相φの波形が同時に表示される。
の原因となる導電性埋設物26が存在する場合におい
て、第1受信器12と第2受信器13が検出した信号を
処理した波形を示したものである。
地盤4に流れた信号は、被覆損傷部3から金属管2に流
入し、再び第1測定信号発生器6に戻る。金属管2に隣
接して導電性埋設物26が存在する場合、対極5から地
盤4に流れた信号は、導電性埋設物26の低接地部27
に流入し、再び他の低接地部28から地盤4に流出し、
金属管2の被覆損傷部3を経由して第1測定信号発生器
6に戻る。このとき受信装置9の表示装置14に表示さ
れる調査対象金属管2の被覆損傷部3の振幅Aの波形2
1と、導電性埋設物26の低接地部27および低接地部
28の振幅Aの干渉波形21aは、図4(a)に示すよ
うに酷似しているため、これのみでは判別できない。
ると、図4(d)に示すように第1受信器12と第2受
信器13では金属管2の被覆損傷部3において位相φの
波形25は同じ極性で反転する。しかしながら、導電性
埋設物26の低接地部27および低接地部28では、第
1受信器12と第2受信器13は異なった極性で位相φ
の波形25aが反転するため、これから干渉現象である
との判別ができる。
易いため、振幅波形21と組合わせて判断した方がよ
い。すなわち、第1受信器12と第2受信器13の位相
24が同じ極性で反転し、且つ振幅Aの波形21が極小
となる位置が調査対象金属管2の真の被覆損傷位置3で
ある。
2の被覆損傷部3のAcosφ、Asinφの波形と、導電性埋
設物26の低接地部27および低接地部28のAcosφ、
Asinφの干渉波形からも真の被覆損傷部の判別を行う事
ができる。この場合、第1受信器12と第2受信器13
では金属管2の被覆損傷部3においてAcosφ、Asinφは
同じ極性で変化する。しかしながら、導電性埋設物26
の低接地部27および低接地部28では、第1受信器1
2と第2受信器13は異なった極性でAcosφ、Asinφが
変化するため、これから干渉現象であるとの判別ができ
る。但し、Acosφ、Asinφの信号波形の変化の程度はあ
まり顕著に表れないので注意して判別する必要がある。
明に係るもので、第1受信器12と第2受信器13が検
出した信号を積算処理した波形29を示す図である。図
3(e)および図4(e)において、横軸は被覆損傷部
からの距離を示し、縦軸は電位差を示す。この積算波形
29は図5の積算フローで得られる。すなわち、第1受
信器12および第2受信器13にて、前記のように車輪
電極10で検出した電位差信号を演算したAsinφ(又は
Acosφ)の結果を積算回路30に入力し、積算結果を表
示装置14に出力する。
任意の計測地点からAsinφの積算を開始させることによ
り得られる波形29の形状は、測定対象の金属管2の被
覆損傷部3では第1受信器12、第2受信器13のいず
れも同極性で山形に変化し、ピーク点が被覆損傷部3の
位置を示す。一方、被覆損傷部3と隣接した導電性埋設
物26による干渉波形29aは、第1受信器12と第2
受信器13では異なった極性にピークを示す。従って、
第1受信器12と第2受信器13の積算波形29の極性
の一致、不一致から防食被覆損傷と干渉を判別すること
が可能である。この第2の発明の方法の場合は、S/N
比が優れており、判別が困難な小さな被覆損傷(信号の
レベルが小さく被覆損傷部の波形がノイズに埋もれてし
まう場合)をも容易に検知することができる特徴があ
る。
渡って積算すると防食被覆に損傷がない場所において、
損傷部以外から生じる被覆材の絶縁抵抗値に起因する計
測対象外の誤差電位を積算したある傾きを持って直線的
に変化する波形が被覆損傷部により発生する波形に重畳
することにより、表示装置14において被覆損傷部を判
別し難くなるだけでなく、演算を続けるとともに積算波
形29は表示範囲から外れてしまうこともある。通常こ
れを避けるために図5に示すように積算回路30にオフ
セット設定器31を接続し、防食被覆に損傷が無い状態
のAsinφの値に相当するオフセット値を設定し、Asinφ
からオフセット値を減じて積算することにより、積算波
形29の傾きをほぼ0となるようにするのが望ましい。
その結果、表示装置14上では被覆損傷部によって発生
する積算波形29のみを表示させることが可能となり、
測定感度を高めることができ積算波形29のピーク点か
らの損傷位置の判別が正確、且つ容易となる。
ず、地中埋設ケーブルおよびケーブル保護管の防食被覆
の損傷位置を高精度でかつ高能率で検出することにも利
用できる。さらに車輪電極を飽和カロメル電極あるいは
鉄電極などの照合電極に置き換えることにより、河川、
港湾等に施設されている鋼管杭、鋼矢板などの構造物に
施された塗装やポリエチレンなどの損傷位置を検出する
ことができる。また車輪電極を磁気センサーに置き換え
ることにより磁界方式による損傷位置検出や導管のロケ
ーターとして利用することができる。
類の異なった周波数を有する信号を用いそれぞれの信号
を発生する測定信号発信器を調査区間の両端から調査対
象とする埋設金属管およびそれぞれの埋設対極間に同時
に通電し、車輪電極を備えた受信装置を金属管の直上の
地表面に沿って1回移動させる。そして、前記2種類の
信号周波数と同じ周波数成分の地表面電位差を検出し
て、地表面電位差および位相変化を単独または総合的に
比較して調査対象金属管の被覆損傷信号か隣接する調査
対象外の埋設物の干渉信号かを判別するものである。し
たがって、調査作業効率が高くコスト削減を図ることが
できるとともに調査対象金属管の被覆損傷位置を正確に
判別することができる。
施例の構成図である。
の流れを示すブロック図である。
防食被覆損傷波形と干渉波形とを示す図である。
る。
実施例を示す図であり、(b)は発信装置に抵抗器を挿
入した実施例を示す図である。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 外面に防食被覆1を施して地中に埋設し
た金属管2の被覆損傷部3と、地盤4に埋設した対極5
との間に測定信号発信器6から信号電流を通じ、前記金
属管2の直上の地表面を移動する受信装置9における車
輪電極10により地表面の電位差を検出し、信号電流成
分と同じ成分の信号を抽出して、その振幅、および位相
の極性の変化を測定して埋設金属の塗覆装損傷がつくり
だす特有の波形を検知し損傷を検出する埋設金属管の防
食被覆損傷位置検出方法において、測定信号発信器6,
8を調査区間の両端に設置し、各測定信号発信器6,8
から2種類の異なった搬送周波数の信号電流を調査対象
とする埋設金属管2およびそれぞれの埋設対極5,7間
に同時に通電し、2台の受信器12,13を備えた受信
装置9において調査地点での前記2種類の搬送周波数と
同じ周波数成分のそれぞれの地表面電位差および位相変
化の各信号を検出し、検出した2種類の周波数成分の各
信号を比較して調査対象埋設金属管2の被覆損傷部3を
判別することを特徴とする埋設金属管の防食被覆損傷位
置検出方法。 - 【請求項2】 前記2種類の搬送周波数と同じ周波数成
分のそれぞれの地表面電位差を受信器12,13で検出
し、積算して得られる地表面電位差の積算波形29を比
較して調査対象埋設金属管2の被覆損傷部3を判別する
ことを特徴とする請求項1記載の2種類の周波数信号を
用いた埋設金属管の防食被覆損傷位置検出装置。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2における2種類
の搬送周波数と同じ周波数成分のそれぞれの地表面電位
差、位相変化の検出信号および地表面電位差を積算して
得られた積算波形の全てを比較して調査対象埋設金属管
2の被覆損傷部3を判別することを特徴とする2種類の
周波数信号を用いた埋設金属管の防食被覆損傷位置検出
方法。
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