JP2010223938A - 水道管探傷センサおよび水道管老朽度診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水道管の診断に適した小型の探傷センサと、水道管の老朽度をより正確に診断できる水道管老朽度診断装置を提供する。
【解決手段】水道管探傷センサ２０は、励磁コイル２１１が金属製のケーシング２１２に収納された励磁コイルユニット２１と、第１および第２の受信コイル２２１、２２２が金属製のケーシング２２３に収納された受信コイルユニットと２２で構成される。励磁コイル２１１を金属製のケーシング２１２に収納して、水道管１０の肉厚部１１とで擬似的な金属管を構成することによって小型のセンサを実現する。また肉厚の測定に用いる第１の受信コイル２２１とは別に、軸線が直行する第２の受信コイル２２２を設け、第２の受信コイル２２２で受信した信号を用いて水道管の電磁気特性の違いによる位相差の変動を補正することにより、肉厚の推定精度を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、リモートフィールド渦流探傷法により水道管のきずを検出する水道管探傷センサ、およびこの水道管探傷センサからの信号に基づいて水道管の老朽度を診断する水道管老朽度診断装置に関する。

現在、地中に埋設された水道管は、全国で約６０万ｋｍという膨大な量に達している。これらの水道管は埋設後４０年から５０年を経過したものも多く、更新の必要性を確認する上で、老朽度の把握が重要になってきている。

従来、水道管の老朽度（老朽化の程度）の診断は、水道管を開削して露出させ、主に管外面の腐食状態を目視により検査していたが、費用や手間がかかることから、開削せずに診断できる手法の開発が望まれている。

特に、水道管の中でも、主に鋼管やダクタイル鋳鉄管などの金属管が使われている配水本管では、その必要性が強く求められている。

鋼管やダクタイル鋳鉄管などの磁性を有する金属管については、水道管以外にガス配管や熱交換器配管などにも広く使用されているが、これら磁性を有する金属管の腐食を診断する手法として、リモートフィールド渦流探傷法（以降、「ＲＦＥＣ法」という）を採用した探傷装置が開発されている（例えば特許文献１参照）。

以下に、ＲＦＥＣ法を採用したガス配管の探傷装置について概要を説明する。ＲＦＥＣ法に用いる探傷センサは、励磁コイルと、励磁コイルから管外径の２倍から３倍程度離して管軸方向に配設された１つまたはそれ以上の受信コイルで構成され、これらのコイルが信号伝達用ケーブルに取り付けられて管内に挿入される。

探傷装置は、この探傷センサと、信号伝達用ケーブルを介して管外から励磁コイルに励磁信号を印加する励磁信号生成手段と、受信コイルからの受信信号を信号伝達用ケーブルを介して受け取り、探傷データを作成する探傷データ作成手段により構成されている。

リモートフィールド渦流現象は金属管内においてのみ生じ、励磁コイルにより発生するリモートフィールド渦流は、管路自体を導波管として伝搬する。励磁コイルには、数Ｖ〜数十Ｖの電圧、数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの比較的低い周波数の励磁電圧が印加される。

励磁コイルにより生成されるリモートフィールド渦流によって電磁波が生じる。この電磁波は、金属管の肉厚を通過する「間接伝搬波」と呼ばれる経路と、管路を導波管として伝搬する「直接伝搬波」と呼ばれる経路に二分される。このうち直接伝搬波は、励磁コイルと受信コイルとの距離が離れているため、空中を伝搬する間に急激に減衰し、ほとんど受信コイルに伝搬されない。一方、間接伝搬波の場合、リモートフィールド渦流による電磁波は金属管の肉厚部をゆっくり減衰しながら伝搬し、同時に一部は金属管の肉厚部に再度浸透して通過し、受信コイルにより受信される。

受信コイルにより受信される信号は非常に微弱（数μＶ〜数十μＶ）であるが、金属管の肉厚部通過による表皮効果の影響で位相が変化する。この位相変化は、金属管の電磁気特性（透磁率μ、電導率σ）および励磁信号の周波数の影響を受けるとともに、管の肉厚に対しほぼ比例関係にある。従って、励磁信号と受信信号の位相差（時間的な遅れ量）から管肉厚を推定することができ、結果として、肉厚の減少を検出することにより、金属管の内外壁のきずの有無や深さを評価できる。

特許第３４２８７３４号

上述した従来の探傷装置は、埋設ガス配管や化学プラント配管、熱交換器配管等の金属管内外壁の腐食の有無等を診断するのに有効であり、既に実用化されているが、そのままでは水道管の老朽度の診断に適用できない。以下に、その理由を説明する。

第１に、リモートフィールド渦流は導波管の原理に基づいており、探傷センサの受信コイルの出力信号が微弱である。金属管の肉厚部に円周方向の強い磁場を発生させるためには、金属管内の走行に支障を及ぼさない限り、励磁コイルの直径をできるだけ大きくすることが好ましい。しかし水道管は地中に埋設されており、かつ探傷センサの挿入口は、消火栓や空気弁等が取り付けられた既設の分岐部に限られている。そして分岐部の口径は水道管の口径に比べて小さいことから、大口径の励磁コイルを使用できない。

第２に、水道管の内面に形成された防食層の厚さが異なることによって、受信コイルにより受信される電磁エネルギーの大きさが変動し、肉厚の測定に影響を及ぼす恐れがある。一般に、水道管の内面には、エポキシ粉体塗装やモルタルライニングなどの防食層が設けられている。防食層の厚みは、エポキシ粉体塗装であるかモルタルライニングであるかによって異なり、さらに管の直径によっても異なる。防食層の厚みが厚い場合、管の内壁から励磁コイルおよび受信コイルまでの距離（リフトオフ）が大きくなり、受信コイルの出力信号が小さくなって測定精度が低下する。

第３に、水道管の電磁気特性が異なることによって受信信号の位相差が変動し、肉厚の測定に誤差が生じる恐れがある。前述したように、水道管として鋼管やダクタイル鋳鉄管が用いられるが、メーカや製造された時期によって電磁気特性が異なる。励磁信号と受信信号との位相差は金属管の電磁気特性（導電率および透磁率）によって影響されるため、肉厚の推定に誤差が生じ、老朽度を診断する際の精度が低下する。

本発明はこのような従来の問題点を解消し、水道管の探傷に適した小型の探傷センサを提供すること、および水道管の老朽度をより正確に診断できる水道管老朽度診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明にかかる水道管探傷センサは、
金属製の水道管にリモートフィールド渦流を発生させる励磁コイルユニットと、この励磁コイルユニットから間隔を隔てて配設され、前記リモートフィールド渦流により生じた電磁波を受信する受信コイルユニットとを備えた水道管探傷センサであって、
前記励磁コイルユニットは、
前記水道管の管軸に対してコイルの軸線が平行に配設され、励磁信号を印加することにより前記水道管にリモートフィールド渦流を発生させる励磁コイルと、
前記水道管の内壁と対向する部分を除いて前記励磁コイルを囲むように配設された金属製の第１のケーシングとで構成され、
前記受信コイルユニットは、
前記水道管の管軸に対してコイルの軸線が垂直に配設され、前記リモートフィールド渦流により生じた電磁波を受信する第１の受信コイルと、
前記水道管の管軸に対してコイルの軸線が平行に配設され、前記リモートフィールド渦流により生じた電磁波を受信する第２の受信コイルと、
前記水道管の内壁と対向する部分を除いて前記第１および第２の受信コイルを囲むように配設された金属製の第２のケーシングとで構成されることを特徴とする。

ここで、前記第１および第２のケーシングとして、非磁性の金属からなるケーシングを用いることが好ましい。また前記非磁性の金属は、アルミニウムを主体とする合金もしくはオーステナイト系ステンレス鋼であることが好ましい。

前記受信コイルユニットと診断装置本体に接続されたケーブルとを、コネクタを介して接続することが好ましい。

前記励磁コイルユニットと前記受信コイルユニット、および前記受信コイルユニットと前記コネクタとは、それぞれ弾性体で連結されていることが好ましい。また前記弾性体としてコイルばねを用いることが好ましい。

前記弾性体を取り囲むように複数個のリング状部材が配置されていることが好ましい。また前記リング状部材として、合成樹脂製の球体の中心部に前記弾性体を通す貫通孔が形成された部材を用いることが好ましい。

また上記目的を達成するため、本発明にかかる水道管老朽度診断装置は、
上述した水道管探傷センサと、
前記励磁信号を生成して前記励磁コイルに送出する励磁信号生成部と、
前記第１の受信コイルの受信信号を、前記励磁信号を参照信号として同期検波することにより、位相が直交する２つの成分を作成する第１の信号処理部と、
前記第２の受信コイルの受信信号を、前記励磁信号を参照信号として同期検波することにより、位相が直交する２つの成分を作成する第２の信号処理部と、
前記第１の信号処理部から出力された２つの成分から、前記励磁信号と前記第１の受信信号との位相差を算出すると共に、この位相差に基づいて水道管の減肉率を推定する診断部と、
前記第２の信号処理部から出力された２つの成分から、前記励磁信号と前記第２の受信信号との位相差を算出すると共に、この位相差に基づいて前記励磁信号の周波数を設定する制御部とを備えることを特徴とする。

ここで、前記制御部は、移動量検出手段からの通知によって前記水道管探傷センサの移動を確認する毎に、前記診断部に位相差の算出と減肉率の推定とを指示することが好ましい。

また前記診断部は、診断対象となる水道管と種類が同じで肉厚が等しい基準水道管について、前記励磁信号と前記第１の受信信号との位相差と、減肉率との関係を示す減肉率基準データを予め記憶しており、
前記診断対象の水道管の前記励磁信号と前記第１の受信信号との位相差を前記減肉率基準データと照合し、最も近い位相差に対応する減肉率を前記診断対象の水道管の減肉率と推定する。

また前記制御部は、診断対象となる水道管と種類が同じで肉厚が等しい基準水道管のきずのない健全な肉厚部における、前記励磁信号の周波数を変えた時の前記励磁信号と前記第２の受信信号の位相差との関係を示す位相差補正データを予め記憶しており、
前記診断対象の水道管のきずのない健全な肉厚部における、前記励磁信号と前記第２の受信信号との位相差を前記位相差補正データと照合し、最も近い位相差に対応する周波数を前記診断対象の水道管の励磁信号の周波数として設定する。

本発明にかかる水道管探傷センサは、励磁コイルおよび受信コイルを金属製のケーシングで覆い、擬似的な金属管を構成することによって閉じた磁場を形成しており、大口径の励磁コイルを必要としないため、水道管の分岐部から挿入できる小型の探傷センサを実現できる。

また本発明にかかる水道管老朽度診断装置は、肉厚の測定に際して水道管の電磁気特性の違いによる位相差の変動を補正しているため、肉厚について高い精度の推定が可能となり、結果として、老朽度についてのより正確な診断が可能となる。

本発明の実施の形態にかかる水道管探傷センサの概略構成と使用状態を示す断面図である。 図１の水道管探傷センサの受信信号の一例を示す電圧波形図である。 図１の水道管探傷センサの受信信号をベクトル平面に表示したリサージュ図形の一例を示す図である。 実施の形態で用いる基準水道管の断面図である。 基準水道管における受信信号の位相差と実測減肉率との関係の一例を示すグラフである。 基準水道管における励磁信号の周波数と受信信号の位相差との関係の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態にかかる水道管老朽度診断装置の構成を示すブロック図である。 基準水道管を用いて減肉率基準データＤｓを作成する際の処理の流れを示すフローチャートである。 基準水道管を用いて位相差補正データＤｃを作成する際の処理の流れを示すフローチャートである。 診断対象の水道管における水道管探傷センサの受信信号の位相差を測定し、その値から減肉率を推定する際の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかる水道管探傷センサの具体構成を示す正面図である。 地中に埋設された水道管の分岐部に探傷センサ挿入器を取り付けた状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態にかかる水道管探傷センサおよび水道管老朽度診断装置について、図面を参照しながら説明する。

＜水道管探傷センサの構成＞
図１は本実施の形態にかかる水道管探傷センサ（以降「センサ」と略記する）の概略構成と使用状態を示す断面図である。地中に埋設され、水Ｗが流れている水道管１０の底部にセンサ２０が置かれている。円筒型の水道管１０の肉厚部１１の内面にはエポキシ粉体塗装やモルタルライニングなどの防食層１２が形成されている。

水道管１０には所定の間隔を隔てて消火栓や空気弁（図示せず）を取り付ける分岐部１３が設けられており、探傷センサ２０はこの分岐部１３から水道管２０内に挿入される。図１では、センサ２０が水道管１０内に挿入された状態を概括的に説明するため、分岐部１３にふた１４が取り付けられた状態を示している。しかし、実際に水道管１０にセンサ２０を挿入する際には、後述の図１２に示すように、分岐部１３に補修弁１５と探傷センサ挿入器８０が取り付けられる。なお、センサ２０を水道管１０へ挿入する際の手順については、後に図１２を参照して詳述する。

探傷センサ２０は、励磁コイルユニット２１と受信コイルユニット２２、およびこれらを連結する弾性体２３で構成されている。また探傷センサ２０は、信号伝達用ケーブル２４によって水道管１０の外部に設置された診断装置本体（図示せず）に接続されている。信号伝達用ケーブル２４内には、励磁コイルユニット２１および受信コイルユニット２２内の各コイルと診断装置本体内の信号処理回路等とを接続する複数のペア芯線およびセンサ２０を押し込むための、例えばＦＲＰロッドのようなテンションメンバが通っている。

励磁コイルユニット２１は、励磁コイル２１１と、それを収納する金属製の第１のケーシング２１２で構成されている。励磁コイル２１１は、樹脂製のコアもしくはフェライトコアにコイルが巻回されたもので、コイルの軸線は水道管１０の管軸Ｃに対して平行に配設されている。励磁コイル２１１に励磁信号が印加されると、水道管１０の肉厚部１１にリモートフィールド渦流が発生する。

第１のケーシング２１２はアルミ合金などの非磁性の金属で作られ、水道管１０の内壁と対向する部分を除いて、励磁コイル２１１を囲むように配設されている。また図示しないが、励磁コイル２１１の表面および励磁コイル２１１と第１のケーシング２１２との隙間には、防水のために樹脂が充填されている。

受信コイルユニット２２は、第１の受信コイル２２１および第２の受信コイル２２２と、これらを収納する金属製の第２のケーシング２２３とで構成されている。第１の受信コイル２２１および第２の受信コイル２２２は、共に樹脂製のコアもしくはフェライトコアにコイルが巻回されたものであるが、コイルの軸線の方向が異なっている。すなわち第１の受信コイル２２１は、水道管１０の管軸Ｃに対してコイルの軸線が垂直（水道管１０の径方向）に配設されている。これに対し第２の受信コイル２２２は、水道管１０の管軸Ｃに対してコイルの軸線が並行に配設されている。

第２のケーシング２２３は、第１のケーシング２１１と同様にアルミ合金などの非磁性の金属で作られ、水道管１０の内壁と対向する部分を除いて、第１の受信コイル２２１および第２の受信コイル２２２を囲むように配設されている。また図示しないが、励磁コイルユニット２１と同様に、第１の受信コイル２２１および第２の受信コイル２２２の表面ならびにこれらのコイルと第２のケーシング２２３の隙間には、防水のために樹脂が充填されている。

励磁コイルユニット２１と受信コイルユニット２２を連結する弾性体２３は、例えばコイルばねで構成され、中空部には、励磁コイルユニット２１に励磁信号を伝送するコア芯線が挿入されている。センサ２０を分岐部１３から水道管１０内に挿入する際に、弾性体２３を曲げることによって挿入動作がスムーズに行われる。

センサ２０の移動は、ケーブル２４を図示しないケーブルドラムに巻き取りもしくは巻き戻すことにより行う。なお、センサ２０の移動量の測定は、ロータリエンコーダ等の移動量検出手段（図示せず）によってケーブル２４の送り出し量を測定することにより行う。

＜探傷センサの機能＞
次に、図２〜図６を参照して探傷センサ２０の機能について説明する。最初に励磁コイルユニット２１の機能について説明する。リモートフィールド渦流を発生させるためには、閉じた磁場を形成する必要がある。このため前述した特許文献１に記載の診断装置では、大口径のリング状励磁コイルを用いて金属管の肉厚部に円周方向の閉じた磁場を形成している。

しかし水道管の場合は、挿入場所の制約から、大口径のリング状励磁コイルを用いることができない。このためセンサ２０では、励磁コイル２１１を囲むように金属製のケーシング２１２を配設し、このケーシング２１２と水道管１０の肉厚部１１によって擬似的な金属管を構成することによって、閉じた磁場を形成している。この閉じた磁場によって水道管１０の肉厚部１１にリモートフィールド渦流が発生する。

このように本実施の形態の探傷センサ２０は、直径の大きい励磁コイルを用いて水道管１０の円周方向に閉じた磁場を形成する代わりに、金属製のケーシング２１２と水道管１０の肉厚部１１で擬似的な金属管を構成することによって閉じた磁場を形成している。結果として、水道管１０の内径に比較して小さなサイズの励磁コイルユニットを用いて、水道管１０の肉厚部１１にリモートフィールド渦流を発生させることができる。

また、ケーシング２１２と水道管１０の肉厚部１１によって形成される閉じた磁場は、リフトオフによる変動が少ないため、防食層１２の厚みの違いを吸収できるメリットを併せ持っている。

さらに、励磁コイル２１１および受信コイル２２１、２２２を非磁性の金属製ケーシング２１２および２２３で囲むことによって、ケーシング内で渦電流損が生じて直接伝播波が減衰する。結果として、受信信号への直接伝播波の影響を低減できるので、励磁コイルユニット２１と受信コイルユニット２２の間隔を狭めて、センサ１０をコンパクトに構成できる。

金属製ケーシング２１２および２２３の材質としては、非磁性の金属、例えばアルミニウムを主体とする合金やオーステナイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）を用いることが好ましい。金属製ケーシング２１２および２２３に磁性体の金属を用いた場合、センサ２０の移動時に、ケーシングと管内壁との摺動によって受信信号にノイズが発生するため、ケーシングの材質としては好ましくない。

次に、受信コイルユニット２２について説明する。前述したように受信コイルユニット２２は、水道管１０の管軸Ｃに対してコイルの軸線が垂直に配設された第１の受信コイル２２１と、水道管１０の管軸Ｃに対してコイルの軸線が平行に配設された第２の受信コイル２２２を含む。

図２に第１の受信コイル２２１および第２の受信コイル２２２で受信した信号の電圧波形の一例を示す。図中、横軸は水道管の管軸方向の位置を表す。図２の電圧波形は、０．４φ×１０００巻の励磁コイル２１１、０．０７φ×２０００巻の第１の受信コイル２２１および０．１φ×１０００巻の第２の受信コイル２２２を使用し、周波数３５Ｈｚ、電圧１５Ｖｐ−ｐの励磁電圧を印加した時の波形である。

図２（Ａ）および（Ｂ)は、第１の受信コイル２２１の受信信号を同期検波することにより得られる２つの信号成分Ａ₁ｃｏｓφ₁およびＡ₁ｓｉｎφ₁を示す。Ａ１は受信信号の振幅である。信号成分Ａ₁ｃｏｓφ₁とＡ₁ｓｉｎφ₁は、受信信号を励磁信号と同位相および９０度位相の異なる参照信号でそれぞれ同期検波することにより得られる。また図２（Ｃ）および（Ｄ)は、第２の受信コイル２２２の受信信号を同期検波することにより得られる２つの信号成分Ａ₂ｃｏｓφ₂およびＡ₂ｓｉｎφ₂を示す。Ａ₂は受信信号の振幅である。

図３に示したリサージュ図形は、第１の受信コイル２２１の受信信号から得られた２つの信号成分Ａ₁ｃｏｓφ₁およびＡ₁ｓｉｎφ₁のうち、図２（Ａ）、（Ｂ）の中央部に示すように、水道管１０にきずがある箇所の信号成分をベクトル平面に表示したものの一例である。横軸は受信信号を励磁信号と同位相の参照信号で同期検波した値Ａ₁ｃｏｓφ₁を表し、縦軸は受信信号を励磁信号と９０度位相の異なる参照信号で同期検波した値Ａ₁ｓｉｎφ₁を表す。リサージュ図形の軸が横軸となす角θが励磁信号と受信信号との位相差を表す。なお、ＸｇおよびＹｇはリサージュ図形のオフセット値である。これらのオフセットは、第１受信コイル２２１で検出する電磁エネルギーの方向がコイルの軸心と一致していないことにより生じる。

図１に戻って、水道管１０の肉厚部１１にきず１５がある場合、励磁コイル２１１により発生し水道管１０の肉厚部１１を伝搬する電磁エネルギーは、管軸Ｃに対して垂直方向（半径方向）のベクトルを有する電磁エネルギーの流れを生じ、第１の受信コイル２２１で効率よく検出することができる。従って、第１の受信コイル２２１は、水道管の肉厚の測定に用いられる。

一方、水道管１０の肉厚部１１にきずがない場合、管軸Ｃに垂直方向の電磁エネルギーの流れは発生せず、管軸Ｃに平行な電磁エネルギーの流れのみとなる。その結果、電磁エネルギーは、コイルの軸線が管軸Ｃに平行に配設された第２の受信コイル２２２により検出される。第２の受信コイル２２２は、水道管１０の電磁気特性に関する情報を得るために用いられる。

＜肉厚の推定方法＞
以下、第１の受信コイル２２１の受信信号を用いた肉厚の推定方法について説明する。前述したように、励磁信号と受信信号との位相差θは水道管１０の肉厚に応じて変化する。診断対象である水道管と同じ材質で作られた、概ね同一の肉厚の水道管をあらかじめ用意し、この水道管の外面に深さの異なる複数のきずをつける。次に、センサ２０を移動させながら水道管の位相差θを測定し、測定した位相差θと実測した肉厚部１１の減肉率との関係を求めてデータ化する。

診断対象の水道管で測定した位相差θを上述のデータと照合することにより、水道管の肉厚を推定することができる。ここで、「減肉率」とは、腐食等によって水道管の肉厚部の厚みが当初の厚みから減少した割合をいい、きずの深さを表す指標として用いられる。

減肉率の推定方法についてさらに具体的に説明する。まず、測定を行なう水道管１０と材質が同じで（例えばダクタイル鋳鉄管）、肉厚部の厚さが概ね等しい水道管（以降、「基準水道管」という）を用意する。図４に基準水道管１０Ｓの断面を示す。図４に示すように、基準水道管１０Ｓの外周面には減肉率の異なるきず１５ａ〜１５ｃが形成されている。前述した方法でセンサ２０を移動させながら、励磁コイル２１１を任意の周波数の信号で励磁し、第１の受信コイル２２１で受信した信号から位相差θを算出する。

次に、算出した位相差θと実測した減肉率をグラフ化して相互の関係を求める。図５に、このようにして求めた位相差θと減肉率の関係の一例を示す。図５において、横軸は第１の受信センサ２２１で測定した位相差θを表し、縦軸は減肉率の実測値を表す。図中の■は実測値をグラフにプロットしたものである。

図５に示すように、実測値に沿うように直線または曲線を引き、その直線または曲線上の位相差と減肉率の関係をデータ化してメモリに記憶する。以降、このデータを「減肉率基準データ」Ｄｓという。診断対象の水道管で測定した位相差θを、減肉率基準データＤｓの位相差と照合すれば、水道管の減肉率を推定することができる。

＜位相差の補正方法＞
次に、第２の受信コイル２２２の受信信号を用いた位相差の補正方法について説明する。ＲＦＥＣ法において、励磁コイルに印加される励磁信号と受信コイルで受信した信号との位相差θは、以下の式（１）で示される。
θ＝ｋ√（π・ｆ・μ・σ）・・・・・（１）
ここで、ｋは比例定数、πは円周率、ｆは励磁信号の周波数、μは金属管の透磁率、σは金属管の導電率を表す。

式（１）から明らかなように、受信信号の位相差θは、金属管の透磁率μ、導電率σおよび励磁コイルに印加される励磁信号の周波数ｆにより変化する。このうち、電磁気特性すなわち透磁率μと導電率σは管に固有のものである。このため、受信コイルの測定信号の位相差が肉厚と比例するからといって、得られた位相差を基に一律に肉厚を導き出すと、測定した肉厚に誤差が生じる。水道管の肉厚を精度よく導き出すためには、電磁気特性の違いにより生じる受信信号の位相差の変動を補正する必要がある。

以下、位相差の補正方法について具体的に説明する。まず第２の受信コイル２２２を用いて、励磁信号の周波数を変えながら水道管のきずのない健全な肉厚部（以降、「健全部」という）の位相差θを測定する。健全部では、前述の図３に示すようなリサージュ図形は生成されず、Ａ₁ｃｏｓφ₁とＡ₁ｓｉｎφ₁は点ｇに集束するため、位相差θは、原点Ｏと点ｇを結ぶ線と、横軸とのなす角度として表される。

図６に、励磁信号の周波数と第２の受信コイル２２２を用いて測定した位相差との関係を示す。図６において、横軸は励磁信号の周波数、縦軸は位相差を表す。図から明らかなように、周波数と位相差との間にほぼ比例の関係がある。

前述の式（１）より、電磁気特性すなわち透磁率μと導電率σが異なる金属管を用いた場合、周波数ｆの値を変えることによって、位相差θを同一の値にすることができる。言い換えれば、周波数を変えることによって金属管の電磁気特性の違いによって生じる位相差の変動を補正できることになる。

例えば、図６において、前述した減肉率基準データＤｓを作成した時の励磁信号の周波数が３５Ｈｚとすると、第２受信コイルの健全部の位相差θは２４０度となる。一方、診断対象の水道管の健全部の位相差が２６０度であったとすると、位相差に２０度の違いが生じる。従って、基準水道管の健全部の位相差が２２０度となる周波数３２Ｈｚで診断対象の水道管の位相差θを求めれば、基準水道管の位相差とほぼ同じ値となり、水道管の電磁気特性の違いを吸収することができる。

図６に示した周波数と位相差の関係を、水道管の位相差θを測定する際の補正データとして用いるため、データ化してメモリに記憶する。以降、このデータを「位相差補正データ」Ｄｃという。また初期の周波数ｆ₀の励磁信号を用いて測定した基準水道管１０Ｓの健全部の位相差θと同一の位相差が得られる診断対象である水道管の励磁信号の周波数ｆ₁を「特定周波数」という。

診断対象である水道管１０を、センサ２０を移動させながら特定周波数ｆ₁の励磁信号を用いて励磁させ、受信信号を第１の受信コイルで受信して位相差を算出し、その値を前述の減肉率基準データＤｓと照合すれば、減肉率を精度よく推定できる。その結果、電磁気特性の異なる水道管であっても、肉厚に関するより正確な情報を得ることができる。

＜水道管老朽度診断装置の構成＞
次に、本実施の形態にかかる水道管老朽度診断装置の構成を説明する。図７に水道管老朽度診断装置のブロック構成を示す。水道管老朽度診断装置１は、センサ２０、励磁信号生成部３０、信号処理部４０および５０、診断部６０ならびに制御部７０で構成されている。

励磁信号生成部３０は、周波数ｆ₀またはｆ₁の交流信号を生成し、励磁信号としてセンサ２０の励磁コイル２１１に送出する。信号処理部４０は、第１の受信コイル２２１の受信信号を処理してＡ₁ｃｏｓφ₁とＡ₁ｓｉｎφ₁を作成する。信号処理部５０は、第２の受信コイル２２１の受信信号を処理してＡ₂ｃｏｓφ₂とＡ₂ｓｉｎφ₂を作成する。診断部６０は、信号処理部４０の出力に基づいて水道管１０の減肉率を推定する。制御部７０は、信号処理部５０の出力に基づいて、励磁信号生成部３０で生成する励磁信号の周波数を設定する。

励磁信号生成部３０は、基準発信器３０１、プログラマブルデバイダ３０２、ＰＬＬ回路３０３、分周器３０４および３０５、波形成形回路３０６、アンプ３０７、インバータ３０８、ならびにフリップフロップ３０９および３１０を含む。

プログラマブルデバイダ３０２およびＰＬＬ回路３０３は可変分周器を構成し、制御部７０の指示信号Ｉｓに基づいて、基準発振器３０１から出力されたクロック信号を任意の値に分周する。ＰＬＬ回路３０３の出力信号は分周器３０４でさらに１／２ｎ（ｎは整数）に分周され、波形成形回路３０６で矩形波からＳｉｎ波に変換され、アンプ３０８で増幅された後、励磁信号Ｓｍとして、ペア芯線３１１を介して励磁コイル２１１に送出される。

またＰＬＬ回路３０３の出力信号は、分周器３０５でさらに１／ｎに分周された後２つに分岐する。一方の信号はインバータ３０８で反転され、フリップフロップ（図では「ＦＦ」と表示）３０９で１／２に分周された後、信号処理部４０および５０に供給される。また他方の信号はフリップフロップ（ＦＦ）３１０で１／２に分周された後、信号処理部４０および５０に供給される。

信号処理部４０は、差動アンプ４０１、ローパスフィルタ（図では「ＬＰＦ」と表示）４０２、バンドパスフィルタ（図では「ＢＰＦ」と表示）４０３、同期検波器４０４および４０５を含む。第１の受信コイル２２１からペア芯線４０６を通して受信した受信信号Ｓｒ１は差動アンプ４０１で増幅され、ローパスフィルタ４０２で高周波ノイズが除去される。バンドパスフィルタ４０３はＰＬＬ回路３０３の出力信号に応じて取り出せる周波数帯域が変更できる。バンドパスフィルタ４０３によって励磁信号の周波数を中心とした成分が取り出された受信信号Ｓｒ１は、同期検波器４０４および４０５に入力され、それぞれフリップフロップ３０９および３１０の出力を参照信号として同期検波され、さらに全波整流されてＡ₁ｃｏｓφ₁とＡ₁ｓｉｎφ₁が出力される。

信号処理部５０は、差動アンプ５０１、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５０２、バンドパスフィルタ（ＢＰＳ）５０３、同期検波器５０４および５０５を含む。信号処理部５０の構成および機能は信号処理部４０のそれと同じであり、第２の受信コイル２２２からペア芯線４０６を通して受信した受信信号Ｓｒ２は、信号処理部４０と同様の処理が施される。信号処理部５０からは、第２の受信コイル２２２の受信信号Ｓｒ２を同期検波したＡ₂ｃｏｓφ₂とＡ₂ｓｉｎφ₂が出力される。

診断部６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０１、メモリ６０２および表示回路６０３を含む。ＣＰＵ６０１は、信号処理部４０の出力Ａ₁ｃｏｓφ₁とＡ₁ｓｉｎφ₁に基づいて受信信号Ｓｒ１の位相差θを算出する。またＣＰＵ６０１は、算出した位相差θをメモリ６０２に記憶された減肉率基準データＤｓと照合して減肉率を推定する。表示回路６０３は、ＣＰＵ６０１によって推定された減肉率の値を数字もしくは長さで表示する。

制御部７０は、ＣＰＵ７０１とメモリ７０２を含む。ＣＰＵ７０１は、信号処理部５０の出力である第２の受信コイル２２２の受信信号Ｓｒ２の同期検波出力Ａ₂ｃｏｓφ₂とＡ₂ｓｉｎφ₂に基づいて位相差θを算出する。またＣＰＵ７０１は、算出した位相差θをメモリ７０２に記憶された位相差補正データＤｃと照合して、位相差θが最も近い周波数を抽出する。

さらにＣＰＵ７０１は、励磁信号生成部３０のプログラマブルデバイダ３０２に指示信号Ｉｓを送信し、初期周波数ｆ₀もしくは周波数ｆ₁のいずれかの励磁信号を生成するよう指示する。またＣＰＵ７０１は、診断部６０のＣＰＵ６０１に対し、位相差θの算出と減肉率の推定を指示する。

＜水道管老朽度診断装置の動作＞
次に、図７のブロック図、図８、図９および図１０のフローチャートを参照して、水道管老朽度診断装置１の動作を説明する。図８は基準水道管を用いて減肉率基準データＤｓを作成する際の処理の流れを示す。図９は基準水道管を用いて位相差補正データＤｃを作成する際の処理の流れを示す。図１０は診断対象である水道管の位相差θを算出し、その値から減肉率を推定する際の処理の流れを示す。

最初に、図８に基づいて、減肉率基準データＤｓを作成する際の処理を説明する。ステップＳ１１において、励磁信号生成部３０は、制御部７０の指示に基づいて初期周波数ｆ₀の励磁信号Ｓｍを生成し、励磁コイル２１１に送出する。励磁コイル２１１に送出された励磁信号Ｓｍによって基準水道管１０Ａの肉厚部１１にリモートフィールド渦流が生成され、これにより電磁波が発生する。

ステップＳ１２において、信号処理部４０は、第１受信コイル２２１で受信した信号Ｓｒ１を同期検波して、直交する２つの信号成分（Ａ₁ｃｏｓφ₁とＡ₁ｓｉｎφ₁）を作成する。

ステップＳ１３において、診断部６０のＣＰＵ６０１は、信号処理部４０の出力に基づいて受信信号Ｓｒ１の位相差θを算出すると共に、一時的にメモリ６０２に記憶する。位相差θの算出に際しては、前述の図３において、横軸および縦軸をそれぞれＸｇおよびＹｇだけシフトして原点Ｏを点ｇと一致させた後、下記式（２）により位相差θを求める。
θ＝１８０−ｔａｎ^-1Ａ₁ｓｉｎφ₁／Ａ₁ｃｏｓφ₁・・・・・（２）

ステップ１４において、制御部７０のＣＰＵ７０１は、図示しない移動量検出手段の出力信号からセンサ２０の移動量を確認し、測定対象領域の測定を全て終了したか否か判断する。未測定領域が残っている場合は、センサ２０が次の測定位置に移動したことを確認した後、ステップＳ１１の処理に戻り、対象領域の測定が完了した場合はステップＳ１５の処理に移る。

ステップＳ１５において、診断装置の操作者は、メモリ６０２に一時記憶された位相差θとあらかじめ測定した減肉率の実測値の関係を図５に示すグラフにプロットし、その値に沿うように直線または曲線を引き、その直線または曲線上の位相差と減肉率との関係を、減肉率基準データＤｓとしてデータ化する。

ステップＳ１６において、診断部６０は、作成された減肉率基準データＤｓを図示しない入力手段によって取り込み、メモリ６０２に記憶する。

次に図９に基づいて、位相差補正データＤｃを作成する際の処理を説明する。この処理においては、基準水道管１０Ｓの健全部の受信信号が必要となるため、図示しないケーブルドラムを巻回してセンサ２０を移動させ、診断部６０からの信号に基づいて、第１受信コイル２２１の受信信号Ｓｒ１が最低となる位置、すなわち、きずのない位置でセンサ２０を停止させておく。

ステップＳ２１において、制御部７０は、励磁信号生成部３０に指示信号Ｉｓを送信して周波数を初期周波数ｆ₀から変更するよう指示する。励磁信号生成部３０は指示された周波数の励磁信号Ｓｍを生成して励磁コイル２１１に送出する。

ステップＳ２２において、信号処理部５０は、第２受信コイル２２２で受信した信号Ｓｒ２を同期検波して、直交する２つの信号成分（Ａ₂ｃｏｓφ₂とＡ₂ｓｉｎφ₂）を作成する。

ステップＳ２３において、制御部７０のＣＰＵ７０１は、信号処理部５０の出力に基づいて受信信号Ｓｒ２の位相差θを算出し、メモリ７０２に一時的に記憶する。

ステップＳ２４において、ＣＰＵ７０１は、予定した周波数の変更が全て終了したか否か判断し、周波数の変更が終了していない場合はステップＳ２１の処理に戻り、周波数の変更が全て終了した場合は、ステップＳ２５の処理に移る。

ステップＳ２５において、ＣＰＵ７０１は、メモリ７０２に一時記憶されたデータに基づいて、図６に示す位相差θと周波数の関係を示す位相差補正データＤｃを作成し、引き続いてステップＳ２６において、このデータをメモリ７０２に記憶する。

次に、図１０に基づいて、診断対象である水道管の位相差θを測定し、その値から減肉率を推定する際の処理について説明する。ステップＳ３１において、励磁信号生成部３０は、制御部７０の指示に基づいて初期周波数ｆ₀の励磁信号Ｓｍを生成し、励磁コイル２１１に送出する。励磁コイル２１１に送出された励磁信号Ｓｍによって水道管１０の肉厚部１１にリモートフィールド渦流が生成され、これに伴って電磁波が発生する。

この際、探傷センサ２０は、図示しないケーブルドラムを巻回してセンサ２０を移動させ、第１受信コイル２２１の受信信号が最低となる位置、すなわち水道管１０の健全部に置かれている。このような状態において、リモートフィールド渦流により生じた電磁波を第２受信コイル２２２で受信する。

ステップＳ３２において、信号処理部５０は、第２受信コイル２２２の受信信号Ｓｒ２を同期検波して、直交する２つの信号成分（Ａ₂ｃｏｓφ₂とＡ₂ｓｉｎφ₂）を作成する。

ステップＳ３３において、制御部７０のＣＰＵ７０１は、信号処理部５０の出力（Ａ₂ｃｏｓφ₂とＡ₂ｓｉｎφ₂）に基づいて、水道管１０の健全部の位相差θを算出する。ＣＰＵ７０１は、さらにステップＳ３４において、算出した水道管１０の健全部の位相差θ₁を、メモリ７０２にあらかじめ記憶されている位相差補正データＤｃと照合して、θ₁に最も近い位相差に対応した特定周波数ｆ₁を抽出する。

ステップＳ３５において、制御部７０のＣＰＵ７０１は、ステップＳ３４で選択した特定周波数ｆ₁の励磁信号の生成を励磁信号生成部３０に指示し、励磁信号生成部３０は、制御部７０の指示に従って周波数ｆ₁の励磁信号Ｓｍを生成し、励磁コイル２１１に送出する。

ステップＳ３６において、信号処理部４０は、第１受信コイル２２１の受信信号Ｓｒ１を同期検波して、直交する２つの信号成分（Ａ₁ｃｏｓφ₁とＡ₁ｓｉｎφ₁）を作成する。

ステップＳ３７において、診断部６０は、信号処理部４０の出力に基づき、水道管１０の外周面にきずがある箇所について受信信号Ｓｒ１の位相差θを算出する。診断部６０は、さらにステップＳ３８において、算出した受信信号Ｓｒ１の位相差θをメモリ６０２に記憶された減肉率基準データＤｓと照合し、算出した位相差θに最も近い位相差に対応する減肉率を抽出する。

このようにして抽出された減肉率は、ステップＳ３１からＳ３４までの処理により水道管１０の電磁気特性の違いによる受信信号の変動が補正されているため、水道管の減肉率の実測値に近い値となる。

続いてステップＳ３９において、制御部７０のＣＰＵ７０１は、図示しない移動量検出手段の出力信号からセンサ２０の移動量を確認し、測定対象領域の測定が全て終了したか否か判断する。未測定の領域がある場合はセンサ２０が次の測定位置に移動したことを確認した後ステップＳ３１の処理に戻り、対象領域の測定が全て終了した場合は処理を終了する。

上述した処理により得られた減肉率は、水道管の電磁気特性の違いによる受信信号の変動が補正されているため、水道管の減肉率について高い精度の推定が可能となる。そしてこの値に基づいて水道管のきずの状態を検査することにより、老朽度のより正確な診断が可能となる。

また、上述した処理では、励磁信号Ｓｍの周波数の補正は、制御部７０のＣＰＵ７０１によって自動的に行われるため、水道管の診断を行う担当者は水道管の電磁気特性の違いを考慮する必要がなく、診断作業の効率化が図れる。

＜センサの具体構成＞
次に、図１１を参照して、センサ２０の具体的な構成について説明する。図１１はセンサ２０の具体構成の一例を示す。励磁コイルユニット２１と受信コイルユニット２２は、水の抵抗を減らすために、断面が流線型に形成されている。

前述の図１に示したセンサ２０は、励磁コイルユニット２１、受信コイルユニット２２および弾性体２３で構成されていたが、図１１の構成では、これにコネクタ２５および弾性体２６が追加され、さらに弾性体２３および２６を取り囲むように、座屈を防止する部材として複数個のリング状部材２７および２８が取り付けられている。

コネクタ２５はセンサ２０をケーブル２４から取り外すために設けられたものである。水道管の診断を行う際にセンサ２０を持ち運ぶ必要がある。その際、センサ２０をケーブル２４から取り外すことができれば、持ち運びに便利である。

受信コイルユニット２２とコネクタ２５とを連結する弾性体２６は、弾性体２３と同様に、水道管１０への挿入をスムーズに行うために設けられたものであり、コイルばねで構成されている。

センサ２０を分岐部１３から水道管１０内に挿入するとき、弾性体２３、２６を屈曲させる必要があるが、弾性体２３、２６をコイルばねのみで構成した場合、屈曲の際にコイルばねに過度の力が加わると座屈が生じる。リング状部材２７は、弾性体２３のうち励磁コイルユニット２１または受信コイルユニット２２との接続部に過度の力が集中して座屈が生じるのを防止するものである。同様にリング状部材２８は、弾性体２６のうち受信コイルユニット２２またはコネクタ２５との接続部に過度の力が集中して座屈が生じるのを防止するものである。

リング状部材２７および２８の直径は、励磁コイルユニット２１および受信コイルユニット２２が水道管１０の壁面から浮かない程度の大きさに設定する必要がある。またリング状部材２７の５個のリングの直径は変わらないが、リング状部材２８の４個のリングの直径は、コネクタ２５に近付く程大きくなっている。これは、リング状部材２８のうちコネクタ２５に接するリングの口径がコネクタ２５の外径とほぼ等しくなるように、受信コイルユニット２２から離れるにつれてリングの口径を段階的に大きくしたものである。

リング状部材２７および２８の素材には、ポリアセタール樹脂などの、強度、弾性率および耐衝撃性に優れた合成樹脂が用いられる。リング状部材２７および２８は、合成樹脂製の球体の中心部に円柱状の貫通孔を形成することにより作製される。

なお、リング状部材２７および２８は、必ずしも外形が球状である必要はなく、座屈を防止する効果があれば、例えば、断面が台形などの他の形状であってもよい。同様に、リング状部材２７および２８の数は、弾性体２３、２６の曲げ易さや座屈を防止する効果などを考慮して定められる。

＜センサの使用形態＞
次に、図１１に示したセンサ２０の使用形態について、図１２を参照して説明する。図１２は、地中に埋設された水道管１０の分岐部１３に、補修弁１５を介して探傷センサ挿入器８０を取り付けた状態を示す断面図である。

通常、地下９１に水道管１０が埋設された箇所には、約１００ｍ間隔で消火栓ボックス９２が設けられている。消火栓ボックス９２内に露出した水道管１０には分岐部１３が設けられており、この分岐部１３に補修弁１５と図示しない消火栓本体が取り付けられている。水道管１０にセンサ２０を挿入する際には、補修弁１５から消火栓本体を取り外し、代わりに探傷センサ挿入器８０を取り付ける。

探傷センサ挿入器８０は、センサ２０を不断水で水道管１０内に挿入するために用いられる。探傷センサ挿入器８０は、取付部材８１、挿入ガイド８２、挿入シャフト８３、ふた８４および上板８７で構成されている。

円筒状の取付部材８１は、消火栓本体を取り外した補修弁１５の上部に取り付けられる。取付部材８１の中空部には、円筒状の挿入ガイド８２および挿入シャフト８３が収容されている。また取付部材８１の上端部には、挿入シャフト８３が通る孔が設けられたふた８４が取り付けられている。挿入ガイド８２および挿入シャフト８３の素材として、通常、ステンレスが用いられる。

挿入ガイド８２の中空部にはセンサ２０が収容されている。挿入ガイド８２の下端部は開口部に段差ができるように切断され、また下端部の近傍に、センサ２０を水道管１０内に案内するガイド板８５が取り付けられている。一方、挿入ガイド８２の上端部には挿入シャフト８３が取り付けられている。

挿入シャフト８３の中空部にはケーブル２４が収容されている。また挿入シャフト８３の上端部にはフランジ８６が形成され、そのフランジ８６に、ケーブル２４が通る孔が開けられた上板８７が取り付けられている。

なお、図示しないが、ふた８４に設けられた孔の近傍にはパッキンが取り付けられており、水が外部に漏れない状態で、挿入シャフト８３を上下方向に移動させることができる。同様に、上板８７に設けられた孔の近傍にもパッキンが取り付けられており、水が外部に漏れない状態で、ケーブル２４を上下方向に移動させることができる。

次に、図１２に基づいてセンサ２０の使用形態を説明する。通常の状態では、補修弁１５の上部に消火栓本体（図示せず）が取り付けられている。センサ２０により水道管１０の探傷を行う際には、消火栓本体を補修弁１５から取り外し、代わりに探傷センサ挿入器８０を取り付ける。

補修弁１５の中には、図示しないボールが配置されており、ボールには貫通孔が形成されている。ボールは補修弁１５の外部に配置された図示しないハンドルの操作により回転させることができる。ハンドルを操作しボールを回転させて貫通孔を閉じることにより、水が外部に漏れるのを阻止できる。

補修弁１５に探傷センサ挿入器８０を取り付ける際には、補修弁１５のハンドルを操作しボールを回転させて貫通孔を閉じる。この状態で消火栓本体を取り外し、代わりに探傷センサ挿入器８０の取付部材８１を補修弁１５に取り付ける。このとき、挿入ガイド８２は、上端部がふた８４に接する位置にあり、下端部が補修弁１５のボール（図示せず）の上方に位置している。

補修弁１５に取付部材８１を取り付けた後、補修弁１５のハンドル（図示せず）を回してボールの貫通孔を取付部材８１の中空部と同軸に向けることで補修弁１５を開く。補修弁１５が開くと、取付部材８１内に水が充満する。

次に、挿入ガイド８２が補修弁１５のボールの貫通孔を通過する状態で、挿入シャフト８３を下方に移動させ、挿入ガイド８２およびガイド板８５の先端を水道管１０の管壁に当接させる。この時点では、センサ２０は矢印Ａに示す位置、すなわち挿入ガイド８２の上部にある。

この状態でケーブル２４を下方に移動させることにより、センサ２０を水道管１０内に挿入する。図１１に示したように、励磁コイルユニット２１、受信コイルユニット２２およびコネクタ２５は、それぞれ弾性体（コイルばね）２３および２６で連結されているため、センサ２０は、挿入ガイド８２およびガイド板８５に沿うように変形する。この際、リング状部材２７および２８によって、弾性体（コイルばね）２３および２６の一部に力が集中するのが妨げられるため、センサ２０を水道管１０内にスムーズに挿入できる。

センサ２０は、挿入ガイド８２およびガイド板８５に案内される形で、移動方向が垂直方向から水平方向に変わり、センサ２０が矢印Ｂに示す位置まで移動して、水道管１０の探傷を開始できる状態となる。以降、図示しないケーブルドラムを巻回してケーブル２４を送り出す、もしくは巻き戻してセンサ２０の位置を移動させながら、水道管１０の探傷を行う。

なお、ケーブル２４は、図示しないケーブルドラムに巻き取り、もしくは巻き戻されるため、ケーブル製造時、あるいはドラムへの巻き取り、巻き戻しにより、信号伝達ケーブルに巻癖が生ずる。この巻癖により、センサ２０が管円周方向に回転する可能性がある。

この巻癖による回転を最小限に抑え、センサ２０の浮き上がりや転倒を防止するため、受信コイルユニット２２の後方フランジには、あらかじめ定めた角度以上回転しないような捩れ逃がし機構を有していることが好ましい。水道管１０内にケーブルを出し入れする際に、ケーブルの巻癖が捩れ逃がし機構により逃がされて、コイルユニット２１および２２が水道管１０内でひっくり返ることがなく、正確な診断が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、消火栓から水道管内に挿入できる小型でコンパクトな探傷センサを実現できる。また本発明の水道管老朽度診断装置は、水道管の電磁気特性の違いによる位相差が自動的に補正されるため、老朽度のより正確な診断が可能となると共に、作業の効率化が図れる。

なお、上述した実施の形態では、センサを用いて、主として水道管の底部の探傷を行う場合について説明したが、これに限定されないことは云うまでもない。例えば、複数のセンサを円周状に配設することにより、あるいは、センサによって水道管の内壁を螺旋状に走査することにより、一度の走査で水道管全周に渡る診断が可能となる。

本発明にかかる水道管老朽度診断装置は、口径の大小にかかわらず、磁性管で構成された各種水道管の診断に適用できるものであり、非開削および非破壊、かつ水を流した状態での診断が可能であるため、その利用価値は大きい。

１ 水道管老朽度診断装置
１０、１０Ｓ 水道管
１１ 肉厚部
１２ 防食層
１３ 消火栓
１４、８４ ふた
１５ 補修弁
２０ 水道管探傷センサ
２１ 励磁コイルユニット
２２ 受信コイルユニット
２３、２６ 弾性体
２４ ケーブル
２５ コネクタ
２７、２８ リング状部材
３０ 励磁信号生成部
４０、５０ 信号処理部
６０ 診断部
７０ 制御部
８０ 探傷センサ挿入器
８１ 取付部材
８２ 挿入ガイド
８３ 挿入シャフト
８５ ガイド板
８６ フランジ
８７ 上板
９１ 地下
９２ 消火栓ボックス
２１１ 励磁コイル
２１２、２２３ ケーシング
２２１、２２２ 受信コイル

Claims (12)

1. 金属製の水道管にリモートフィールド渦流を発生させる励磁コイルユニットと、この励磁コイルユニットから間隔を隔てて配設され、前記リモートフィールド渦流により生じた電磁波を受信する受信コイルユニットとを備えた水道管探傷センサであって、
   前記励磁コイルユニットは、
   前記水道管の管軸に対してコイルの軸線が平行に配設され、励磁信号を印加することにより前記水道管にリモートフィールド渦流を発生させる励磁コイルと、
   前記水道管の内壁と対向する部分を除いて前記励磁コイルを囲むように配設された金属製の第１のケーシングとで構成され、
   前記受信コイルユニットは、
   前記水道管の管軸に対してコイルの軸線が垂直に配設され、前記リモートフィールド渦流により生じた電磁波を受信する第１の受信コイルと、
   前記水道管の管軸に対してコイルの軸線が平行に配設され、前記リモートフィールド渦流により生じた電磁波を受信する第２の受信コイルと、
   前記水道管の内壁と対向する部分を除いて前記第１および第２の受信コイルを囲むように配設された金属製の第２のケーシングと、で構成されることを特徴とする水道管探傷センサ。
2. 前記第１および第２のケーシングとして、非磁性の金属からなるケーシングが用いられることを特徴とする、請求項１に記載の水道管探傷センサ。
3. 前記非磁性の金属は、アルミニウムを主成分とする合金もしくはオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする、請求項２に記載の水道管探傷センサ。
4. 前記受信コイルユニットと診断装置本体に接続されたケーブルとを、コネクタを介して接続することを特徴とする、請求項１に記載の水道管探傷センサ。
5. 前記励磁コイルユニットと前記受信コイルユニット、および前記受信コイルユニットと前記コネクタとは、それぞれ弾性体で連結されていることを特徴とする、請求項４に記載の水道管探傷センサ。
6. 前記弾性体としてコイルばねが用いられることを特徴とする、請求項５に記載の水道管探傷センサ。
7. 前記弾性体を取り囲むように複数個のリング状部材が配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の水道管探傷センサ。
8. 前記リング状部材として、合成樹脂製の球体の中心部に前記弾性体を通す貫通孔が形成された部材を用いることを特徴とする、請求項７に記載の水道管探傷センサ。
9. 請求項１乃至３いずれかに記載の水道管探傷センサと、
   前記励磁信号を生成して前記励磁コイルに送出する励磁信号生成部と、
   前記第１の受信コイルの受信信号を、前記励磁信号を参照信号として同期検波することにより、位相が直交する２つの成分を作成する第１の信号処理部と、
   前記第２の受信コイルの受信信号を、前記励磁信号を参照信号として同期検波することにより、位相が直交する２つの成分を作成する第２の信号処理部と、
   前記第１の信号処理部から出力された２つの成分から、前記励磁信号と前記第１の受信信号との位相差を算出すると共に、この位相差に基づいて水道管の減肉率を推定する診断部と、
   前記第２の信号処理部から出力された２つの成分から、前記励磁信号と前記第２の受信信号との位相差を算出すると共に、この位相差に基づいて前記励磁信号の周波数を設定する制御部と、を備えることを特徴とする水道管老朽度診断装置。
10. 前記制御部は、移動量検出手段からの通知によって前記水道管探傷センサの移動を確認する毎に、前記診断部に位相差の算出と減肉率の推定とを指示することを特徴とする、請求項９に記載の水道管老朽度診断装置。
11. 前記診断部は、診断対象となる水道管と種類が同じで肉厚が等しい基準水道管について、前記励磁信号と前記第１の受信信号との位相差と、減肉率との関係を示す減肉率基準データを予め記憶しており、
    前記診断対象の水道管の前記励磁信号と前記第１の受信信号との位相差を前記減肉率基準データと照合し、最も近い位相差に対応する減肉率を前記診断対象の水道管の減肉率と推定することを特徴とする、請求項９または１０に記載の水道管老朽度診断装置。
12. 前記制御部は、診断対象となる水道管と種類が同じで肉厚が等しい基準水道管のきずのない健全な肉厚部における、前記励磁信号の周波数を変えた時の前記励磁信号と前記第２の受信信号の位相差との関係を示す位相差補正データを予め記憶しており、
    前記診断対象の水道管のきずのない健全な肉厚部における、前記励磁信号と前記第２の受信信号との位相差を前記位相差補正データと照合し、最も近い位相差に対応する周波数を前記診断対象の水道管の励磁信号の周波数として設定することを特徴とする、請求項９または１０に記載の水道管老朽度診断装置。

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