JP2016008898A - トモグラフィ計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない電極数であっても電気インピーダンス分布の算出に必要な計測点数を得ることができるトモグラフィ計測方法を提供する。【解決手段】計測対象面Ａの外周に複数の電極ｅ１〜ｅ４を配置して電気インピーダンス・トモグラフィ法を用いて計測対象面Ａの電気インピーダンス分布を計測するトモグラフィ計測方法であって、複数の電極ｅ１〜ｅ４から任意に二つの電極を電流印加電極２ａとして選択し、複数の電極ｅ１〜ｅ４から互いに隣接するとともに少なくとも一つの電流印加電極２ａを含むように二つの電極を電位差計測電極２ｂとして選択するようにしたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、計測対象面の電気インピーダンス分布を計測するトモグラフィ計測方法に関し、特に、計測対象面の外周部における電気インピーダンス分布の計測に適したトモグラフィ計測方法に関する。

従来、計測対象の内部断面（計測対象面）における電気インピーダンス分布を計測する方法として、電気インピーダンス・トモグラフィ法（Electrical Impedance Tomography）が用いられている。例えば、特許文献１に記載された電気インピーダンス・トモグラフィ法では、被計測物の外周に複数の電極を配置し、隣接する一対の電極間に電流を流して他の隣接する一対の電極間の電位差を測定することを全ての電極の組合せで繰り返し、測定した全電位差から所定のアルゴリズムを用いて計測対象面における電気インピーダンス分布を算出している。

この電気インピーダンス・トモグラフィ法では、隣接する一対の電極間に電流を印加していることから、一般に、隣接法と呼ばれている。かかる隣接法における計測点数Ｍは、電極数をＮとすれば、Ｍ＝Ｎ（Ｎ−３）／２の計算式により求めることができる。例えば、電極数Ｎが４個のときの計測点数Ｍは２個、電極数Ｎが６個のときの計測点数Ｍは９個、電極数Ｎが８個のときの計測点数Ｍは２０個、電極数Ｎが１６個のときの計測点数Ｍは１０４個、と求めることができる。

また、電気インピーダンス・トモグラフィ法には、対向する一対の電極間に電流を印加する方法もあり、一般に、対向法と呼ばれている。かかる対向法における計測点数Ｍは、Ｍ＝Ｎ（Ｎ−４）／２の計算式により求めることができる。例えば、電極数Ｎが４個のときの計測点数Ｍは０個、電極数Ｎが６個のときの計測点数Ｍは６個、電極数Ｎが８個のときの計測点数Ｍは１６個、電極数Ｎが１６個のときの計測点数Ｍは９６個、と求めることができる。

特許第３７５９６０６号公報

上述した隣接法や対向法における計測点数は、電極数が増えるにしたがって増加し、電気インピーダンス分布の解像度を向上させることができる。しかしながら、計測対象の形状や構造上の制約から電極を多数配置できない場合があり得る。例えば、電極数Ｎが４個の場合には、上述したように、隣接法の計測点数Ｍは２個しかなく、対向法に至っては計測点数Ｍが０個となってしまう。このように、電極を多数配置できない場合には、電気インピーダンス分布の算出に十分な計測点数を得ることができなかった。

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、少ない電極数であっても電気インピーダンス分布の算出に必要な計測点数を得ることができるトモグラフィ計測方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、計測対象面の外周に複数の電極を配置して電気インピーダンス・トモグラフィ法を用いて前記計測対象面の電気インピーダンス分布を計測するトモグラフィ計測方法において、前記複数の電極から任意に二つの電極を電流印加電極として選択し、前記複数の電極から互いに隣接するとともに少なくとも一つの前記電流印加電極を含むように二つの電極を電位差計測電極として選択する、ことを特徴とするトモグラフィ計測方法が提供される。

前記電流印加電極は、互いに隣接していてもよいし、対向する位置に配置されていてもよい。また、前記計測対象面の外周部についてのみ画像再構成を行い、前記電気インピーダンス分布を計測するようにしてもよい。さらに、前記計測対象面の外周に沿って複数の計測領域に分割して前記電気インピーダンス分布を計測し、次に、前記計測領域の分割位置を変更して再び前記電気インピーダンス分布を計測するようにしてもよい。また、前記計測対象面は、例えば、ガラス溶融炉に設定される。

上述した本発明に係るトモグラフィ計測方法によれば、電流印加電極を電位差計測電極として使用するようにしたことから、電位差計測電極の選択時における母数を増やすことができ、計測点数を増加させることができる。したがって、本発明によれば、少ない電極数であっても電気インピーダンス分布の算出に必要な計測点数を得ることができる。

本発明の実施形態に係るトモグラフィ計測方法を実施するための装置概要図であり、（ａ）は計測対象面の第一例、（ｂ）は計測対象面の第二例、（ｃ）は全体構成図、を示している。 トモグラフィ計測方法を示すフローチャートである。 本発明の第一実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す電極選択図（Ｎｏ．１〜１２）である。 本発明の第一実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す電極選択図（Ｎｏ．１３〜２０）である。 電気インピーダンス分布画像を示す比較図である。 本発明の第二実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す電極選択図の一例（Ｎｏ．１〜１１）である。 本発明の第三実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す電極選択図の一例（Ｎｏ．１〜８）である。 本発明の第四実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す計測領域の配置図であり、（ａ）は第一パターン、（ｂ）は第二パターン、（ｃ）は第三パターン、を示している。 本発明の実施形態に係るトモグラフィ計測方法の適用例を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るトモグラフィ計測方法について、図１〜図９を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係るトモグラフィ計測方法を実施するための装置概要図であり、（ａ）は計測対象面の第一例、（ｂ）は計測対象面の第二例、（ｃ）は全体構成図、を示している。図２は、トモグラフィ計測方法を示すフローチャートである。図３は、本発明の第一実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す電極選択図（Ｎｏ．１〜１２）である。図４は、本発明の第一実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す電極選択図（Ｎｏ．１３〜２０）である。

本発明の第一実施形態に係るトモグラフィ計測方法は、計測対象面Ａの外周に複数の電極ｅ１〜ｅ４を配置して電気インピーダンス・トモグラフィ法を用いて計測対象面Ａの電気インピーダンス分布を計測するトモグラフィ計測方法であって、複数の電極ｅ１〜ｅ４から任意に二つの電極を電流印加電極２ａとして選択し、複数の電極ｅ１〜ｅ４から互いに隣接するとともに少なくとも一つの電流印加電極２ａを含むように二つの電極を電位差計測電極２ｂとして選択するようにしたものである。

ここで、図１（ａ）に示したように、計測対象面Ａを形成する計測対象物αは、例えば、逆円錐面を有している。この斜面に堆積する導電体物質を検出するために、電気インピーダンス・トモグラフィ法が用いられる。計測対象面Ａは、電極ｅ１〜ｅ４の配置によって構成され、本実施形態においては斜面の外周に沿って環状に形成される。計測対象面Ａを形成する計測対象物αは、図１（ｂ）に示したように、配管等の円筒面を有する物体であってもよい。この場合、円管内の壁面に付着や堆積した粒子等を検出するために、電気インピーダンス・トモグラフィ法が用いられる。

本実施形態に係るトモグラフィ計測方法を実施するためには、例えば、図１（ｃ）に示したようなトモグラフィ計測装置１が用いられる。トモグラフィ計測装置１は、複数の電極ｅ１〜ｅ４と、電流印加電極２ａに電流を印加する電源３と、電位差計測電極２ｂの電位差を計測する電圧計４と、計測対象面Ａの電気インピーダンス分布を算出する演算部５と、電気インピーダンス分布を表示する外部出力部６と、を有している。また、計測対象面Ａの外周に沿って複数の計測領域ｕ１〜ｕ８に分割されている。

電源３は、例えば、交流電源であるが、直流電源であってもよい。電圧計４は、例えば、交流電圧計又は直流電圧計であり、電源３に対応するものが使用される。演算部５は、電源３及び電圧計４を制御して所定の計測点数についての電位差を計測した計測データを取得し、計測領域ｕ１〜ｕ８ごとに電気インピーダンスを算出し、計測対象面Ａにおける電気インピーダンス分布を算出する。演算部５は、例えば、コンピュータにより構成され、外部出力部６は、例えば、モニタやプリンタ等により構成される。

上述したトモグラフィ計測装置１を使用した電気インピーダンス分布の計測方法は、例えば、図２に示したように、ＳＰ１０１〜ＳＰ１０７の工程を有している。なお、以下に説明する計測方法は、基本的に従来の計測方法と同じである。

ＳＰ１０１は、計測対象面Ａを複数の計測領域ｕ１〜ｕ８に分割するメッシュ作成工程である。図１（ｃ）では、計測対象面Ａを八分割して計測領域ｕ１〜ｕ８を形成しているが、かかるメッシュに限定されるものではなく、必要な解像度に合わせて、メッシュ数及びメッシュ形状を任意に設定することができる。

ＳＰ１０２は、事前準備として、電位差V(n)fir、電位差V(n)obj、電位差V(e,n)を求める工程である。ここで、電位差V(n)firは、全ての計測領域ｕ１〜ｕ８が低抵抗の場合における計測番号ｎでの電位差であり、電位差V(n)objは、全ての計測領域ｕ１〜ｕ８が高抵抗の場合における計測番号ｎでの電位差であり、電位差V(e,n)は、ｅ番目の計測領域のみが高抵抗のときの計測番号ｎにおける電位差である。

ＳＰ１０３は、感度行列を求める工程である。この工程では、電位差V(n)firと電位差V(n)objと電位差V(e,n)とを以下の数式（数１）に代入して、感度行列S(e,n)を求める。ただし、β^(e)=D(e)/Dallであり、D(e)はｅ番目の計測領域の面積であり、Dallは全ての計測領域の面積の総和である。

ＳＰ１０４は、電位差を計測する工程である。具体的には、電源３により電流印加電極２ａに電流を供給して、電位差計測電極２ｂの電位差を電圧計４により計測する。ここで、電圧計４により計測された電位差をV(n)measuredと表示する。

ＳＰ１０５は、計測データに基づいて電気インピーダンスを算出する工程である。まず、計測された電位差V(n)measuredを以下の数式（数２）に代入することによって無次元化する。この無次元電位差を使用することにより、抵抗の最大値が１、最小値が０となり、画像化する際に好都合となる。

その後、感度行列S(e,n)と無次元電位差とを以下の数式（数３）に代入して、インピーダンス相当値P(e)を算出する。

ＳＰ１０６は、算出したインピーダンス相当値P(e)に基づいて電気インピーダンス分布画像を再構成する工程である。この工程では、計測対象面Ａにおける１回の計測結果により求められる複数のインピーダンス相当値P(e)に対して、最大値を１として、最小値を０として、電気インピーダンス分布画像を再構成する。

ＳＰ１０７は、所定時間又は所定回数、計測を実施したか否かを判別する工程である。この工程では、電気インピーダンス分布算出処理を必要な回数だけ繰り返したか否かを時間又は回数を基準にして判別する。必要な回数とは、例えば、全ての計測点数を計測したか否かにより判別される。また、全計測を複数回繰り返してその平均値を算出するような場合には、全計測を所定回数実施したか否かにより判別される。

そして、電気インピーダンス分布算出処理の計測が所定の条件（時間又は回数）を満足していない場合には、電位差計測工程（ＳＰ１０４）に戻って電気インピーダンス分布算出処理を繰り返し、所定の条件（時間又は回数）を満足した場合には処理を終了する。

本実施形態に係るトモグラフィ計測方法は、上述したように、電流印加電極２ａ及び電位差計測電極２ｂの選択方法に特徴を有している。特に、電位差計測電極２ｂとして、複数の電極ｅ１〜ｅ４から互いに隣接するとともに少なくとも一つの電流印加電極２ａを含むように選択することを特徴としている。

一般に、電流印加電極２ａは感度が高いことから、電流印加電極２ａを電位差計測電極２ｂとして選択した場合、計測対象面Ａの外周に沿った部分の数値が高くなり易く、計測対象面Ａの中央部の数値を正確に計測できないおそれがある。そこで、従来の電気インピーダンス・トモグラフィ法では、電流印加電極２ａを電位差計測電極２ｂとして選択することはなかった。

ところで、図１（ａ）に示したように、計測対象物αの斜面に堆積する導電体物質を検出するような場合には、計測対象面Ａの中央部の電気インピーダンスを計測する必要はなく、計測対象面Ａの外周部についてのみ電気インピーダンスを計測すればよい。したがって、本実施形態に係るトモグラフィ計測方法では、電位差計測時に計測対象面Ａの中央部の数値を正確に計測できなくても影響が少ない。そこで、本実施形態に係るトモグラフィ計測方法では、電流印加電極２ａを電位差計測電極２ｂとして選択することを許容している。

また、本実施形態に係るトモグラフィ計測方法では、計測対象面Ａの外周部についてのみ画像再構成を行って電気インピーダンス分布を計測することにより、不必要な計測対象面Ａの中央部の電気インピーダンスを計測する必要がなく計算の処理負担を軽減し、処理時間を短縮することができる。

例えば、図１（ｃ）に示したように、計測対象面Ａに四個の電極ｅ１〜ｅ４を配置した場合、本実施形態に係るトモグラフィ計測方法では、図３及び図４に示したように、２０通りの電流印加電極２ａ及び電位差計測電極２ｂを選択することができる。

まず、電極ｅ１，ｅ２を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ２，ｅ３（Ｎｏ．１）、電極ｅ１，ｅ４（Ｎｏ．２）及び電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．３）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。なお、電極ｅ３，ｅ４の組み合わせは、いずれも電流印加電極２ａではないことから電位差計測電極２ｂから除外され、電極ｅ１，ｅ３及び電極ｅ２，ｅ４の組み合わせは隣接していないことから電位差計測電極２ｂから除外される。

次に、電極ｅ２，ｅ３を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．４）、電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．５）及び電極ｅ２，ｅ３（Ｎｏ．６）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。なお、電極ｅ１，ｅ４の組み合わせは、いずれも電流印加電極２ａではないことから電位差計測電極２ｂから除外され、電極ｅ１，ｅ３及び電極ｅ２，ｅ４の組み合わせは隣接していないことから電位差計測電極２ｂから除外される。

次に、電極ｅ３，ｅ４を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ１，ｅ４（Ｎｏ．７）、電極ｅ２，ｅ３（Ｎｏ．８）及び電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．９）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。なお、電極ｅ１，ｅ２の組み合わせは、いずれも電流印加電極２ａではないことから電位差計測電極２ｂから除外され、電極ｅ１，ｅ３及び電極ｅ２，ｅ４の組み合わせは隣接していないことから電位差計測電極２ｂから除外される。

次に、電極ｅ１，ｅ４を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．１０）、電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．１１）及び電極ｅ１，ｅ４（Ｎｏ．１２）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。なお、電極ｅ２，ｅ３の組み合わせは、いずれも電流印加電極２ａではないことから電位差計測電極２ｂから除外され、電極ｅ１，ｅ３及び電極ｅ２，ｅ４の組み合わせは隣接していないことから電位差計測電極２ｂから除外される。

次に、電極ｅ１，ｅ３を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．１３）、電極ｅ２，ｅ３（Ｎｏ．１４）、電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．１５）及び電極ｅ１，ｅ４（Ｎｏ．１６）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。なお、電極ｅ１，ｅ３及び電極ｅ２，ｅ４の組み合わせは隣接していないことから電位差計測電極２ｂから除外される。

次に、電極ｅ２，ｅ４を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．１７）、電極ｅ２，ｅ３（Ｎｏ．１８）、電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．１９）及び電極ｅ１，ｅ４（Ｎｏ．２０）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。なお、電極ｅ１，ｅ３及び電極ｅ２，ｅ４の組み合わせは隣接していないことから電位差計測電極２ｂから除外される。

ここで、Ｎｏ．１〜１２の電極選択図は、互いに隣接している電極を電流印加電極２ａとして選択していることから隣接法に相当し、Ｎｏ．１３〜２０の電極選択図は、互いに対向する位置に配置されている電極を電流印加電極２ａとして選択していることから対向法に相当する。したがって、本実施形態に係るトモグラフィ計測方法では、隣接法及び対向法の両方を組み合わせて計測点数を増加させることができる。

ところで、電極数が４個の場合、従来の隣接法における計測点数は２個、従来の対向法における計測点数は０個であることから、単に両方を組み合わせただけでは計測点数は２個しか取得することができない。それに対して、本実施形態では、電位差計測電極２ｂとして、複数の電極ｅ１〜ｅ４から互いに隣接するとともに少なくとも一つの電流印加電極２ａを含むように選択するようにしていることから、上述した２０個の計測点数を取得することができる。

すなわち、本実施形態によれば、少ない電極数であっても、従来の方法と比較して計測点数を増加させることができ、電気インピーダンス分布の算出に必要な計測点数を得ることができる。

ここで、図５は、電気インピーダンス分布画像を示す比較図である。図５の上段に示した比較図は、実施例１として、図１（ｃ）に示した計測領域ｕ１に導電体物質を有する場合について、真の分布、本発明及び参考例の電気インピーダンス分布を図示したものである。また、図５の下段に示した比較図は、実施例２として、図１（ｃ）に示した計測領域ｕ２に導電体物質を有する場合について、真の分布、本発明及び参考例の電気インピーダンス分布を図示したものである。

なお、本発明の画像は、上述した実施形態に係るトモグラフィ計測方法を用いて電気インピーダンス分布を算出したものであり、参考例の画像は、上述した実施形態で用いる計測点数に加えて、電流印加電極と電位差計測電極とが異なる場合（例えば、電流印加電極がｅ１，ｅ２、電位差計測電極がｅ３，ｅ４の場合）を含めて電気インピーダンス分布を算出したものである。

図５に示したように、実施例１の場合には、本発明の画像と参考例の画像との間に大きさ差異はない。しかしながら、実施例２の場合には、参考例の画像では、真の分布画像に対して、対向する位置（計測領域ｕ６）に導電体物質が存在しているように誤検出が見られる。それに対して、本発明の画像では、計測領域ｕ６に導電体物質が存在しておらず、真の画像に近い画像が出力されており、参考例よりも精度が高いことが容易に理解することができる。

次に、本発明の他の実施形態に係るトモグラフィ計測方法について、図６〜８を参酌しつつ説明する。ここで、図６は、本発明の第二実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す電極選択図の一例（Ｎｏ．１〜１１）である。図７は、本発明の第三実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す電極選択図の一例（Ｎｏ．１〜８）である。図８は、本発明の第四実施形態に係るトモグラフィ計測方法を示す計測領域の配置図であり、（ａ）は第一パターン、（ｂ）は第二パターン、（ｃ）は第三パターン、を示している。

図６に示した本発明の第二実施形態に係るトモグラフィ計測方法は、電極数が６個の場合を示している。例えば、互いに隣接した電極ｅ１，ｅ２を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ２，ｅ３（Ｎｏ．１）、電極ｅ１，ｅ６（Ｎｏ．２）及び電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．３）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。

以下、図示しないが、電極ｅ２，ｅ３、電極ｅ３，ｅ４、電極ｅ４，ｅ５、電極ｅ５，ｅ６及び電極ｅ１，ｅ６を順に電流印加電極２ａとして選択することにより、隣接法に相当する電極選択方法により、合計１８通りの計測点数を得ることができる。

次に、互いに対向した電極ｅ１，ｅ４を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．４）、電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．５）、電極ｅ４，ｅ５（Ｎｏ．６）及び電極ｅ１，ｅ６（Ｎｏ．７）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。

以下、図示しないが、電極ｅ２，ｅ５及び電極ｅ３，ｅ５を順に電流印加電極２ａとして選択することにより、対向法に相当する電極選択方法により、合計１２通りの計測点数を得ることができる。

また、本実施形態のように多数の電極を有する場合には、隣接も対向もしていない電極（例えば、電極ｅ１，ｅ３、電極ｅ１，ｅ５等）を電流印加電極２ａとして選択するようにしてもよい。例えば、電極ｅ１，ｅ３を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ６，ｅ１（Ｎｏ．８）、電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．９）、電極ｅ２，ｅ３（Ｎｏ．１０）、電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．１１）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。

以下、図示しないが、電極ｅ２，ｅ４、電極ｅ３，ｅ５、電極ｅ４，ｅ６、電極ｅ５，ｅ１及び電極ｅ６，ｅ２を順に電流印加電極２ａとして選択することにより、合計２４通りの計測点数を得ることができる。

したがって、本実施形態によれば、電極数が６個の場合に５４個の計測点数を取得することができる。それに対して、電極数が６個の場合に、従来の隣接法では９個、従来の対向法では６個の計測点数しか取得することができない。

図７に示した本発明の第三実施形態に係るトモグラフィ計測方法は、電極数が５個の場合を示している。例えば、電極ｅ１を電流印加電極２ａの一つに選択した場合、電極ｅ１に隣接していない電極ｅ３，ｅ４を対向電極として電流印加電極２ａに選択することができる。

互いに対向した電極ｅ１，ｅ３を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．１）、電極ｅ２，ｅ３（Ｎｏ．２）、電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．３）及び電極ｅ１，ｅ５（Ｎｏ．４）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。また、互いに対向した電極ｅ１，ｅ４を電流印加電極２ａに選択した場合、電極ｅ１，ｅ２（Ｎｏ．５）、電極ｅ３，ｅ４（Ｎｏ．６）、電極ｅ４，ｅ５（Ｎｏ．７）及び電極ｅ１，ｅ５（Ｎｏ．８）を電位差計測電極２ｂとして選択することができる。

以下、図示しないが、電極ｅ２，ｅ４、電極ｅ２，５及び電極ｅ３，ｅ５、を順に電流印加電極２ａとして選択することにより、対向法に相当する電極選択方法により、合計２０通りの計測点数を得ることができる。

また、図示しないが、電極ｅ１，ｅ２、電極ｅ２，ｅ３、電極ｅ３，ｅ４、電極ｅ４，ｅ５を順に電流印加電極２ａとして選択することにより、隣接法に相当する電極選択方法により、合計１５通りの計測点数を得ることができる。

図８に示した第四実施形態は、計測領域の分割方法を変更したものである。例えば、図８（ａ）に示した第一パターンは、電極ｅ１〜ｅ４に対して均等に４個の計測領域ｕ１〜ｕ４を設定したものである。また、図８（ｂ）に示した第二パターンは、電極ｅ１〜ｅ４に対して４個の計測領域ｕ１〜ｕ４を反時計回りにずらして設定したものである。また、図８（ｃ）に示した第三パターンは、電極ｅ１〜ｅ４に対して４個の計測領域ｕ１〜ｕ４を時計回りにずらして設定したものである。

例えば、第一パターンに基づいて、計測対象面Ａの外周に沿って複数の計測領域ｕ１〜ｕ４に分割して電気インピーダンス分布を計測し、次に、第二パターンに基づいて、計測領域ｕ１〜ｕ４の分割位置を変更して再び電気インピーダンス分布を計測し、さらに、第三パターンに基づいて、計測領域ｕ１〜ｕ４の分割位置を変更して再び電気インピーダンス分布を計測することにより、計測領域ｕ１〜ｕ４の境界部に存在している導電体物質の検出精度を向上させたり、導電体物質の位置の特定精度を向上させたりすることができる。

最後に、上述したトモグラフィ計測方法をガラス溶融炉１０に適用した場合について、図９を参照しつつ説明する。ここで、図９は、本発明の実施形態に係るトモグラフィ計測方法の適用例を示す図である。

従来、原子力発電所から排出された放射性廃棄物をガラス固化するためにガラス溶融炉１０が使用されている。国内における一般的なガラス溶融炉１０は、上部から放射性廃棄物１１とガラス原料１２とを炉内に投入し、主電極１３、底部電極１４及び間接加熱装置１５を使用して加熱し、下部の流下ノズル１６から放射性廃棄物を含んだ溶融ガラスを流下し、炉下に設置されたキャニスタ１７の中で固化するように構成されている。なお、ガラス溶融炉１０の外壁は耐火レンガ等の断熱材１８により構成されている。かかるガラス溶融炉１０の炉底部側は、円錐面又は角錐面を有し、高さ方向に断面積が変化する形状を有している。

そして、本実施形態に係るトモグラフィ計測方法は、放射性廃棄物に含まれる白金族類の炉内の堆積又は残留状況を把握するために使用される。すなわち、計測対象面Ａは、ガラス溶融炉１０に設定されている。具体的には、ガラス溶融炉１０の炉底部側が計測対象物αであり、白金族類の堆積又は残留状況を把握したい箇所に複数の電極２を配置することにより計測対象面Ａを形成する。図示しないが、電源３、電圧計４、演算部５及び外部出力部６は炉外に配置される。また、ここでは、計測対象面Ａを一箇所に設定しているが、高さ方向に複数の計測対象面Ａを設定するようにしてもよい。

白金族類は、溶融ガラスと比較して導電性が高く、かつ、壁面に堆積又は残留しやすいため、上述した本実施形態に係るトモグラフィ計測方法を使用することに適しており、計測対象面Ａにおける電気インピーダンスを計測することにより、白金族類の濃度分布を把握することができ、白金族類の炉内の堆積又は残留状況を把握することができる。

上述した本実施形態に係るトモグラフィ計測方法は、かかるガラス溶融炉１０に適用される場合に限定されるものではなく、高さ方向又は計測対象面Ａに垂直方向で断面積が変化する形状を有する部分における電気インピーダンスを計測したい場合には、種々の溶融炉や焼却炉等に適用することができる。例えば、ガス及び砂が混合される流動床炉や、気液二相流を構成する蒸発管等の配管系においても適用することが可能である。

本発明は上述した実施形態に限定されず、電位差計測には電気抵抗式に替えてキャパシタ式等の電気信号方式を使用してもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ トモグラフィ計測装置
２ 電極
２ａ 電流印加電極
２ｂ 電位差計測電極
３ 電源
４ 電圧計
５ 演算部
６ 外部出力部
１０ ガラス溶融炉
１１ 放射性廃棄物
１２ ガラス原料
１３ 主電極
１４ 底部電極
１５ 間接加熱装置
１６ 流下ノズル
１７ キャニスタ
１８ 断熱材

Claims (5)

1. 計測対象面の外周に複数の電極を配置して電気インピーダンス・トモグラフィ法を用いて前記計測対象面の電気インピーダンス分布を計測するトモグラフィ計測方法において、
   前記複数の電極から任意に二つの電極を電流印加電極として選択し、
   前記複数の電極から互いに隣接するとともに少なくとも一つの前記電流印加電極を含むように二つの電極を電位差計測電極として選択する、
   ことを特徴とするトモグラフィ計測方法。
2. 前記電流印加電極は、互いに隣接している又は対向する位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載のトモグラフィ計測方法。
3. 前記計測対象面の外周部についてのみ画像再構成を行って前記電気インピーダンス分布を計測する、ことを特徴とする請求項１に記載のトモグラフィ計測方法。
4. 前記計測対象面の外周に沿って複数の計測領域に分割して前記電気インピーダンス分布を計測し、次に、前記計測領域の分割位置を変更して再び前記電気インピーダンス分布を計測するようにした、ことを特徴とする請求項３に記載のトモグラフィ計測方法。
5. 前記計測対象面は、ガラス溶融炉に設定される、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のトモグラフィ計測方法。