JP2020112467A - 検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器を開けずに、より精度良く容器内の液体の存在の有無を検査する。【解決手段】発生部１１が、クロージャ１００の筐体のクロージャ１００の内部空間との境界面に水が存在する場合は反射波に特定の位相変化が生じる周波数の信号を発生し、クロージャ１００の外部から内部に向けて信号を入射し、検出部１２が反射波を検出し、判定部２１が境界面における反射波の位相変化に基づいてクロージャ１００の浸水の有無を判定する。【選択図】図２

Description

本発明は、容器内の液体の存在の有無を検査する技術に関する。

近年、光アクセスサービスの拡大に伴い、光ケーブルの設備量が増加している。光ケーブルの接続点では、光ケーブルから心線が引き出されて、心線同士が接続されている。光ケーブルから引き出された心線を保護するため、光ケーブルの接続点は水密性の高いクロージャに収納されている。光ケーブルの接続点が長時間浸水すると、光損失の増加など、故障の原因となる。地下に配設された光ケーブルの保守のために、クロージャ内への浸水の有無を監視する必要がある。

光ケーブルの接続点に設けられたクロージャ内への浸水を検知するため、クロージャ内の保守用心線に浸水検知モジュールが取り付けられる。クロージャ内に浸水が発生すると、浸水検知モジュール内の膨張材が水に反応して膨張し、保守用心線が圧迫されて曲げが加えられる。管理者は、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）を使って、定期的に保守用心線の曲げ損失の有無を測定することで、各接続点の浸水を検知できる。

接続点の浸水が検知されると、作業者は浸水が検知された接続点に出向き、接続点を改修する。現地では、クロージャを開けて接続点を改修し、クロージャを再度閉じる作業を行う。

特許第４７１９７６７号公報

しかしながら、実設備の保守用心線と設備管理データの不一致、図面上でのケーブル長と実長との差などから、改修指示した接続点が実際には浸水しておらず、不要なクロージャの開閉作業が発生するという問題があった。地下設備内に設置されたクロージャは高い水密性が要求されるため、クロージャの開閉は手間のかかる作業である。

クロージャを開けずにクロージャ内部に浸水があるか否かを判定する方法として特許文献１の技術が実用化されている。具体的には、特許文献１は、マイクロ波帯域においては水分子の運動が電波に干渉して電波を吸収する特性を利用し、クロージャ外部の近傍においてマイクロ波帯域の電波を用いて無線通信を行い、無線通信の成否に基づいて周囲に液体が存在するか否かを判定していた。

ところが、特許文献１の方法では、クロージャ内の乾燥剤の影響により、クロージャの浸水を誤検知するという問題があった。クロージャ内に乾燥剤を入れることは標準工法であることから、乾燥剤の影響を受けずにクロージャ内の浸水を検査する方法が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、容器を開けずに、より精度良く容器内の液体の存在の有無を検査することを目的とする。

本発明に係る検査装置は、中空状の容器内の液体の存在の有無を前記容器の外部から判定する検査装置であって、前記容器の筐体と前記容器内の空間との境界面に液体が存在する場合は反射波に特定の位相変化が生じる周波数の信号を発生し、当該信号を前記容器の外部から内部に向けて入射する発生部と、前記信号の反射波を検出する検出部と、前記境界面における前記反射波の位相変化に基づいて前記容器内の液体の存在の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、容器を開けずに、より精度良く容器内の液体の存在の有無を検査することができる。

本実施形態の浸水検査システムを用いてクロージャ内の浸水の有無を検査する様子を示す図である。 本実施形態の浸水検査システムの構成を示す機能ブロック図である。 クロージャが浸水していないときのクロージャ下部の断面の様子を示す模式図である。 クロージャが浸水したときのクロージャ下部の断面の様子を示す模式図である。 反射波の時間領域のグラフの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態の浸水検査システム１を用いてクロージャ内の浸水の有無を検査する様子を示す図である。

同図に示す浸水検査システム１は、測定装置１０および判定装置２０を備える。測定装置１０は所定の周波数を持つ信号（ミリ波またはテラヘルツ波）をクロージャ１００に入射して反射波を検出し、判定装置２０は反射波の位相変化に基づいてクロージャ１００内に液体が存在するか否かを判定する。

クロージャ１００は、中空状の容器であり、本実施形態における被検査対象物である。クロージャ１００の筐体は、導電性の無い材料で構成される。例えば、クロージャ１００の筐体の材料はポリエチレンである。クロージャ１００は、地下設備内に配設された光ケーブルＣ１，Ｃ２の接続点に設置され、クロージャ１００の内部空間に光ケーブルＣ１，Ｃ２の接続点を収納する。クロージャ１００の端面のそれぞれから光ケーブルＣ１，Ｃ２が引き出される。クロージャ１００は光ケーブルＣ１，Ｃ２の接続点を収納した状態で高い水密性を有する。

クロージャ１００内の液体の存在の有無を検査する際、作業者は、測定装置１０の信号送出面および信号検出面をクロージャ１００の下部に接触させる。測定装置１０は、クロージャ１００内の水が溜まりやすい箇所に対応する位置に接触させるとよい。

測定装置１０をクロージャ１００に接触させた後、作業者は測定装置１０を操作し、クロージャ１００の筐体とクロージャ１００の内部空間との境界面に水が存在する場合に反射波に特定の位相変化が生じる周波数の信号を測定装置１０で発生させて、クロージャ１００の外部から内部に向けて信号を送出するとともに、送出した信号の反射波を検出する。判定装置２０は、反射波の位相変化に基づいてクロージャ１００内部に水が存在するか否かを判定し、判定結果を表示する。作業者は、一つのクロージャ１００に対して複数箇所で測定を行い、クロージャの浸水検査を実施してもよい。

なお、浸水検査システム１の検査対象はクロージャ１００に限らず、他の種類の容器でもよい。

次に、本実施形態の浸水検査システム１の構成について説明する。図２は、本実施形態の浸水検査システム１の構成を示す機能ブロック図である。

浸水検査システム１は、測定装置１０および判定装置２０を備える。測定装置１０と判定装置２０とは有線または無線により通信可能に接続される。測定装置１０と判定装置２０とを一体化して１台の装置で構成してもよい。

測定装置１０は、発生部１１および検出部１２を備える。測定装置１０は、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）方式を採用し、クロージャ１００に信号を入射して、その反射波を観測する。

発生部１１は、クロージャ１００の筐体とクロージャ１００の内部空間との境界面に水が存在する場合に反射波に特定の位相変化が生じる周波数の信号を発生して送出する。発生部１１は、例えば、発信器とホーンアンテナで構成できる。所望の周波数の信号を発信器で発生し、ホーンアンテナから信号を放射してクロージャ１００に入射する。

検出部１２は、クロージャ１００に入射した信号の反射波を検出する。具体的には、検出部１２は、クロージャ１００外部の空間とクロージャ１００の筐体との境界面およびクロージャ１００の筐体とクロージャ１００の内部空間との境界面で反射した反射波を検出する。検出部１２は、受信した反射波の信号と発生部１１で発生した信号とを混合して、ヘテロダイン検波してもよい。

判定装置２０は、判定部２１および表示部２２を備える。判定装置２０が備える各部は、演算処理装置、記憶装置等を備えたコンピュータにより構成して、各部の処理がプログラムによって実行されるものとしてもよい。このプログラムは判定装置２０が備える記憶装置に記憶されており、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

判定部２１は、測定装置１０の検出した反射波の位相変化に基づいてクロージャ１００内の液体の存在の有無を判定する。判定方法の詳細については後述する。

表示部２２は、判定部２１の判定結果を表示する。例えば、判定結果が浸水有りの場合、「浸水有り」と表示し、判定結果が浸水無しの場合、「浸水無し」と表示する。ＬＥＤの色で判定結果を表示してもよい。判定結果が浸水有りの場合は赤色のＬＥＤを点灯し、判定結果が浸水無しの場合は緑色のＬＥＤを点灯する。表示部２２を、タッチパネルで構成し、作業者の操作を入力してもよい。表示部２２は、外部の表示装置を接続可能なインタフェースであってもよい。

次に、ミリ波またはテラヘルツ波による浸水検査について説明する。図３は、クロージャが浸水していないときのクロージャ下部の断面の様子を示す模式図であり、図４は、クロージャが浸水したときのクロージャ下部の断面の様子を示す模式図である。

クロージャの外部から内部に向けて入射したミリ波またはテラヘルツ波（以下、「電磁波」と称する）は、一部がクロージャの外部の空間とクロージャの筐体との境界面で反射する。クロージャの筐体を透過した電磁波の一部がクロージャの筐体とクロージャ内部の空間との境界面で反射する。

反射波の時間領域波形の正負および大小は、境界面前後の屈折率の大小によって決まる。例えば、テラヘルツ領域における空気、クロージャ、および水の屈折率を１，１．５，２とする。つまり、空気（１）＜クロージャ（１．５）＜水（２）である。括弧内の数字は屈折率である。

図３に示すように、クロージャと内部空間との境界面に空気が存在する場合、クロージャに入射した電磁波の一部は空気とクロージャとの境界面で反射し、クロージャを透過した電磁波の一部はクロージャと空気との境界面で反射する。つまり、クロージャ内の空間が空気である場合、電磁波は、空気（１）からクロージャ（１．５）へ屈折率の高くなる境界面で反射し、クロージャ（１．５）から空気（１）へ屈折率の低くなる境界面で反射する。したがって、各境界面での反射波は位相が異なる。

図４に示すように、クロージャと内部空間との境界面に水が存在する場合、クロージャに入射した電磁波の一部は空気とクロージャとの境界面で反射し、クロージャを透過した電磁波の一部はクロージャと水との境界面で反射する。つまり、クロージャ内の空間が水である場合、電磁波は、空気（１）からクロージャ（１．５）へ屈折率の高くなる境界面で反射し、クロージャ（１．５）から水（２）へ屈折率の高くなる境界面で反射する。したがって、各境界面での反射波は位相が同じである。

図５に、反射波の時間領域のグラフの一例を示す。横軸は時間であり、縦軸は反射波の大きさである。同図の実線はクロージャ内に水が存在しないときの反射波のグラフであり、破線はクロージャ内に水が存在するときの反射波のグラフである。

符号２１０で示す箇所は、外部からクロージャへの境界面での反射を示す。外部（空気）からクロージャへの境界面は、クロージャ内に水が存在するか否かにかかわらず、屈折率が高くなる。屈折率が高くなる場合は、反射波の位相は反転せず、波形の立ち上がりが先にくる。

符号２２０で示す箇所は、クロージャから内部空間への境界面での反射を示す。

クロージャ内に水が存在する場合、外部からクロージャへの境界面と同様に、クロージャから内部空間（水）への境界面は屈折率が高くなる。屈折率が高くなる場合は、図５の実線で示すように、波形の立ち上がりが先にくる。

クロージャ内に水が存在しない場合、クロージャから内部空間（空気）への境界面は屈折率が低くなる。屈折率が低くなる場合は、反射波の位相は反転し、図５の破線で示すように、波形の立ち下がりが先にくる。

上記で述べた反射波の特性を利用し、本実施形態では、クロージャと内部空間との境界面での反射波の位相変化を検知し、検知した反射波の位相変化に基づいてクロージャの浸水を判定する。具体的には、例えば、反射波の大きさからクロージャと内部空間との境界面での反射位置を特定し、特定した反射位置において波形の立ち上がりが先に来ているのか、波形の立ち下がりが先に来ているのかを検知する。波形の立ち上がりが先に来ているときは、クロージャは浸水していると判定する。あるいは、外部とクロージャとの境界面での波形の変化とクロージャと内部空間との境界面での波形の変化とを比較し、双方の境界面で同じように波形が変化していれば、クロージャは浸水していると判定してもよい。図５に示すように、クロージャが浸水しているときは、外部とクロージャとの境界面とクロージャと内部空間との境界面はいずれも波形の立ち上がりが先に来ている。

クロージャに入射する信号は、クロージャと内部空間との境界面において、液体が存在する場合と存在しない場合とで異なる位相変化が検知できる信号であればよい。つまり、液体の屈折率がクロージャの筐体の屈折率よりも高くなる周波数を持つ信号であればよい。テラヘルツ波だけでなく、ミリ波の高周波数帯（例えば５０ＧＨｚ以上）においても、屈折率の大小は空気＜クロージャ＜水となる。クロージャに入射する信号の周波数は、例えば、５０ＧＨｚから３ＴＨｚであればよい。なお、テラヘルツ波を用いる場合に比べてミリ波を用いる場合は装置を安価に構成できるので、クロージャに入射する信号はミリ波帯の信号が好ましい。

図５の符号２１０から符号２２０の間はクロージャの筐体の厚みを示している。反射波の大きさから、外部とクロージャの筐体との境界面およびクロージャの筐体と内部空間との境界面での反射位置を特定し、クロージャの筐体の厚みを割り出すことができる。

判定装置２０は、被検査対象のクロージャの筐体の厚み情報を保持しておき、外部とクロージャの筐体との境界面からクロージャの厚み以上離れた位置を位相変化を検知する部分として特定し、特定した部分から反射波の位相変化を検知し、クロージャの浸水を判定してもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、発生部１１が、クロージャ１００の筐体のクロージャ１００の内部空間との境界面に水が存在する場合は反射波に特定の位相変化が生じる周波数の信号を発生し、クロージャ１００の外部から内部に向けて信号を入射し、検出部１２が反射波を検出し、判定部２１が境界面における反射波の位相変化に基づいてクロージャ１００の浸水の有無を判定することにより、クロージャ１００を開けることなく、クロージャ１００内の水の存在を判定できるので、開閉不要なクロージャ１００を未然に判別し、浸水改修の大幅な効率化を図ることができる。

１…浸水検査システム
１０…測定装置
１１…発生部
１２…検出部
２０…判定装置
２１…判定部
２２…表示部
１００…クロージャ
Ｃ１，Ｃ２…光ケーブル

本発明に係る検査装置は、光ケーブルの接続点が収納され、水密性を有するクロージャ内の液体の存在の有無を前記クロージャの外部から判定する検査装置であって、前記クロージャの筐体と前記クロージャ内の空間との境界面に液体が存在する場合は反射波に特定の位相変化が生じる周波数の信号を発生し、当該信号を前記クロージャの外部から内部に向けて入射する発生部と、前記信号の反射波を検出する検出部と、前記境界面における前記反射波の位相変化に基づいて前記クロージャ内の液体の存在の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする。

Claims (4)

1. 中空状の容器内の液体の存在の有無を前記容器の外部から判定する検査装置であって、
   前記容器の筐体と前記容器内の空間との境界面に液体が存在する場合は反射波に特定の位相変化が生じる周波数の信号を発生し、当該信号を前記容器の外部から内部に向けて入射する発生部と、
   前記信号の反射波を検出する検出部と、
   前記境界面における前記反射波の位相変化に基づいて前記容器内の液体の存在の有無を判定する判定部と、を有する
   ことを特徴とする検査装置。
2. 前記信号は、前記液体の屈折率が前記容器の筐体の屈折率よりも高くなる周波数を持つ
   ことを特徴とする請求項１に記載の検査装置。
3. 前記判定部は、前記容器の筐体の厚み情報を用い、前記反射波において前記位相変化を検知する部分を特定して前記容器内の液体の存在の有無を判定する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の検査装置。
4. 前記発生部および前記検出部は前記容器に接触可能である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の検査装置。

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