JP2992228B2 - 浸水検出装置 - Google Patents
浸水検出装置Info
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- JP2992228B2 JP2992228B2 JP8057434A JP5743496A JP2992228B2 JP 2992228 B2 JP2992228 B2 JP 2992228B2 JP 8057434 A JP8057434 A JP 8057434A JP 5743496 A JP5743496 A JP 5743496A JP 2992228 B2 JP2992228 B2 JP 2992228B2
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- ultrasonic wave
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02845—Humidity, wetness
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
部に溜まった水の有無を外部から非破壊にて簡単な操作
で検出し、その水量の目安となる水膜の厚さを計る浸水
検出器に関する。
容器の腐食などにより浸水することがある。従来、容器
内部に溜まった水を外部から非破壊にて検出する検知器
あるいはその水量の目安となる水膜の厚さを計る計測器
としては、パルス状の超音波を間欠的に試験対象物内に
送信し、その反射波の受信時間から試験対象物の内部状
態を測定する「パルス反射法」を応用した超音波探傷装
置が一般的に用いられている。
的に、得られる情報量が多いが故に、高度な信号処理が
必要であり、装置が大型で高価であるなどの問題があっ
た。また、水の有無の検知や量の計測は、操作者が反射
波の波形観測により行う必要があるが、その反射波には
内部構造により異なる様々な反射波が含まれている。そ
の複雑な反射波の中から水膜の反射波を見極めるために
は、水の無い時の反射波を参照する必要があり、その作
業には熟練を要するなどの問題があった。
計測手法の一つである「共振法」の測定原理を応用した
簡単な装置で容器内部底面に溜まった水を外部から非破
壊にて検出し、水の有無あるいはその量の目安となる水
膜の厚さを自動的に検知・計測し、その結果を操作者に
知らせる浸水検出装置を提供することを目的としてなさ
れたものである。
は、時間の経過に従って順次発振周波数が直線的に変化
する掃引発振器と、該掃引発振器により発振された超音
波を容器外部底面から容器内部に送出する超音波送波器
と、前記超音波の容器内部からの反射波を受信する超音
波受波器と、前記掃引発信器の複数回の周波数掃引に対
応した前記超音波受波器からの受信信号を波形として記
憶し、前記記憶した受信波形の超音波共振特性から容器
内部底面の浸水状態を分析する分析装置と、分析結果を
表示する表示器とを具備したことを特徴とするものであ
る。
従って順次発振周波数が直線的に変化する掃引発振器
と、該掃引発振器により発振される超音波送波器と、該
超音波送波器からの超音波を受信する超音波受波器と、
該超音波受波器にて受信した超音波を分析する分析装置
とを有し、前記超音波送波器により発振された超音波を
容器外部底面から容器内部に送出し、該容器内部からの
反射波を前記超音波受波器にて受信し、前記分析装置に
て前記超音波受波器からの受信信号を波形として記憶
し、前記記憶した受信波形から前記容器内部底面の浸水
状態を分析する浸水検出装置において、前記掃引発振器
を下限周波数から上限周波数まで繰り返し掃引し、前記
超音波受波器からの受信信号を各掃引ごとにそれぞれ下
限周波数から上限周波数に対応した受信波形として記憶
し、前記記憶した各受信波形の同一周波数における受信
信号の大きさを比較して水膜の揺れに起因する受信信号
の変動を検出することにより、容器内部底面の浸水の有
無を判定することを特徴とするものである。
従って順次発振周波数が直線的に変化する掃引発振器
と、該掃引発振器により発振される超音波送波器と、該
超音波送波器からの超音波を受信する超音波受波器と、
該超音波受波器にて受信した超音波を分析する分析装置
とを有し、前記超音波送波器により発振された超音波を
容器外部底面から容器内部に送出し、該容器内部からの
反射波を前記超音波受波器にて受信し、前記分析装置に
て前記超音波受波器からの受信信号を分析して前記容器
内部底面の浸水状態を分析する浸水検出装置において、
前記掃引発振器を下限周波数から上限周波数まで掃引
し、前記超音波受波器からの受信信号を下限周波数から
上限周波数に対応した波形として記憶し、前記記憶した
受信波形から容器底面の周波数応答特性を求め、その周
波数応答特性から容器内部底面に溜まった水の膜厚に起
因する共振周波数特性を判定することにより、容器内部
底面の水の膜厚を演算することを特徴とするものであ
る。
時間の経過に従って順次発振周波数が直線的に変化する
掃引発振器と、この掃引発振器により発振された超音波
を容器外部底面から容器内部に送出する超音波送波器
と、前記超音波の容器内部からの反射波を受信する超音
波受波器と、前記掃引発信器の複数回の周波数掃引に対
応した前記超音波受波器からの受信信号を波形として記
憶し、前記記憶した受信波形の超音波共振特性から容器
内部底面の浸水状態を分析する分析装置と、分析結果を
表示する表示器とを具備したものである。
波数から上限周波数まで繰り返し掃引し、前記超音波受
波器からの受信信号を各掃引ごとにそれぞれ下限周波数
から上限周波数に対応した波形として記憶し、前記記憶
した各受信波形の同一周波数における受信信号の大きさ
を比較して水膜の揺れに起因する受信信号の変動を検出
することにより、容器内部底面の浸水の有無を判定する
ことが可能になる。
波数まで掃引し、超音波受波器からの受信信号を下限周
波数から上限周波数に対応した波形として記憶し、この
受信波形から容器底面の周波数応答特性を求め、その特
性から容器内部底面に溜まった水の膜厚に起因する共振
周波数特性を判定することにより、容器内部底面の水の
膜厚を計ることが可能になる。
の膜厚に起因する共振周波数特性の判定結果とをあわせ
て総合的に判断することにより、容易に、かつ高精度に
浸水の有無を検出することができる。
施例を説明するための装置構成図で、図中、1は浸水の
状態を判定しようとする試験対象容器、2は掃引発振
器、3は掃引発振器2より発振され超音波を容器1の外
部底面から容器内部に送出する超音波送波器、4は超音
波送波器波3の発射した超音波が容器1の内部で反射し
た超音波を受信する超音波受波器、5は掃引発振器2の
発振周波数と超音波受波器4の受信信号を波形として記
憶し、記憶した受信波形を分析して容器1の内部に溜ま
った水の有無の検出と水膜の厚さを計るためのマイクロ
プロセッサで構成した分析装置、6は分析装置5が自動
的に容器の内部に溜まった水の有無あるいはその量の目
安となる水膜の厚さを検知・計測した結果を操作者に告
知するための表示器、7は浸水により容器1の内部底面
に溜まった水である。
信する超音波の周波数と時間の関係を示す図であり、掃
引発振器2を分析装置5により時間と共に発振周波数が
増加するように制御して周波数を下限周波数f1から上
限周波数f2まで掃引する。この掃引を適当な時間間隔
で繰り返し行い、少なくとも2回以上で任意なN回分の
掃引に対応する受信信号を分析装置5に内蔵する記憶回
路に、各掃引ごとにそれぞれ下限周波数から上限周波数
に対応した波形として記憶する。
明する。図3は、容器1の内部底面に水が無い場合の送
信周波数と受信信号の関係、すなわち、周波数特性を示
した図であり、図4は、容器1の内部底面に水が有る場
合の周波数特性を示した図である。図3に示した容器1
の内部底面に水が無い場合の周波数特性は、容器1の底
部の素材による特性であり、素材の材質や板圧など時系
列では変わり得ない要因によって決定づけられる特性で
ある。したがって、複数の異なる時間の掃引に対する受
信信号から得られる周波数特性を比較すると、その特性
は殆ど変化せず、連続的な掃引による周波数特性では、
非常に再現性が高い。
が有る場合の周波数特性は、容器1の底部の素材による
特性に加えて、容器1の内部底面に溜まる水膜による特
性が重畳し、水膜の層で超音波が共振することにより周
期的に極が生じた周波数特性となる。また、水膜による
周波数特性は、周辺設備の機械的振動などにより水面が
僅かに揺動するだけでその水膜の厚さが連続的に変化す
ることが原因となり、非常に不安定で再現性のない特性
となる。このように、水膜が無い場合は図3に示すよう
に安定的な受信波形となり、水膜がある場合には図4に
示すように特徴的な受信波形となることから、これらの
波形を判別することにより、容器内部の浸水を検出する
ことができる。よって、掃引発振器を下限周波数f1か
ら上限周波数f2まで繰り返し掃引し、超音波受波器か
らの受信信号をそれぞれ下限周波数から上限周波数に対
応した受信波形として記憶し、記憶した各受信波形の同
一周波数における受信信号の大きさを比較して再現性あ
るいは差異を評価することにより、容器内部底面の浸水
の有無を判定することが可能になる。なお、受信信号差
異比較方法としては、「カイ2乗検定」などの一般的な
統計解析手法を用いることで簡単に行なうことができ
る。
検出手法について説明する。図4に示した容器1の内部
底面に水が有る場合の周波数特性は、容器素材による特
性に、容器1の内部底面の水膜による特性が重畳するこ
とは先に述べた。この水膜による周波数特性をさらに分
析することで、容器1の内部底面に溜まった水量の目安
となる水膜の厚さを計ることができる。図4から明らか
なように、水膜による周波数特性は周期的に極を生じて
いる。この極は水膜の厚みの中で超音波が共振する事に
よって生じているものであり、超音波の半波長(λ/
2)の整数(n)倍と水膜の厚さdとが等しくなると、
すなわち、 d=n・λ/2 …(1) の時に、水膜内に定常波を生じて共振し、極を生じる。
式(1)を水中での音速度ν、相隣る極の周波数間隔Δ
fとの関係式に変換すると、 d=ν/(2・Δf) …(2) となり、音速度νは既知なので、相隣る極の周波数間隔
Δfを知ることにより水膜の厚さを計ることができる。
当然、容器1の底板においてもこの共振は生ずるが、固
体中と液体中の音速度に大きな差があるためこれらを区
別することは容易である。
厚に起因する共振周波数特性の判定結果とをあわせて自
動的に総合的に判断することにより、容易にかつ高精度
に浸水の状態を判定し、その結果を表示器に表示して操
作者に知らせることができる。
部底面に溜まった水を検出するものであるが、他の用途
への転用例としては、燃料タンクやドラム缶などの不透
明容器の外部側面に本浸水検出器を当てて上下に探査す
ることにより、容器内部の液体表面位置を検出する「容
量計」として用いることができる。
によれば、周波数を掃引した超音波を容器外部底面から
送信し、容器内部で反射した超音波を受信し、この受信
信号を分析装置により波形として記憶し、記憶した受信
波形を分析し、各掃引に対する受信信号の再現性あるい
は差異を評価するとともに、容器内部底面の水膜層によ
る共振特性の有無とその極の周波数間隔を評価すること
により、小型で安価な浸水検出装置を構成することが可
能となる。また、本発明によれば、マイクロプロセッサ
などを用いた分析装置により自動的に浸水の状態を検知
・計測するため、操作者は熟練を必要とせず、高圧気中
開閉器などの屋外設置機器を対象に、簡単な操作で点検
作業を行なうことが可能となる。
するための構成図である。
に送信する超音波の周波数と時間との関係を示す図であ
る。
合の超音波受波器が受信した信号の大きさと周波数との
関係を示す図である。
合の超音波受波器が受信した信号の大きさと周波数との
関係を示す図である。
音波受波器、5…分析装置、6…表示器、7…水。
Claims (3)
- 【請求項1】 時間の経過に従って順次発振周波数が直
線的に変化する掃引発振器と、該掃引発振器により発振
された超音波を容器外部底面から容器内部に送出する超
音波送波器と、前記超音波の容器内部からの反射波を受
信する超音波受波器と、前記掃引発信器の複数回の周波
数掃引に対応した前記超音波受波器からの受信信号を波
形として記憶し、前記記憶した受信波形の超音波共振特
性から容器内部底面の浸水状態を分析する分析装置と、
分析結果を表示する表示器とを具備したことを特徴とす
る浸水検出装置。 - 【請求項2】 時間の経過に従って順次発振周波数が直
線的に変化する掃引発振器と、該掃引発振器により発振
される超音波送波器と、該超音波送波器からの超音波を
受信する超音波受波器と、該超音波受波器にて受信した
超音波を分析する分析装置とを有し、前記超音波送波器
により発振された超音波を容器外部底面から容器内部に
送出し、該容器内部からの反射波を前記超音波受波器に
て受信し、前記分析装置にて前記超音波受波器からの受
信信号を波形として記憶し、前記記憶した受信波形から
前記容器内部底面の浸水状態を分析する浸水検出装置に
おいて、前記掃引発振器を下限周波数から上限周波数ま
で繰り返し掃引し、前記超音波受波器からの受信信号を
各掃引ごとにそれぞれ下限周波数から上限周波数に対応
した波形として記憶し、前記記憶した各受信波形の同一
周波数における受信信号の大きさを比較して水膜の揺れ
に起因する受信信号の変動を検出することにより、容器
内部底面の浸水の有無を判定することを特徴とする浸水
検出装置。 - 【請求項3】 時間の経過に従って順次発振周波数が直
線的に変化する掃引発振器と、該掃引発振器により発振
される超音波送波器と、該超音波送波器からの超音波を
受信する超音波受波器と、該超音波受波器にて受信した
超音波を分析する分析装置とを有し、前記超音波送波器
により発振された超音波を容器外部底面から容器内部に
送出し、該容器内部からの反射波を前記超音波受波器に
て受信し、前記分析装置にて前記超音波受波器からの受
信信号を波形として記憶し、前記記憶した受信波形から
前記容器内部底面の浸水状態を分析する浸水検出装置に
おいて、前記掃引発振器を下限周波数から上限周波数ま
で掃引し、前記超音波受波器からの受信信号を下限周波
数から上限周波数に対応した波形として記憶し、前記記
憶した受信波形から容器底面の周波数応答特性を求め、
その周波数応答特性から容器内部底面に溜まった水の膜
厚に起因する共振周波数特性を判定することにより、容
器内部底面の水の膜厚を演算することを特徴とする浸水
検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8057434A JP2992228B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 浸水検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8057434A JP2992228B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 浸水検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09250919A JPH09250919A (ja) | 1997-09-22 |
JP2992228B2 true JP2992228B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=13055556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8057434A Expired - Lifetime JP2992228B2 (ja) | 1996-03-14 | 1996-03-14 | 浸水検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2992228B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
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AU2004213825B2 (en) * | 2003-02-14 | 2009-07-30 | Adept Science & Technologies, Llc | Ultrasonic liquid level monitor |
JP2009109296A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Ricoh Elemex Corp | 超音波液面計 |
JP5197466B2 (ja) * | 2009-03-30 | 2013-05-15 | 中部電力株式会社 | 密閉型給配電設備の点検装置 |
JP5257991B2 (ja) * | 2009-04-01 | 2013-08-07 | トヨタ自動車東日本株式会社 | 膜厚測定方法及び測定装置 |
JP5630315B2 (ja) * | 2011-02-18 | 2014-11-26 | 東京電力株式会社 | 浸水量測定装置および浸水量測定方法 |
GB2545704A (en) | 2015-12-22 | 2017-06-28 | Univ Sheffield | Continuous wave ultrasound for analysis of a surface |
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CN111306799B (zh) * | 2019-12-09 | 2024-02-09 | 珠海格力电器股份有限公司 | 冷凝式壁挂炉、水封组件、冷凝水堵塞故障检测方法 |
-
1996
- 1996-03-14 JP JP8057434A patent/JP2992228B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09250919A (ja) | 1997-09-22 |
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