JP3611019B2

JP3611019B2 - 埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出方法

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Publication number: JP3611019B2
Application number: JP18786499A
Authority: JP
Inventors: 浩一手塚
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2019-07-01
Also published as: JP2001013111A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に埋設された塗覆装鋼管の塗膜損傷位置を、地表より非接触で検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、埋設される鋼管には腐食を防止するための塗覆装がその周囲に施されている。しかしながら、何らかの原因によりこの塗覆が損傷すると損傷部位から腐食が進行し、やがて鋼管に腐食孔が生じるようになる。このため、埋設鋼管の保全上、塗膜損傷の有無とその位置を早期に発見することが重要である。
これに応えるものとして、従来から種々の塗膜損傷検出が提案されている。これらのうち、作業性、測定精度の面から優れているものとして、電位差法が周知である。
【０００３】
一般に電位法では鋼管に流す電流として低周波の正弦波を用い、地表面に設置した２点の電極間の電位差を検出する。地表面での電極位置を埋設鋼管に沿って移動することにより損傷からの流出電流に起因する電位差の変化を計測し、損傷位置の特定を行う。実際の計測においては損傷から地中に流出する電流は微小であり地表面で検出される電位差信号も微弱なものとなる。さらに、地表面と電極との接地抵抗の変動による検出信号の変動や、地中の迷走電流や、商用電源により鋼管内に誘導される誘導電流等がノイズ源となりＳＮ比が悪化するため、塗覆装の損傷、特に微小な損傷を精度よく、確実に検出することは困難であった。
【０００４】
このような問題点を解決する方法として、特開平１０−２３９２６７号公報には、本願発明者らの発明になる、埋設塗覆装鋼管に供給、印加する信号として擬似ランダム信号を使用し、地表面の電極で検出した電位差信号に対して供給、印加した擬似ランダム信号と同一の信号との相関処理を行い、相関処理の結果のピーク値を検出電位差信号とすることでＳＮ比向上を図る方式が提案されている。
【０００５】
この発明は、埋設管と大地の間に交流電圧を印加することにより当該埋設管に交流電流を流し、管軸方向に沿った位置にある２点間の電位差を、当該２点を移動させながら順次検出することにより、前記交流電流により地上に発生する電位分布を測定し、その電位分布の変化から当該埋設管の塗膜損傷位置を検知する方法において、埋設鋼管に印加する交流電圧にランダム信号または擬似ランダム信号を用い、前記埋設鋼管に印加する交流電圧の波形と、前記２点間の電位差の検出波形との間で相互相関処理を行い、そのピーク値を前記２点間の電位差の代表値とし、当該代表値より電位分布を求め、求めた電位分布の変化から当該埋設管の塗膜損傷位置を検出するものである。
【０００６】
ここに擬似ランダム信号とは、長期間においては繰り返し周期がありランダム性は失われるが、周期内においてはランダム性が保たれるような信号をいう。
【０００７】
この方法によれば、印加電圧の波形と検出信号の波形の相互相関をとった場合、その相互相関の計算中、たとえば検出信号をシフトして掛け算を行う過程において、印加電圧とシフトされた検出信号が同じパターンとなって同期のとれた位置に相互相関のピークが現れる。印加電圧とパターンの異なるノイズは、相互相関をとることによって打ち消されてしまい、ピーク値にはほとんど影響を与えない。印加電圧はランダム信号または擬似ランダム信号であるので、印加電圧に基づかないノイズが印加電圧のパターンと同じパターンになることはない。
【０００８】
よって、この方法によれば、印加電圧に起因する検出信号のみが車輪電極間の電位差の代表値として検出されることになるので、Ｓ／Ｎ比が改善される。この代表値を用いて電位分布を求め、その電位分布の変化から前記従来の方法と同じ方法で塗膜損傷位置を検出することにすれば、前記電位差法に比較して、塗膜損傷位置を精度良く検出できる。
【０００９】
図６は、この方法の実施の形態の一例を示す図である。図６において、１は埋設鋼管、３は電力増幅器、４は接地電極、５は埋設鋼管１の塗膜損傷部、６は探査機、６ａ、６ｂは探査機の車輪電極、１０はＭ系列信号発生器、１１はＭ系列参照信号発生器、１２は相関処理部、１３はパーソナルコンピュータ演算部である。
【００１０】
この実施の形態においては、埋設鋼管１に印加する擬似ランダム信号としてＭ系列信号を用いる。図７にＭ系列信号の発生回路の例を示す。Ｍ系列信号は、図７のようなフィードバック回路を有するシフトレジスタによって容易に作成できる。図８にＭ系列信号の信号波形とその自己相関信号波形の例を示す。図８において、横軸は時間、縦軸は信号の大きさ、τａはＭ系列信号を生成するシフトレジスタに与えられるクロックの周期である。
【００１１】
Ｍ系列信号は、周期性のある擬似ランダム信号であり、シフトレジスタのビット数に対応する周期を持つので、自己相関をとると図７（ｂ）に示すようなピーク値を周期的に持つ。このことから、他の信号との相互相関をとれば、当該Ｍ系列信号とパターンの一致する信号のみが高いピーク値を有する相互相互相関値を持つことがわかる。前記実施の態様においては、この性質を利用してノイズ信号の低減を図るものである。
【００１２】
図６において、Ｍ系列信号発生器１０からのＭ系列信号は、電力増幅器３で増幅されて、埋設鋼管１と接地電極４の間に電圧として印加される。この状態で探査機６を、埋設鋼管の管軸方向に沿って地表面上を移動させる。探査機６には、その前後方向に１対の車輪電極６ａ、６ｂが設けられており、それぞれが接触している地面の電位を検出する。
【００１３】
これらの電位の差をとり、図示されていないＡ／Ｄ変換器でディジタル値に変換した後、パーソナルコンピュータ演算部１３に取り込む。パーソナルコンピュータ演算部１３には、Ｍ系列参照信号発生器１１が設けられている。このＭ系列参照信号発生器１１は、Ｍ系列信号発生器１０とは電気的に独立しているが、同じパルスパターンのＭ系列信号を発生するようにされている。
【００１４】
パーソナルコンピュータ演算部１３中の相関処理部１２は、このＭ系列参照信号発生器１１よりの参照信号と、Ａ／Ｄ変換された車輪電極６ａ、６ｂ間の電位差信号（検出信号）との相互相関演算を行う。相互相関演算結果は、参照信号と同じ周期のピーク値を有する。図９に相互相関演算結果の一例を示す。このピーク値を検出して検出信号の代表値とすることにより、ノイズ信号を抑制した高精度の電位差検出ができる。
【００１５】
埋設鋼管１の塗膜に塗膜損傷部５がある場合には、印加電圧に応じて塗膜損傷部５より電流が流入し、付近の土壌中に電位勾配を作る。この電位勾配の方向は、塗膜損傷部５の真上の位置を境にして逆転する。よって、探査機６の埋設鋼管の管軸方向に沿って走行させ、走行距離を横軸に、車輪電極６ａ，６ｂの間の電位差の代表値を縦軸にとってグラフを作ると、塗膜損傷部５の真上でＳ字型のカーブを描く。よって、このＳ字型のカーブの中央の位置を検出することにより、塗膜損傷部５の位置を地上から非接触で検出することができる。
【００１６】
図１０に、上記方法による相互相関ピーク値（電位差の代表値）と探査機の移動距離（検査位置）との関係を示す。対象とした埋設鋼管は、管径１００Ａ、管長１０ｍのＰＬＰ導管であり、約１ｍの深さに埋設されたものである。塗膜損傷サイズは、５ｍｍ×４ｍｍのものであった。探査機の車輪電極の間隔は１ｍであった。埋設鋼管の流入電流は１ｍＡ（４４０Ｈｚ）であり、極少量であるにも係わらず、電位差の代表値はきれいなＳ字型カーブを呈しており、このＳ字型カーブのゼロクロス位置より、塗膜損傷位置を知ることができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前記、鋼管に供給、印加する信号として擬似ランダム信号を使用し、地表面の電極で検出した電位差信号に対して供給、印加した擬似ランダム信号と同一信号の参照信号との相関処理を行い、相関処理の結果のピーク値を検出電位差信号とする方式では、地表面に設置した電極により検出した信号を信号処理装置により検出信号データとして取り込み、あらかじめ記憶されている参照信号データとの相関処理を行う方法が述べられている。ここで、相関処理は検出信号をｆ（ｔ）、参照信号をｇ（ｔ）とすると相関処理結果Φ（τ）は次式であらわされる。
【００１８】
【数１】

ここで、Ｔは擬似ランダム信号の周期であり、Φ（τ）の計算は、この周期後とにリセットして繰り返すものとする。ｆ（ｔ）及びｇ（ｔ）が同一の擬似ランダム信号同士の場合、相関処理結果は擬似ランダム信号の自己相関関数となり、周期的なピークを示し、その周期は擬似ランダム信号の周期Ｔに等しい。
【００１９】
しかしながら、実際の塗膜損傷検知においては鋼管に印加された信号は埋設鋼管中を伝播し鋼管から地中に流出し、地表面に設置された電極により検出されるまでの、鋼管および地中を伝播する過程において信号の周波数帯域が制限される。特に低周波帯域成分が制限されるため、地表面で検出される検出信号は擬似ランダム信号の周波数帯域が制限されたものとなり、波形の歪を生じる。このため、検出信号と参照信号の相関処理の結果得られるパルス信号の波形も歪んだものとなり、検出電位差に相当する信号波形のピーク強度、信号位相の変化の検出が困難となるという問題点がある。
【００２０】
さらに、実際の計測において塗膜損傷検知を実施する場所の条件が変化し、信号伝播時の周波数帯域制限の特性が変化すると、伝播波形の受ける影響、相関処理結果の波形歪みが変化し、検出電位差信号のピーク強度、信号位相の変化の検出、判別を同一条件で比較することができないという問題点もある。
【００２１】
本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、信号伝播時の周波数低域制限の影響を抑制し、安定して高感度に信号検出を可能とする埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出方法を提供することを課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、地中に埋設された塗覆装鋼管と大地との間に交流電圧として、擬似ランダム信号、又は擬似ランダム信号で変調された信号を印加して鋼管内に電流を流し、管軸方向に沿った位置にある地表面の２点間の電位差を検出し、検出した信号と参照信号との相関処理を行い、この相関処理を前記２点の位置を移動しながら逐次行うことにより地表面の電位差の変化を計測し、その電位差の変化パターンから当該埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷の位置を検出する方法であって、前記相関処理における参照信号として、埋設鋼管に印加した信号と同じ波形の信号に、埋設鋼管に印加した信号がその伝播経路において受けたものと同等の周波数帯域制限を施した信号を使用することを特徴とすることを特徴とする埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出方法（請求項１）である。
【００２３】
本手段においては、検出信号と相関を行う参照信号として、埋設鋼管に印加した信号と同じ波形の信号に、埋設鋼管に印加した信号がその伝播経路において受けたものと同等の周波数帯域制限を施した信号を使用するので、参照信号は検出信号と同様の信号波形の歪みが生じた信号となる。そのため、検出信号と相関信号との波形の差異は小さくなり、その相関演算結果におけるパルス波形の歪みは抑制され、安定して信号ピーク値の検出、信号位相の判別が可能となる。
【００２４】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、ある時点において検出された、前記地表面に設置した電極間の信号を記憶し、前記相関処理における参照信号として使用することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００２５】
本手段においては、参照波形は、実際の信号の伝播経路である埋設鋼管、地中を介して伝播した信号であり、埋設鋼管に印加した信号を、実際の伝播経路の周波数特性により周波数帯域制限した信号となるので、参照波形と検出波形との差異は、より小さくなり、相関演算結果におけるパルス波形の歪は抑制される。よって、より安定して信号ピーク値の検出、信号位相の判別が可能となる。
【００２６】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の方法であって、ある時点において検出された、前記地表面に設置した電極間の信号に対して所定の周波数帯域制限を行った信号を記憶し、前記相関処理における参照信号として使用することを特徴とするもの（請求項３）である。
【００２７】
本手段においては、前記第２の手段と同様、検出信号と相関を行う参照信号として、埋設鋼管に印加した信号と同じ波形の信号に、埋設鋼管に印加した信号がその伝播経路において受けたものと同等の周波数帯域制限を施した信号を使用することになるが、さらに、この信号に所定の周波数帯域制限を行った信号を、実際の参照信号として使用している。よって、信号伝播経路の条件の変化により波形が変化したとしても、さらに、所定の周波数帯域制限を行うので、相関演算結果の波形は常にほぼ同一波形となる。よって、さらに安定して信号ピーク値の検出、信号位相の判別が可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態である埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出装置の１例を示す図である。図１において、１は埋設鋼管、３は電力増幅器、４は接地電極、５は埋設鋼管１の塗膜損傷部、６は探査機、６ａ、６ｂは探査機の車輪電極、１０はＭ系列信号発生器、１１’は参照信号発生器、１２は相関処理部、１３はパーソナルコンピュータ演算部である。
【００３８】
この実施の形態においては、埋設鋼管１に印加する擬似ランダム信号としてＭ系列信号を用いる。図１において、Ｍ系列信号発生器１０からのＭ系列信号は、電力増幅器３で増幅されて、埋設鋼管１と接地電極４の間に電圧として印加される。この状態で探査機６を、埋設鋼管の管軸方向に沿って地表面上を移動させる。探査機６には、その前後方向に１対の車輪電極６ａ、６ｂが設けられており、それぞれが接触している地面の電位を検出する。
【００３９】
これらの電位の差をとり、図示されていないＡ／Ｄ変換器でディジタル値に変換した後、パーソナルコンピュータ演算部１３に取り込む。パーソナルコンピュータ演算部１３には、参照信号発生器１１’が設けられている。この参照信号発生器１１の詳細な構成については、後に詳しく説明する。
【００４０】
パーソナルコンピュータ演算部１３中の相関処理部１２は、この参照信号発生器１１’よりの参照信号と、Ａ／Ｄ変換された車輪電極６ａ、６ｂ間の電位差信号（検出信号）との相互相関演算を行う。相互相関演算結果は、参照信号と同じ周期のピーク値を有する。
【００４１】
埋設鋼管１の塗膜に塗膜損傷部５がある場合には、印加電圧に応じて塗膜損傷部５より電流が流入し、付近の土壌中に電位勾配を作る。この電位勾配の方向は、塗膜損傷部５の真上の位置を境にして逆転する。よって、探査機６の埋設鋼管の管軸方向に沿って走行させ、走行距離を横軸に、車輪電極６ａ，６ｂの間の電位差の代表値を縦軸にとってグラフを作ると、塗膜損傷部５の真上でＳ字型のカーブを描く。よって、このＳ字型のカーブの中央の位置を検出することにより、塗膜損傷部５の位置を地上から非接触で検出することができる。
【００４２】
以上説明したように、この実施の形態は、図６に示した従来技術とは、図６に示したＭ系列参照信号発生器１１が、参照信号発生器１１’に代わっているところのみが異なっている。よって、以下、この違いについて詳細に説明する。
【００４３】
図２に、参照信号発生器１１’、相関処理部１２及びこれらに付随する装置の概要を示す。図２において、２１はＡＤ変換装置、２２、２３はシフトレジスタ、２４は乗算器、２５は加算器、２６は信号判別装置、２７はシフト制御装置を示す。
【００４４】
本実施の形態では、埋設塗覆装鋼管１に接続されたターミナルと接地電極４との間に、Ｍ系列信号発生器１０により発生させた擬似ランダム信号を印加し、埋設塗覆装鋼管中に電流を流入させる。擬似ランダム信号発生器として、フィードバックループを有するシフトレジスタを使用し、４４０Ｈｚの周波数、符号長１２７のＭ系列信号を発生する。この時、Ｍ系列信号の周期は１／（４４０＊１２７）（秒）となる。使用するＭ系列信号の周波数、符号長は任意の値とすることが可能であり、周波数、符号長を変更することにより擬似ランダム信号処理によるＳＮ改善効果を高くすることも可能である。
【００４５】
探査機６により検出された電位差信号は、パーソナルコンピュータ１３に入力される前に、ＡＤ変換器２１に入力され、ディジタル信号に変換され、パーソナルコンピュータ１３の一部である相関処理部１２のシフトレジスタ２２に入力される。シフトレジスタ２２はＡＤ変換器２１の変換周期に同期して動作し、ＡＤ変換された最新のデジタルデータを最初の構成要素ｆ_１に入力し、各構成要素ｆ_１〜ｆ_ｎ中を順次をシフトさせ、最後の構成要素ｆ_ｎから最も古いデータを捨てていくことにより、その構成要素ｆ_１〜ｆ_ｎ中に、常に検出された信号の１周期に等しい個数のデータを蓄積する。埋設鋼管１に加えられたＭ系列信号の１周期分に対応するデータが蓄積されると、ＡＤ変換器２１の作動と、シフトレジスタ２２のシフトが一時停止される。
【００４６】
本実施の形態では、周波数４４０ＨｚのＭ系列信号に対し、ＡＤ変換の変換周波数を４４００Ｈｚとし、Ｍ系列信号を構成する１パルスに対応する検出信号に対して１０点のＡＤ変換を行い、デジタルデータを出力している。従って、シフトレジスタ２２は１２７０段に構成し、クロックＣＬＫにより、ＡＤ変換に同期して駆動し、これにより、擬似ランダム信号の１周期分のデータを記憶、蓄積する。
【００４７】
シフトレジスタ２３はシフトレジスタ２２と同じ段数で構成され、ループ状に構成されている。シフトレジスタ２３は相関処理における参照信号を記憶するために用いられ、その中にはあらかじめ、埋設鋼管１に印加するＭ系列信号と同じ波形の信号、又は当該Ｍ系列信号と同じ波形の信号に、埋設鋼管に印加した信号がその伝播経路において受けたものと同等の周波数帯域制限を施した信号を、その１周期の時間分デジタル化したデータが参照信号として入力されている。
【００４８】
すなわち、１２７個からなるＭ系列信号と同じ波形の信号、又は当該Ｍ系列信号と同じ波形の信号に、埋設鋼管に印加した信号がその伝播経路において受けたものと同等の周波数帯域制限を施した信号を、Ｍ系列信号の１０倍の周波数でサンプリングしディジタル変換した値が、順次、その構成要素ｇ_１〜ｇ_ｎ中に記憶され、シフト制御装置２７からのクロックに応じて、構成要素ｇ_１〜ｇ_ｎ中を循環している。
【００４９】
シフトレジスタ２３中に記憶される周波数帯域制限されたＭ系列信号は、その周波数帯域制限特性が、埋設鋼管１に印加されたＭ系列信号がその伝播経路である鋼管、地中を伝播中に受ける周波数帯域制限と近い特性のものとすることが望ましいが、この実施の形態においては、埋設鋼管１に印加されるＭ系列信号信号を、低域制限フィルタにより低周波帯域制限を行った信号を使用している。その際、低域制限フィルタのカットオフ周波数は１００Ｈｚとしている。
【００５０】
Ｍ系列信号の１周期分に対応するデータが、シフトレジスタ２２に蓄積された段階で、参照信号発生部１１’であるシフトレジスタ２３とシフト制御装置２７、及び相関処理部である乗算器群２４と加算器２５の作動が開始される。
【００５１】
シフトレジスタ２２とシフトレジスタ２３の各構成要素の内容は乗算器群２４により乗算され、シフトレジスタ２２と２３の対応するの構成要素数ｆ_ｍとｇ_ｍ（ｍ＝１〜ｎ）同士の乗算結果が得られる。乗算結果は加算器２５に入力される。加算器２５は、乗算結果の加算を行い加算結果を信号判別装置２６に入力する。
【００５２】
乗算器２４による乗算と加算器２５による加算処理が終わった時点でシフト制御装置２７によりシフトレジスタ２３の内容１が構成要素分シフトされ、シフトレジスタ２２とシフトレジスタ２３の対応がずらさる。シフトレジスタ２３のシフトが終了した時点で乗算及び加算処理が行われ、演算処理結果が信号判別装置２６に入力される処理が繰り返し行われる。
【００５３】
信号判別装置２６では、加算器２５からの加算結果の入力がシフトレジスタの構成要素の個数分行われる間の加算結果の絶対値の最大値を判別し、対応する加算結果を検出信号として出力する。パーソナルコンピュータ１３は、この値を測定値として記憶する。これで、１点での測定を終了し、次回の測定は、探査機が別の点に移動したタイミングで行われる。
【００５４】
本実施の形態では、これらの処理は、パーソナルコンピュータとＡＤ変換装置およびソフトウエアにより行っているが、専用の電子回路を構成することにより実現することも可能である。
【００５５】
本実施の形態で、参照信号として、埋設鋼管１に印加するＭ系列信号と同じ波形の信号を使用した場合には、特開平１０−２３９２６７号公報に記載される技術と同等の作用効果が得られ、参照信号として、当該Ｍ系列信号と同じ波形の信号に、埋設鋼管に印加した信号がその伝播経路において受けたものと同等の周波数帯域制限を施した信号を使用した場合は、前記第１の手段、第５の手段で述べた作用効果が得られる。
【００５６】
図３は、本発明の実施の形態である埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出装置の他の例を示す図である。図３に示す装置は、探査機６で検出された電位差信号が、参照信号発生器１１’に入力されるようになっている他は、図１に示す装置と同じであるので、この部分を除いてその説明を省略する。
【００５７】
この装置を使用する場合には、まず、埋設鋼管１の塗覆装層に人工欠陥を設け、そのときに、たとえば、人工欠陥の直上で探査機６により検出される電位差信号を、参照信号発生器１１’内のシフトレジスタに記憶し、参照信号として使用する。
【００５８】
図４に、参照信号発生器１１’、相関処理部１２及びこれらに付随する装置の概要を示す。図４において、図２に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。図２において、２８、２９は切り換えスイッチである。
【００５９】
図４に示す回路の作動は、図２に示した回路の作動とほとんど同じであるので、同じ部分についてはその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。シフトレジスタ２３の入力側には切り換えスイッチ２８が設けられており、ＡＤ変換器２１の出力と、シフトレジスタ２３自身の最終段の要素ｇ_ｎからの出力を切り換えて入力するようになっている。また、シフトレジスタ２３を駆動するクロックは、切り換えスイッチ２９により、シフトレジスタ２２を駆動するクロックパルスＣＬＫと、シフト制御装置２７からのクロックとが、切り換えて入力できるようになっている。
【００６０】
前記のように人工欠陥の検出の際に検出される電位差信号を参照信号として取りこむ場合は、切り換えスイッチ２８がＡＤ変換器２１の出力側に切り換えられると共に、切り換えスイッチ２９がクロックパルスＣＬＫ側に切り換えられる。よって、探査機６により検出された電位差信号は、ＡＤ変換器２１に入力され、ディジタル信号に変換され、シフトレジスタ２３に入力される。シフトレジスタ２３はＡＤ変換器２１の変換周期に同期して動作し、ＡＤ変換された最新のデジタルデータを最初の構成要素ｇ_１に入力し、各構成要素ｇ_１〜ｇ_ｎ中を順次をシフトさせることにより、その構成要素ｇ_１〜ｇ_ｎ中に、検出された信号の１周期に等しい個数のデータを蓄積する。
【００６１】
埋設鋼管１に加えられたＭ系列信号の１周期分に対応するデータが蓄積されると、切り換えスイッチ２８の入力側はシフトレジスタ２３自身の最終段の要素ｇ_ｎに接続され、切り換えスイッチ２９の入力側は、シフト制御装置２７に接続される。これにより、人工欠陥を検出したときの波形を参照信号として取り込む作業が完了する。
【００６２】
以後の回路の動作は、図２について説明したものと全く同じである。すなわち、欠陥探査時において、埋設鋼管１に加えられたＭ系列信号の１周期分に対応するデータをシフトレジスタ２２に取り込み、その後、シフト制御装置２７からのクロックによりシフトレジスタ２３の内容をシフトさせ、その都度、乗算器群２４と加算器２５により、シフトレジスタ２２とシフトレジスタ２３の対応する構成要素同士の積和を計算し、信号判別装置２６に出力する。
【００６３】
信号判別装置２６では、加算器２５からの加算結果の入力がシフトレジスタの構成要素の個数分行われる間の加算結果の絶対値の最大値を判別し、対応する加算結果を検出信号として出力する。パーソナルコンピュータ１３は、この値を測定値として記憶する。これで、１点での測定を終了し、次回の測定は、探査機が別の点に移動したタイミングで行われる。
【００６４】
この実施の形態においては、参照信号として、実際に人工欠陥を検出したときの検出波形を使用しているので、現実に得られる波形に近い波形を参照波形として使用することができ、図１、図２に示した実施の形態に比較して、より安定して信号ピーク値の検出、信号位相の判別が可能である。
【００６５】
次に、本発明の実施の形態である埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出装置の第３の例を説明する。この例においては、装置の全体構成は、図３に示したものと同じである。しかし、参照信号発生器１１’、相関処理部１２及びこれらに付随する装置の概要は、図５に示すようになっている。図５において、３０は周波数帯域制限装置を示す。図５に示す回路が図４に示す回路と異なる点は、周波数帯域制限装置３０が設けられている点のみであるので、この異なる点のみを説明し、その余の部分の説明を省略する。
【００６６】
この装置においては、図３、図４に示した装置と同じ方法で測定を行うが、その際、検出信号、参照信号となるのは、探査機６により検出される電位差信号そのものでなく、それが周波数帯域制限装置３０で周波数帯域制限された信号である。この実施の形態においては、周波数帯域制限装置３０の特性は、信号がその伝播経路である鋼管および地中を伝播中に受ける周波数帯域制限に対してさらに信号の周波数帯域を制限するように設定しており、伝播経路の特性が低域制限特性で、そのカットオフ周波数がＦｃである場合には、周波数帯域制限装置の特性も低域制限特性とし、カットオフ周波数ｆｃはｆｃ＞Ｆｃとなるように設定している。
【００６７】
低周波領域における信号の伝達関数は、特に不安定になりやすく、人工欠陥の測定時に検出した信号と、実際の欠陥を測定するときに検出される信号が、地中の電気的特性等により異なる場合がある。よって、前記図３、図４に示した方法でも、必ずしも完全でない場合がある。しかし、本実施の形態においては、この不安定になりやすい低周波成分をカットしているので、検出信号と参照信号の波形を同一に近くすることができ、さらに、安定して信号ピーク値の検出、信号位相の判別が可能である。
【００６８】
なお、これらの実施の形態においては、いずれも、埋設鋼管に印加する信号としてＭ系列信号を用いているが、他の擬似ランダム信号を用いても、又、これらで変調された信号を用いても同じ効果が得られる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１に係る発明においては、検出信号と相関信号との波形の差異は小さくなり、その相関演算結果におけるパルス波形の歪みは抑制され、安定して信号ピーク値の検出、信号位相の判別が可能となる。
【００７０】
請求項２に係る発明においては、参照波形と検出波形との差異は、より小さくなり、相関演算結果におけるパルス波形の歪は抑制される。よって、より安定して信号ピーク値の検出、信号位相の判別が可能となる。
【００７１】
請求項３に係る発明においては、信号伝播経路の条件の変化により波形が変化したとしても、さらに、所定の周波数帯域制限を行うので、相関演算結果の波形は常にほぼ同一波形となる。よって、さらに安定して信号ピーク値の検出、信号位相の判別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出装置の１例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態における参照信号発生器１１’、相関処理部１２及びこれらに付随する装置の概要を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態である埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出装置の他の例を示す図である。
【図４】第２の実施の形態における参照信号発生器１１’、相関処理部１２及びこれらに付随する装置の概要を示す図である。
【図５】第３の実施の形態における参照信号発生器１１’、相関処理部１２及びこれらに付随する装置の概要を示す図である。
【図６】従来技術である埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出装置の１例を示す図である。
【図７】Ｍ系列信号の発生回路の例を示す図である。
【図８】Ｍ系列信号の信号波形とその自己相関信号波形の例を示す図である。
【図９】相互相関演算結果の一例を示す図である。
【図１０】従来技術による相互相関ピーク値（電位差の代表値）と探査機の移動距離（検査位置）との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…埋設鋼管、３…電力増幅器、４…接地電極、５…埋設鋼管１の塗膜損傷部、６…探査機、６ａ、６ｂ…探査機の車輪電極、１０…Ｍ系列信号発生器、１１’…参照信号発生器、１２…相関処理部、１３…パーソナルコンピュータ演算部、２１…ＡＤ変換装置、２２、２３…シフトレジスタ、２４…乗算器、２５…加算器、２６…信号判別装置、２７…シフト制御装置、２８、２９…切り換えスイッチ、３０…周波数帯域制限装置

Claims

地中に埋設された塗覆装鋼管と大地との間に交流電圧として、擬似ランダム信号、又は擬似ランダム信号で変調された信号を印加して鋼管内に電流を流し、管軸方向に沿った位置にある地表面の２点間の電位差を検出し、検出した信号と参照信号との相関処理を行い、この相関処理を前記２点の位置を移動しながら逐次行うことにより地表面の電位差の変化を計測し、その電位差の変化パターンから当該埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷の位置を検出する方法であって、前記相関処理における参照信号として、埋設鋼管に印加した信号と同じ波形の信号に、埋設鋼管に印加した信号がその伝播経路において受けたものと同等の周波数帯域制限を施した信号を使用することを特徴とする埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出方法。
請求項１に記載の埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出方法であって、ある時点において検出された、前記地表面に設置した電極間の信号を記憶し、前記相関処理における参照信号として使用することを特徴とする埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出方法。
請求項１に記載の埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出方法であって、ある時点において検出された、前記地表面に設置した電極間の信号に対して所定の周波数帯域制限を行った信号を記憶し、前記相関処理における参照信号として使用することを特徴とする埋設塗覆装鋼管の塗膜損傷位置検出方法。