JP4460423B2 - 漏洩探知における雑音除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、水道管、ガス管等の埋設管からの水、ガス等の漏洩の有無を地面や壁面等において探知する際に、自動車、歩行者等の交通騒音、深夜営業する店舗、自動販売機等の生活騒音等の雑音を効果的に除去する雑音除去方法に関する。

従来、水道管、ガス管等の埋設管からの水、ガス等の漏洩の有無を地面や壁面等において探知する際に、水、ガス等の漏洩音以外の雑音を除去する方法として、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等を使用する方法が知られている。
ここで、バンドパスフィルタとは、特定範囲の周波数の信号のみを通過させ、それ以外の周波数の信号は減衰させるもの、ローパスフィルタとは、特定周波数以下の周波数の信号のみを通過させ、それ以外の周波数の信号は減衰させるもの、ハイパスフィルタとは、特定周波数以上の周波数の信号のみを通過させ、それ以外の周波数の信号は減衰させるものである。

又、多数の振動センサを水道管等が埋設された地面や壁面等に設置し、それら振動センサの出力信号を比較して雑音を除去する方法、特許文献１に記載されるように雑音を除去する方法等も知られている。

特開２０００−２３０８７９号公報

しかし、バンドパスフィルタ等を使用する方法は、特定周波数帯域の信号を通過させ、それ以外の周波数帯域の信号を減衰させるものであるから、自動車、歩行者等の交通騒音のような突発的で、全周波数帯域に影響を及ぼす雑音は、どの周波数において発生しているか特定することができず、効果的に除去することができなかった。深夜営業する店舗、自動販売機等の生活騒音も、同様に、効果的に除去することができなかった。

又、多数の振動センサを設置し、出力信号を比較する方法は、多数の振動センサを使用するためにシステム規模が大きくなり、作業人員及び時間もかかるため、作業員一人で実施するのは困難であった。

本発明は、かかる従来技術における問題点を解決するべく為されたものであって、その目的とするところは、埋設管からの水、ガス等の漏洩の有無を探知する際に、漏洩探知作業をする時間や場所にかかわらず、水、ガス等の漏洩音を確実に抽出するために、漏洩音以外の交通騒音、生活騒音等の雑音を効果的に除去することができる雑音除去方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の漏洩探知における雑音除去方法は、漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１及び主として外来雑音から成る信号Ｓ２を高速フーリエ変換して各々周波数成分から成る信号に変換し、漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１の各周波数成分に（漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１と主として外来雑音から成る信号Ｓ２とのクロススペクトル）を適用して演算処理し、外来雑音成分を減衰した合成信号Ｓ３を生成し、その合成信号Ｓ３を高速逆フーリエ変換して、外来雑音信号を除去した出力信号を生成することを特徴とする。

ここで、漏洩音及び外来雑音が混在した信号は、地面又は壁面に設置した振動センサによって出力され、主として外来雑音から成る信号は、地上の適宜位置に設置したマイクロフォンによって出力されるようにしてもよい。

外来雑音成分を減衰した合成信号Ｓ３を生成するのに、漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１の各周波数成分に（漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１）と（漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１と主として外来雑音から成る信号Ｓ２とのクロススペクトル）との比の平方根を乗じて、外来雑音成分を減衰した合成信号Ｓ３を生成するようにしてもよい。

以下、本発明の漏洩探知における雑音除去方法について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の漏洩探知における雑音除去方法を示す説明図、図２は、本発明の雑音除去方法を水道管の漏水探知について実施した場合における説明図である。

本発明の漏洩探知における雑音除去方法は、漏洩音及び外来雑音を補足する第１の振動捕捉手段と、主として外来雑音のみを捕捉する第２の振動捕捉手段とを設け、第１の振動捕捉手段による出力信号と第２の振動捕捉手段による出力信号とから外来雑音を除去して漏洩音のみを抽出する漏洩音抽出手段を設けることによって実施される。

図１及び図２に示すように、漏洩音及び外来雑音を補足する第１の振動捕捉手段としては、地面又は壁面に設置される振動センサ１等を採用することができる。
又、主として外来雑音のみを捕捉する第２の振動捕捉手段としては、地上の適宜位置に設置されるマイクロフォン２等を採用することができる。

第１及び第２の振動捕捉手段による出力信号から外来雑音を除去して漏洩音のみを抽出する漏洩音抽出手段としては、第１及び第２の振動捕捉手段による出力信号を高速フーリエ変換して周波数成分に変換する高速フーリエ変換処理部４，５と、周波数成分とした信号同士を演算処理して外来雑音成分を減衰する雑音成分減衰処理部６と、外来雑音成分を減衰した信号を高速逆フーリエ変換して出力信号に変換する高速逆フーリエ変換処理部７と、から成る漏洩探知装置３を構成する。

本発明の漏洩探知における雑音除去方法では、先ず、図１に示すように、第１の振動捕捉手段によって捕捉された漏洩音及び外来雑音が混在した信号は、高速フーリエ変換処理部４によって高速フーリエ変換され、周波数成分から成る信号Ｓ１に変換される。
同様に、第２の振動捕捉手段によって捕捉された主として外来雑音から成る信号も、高速フーリエ変換処理部５によって高速フーリエ変換され、周波数成分から成る信号Ｓ２に変換される。

次に、図１に示すように、周波数成分に変換された信号Ｓ１と周波数成分に変換された信号Ｓ２とは、雑音成分減衰処理部６よって演算処理され、外来雑音成分が減衰されて合成信号Ｓ３が生成される。

雑音成分減衰処理部６として、ウィナーフィルターを適用した場合には、（第１の振動捕捉手段による出力信号Ｓ１）と（第１の振動捕捉手段による出力信号Ｓ１と第２の振動捕捉手段による出力信号Ｓ２とのクロススペクトル）との比の平方根を信号Ｓ１の各周波数成分に乗じて、外来雑音成分が減衰された合成信号Ｓ３を生成することができる。
クロススペクトルとは、２信号のスペクトルの周波数成分同士を掛け合せて平均化したものであって、クロススペクトルがある周波数において大きな値を示していることは、その周波数において２信号の周波数成分同士の相関が大きい上に、両者の成分も大きいことを意味する。

雑音成分減衰処理部６として、ウィナーフィルターを適用する代わりに、単に、第１の振動捕捉手段による出力信号Ｓ１から第２の振動捕捉手段による出力信号Ｓ２を引いて、外来雑音成分が減衰された合成信号Ｓ３を生成するようにしてもよい。

そして、外来雑音成分が減衰された合成信号Ｓ３は、高速逆フーリエ変換処理部７によって高速逆フーリエ変換され、外来雑音が除去された漏洩音のみから成る出力信号に変換される。

次に、本発明の雑音除去方法を水道管の漏水探知について実施した場合を、図２を参照して説明する。

本実施例においては、水道管１１が埋設された地面に振動センサ１を設置し、地上の適宜位置にマイクロフォン２を設置した。
振動センサ１及びマイクロフォン２の出力コードを漏洩探知装置３に接続し、漏洩探知装置３にヘッドフォン８の入力コードを接続した。

水道管１１には漏水点１１ａが存在し、漏水点１１ａにおいて発生する漏水音は、地中を伝播して振動センサ１によって捕捉される。
又、地上において往来する自動車、歩行者等の交通騒音は、地中を伝播して振動センサ１によって捕捉されると共に、空中を伝播してマイクロフォン２によっても捕捉される。

そして、振動センサ１によって捕捉された漏水音及び交通騒音は、電気信号として漏洩探知装置３に入力され、マイクロフォン２によって捕捉された交通騒音も、電気信号として漏洩探知装置３に入力される。

漏洩探知装置３は、上記のように、高速フーリエ変換処理部４，５、雑音成分減衰処理部６及び高速逆フーリエ変換処理部７から構成される。
よって、振動センサ１及びマイクロフォン２による出力信号は、高速フーリエ変換処理部４，５によって、各々周波数成分から成る信号Ｓ１，Ｓ２に変換され、雑音成分減衰処理部６によって、外来雑音成分が減衰された合成信号Ｓ３が生成され、高速逆フーリエ変換処理部７によって、外来雑音が除去された漏水音のみから成る出力信号に変換される。

振動センサ１の出力信号波形は図３（Ａ）に示す通りであり、マイクロフォン２の出力信号波形は図３（Ｂ）に示す通りであった。
そして、本発明の雑音除去方法を適用して雑音除去した後の出力信号波形は図５に示す通りであった。

一方、マイクロフォン２を使用せず、漏洩探知装置３に代えてバンドパスフィルタを使用して、同様に、振動センサ１による出力信号から雑音を除去するようにした。
その結果得た出力信号波形は図４に示す通りであった。

図４と図５を対比してみれば、本発明の漏洩探知における雑音除去方法によって、外来雑音が大幅に除去されているのが分かる。

よって、ヘッドフォン８からは外来雑音が除去された漏水音のみから成る信号が出力されるから、作業者は容易かつ確実に、水道管１１における漏水点１１ａを探知することができる。

以上のように、本発明の漏洩探知における雑音除去方法によれば、埋設管からの水、ガス等の漏洩の有無を探知する際に、漏洩音以外の交通騒音、生活騒音等の外来雑音を効果的に除去することができるから、漏洩探知作業をする時間や場所にかかわらず、水、ガス等の漏洩音を確実に抽出して、埋設管における漏洩点を容易かつ確実に探知することができる。

本発明の漏洩探知における雑音除去方法を示す説明図である。 本発明の漏洩探知における雑音除去方法を水道管の漏水探知について実施した場合における説明図である。 （Ａ）は、地面に設置した振動センサの出力信号波形図及びスペクトログラム、（Ｂ）は、地上に設置したマイクロフォンの出力信号波形図及びスペクトログラムである。 バンドパスフィルタを使用して雑音除去した後の出力信号波形図及びスペクトログラムである。 本発明の雑音除去方法を適用して雑音除去した後の出力信号波形図及びスペクトログラムである。

符号の説明

１ 振動センサ
２ マイクロフォン
３ 漏洩探知装置
４，５ 高速フーリエ変換処理部
６ 雑音成分減衰処理部
７ 高速逆フーリエ変換処理部
８ ヘッドフォン

Claims (4)

1. 漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１及び主として外来雑音から成る信号Ｓ２を高速フーリエ変換して各々周波数成分から成る信号に変換し、漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１の各周波数成分に（漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１と主として外来雑音から成る信号Ｓ２とのクロススペクトル）を適用して演算処理し、外来雑音成分を減衰した合成信号Ｓ３を生成し、その合成信号Ｓ３を高速逆フーリエ変換して、外来雑音信号を除去した出力信号を生成することを特徴とする漏洩探知における雑音除去方法。
2. 漏洩音及び外来雑音が混在した信号は、地面又は壁面に設置した振動センサによって出力されることを特徴とする請求項１に記載の漏洩探知における雑音除去方法。
3. 主として外来雑音から成る信号は、地上の適宜位置に設置したマイクロフォンによって出力されることを特徴とする請求項１又は２に記載の漏洩探知における雑音除去方法。
4. 漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１の各周波数成分に（漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１）と（漏洩音及び外来雑音が混在した信号Ｓ１と主として外来雑音から成る信号Ｓ２とのクロススペクトル）との比の平方根を乗じて、外来雑音成分を減衰した合成信号Ｓ３を生成することを特徴とする請求項１乃至３に記載の漏洩探知における雑音除去方法。

Images