JP6450638B2 - Leak detection device - Google Patents
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Description
本願は、流体漏洩箇所で発生している超音波である被検出音を検出する漏洩検出装置に関する。 The present application relates to a leak detection device that detects a detected sound that is an ultrasonic wave generated at a fluid leak point.
プラントなどの配管系や容器などでの流体漏洩箇所を探知するために漏洩検出装置が用いられている(例えば、特許文献1参照)。漏洩検出装置は、流体漏洩箇所で発生している超音波を検出することで、流体漏洩箇所の具体的な位置を探知できる。超音波は、マイクロホンを用いて検出される。漏洩検出装置に設けられるマイクロホンは、基本的に所定の周波数の超音波を検出する。 A leak detection device is used to detect a fluid leak point in a piping system or a container of a plant or the like (see, for example, Patent Document 1). The leak detection device can detect the specific position of the fluid leak location by detecting the ultrasonic wave generated at the fluid leak location. Ultrasound is detected using a microphone. The microphone provided in the leak detection device basically detects ultrasonic waves having a predetermined frequency.
上述した所定の周波数の超音波を検出する漏洩検出装置の場合、他の周波数の超音波を検出することが難しい。配管系を輸送される流体には、蒸気、空気やガスなどの気体、水や液剤などの液体があり、これら流体の漏洩の際に発生する超音波の周波数が同一であるとは限らない。したがって、所定の周波数に対応するだけでは、これら流体の漏洩の際に発生する超音波を適切に検出できない虞がある。 In the case of the above-described leak detection device that detects ultrasonic waves of a predetermined frequency, it is difficult to detect ultrasonic waves of other frequencies. Fluids transported through the piping system include vapors, gases such as air and gas, and liquids such as water and liquid agents, and the frequencies of ultrasonic waves generated when these fluids leak are not necessarily the same. Therefore, there is a possibility that ultrasonic waves generated when these fluids leak cannot be detected appropriately only by dealing with a predetermined frequency.
この場合、広範囲の周波数帯の超音波を検出することができるマイクロホンや、異なる周波数の超音波を検出する複数のマイクロホンを用いる構成も考えられるが、コストが上昇してしまう。 In this case, a configuration using a microphone that can detect ultrasonic waves in a wide frequency band and a plurality of microphones that detect ultrasonic waves of different frequencies can be considered, but the cost increases.
本願は、所定の周波数の超音波を検出する受音素子を用いて、コストアップを抑制しつつ広範囲の周波数帯の超音波を検出可能な漏洩検出装置を提供することを目的とする。 An object of the present application is to provide a leak detection device that can detect ultrasonic waves in a wide frequency band while suppressing an increase in cost by using a sound receiving element that detects ultrasonic waves of a predetermined frequency.
本願に開示する、流体漏洩箇所で発生している超音波である被検出音を検出する漏洩検出装置は、受音素子と、スピーカと、出力制御手段とを備える。受音素子は、検出対象周波数の超音波を検出する。スピーカは、前記検出対象周波数と異なる周波数の加算音を出力する。出力制御手段は、前記スピーカから出力する加算音の周波数を、所定範囲で制御する。また、出力制御手段は、前記加算音及び前記被検出音の合成音と前記検出対象周波数とが合致するように前記加算音の周波数を制御する。 A leak detection device disclosed in the present application for detecting a detected sound that is an ultrasonic wave generated at a fluid leak location includes a sound receiving element, a speaker, and output control means. The sound receiving element detects ultrasonic waves having a detection target frequency. The speaker outputs an added sound having a frequency different from the detection target frequency. The output control means controls the frequency of the added sound output from the speaker within a predetermined range. The output control means controls the frequency of the added sound so that the synthesized sound of the added sound and the detected sound matches the detection target frequency.
前記漏洩検出装置は、操作入力を受け付ける操作手段と、前記操作入力に基づいて、前記加算音を出力しない第1モードと前記加算音を出力する第2モードとを択一的に切り換える切換制御手段と、をさらに備えるようにしてもよい。 The leakage detection device includes an operation unit that receives an operation input, and a switching control unit that selectively switches between a first mode that does not output the added sound and a second mode that outputs the added sound based on the operation input. And may be further provided.
前記出力制御手段は、前記加算音の周波数を、所定の時間の経過に伴って前記所定範囲でスイープさせるようにしてもよい。 The output control means may sweep the frequency of the added sound within the predetermined range as a predetermined time elapses.
前記漏洩検出装置は、一端側に前記被検出音を内部に導く開口が形成され、他端側内部に前記受音素子が配設され、前記検出対象周波数の超音波が通過可能な内径を有する共振管を、さらに備えるようにしてもよい。 The leak detection device has an inner diameter through which an opening for guiding the detected sound to the inside is formed at one end side, the sound receiving element is disposed inside the other end side, and an ultrasonic wave having the detection target frequency can pass therethrough. A resonance tube may be further provided.
前記スピーカは、同一極性の2つのスピーカであり、前記共振管の一端側の内壁面に対向するように配設されていてもよい。 The speaker may be two speakers having the same polarity, and may be disposed so as to face an inner wall surface on one end side of the resonance tube.
本願の漏洩検出装置によれば、検出対象周波数の超音波を検出する受音素子が備えられ、所定範囲に含まれる周波数の加算音がスピーカから出力される。そして、受音素子によって、検出対象周波数に等しい加算音及び被検出音の上側合成音又は下側合成音が検出される。すなわち、流体漏洩箇所で発生している被検出音の周波数は、検出対象周波数とは異なっていても、加算音との合成音が検出対象周波数に等しい場合には受音素子によって検出される。これにより、コストアップを抑制しつつ、広範囲の周波数帯の超音波を検出することができる。 According to the leak detection apparatus of the present application, the sound receiving element that detects the ultrasonic wave having the detection target frequency is provided, and the added sound having the frequency included in the predetermined range is output from the speaker. Then, the sound receiving element detects the added sound equal to the detection target frequency and the upper synthesized sound or the lower synthesized sound of the detected sound. That is, even if the frequency of the detected sound generated at the fluid leakage location is different from the detection target frequency, it is detected by the sound receiving element when the synthesized sound with the added sound is equal to the detection target frequency. Thereby, it is possible to detect ultrasonic waves in a wide frequency band while suppressing an increase in cost.
図面を参照して、本願に係る漏洩検出装置について説明する。なお、本願に開示する漏洩検出装置の構成は、以下の実施例に限定されるものではない。 A leakage detection apparatus according to the present application will be described with reference to the drawings. Note that the configuration of the leak detection apparatus disclosed in the present application is not limited to the following embodiments.
第1 漏洩検出装置1の構成
図1は、漏洩検出装置1の外観図である。図2は、漏洩検出装置1のブロック図である。漏洩検出装置1は、可搬式であり、プラントなどの配管系や容器等に生じた流体漏洩箇所を探知する。具体的には、流体漏洩箇所で発生している超音波(被検出音)をマイクロホン11で検出することで、流体漏洩箇所を非接触で探知する。また、漏洩検出装置1は、マイクロホン11の検出対象周波数に等しい被検出音を検出する第1モードと、検出対象周波数とは異なる被検出音を検出する第2モードとを有する。詳細は後述する。
Configuration of First Leakage Detector 1 FIG. 1 is an external view of the leak detector 1. FIG. 2 is a block diagram of the leak detection apparatus 1. The leak detection device 1 is portable and detects a fluid leak location that has occurred in a piping system or a container of a plant or the like. Specifically, by detecting the ultrasonic wave (detected sound) generated at the fluid leakage location with the microphone 11, the fluid leakage location is detected in a non-contact manner. The leak detection apparatus 1 has a first mode for detecting a detected sound equal to the detection target frequency of the microphone 11 and a second mode for detecting a detected sound different from the detection target frequency. Details will be described later.
漏洩検出装置1は、本体10、マイクロホン11、スピーカ12A、12B、信号処理回路13、表示部14、操作部15を有している。本体10は、ガン形状を呈し、先端部10Aに開口部20及び共振管21が配設されている。開口部20は、外部空間から共振管21に向かう方向に先細りする円錐形状を呈し、外部空間と共振管21とを連通する。開口部20は、外部空間で発生する超音波を共振管21に導く。共振管21には、開口部20に接続された一端側に2つのスピーカ12A、12Bが配設され、他端側に受音素子であるマイクロホン11が配設されている。
The leak detection device 1 includes a
マイクロホン11は、所定の周波数(検出対象周波数)の被検出音に対して共振する。すなわち、マイクロホン11は、検出対象周波数に等しい被検出音を検出する。この実施例では、40KHzが検出対象周波数として説明する。マイクロホン11によって検出された被検出音(電気信号)は、信号処理回路13に入力される。そして、被検出音が検出されたことが表示部14に表示(報知)される。なお、共振管21は、検出対象周波数に等しい被検出音が通過できる大きさの内径で形成されている。すなわち、共振管21は、不要な超音波を除去するフィルタ機能を有する。
The microphone 11 resonates with sound to be detected having a predetermined frequency (detection target frequency). That is, the microphone 11 detects a detected sound that is equal to the detection target frequency. In this embodiment, 40 KHz is described as the detection target frequency. The detected sound (electric signal) detected by the microphone 11 is input to the
スピーカ12A、12Bは、同一極性であり、共振管21の内壁面に対向するように配設されている。スピーカ12A、12Bは、第2モードにおいて、同一の加算音(正弦波)を同一タイミングで出力する。詳細は後述する。
The speakers 12 </ b> A and 12 </ b> B have the same polarity and are disposed so as to face the inner wall surface of the
表示部14は、本体10のグリップGの上方に配設され、信号処理回路13(制御部30)から受信した被検出音の検出結果(被検出音の有無)等の情報を表示する。また、表示部14は、現在の実行モード(第1モード又は第2モード)を表示する。表示部14は、例えば液晶表示装置である。
The
信号処理回路13は、マイクロホン11から入力された電気信号から被検出音の有無の判定、及び、表示部14の表示制御を行う。また、スピーカ12A、12Bへの加算音の出力を制御する。さらに、信号処理回路13は、操作部15からの操作内容に応じて実行モードを第1モード又は第2モードに切り換える。なお、信号処理回路13の構成について詳細は後述する。
The
操作部15(操作手段)は、トリガー16等を有している。トリガー16は、モード切換の入力を受け付ける。例えば、作業者がトリガー16を引くごとに、第1モード及び第2モードが実行モードとして交互に切り換えられる。
The operation unit 15 (operation means) includes a
第2 第1モード
第1モードでは、検出対象周波数(40KHz)に等しい被検出音が検出される。例えば、作業者は、グリップGを片手で把持し、漏洩検出装置1の先端部10Aを、測定すべき配管等の設備に向ける。そして、先端部10Aの向きを設備の形状に沿って徐々に変化させていく。漏洩検出装置1の先端部10Aの指向方向が、流体漏洩箇所付近を向いている場合、流体漏洩箇所から放射されている超音波(被検出音)が、検出対象周波数に等しければマイクロホン11によって電気信号として検出され、信号処理回路13に送られる。そして、検出結果(被検出音あり)が表示部14に表示される。なお、第1モードにおいて、スピーカ12A、12Bからは何も出力されていない。
Second First Mode In the first mode, detected sound equal to the detection target frequency (40 KHz) is detected. For example, the operator holds the grip G with one hand and points the
第3 第2モード
第2モードでは、検出対象周波数とは異なる周波数の被検出音が検出される。より詳細には、上記被検出音と加算音との合成音が検出される。
Third Second Mode In the second mode, detected sound having a frequency different from the detection target frequency is detected. More specifically, a synthesized sound of the detected sound and the added sound is detected.
第2モード実行中、スピーカ12A、12Bは、同一の加算音を同一タイミングで出力する。加算音は、共振管21に進入しようとする被検出音に照射され、この被検出音と合成(乗算合成)される。加算音と被検出音との合成音は、加算音及び被検出音の加算周波数の上側合成音と、減算周波数の下側合成音とが含まれる。
加算周波数f=f1+f2
減算周波数f=|f1−f2|
(f1:被検出音の周波数、f2:加算音の周波数)
During execution of the second mode, the
Addition frequency f = f 1 + f 2
Subtraction frequency f = | f 1 −f 2 |
(F 1 : frequency of detected sound, f 2 : frequency of added sound)
例えば、100KHzの加算音及び60KHzの被検出音の合成音は、160KHz(加算周波数)の上側合成音と、40KHz(減算周波数)の下側合成音とが含まれる。この場合、下側合成音は、周波数が40KHzと検出対象周波数に等しいのでマイクロホン11によって検出される。すなわち、漏洩検出装置1(マイクロホン11)は、加算音と合成することで、検出対象周波数とは異なる被検出音であっても検出することができる。 For example, the synthesized sound of the added sound of 100 KHz and the detected sound of 60 KHz includes an upper synthesized sound of 160 KHz (added frequency) and a lower synthesized sound of 40 KHz (subtracted frequency). In this case, the lower synthesized sound is detected by the microphone 11 because the frequency is 40 KHz, which is equal to the detection target frequency. That is, the leakage detection apparatus 1 (microphone 11) can detect even a detected sound that is different from the detection target frequency by synthesizing with the added sound.
また、この実施例では、加算音として、所定の時間の経過に伴って所定範囲で周波数をスイープさせるスイープ音を出力する。所定範囲は、例えば、41KHz〜100KHzである。したがって、被検出音の周波数を特定しなくても、加算音と被検出音との合成音の周波数(加算周波数又は減算周波数)が検出対象周波数に等しい場合には、マイクロホン11によって検出される。そして、第一モードと同様に検出結果が表示部14に表示される。
Further, in this embodiment, a sweep sound that sweeps the frequency in a predetermined range as a predetermined time elapses is output as the added sound. The predetermined range is, for example, 41 KHz to 100 KHz. Therefore, even if the frequency of the detected sound is not specified, if the frequency of the synthesized sound of the addition sound and the detected sound (addition frequency or subtraction frequency) is equal to the detection target frequency, the detection is performed by the microphone 11. Then, the detection result is displayed on the
なお、スピーカ12A、12Bとしては、圧電セラミックを振動子に用いたスピーカが好ましい。
The
第4 信号処理回路13の構成
信号処理回路13は、制御部30、検出回路部40、加算音出力部50を有している。制御部30は、CPU、ROM等から構成され、ROMに記憶されているプログラムに基づいて漏洩検出装置1の全体の動作を制御する。具体的には、実行モードの切換制御、表示部14への表示制御、加算音の出力制御を行う。したがって、制御部30は、本発明の出力制御手段及び切換制御手段に含まれる。
Configuration of Fourth
検出回路部40は、増幅部41、フィルタ部42、検波部43、整流部44、ADコンバータ45等で構成され、マイクロホン11によって検出された超音波(電気信号)を制御部に出力する。マイクロホン11によって検出された超音波(電気信号)は、増幅部41で所定の増幅率で増幅され、フィルタ部42を通して検波部43で検波された後、整流部44で整流される。そして、整流された電気信号は、ADコンバータ45でアナログ信号からディジタル信号に変換されて制御部30に入力される。
The
加算音出力部50は、メモリ51、読出回路部52、DAコンバータ53、増幅部54等で構成され、制御部30の指示(制御信号)に基づいて加算音(スイープ音)をスピーカ12A、12Bから出力させる。メモリ51は、EEPROM等であり、スイープ音の音響データを記憶している。音響データは、読出回路部52によってメモリ51から読み出され、音響信号としてDAコンバータ53に出力される。そして、増幅部54で所定の増幅率で増幅されてスピーカ12A、12Bから加算音として出力される。
The added
以上のように、第2モードにおいて、スピーカ12A、12Bから所定範囲の周波数の加算音が出力され、検出対象周波数に等しい加算音及び被検出音の上側合成音又は下側合成音が受音素子(マイクロホン11)によって検出される。すなわち、流体漏洩箇所で発生している被検出音の周波数は、検出対象周波数とは異なっていても、加算音との合成音が検出対象周波数に等しい場合にはマイクロホン11によって検出される。これにより、コストアップを抑制しつつ、広範囲の周波数帯の超音波を検出することができる。
As described above, in the second mode, the added sound having the frequency within the predetermined range is output from the
また、2つのスピーカ12A、12Bが対向するように配設され、2つのスピーカ12A、12Bの間の被検出音に加算音が照射されるので、加算音と被検出音とが合成され易い。しかも、スピーカ12A、12Bの向きが、被検出音の進入方向(共振管21の管方向)に対して直交しているので、加算音と被検出音とがより合成され易い。なお、加算音を出力するスピーカは1つであってもよいし、また被検出音の進入方向に対して直交していなくてもよい。
Further, since the two
[その他の実施例]
(1)上述の実施例1では、加算音の音圧レベルは一定であるが、所定の時間の経過に伴って所定のレベル範囲でスイープさせるようにしてもよい。所定のレベル範囲でスイープさせることで、加算音と被検出音との音圧レベルが同等になるタイミングでは、マイクロホン11による合成音の検出精度が高くなる。この場合、例えば、制御部30と増幅部54との間に増幅率制御回路を設け、制御部30の指示に基づいて増幅率制御回路が増幅部54の増幅率を変更することで音圧レベルを制御すればよい。
[Other examples]
(1) In the first embodiment described above, the sound pressure level of the added sound is constant, but may be swept within a predetermined level range as a predetermined time elapses. By sweeping in a predetermined level range, the detection accuracy of the synthesized sound by the microphone 11 is increased at the timing when the sound pressure levels of the added sound and the detected sound are equal. In this case, for example, an amplification rate control circuit is provided between the
(2)上述の実施例1では、モードの切り換えが行われるが、モードの構成はなくてもよい。この場合、例えば、加算音を出力する期間と出力しない期間とを交互に設定すればよい。すなわち、加算音を出力する期間中は、検出対象周波数とは異なる被検出音の検出を行う。そして、加算音を出力しない期間中は、検出対象周波数に等しい被検出音の検出を行う。 (2) In the first embodiment described above, the mode is switched, but the mode configuration is not necessary. In this case, for example, a period for outputting the added sound and a period for not outputting the added sound may be set alternately. That is, during the period in which the added sound is output, the detected sound different from the detection target frequency is detected. Then, during the period in which the added sound is not output, the detected sound equal to the detection target frequency is detected.
(3)上述の実施例1では、第2モードにおいて、加算音との合成によって、検出対象周波数とは異なる被検出音が検出される構成であるが、さらに被検出音の合成前の周波数を推定するようにしてもよい。 (3) In the above-described first embodiment, in the second mode, the detected sound different from the detection target frequency is detected by the synthesis with the added sound, but the frequency before the synthesis of the detected sound is further detected. You may make it estimate.
この場合、マイクロホン11が合成音を検出した際に出力されていた加算音の周波数に基づいて、制御部30が合成前の被検出音の周波数を推定すればよい。例えば、100KHzの加算音及び60KHzの被検出音の下側合成音が検出された場合、加算音の周波数は100KHzであるので、被検出音の周波数は60KHz又140KHzと推定される。推定された周波数は、表示部14に表示してもよい。なお、制御部30は、加算音出力部50(読出回路部52)から、現在の加算音の周波数の情報を取得すればよい。
In this case, the
また、制御部30は、上述の推定された周波数に基づいて、別の周波数の加算音を出力させることで、より正確な周波数を推定するようにしてもよい。例えば、上記の被検出音の周波数が60KHz又140KHzと推定された後、20KHzの加算音をスピーカ12A、12Bから出力させる。その後、マイクロホン11が合成音を検出した場合には、被検出音の周波数が60KHzであると推定できる。また、マイクロホン11が合成音を検出しなかった場合には、被検出音の周波数が140KHzであると推定できる。
Further, the
(4)上述の実施例1では、周波数が41KHz〜100KHzの所定範囲で加算音が出力されているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、10KHz〜100KHzであってもよい。この場合、検出対象周波数の40KHzは所定範囲から除けばよい。すなわち、40KHzを除く10KHz〜100KHzを所定範囲とする。あるいは、10KHz〜100KHzを所定範囲とし、40KHzの加算音を出力している間は、検出を行わないようにすればよい。 (4) In the above-described first embodiment, the added sound is output in a predetermined range of the frequency of 41 KHz to 100 KHz, but is not particularly limited thereto. For example, the frequency may be 10 KHz to 100 KHz. In this case, the detection target frequency of 40 KHz may be excluded from the predetermined range. That is, 10 KHz to 100 KHz excluding 40 KHz is set as the predetermined range. Or what is necessary is just to make it not detect while making 10 KHz-100 KHz into a predetermined range, and outputting the addition sound of 40 KHz.
(5)上述の実施例1の漏洩検出装置は、配管や容器における流体漏洩だけでなく、配管継手部や、蒸気トラップや安全弁などの弁類での流体漏洩など、各種分野における種々の流体漏洩の探知に使用できる。また、漏洩流体についても、蒸気や空気、ガスなどの気体、水や液剤などの液体のいずれであってもよい。 (5) The leak detection device of the first embodiment described above is not limited to fluid leaks in pipes and containers, but various fluid leaks in various fields such as fluid leaks in pipe joints, valves such as steam traps and safety valves. Can be used to detect Further, the leaked fluid may be any of vapor, air, gas such as gas, and liquid such as water and liquid agent.
本願は、プラントなどの配管系や容器等における流体漏洩箇所を探知する漏洩検出装置に関し、所定の周波数(検索対象周波数)の超音波を検出する受音素子を用いて、コストアップを抑制しつつ広範囲の周波数帯の超音波を検出可能とするのに有用である。 The present application relates to a leak detection device for detecting a fluid leak location in a piping system or a container of a plant or the like, while suppressing an increase in cost by using a sound receiving element that detects an ultrasonic wave of a predetermined frequency (search target frequency). This is useful for enabling detection of ultrasonic waves in a wide frequency band.
1 漏洩検出装置
11 マイクロホン
12A、12B スピーカ
13 信号処理回路
21 共振管
30 制御部
40 検出回路部
50 加算音出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Leak detection apparatus 11
Claims (5)
検出対象周波数の超音波を検出する受音素子と、
前記検出対象周波数と異なる周波数の加算音を出力するスピーカと、
前記スピーカから出力する加算音の周波数を、所定範囲で制御する出力制御手段と、
を備え、
前記出力制御手段は、前記加算音及び前記被検出音の合成音と前記検出対象周波数とが合致するように前記加算音の周波数を制御する、漏洩検出装置。 A leak detection device for detecting a detected sound that is an ultrasonic wave generated at a fluid leak point,
A sound receiving element for detecting ultrasonic waves of a detection target frequency;
A speaker that outputs an added sound having a frequency different from the detection target frequency;
Output control means for controlling the frequency of the added sound output from the speaker within a predetermined range;
With
The said output control means is a leak detection apparatus which controls the frequency of the said addition sound so that the synthetic sound of the said addition sound and the said to-be-detected sound and the said detection target frequency may correspond.
前記操作入力に基づいて、前記加算音を出力しない第1モードと、前記加算音を出力する第2モードとを択一的に切り換える切換制御手段と、をさらに備えた請求項1に記載の漏洩検出装置。 An operation means for receiving an operation input;
The leakage according to claim 1, further comprising switching control means for selectively switching between a first mode in which the added sound is not output and a second mode in which the added sound is output based on the operation input. Detection device.
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