JP6770463B2 - 気体漏出検出装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る気体漏出検出装置は、例えば工場等に設置された配管等から気体が漏出する箇所を特定することができる装置である。
(1)x(i)のn番目のフレームにL点DFT→Yn(k)
(フレーム:長さLの入力信号区間Xn={x(nP),...,x(nP+L−1)})
Yn(k)=DFT[Xn]=Σi=nP,i≦nP+L−1 x(i)exp(−j2πki/L)
ここで、expの括弧内の「j」は虚数を示し、「i」はサンプル番号を示している。
(2)帯域変換:周波数成分の高域から低域へのm点シフト Yn(k+m)→Y’n(k)
mが偶数のときY’n(k)=Yn(k+m)(k=0〜L/2−m)
mが奇数のときY’n(k)=−Yn(k+m)(k=0〜L/2−m)
Y’n(k)=0(k=L/2−m+1〜L/2)
(3)帯域圧縮:シフト成分Y’n(k)に対するL’=(RL)点の逆DFT→zn(i)
zn(i)=IFFT[Y’n(k)]=Σk=0,k≦L’ Y’n(k)exp(j2πki/L’)
(4)時間長圧縮:L’点のフレーム波形zn(i)の重複加算
n番目の可聴化信号区間波形Zn={zn(0),...,zn(L’−1)}を連続可聴化信号w(i)上の区間{w(nP),...,w(nP+L’−1)}の位置に加算
(5)可聴信号w(i):nを増加しながら上記(1)〜(4)を繰り返して可聴化連続信号を得る
上記の手順において、iは波形サンプルの番号、kは離散周波数の番号、mは周波数成分のシフト点数、Y(k)はL点のDFTスペクトル、Y’(k)はY(k)をm点下方シフトしたスペクトル、zn(i)はnフレーム目の帯域圧縮化信号の波形、w(i)は連続可聴信号である。
(6)波形への変換:L’点のフレーム波形zn(i)の重複加算
n番目の可聴化信号区間波形zn={zn(0),...,zn(L’−1)} をw’(i)上の区間{w’(nP’),...,w’(nP’+L’−1)}の位置に加算(P’=RL/2)→R倍長の可聴信号w’(i)
(7)時間領域時間軸圧縮(R分の1の長さに圧縮)→可聴信号z(i)
上記処理(6)によって帯域が低い方へ変換され、かつ、時間長がR倍で帯域が1/Rとなった波形が得られる。この信号に対して、時間領域の時間長圧縮処理を適用し、実時間の時間長の信号が得られる。
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、例えば192kHzサンプリングのA/D変換器を利用できず、96kHzのステレオA/D変換器の利用が可能である場合、96kHzのA/D変換器を利用して可聴化処理を行うことができるように、気体漏出検出装置が構成されている。
47kHz→46kHz
48kHz→45kHz
・
・
・
95kHz→1kHz
96kHz→0Hz
したがって、A/D変換されたこのチャネルの信号の周波数の高低を逆にした方が、現実に近い信号となる。ただし、あくまで歪んだ信号であるため、高品質とはならないが、気体漏出音のような雑音様の信号に関しては、違和感なく可聴化できる。ただし、周波数の入れ替えによって、もしそのまま逆変換した場合は波形の時間方向が逆転する。これを防ぐため、周波数成分は複素共役をとっておく。
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。図7に示されるように、気体漏出検出装置は、超音波センサ10、中央処理部20、音源判別部80、情報表示部40、及びオーディオ部50を備えている。
本実施形態では、第1〜第3実施形態と異なる部分について説明する。図11に示されるように、気体漏出検出装置は、可聴化処理部30及び音源判別部80の両方を備えている。この場合、信号調整部70で処理された音響信号が可聴化処理部30及び音源判別部80に入力され、各々で可聴化処理と音源判別処理が行われる。また、可聴化処理部30で得られたスペクトル情報が音源判別部80に入力され、利用されることもある。
本実施形態では、第1〜第4実施形態と異なる部分について説明する。図12及び図13に示されるように、気体漏出検出装置は集音ユニット100と本体装置200とを備えて構成されている。
上記各実施形態で示された気体漏出検出装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、気体漏出検出装置は、工場310内の配管300の気体漏出検出だけでなく、気体漏出の可能性がある状況において適宜利用される。
20 中央処理部
30 可聴化処理部
40 情報表示部
50 オーディオ部
60 アナログ処理部
70 信号調整部
80 音源判別部
Claims (6)
- 集音部(10)で取得された超音波周波数帯域の音を含む測定対象音の音響信号の周波数帯域を当該周波数帯域よりも低い周波数帯域である可聴帯域に帯域変換する帯域変換処理と、前記可聴帯域に帯域変換された前記音響信号の周波数帯域を帯域圧縮して狭くする帯域圧縮処理と、前記周波数帯域が帯域圧縮された前記音響信号の時間長を時間長圧縮する時間長圧縮処理と、を行うことにより、前記音響信号を可聴可能に変換する可聴化処理部(30)を備えている気体漏出検出装置。
- 前記可聴化処理部は、前記帯域変換処理、前記帯域圧縮処理、及び前記時間長圧縮処理を一体的に行う請求項1に記載の気体漏出検出装置。
- 前記可聴化処理部は、前記帯域変換処理及び前記帯域圧縮処理を一体的に行う帯域変換・圧縮部(31)と、前記時間長圧縮処理を行う時間長圧縮部(32)と、を有する請求項1に記載の気体漏出検出装置。
- 前記可聴化処理部は、前記帯域変換処理を行う帯域変換部(33)と、前記帯域圧縮処理を行う帯域圧縮部(34)と、前記時間長圧縮処理を行う時間長圧縮部(32)と、を有する請求項1に記載の気体漏出検出装置。
- 前記集音部で取得された前記音響信号をハイパスフィルタ(62)及びローパスフィルタ(61)に通すことで2つのチャネルの信号に分割するアナログ処理部(60)と、
前記アナログ処理部によってフィルタリングされた2信号を所定のサンプリング周波数でA/D変換するA/D変換部(20)と、
前記A/D変換部によってA/D変換された2信号のうち、前記ローパスフィルタを通った信号を前記可聴化処理部に出力する一方、前記ハイパスフィルタを通った信号の周波数の高低を逆転させて前記可聴化処理部に出力する信号調整部(70)と、
を備え、
前記可聴化処理部は、前記信号調整部から入力した2信号をまとめて可聴可能信号に変換する請求項1ないし4のいずれか1つに記載の気体漏出検出装置。 - 前記集音部(10)で取得された超音波周波数帯域の音を含む測定対象音の前記音響信号の周波数スペクトルを計算するスペクトル情報計算部(81)と、前記スペクトル情報計算部によって取得された前記周波数スペクトルから当該周波数スペクトルを特徴づける特徴ベクトルを抽出する特徴ベクトル抽出部(82)と、前記特徴ベクトル抽出部で抽出された前記特徴ベクトルと認識辞書に予め登録された音源情報とを照合することにより前記音響信号の音の種類を判別するパタン照合部(83)と、有する音源判別部(80)を備えている請求項1ないし5のいずれか1つに記載の気体漏出検出装置。
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