JPH01503492A - 長い対象物の状態を監視する方法及びその方法を実施するための装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 長い対象物の状態を監視する方法及び その方法を実施するための装置 技術分野 本発明は監視及び測定方法に関するものであり、特に詳しくは、長い対象物（ｅ ｌｏｎｇａｔｅｄ　ｏｂｊｅｃｔ）の状態を監視するための方法に関するもので ある。

本発明において使用される長い対象物（ｅｌｏｎｇａｔｅｄ　ｏｂｊｅｃｔ）は 予め設定された座標軸に沿ってその物理的及び機械的特性が監視される固体、液 体及び気体媒体或はそれ等の組合せを含む広い意味に理解されるものである。

技術の背景 長い対象物の状態を監視するホログラフィック方法が知られており（Ｄ、１．Ｍ ｉｒｏｖｉｔｓｋｉ　ｅｔ　ａＬ、＝Ｍｉｋｒｏｖｏｌｎｏｖａｙａ、ｏｐｔｉ ｋａ　ｉｇｏ　ｌｏｇｒａｆ　ｉｙａ”　＋　１９８３．　Ｎａｕｋａ　／　Ｍ ｏｓｃｏｗ／　、　ｐｐ、　１７９＋　２０２−２０６）、その方法は基準光線 により監視される対象物の表面を照射する工程、及びそれに続いて感光性材料上 に該基準信号と監視されている対象物の表面により反射された信号とを記録する 工程、それにより感光性材料上に干渉パターンを発生させる工程とを含んでいる 。

該材料と光源とは監視区域の前方に置かれている。該感光性材料上での干渉画像 の固定に続いて、監視される対象物の三次元画像が同一の光源により露光された 材料を照射することによって再生される。

一方長い対象物の状態を監視する内視鏡的方法（ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃｍｅｔｌ ｏｄ）も又知られており、（Ｄ、１．Ｍｉｒｏｖｉｔｓｋｉ　ｅｔ　ａｌ、”ｌ ’１ｉｋｒｏｖｏ−１ｎｏｖａｙａ　ｏｐｔｉｋａ　ｉ　ｇｏｌｏｇｒａｆｉｙ ａ”＋１９８３．Ｎａｕｋａ／Ｍｏｓｃｏｗ／＋ｐ２１５）その方法は上記で説 明したホログラフィック方法からなる主作動とこれに加えて感光性材料上の士、 ｉ）画像を固定することに続いて監視される対象物の該三次元゛；ツ像の再生の ための更に他の処理を行うために、ライトガイドを経てこの画像を伝達する作動 とから構成されているもの７ある。

十ログラフイック及び内視鏡的（ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃ）監視方法は長い対象物 の状態を監視するため公知の装置により実行されうる。　（Ｄ、１．Ｍｉｒｏｖ ｉｋｓｋｉ　ｅｔ　ａｌ、”Ｍｉｋｒｏｖｏｌｎｏｖａｙａ　ｏｐｔｉｋａ　ｉ ｇｏｌｏｇｒａｆ　ｉｙａ”、　１９８３．Ｎａｕｋａ／Ｍｏｓｃｏｗ／、ｐｐ 、２０５〜２０６，２１５）該公知の装置は監視区域内において、対象物の表面 により反射された信号が感光性材料に当るように配列された基準光源と感光性材 料と、更には、干渉パターンを伝達するためのライトガイド及び監視された対象 物の三次元画像を再生するための画像処理ユニットを含むものである。

長い対象物の状態を監視するホログラフィック及び内視鏡的方法及びかかる方法 の実行を可能とする装置は次のものにより区別される＊　（Ｄ、１．Ｍｉｒｏｖ ｉｔｓｋｉ　ｅｔ　ａｌ、“Ｍｉｋｒｏｖｏｌｎｏｖａｙａｏｐｔｉｋａ　ｉ　 ｇｏｌｏｇｒａｆｉｙａ”＋　１９８３．Ｎａｕｋａ　／Ｍｏｓｃｏｗ／、ｐ２ ２１）。

それ等は、対象物の長さが１ｍを越えると基準光源と感光性材料は対象物に沿っ て可動しうるものとしなければならないことから、数１０Ｃ！Ｄを越えない長さ について対象物を監視するために作動可能となっている。このことは、然しなか ら、干渉パターンの固定化についての精度を実質的に損ねることになり又それ故 監視される対象物の再生された３次元画像に関する幾何学的測定に−りいての精 度も損われる。

更に、これ等の方法と装置は、対象物の表面における幾何学状態を監視するのに 専ら通したものであり、それは他の変数やパラ、メーターを監視するための能力 を著しく制限するものである。

技術的要素により開示されている解決に関する最も近い公知例は海上掘削におけ る海洋揚水管（ｍａｒｉｎｅ　ｒｉｓｅｒｓ）の幾何学を監視するために実行さ れている長い対象物の状態を監視する方法である。（ＡＥＧ−４ｅｌｅｆｕｎｋ ｅｎ、　ＢＲＤ、“海上設備のための位置測定システム、システムデザインと数 学的説明°、１９８０゜１０ｐｐ） かかる公知の方法は、長い対象物の状態を代表するものとして監視される変数或 はパラメーターの変化に応答する要素を選択する工程、監視される対象物の状態 を代表するものとしての監視された変数の変化の情報を搬送する波エネルギー（ ｗａｖｅ　ｅｎｅｒｇｙ）の伝達に関する延長された配線（ｌｉｎｅ）を選択す る工程、選択された応答要素と波エネルギーの伝達に関して選択された延長され た配線とを整合する工程、整合された応答要素と波エネルギーの伝達に関する延 長された配線とを、監視される対象物の状態を代表するものとして制御されるべ き変数がその軸に沿って変化する傾向にある予め定められた座標軸に沿って監視 される区域に配置せしめる工程、監視される対象物の状態を代表するものとして 監視された変数の変化に応じて配線に沿って波エネルギーが伝達される時、伝達 可能である時変調された基準信号を形成しかつ該波エネルギーの伝達に関する延 長された配線の入力に送る工程、波エネルギーの伝達に関する延長された配線の 出力において伝達された基準信号のパラメーターを測定する工程、及び監視され た変数の変化に関する予め決められた座標軸に沿って監視される対象物の状態に 関する物理的及び機械的特性を判断するため伝達された基準信号のパラメーター を測定する工程とを含んでいる。

より特別には、かかる公知例の方法における作動はＡＥＧ−Ｔｅ１ｅｆｕｎｋｅ ｎにより以下に示す技術的方法で実行される。即ち監視される対象物例えば揚水 管の状態を特徴づける監視される変数に関し、公知例の技術は揚水管（ｒｉｓｅ ｒ）の軸の垂直線からの偏位及び該揚水管の上端と下端における水平面での撚り 周角度を測定する。

従って、応答要素の選択は、該角度の変化即ち慣性傾斜計（ｉｎｅｒｔｉａ　ｉ ｎｃｌｉｎｏｍｅｔｅｒ）及び磁気コンパス（＋ｓａｇｎｅｔｉｃ　ｃｏｅ＋ｐ ａｓｓ）の変化に応答しうる特別のセンサーを設けることによって実行される。

この方法はその後、ポリエチレンの保護被覆の中にある電気的蔽弊されたケーブ ルの形にある、電波エネルギーの伝達のための延長された配線を選択することが 行われる。

選択された応答要素及びケーブルは、それ等の間における誘導結合（ｉｎｄｕｃ ｔｉｏｎ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を形成することによって整合される。

整合されたセンサーとケーブルは測定される角度がそれに沿っておそらく変化す るであろう予め決められた軸−６■１〕ち浴洋搗水管の直線母線（ｇｅｎｅｒａ ｔｒｉｘ）に沿って配置されろ。

三次元空間における選択された軸に関する形状寸法（ｇｅｏｍｅｔ−ｒｙ）につ いての十分な・・ｉ−ターを得るために、垂直線からの軸の偏差を測るセン＋８ −が咳揚水管の表面における２個の直交する直線母線に沿−１て位置せしめられ 固定せしめられている。

次で４００七の周波数で時変化（ｔｉｍｅ−ｖａｒｙｉｎｇ）する基準電気信号 がケーブルの入力に供給される。該信号がケーブルに沿って伝達される時、該誘 導結合が注目している角度に関するデーターをセンサーに供給するために又該セ ンサーからデーターを得るために設けられる。しかしそれは搬送周波数の４００ 七よりも高い周波数において行われる。

伝達された電気的基準信号のパラメーターはケーブルの出力で測定され、その情 報は復号され、そして垂直線からの揚水管の軸の偏差と撚りの角度に関するデー ターは、揚水管の曲率と軸方向の撚りの分布から揚水管の状態についての物理的 及び機械的特性として解釈される。得られた特性は、明らかに海洋揚水管のひず み状態（ｓｔｒａｉｎｅｄ　５ｔａｔｅ）及び動的配置のための空間における最 大点における相対的位置を決定する。

ここに開示されている技術的解決のために請求されている装置について考える限 りにおいては、その技術的要旨による最も近い公知例として、例えば海上掘削機 における海洋揚水管（ＡＥＧ−Ｔｅｌｅｆｕｎｋｅｎ、　Ｂ！’ｉＤ、　”海上 施設のための位置測定システム、。シスーアムデザ・インど数学的説明”’１９ ８０１０ｐｐ）　、のような長い対象物の状態を監視するための装置があり、該 装置は、時変化（Ｌｉａ＋ｅ−ｖａｒｙｉｎｇ）基準信号を形作るために適合さ れた変調電波エネルギー源、該波エネルギーを伝達するための、予め決められた 座標軸（、こ沿って長い対象物を監視する区域に延びており、又監視される変数 の変化に関するぞ一タ・−を捕促しそして伝達するために適合されていて、変調 された波エネルギ・−源の出力と接続されている延長配線、波エネルギーを伝達 するための延長された配線から該配線により伝達せしめられた基準信号を抽出し 、そして長い対象物の状態についての物理的及び機械的特性を判断するだめの波 エネルギーの伝達のための延長された配線と接続されているデー・−ター処理ユ ニット及び、長い対象物について得られた物理的及び機械的特性を表示するため に適合され、該データー処理ユニットの出力と接続されている入力を有するビデ オ端子とを含むものである。

公知の装置においては、変調された波エネルギー（＋ｎｏｄｕ　ｌａ　ｔｅｄｗ ａｖｅ　ｅｎｅｒｇい源は４００Ｈｚの発電機の形状を有している。電気ケーブ ルは海洋揚水管の表面上に位置されＣいるセンサーの提供とデーターの伝達のた めに作用している。

この目的のために、ケーブルは海洋揚水管全体に沿って延長されておりその内部 導線は該発を機及びセンサーと情報のやりとりを行うために要求される時変調発 振の高周波（３３〜４２ＫＨｚ）源と接続している。

該ケーブルは又該ケーブルの出力からセンサーにより供給されたデーターを抽出 し又それ等を処理されやすい形式に変換することを目的として、中央処理装置に 形においてデーター処理ユニットと接続している。

かかる処理装置により処理されたデーターは、海洋揚水管の軸線方向における実 際の形状寸法の特性としてビデオ端子即ちＣＲ７表示スクリーン上に表示するた め送られる。

長い対象物の状態を監視するための公知の方法と装置における以下に述べる固有 の欠点はこれ等の方法や装置の適用範囲を制限している。

かかる方法と装置は、長い対象物（例えば構造物）を高い分解能をもたせて監視 すること、又該構造物からかなり潴れた処で監視することは、波エネルギーの伝 達用配線における制約された情報容量と配線に沿ったデーターの伝達に関する信 頼性が長さの増加につれて損われること及び該配線に沿った電圧損失が従って増 大すること等の考えると適当なものではなかった。

角度センサーの形において分離的に配置される応答要素の採用は原理的には監視 される変数やパラメーターの分布に関するあらゆる連続的な測定に反するもので ある。

予め決められた座標軸に沿って分離的に得られた測定値からの変数の分布即ち＠ 田に垂直な位置からの海洋揚水管の軸方向の偏位角度の分布を概算すること（ａ ｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ）だけは可能である。

このように、従来技術の方法と装置は長い対象物についての時間的及び空間的な 連続した物理的及び機械的特性即ち、揚水管の曲率（ｃｕｒｖａ　ｔｕｒｅ）及 び軸方向撚り（よじれ）の監視することは原理的に不可能であり、それは近似的 な誤りを来すものである。

更に、全体的な監視の精度は、センサーそれ自身の重大なエラーによって又横わ れる。

該応答要素を、誘導結合と該配線に対する該応答要素の特別な固定手段とを通し て電気＠械的な手段において、波エネルギーの伝達を行う延長された配線に整合 させることは、その操作原理において異っているセンサーを、その性能上の信頼 性のために危険である環境において高価な水中電子装置を準備しそして操作する のに必要である複雑な情報のやりとり操作に対応して、位置決めすることを含ん でいる。

更に、垂直線からの揚水管の軸の偏位角に関して採用されたセンサーは監視され る角度（１０°以内）の変化に応答する制限されたダイナミックレンジを有して おり、それは、監視される海洋揚水管が著しくひずみを受け又変形している状態 の下での監視に使用することを禁じている。他の種類の長い対象物についての監 視のために同じ方法及び装置を採用することの可能性も又、他にセンサーの数を 増加することなくそして空間を減少させることなく測定や監視についての分解能 を向上することもない。

更に又、上記に説明した長い対象物の状態を監視するための公知の装置は約２ｈ の電力を消費することは注目に値する。

本発明の開示 本発明は、長い対象物の状態を監視するための方法及びその方法を実現するため の装置を提供するものであり、それによって、該長い対象物の連続した物理的及 び機械的特性を空間と時間において、１つの延長された波エネルギー伝達用配線 において測定された情報の受信と送信の機能を結合することを通じて遠隔監視す ることを可能とし又、それによって、長い対象物の状態を監視する区域や監視さ れるパラメーターのタイプとレンジを拡張し、同時に精度、速度及び測定の分解 能を改善し更に又電力消費を低減させるために異質の（ｈｅｌｅｒｏｇｅｎｕｏ ｕｓ）センサー或はトランスデユーサ−の設置とその間の情報のやりとりの必要 性をなくすことが可能となる。

これ等の又他の目的からみて本発明の要旨は長い対象物の状態を代表するものと して監視される変数或はパラメーターの変化に応答する要素を選択する工程、監 視される対象物の状態を代表するものとしての監視されたパラメーターの変化の 情報を搬送する波エネルギー（ｗａν８　ｅｎｅｒｇｙ）の伝達に関する延長さ れた配線（ｌｉｎｅ）を選択する工程、選択された応答要素と波エネルギーの伝 達に関して選択された延長された配線とを整合する工程、整合された応答要素と 波エネルギーの伝達に関する延長された配線とを、監視される対象物の状態を代 表するものとして監視されるべきパラメーターがその軸に沿って変化する傾向に ある予め定められた座標軸に沿って監視される区域に配置せしめる工程、 監視される対象物の状態を代表するものとして監視されたパラメーターの変化に 応じて配線に沿って波エネルギーが伝達される時、伝達可能である時変調された 基準信号を形成しかつ該波エネルギーの伝達に関する延長された配線の入力に送 る工程、電波エネルギーの伝達に関する延長された配線の出力において伝達され た基準信号のパラメーターを測定する工程、及び監視されたパラメーターの変化 に関する予め決められた座標軸に沿って監視される対象物の状態に関する物理的 及び＠械的特性を判断するため伝達された基準信号のパラメーターを測定する工 程とを含んでいる長い対象物の状態を監視する方法に存するものであり、該方法 は本発明に従って更に物理領域に関する公知の空間又は時間関連パターンを持っ たモードの形において信号の伝達を提供するための波エネルギーを送信する延長 された配線を選択すること、該波エネルギーを送信する延長された配線中に、少 くとも１つの基準チャネルとそれぞれのチャネルにおけるモードの位相速度の公 知の減速を伴なう少くとも１つの測定チャネルを設けること、測定チャネル内に おいて、監視される長い対象物の状態を代表するものとして監視されたパラメー ターの変化に応じて基準チャネル内において信号の伝達の途中で変化する信号を うるために監視されるパラメーターの変化に応じて少くとも１つの基準チャネル と波の送信のための延長された配線に沿った少（とも１つの測定チャネルにおけ るモードのフィールド（ｆｉｅｌｄ）における指向性交互作用（ｄｉｒｅｃｔｉ ｏｎａｌ　１ｎｔｅｒａｃ−ｔｉｏｎ）を提供すること、時間変調基準信号は物 理的フィールド（ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｆｉｅｌｄ）の時間変調発振として形成さ れており又該発振は予め決められた空間構成をもった信号に変換されるものであ り、監視されるパラメーターがそれに沿って変化するような予め定められた座標 軸に沿って長い対象物の状態に関する物理的及び機械的特性を決定するために、 少くとも１つの基準チャネルと少くとも１つの、波エネルギーの送信についての 延長された配線に関する、測定チャネルの出力においてモードのフィールドを専 ら時間に依存する電気信号に変換する工程、基準チャネルの出力において該電気 信号の振幅を抽出する工程、基準チャネルの出力における電気信号の振幅の値と 反比例する形で測定チャネルの出力において電気信号を増幅する工程、及び電波 の送信に関する延長された配線における基準チャネルと測定チャネルのモードに ついての位相速度の微分値を監視についての現在時（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｉｍｅ ）及び波エネルギーの送信についての延長された配線に沿った座標の値のカウン ト値と関係づけるために直線的な変換比率（１１ｎｅａｒｓｃａｌｅ　ｔｒａｎ ｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を採用することを含んでいる。

各々の電波帯において、音響的、或はｔ磁気的或は光学的分野のモードを伝達す るため用いられるべき波エネルギーの送信のための延長された配線を選択するこ とは好都合である。

監視されるパラメーターの変化の測定についてのダイナミックレンジをその最小 値の領域に拡張するために、波エネルギーの送信用の延長された配線中にモード の位相速度の減速と同じ減速を持つ少くとも１つの基準チャネルと少くとも１つ の測定チャネルを設け、波エネルギーの送信用延長された配線を長さ方向に連続 した部分に分割し１つのチャネルにおける信号の一定の遅れが隣接する部分の間 に導入されるようになしそして選択された部分において監視された変数について の積分値を測定することは好ましいことである。

監視されるパラメーターの分布を測定するため電波エネルギーの送信用の延長さ れた配線における少くとも１つの基準チャネルの長さ方向と少くとも１つの測定 チャネルの長さ方向のモードのフィールドに関する指向性の交互作用を確実にす るため、少くとも１つの測定チャネルは監視されるパラメーターの値の変化に機 能的に依存している音響密度或は光学的密度についての磁気通過性か誘電容量性 （ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉ　ｔｙ）のいづれかを有するべき であることは好都合なことである。

監視されるパラメーターとして、温度、圧力、湿度密度、塩分或はこれらの多く の組み合せのいづれかを採用することは好ましいことである。

前述の目的の下に、本発明においてはさらに長形の対象物の状態を監視する装置 が提供され、該装置は、時間とともに変化する基準信号を整形するに適合した変 調波エネルギ源、波のエネルギの伝送用の延長されたラインであって線長形の対 象物の監視区域内において所定の座標軸に沿うて延び監視されつつあるパラメー タの変化に関する情報を獲得し伝送するに適合しており該変調波エネルギ源の出 力に接続されているもの、データ処理ユニットであって波エネルギの伝送の延長 されたラインから該ラインにより変形された基準信号を抽出し線長形の対象物の 状態の物理的および機械的特徴を決定するに適合し波エネルギの伝送の延長され たラインに接続されたもの、および線長形の対象物の物理的および機械的特徴を 提示するに適合したビデオ端末装置であって入力が該データ処理ユニットの出力 に接続されているもの、を具備する。

本件発明によれば、線長形の対象物の状態を監視する装置においては、波エネル ギの伝送の延長されたラインは多重モードの導波装置を包含し該導波装置は少く とも１つの基準チャンネルおよび少くとも１つの測定チャンネルを有し、該基準 チャンネルおよび該測定チャンネルの結合は監視されつつあるパラメータの変化 に依存し、変調された波エネルギの源は物理的フィールドの波エネルギの変調器 および発生器の直列接続を包含する。該長形の対象物の状態を監視する装置はさ らに、第１の空間的フィルターであってモードの、フィールドの所定の空間およ び時間関連のパターンを有する基準チャンネルの変調された信号を励起するに通 しており、物理的フィールドの波エネルギの発生装置の出力端子と波エネルギの 伝送の延長されたラインの間に包含されるもの、および、第２の空間的フィルタ ーであって基準信号により励起された基準チャンネルのモードのフィールドとチ ャンネル間結合により励起された測定チャンネルのモードのフィールドを空間に 関して隔離するに適合しており、監視されつつあるパラメータの変動に依存して おり、波エネルギの伝送の延長されたラインとデータ処理ユニットの入力端子の 間に配置されているものを有し、少くとも１つの基準チャンネルの入力および出 力は第１および第２の空間的フィルターのフィールドの波エネルギのそれぞれ第 １の入力および第１の出力であり、少くとも１つの測定チャンネルの入力および 出力は第１および第２の空間的フィルター〇波エネルギのそれぞれ第２の入力お よび第２の出力である。

データ処理ユニットは、フィールドの波エネルギを電気信号に変換することので きる第１および第２の同期的検出装置であって第１の入力が第２の空間的フィル タのフィールドの波Ｊネルギの出力にそれぞれ接続されているもの、積分装置、 該積分装置の出力に接続された入力をもつ演算増幅装置であ、って該積分装置の 入力が第２の同期的検出装置の出力に接続され、該演算増幅装置の出力がデータ 処理ユニットの出力として働き、該演算増幅装置の第２の入力が第１の同期的検 出装置の出力に接続されるようになっているもの、および、ヘテロゲイン同期発 振装置であって出力が第１および第２の同期的検出装置の第２の入力にそれぞれ 接続されているもの、を具備することが好適である。

光または赤外光の波長領域における装置の作動性を提供するためには、データ処 理ユニットが、波エネルギの搬送波発振の周波数を低減させるためにヘテロダイ ン発振変換装置を包含することが好適であり、該ヘテロダイン発振変換装置の第 １および第２の入力はデータ処理ユニットの入力として働き、出力は第１および 第２の同期的検出装置の入力にそれぞれ接続され、第３の入力は同期ヘテロゲイ ン発振装置の付加的出力に接続されている。

本明細書に開示される技術的解決策は、長形の対象物の広範囲スペクトルの状態 の目的とされる監視を遂行することを可能にするが、これはそのような対象物の 状態をあられす物理的、機械的特徴の時間関連および空間関連の分・布を連続的 に測定することにもとづく。従来知られている測定および監視の手段とは異なり 、本発明は監視される長形の対象物の寸法を相当に増大させることを可能にし、 光領域で作動する波エネルギの伝送の延長されたラインにより、寸法を数１０な しい数１００キロメートルまでに増大させることを可能にする。

所定の座標軸に沿うての本明細書に開示された監視方法および装置の究極的に到 達可能な分解能は使用される波エネルギの範囲の波長の２分の１である。さらに 、本明細書に開示される方法および装置は長形の対称物の状態の特徴をあられす 監視される物理的および機械的パラメータまたは変数の測定のダイナミックレン ジになんら重要な制限を加えることがなく、このことは、本発明による監視技術 の広範囲な利用可能性、および分解能を犠牲にすることなしの測定精度の向上を もたらすのである０本明細書に開示される長形の対象物の状態を監視する方法お よび該方法を実行する装置の主要な価値ある資産は相異なる物理的性質の変数ま たはパラメータのすべてを測定するための波エネルギの伝送の１つの同じ複合の 延長されたライン（例え、ば測定用導波ライン）の使用、およびその分布の可能 性であネ、さらに、光ファイバにもとづくラインを用いることにより、このこと が電磁的干渉なしに遂行されるのである。

図面の簡単な説明 本発明は添付図面を参照しつつ実施例に関連させて以下にさらに記述されるが、 添付図面において、第１図は、本発明による湾曲状のパイプラインの型式におけ る長形の対象物であって表面上に波エネルギの伝送の延長されたラインを支持す るものを示す図、第２図は、本発明による弧状の座標軸に沿う長形の対象物の湾 曲のパターンを示す図であって、該弧状の座標軸が長形の対象物の軸方向に延び ているもの、 第３図は、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、として本発明による波エネルギの伝送の延 長されたラインにおける信号の変動を示す図、 第４図は、ａ、ｂ、として、本発明による監視されつつある変数の、積分測定に おける波エネルギの伝送の延長されたラインの、基準および測定チャンネルにお ける信号の変動を示す図、 第５図は、本発明による測定チャンネルにおける遅延ループを有する伝送の延長 されたラインの構成を示す図、第６図は、ａ、ｂ、として、本発明による測定チ ャンネルにおける遅延ループを存する伝送の延長されたラインにおける信号を示 す図、 第、７図は、ａ、ｂ、として、本発明による波エネルギの伝送の延長されたライ ンのチャンネルにおけるビデオ信号の使用を図解する信号を示す図、 第８図は、本発明の実施例としての長形の対象物の状態を監視する装置の、ブロ ック単位の構成を示す図、第９図は、本発明による波エネルギの伝送の延長され たラインの大なる寸法の、透視図的断面図であって、該ラインが矩形断面を有す るもの、 第１０図は、本発明による波エネルギの伝送の延長されたラインの大なる寸法の 透視図的断面図であって、該ラインが矩形の組合せの断面を有するもの９、 第１１図は本発明による波エネルギの伝送の延長されたラインの大なる寸法の透 視図的断面図であって、該ラインが環状の断面を有するもの 第１２図は、本発明による波エネルギの伝送の延長されたラインの大なる寸法の 透視図的断面図であって、該ラインが環状の組合せの断面を有するもの、 第１３図は、本発明による光または赤外光の波長領域において作動可能な波エネ ルギの伝送の延長されたラインを有するデータ処理ユニットのブロック単位の構 成を示す図、第１４図は、本発明による、ビデオ信号とともに作動可能な波エネ ルギの伝送の延長されたラインを組込んだ、長形の対象物の状態を監視する装置 のブロック単位の構成を示す図、第１５図は、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、として 、本発明の実施例としての長形の対象物の状態を監視する装置の作動を図解する 信号を示す図である。

発明実施の最良形態 本明細書に開示される長形の対象物（第１図）、例えば湾曲状パイプラインの状 態を監視する方法の、下記の理論的実証は、この湾曲状パイプライン１の円筒表 面の母線の曲率にの分布を、監視されつつあるパラメータとして使用する実例に もとづいている。パイプライン１は波エネルギの伝送の延長されたライン３を支 持する間隔をもったクランプ２を有する。この実例における所定の座標軸は、パ イプライン１の軸に沿って延びる弧状座標軸Ｓである。したがって、この実例に おいては、監視されるパラメータの分布は、曲率の関数Ｋ（Ｓ）である。監視さ れつつあるパラメータは、パイプライン１の状態の物理的、機械的特徴、例えば 屈曲面内における軸線の幾何学的配置、を決定するのに用いられ、屈曲状態にお けるパイプライン１の知られている剛性から、負荷をかけられたときの内部歪み を決定することができる。

表面に取付けられた波エネルギの伝送の延長されたうイン３（以下において測定 用導波ラインＭＷＬと称する）をともなうパイプライン１は、所定の座標軸Ｓに 沿う要素ΔＳにおける半径Ｒの正規の屈曲の状態にある。パイプライン１は裂目 を有せず、その直径はＭＷＬの断面長“ａ”より相当に大であり、それによりＭ ＷＬ自体は要素ΔＳにおいて小なる変形を受けるだけである。この実例において ＭＷＬは、最も簡単な２重モ、−ドの正規の導波体であって屈曲状態において相 互作用するモードを有する。換言すれば、この実例において波エネルギの伝送の 延長されたライン３は物理的フィールドの空間、時間関連の知られているパター ンをもつモードの形式で信号が伝播することを確実化する。このライン３は、対 応する波長領域における音響的、電磁的、または光学的フィールドの伝播に適合 している。

正規の導波体の小なる変形において相互関連する波の理論によれば（Ｒ＋Ｂ、Ｖ ａｇａｎｏｖ　ａｔ　ａｌ、　’Ｍｎｏｇｏｍｏｄｏｖｙｉｅ　ｖｏｌｎｏｖｏ ｄｙｓｏ　ｓｌｕｃｈａｉｎｙｗ＋ｉ　ｎｅｒｅｇｕｌｙａｒｎｏｓｔｙａ＋＊ ｉ’１９７２．５ｏｖｉｅｔｓｋｏｉｅ　Ｒａｄｉｏ＋Ｍｏｓｃｏｗ、ｐ、７０ ）、ＭＷＬのモードの結合は方向性特徴を有し、結合係数“Ｔ”は要素ΔＳにお いて曲率に一１／Ｒに直接比ここに、Ｔはモードの単位長さΔＳ当りの結合係数 であって、該モードの振幅がＭＷＬの励起の電力に対して正規化されたもの、 ｋは波数、 ｊは虚数の単位、 ｇはＭＷＬの内側のモードのフィールドのパターンにより規定される無次元の係 数、 である。

ＭＷＬの伝送モードの１つは基準チャンネルとして選択され、他のモードは測定 チャンネルとして選択され、この場合に、これらのチャンネルにおいては位相速 度の、知られている減速をともなう、この場合に、ｋをに＝ω／Ｃ表現による波 数であるとして、基準および測定チャンネルのモードの伝播の定数は、それぞれ 下記であられされる。

γＩｎ！＝にβ１，２　・・・（２） ここに、β８．ｔは基準および測定チャンネルのモードの位相速度の減速の値、 ωは角周波数、 Ｃは真空中における光の速度、である。

このようにして、少くとも１つの基準チャンネルおよび少くとも１つの測定チャ ンネルのモードのフィールドの波エネルギの伝送の延長されたライン３に沿う方 向性相互作用は、監視されつつあるパラメータにの変動に依存するようにされる 。監視されつつあるパラメータの分布を測定するために少くとも１つの基準チャ ンネルおよび少くとも１つの測定チャンネルの波エネルギの伝送の延長されたラ インに沿う方向性相互作用を行いつつ、少くとも１つの測定チャンネルは、好適 には、磁気的透過性、誘電的透過性、音響的密度、または光学的密度のいずれか が監視されつつあるパラメータの値の変動に依存するようになる。

周波数ωにおいて振幅Ｕ、−Ｕ（ω）ｅａｓｔをもつ基準信号が、断面ｏ−０（ 第１図）においてＭＷＬの入力部において励起を行う場合、ＭＷＬの出力部、す なわち断面Ｎ−Ｎにおける測定信号Δ■８のモードの整形が以下に論ぜられる。

要素ΔＳの領域における曲率にの分布（第２図における符号４でプロットされて いる）が第２図に示される。要素ΔＳにおいて、断面α−α（第１図）において 、基準信号のモードの波はＵ、−ｊｈ　Ｓであり、断面β−βにおいて、基準信 号のモードの波であって要素ΔＳにより散乱され振幅Ｕβ−Ｕ、−ｊ？・、Ｍ有 するもの、および測定信号のモードの波であって振幅ΔＶ　Ｂ　”　Ｕ　ｏｋ　 ｒΔｚｅ−ｉｒｚＡ”　を有するものが出現する。ＭＷＬの出力部において、断 面Ｎ−Ｈにおいて、基準および測定信号は下記の形式をとる。

Ｕｎ　−Ｕｏ　・Ｊ丁ｙ　ｚ　ｒ　Ｚ　Ａ　５　Ｒ−・ｅ　−ａ　ｒｚ　ＬΔＶ 、　ｓａ＋ｊ−Ｕ、−７・Δｓ　、　ｅ−ＪｒｆｆＬ−ｅ−Ｊ　’　／ｌ　−／ Ｉ”　’　”’　（３）ここに、Ｌは断面ｏ−ｏから断面Ｎ−Ｎに至るＭＷＬの 全長である。

ＵＯ，ＵＮおよびΔＵ８は、周波数ωにおけるＭＷＬの入力部および出力部にお けるモードの振幅のスペクトル密度をあられす、関係式（３）は基準信号のスペ クトルからの、ＭＷＬの出力部における測定信号ΔＶｓ（ω）のスペクトルの整 形をあられす、長さしについて断面Ｏ−０から断面α−αまでの部分において（ 第１図）、基準信号の伝送が遅延係数ｅ　−ａ　Ｉｔ　Ｓをもって行われ、要素 ΔＳについて断面α−αから断面β−βまでの部分において、このスペクトルの エネルギの一部の測定信号Ｖ（ｊω）のスペクトルへの再分布、およびこの信号 のＭＷＬの出力部への遅延係数ｅ−ｊ　ｒｚ　（Ｌ−＄１による伝送が行われる 。

前述の過程はＭＷＬの要素ΔＳの各個において行われる。

要素ΔＳの各個からの信号の付加を考慮に入れ、断面Ｎ−ＮにおいてＭＷＬの出 力部における測定信号ＶＷ（ω）の全スペクトルは、符号およびδ−βヨーβ２ を許容しつつ、曲率分布Ｋ　（Ｓ）をもつ屈曲の条件下において、部分スペクト ルΔＶｉ（ω）の合計に等しく、究極的には下記であられされる。

そして全測定信号対時間ＶＮ（ｔ）はＶＮ（ω）のフーリエ変換により決定され ることができる。

ｃｌｓｄω　・・・（５） 関係式（５）におけるωについての積分はいわゆる「ハードウェア測定間数」を 決定する（Ｒ，Ｎ、５ｅｄｌｅｔｓｋｉ　ｅｔ　ａｌ、“Ｖｏｐｒｏｓｙｓｉｎ ｔｅｚａ　ｒａｄｉｏｌｏｋａｔｓｉｏｎｎｙｋｈ　ｓｉｇｎａｌｏｖ”　１９ ７０，５ｏｖｉｅｔｓｋｏｉｅＲａｄｆｏ＋Ｍｏｓｃｏｗ＋ｐ、２０）。

て伝播する信号の群遅延時間、 遅延時間、 って伝播するそれぞれの信号の群速度、である。

関係式（６）が成立するとき、測定信号は下記のように決定されることができる 。

ココニＴ−Ｌ　（Ｖ＊＋　Ｖｓｚ）／　Ｖｓ＋　ｖ、、は測定時間間隔（すなわ ち、測定信号の全時間）である。

このようにして、監視されつつある長形の対象物の状態の特徴をあられす監視さ れるパラメータの変動に従って基準チャンネルを通る信号の伝播の経路において 変動する信号を、測定チャンネルに発生させるために、時間的に変調された基準 信号は物理的フィールドの時間的に変調された振動として整形され、この振動は 所定の空間的モードフィールドのパターンをもつ信号に変換され、波エネルギの 伝送の延長されたラインの少くとも１つの基準チャンネルおよび少くとも１つの 測定チャンネルの出力部におけるモードのフィールドは独立的に時間依存の電気 信号に変換される。

このようにして、ＭＷＬはハードウェア関数ｆ（ｔ　ｔ＋　ｔｓ）をもつ直線状 の測定装置であるとみられる。ハードウェア関数によりとられる時間間隔が短か いほど、測定装置の分解能はより精密になる。

ｆ　（ｔ）がディランクのデルタ関数δ（１−１，−１，）である場合には、下 記であられされる。

空間分布Ｋ　（Ｓ）の決定は、一時的関数のスケール計算により行われ、下記で あられされる。

５（ｔ）　”’　ｔ（Ｖｅｘ　ＶＩＩ２）　（Ｖ９１　Ｖｅｘ）−寡前述の考え は、長形の対象物の状態監視の本明細書に開示される方法の物理的要点の準備的 説明であり、該準備的説明は空間、時間関連の構成の信号の一般的性質の分析の 見地からのものであり、該信号は、監視されつつあるパラメータがＭＷＬに影響 を及ぼすとき相互作用的に結合されたチャンネルを有する２重モードのＭＷＬを 通やて伝播する。

本明細書に開示される監視方法のより完全な理論的実証であってＭＷＬのパラメ ータおよび時間的に変調された基準信号に対して課される要求の分析を含むもの が、結合された導波体伝送ラインおよび信号のスペクトル分析の理論を用いて以 下に記述される。

長さΔＳ８のＭＷＬの１番目の部分の各個は、結合係数Ｔ、−ψに、をもつ方向 性被結合装置をあられし、ここにψは比例定数、Ｋ、は要素ΔＳ＝における監視 されつつあるパラメータ（例えば曲率）の値である。したがって、ＭＷＬの全体 は直列的に接続された方向性結合装置の１つの連鎖体とみることができる。スペ クトル振幅ｔＪ、（ω）、　ＵＮ（ω）、およびＶ、（ω）の値はＭＷＬの散乱 マトリックス（Ｓ）により相互接続され、該散乱マトリックスは入力部ｏ−０か ら出力部Ｎ−Ｎへの波の伝送を表現し、下記であられされる。

散乱マトリックスであって、Ｋｉはこの要素において監視されるパラメータの値 であり、 Ｎは長さしにおけるそのようなΔＳｉの数である。

脱化された特性ベクトル対であって、γ、を用いることにより、下記であられさ れる。

ここに、（・・・）７は転位をあられす。

関係式（８）、（９）を用いると、マトリックス（Ｓ）は周波数ωの関数であら れされることができ、下記であられされ・・・　（１１） 入力部における信号Ｕｏ　（ｔ）を有するＭＷＬの出力部における信号ＵＮ　（ ｔ）　、　ＶＮ　（ｔ）の時間関連の接続は、入力信号Ｕ　ｏ　（ω）のスペク トルおよびマトリックス〔Ｓ〕により規定されることができ、下記であられされ る。

信号はパルス状の信号であるから、関係式（１２）においてｊω＝ｐの代入を行 うことによりラプラシアン表現を参照するのが便利であり、下記であられされる 。

・・・（１３） 本明細書において開示される方法の要点は、ＭＷＬの、パラメータψＩ　Ｌ　Ｉ 　Ｔ　＋　＋およびｔ２が知られており、ＭＷＬの入力部における基準信号Ｕｏ （ｔ）が与えられたとき具体化されることができ、時間関連の出力信号ＵＮ（ｔ ）および技術によれば、ＭＷＬの長手方向におけるに１およびΔＳｔの値の分布 をめることが可能である。

電子的測定技術は、ここでは複数の電気信号の振巾、周波数、および位相の比の 測定、およびまた複数の信号間の時間間隔の測定として理解される。その処理は 該複数の信号についての代数的演算を行う能力として理解される。

分散しないＭＷＬを使用して長い対象物の状態をモニタす該遅れ（ディレィ）β ８．２は周波数ωに依存しない。

このような条件が適用されるので式（１３）から次の式が与えられる。

上記のｅ−ＡＩＬ　Ｐとして表されるファクター（ここでΔｔ、は時間の次元を 有する）は、該ＭＷＬに沿ってのこの信号の伝播に際しての該信号の遅れ時間を 決定し、該遅れ時間は逆ラプラス変換の置換の原則にしたがう。

このような規定にもとづいて、式（１４）はＭＷＬにおける信号間の再現可能な 比を生ずる。すなわち、ココ１’Ｕ＝−＋（ｔ）、　ＶＢ−ｔ（ｔ）およびｔＪ 、（ｔ）　、　Ｖ、（ｔ）は、それぞれ該ＭＷＬのｉ番目の要素の入力および出 力信号である。

このようにして該ＭＷＬの出力信号に対し、な＃ｔ＜０．ＶＮ（ｔ）−ＵＮ（ｔ ）−０である。

時間間隔ｔ、＜ｔ＜　（ｔ１＋ΔｔＮ）においては、式（ｌＯ）にしたがって、 ｉＭＷＬの出力信号は、次のように表される。

式（１７）はｔｆｆｉＭＷＬの入力信号の到達時間ｔ０からスタートする時間間 隔ΔＵＮの範囲内で、該比Ｖ、（ｔ）　：　ＵＮ（ｔ）は一定であり、次のよう に規定されうることを示す。

これらの値は次の値を決定するために用いられうる。

式（１０）および（８）は、ベクトル＜１Ｎおよび＜　ｈ　Ｎを決定するために 用いられる。

ここで更に信号ＵＮ−＋（ｔ）およびＶｍ−＊（ｔ）が決定されなければならな い、このことを行うために、信号Ｕｓ（ｔ）およびＶＮ（ｔ）は演算アルゴリズ ムにしたがって処理される。すなわち、式（２０）の第２式は時間範囲ΔＴ１の 正確な決定を行う。

次いでＱｔ（ｔ）は該値ΔｔＮだけ時Ｑｔを超えてシフトされる。

（遅らされる）、すなわち、 Ｄａ　＞）　Ｑｔ（ｔ）→（ｔＮ＞）Ｑｔ（ｔ−ΔｔＮ）　（２１）また式（２ ０）にもとづいて次の付加事項が成り立つ。

（ｔｓ　＞）Ｑｔ（を−ΔｔＮ）＋　（ｈＮ＞）Ｑｔ（ｔ−ΔｔＮ）このように してえられたベクトルは式（１８）乃至（２２）にしたがって順次演算される。

これによりＫＮ−ｉ、　ΔＳ　）ｌ−１＋およびベクトル（（ＩＪＮ−ｚ、Ｖ、 ｌ−□〕）７が決定される。反覆がＮ番目のステップまで繰り返され、最後に該 ＭＷＬの入力側での基準信号であるベクトルＣＣＵ、（ｔ）；　Ｏ））　’を生 ずる。

このようにして上述した演算アルゴリズムは１つの基準チャネルと１つの測定チ ャネルを有する二重モードのＭＷＬを使用する能力を有することが理論的に実証 され、該チャネルは所定の座標軸Ｓに沿うこのモニタされたパラメータＫ（Ｓ） の分布を決定するために、例えばパイプライン１の曲率Ｋ（Ｓ）のようなモニタ されるべきパラメータの変動に応じて相互に影響し合う。パイプライン１の平面 的なたわみの場合には、理論的な機構によって与えられる既知の比が曲げトルク の分布を決定するために使用されうる。すなわちＭ（Ｓ）＝ＥＪ・Ｋ（Ｓ）、 であってＥＪはパイプラインｌのたわみ剛性率である。

通常、Ｍ（Ｓ）の値はパイプライン１の内部の引締り状態を決定する本質的な機 械的特性の１つである。このことばＭＷＬを応答要素およびモニタ領域における モニタされるパラメータの変動についての情報伝送線として使用しうる可能性を 立証しており、それによって長い対象物の状態の物理的および機械的特性を順次 決定する。

このようにして所定の座標軸Ｓに沿う（モニタされるパラメータ又は変数が変動 する軸に沿う）長い対象物１の状態の物理的および機械的特性を決定するために 、基準チャネルの出力側における電気信号の振巾がとり出され、測定チャネルの 出力側における電気信号が基準チャネルの出力側における電気信号の振巾値に逆 比例して増巾され、直線スケールの変換が、波動エネルギーが伝達される長いラ イン３での基準および測定チャネルのモードの位相速度の減速度（遅れ）の差の 値を、モニタリングしている現在時間と波動エネルギーが伝達される長いライン ３に沿う座標Ｓの値の計数に関連させるために使用される。

以下の記述により、使用されるＭＷＬによって満たされるための条件と、上記（ ９）式から示されるような直線性測定器具のモードにおけるＭＷＬの動作のため に使用される基準信号とが立証される。この目的のために、式（８）乃至（１ｏ ）度合（パワー）によって多項的のマトリックス・シリーズによって表される。

すなわち、 ファクターＱは測定用に消費されるパワーにもとづく基準および測定信号の振巾 の減退を示す。該シリーズの第１項は、基準および測定チャネルがそれらの間に 如何なる相互作用もない場合に、該チャネルを経由する信号の直接的な通路に対 立ナス　笛９頂ｔ＋ｙａ−官漬芸小言婢晒佇ノ斗輛貼虚ム丈幕命１であって、こ れらが満足されたとき、モニタされるバラメーここでＵＮ（ｔ）は基準信号の包 絡部である。

式（２６）を説明する式（２５）に示されるＶＮ（Ｐ　）の逆ラプラス変換は測 定信号を決定する。すなわち、ここでｔはｔｏからカウントされる。式（２３） からｔ−一→の、Δ１．→０における極限値まで処理することによって、γ（１ ）の連続値を有するｖＮ（ｔ）の式かえられる。

第３図ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆは、ラジオ周波数帯域の電磁波を使用して長い対 象物の状態をモニタする方法における該ＭＷＬの信号の特とプロットとを示して おり、該方法の実体化とモニタされるパラメータにおいて到達する信号を処理す るアルゴリズムにおいて用いられる主な解析用の式を示している。第３ａ図にお ける表示５は、第２図に示されるように、曲率Ｋ　（ｓ）の分布についての該Ｍ ＷＬの結合係数Ｔ（Ｓ）−ψＫ（ｓ）の依存性を示している。第３ｂ図は重さΔ γについてのディラックデルタ関数として、該結合係数：Ｉ　Ｓ　ご　Ｓ の分布の表示６を示している。キャリア周波数Ｗ０と期間τとをを有する基準信 号７は第３Ｃ図に示されている。ラジオパルスのキャリア周波数と位相とを表す 測定信号８とその包絡線９は、それぞれ第３ｄ図と第３ｅ図に示される。この信 号８は式（２８）におけるデルタ関数を直接置き換えることによってえられる。

包絡線９は例えば同期検出によってとり出されうる。基準信号７（第３ｃ図）の 前縁に対する時間軸“ｔ”により決定される０時間”ｔ”についての包絡線９の 積分と“ｔ”のＳへの計算は第３ｆ図における表示１０によって示されるように 、所定の座標Ｓに沿う曲率Ｋ（ｓ）のモニタされた分布を生ずる。このようにし て第３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ。

ｆは長い対象物の状態をモニタする方法を構成する主な動作を明瞭に示しており 、その実現可能なことは上述した理論的説明によって立証された。

上記モニタ方法を実行する際の測定プロセスの主な特性の中には、その精度と分 解能がある。

測定の精度はＫ　（ｓ）の分布の直角関数の実際の特性、基準信号の期間τ、お よびＳ軸に沿うそれに対応する範囲によって影響され、モニタ動作における測定 の分解能が規定される。このモニタ方法による測定信号の標準化は、該ＭＷＬの 出力側における基準信号ＵＮ（ｔ）の包絡線の振巾によってなされる。したがっ て式（２７）および（２８）は、測定されるパラメータと基準信号の振巾によっ て標準化される測定信号の包絡線との間の差動的関係を生じさせる。すなわち、 二　を 上式において、Ｖ　（ｔ）およびＵＮ（ｔ）はそれぞれ、ＭＷＬの出力側におけ る基準信号のパワーによって標準化される測定信号と基準信号の振巾である。

必要な分解能ΔＳを提供するためには、基準信号ＵＮ（ｔ）は次の条件を満足す る巾τのパルスでなければならない。

モニタ動作における測定の直線性、分解能および精度の要求に加えて、上述した 理論的実証は長い対象物の状態をモニタする方法の実現性、その主な特長の開示 についての正当性、その動作シーケンスおよび本発明の対象物によって生ずる問 題点に対して与えられた解決性を立証している。

モニタされる変数又はパラメータの測定のダイナミックレンジをその最小値の面 積に拡張させるために、波動エネルギーが伝送される伸長されたライン３内に、 少くとも１つの基準チャネルと少くとも１つの測定チャネルが配置され、該測定 チャネルはモードの位相速度の減速度（遅れ）と同じ値を有する。波動エネルギ ーが伝達される伸長されたライン３は長さ“Ｅ”の複数部分に分割される。複数 チャネルのうちのどれか１つにおけるこれらの長さの間では、該信号について一 定のおくれが生じ、モニタされるパラメータ又は変数の積分値が該長さ“！”の 選択された部分について測定される。

換言すれば、かなりの長さに亘って分布された該モニタされるパラメータの小さ な値が測定され、その局部的な値が正常な測定レンジに達しない場合には、咳長 い対象物の選択された部分に亘っての酸モニタされるパラメータの積分値を測定 することが必要である。このことを行うために、選択された部分−ビにおいて、 該ＭＷＬは２個のチャネルラインの形態で形成され、該各チャネルラインは２個 のチャネルに沿って同じ伝播定数を有しており、すなわちδ＝０である。この場 合には、該ＭＷＬの基本部分の長さΔＳについての消散マトリクス（Ｓｉ　）は 、δ→０の極限まで処理することにょって式（９）から決定される。すなわち そして基準信号Ｖ　（ｐ）の式はδ＝０として式（２８）から決定される。すな わち、 キャリア周波数Ｗ、において、該測定信号は上述したのと同様に時間に関連付け られうる。すなわち、このようにして、基準信号１１（第４ａ図）は、測定信号 １２（第４ｂ図）の位置とは、その高いキャリア周波数の位相ψｂだけ時間にお いて異なる。その振巾は測定きれるパラメータについての、該ＭＷＬの対応部分 の長さ“ｌ”に亘っての積分に比例している。基準チャネル１３（第５図）と測 定チャネル１４は該ＭＷＬにおいて構造上分離される。該長さ“２″の各部分か らの測定信号を該ＭＷＬの出力側において時間的に選択するために、基準チャネ ル１３又は測定チャネル１４（第５図に示されるような）がアースされたシール ド１５に包まれて、単一モードのセフシランを含むように形成され、単一チャネ ルの導波体が各チャネル（測定チャネル１４）におけるディレィループ１６を形 成し、そのディレィ酸ＭＷＬの基準チャネルと測定チャネルの各モードの位相速 度の減速度である。基準信号の期間は、ｔｓＭＷＬの長さ°！”の部分を超えな い長さを空間中で占めるようにされるべきである。

このＭＷＬにおける信号の時間に対する依存関係は第６図に示される０曲線１７ （第６ａ図）は、ＭＷＬの出力側における基準信号に対応し、また曲線１８（第 ６ｂ図）は、長さ“ｌ”の部分における測定されたパラメータの積分値にその振 巾によって対応する一連のパルスによって表される測定信号に対応し、該測定信 号は時間ｉτ１だけ基準信号からおくれでおり、ここでτ、はループ１６（第５ 図）におけるおくれ時間であり、また“ｉ”はＭＷＬの出力端から計数された該 部分の計数値である。

測定されるパラメータに対応する電気信号をうるためには、基準信号に対してビ デオパルス（高いキャリア周波数を有しない）を使用することが便利である。こ の場合には、ＭＷＬとして用いられるラインはカットオフ周波数を有していない ことが必要であり、換言すればビデオ信号を伝達するようにすべきである。この 要求に合致するラインとしては、同軸伝達ライン、マルチワイヤ・ラジオライン などを挙げることができる。これにより信号の処理を実質的に簡素化し、コヒー レントなマイクロ波あるいは他の必要な電源を必要としない。

この場合には、ω。−〇であり、次の式がＶＮ（ｔ）に対し単一の高さ１９（第 ７ａ図）を選択することによって、ら測定信号２０（第７ｂ図）におけるモニタ されるパラメータの直接的表現かえられる。すなわち、Ｌ　−ｔ　ｒにおける単 一の激変部１９の終端もまた測定信号２０を発生するが、符号が逆である。した がって、この場合のビデオパルスの形をしている。

開示された方法を採用することによって監視することのできるパラメータ又は変 数は温度、圧力、湿度、密度又は塩分、あるいはそれらの組み合わせである。

つまり、監視されるパラメータ又は変数が長い対象物１の監視区域の縦方向に変 化する圧力Ｐ’（ｓ）又は温度ｔ”（ｓ）であれば、ＭＷＬはその電気／光学的 パラメータが前述のパラメータ又は変数の変化に応答する材料を含むべきである 、現在、その誘電率が環境の温度又は圧力に実質的に依存する誘電材料が充分に 広い範囲で公知であり人数可能である、これらの材料は一般に圧電素子又は圧電 体材料であるが、ＶＨＦ又は光学的のいずれかの範囲における導波管を部分的に 満たすベースとして使われている。チャネルの１つ、好ましくは測定チャネル１ ４を前述したタイプの誘電材料で一部又は完全に満たすことによって、基準モー ドの位相速度の遅延の差の大きさの値がδであるＭＷＬが得られ、測定信号は監 視すべき長い対象物の温度又は圧力における予め定めた平均値又は平均の値から の縦方向の変動に依存してＳ−軸に沿って変調される。圧力又は温度の変動とＭ ＷＬの測定信号の時間依存構造との関数関係を決定するためには、圧力Ｐ０又は 温度ｔ０によるδの依存性が次の様に定義される：ただしＰ’（ｓ　）及びｔ” （ｓ）は実際の値Ｐ６及びｔ（ｌの長い対象物のこれらの変数の縦方向における 平均値からの偏差である。さらには、Ｐ’（ｓ）−０及びｔｏ（ｓ）−Ｑとして 基準及び測定チャネルの間にはＴをγ（δの関係を満足するものとして（少なく ともオーダー的に）カップリング系数ｒ　（ｓ）−一定−Ｔの相互作用が維持さ れる必要があり、したがって、Ｐｏ又はｔＯの変動におけるＭＷＬの微小部分の 長さΔＳにワタル分散？）’Ｊ７ス（ｓ＝　）は式（９）、　（１０）及び（３ ４）を考慮に入れて次の様に定義される： δの変動による基準及び測定チャネルのカップリングは、（３４）式に従えば、 次の様に表わされる：高度に小さい項とＳ−一定の項を無視することによって、 前述の式（９）に一致する〔Ｓ、〕の式が得られるが、ただし： さて、前に議論した欅な湾曲又は屈曲の監視と同様に、結局それ自身が環境であ るところの長い対象物を監視する区域内にラインが位置する時、Ｓ−軸で表わさ れた所与のＭＷＬに沿った監視圧力又は温度の分布を再現することが可能である 。

長い対象物の状態を監視する開示された方法の実現性の前述した理論的実体化に より、本方法が本発明の目的として前述した問題を解決することは明らかである 。このことは長い対象物から数百キロメートル程度距離において、或いは適切な 監視区域を有してそれ自身が数百キロメートルの長さである長い対象物に対して 、光学的範囲の波長を採用することによって遠隔監視の確立の実現性によって立 証される。これはて提供される。本発明に係り監視パラメータ又は変数の変動の 種類と範囲の拡張の別な証明並びに測定の精度及び分解能の改善は監視パラメー タ及び変数の性質に関する開示された方法の融通性、及び採用される基準及び測 定チャネルの構造との関係の確立、並びにＭＷＬの特性とのそれとによって示さ れる。開示された方法によれば応答要素とデータ伝送手段の機能は例えば光学的 波長範囲のＭＷＬそれ自身に集約されているので、センサへ電源を供給する必要 がないために速い応答性とエネルギ消費の低減が達成される。

開示された方法を達成することの可能な、長い対象物の状態の監視装置は、変調 波動エネルギの供給源２１（第８図）と、予め定めたＳ−軸に沿った長い対象物 １、例えばパイプラインの監視区域内に設置され監視すべきパラメータＫ　（ｓ ）の変動に関するデータの捕獲及び伝送を意図した波動エネルギ伝送長大ライン ３とを具備している。ここに記述された装置内の波動エネルギ伝送長大ライン３ は監視パラメータＫ（ｓ）の変動に応じて相互作用する少なくとも１つの基準チ ャネル１３と少なくとも１つの測定チャネル１４とを存する多モード導波管の形 をしている。

長い対象物１の状態を監視する装置はさらに波動エネルギ伝送長大ライン３から このライン３で変換された基準信号を抽出し、監視すべき対象物１の状態の物理 的機械的性質を決定することを意図したデータ処理ユニット２２と、予め定めた モードの空間−及び時間−依存パターンの基準信号を形成する様に作動し変調波 動エネルギの供給源２１の出力と波動エネルギ伝送長大ライン３との間に接続さ れた空間フィルタ２３とを具備している。空間フィルタ２３は入力２４．２５と 、数字２６で示された波動エネルギ伝送長大ライン３へ空間フィルタ２３を結合 する領域とを有している。

長い対象物１の状態の監視装置はまた波動エネルギ伝送長大ライン３の出力にお いて得られる予め定められたモードの空間−及び時間−依存パターンを時間−依 存信号に変換する様に作動する別の空間フィルタ２７をも具備し、この空間フィ ルタ２７は長大ライン３とデータ処理ユニット２２との間に接続され、長大ライ ン３とは領域２８で結合されている。

空間フィルタ２７は入力２９．３０を有している。

空間フィルタ２３及び２７は好ましくは同一であり、波動エネルギ伝送長大ライ ン３０タイプに応じた公知の構造である。つまり、ライ・ン３が波動）Ｌａ及び Ｈ２゜が基準及び測定チャネルとして用いられる方形の断面を有する導波管の形 であれば、フィルタ２３又は２７は好ましくは導波管に直列に接続された３ｄＢ スロツトブリツジハイブリツド（図示せず）の形であり差動移相シフトπ／２の ２つの静的位相シフタを介して導波管に接続された技を有している０例えば、Ｊ ｏｕｒｎａｌｏｆ　ｔｈｅ　０ｐｔｉｃａｌ　５ｏｃｆｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒ ｉｃａ、　Ｖｏｌ、６０．　Ｎｏ、９＋　１９８０＋Ｎ、Ｓ、Ｋａｐａｎｙ　ｅ ｔ　ａｌ、　”Ｆｉｂｅｒ　０ｐｔｉｃｓ、　ＸＩ［、Ａ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ 　ｆｏｒｌａｕｎｃｈｉｎｇ　ａｎ　ａｒｂｉｔｒａｒｙ　ｍｏｄｅ　ｉｎ　ａ ｎ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｗａｖｅｇｕｉｄｅ”、　ｐ、１１ ８２において、波長の光学的範囲におけるその具体的な例及び適切な導波管の動 作原理が記述されている。

長い対象物１の状態の監視装置はさらに得られた物理的機械的性質を表わすため に作動可能でデータ処理ユニット２２の出力に接続された入力を有するビデオデ ィスプレイ端末３１を具備している。

変調波動エネルギの供給源２１はその出力が空間フィルタ２３の入力に接続され た信号発生器３２と、その出力が発生器３２の入力に接続された変調器３３とを 含んでいる。

変調波動エネルギの供給源２１としては物理釣場の振動の標準的発生器−レーザ 、マイクロ波発振器、又は弾性振動の発生器が採用できる。

データ処理ユニット２２はその第１の入力がそれぞれ空間フィルタ２７の出力２ ９．３０に接続された同期検波器３４．３５と、積分器３６と、その出力がビデ オディスプレイ端末３１０入力に接続された演算増幅器３７であって、積分器３ ６の入力は同期検波器３５の出力に接続され、演算増幅器３７の第２の入力は同 期検波器３４の出力に接続された演算増幅器３７と、その出力が同期検波器３４ ．３５のそれぞれの他の入力に接続されたヘテロダイン発振器３８とを含んでい る。

長い対象物１の状態の監視装置はさらに発振器３８を同期させることを意図した 方向性カプラを具備し、方向性カプラ３９の出力は発振器３８の入力に接続され ている。長大伝送ライン３の基準チャネル１３及び測定チャネル１４及び空間フ ィルタ２７と同期検波器３４及び３５との接続は接地されたシールド１５内に納 められている。

添付図の第９図は波動エネルギ伝送長大ライン３の例示的な構造を示している。

波動エネルギ伝送長大ライン３の壁４０の断面形状は矩形である。波動エネルギ 伝送長大ライン３の断面のこのライン３の長袖に関する横断位置は直交座標系ｘ 、ｙ、ｚの原点であるとする。伝送ライン３の各チャネル１３及び１４は適切な 基質、例えば誘電性の基質で充満され、それぞれの誘電率の値はε、及びε、で ある。

第１０図は波動エネルギ伝送長大ライン３の別な例示的構造を表わし、それは断 面において矩形の組み合わせである。

この伝送ライン３の各チャネル１３及び１４は同様に適切な基質、例えば誘電材 料で満たされており、その誘電率の値はそれぞれε１及びε２である。

第１１図は壁４０が環状の断面形状を有する波動エネルギの伝送長大ライン３の さらに別な例示的構造を示しており、波動エネルギの伝送長大ライン３の長袖に 関してこの断面の横断位置が直交座標系ｘ、ｙ、ｚの原点であるとする。この伝 送ライン３の断面内には電波強度の半径方向の湾曲Ｈ１ｌと環状のＨ６１のライ ンの分布が示されている。

第１２図は波動エネルギの伝送長大ライン３のさらに別の例示的構造を表わし、 それは断面において環形状のいくつかの区域の組み合わせである。この様に、こ の同軸タイプの伝送ライン３の各チャネル１３又は１４は壁４０と中心部のコア ４１とそれらの間の空間を満たす基質、例えば誘電材料を含んでいる。チャネル １３は誘電率ε１の誘電材料で満たされ、チャネル１４は誘電率ε２の誘電材料 で満たされている。

波動エネルギの伝送長大ライン３が光学的範囲又は赤外線の範囲で作動される時 、データ処理ユニット２２はさらに波動エネルギの搬送振動の周波数をステップ ダウンするためのへテロゲイン変換器４２（第１３図）を含み、その第１及び第 ２の入力はデータ処理ユニット２２の入力であり、その出力はそれぞれ第１及び 第２の同期検波器３４及び３５の入力に接続され、第３の入力はヘテロゲイン発 振器３８の付加的な出力に接続されている。

ヘテロゲイン変換器４２はそのそれぞれの第１の入力が空間フィルタ２７の出力 に接続されたミキサ４３．４４と、その出力がそれぞれミキサ４３．４４の第２ の入力に接続されその第１の入力がヘテロダイン発振器３８の出力に接続された ミキサ４５と、その出力がミキサ４５の第２の入力に接続されその入力が方向性 カプラ３９を介して空間フィルタ２７の出力の一方に接続されたヘテロゲイン発 振器４６を含んでいる０周波数変換のロスを補償するために、ヘテロゲイン変換 器４２は、それらのそれぞれの入力がミキサ４３．４４の出力に接続されそれら のそれぞれの出力が同期検波器３４．３５の入力に接続された低い中間周波増幅 器（’ｉ、ｆ、増幅器＞　４７．４８を含んでいる。

波動エネルギの伝送長大ライン３がビデオ信号と共に作動される時、長い対象物 １の状態の監視のための開示された装置（第１４図）はビデオ信号発生器の形の 変調波動エネルギの供給源と、空間フィルタ２３と、監視されるべき長い対象物 １に支持された波動エネルギの伝送長大ライン３と、空間フィルタ２７と、積分 器３６と演算増幅器３７であってそれらの入力はそれぞれ空間フィルタ２７の出 力２９．３０に接続され演算増幅器３７の他の入力は積分器３６の出力に接続さ れる積分器３６と演算増幅器３７との直列接続を具備している。

演算増幅器の出力はビデオディスプレイ端末３１に接続される。

長い対象物の状態を監視するだめの開示された装置は次の様に作動する。記述さ れた具体例において、長い対象物１（第８図）の状態を特徴付ける監視パラメー タはその長い座標軸Ｓに沿って長い対象物１の交互に替わる符号を持った曲率に の分布である。波動エネルギの伝送長大ライン３は長い対象物１に固く結合され ているので、規則的な波動における変動は長い対象物１の湾曲部に分布する。

監視シーケンスの初期段階において、変調器３３は信号発振器３２の振動を変調 するパルス列を発生する。変調パルス４９の図は第１５ａ図に示されている。変 調パルスの幅Ｊとそれらの反復速度を定める周期Ｔとは所望の監視パラメータ、 すなわち監視のダイナミックレンジとその分解能と波動エネルギの伝送長大ライ ン３（第８図）のパラメータとによって決定される。信号発生器３２はその出力 において干渉性のある振動、例えば電磁マイクロ波の電磁場における列５０（第 １５ｂ図）を形成する。この干渉性振動の列５０は空間フィルタ２３（第８図） の入力に供給され、Ｖ　ＨＦ電磁場の空間パターンに変換されるので領域２６に おけるこのパターンは長大伝送ライン３の配置された基準チャネル１３のモード の電磁場の所望のパターンに対応することになる。この様にして基準信号が形成 され伝送ライン３内に供給される。基準チャネル１３に沿って伝播される一方で 、この信号は波動エネルギの伝送長大ライン３の屈曲点において測定チャネル１ ４（第８図）内にパルス５１を励起し、基準信号に固有な測定信号を形成する。

パルス５１（第１５ｃ図）は基準信号の伝播速度とは異なる速度で測定チャネル １４（第８図）に沿って伝播する。

領域２８を通過する間、基準信号と測定信号モードのマイクロ波の電磁場は空間 フィルタ２７で空間的に分離され、それぞれ電磁場の波動エネルギ出力２９．３ ０へ供給される。これらの出力２９．３０はデータ処理ユニット２２０入力に接 続される。かくして、測定及び基準信号は処理ユニット２２へ供給され、そこで は測定信号は同期検波器３４の第１の入力へ向けられ、基準信号はへテロダイン 発振器３８を同期させるために基準信号のエネルギの成る小部分を分岐させる方 向性カブラ３４の入力へ向けられ、エネルギの残りの部分は同期検波器３５の第 １の入力へ供給される。同時に、同期検波器３４及び３５の他の入力へはそれぞ れ基準信号と干渉性のあるマイクロ波電磁場の形でヘテロダイン発振器３８から の信号が供給され、それによってマイクロ波電磁場の同期検波（測定信号のマイ クロ波電磁場の符号を残した包絡線）が行なわれる。したがって、同期検波器３ ５及び３４の出力は電気信号５２（第１５ｄ図）及び５３（第１５ｅ図）を供給 し、信号５２は基準信号の包絡線に比例し、信号５３は測定信号の包絡線に適切 な符号を伴って比例し、それはさらに長い対象物１（第８図）の縦方向における 曲率の増加の分布を表わしている。基準信号の電気的パルス５２（第１５ｄ図） は同期検波器３５（第８図）から積分器３６の入力へ供給され、その出力におい てパルス信号５２（第１５ｄ図）の振幅に対応する電気信号が形成される。積分 された振幅信号は積分器３６（第８図）から演算増幅器３７の第１の入力へと供 給される。

演算増幅器３７の第２の入力へは同期検波器３４（第８図）の出力からの信号５ ３（第１５ｅ図）が供給される。演算増幅器３７はその出力において電気信号３ ４（第１５ｆ図）を発生し、その値は長い対象物１の縦方向における曲率にの増 加の積分値によって排他的に決定され、空間フィルタ２３の入力２４あるいは空 間フィルタ２７の出力３０における基準信号の値と無関係である。電気信号５４ （第１５ｆ図）は演算増幅器３７（第８図）からビデオディスプレイ端末３１の 入力へと供給されそれは監視すべきパラメータの実時間スケールに対応するマー カーを伴ってこの信号それ自身をディスプレイスクリーン上へ再現するかあるい は監視すべき他のい（つかのパラメータ又は変数例えば長い対象物１の形状寸法 或はまた静的及び動的負荷の分布へのこのパラメータからの関数依存性を再現す る。

かくして、長い対象物の状態を監視する開示された方法とこの方法を達成するこ との可能な装置は長い対象物１に沿って多数の様々なセンサを配置しそれらとの 交信のために接続回路を配置する必要なしで、測定データを採取し、初期処理し そして伝送する機能を持つ波動エネルギの伝送長大ライン３における集積により 空間的及び時間的に長い対象物の物理的機械的性質を連続的に遠隔監視すること を実現する。

光学的又は赤外領域において開示された装置を作動させるために、データ処理ユ ニットにはヘテロダイン周波数変換器４２（第１３図）が設けられる。この具体 例において、データ処理ユニットは次の様に作動する。可視光線又はＩＲ波の基 準信号は空間フィルタ２７の出力３０から方向性カプラ３９を介してミキサ４４ の第１の入力へ供給される。測定信号はミキサ４３の第１の入力へ供給される。

カプラ３９で分岐されたエネルギの一部はヘテロダイン発振器４６の入力へ供給 されてその振動を基準信号に同期させる。これらの振動はヘテロゲイン４６の出 力からミキサ４５の第１の入力へ供給される。ミキサ４５の他の入力にはヘテロ ゲイン発振器３８の出力からｉ、ｆ、信号（低周波数）が供給される。ミキサ４ ５で形成された基準信号とヘテロダイン発振器３８の信号の周波数の組み合わせ から、その出力において単一の周波数例えば差動ビート成分が抽出される。この 成分の信号はミキサ４３及び４４の第２の入力へそれぞれ供給される。ミキサ４ ３及び４４の出力において中間周波数（すなわちヘテロダイン発振器３８０周波 数）に等しい周波数の差動ビート成分が抽出され、振動の包絡線がミキサ４３の 出力における測定信号の包絡線とミキサ４４の出力における基準信号の包絡線と によって決定される。これらの信号はミキサ４３及び４４のそれぞれの出力から ｉ、ｆ、増幅器４７及び４８の入力へ供給される。増幅された信号はｉ、ｆ、増 幅器４７及び４８の出力からそれぞれ同期検波器３４及び３５の第１の入力へ供 給され他の入力にはヘテロダイン発振器３８の第２の出力からの中間周波信号が 供給されて同期検波を実現する。データ処理ユニット２２の残りの作用は第８図 に示された具体例のデータ処理ユニット２２の前述の作用と同一である。

本発明に係る長い対象物の状態を監視する方法及びこの方法を達成するための装 置が長い対象物の監視の区域並びに監視パラメータの種類と範囲を拡張し、監視 操作の精度、応答性及び分解能を向上し、必要なハードウェアを節単化し、性能 特性を実質的に改善し、エネルギ消費を軽減することが前述の開示から明瞭に認 識される。

産業上の利用可能性 本発明は長い対象物の状態が監視される必要のある処であれば科学、エンジニア リング及び生産技術の全ての分野で実際に利用されうるちのである。

他の可能性のある応用の中でも本発明は有利に採用されうる。

建築産業では橋、高層ビルディング、テレビ及びラジオの送信塔、オーバーヘッ ド式高電圧線用マスト水力発電用ダムのプロジェクト、ドック及び係留施設、海 上ダムやせき（ｗｅｉｒ）、床、及び天井、地下通路やトンネル等の構築及びそ の維持のために使用される。

一般的な、自動車及び航空機技術或は造船においては、長く伸びた板状体或は支 持枠、複雑なトラス構造のひずみ状態或は変形状態をチェックし監視するばかり でなく伸い対象物にかかる荷重の効果についての監視のために使用される。

発電産業においては、原子力発電所及び送電線の監視と緊急時の保護のため或は 熱及び電界の監視のために使用される。

自動制御システム及びサイバネティック装置においては、通常及び緊ゑ、動作時 における対象物を空間に延展されたパラメーターを用いて制御するために使用さ れる。

石油・ガス産業においては、６直接的堀削による噴出井戸の抑制操作における緊 急警告目的のために井戸の操作、トランクパイプラインのひずみの状態を監視す るために使用される。

鉱山産業においては、鉱山作業及び鉱山全体の条件及び幾何学的形状を監視し運 臼及びコンベアーシステムを監視し或は緊急警告の目的のために使用される。

鉄及び非鉄産業においては、冷間−熱間圧延工程における、又鉱石濃度（ｏｒｅ 　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）及び金属溶融の技術における生産工程を監視す るため、又製造工程及び品質管理における圧延鋼板ストックのひずみ及び変形状 態を監視するために使用される。

化学及び食品産業においては、警告及びアラームシステムにおいて材料や最終製 品を製造する工場や製造工程を監視し、搬送ラインやコンベヤーを監視するため に使用される、農業においては、用水路及びその改良並にそれ等の構造、穀物、 果物及び野菜類の貯蔵に関する機構や自動化施設を監視するために使用される。

交通及び通信産業においては、自動化手段を導入し、交通状態を評価するための 対象物データーを利用可能性を導入することによって交通の安全を計るため線路 の状態や圧延鋼板ストックの負荷量（ｌｏａｄｓ）を監視するため、又二線橋（ ｏｖｅｒｐａｓｓ）及び地下道（υｎｄｅｒｐａｓｓ）　、水力又は空気力を用 いたコンテナーの移送施設、通信送信線等を監視するために使用される。

医療産業においては、人体の表面から出る電界又は熱フィールド（ｈｅａｔ　ｆ ｉｅｌｄ）或は人工的器官の状態を監視するために使用される。

繊維衣料産業においては、原料と最終製品の製造工程を監視するために使用され る。

海洋学及び気象学においては、区域の水や気体媒体、波及び海流、ロードフィー ルド（ｌｏａｄ　ｆｉｅｌｄ）等の種々の変数を監視するために使用される。

地質学においては、物体表面の形状を判断し、地震波の伝達を監視し、指向性掘 削を支持し、井戸とせん孔（ｂｏｒｅ　ｈｏｌｅ）をチェックし、海上石油及び 鉱物貯蔵の調査における洩航ケーブル（ｔｏｗｉｎｇ　ｃａｂｌｅ）及び海洋揚 水管のひずみ及び変形状態を監視し、−次元的な機械構成を用いて高精度の航法 システムを形成するために使用される。

更に、本発明は多くの寸法及び測定装置の計測学的検定のための標準手段として 又研究及び開発においては検査される対象物の変数やパラメーターの分布を空間 及び時間に関して高精度でかつ高分解能をもって監視するために使用される。

長い対象物に関する以下の変数やパラメーターが監視される。

−長い対象構造物の屈曲たわみ及びよじれ−選定された基準システムに関する予 め決められた座標−伸長力及び圧縮力による構造物の長さの変化−長い対象構造 物の材料の疲労を表わす残留たわみ、張力、圧縮、よじれ変形 −長い対象物の断面形状の変化 −長い対象物に沿った振動の分布 一外部的力（静的圧力、動的風（ｄｙｎａｍｉｃ　ｗｉｎｄ）、流体圧）及び他 の変数 ＦｌｃＸ、　２ ＦＥＥ！、　Ｂ ＥＥＥ！、　ｇ Ｆ″ｉａ、　ｙｕ Ｆ１５．１１ ＦＩＣ，７２ Ｕｏ　（ｂ）　： Ｆ／（！、　’１５ 手続補正書（方式） 平成１年９月６日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 ＰＣＴ／ＳＵ８　Ｂ１０　ＯＯ８２ ２発明の名称 長い対象物の状態を監視する方法及び その方法を実施するための装置 ＆　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号６、補正の対象 明細書及び請求の範囲の翻訳文 ７、補正の内容 明細書、請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 明細書及び請求の範囲の翻訳文　各１通宝瞭ｔｌ査報告 一１１＋１１階１＾−、、、、、ＰＣ？／Ｓ０１４８７０００８２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．長い対称物の状態を監視する方法であって、前記長い対称物（１）の状態の それぞれを監視するパラメータに応答する素子を選択するステップと、長い対称 物（１）の状態の監視されたそれぞれパラメータの変化に関する情報をはこぶこ との可能な波エネルギの伝達のための延長された線路（３）を選択するステップ と、波エネルギの伝達の前記延長された線路（３）における前記選択された対応 素子を集積するステップと、予め決められた座標（Ｓ）において監視する帯域の 波エネルギの伝達の延長された線路（３）と前記集積された対応素子をそれに沿 って前記長い対象物の状態を代表する監視されたパラメータが変化でき、整形で き、波エネルギの伝達の延長された線路（３）の入力に供給でき、時間変調され た基準信号が長い対称物（１）の状態を示す監視されたパラメータの変化に従っ て前記線路（３）に沿った伝播路において変化しうるように位置せしめるステッ プと、波エネルギの伝達の延長された線路（３）の出力おける変換された基準信 号のパラメータを測定するステップと、予め決められた座標（Ｓ）における長い 対象物（１）の状態の物理的および機械的特性を決定し、それに沿って監視され たパラメータが変換された基準信号の測定されたパラメータにそって変化できる ようにしたステップとを具備し、さらにつぎの付加ステップすなわち波エネルギ の伝達の伸長された線路（３）を選択するステップと、物理的フィールドにおけ る既知の空間および時間依存パターンを有するモードの形で信号の伝達を具備す るステップと、波エネルギの伝達の延長された線路（３）におのおののチャンネ ルにモードの位相速度の既知の減速をもって少くとも１つの基準チャンネル（１ ３）と少くとも１つの測定チャンネル（１４）を設けるステップと、長い対象物 （１）の状態を示すそれぞれの監視されたパラメータの変化に従って基準チャン ネル（１３）の信号の伝播過程に変化する信号を測定チャンネル（１４）に得る ために監視されたパラメータの変化に依存して少くとも１つの基準チャンネル（ １３）および少くとも１つの測定チャンネル（１４）にモードのフィールドに波 エネルギの伝達の延長された線路（３）にそって直接的相互作用を準備するステ ップと、物理的フィールドの時間変調信号の形で時間変調基準信号を整形するス テップと、波エネルギの伝達の延長された線路（３）の少くとも１つの測定チャ ンネル（１４）および少くとも１つの基準チャンネルの出力におけるモードのフ ィールドをあらかじめ決められた座標（Ｓ）における長い対象物（１）の状態に おける物理的および機械的特性を決めるために専用の時間依存電気信号に変換し 、それに沿って監視されたパラメータが変化できるようにするステップと、基準 チャンネル（１３）の出力において電気信号の振幅を抽出するステップと、測定 チャンネル（１４）の出力ににおける電気信号を基準チャンネル（１３）の出力 における電気信号の振幅値に逆比例して増幅するステップと、波エネルギを常時 監視し伝達する延長された線路（３）の基準チャンネル（１３）および測定チャ ンネル（１４）におけるモード位相速度の減速の微分値および波エネルギの伝達 の延長された線路（３）にそった座標（Ｓ）のディメンジョンの計数に関して直 線スケール変換を採用するステップを具備する方法 ２．請求の範囲１に記載の長い対象物の状態を監視する方法であって、波エネル ギの伝達の延長された線路（３）を選択するステップと、対応する波長範囲にお いて音響もしくは電磁もしくは光学的フイールドのモードをその中に伝播するス テップを具備する方法 ３．監視されたパラメータの測定のダイナミック範囲をその最小値の領域に向っ て拡げるための請求範囲１および２に記載された長い対象物の状態を監視する方 法であって、波エネルギの伝達の延長線路（３）にモードの位相速度の１つおよ び同じ減速をもった少くとも１つの基準チャンネル（１３）と少くとも１つの測 定チャンネル（１４）を設けるステップと、波エネルギの伝達の延長された部分 を縦方向に部分に分割するステップと、チャンネル（１３，１４）の１つにおい て信号の時間に一定の遅れを設けるステップと、監視パラメータの集積値を選択 された部分において測定するステップを具備する方法 ４．請求の範囲１および２に記載の長い対象物の状態を監視する方法であって、 監視パラメータの分布を測定するために少くとも１つの基準チャンネル（１３） および少くとも１つの測定チャンネル（１４）にモードのフィールドの波エネル ギーの伝送のための延長された線路（３）の縦方向の直接相互作用を設けるにあ たり、少くとも１つの測定チャンネル（１４）が前記監視パラメータの値の変化 に機能的に依存する磁気バーミアビリティもしくは誘電率、音響密度もしくは光 学的密度をもたせた方法 ５．請求の範囲１から４までに記載の長い対象物の状態の監視方法であって、監 視パラメータが温度、圧力、湿度、密度、塩度およびそれらの混合を含むグルー プから選択される方法 ６．長い対象物の状態を監視する装置であって、時間とともに変化する基準信号 を整形するために用いられる変調波エネルギ源（２１）と、予め決められた座標 （Ｓ）の長い対象物（１）を監便する帯域におかれ監視されるパラメータの変化 情報を受取り伝達するために用いられ変調波エネルギ源（２１）の出力に接続さ れる波エネルギ伝達のための延長された線路（３）と、波エネルギの伝達のため の延長された線路（３）から前記線路（３）によって変換された基準信号を抽出 し長い対象物（１）の物理的および機械的特性を決定しするためのデータ処理ユ ニット（２２）と、該ユニットは波エネルギの伝達のための延長された線路（３ ）に接続され、長い対象物の得られた物理的および機械的特性を表示するために 入力が前記データ処理装置（２２）の出力に接続されるビデオディスプレイ端末 （３１）を有し、波エネルギを伝達するための延長された線路（３）が監視され たパラメータの変化に依存して少くとも１つの基準チャンネル（１３）と少くと も１つの測定チャンネル（１４）との間に結合されたマルチモード導波管を含み 、変調波エネルギ源（２１）が物理的フィールドの波エネルギの発生器（３２） および変調器（３３）を含み該発生器と該変調器は直列に接続され、一方長い対 象物の状態を監視する装置はモードのフィールドの予めきめられた空間および時 間に関するパターンの前記基準チャンネルにおける変調された信号を励起するた めに物理的フィールドの波エネルギの発生器（３２）の出力と波エネルギの伝達 のための延長された線路（３）との間に接続された第１の空間フィルタ（２３） と、基準信号によって励起された基準チャンネル（１３）のモードにおけるフィ ールドと監視チャンネルの変化に依存し両チャンネル間の結合によって励起され た測定チャンネル（１４）におけるモードにおけるフィールドとを空間的に分離 するための第２の空間フィルタ（２７）とを含み、前記第２の空間フィルタは波 エネルギ伝達の延長された線路（３）とデータ処理装置（２２）の出力（２９， ３０）との間に接続され、少くとも１つの基準チャンネル（１３）の入力および 出力がそれぞれ第１および第２の空間フィルタ（２３，２７）のフィールドの波 エネルギーの第１の入力（２４）および第１の出力（２９）であり、一方におい て少くとも１つの測定チャンネル（１４）の入力および出力がそれぞれ第１およ び第２の空間フィルタ（２３，２７）のフィールドの波エネルギの第２の入力（ ２５）および第２の出力（３０）である装置 ７．請求の範囲６に記載の長い対象物の状態を監視する装置であって、前記デー タ処理装置（２２）がフィールドの波エネルギを電気信号に変換するために第１ の入力がそれぞれ空間フィルタ（２７）のフィールドの波エネルギーの出力に接 続される同期検波器（３４，３５）と、積分器（３６）と、第１の入力が前記積 分器（３６）出力に接続される演算増幅器（３７）と、一方積分器（３６）の入 力は同期検波器（３５）の出力に接続され、演算増幅器（３７）の出力はデータ 処理装置（２２）の出力であり、前記演算増幅器の第２の入力は前記同期検波器 （３４）の出力に接続され、そして出力が前記同期検波器（３４，３５）の第２ の入力に接続されるヘテロダイン発振器（３８）を含む装置 ８．請求の範囲７に記載の長い対象物の状態を監視する装置であって、波長の光 学的もしくは赤外範囲において装置を操作可能とするために、前記データ処理装 置（２２）が波エネルギのキャリア発振周波数を減少するためのヘテロダインコ ンバータ（１２）を含み、その第１および第２の入力が前記データ処理装置（２ ２）の入力であり、その出力が同期検波器（３４，３５）の入力に接続され、そ の第３の入力がヘテロダイン発振器（３８）の付加出力に接続される装置