JPH0519936B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各種プラントの点検に利用可能な
蒸気もれ検出装置に関し、特に検出手段に光を用
いた蒸気もれ検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図は、従来より蒸気もれ検出を行う際に用
いられていた蒸気もれ検出装置の構成を示す。図
において、１は監視の対象となる蒸気搬送用のパ
イプ、２はパイプ１から漏れた蒸気、３はレー
ザ、２１はレーザ３により照射したときに蒸気２
から発生する散乱光、２２はレーザ３からの照射
により周囲の壁面２３から反射された散乱光、１
４は散乱光検出のための光検出器、１５は信号処
理回路である。

次に動作について説明する。パイプ１から漏れ
た蒸気２にレーザ３から発射されるレーザ光を照
射すると、蒸気２から散乱光２１が発生する。光
検出器１４は蒸気２からの散乱光２１を受光して
受光した散乱光の強度を電気信号に変換した後、
信号処理回路１５へ伝送する。信号処理回路１５
は散乱光２１を受光することによつて生じる電気
信号のレベル変化を検出することによつて、パイ
プ１からの蒸気もれを検知する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の蒸気もれ検出装置は、以上のように構成
されていたので、蒸気もれ検出視野内に壁２３や
パイプ等からの蒸気以外の散乱孔２２がレーザ照
射により発生した場合も、蒸気２の場合と同様に
光検出器１４が受光する光強度が変化するため蒸
気２の散乱光２１と認識して誤動作することとな
る。このため、検定視野内に壁やパイプ等が存在
する通常の環境下においては、蒸気もれだけを正
確特定することができないという問題点があつ
た。

この発明は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、レーザ光の散乱光を、蒸気か
らの散乱光と蒸気以外の壁などからの散乱孔とに
分離し蒸気のみを検出できる蒸気もれ検出装置を
得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る蒸気もれ検出装置は、受光手段
である撮像テレビカメラの受光面の前面に、互い
に直交した２つの偏光方向光の光のみを交互に通
過させる機構を設け、この切換機構によつて受光
手段を通つた２枚の画像をそれぞれ記憶し、両者
の比較を行える信号処理部を設けたものである。
切換機構としては２枚の検光子を回転板に設置し
て回転させてもよく、あるいは１枚の検光子を
90゜回転させてもよい。この場合、偏光方向の一
方が照射光の偏光方向と一致している。

〔作用〕

この発明において、蒸気からの散乱光は、受光
手段の前に交互に出現する検光子のうち、照射光
と平行な偏光方向の検光子のみを通過し、一方、
壁やパイプ等からの散乱光は出現するどの検光子
をも通過する。この結果、蒸気からの散乱光と壁
からの散乱光が同時に測定視野内にある場合、受
光手段から出力されて記憶される２つの画像の間
には差が生じ、これらを信号処理部で比較するこ
とにより不一致が生じたとき蒸気もれのみを検知
できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。

第１図はこの発明に係る蒸気もれ検出装置の構
成を概略的に示したもので、検光子を取り付けた
回転板４、回転板４を駆動するための駆動装置
５、及び受光手段としてのテレビカメラ６を備
え、信号処理部７をテレビカメラ６に接続してい
るところが第５図の従来例と異なる。

第２図において、８はカメラ６のレンズ位置で
偏光方向が照射レーザ光と平行となるよう回転円
板４に取り付けられた検光子、９はカメラレンズ
位置で検光子、８と偏光方向が直交するよう取り
付けられた検光子、である。

また、第３図において、第３図ａの１０は照射
レーザ光と偏光方向が平行な検光子８を通過させ
ることによりテレビカメラによつて得られた画像
を示し、このうち１０１は壁面からの散乱光によ
つて生じた画面上の輝点、１０２は蒸気２からの
散乱光による輝点である。第３図ｂの１１は検光
子９を通過させて得られた画像を示し、このうち
１１１は壁面からの散乱光による輝点である。

第４図は第１図の信号処理部７を更に具体的に
示すもので、７１は通過させる検光子８及び９を
切り替える毎にテレビカメラ６からのビデオ信号
を切り換えるビデオ信号切換回路、７２及び７３
は切換機構としての回転板４、駆動装置５、並び
に検光子８及び９を切換動作させるときに同期し
て動作する切換回路７１によつて切り換えられた
ビデオ信号を一画面分記憶するビデオメモリ、７
４は２つのビデオメモリ７２及び７３に記憶され
た画像を比較する画像比較回路、である。

次に、上記の実施例について、その動作を説明
する。

直線偏光レーザ３を励起してパイプ１から漏れ
た蒸気２にレーザ光を照射する。そして、回転板
４を駆動装置５によつて回転させ、まず、検光子
８をカメラレンズ位置に位置決めし、上記の両方
の散乱光２１及び２２の像をカメラ６で取り込
む。

次に回転板４を180゜回転させ検光子９をカメラ
レンズ位置に位置決めした後、同様に両方の散乱
光２１及び２２の像をテレビカメラ６によつて取
り込む。一方、検出対象となる蒸気２は、直径が
数μm〜数10μmの球状の水滴の集合である。この
ような球状粒子による散乱光の電場は、 Er＝S₁・Ａ(r)・Er₀ (1) El＝S₂・Ａ(r)・El₀ (2) ただし、El，Er：散乱光の電場の平行、垂直
成分 El₀，Er₀：入射光の電場の平行、垂直
成分 Si，Ａ(r)：光学条件による振幅関数 と表わされる。Si・Ａ(r)は光学的配置によつて決
定される定数なので、式(1)、式(2)より蒸気粒子か
らの散乱光は入射光の偏光特性をそのまま保持し
ていることがわかる。レーザ光としてHe・Neレ
ーザ（直線偏光2mw）を用いて、照射レーザ光、
蒸気からの散乱光壁面からの散乱光の各偏光特性
を実測した結果を第５図ａ，ｂ，ｃにそれぞれ示
す。

実測結果から明らかなように、蒸気からの散乱
光は入射光の偏光特性をほぼ保持しているのに対
し、壁面からの散乱光は入射光の偏光特性が保持
されていない。

以上のことから、蒸気と壁面とでは散乱光の偏
光特性に大きな差のあることが実験的に確かめら
れ、この特性を利用することにより、蒸気からの
散乱光を選択的に検出することが可能であること
が明らかとなつた。

この結果、照射レーザ光と同一の偏光方向をも
つ検光子８を通して得られた画像１０には、蒸気
２からの散乱光２１による輝点１０２と壁面から
の散乱光による輝点１０１とが映し出されるのに
対し、照射レーザ光と直交した偏光方向をもつ検
光子９を通して得られた画像１１には、壁面から
の散乱光２２による輝点１１１のみが映し出され
る。

このようにして得られた第３図ａ及びｂの２枚
の画像は、用いた検光子ごとに信号切換回路７に
よつて振り分けられ、それぞれ対応したビデオメ
モリ７２及び７３に一画面分記憶される。記憶さ
れた２つの画面は、互いに画像比較回路７４にお
いて比較される。

その結果、第３図ａ及びｂに示すように、２つ
の画面１０及び１１に差のある場合（すなわち、
輝点数が異る場合）は、比較回路７４が不一致信
号を出力して蒸気もれがあると判定し、差が無い
場合（特に図示しないが、２つの画面の輝点数が
同一の場合）は、比較回路７４が一致信号を出力
して蒸気もれが無いものと判定する。

なお、上記実施例では、検光子を取り換える手
段として回転板を用いる方法を示したが、切換え
るための機構手段としては、既存の各種移動手段
が利用できることは明らかである。

またこの発明では、２枚の検光子を用いた例を
示したが、カメラレンズ位置にセツトした１枚の
同一検光子を90゜回転させて画像を取り込んでも
同等の効果が得られる。

更に、照射光として直線偏光特性をもつレーザ
を用いたが、直線偏光特性をもつ光であればよ
く、たとえば、検光子を通した白色光を照射光と
して用いても同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればレーザ光を蒸
気に照射し、蒸気からの散乱光の偏光特性を利用
すると共に偏光方向が直交する検光子並びに受光
手段として２次撮像素子であるテレビカメラを用
い光学的に蒸気からの散乱光と壁からの散乱光と
を分離し、これを電気的に比較することにより蒸
気もれ検出を行うように構成したので、壁やパイ
プ等の周囲の一般構造物が存在する環境におい
て、蒸気のみを選択的に検出することが可能とな
り、各種プラントの点検に利用できる等、実用上
著しい効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による蒸気もれ検
出装置の全体的な構成を示す図、第２図は第１図
に用いられる検光子を取り付けた回転板の概略
図、第３図は第２図の検光子を通してテレビカメ
ラにより得られた画像の一例を示す図、第４図は
第１図の信号処理部名を更に具体的に示した回路
図、第５図は実験に基づく偏光特性を測定した
図、第６図は従来の蒸気もれ検出装置を示す概略
構成図、である。 １……パイプ、２……蒸気、３……レーザ、２
１，２２……散乱光、４……回転板、５……駆動
装置、６……テレビカメラ、７……信号処理部、
８，９……検光子、７１……切換回路、７２，７
３……ビデオメモリ、７４……画像比較回路。な
お、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直線偏光特性を持つ光を物体に照射する投光
   手段と、該照射により散乱された光の像を検出す
   る受光手段、該受光手段の前面に設置され互いに
   直交する２つの偏光方向を有する光のみを交互に
   通過させる切換機構、及び該切換機構によつて前
   記受光手段を交互に通つた画像をそれぞれ別々に
   記憶し、これら記憶した２枚の画像を互いに比較
   して不一致を検出する信号処理部、を備えたこと
   を特徴とする蒸気もれ検出装置。 ２ 前記切換機構が、互いに直交し且つ一方が前
   記照射光の偏光方向と一致した偏光方向を有する
   ２枚の検光子と、この２枚の検光子を設置した回
   転板と、この回転板を回転させる駆動装置と、で
   構成されている特許請求の範囲第１項記載の蒸気
   もれ検出装置。 ３ 前記切換機構が、前記照射光の偏光方向と一
   致又は直交した偏光方向を有する１枚の検光子
   と、この検光子を90゜回転させる手段と、で構成
   されている特許請求の範囲第１項記載の蒸気もれ
   検出装置。 ４ 前記信号処理部が、前記受光手段の画像出力
   を、前記切換機構の切換動作と同期させて切り換
   える切換回路と、該切換回路の各画像出力を記憶
   する２つのビデオメモリと、該ビデオメモリの記
   憶画像同士を比較する回路と、で構成されている
   特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載の蒸気もれ検出装置。 ５ 前記受光手段が、テレビカメラである特許請
   求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の蒸
   気もれ検出装置。 ６ 前記直線偏光特性を持つ光が、レーザ光であ
   る特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに
   記載の蒸気もれ検出装置。