JPH06186124A - 超音波式漏れ位置測定の校正方法と装置 - Google Patents

超音波式漏れ位置測定の校正方法と装置

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JPH06186124A
JPH06186124A JP5225223A JP22522393A JPH06186124A JP H06186124 A JPH06186124 A JP H06186124A JP 5225223 A JP5225223 A JP 5225223A JP 22522393 A JP22522393 A JP 22522393A JP H06186124 A JPH06186124 A JP H06186124A
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JP
Japan
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ultrasonic
sensor
measurement
measured
transmitter
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Withdrawn
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JP5225223A
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English (en)
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Ulrich Kunze
クンツエ ウルリツヒ
Walter Knoblach
クノープラツハ ワルター
Guenther Schulze
シユルツエ ギユンター
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations
    • G01M3/243Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations for pipes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Examining Or Testing Airtightness (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正確な漏れ位置測定が可能なように、超音波
式漏れ位置測定装置のセンサの校正方法を提供する。 【構成】 測定道程に沿って校正しようとする超音波セ
ンサの両側の所定位置X1 、X2 に校正用送信器が配置
され、このセンサによりそれぞれの送信器に対する超音
波レベルM1F、M2Fが形成されて対数表示され、これら
の両信号M1F、M2Fがあらかじめ与えられた二つの直線
G1、G2と比較されそれにより修正値d、Kが求めら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、測定道程に沿った種
々の測定位置で測定された超音波レベルが棒グラフに示
され、この棒グラフ中の二つの直線の交点が漏れ位置の
特定のために求められるような超音波式漏れ位置測定方
法及び方法を実施するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】前記の種類の方法及び装置は欧州特許第
0140174 号明細書特にその第5図、及び説明書「ALU
ES音響式漏れ監視装置(ALUES Akustisches Leck-Ueb
erwachungs-system )」、注文番号第A19100-U653-A212
号、1990年4月、シーメンス社、発電事業部、D−
8520エルランゲン、から知られている。
【0003】音響式漏れ監視のためのここに検討された
方法は、漏れ個所を通って流出し解放された液体、水蒸
気又は気体が固体音を発生させるという事実に基づいて
いる。これらの騒音は当該構成要素(例えば管路、容
器、ポンプ、弁)の中で伝播し、音響変換器又は音響セ
ンサにより測定される。音響センサは監視される構成要
素の表面に沿って或る程度の間隔を置いて取り付けられ
ている。
【0004】その際測定量として高周波の音響変換器信
号の実効値又は二乗平均値が用いられる。正常運転中、
流れ騒音はバックグラウンド信号レベルEo を生じる。
漏れが突然発生すると音響変換器の位置xi (i=1、
2、・・・)に漏れ騒音レベルEL を発生させ、その高
さは漏れの大きさ及び音響変換器からの距離に関係す
る。変換器の位置xi での全騒音レベルEL、o が漏れ騒
音と運転騒音との重畳により次式に従い起こる。 EL、o =(Eo 2+EL 20.5 (1) このことは音響センサの位置xi に運転騒音と同じ騒音
レベルを発生させる漏れが全騒音レベルを約40%だけ
高めることを意味する。これは良好に測定可能な上昇で
ある。
【0005】漏れの位置測定のためにまず各測定位置x
i に対して、センサの測定音響レベルから漏れ騒音によ
り決定される成分を算定すべきである。これは公知のよ
うに次式に従い装置のバックグラウンド騒音Eo 2を減算
することにより行われる。 EL 2=EL、o 2−Eo 2 (2) 測定道程に沿ったi個の種々の位置xi での正味音響レ
ベルEL 2が対数により棒グラフに示され、そして漏れが
存在する限りそのとき存在する二つの直線の交点が漏れ
位置xL の特定のために利用される。
【0006】換言すればここで考慮される方法の場合に
は、固定設置された複数の超音波領域センサにより運転
騒音レベル(二乗平均値)が異常な変化について監視さ
れる。周波数域は、運転騒音レベルを超えて存在する高
周波の漏れ騒音成分が検出され、しかしながら機械的に
励起される低周波の音波はろ過排除されるように選ばれ
ている。正常運転時には個々のセンサの二乗平均値はほ
ぼ一定である。これに反し漏れは値の上昇を引き起こ
す。公知の方法によればこの上昇から各センサに対し専
ら漏れに起因する成分が測定される。この成分は漏れ個
所からの距離の増加と共に規則的に低下する。
【0007】前記のようにこの成分は対数的に個々のセ
ンサ位置xi の関数として棒グラフの形に示される。比
較的長い又は分岐する管路は複数の監視区画に分割さ
れ、各区画に対してこの種の棒グラフが作られる。
【0008】監視しようとする装置の構成要素(フラン
ジ、ポンプなど)内では一般に音響伝播条件が非常に複
雑であり、詳細に把握するのは極めて困難である。それ
ゆえにこの種の構成要素で漏れ位置測定のために用いら
れるセンサは、どのくらい強く減衰されたかを初めから
正確に言うことができない音響信号を一般に受け取る。
またセンサの結合は測定された音響レベル及び位置の測
定に影響を有する。従来の位置測定方法はこの事実を考
慮せず、それによりやはり位置測定の精度が損なわれ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、正
確な漏れ位置測定が可能なように前記の種類の方法を改
良すること、更にこの方法を実施するための装置を提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、位置誤差及
び/又は測定誤差を個々の超音波センサの校正によりほ
ぼ防止できるという考慮に基づいている。
【0011】方法に関する課題はこの発明に基づき、超
音波センサのうちの少なくとも一つの個別センサの校正
がそのゲイン及び/又は位置誤差に関して行われること
により解決される。
【0012】方法を実施するための装置についての課題
はこの発明に基づき、データ処理装置がゲイン及び/又
は位置座標に関する個別の超音波センサの校正にも用い
られることにより解決される。
【0013】
【実施例】次にこの発明の実施例を図面について説明す
る。
【0014】図1を考察する場合に、超音波式漏れ位置
測定のために測定道程に沿って幾つかの超音波センサ
(図示されていない)が設けられ、そのレベルが測定さ
れることが前提となる。校正のために主として位置xF
の個別センサが選び出される。なぜなら更にこのセンサ
の位置測定xF が不正確であり、かつこのセンサ自体が
例えば不完全な結合のゆえに又は出力信号の正しくない
増幅のゆえに不正確に表示すると仮定されるからであ
る。この観点での困難は特に測定道程に沿った減衰の急
変の際に生じるおそれがある。従ってこのセンサでの本
来表示すべき真の位置xT 及び真のレベルMT の測定が
漏れ位置測定に対して重要である。なぜならば後の測定
の際の漏れ位置測定は、センサ位置が誤って測定された
ときの位置誤差だけ確実に誤っているということができ
るからである。このような位置測定は発電所においてし
ばしば問題となる。なぜならば例えばこの種の構成要素
に取り付けられている絶縁物のために二、三の構成要素
への接近がほとんど不可能だからである。これらの障害
物のゆえにセンサ位置は例えば0.5mまでしか正確に
知ることができないおそれがある。この不正確さにもか
かわらず漏れ位置はできる限り正確に例えば数cmまで
正確に測定されるべきである。
【0015】解決のために、超音波レベルEL 2が対数で
位置x上に表示された第1及び第2の測定直線G1又は
G2が準備される。これらの直線G1、G2はそれぞれ
1からx2 まで延び、しかもそれぞれ(誤って測定さ
れた)センサ位置xF の両側の領域中に延びる。ここで
位置x1 に第1の校正用送信器が設けられていると仮定
する。この第1の送信器は超音波信号を発し、この信号
が位置xF のセンサを用いて(増幅誤差のためにひずま
された)第1の測定信号M1Fとして測定される。同様に
位置x2 に第2の校正用送信器が設けられる。第1の送
信器の遮断及び第2の送信器の投入後に、(同様にひず
まされた)第2の送信器の測定信号M2Fが当該センサに
より求められる。
【0016】ここで測定信号M1F、M2Fが第1又は第2
の測定直線G1又はG2上に来るように、センサの増幅
及び/又は位置を数学的に変更することができる。こう
して「本当の」測定値M1T又はM2Tが得られる。この操
作の際に位置誤差を求めるための修正値d(d=xF
T )及び増幅誤差を求めるための修正値K(K=M1T
−M1F=M2T−M2F)を算出できる。
【0017】両測定直線G1、G2を求めるために次の
ように言うことができる。すなわち第1の可能性によれ
ば、第1又は第2の校正用送信器が投入されているとき
に、両測定直線を位置確実なかつ正しい複数のセンサに
より求めることができる。第2の可能性によれば、これ
らの測定直線G1、G2は異なる時点で検定済みの測定
装置及び位置可変な一つのセンサにより測定することが
できる。最後に第3の可能性によれば、例えば同じ形式
の別の設備で得られた経験値によりこれらの直線G1、
G2を設定することができる。従ってここでは望ましい
第1の可能性は、第1の校正用送信器による第1の測定
直線の記録及び第2の校正用送信器による第2の測定直
線G2の記録である。その際第2の校正用送信器は第1
の校正用送信器と異なる個所に、しかもおそらく不正確
に測定する及び/又は誤って位置決めされたセンサ(位
置xF )の異なる側に配置されている。
【0018】次に後の高い精度による漏れ位置測定に対
し重要である修正量d、Kの数学的算出について更に幾
分詳細に述べる。
【0019】第1の直線G1は次のように記述すること
ができる。 M1 =−α(x−x1 )+M(x1 ) 同様に第2の直線G2は次のように記述することができ
る。 M2 =+α(x−x2 )+M(x2
【0020】第1及び第2の送信器による測定の結果は
値M1F、M2Fである。xF は知られている。従って本当
のセンサ位置xT に対して次式が成り立つ。 xT =xF −d 更に主として対数値により処理されるので次の二つの式
が成り立つ。 M1T=M1F+K 及び M2T=M2F+K
【0021】これらの式から未知数d、Kを含む二つの
式を形成できる。これらの量d、Kはこれらの両式から
算定できる。それによりセンサの真の位置xT 及び真の
増幅MT が測定可能である。
【0022】この校正が実施された後に、修正値d、K
を次の位置測定の際に用いることができる。位置測定の
際にそれぞれ次式による修正値dの減算が行われ、 xT =xF −d またレベル測定の際にそれぞれ次式による修正値Kの加
算が行われる。 MT =MF (xF )+K
【0023】すべてのセンサに対する修正値d、Kを表
の形でコンピュータに記憶することができる。しかしこ
れらの値Kは従属するセンサの個々の増幅器の増幅器調
節の修正をもたらすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に基づく校正方法の一実施例を示す漏
れ位置測定のための線図。
【符号の説明】
d、K 修正値 G1、G2 直線 M 信号 X 測定位置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギユンター シユルツエ ドイツ連邦共和国 90768 フユルト ガ イスエツカーシユトラーセ 15

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定道程に沿って種々の測定位置で測定
    された超音波レベルが棒グラフに示され、この棒グラフ
    中の二つの直線の交点が漏れ位置の特定のために求めら
    れるような超音波式漏れ位置測定方法において、超音波
    センサのうちの少なくとも一つの個別センサの校正がそ
    のゲイン及び/又は位置誤差に関して行われることを特
    徴とする超音波式漏れ位置測定の校正方法。
  2. 【請求項2】 測定道程に沿って当該超音波センサの一
    方の側で送信する第1の送信器により、及び当該超音波
    センサの他方の側で送信する第2の送信器により、校正
    が実施されることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 第1の送信器から発生させられた超音波
    レベルが当該超音波センサにより測定され、それから第
    1の対数化された信号(M1 )が形成され、第2の送信
    器から発生させられた超音波レベルが当該超音波センサ
    により測定され、それにより第2の対数化された信号
    (M2 )が形成され、これらの両信号(M1 、M2 )が
    あらかじめ与えられた直線(G1、G2)と比較され、
    それにより位置誤差に対する修正値(d)及び/又はゲ
    イン誤差に対する修正値(K)が求められることを特徴
    とする請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 両直線(G1、G2)が位置確実なかつ
    正しく取り付けられた複数のセンサにより求められる
    か、又は位置可変な一つの受信センサにより測定される
    か、又は別の匹敵する測定道程での測定から導き出され
    ることを特徴とする請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】 測定道程に沿って設けられ出力端を増幅
    器及び実効値を形成する構成要素を介してデータ処理装
    置と結合された幾つかの超音波センサを備えた超音波式
    漏れ位置測定装置において、データ処理装置がゲイン及
    び/又は位置座標に関する個別の超音波センサの校正に
    も用いられることを特徴とする超音波式漏れ位置測定の
    校正装置。
  6. 【請求項6】 測定道程の方向へ当該個別超音波センサ
    の両側に各一つの校正用送信器が設けられ、その超音波
    信号が当該超音波センサにより測定されることを特徴と
    する請求項5記載の装置。
JP5225223A 1992-08-19 1993-08-18 超音波式漏れ位置測定の校正方法と装置 Withdrawn JPH06186124A (ja)

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DE4227460A DE4227460A1 (de) 1992-08-19 1992-08-19 Verfahren und Einrichtung zur Kalibrierung bei der Ultraschall-Leckage-Ortung
DE4227460.5 1992-08-19

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US (1) US5408867A (ja)
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DE (2) DE4227460A1 (ja)
ES (1) ES2116375T3 (ja)
FI (1) FI933658A (ja)
RU (1) RU2126563C1 (ja)
SK (1) SK86093A3 (ja)

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