JPH065272B2

JPH065272B2 - 信号発生源探査方法

Info

Publication number: JPH065272B2
Application number: JP59038665A
Authority: JP
Inventors: 治常岡; 俊彦盛岡
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1984-03-02
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPS60183569A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は、任意形状をもった媒体中の所定個所に設置さ
れたセンサーにより衝撃音等の信号発生源を探査するよ
うにした信号発生源探査方法に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］例えば、原子炉建設時または核燃料交換時に原子炉内に
置きわすれた物あるいはプラント機器部品の脱落または
劣化による破損物が原子炉１次系に混入することがあ
る。このように原子炉１次系に混入して漂う異物を通常
ルースパーツと呼称している。このようなルースパーツ
は特に原子炉圧力容器底部や蒸気発生器底部に溜り易
く、プラントに悪影響を与える。ルースパーツがプラン
トに与える悪影響としてはチャンネルボックスの閉塞に
よる燃料棒の損傷、原子炉１次系の放射性クラッドの増
加、制御棒の駆動不能、蒸気発生器の損傷等が考えら
れ、さらにはプラント運転継続上並びに安全上重大な問
題が生起することが想定される。

このようにプラントにとって不具合の要因を作るルース
パーツを取り除くためには、先ず、ルースパーツがプラ
ントのどこに存在しているかを検知する必要があり、こ
のためのルースパーツ検知方法としてはプラント機器等
の容器および配管の内壁と衝撃することにより発生する
衝撃音を検出して、この衝撃音に基づいてルースパーツ
の衝撃位置を標定するようにしたルースパーツ位置標定
方法は既に提案されたところである。例えば、複数の衝
撃音検査器えの衝撃波の到達時間差データを直接利用す
る時間差直示方法等が提案されている。しかしながらこ
のような従来のルースパーツ標定方法では、衝撃音標定
位置推定ゾーンに信号の伝わらない部分が存在している
ような場合には信号発生源を正確に探査することができ
ないという不具合があった。

［発明の目的］本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、例えばプラント機器等の容器および配管内のように
任意形状をもった媒体中の適宜個所にセンサーを設置し
て、このセンサーにより衝撃音等の信号発生源を探査す
るようにした信号発生源探査方法を提供するにある。

［発明の概要］本発明は、上記目的を達成するために、任意形状を有す
る媒体中における信号発生源探査方法において、この媒
体中に設置した複数のセンサーの各位置を予め記憶して
おき、信号発生源からの信号が最初に到達したセンサー
を基準センサーとし、この基準センサーに信号が到達し
た時刻から他のセンサーごとに信号が到達するまでの時
刻の差の時間と当該媒体における音速の積から距離を求
め、前記他の各センサーを中心として各センサーごとに
前記距離に相当する領域を初期状態として設定し、この
設定された初期状態から時間を遡って信号が伝達しない
領域のコーナーに達したなら、そのコーナーを中心とし
て信号到達時間遅れの円弧を描き、各検出器からの等し
い信号到達時間遅れである円弧の交点を信号発生源と推
定することを特徴とする。

次に、本発明による信号発生源探査方法の原理について
説明する。

音のように媒質の振動が順次伝えられるような信号は、
媒質が存在しない空間においては伝播しない。また、超
高周波の振動でない限り信号はいわゆる無指向性の波動
によって伝わる。このような信号伝播が行なわれる場
合、伝播距離／伝播速度の値は、伝播速度が一定である
限り伝播距離と一義的に対応する。したがって、検出器
の取り付け位置の違いによる信号到達時刻遅れの差は、
検出器と信号発生位置の距離差に対応するので、信号到
達時間差を信号伝播距離差に置きかえることができる。

第１図(a)はHP位置で信号が発生した場合に検出器Ｐ₁，
Ｐ₂，Ｐ₃に信号が伝わってゆく様子を示した図である。
すなわち時刻ｔ₀に発生した信号は、時刻ｔ₁，ｔ₂と時
間を経て、時刻ｔ₅で検出器Ｐ₁に、時刻ｔ₆で検出器Ｐ₂
に、時刻ｔ₈で検出器Ｐ₈に到達した。この場合得られる
情報は、検出器Ｐ₁に対して０、検出器Ｐ₂に対してΔ
ｔ、検出器Ｐ₃に対して３Δｔという信号到達時間遅れ
の情報と検出器Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃の位置の情報である。

第１図(b)は、前記した各検出器Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃の信号到
達時間遅れに関する情報と位置に関する情報から信号発
生源を探査する原理を説明するための図である。今、得
られている位置に関する情報から、検出器Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ
₃の位置は決定出来る。また、信号到達時間遅れに関す
る情報から検出器Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃に対して、それぞれ
０，Δｔ，３Δｔの距離以上離れた地点で信号が発生し
ていることが分る。この範囲を第１図(b)では斜線を入
れている。次に、各検出器Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃に伝わる信号
を現在の状態から各検出器Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃への時間遅れ
に対して、それぞれΔｔを加えて時間を溯ると、すなわ
ち第１図ａの検出器Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃がそれぞれ受信した
時刻ｔ₅，ｔ₆，ｔ₈から時刻ｔ₀へと信号到達時間遅れの
同心円を溯っていくと第１図(b)上では次第に信号発生
源HPを追い込むようになり、三者の同心円の交点が信号
発生源HPと推定することができる。このようにして信号
発生源HPを探査してゆくことができる。

第１図(c)は、信号の伝わらない領域Ｃが存在する場合
であり、このため信号の伝わる領域も信号が直線的に伝
わる領域Ａと信号が屈折しなければ伝わらない領域Ｂに
分類される。領域Ａについては、ある時刻ｔにおける信
号の位置は、等距離曲線で描けるが、領域Ｂについては
第１図(c)に示すように領域ＣのコーナＰ_Kがあたかも信
号発生源のようにＰ_Kを中心とした等距離曲線によって
描かれるようになる。この現象は第１図(d)に示したよ
うに波動の伝播が、実はとても小さなΔｔ円の接線の連
続によって示されることに起因する。また、この現象
は、信号の伝わらない領域Ｃが存在する箇所では、独立
して発生する。従って、領域Ｃがいかに複雑な場合で
も、その近傍では前記と同じ現象が繰り返される。

このように信号の伝わらない領域Ｃが存在する場合の信
号発生源の探査においては、信号が伝達する形状を予じ
め作図する必要があり、この予じめ作図する点がとくに
前記の第１図(b)の信号発生源の探査方法と異なる。

すなわち、信号が伝達する形状に関する情報を記入また
は入力した図面に、さらに、各検出器の位置に関する情
報並びに各検出器の信号到達時間遅れに関する情報を記
入または入力した後、最初に信号を検出した検出器を基
準として各検出器における信号到達時間遅れに相当する
部分に斜線を入れて、初期状態とする。次に時間を溯っ
て、信号が伝達しない領域のコーナーに達したならば、
このコーナーを中心とした信号到達時間遅れの円弧を描
いてゆくと、各検出器からの等しい信号到達時間遅れで
ある円弧の交点が信号発生源と推定することができる。
このように、各検出器からの等しい信号到達時間遅れの
円弧によって信号発生源は図面あるいはカラーディスプ
レイ上等で追い込むようにして探査することができる。

［発明の実施例］本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図(a)乃至(c)は、任意形状を有する媒体中における
信号発生源探査方法を説明するための図であり、二次元
の場合についての信号源推定経過を示したものである。
同図に示すように、容器１内に信号が伝達しない障害物
２，３，４があるため、信号を伝播する媒体が占めてい
る空間５は任意形状を有することとなる。６，７，８は
センサーである。

今、第２図(a)において、例えば衝撃音が発生して、そ
の信号をセンサー６，７では同時に受信し、センサー８
ではこれからｔ₁後に受信したとする。

先ず、本発明の信号発生源探査方法における初期状態の
設定について説明する。信号が伝達する形状に関する情
報については一般的には予じめ調査する必要があるが、
発電プラント、化学プラント等においては設計段階にお
いて知ることができるので既知と考えてよい。また、各
センサーの位置に関する情報は当然のことながら既知と
考えられる。さらに、各センサーの信号到達時間遅れに
関する情報は実機で受信することによって知ることがで
きる。つまり、本実施例では、センサー６，７は同時に
受信しているので、この受信した時刻を基準とすれば、
センサー８では、この基準時刻よりｔ₁に受信したこと
になる。

第２図(a)は、信号が伝播する形状、各センサーの位置
及び各センサーの信号到達時間遅れに関する情報に基づ
いて信号源探査方法の初期状態を図示したものである。
すなわち、第２図(a)はセンサー８が信号を受信した時
点からｔ₁時間溯った場合の各センサー６，７，８から
の信号到達領域を斜線で表わすと、センサー６，７に関
しては点で表示され、センサー８に関しては第２図(a)
のように斜線が施される。しかして、第２図(a)におい
て、例えばコーナＰ₁より左側の斜線部分は、センサー
８からの信号が直線的に伝わらない領域であるので、こ
の領域はコーナＰ₁を中心として信号が伝播することに
なる。コーナＰ₂の上側の斜線部分、コーナＰ₃の下側斜
線部分は共にセンサー８からの信号が直線的に伝わらな
い領域であるので、コーナＰ₁の場合と全く同様な信号
の伝播をする。

次に、第２図(a)の初期状態より時間が溯った状態を表
示すると、各センサー６，７，８における斜線を施した
部分は第２図(b)に示すように大きくなる。この斜線を
施した領域の外周をセンサーの包絡線ということにす
る。さらに時間を遡って各センサー６，７，８の各包絡
線が一点HPで交った状態を表わしたのが、第２図(c)で
あり、この交点HPが信号発生源と推定するものである。

第３図は、以上説明した本発明の信号発生源探査方法を
フローチャートで表わしたものである。すなわち、信号
発生源探査指令を出すと、先ず、信号が伝播する空間の
形状を記憶させる。次に各センサーの位置および各セン
サーの信号到達時間遅れを入力する。これらの信号伝播
空間の形状、各センサーの位置および各センサーの信号
到達時間遅れに基づいて、信号発生源探査の初期状態を
設定する。この初期状態からさらに時間を溯り、この溯
った時間に相当する信号の伝播距離を算出し、この伝播
距離の算出のつどカラーディスプレイまたはプリンタ等
の出力表示装置で経過を表示し、各センサーの包絡線が
一点で交わるので、信号到達時間遅れの変更を行い、こ
れに基づいて初期状態からこの時間遅れの変更に相当す
る信号の伝播距離を算出して、これを出力表示装置で表
示するものである。そしてこのように各センサーの包絡
線によって信号発生源を追込んでゆきこの包絡線が一点
で交わったならば、その交点の位置を信号発生源として
推定して、信号発生源探査指令は終了となる。

上記実施例は、簡単のため平面である二次元についての
信号発生源探査方法について説明したが、三次元の場合
については単に立体的になる点が相違するのみで上記実
施例の信号発生源探査方法についての場合と全く同様に
行なうことができることは勿論である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の信号発生源探査方法によ
れば信号の伝わらない領域を有する任意形状をもった媒
体中で発生した信号源でも正確に探査することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)は信号が伝播する様子を示した図、第１図(b)
は本発明の信号発生源探査方法の原理を説明するための
図、第１図(c)は信号が伝わらない領域が存在する場合
の信号が伝播する様子を示した図、第１図(d)は第１図
(c)に示した信号伝播を説明するための図、第２図(a)乃
至(c)は本発明の一実施例の信号発生源探査方法を説明
するための図、第３図は第２図の信号発生源探査方法の
フローチャートである。２，３，５…信号が伝達しない障害物５…信号が伝播する空間６，７，８…センサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】任意形状を有する媒体中における信号発生
源探査方法において、この媒体中に設置した複数のセン
サーの各位置を予め記憶しておき、信号発生源からの信
号が最初に到達したセンサーを基準センサーとし、この
基準センサーに信号が到達した時刻から他のセンサーご
とに信号が到達するまでの時刻の差の時間と当該媒体に
おける音速の積から距離を求め、前記他の各センサーを
中心として各センサーごとに前記距離に相当する領域を
初期状態として設定し、この設定された初期状態から時
間を遡って信号が伝達しない領域のコーナーに達したな
ら、そのコーナーを中心として信号到達時間遅れの円弧
を描き、各検出器からの等しい信号到達時間遅れである
円弧の交点を信号発生源と推定することを特徴とする信
号発生源探査方法。