JPH08313499A - 配管内部状態識別方法とその装置 - Google Patents
配管内部状態識別方法とその装置Info
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- JPH08313499A JPH08313499A JP7117272A JP11727295A JPH08313499A JP H08313499 A JPH08313499 A JP H08313499A JP 7117272 A JP7117272 A JP 7117272A JP 11727295 A JP11727295 A JP 11727295A JP H08313499 A JPH08313499 A JP H08313499A
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- pipe
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Abstract
(57)【要約】
【目的】 配管一般内部での各種状態を、反射部位とそ
の反射部位での形状として音波により高精度に、しかも
速やかに識別すること。 【構成】 送信音波パルスの周波数更新の度に、配管内
部への送信音波パルスに対する反射音波パルス３２はそ
の送信音波パルス波形３１との間での相関処理結果３４
からは特徴量が求められるが、このように、反射部位対
応に抽出された特徴量（特徴量の、周波数の更新に伴う
変化パターン）は予め複数記憶されている標準特徴量
（特徴量の標準変化パターン）各々と比較照合されるこ
とによって、反射部位とその反射部位での形状の識別決
定３７が行われ得るものである。
の反射部位での形状として音波により高精度に、しかも
速やかに識別すること。 【構成】 送信音波パルスの周波数更新の度に、配管内
部への送信音波パルスに対する反射音波パルス３２はそ
の送信音波パルス波形３１との間での相関処理結果３４
からは特徴量が求められるが、このように、反射部位対
応に抽出された特徴量（特徴量の、周波数の更新に伴う
変化パターン）は予め複数記憶されている標準特徴量
（特徴量の標準変化パターン）各々と比較照合されるこ
とによって、反射部位とその反射部位での形状の識別決
定３７が行われ得るものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、配管内部での配管の相
互接続状態や分岐状態、曲り状態、エルボ状態、異常状
態などが音波により高精度に識別されるようにした配管
内部状態識別方法とその装置に関するものである。
互接続状態や分岐状態、曲り状態、エルボ状態、異常状
態などが音波により高精度に識別されるようにした配管
内部状態識別方法とその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、地中や地上、あるいは建物内部
等にはガスや上下水道用の配管を始めとして、電力ケー
ブルや各種通信ケーブルを収容するための配管が多数埋
設、あるいは敷設されているが、これら配管一般は内外
からの物理・化学的影響により経時的に次第に劣化され
る傾向にあるものとなっている。したがって、それら配
管に対しては、定期的点検により、あるいは必要に応じ
随時その内部状態（果たして、設計通りに配管が敷設さ
れているか否かの確認を含む）が点検された上、必要に
応じ随時適当な補修（内壁への防水コーティング処理
等）が施される必要があるものとなっている。配管に対
し補修が行われるに際しては、それに先立って、その配
管内部の劣化状態や配管相互接続状態が詳細に把握され
るべく、パイプカメラやファイバスコープが配管内部に
挿入されることによって、その配管内部が可視化画像と
して表示されたり、あるいは配管内部に通線体、または
センサが挿入されることによって、配管内部の各種状態
が間接的に知れるものとなっている。これによって、配
管内部での配管の継手による相互接続状態や分岐状態や
ベント（曲り）状態を始めとして、異物や折損の有無、
偏平状態などが知れるわけである。
等にはガスや上下水道用の配管を始めとして、電力ケー
ブルや各種通信ケーブルを収容するための配管が多数埋
設、あるいは敷設されているが、これら配管一般は内外
からの物理・化学的影響により経時的に次第に劣化され
る傾向にあるものとなっている。したがって、それら配
管に対しては、定期的点検により、あるいは必要に応じ
随時その内部状態（果たして、設計通りに配管が敷設さ
れているか否かの確認を含む）が点検された上、必要に
応じ随時適当な補修（内壁への防水コーティング処理
等）が施される必要があるものとなっている。配管に対
し補修が行われるに際しては、それに先立って、その配
管内部の劣化状態や配管相互接続状態が詳細に把握され
るべく、パイプカメラやファイバスコープが配管内部に
挿入されることによって、その配管内部が可視化画像と
して表示されたり、あるいは配管内部に通線体、または
センサが挿入されることによって、配管内部の各種状態
が間接的に知れるものとなっている。これによって、配
管内部での配管の継手による相互接続状態や分岐状態や
ベント（曲り）状態を始めとして、異物や折損の有無、
偏平状態などが知れるわけである。
【０００３】なお、この種の技術に関するものとして
は、特開昭６１ー２０２１５８号公報が挙げられる。こ
れによる場合、超音波、あるいは音波の周波数可変とし
て、管路端より管路内部に超音波、あるいは音波が送信
される度に、送信超音波、あるいは送信音波に対する反
射波についてはその伝播時間と反射係数が求められた
上、送信超音波、あるいは送信音波対応に得られる伝播
時間と反射係数は後に平均化処理されることによって、
管路変形等が推定可とされたものとなっている。また、
特開昭６１ー２９７５７号公報による場合、開放端より
管内部に送信された音波パルスに対する反射音波より、
管路内空断面積の変化程度とその変化位置が定量的、あ
るいは定性的に知れるものとなっている。
は、特開昭６１ー２０２１５８号公報が挙げられる。こ
れによる場合、超音波、あるいは音波の周波数可変とし
て、管路端より管路内部に超音波、あるいは音波が送信
される度に、送信超音波、あるいは送信音波に対する反
射波についてはその伝播時間と反射係数が求められた
上、送信超音波、あるいは送信音波対応に得られる伝播
時間と反射係数は後に平均化処理されることによって、
管路変形等が推定可とされたものとなっている。また、
特開昭６１ー２９７５７号公報による場合、開放端より
管内部に送信された音波パルスに対する反射音波より、
管路内空断面積の変化程度とその変化位置が定量的、あ
るいは定性的に知れるものとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配管内
部の状態が詳細に把握されるべく、パイプカメラやファ
イバスコープが配管内部に挿入される場合は、大掛かり
なその挿入作業に多くの時間が要される結果として、配
管内部の状態が速やかに把握され得ないものとなってい
る。また、上記特開昭６１ー２０２１５８号公報による
場合には、一般に配管内部で反射波の発生箇所としての
空断面積の変化位置は、通常使用される音波の波長より
短い距離内に連続して位置しており、その変化位置各々
について反射率を求めることは困難となっており、反射
率の平均値から反射部位の形状を識別することは困難と
なっている。更に、上記特開昭６１ー２９７５７号公報
による場合、反射部位の識別方法や装置としての実現方
法については何等具体的には記述されておらず、単に記
憶された反射波形より判定する方法では、距離が短く途
中に配管の分岐等が無い通信ケーブル収容管や電力ケー
ブル収容管のように、極めて限定された用途にしか適用
し得ないものとなっている。本発明の目的は、配管一般
のその内部での配管の相互接続状態や分岐状態、曲り状
態、エルボ状態、異常状態などが、反射部位とその反射
部位での形状として、音波により高精度に、しかも速や
かに識別され得る配管内部状態識別方法とその装置を供
するにある。
部の状態が詳細に把握されるべく、パイプカメラやファ
イバスコープが配管内部に挿入される場合は、大掛かり
なその挿入作業に多くの時間が要される結果として、配
管内部の状態が速やかに把握され得ないものとなってい
る。また、上記特開昭６１ー２０２１５８号公報による
場合には、一般に配管内部で反射波の発生箇所としての
空断面積の変化位置は、通常使用される音波の波長より
短い距離内に連続して位置しており、その変化位置各々
について反射率を求めることは困難となっており、反射
率の平均値から反射部位の形状を識別することは困難と
なっている。更に、上記特開昭６１ー２９７５７号公報
による場合、反射部位の識別方法や装置としての実現方
法については何等具体的には記述されておらず、単に記
憶された反射波形より判定する方法では、距離が短く途
中に配管の分岐等が無い通信ケーブル収容管や電力ケー
ブル収容管のように、極めて限定された用途にしか適用
し得ないものとなっている。本発明の目的は、配管一般
のその内部での配管の相互接続状態や分岐状態、曲り状
態、エルボ状態、異常状態などが、反射部位とその反射
部位での形状として、音波により高精度に、しかも速や
かに識別され得る配管内部状態識別方法とその装置を供
するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、送信音波パ
ルスの周波数が更新される度に、配管内部に送信された
該周波数の送信音波パルスに対するる反射音波パルスは
電気信号として受信された後にＡ／Ｄ変換された状態と
して、予め記憶されている該周波数対応の送信音波パル
ス波形との間で相関処理された上、相関処理結果として
一時記憶されるようにし、周波数対応に一時記憶されて
いる相関処理結果各々からは、特徴量としての極大点、
極小点各々についての情報が抽出された上、周波数対応
に抽出された特徴量の、周波数の更新に伴う変化パター
ンを予め複数記憶されている標準変化パターン各々と比
較照合することによって、配管内部での各種状態が反射
位置と該反射位置での形状として識別されることで達成
される。
ルスの周波数が更新される度に、配管内部に送信された
該周波数の送信音波パルスに対するる反射音波パルスは
電気信号として受信された後にＡ／Ｄ変換された状態と
して、予め記憶されている該周波数対応の送信音波パル
ス波形との間で相関処理された上、相関処理結果として
一時記憶されるようにし、周波数対応に一時記憶されて
いる相関処理結果各々からは、特徴量としての極大点、
極小点各々についての情報が抽出された上、周波数対応
に抽出された特徴量の、周波数の更新に伴う変化パター
ンを予め複数記憶されている標準変化パターン各々と比
較照合することによって、配管内部での各種状態が反射
位置と該反射位置での形状として識別されることで達成
される。
【０００６】また、装置構成としては、その構成要素と
して、配管の一端部に取付けされた状態で、該配管の内
部にｎ種類の周波数の送信音波パルスを平面波として順
次送信する音波送信子と、該音波送信子に対しｎ種類の
周波数対応の電気信号パルスを順次印加する信号発生回
路と、上記音波送信子と同一位置に取付けされた状態
で、上記送信音波パルス各々に対する反射音波パルスを
受信する音波受信子と、該音波受信子で順次受信される
反射音波パルスをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、該
Ａ／Ｄ変換回路からの、Ａ／Ｄ変換された反射音波パル
スを予め記憶されている該周波数対応の送信音波パルス
波形との間で相関処理した上、相関処理結果として一時
記憶した後、周波数対応に一時記憶されている相関処理
結果各々からは、特徴量としての極大点、極小点各々に
ついての情報が抽出された上、周波数対応に抽出された
特徴量の、周波数の更新に伴う変化パターンを予め複数
記憶されている標準変化パターン各々と比較照合するこ
とによって、配管内部での各種状態が反射部位と該反射
部位での形状として識別する信号処理回路とを少なくと
も含むようにして構成することで達成される。
して、配管の一端部に取付けされた状態で、該配管の内
部にｎ種類の周波数の送信音波パルスを平面波として順
次送信する音波送信子と、該音波送信子に対しｎ種類の
周波数対応の電気信号パルスを順次印加する信号発生回
路と、上記音波送信子と同一位置に取付けされた状態
で、上記送信音波パルス各々に対する反射音波パルスを
受信する音波受信子と、該音波受信子で順次受信される
反射音波パルスをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、該
Ａ／Ｄ変換回路からの、Ａ／Ｄ変換された反射音波パル
スを予め記憶されている該周波数対応の送信音波パルス
波形との間で相関処理した上、相関処理結果として一時
記憶した後、周波数対応に一時記憶されている相関処理
結果各々からは、特徴量としての極大点、極小点各々に
ついての情報が抽出された上、周波数対応に抽出された
特徴量の、周波数の更新に伴う変化パターンを予め複数
記憶されている標準変化パターン各々と比較照合するこ
とによって、配管内部での各種状態が反射部位と該反射
部位での形状として識別する信号処理回路とを少なくと
も含むようにして構成することで達成される。
【０００７】
【作用】送信音波パルスの周波数更新の度に、配管内部
に送信されたその周波数の送信音波パルスに対するる反
射音波パルスは電気信号として受信された後にＡ／Ｄ変
換された状態として、予め記憶されている該周波数対応
の送信音波パルス波形との間で相関処理された上、相関
処理結果として一時記憶されるようにしたものである。
これにより周波数対応の相関処理結果が得られるが、こ
れら相関処理結果各々からは、特徴量としての極大点、
極小点各々についての情報が抽出された上、これら周波
数対応に抽出された特徴量の、周波数の更新に伴う変化
パターンが予め複数記憶されている標準変化パターン各
々と比較照合される場合は、配管内部での各種状態が反
射部位と該反射部位での形状として識別され得るもので
ある。
に送信されたその周波数の送信音波パルスに対するる反
射音波パルスは電気信号として受信された後にＡ／Ｄ変
換された状態として、予め記憶されている該周波数対応
の送信音波パルス波形との間で相関処理された上、相関
処理結果として一時記憶されるようにしたものである。
これにより周波数対応の相関処理結果が得られるが、こ
れら相関処理結果各々からは、特徴量としての極大点、
極小点各々についての情報が抽出された上、これら周波
数対応に抽出された特徴量の、周波数の更新に伴う変化
パターンが予め複数記憶されている標準変化パターン各
々と比較照合される場合は、配管内部での各種状態が反
射部位と該反射部位での形状として識別され得るもので
ある。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を図１から図４により説明す
る。先ず本発明に係る識別対象について説明すれば、図
２は識別対象としての一例での配管内部状態を示したも
のである。図示のように、配管（例えば鋼管として構
成）２０一般は各種継手２１，２３，２４を介し、複数
組合された状態として様々に接続されることによって、
その内部が途中で分岐管２２に分岐接続されたり、その
方向がベント状態やエルボ状態を以て変更可とされてい
るが、これら分岐状態やベント状態、エルボ状態の存否
は勿論のこと、その配管内部での異物や配管自体の折損
の有無などを音波により識別しようというものである。
具体的には、配管２０の一端開口部にはアダプタ１９を
介し、音波送信子としてのスピーカ１と音波受信子とし
てのマイクロホン４が取付けられており、スピーカ１か
ら配管２０内部に向けては、音波がその周波数更新可と
して送信されるものとなっている。その音波は配管２０
内部で様々な要因により反射されるが、その反射音波は
マイクロホン４を介し受信された後、反射位置とその反
射位置での物理的形状にもとづく周波数特定に着目の
上、所望に処理されることによって、配管内部での各種
状態が反射位置と該反射位置での形状として識別されて
いるものである。
る。先ず本発明に係る識別対象について説明すれば、図
２は識別対象としての一例での配管内部状態を示したも
のである。図示のように、配管（例えば鋼管として構
成）２０一般は各種継手２１，２３，２４を介し、複数
組合された状態として様々に接続されることによって、
その内部が途中で分岐管２２に分岐接続されたり、その
方向がベント状態やエルボ状態を以て変更可とされてい
るが、これら分岐状態やベント状態、エルボ状態の存否
は勿論のこと、その配管内部での異物や配管自体の折損
の有無などを音波により識別しようというものである。
具体的には、配管２０の一端開口部にはアダプタ１９を
介し、音波送信子としてのスピーカ１と音波受信子とし
てのマイクロホン４が取付けられており、スピーカ１か
ら配管２０内部に向けては、音波がその周波数更新可と
して送信されるものとなっている。その音波は配管２０
内部で様々な要因により反射されるが、その反射音波は
マイクロホン４を介し受信された後、反射位置とその反
射位置での物理的形状にもとづく周波数特定に着目の
上、所望に処理されることによって、配管内部での各種
状態が反射位置と該反射位置での形状として識別されて
いるものである。
【０００９】さて、本発明による配管内部状態識別装置
について説明すれば、図１はその一例での構成を示した
ものである。図示のように、ＣＰＵ１４による制御下
に、信号発生回路３からはｎ種類の周波数対応の電気信
号パルス（正弦波１サイクル分）が適当な時間間隔を以
て順次発生された上、電力増幅回路２を介しスピーカ１
に印加されることによって、スピーカ１からは送信音波
パルスが平面波として順次配管２０内部に順次送信され
るものとなっている。一方、その配管２０内部からの、
送信音波パルス各々に対する反射音波パルスはマイクロ
ホン４で受信された上、増幅回路５、利得制御回路６を
介しＡ／Ｄ変換器７でＡ／Ｄ変換されるものとなってい
る。Ａ／Ｄ変換器７からの、送信音波パルス各々に対す
る反射音波パルスはＡ／Ｄ変換された状態として、ＣＰ
Ｕ１４を介しディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１５で、メモリ１６に予め記憶されている対応送信音波
パルス波形との間で相関処理された上、その相関処理結
果はメモリ１６に一旦退避記憶されているものである。
送信音波パルス対応に得られる相関処理結果は後に所定
に処理されるが、これについては後述するところであ
る。なお、本例では、マイクロホン４以外にマイクロホ
ン８が用意された上、マイクロホン４，８が配管２０内
部に適当な間隔を以て設置された上、これらマイクロホ
ン４，８各々で受信される反射音波パルスの位相差が識
別可とされたものとなっている。これにより反射音波パ
ルスの到来方向が可能となり、２方向に対する同時識別
処理が可能となるものである。また、反射音波パルスの
受信に際して、その反射音波パルスはその発生位置に応
じた利得を以て増幅されるべく、利得制御回路６，１０
各々での利得はＣＰＵ１４により連続的に可変設定され
るものとなっている。
について説明すれば、図１はその一例での構成を示した
ものである。図示のように、ＣＰＵ１４による制御下
に、信号発生回路３からはｎ種類の周波数対応の電気信
号パルス（正弦波１サイクル分）が適当な時間間隔を以
て順次発生された上、電力増幅回路２を介しスピーカ１
に印加されることによって、スピーカ１からは送信音波
パルスが平面波として順次配管２０内部に順次送信され
るものとなっている。一方、その配管２０内部からの、
送信音波パルス各々に対する反射音波パルスはマイクロ
ホン４で受信された上、増幅回路５、利得制御回路６を
介しＡ／Ｄ変換器７でＡ／Ｄ変換されるものとなってい
る。Ａ／Ｄ変換器７からの、送信音波パルス各々に対す
る反射音波パルスはＡ／Ｄ変換された状態として、ＣＰ
Ｕ１４を介しディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）
１５で、メモリ１６に予め記憶されている対応送信音波
パルス波形との間で相関処理された上、その相関処理結
果はメモリ１６に一旦退避記憶されているものである。
送信音波パルス対応に得られる相関処理結果は後に所定
に処理されるが、これについては後述するところであ
る。なお、本例では、マイクロホン４以外にマイクロホ
ン８が用意された上、マイクロホン４，８が配管２０内
部に適当な間隔を以て設置された上、これらマイクロホ
ン４，８各々で受信される反射音波パルスの位相差が識
別可とされたものとなっている。これにより反射音波パ
ルスの到来方向が可能となり、２方向に対する同時識別
処理が可能となるものである。また、反射音波パルスの
受信に際して、その反射音波パルスはその発生位置に応
じた利得を以て増幅されるべく、利得制御回路６，１０
各々での利得はＣＰＵ１４により連続的に可変設定され
るものとなっている。
【００１０】ここで、反射音波パルスの発生メカニズム
について説明すれば、以下のようである。即ち、図４
（Ａ）に示すように、送信音波パルスはその波長が配管
２０の内径（直径）に比し十分大きく設定されており、
したがって、このような条件下では、送信音波パルスは
配管２０内部を平面波として伝播され得るものとなって
いる。さて、配管２０内部では、送信音波パルスは粒子
速度に着目した場合、その内空断面積が変化する位置で
反射率Ｙ（＝Ｘ(Ａ２−Ａ１)／(Ａ２＋Ａ１)）を以て反
射されるものとなっている。但し、Ａ１，Ａ２は内空断
面積が変化する位置前後での内空断面積、Ｘは空断面積
が変化する位置へ入射される音波パルスの振幅である。
反射率Ｙは空断面積が変化する位置から反射される音波
パルスの振幅として定義されているわけである。図４
（Ｂ）に示すように、内空断面積が小から大に変化する
位置では、反射音波パルスは送信音波パルスと同位相の
相似波形として発生される一方、これとは逆に、内空断
面積が大から小に変化する位置では、反射音波パルスは
送信音波パルスと逆位相の相似波形として発生されるも
のとなっている。内空断面積が変化する２つの位置間の
距離Ｌが送信音波パルスの１／２波長以上離れている場
合には、上記した如くにして、単純な反射音波パルス波
形が得られるが、それら２つの位置間の距離Ｌが送信音
波パルスの１／２波長以内にある場合は、それら２つの
位置各々からの反射音波パルスが相互干渉する結果とし
て、送信音波パルスに対する反射音波パルスとしては、
その送信音波パルスとは非相似な波形（２つの位置各々
からの反射音波パルスの合成波形）として得られるもの
となっている。
について説明すれば、以下のようである。即ち、図４
（Ａ）に示すように、送信音波パルスはその波長が配管
２０の内径（直径）に比し十分大きく設定されており、
したがって、このような条件下では、送信音波パルスは
配管２０内部を平面波として伝播され得るものとなって
いる。さて、配管２０内部では、送信音波パルスは粒子
速度に着目した場合、その内空断面積が変化する位置で
反射率Ｙ（＝Ｘ(Ａ２−Ａ１)／(Ａ２＋Ａ１)）を以て反
射されるものとなっている。但し、Ａ１，Ａ２は内空断
面積が変化する位置前後での内空断面積、Ｘは空断面積
が変化する位置へ入射される音波パルスの振幅である。
反射率Ｙは空断面積が変化する位置から反射される音波
パルスの振幅として定義されているわけである。図４
（Ｂ）に示すように、内空断面積が小から大に変化する
位置では、反射音波パルスは送信音波パルスと同位相の
相似波形として発生される一方、これとは逆に、内空断
面積が大から小に変化する位置では、反射音波パルスは
送信音波パルスと逆位相の相似波形として発生されるも
のとなっている。内空断面積が変化する２つの位置間の
距離Ｌが送信音波パルスの１／２波長以上離れている場
合には、上記した如くにして、単純な反射音波パルス波
形が得られるが、それら２つの位置間の距離Ｌが送信音
波パルスの１／２波長以内にある場合は、それら２つの
位置各々からの反射音波パルスが相互干渉する結果とし
て、送信音波パルスに対する反射音波パルスとしては、
その送信音波パルスとは非相似な波形（２つの位置各々
からの反射音波パルスの合成波形）として得られるもの
となっている。
【００１１】ところで、図２で既に説明したように、配
管２０一般は配管構成部品としての各種継手２１，２
３，２４を介し複数組合された状態として構成された
上、反射部位としての継手各々ではまた、内空断面積が
２つの位置で変化するものとなっているが、内空断面積
が変化する２つの位置間の距離Ｌは送信音波パルスの１
／２波長以内にある場合が殆どであることから、反射音
波パルス波形一般は複雑な波形としてマイクロホン４で
受信されるものであることは否めないものとなってい
る。しかしながら、反射音波パルス波形は配管構成部品
の物理的寸法と送信音波パルスの波長との関係から一意
的に定まることから、反射音波パルス波形から識別上、
有効とされた特徴量を送信音波パルスの周波数対応に抽
出した上、予め標準的に得られている特徴量と比較照合
することによっては、送信音波パルスの反射部位とその
部位での形状が高精度に識別され得るものである。もし
も、予期せぬ位置から反射音波パルスが受信された場合
には、何等かの異常、即ち、設計通りに配管が接続され
ていないか、または異物、あるいは折損が存在するもの
として、詳細に解析処理されればよいものである。
管２０一般は配管構成部品としての各種継手２１，２
３，２４を介し複数組合された状態として構成された
上、反射部位としての継手各々ではまた、内空断面積が
２つの位置で変化するものとなっているが、内空断面積
が変化する２つの位置間の距離Ｌは送信音波パルスの１
／２波長以内にある場合が殆どであることから、反射音
波パルス波形一般は複雑な波形としてマイクロホン４で
受信されるものであることは否めないものとなってい
る。しかしながら、反射音波パルス波形は配管構成部品
の物理的寸法と送信音波パルスの波長との関係から一意
的に定まることから、反射音波パルス波形から識別上、
有効とされた特徴量を送信音波パルスの周波数対応に抽
出した上、予め標準的に得られている特徴量と比較照合
することによっては、送信音波パルスの反射部位とその
部位での形状が高精度に識別され得るものである。もし
も、予期せぬ位置から反射音波パルスが受信された場合
には、何等かの異常、即ち、設計通りに配管が接続され
ていないか、または異物、あるいは折損が存在するもの
として、詳細に解析処理されればよいものである。
【００１２】ここで、本発明に係る配管内部状態識別処
理について図４（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ、図３によ
り説明すれば以下のようである。即ち、図４（Ａ）に示
すように、ある継手を反射部位として、これに送信音波
パルスが入射される場合を想定すれば、その反射部位に
おける内空断面積が変化する２つの位置（前縁位置、後
縁位置）各々からは反射音波パルスが発生された上、そ
れら反射音波パルスが合成された状態としてマイクロホ
ン４で受信された後、Ａ／Ｄ変換器７でＡ／Ｄ変換され
た上、元の反射音波情報が得られるべく、ディジタルシ
グナルプロセッサ（ＤＳＰ）１５で、メモリ１６に予め
記憶されている対応送信音波パルス波形との間で、１波
長分のウインドウが設定された状態で相関処理される
が、このような相関処理は送信音波パルスの周波数が更
新された上、送信音波パルスが発生される度に行われる
ものとなっている。これを図３により一連の処理として
説明すれば、送信音波パルスの周波数が更新された上、
送信音波パルスが発生される度に、その送信音波パルス
に対する反射音波パルス３２はその送信音波パルス波形
３１との間で相関処理３３が行われているものである。
その相関処理結果３４からは、具体的には、対としての
極大点（極大値Ｐ１）および極小点（極小値Ｐ２）、更
にはそれら極大点、極小点間の距離Ｔが周波数対応の特
徴量として求められた上、メモリ１６に一時記憶されて
いるものである。このように、反射部位対応に複数の特
徴量の抽出処理３６がディジタルシグナルプロセッサ１
５で行われているものであるが、これら反射部位対応に
抽出された特徴量（特徴量の、周波数の更新に伴う変化
パターン）は同じくメモリ１６に予め複数記憶されてい
る標準特徴量（特徴量の標準変化パターン）各々とディ
ジタルシグナルプロセッサ１５で比較照合されることに
よって、反射部位とその反射部位での形状の識別決定３
７が行われているものである。なお、図１に示す表示制
御回路１７および表示器１８はディジタルシグナルプロ
セッサ１５による中間処理結果や識別結果をモニタ表示
するためのものである。
理について図４（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ、図３によ
り説明すれば以下のようである。即ち、図４（Ａ）に示
すように、ある継手を反射部位として、これに送信音波
パルスが入射される場合を想定すれば、その反射部位に
おける内空断面積が変化する２つの位置（前縁位置、後
縁位置）各々からは反射音波パルスが発生された上、そ
れら反射音波パルスが合成された状態としてマイクロホ
ン４で受信された後、Ａ／Ｄ変換器７でＡ／Ｄ変換され
た上、元の反射音波情報が得られるべく、ディジタルシ
グナルプロセッサ（ＤＳＰ）１５で、メモリ１６に予め
記憶されている対応送信音波パルス波形との間で、１波
長分のウインドウが設定された状態で相関処理される
が、このような相関処理は送信音波パルスの周波数が更
新された上、送信音波パルスが発生される度に行われる
ものとなっている。これを図３により一連の処理として
説明すれば、送信音波パルスの周波数が更新された上、
送信音波パルスが発生される度に、その送信音波パルス
に対する反射音波パルス３２はその送信音波パルス波形
３１との間で相関処理３３が行われているものである。
その相関処理結果３４からは、具体的には、対としての
極大点（極大値Ｐ１）および極小点（極小値Ｐ２）、更
にはそれら極大点、極小点間の距離Ｔが周波数対応の特
徴量として求められた上、メモリ１６に一時記憶されて
いるものである。このように、反射部位対応に複数の特
徴量の抽出処理３６がディジタルシグナルプロセッサ１
５で行われているものであるが、これら反射部位対応に
抽出された特徴量（特徴量の、周波数の更新に伴う変化
パターン）は同じくメモリ１６に予め複数記憶されてい
る標準特徴量（特徴量の標準変化パターン）各々とディ
ジタルシグナルプロセッサ１５で比較照合されることに
よって、反射部位とその反射部位での形状の識別決定３
７が行われているものである。なお、図１に示す表示制
御回路１７および表示器１８はディジタルシグナルプロ
セッサ１５による中間処理結果や識別結果をモニタ表示
するためのものである。
【００１３】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１，２に
よる場合は、配管一般のその内部での配管の相互接続状
態や分岐状態、曲り状態、エルボ状態、異常状態など
が、反射部位とその反射部位での形状として、音波によ
り高精度に、しかも速やかに識別され得る配管内部状態
識別方法とその装置が得られるものとなっている。
よる場合は、配管一般のその内部での配管の相互接続状
態や分岐状態、曲り状態、エルボ状態、異常状態など
が、反射部位とその反射部位での形状として、音波によ
り高精度に、しかも速やかに識別され得る配管内部状態
識別方法とその装置が得られるものとなっている。
【図１】図１は、本発明による配管内部状態識別装置の
一例での構成を示す図
一例での構成を示す図
【図２】図２は、本発明に係る識別対象としての一例で
の配管内部状態を示す図
の配管内部状態を示す図
【図３】図３は、本発明に係る配管内部状態識別処理を
説明するための図
説明するための図
【図４】図４（Ａ），（Ｂ）は、送信音波パルスに対す
る、反射部位からの反射音波パルスの発生メカニズムと
その反射音波パルスの受信処理を説明するための図
る、反射部位からの反射音波パルスの発生メカニズムと
その反射音波パルスの受信処理を説明するための図
１…スピーカ（音波送信子）、３…信号発生回路、４…
マイクロホン、７…Ａ／Ｄ変換回路、１４…ＣＰＵ、１
５…ディジタルシグナルプロセッサ、１６…メモリ
マイクロホン、７…Ａ／Ｄ変換回路、１４…ＣＰＵ、１
５…ディジタルシグナルプロセッサ、１６…メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 博 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町393番地 日 立湘南電子株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 送信音波パルスの周波数がｎ（ｎ：２以
上の整数、以下、同様）種類に亘って順次更新可とし
て、配管内部に平面波として送信された送信音波パルス
に対する反射音波パルスを受信処理することによって、
該配管内部での各種状態が反射位置と該反射位置での形
状として識別されるようにした配管内部状態識別方法で
あって、送信音波パルスの周波数が更新される度に、配
管内部に送信された該周波数の送信音波パルスに対する
る反射音波パルスは電気信号として受信された後にＡ／
Ｄ変換された状態として、予め記憶されている該周波数
対応の送信音波パルス波形との間で相関処理された上、
相関処理結果として一時記憶されるようにし、周波数対
応に一時記憶されている相関処理結果各々からは、特徴
量としての極大点、極小点各々についての情報が抽出さ
れた上、周波数対応に抽出された特徴量の、周波数の更
新に伴う変化パターンを予め複数記憶されている標準変
化パターン各々と比較照合することによって、配管内部
での各種状態が反射部位と該反射部位での形状として識
別されるようにした配管内部状態識別方法。 - 【請求項２】 送信音波パルスの周波数がｎ種類に亘っ
て順次更新可として、配管内部に平面波として送信され
た送信音波パルスに対する反射音波パルスを受信処理す
ることによって、該配管内部での各種状態が反射位置と
該反射位置での形状として識別されるようにした配管内
部状態識別装置であって、配管の一端部に取付けされた
状態で、該配管の内部にｎ種類の周波数の送信音波パル
スを平面波として順次送信する音波送信子と、該音波送
信子に対しｎ種類の周波数対応の電気信号パルスを順次
印加する信号発生回路と、上記音波送信子と同一位置に
取付けされた状態で、上記送信音波パルス各々に対する
反射音波パルスを受信する音波受信子と、該音波受信子
で順次受信される反射音波パルスをＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄ変換回路と、該Ａ／Ｄ変換回路からの、Ａ／Ｄ変換さ
れた反射音波パルスを予め記憶されている該周波数対応
の送信音波パルス波形との間で相関処理した上、相関処
理結果として一時記憶した後、周波数対応に一時記憶さ
れている相関処理結果各々からは、特徴量としての極大
点、極小点各々についての情報が抽出された上、周波数
対応に抽出された特徴量の、周波数の更新に伴う変化パ
ターンを予め複数記憶されている標準変化パターン各々
と比較照合することによって、配管内部での各種状態が
反射部位と該反射部位での形状として識別する信号処理
回路と、を少なくとも含む構成の配管内部状態識別装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11727295A JP3619893B2 (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 配管内部状態識別方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11727295A JP3619893B2 (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 配管内部状態識別方法とその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313499A true JPH08313499A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3619893B2 JP3619893B2 (ja) | 2005-02-16 |
Family
ID=14707657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11727295A Expired - Fee Related JP3619893B2 (ja) | 1995-05-16 | 1995-05-16 | 配管内部状態識別方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3619893B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309838A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Non-Destructive Inspection Co Ltd | 管路検査方法及びこれに用いる管路検査装置 |
| WO2009063778A1 (ja) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 操作位置検出器およびその応用装置 |
| CN104373821A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-02-25 | 天津科技大学 | 基于声学主动激励的天然气管道安全监测装置 |
| JP2021139789A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 三菱電機株式会社 | 位置推定装置、位置推定システム、位置推定方法及びプログラム |
-
1995
- 1995-05-16 JP JP11727295A patent/JP3619893B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007309838A (ja) * | 2006-05-19 | 2007-11-29 | Non-Destructive Inspection Co Ltd | 管路検査方法及びこれに用いる管路検査装置 |
| WO2009063778A1 (ja) * | 2007-11-12 | 2009-05-22 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 操作位置検出器およびその応用装置 |
| JP4831236B2 (ja) * | 2007-11-12 | 2011-12-07 | 株式会社村田製作所 | 操作位置検出器およびその応用装置 |
| US8375794B2 (en) | 2007-11-12 | 2013-02-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Operation-position detector and application thereof |
| US8813568B2 (en) | 2007-11-12 | 2014-08-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Operation-position detector and application thereof |
| CN104373821A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-02-25 | 天津科技大学 | 基于声学主动激励的天然气管道安全监测装置 |
| JP2021139789A (ja) * | 2020-03-06 | 2021-09-16 | 三菱電機株式会社 | 位置推定装置、位置推定システム、位置推定方法及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3619893B2 (ja) | 2005-02-16 |
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