JPH10123108A - 管検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 管内空断面積があまり変化しない釘等の細長
い異物等が管内に存在する場合でも、その異物の存在を
音響信号により識別することの可能な管検査方法を提供
すること。 【解決手段】 管Ｔの一端Ｔ１に取り付けた送信子１４
から音響信号を管Ｔ内部に送信すると共に、同じくこの
管Ｔの一端Ｔ１に取り付けた受信子１５により管Ｔ内で
反射した音響信号を受信する。受信された音響信号から
フィルター７により一部の周波数を除去する。管Ｔの一
端Ｔ１からより他端Ｔ２側に近い位置を検査する際に前
記フィルター７のしきい値をより低く設定しつつ、同じ
反射源に基づく音響信号についてフィルター７通過前後
の信号強度を比較する。このしきい値を段階的に変化さ
せる度に、音響信号の送信及び受信を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管内部に侵入する
異物、例えば管の釘の突き刺さりや貫通等を検査するに
適した管検査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ステンレスの薄板管を蛇腹状に成
形したフレキシブル管が種々の配管用に多用されてい
る。この種のフレキシブル管は、管を自由に屈曲させる
ことが可能であるため、配管の作業性が極めて良い。そ
の反面、管自体が薄板で形成されているため、釘等が管
に突き刺さったり貫通する場合がある。

【０００３】一方、管検査の手法としては、例えば、特
公平７−１１６８号（特開昭６１−２９７５７号）公報
に記載の如く、音響パルスにより、管内の状況を検査す
る方法が提唱されている。同公報によれば、照射波と管
内からの反射波との位相を比較することにより、反射波
発生位置で管内空断面積が大きくなっているのか小さく
なっているのかを判定している。

【０００４】同従来方法によれば、管内空断面積の変化
程度が比較的大きな、配管の潰れ、水又は土の侵入等の
原因による場合は上述の位相の比較を行い易いので、そ
の検出が容易である。しかし、管に対する釘の突き刺さ
りや貫通等は、管内空断面積があまり変化しないので、
上述の位相の比較を行い難い。したがって、上記公報に
記載の如き従来技術では、釘の突き刺さり等の原因によ
る管内の異常は非常に識別し難いという限界があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術の実状
に鑑みて、本発明は、管内空断面積があまり変化しない
釘等の細長い異物等が管内に存在する場合でも、その異
物の存在を音響信号により識別することの可能な管検査
方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る管検査装置の特徴は、管の一端に取り
付けた送信子から音響信号を管内部に送信すると共に、
同じくこの管の一端に取り付けた受信子により管内で反
射した音響信号を受信し、受信された音響信号からフィ
ルターにより一部の周波数を除去し、前記管の一端から
より他端側に近い位置を検査する際に前記フィルターの
しきい値をより低く設定しつつ、同じ反射源に基づく音
響信号について前記フィルター通過前後の信号強度を比
較することにある。特に、前記フィルター通過前後の信
号を双方とも認識するには、前記フィルターとして、受
信された音響信号から少なくとも低域側周波数を前記一
部の周波数として除去するハイパスフィルターを用いる
ことが望ましい。

【０００７】発明者らの実験によれば、管内空断面積が
あまり変化しない釘等の細長い異物等が管内に存在する
場合、管に孔が開いていたり土等で管が閉塞している場
合に比較して、反射波の低周波成分の割合が低いことが
判明した。したがって、同じ反射源に基づく音響信号に
ついて、低周波成分を除去するハイパスフィルター通過
前後の信号強度を比較すると、釘等による反射波はハイ
パスフィルターの通過前後でその強度の差は僅かであ
り、換言すれば、ハイパスフィルターの通過前後でその
強度の減衰率は小さい。また、発明者らの他の実験によ
れば、管の音響信号入射側の一端からより他端側に近い
位置を検査する際に、ハイパスフィルターのしきい値を
より低く設定することで、かかるフィルター通過前後の
音響信号の減衰率を釘等について小さく維持でき、且
つ、信号のＳ／Ｎ比をも向上できることが判明した。

【０００８】本発明を実施するに当たっては、前記しき
い値を段階的に変化させる度に前記音響信号の送信及び
受信を行うようにしてもよい。すなわち、音響信号入射
側からの距離範囲を適当に区分し、各区分毎に上述の減
衰率を十分小さく維持でき且つＳ／Ｎ比も十分な周波数
のしきい値を割り付けて、音響信号の送受信を行えばよ
い。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施形態について説明する。本実施形態及び以下の
実施例では、蛇腹状に形成した直径２５ｍｍ程度のステ
ンレス鋼製のフレキシブル管を、検査対象である管Ｔと
している。また、管Ｔの中間部における適宜位置には直
径３ｍｍ程度の釘Ｎを貫通させ又は突き刺してある。

【００１０】本発明に係る管検査装置１は、図１に示す
ように、大略、管の一端Ｔ１側に取り付けるセンサヘッ
ド２と、パーソナルコンピューター３及びＣＲＴ装置４
よりなる表示手段５と、発信器６と、フィルター７とを
備えている。パーソナルコンピューター３は、汎用品に
ソフトウェアを組み込むことによって、以下の各種機能
を実現するように構成してある。

【００１１】先のセンサヘッド２では、ケース１０の内
部に設けた開口部を有する仕切り板１１に送信子たるス
ピーカー１４を支持してある。また、スピーカー１４の
中心部近傍の仕切り板１１から音響信号の送信側に向か
って突出する支持具に、受信子たるマイクロフォン１５
を設けてある。スピーカー１４としては、例えば、汎用
オーディオ機器のトゥイターを用いることができ、ま
た、マイクロフォン１５には汎用のコンデンサマイクロ
フォンを用いることが可能である。ケース１０は、その
前面側に設けられたノズル部に樹脂製の接続チューブ１
２を嵌合させ、この接続チューブをさらに管Ｔの一端Ｔ
１に差し込んで取り付けてある。もちろん、この接続チ
ューブ１２は、適宜、環境に応じて長くすることも可能
である。スピーカー１４から管Ｔ内に発信された音響信
号は、釘Ｎ及び管の他端Ｔ２等で反射され、この反射信
号がマイクロフォン１５により受信される。

【００１２】先のパーソナルコンピューター３は、操作
部２１の操作により、ドライバ２２を介して発振器６を
駆動させる。発振器６は、例えば、中心周波数１０ｋＨ
ｚ程度の方形波を生成するものであり、この方形波は送
信アンプ６ａにより増幅されスピーカー１４を駆動させ
る。一方、マイクロフォン１５により受信され且つ受信
アンプ７ａにより増幅された反射音響信号は、フィルタ
ー７を通過するか又は未通過の状態で更にＡ／Ｄコンバ
ータ２３を介してメモリチップ又はハードディスク等の
メモリ手段２４に蓄積される。受信音響信号をフィルタ
ー７の通過によりフィルタリングさせるか未通過の状態
でメモリ手段２４に蓄積させるかは、操作部２１を介し
てフィルタを制御することで、適宜選択が可能である。

【００１３】本実施形態及び以下の実施例では、フィル
ター７を例えば１０ｋＨｚ以下の信号のみ通過させるロ
ーパスフィルターと、後述する値以上の信号を通過させ
るハイパスフィルターとにより構成してある。これらハ
イパスフィルター及びローパスフィルターのしきい値と
なる周波数は操作部２１の操作により適宜変更可能であ
る。なお、１０ｋＨｚ以上の高域側周波数をカットする
のは、高周波ノイズを除去するためであり、高周波ノイ
ズが少ない場合はローパスフィルターを省略できる。

【００１４】フィルター７を通過せずにメモリ手段２４
に蓄積された信号は、処理手段２６によりグラフィック
処理された後、例えば、図２（ａ）（ｃ）（ｅ）に示す
如き態様で同時にＣＲＴ装置４に表示される。また、フ
ィルター７を通過してフィルタリングされた信号は、同
様に処理手段２６及びＣＲＴ装置４を介して図２（ｂ）
（ｄ）（ｆ）の如き態様で表示される。そして、これら
図２（ａ）（ｃ）（ｅ）のグラフと、図２（ｂ）（ｄ）
（ｆ）のグラフとを、ＣＲＴ装置４に同時に表示するこ
とによって、フィルター７通過及び未通過の信号を対比
させて表示する。

【００１５】メモリ手段２４に蓄積された音響信号は、
操作部２１の操作によりその特徴部を選択できる。特徴
部の選択は、ドライバ２２の作動に連動するタイマ２５
により一端Ｔ１からの特徴部の距離を時間に換算するこ
とにより行われる。例えば、図２における送信パルスＳ
ｔの発信時刻ｔｓを基準に、管他端での信号Ｓｅの受信
時刻ｔｅ並びに釘信号Ｓ１及び釘孔信号Ｓ２の受信時刻
ｔｘを求め、その特定の受信時刻ｔｘ近傍の信号のみを
抽出して、フィルター７通過前の信号Ｓ１とフィルータ
７通過後の信号Ｓ１’とを比較できる。

【００１６】ここで、図２（ａ）（ｂ）に示すフィルタ
ー７通過前後の釘信号Ｓ１、Ｓ１’の減衰率Ａは、Ｓ
１，Ｓ１’の電圧をそれぞれａ１，ｂ１とすると、次式
により求められる。なお、これら釘信号Ｓ１、Ｓ１’
は、釘Ｎを管Ｔの直径にわたって完全に貫通させた状態
でサンプリングしたものである。 Ａ＝２０ｌｏｇ（ａ1／ｂ1）

【００１７】また、図２（ｃ）（ｄ）に示すフィルター
７通過前後の釘孔信号Ｓ２、Ｓ２’の減衰率Ｂは、Ｓ
２，Ｓ２’の電圧をそれぞれａ２，ｂ２とすると、次式
により求められる。なお、釘孔信号Ｓ２、Ｓ２’は、貫
通させた釘を引き抜いて形成される孔に起因するもの
で、釘孔部は実質的に管Ｔの断面積が増大しているに等
しく、管閉塞や他の異物に起因する信号を代表する。 Ｂ＝２０ｌｏｇ（ａ2／ｂ2）

【００１８】上記ハイパスフィルターのしきい値は、釘
に起因する信号の減衰率Ａが小さいにも関わらず、釘孔
に起因する信号の減衰率Ｂの大きいことが望まれる。す
なわち、減衰率の差Ｂ−Ａが、釘と釘孔等の原因を識別
し得る程度の大きさであることが必要となる。図３にお
ける直線ＨＬは、釘及び釘孔の位置を変更した場合にお
ける少なくとも減衰率の差Ｂ−Ａが３ｄＢ以上となる値
の点ｆａ，ｆｂ，ｆｃにより求めた限界線である。すな
わち、この限界線ＨＬよりも左下に位置する条件であれ
ば、反射信号が釘等又はそれ以外の原因によるものであ
るかを識別できる。限界線ＨＬは左下がりであることか
ら、管の一端からより他端側に近い位置を検査する際に
ハイパスフィルターのしきい値をより低く設定すべきこ
とが伺える。なお、Ｓ／Ｎ比等の問題から、しきい値は
ＶＬよりも大きな値であることが望ましい。

【００１９】図４に示すグラフは、フィルター７におけ
るハイパスフィルターのしきい値と、フィルター７通過
後の釘信号Ｓ１’のＳ／Ｎ比との関係を示す。Ｇ１〜Ｇ
５は、それぞれ釘貫通位置を一端Ｔ１側から５〜１５ｍ
の範囲で変更させた場合に相当する。Ｓ／Ｎ比のピーク
値の変遷を破線ＰＬにて示す。Ｓ／Ｎ比のピーク値をと
るハイパスフィルターのしきい値は、釘の位置が遠くな
る程、低くなっている。よって、この点からも、管の一
端からより他端側に近い位置を検査する際にハイパスフ
ィルターのしきい値をより低く設定すべきことが伺え
る。なお、同グラフの点ｆａ，ｆｂ，ｆｃは、図３のグ
ラフの同じ符号の点に対応するものであり、破線ＰＬに
沿ったハイパスフィルターのしきい値設定は、先の限界
線ＨＬの条件に適合している。

【００２０】上記検査装置１を用いて検査を行うには、
まず、フィルター７を介さないで音響信号を送受信し、
次いで、ハイパスフィルターのしきい値を段階的に低下
させさせる度に音響信号の送受信を行うようにする。例
えば、管Ｔを図１に示すように、一端Ｔ１から０〜５ｍ
の範囲に相当する区画Ａ１、５〜１０ｍの範囲に相当す
る区画Ａ２、１０〜１５ｍの範囲に相当する区画Ａ３に
区分する。ハイパスフィルターのしきい値を４ｋＨｚに
設定した場合は区画Ａ１を検査し、同しきい値を２ｋＨ
ｚに設定した場合は区画Ａ２を検査し、しきい値を１ｋ
Ｈｚに設定した場合は区画Ａ３を検査する。区画数、区
画範囲、しきい値の周波数等は管の径や長さ、異物の状
況に応じて適宜変更が可能である。

【００２１】最後に、本発明のさらに他の実施の形態の
可能性について説明する。図２（ｅ）（ｆ）に示すフィ
ルター７通過前後の釘信号Ｓ３、Ｓ３’は、釘Ｎをその
先端部が管Ｔの内部に数ｍｍ突出する状態で得られたも
のである。釘信号Ｓ３、Ｓ３’のレベルａ３，ｂ３は十
分に認識でき且つそれらの減衰率は非常に小さいので、
他の信号と十分に識別し得ることが確認された。すなわ
ち、本発明によれば、僅かな釘等の打ち込みでも検出す
ることが可能である。

【００２２】上記実施形態及び実施例では、蛇腹状のス
テンレス鋼製ガス管を検査対象としたが、本発明では、
鋳鉄、鉛管のほか、ゴム管や樹脂管をも検査対象とする
ことができる。上述の釘の貫通や突き刺さりの角度や突
き刺さり位置は不問であり、識別し得る管内状況として
は釘の貫通や突き刺さりに限られず、針金等の異物や氷
柱の形成等も識別し得る。

【００２３】上記実施形態では、あるしきい値未満の信
号をローカットするフィルターを通過させた信号を未通
過の信号と比較し、信号の減衰率が小さな場合には釘Ｎ
が貫通するような異物であると判定した。しかし、同し
きい値以上の信号をハイカットするフィルターを通過さ
せた信号を未通過の信号と比較し、信号の減衰率が大き
な場合には釘等の異物であると判定するように構成して
もよい。但し、フィルター７通過前後の信号が双方とも
確認し易いという点から、上述のローカットを行うハイ
パスフィルターを用いる構成が優れている。本発明にお
けるローカットはパイパスと同義であり、ハイカットは
ローパスと同義である。

【００２４】フィルター通過及び未通過の信号を対比さ
せて表示するには、これら双方の信号を上述の如く同時
に表示する他、これら双方の信号の差分のみを表示させ
るように構成することも可能である。また、本発明にい
う表示装置とは、ディスプレイ装置のみならず、信号の
強度が一定値を越える場合又は越えない場合に点灯する
発光ダイオード等により構成してもよく、例えば、タイ
マにより選択されたフィルター通過及び未通過の信号の
差分が一定値に満たない場合に発光ダイオード等の点灯
で上述の如き釘等が貫通している旨を表示するように構
成してもよい。

【００２５】上記実施形態では、音響信号の送信子と受
信子とをそれぞれ別体のスピーカーとマイクロフォンと
で構成したが、これら送信子と受信子とは同一のデバイ
スにより構成してもよい。例えば、単一のスピーカーを
送受信子として設け、ボイスコイルにパルス電圧を加え
ると共に、受信音響信号パルスに起因してボイルコイル
両端に生じる電圧を解析するように構成してもよい。

【００２６】

【発明の効果】このように、上記本発明の特徴によれ
ば、フィルター通過又は未通過の信号を対比させる際
に、釘等の位置に応じてフィルターのしきい値を変更す
ることで、管内に侵入する釘等の細長い異物等をより確
実に識別することが可能となった。

【００２７】また、しきい値を段階的に変化させる度に
音響信号の送受信を行うことで、検出し難い細長い異物
等の検出精度を向上させつつ、迅速に検査を行うことが
可能となった。

【００２８】なお、特許請求の範囲の項に記入した符号
は、あくまでも図面との対照を便利にするためのものに
すぎず、該記入により本発明は添付図面の構成に限定さ
れるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の管検査方法に用いる管検査装置の概略
を示す論理ブロック図である。

【図２】管に対する音響パルス信号の発信後における受
信信号の時間に対する強度変化を示すグラフであって
（ａ）（ｃ）（ｅ）はフィルタ未通過、（ｂ）（ｄ）
（ｆ）はフィルタ通過後の信号をそれぞれ示すグラフで
ある。

【図３】減衰率差が３ｄＢ以上の場合における釘の貫通
位置とハイパスフィルターのしきい値との関係を示すグ
ラフである。

【図４】釘の貫通位置を変化させた場合におけるハイパ
スフィルターのしきい値と釘信号のＳ／Ｎ比との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ 検査装置 ２ センサヘッド ３ パーソナルコンピューター ４ ＣＲＴ装置 ５ 表示手段 ６ 発振器 ７ フィルター ６ａ送信アンプ ７ａ受信アンプ １０ ケース １１ 仕切り板 １１ａ支持体 １２ 接続チューブ １４ スピーカー（送信子） １５ マイクロフォン（受信子） ２１ 操作部 ２２ ドライバ ２３ Ａ／Ｄコンバータ ２４ メモリ手段 ２５ タイマ ２６ 処理手段 Ｔ 管 Ｔ１一端 Ｔ２他端 Ｎ 釘.。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今中 拓一 大阪市西区北堀江１丁目18番14号 非破壊 検査株式会社内 (72)発明者 吉荒 俊克 大阪市西区北堀江１丁目18番14号 非破壊 検査株式会社内 (72)発明者 西本 重人 大阪市西区北堀江１丁目18番14号 非破壊 検査株式会社内 (72)発明者 辻 啓一 大阪市西区北堀江１丁目18番14号 非破壊 検査株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管（Ｔ）の一端（Ｔ１）に取り付けた送
   信子（１４）から音響信号を管（Ｔ）内部に送信すると
   共に、同じくこの管（Ｔ）の一端（Ｔ１）に取り付けた
   受信子（１５）により管（Ｔ）内で反射した音響信号を
   受信し、受信された音響信号からフィルター（７）によ
   り一部の周波数を除去し、前記管（Ｔ）の一端（Ｔ１）
   からより他端（Ｔ２）側に近い位置を検査する際に前記
   フィルター（７）のしきい値をより低く設定しつつ、同
   じ反射源に基づく音響信号について前記フィルター
   （７）通過前後の信号強度を比較することを特徴とする
   管検査方法。
2. 【請求項２】 前記しきい値を段階的に変化させる度に
   前記音響信号の送信及び受信を行うことを特徴とする請
   求項１に記載の管検査方法。
3. 【請求項３】 前記フィルター（７）が受信された音響
   信号から少なくとも低域側周波数を前記一部の周波数と
   して除去するものである請求項１又は２のいずれかに記
   載の管検査方法。