JPH1090106A - 漏洩探査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】圧送管路の適宜箇所において漏洩音を検出・記
録し、演算部に記録データを伝送して漏洩の有無を判別
でき、取扱いも簡便な漏洩探査装置を提供する。 【解決手段】データ収集機能を有する漏洩音記録装置
と、データ収集機能及び解析機能を有する漏洩音記録兼
相関演算装置に、ラジオ放送などの放送電波受信回路を
設置し、各測定地点で漏洩音検出器より入力される漏洩
音検出信号とともに放送受信信号を記録する。記録終了
後、両装置の記録データを照合し、放送受信信号を基準
として記録時間差を補正した上で、相関演算を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水道管やガス管な
どの流体を送通させる圧送管路における流体の漏洩箇所
の探査を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流体圧送管の漏洩探査方法を説明
する。図６は、いわゆる聴音式漏洩探査法を示してお
り、これは水道管などの埋設された圧送管の漏洩点で発
生し、減衰しながら土中を伝播して地表面まで達した漏
洩音を地上に設置された加速度センサーなどの検出器で
検出し、これをフィルター機能を有する増幅器で作業者
が聴き取れる程度の音量に増幅し、漏洩音の大きさやそ
の変化により漏洩の有無及びその位置を作業者が判別す
る方法である。

【０００３】この方法によれば、漏洩音を地上で検出す
るため、自動車の走行音や歩行者の会話など種々の騒音
が混入し易く、漏洩音の判別は騒音レベルに大きく左右
される。そのため、騒音の少ない深夜に探査作業を行っ
たり、騒音の中から漏洩音を聞き分ける訓練を行ったり
する必要があった。

【０００４】また、このような作業者の技能に頼ること
なく、客観的な探査結果が得られるように、図７に示さ
れた探査系で漏洩探査が行われている。これは埋設され
た圧送管路の適宜二箇所に漏洩音検出器５１，５１を配
設し、検出された漏洩音信号を増幅器５２，５２により
増幅した後に有線又は無線により地上に設置した相関器
５３にそれぞれ送信し、相関器６３において送信された
両検出信号の相関係数を算出することにより漏洩の有無
及びその位置を特定する方法である。

【０００５】すなわち、図において、漏洩点で発生した
漏洩音は左右の圧送管路を同速度で伝播する。ある瞬間
の漏洩音がＡ点に到達したとき、これと反対方向に伝播
した漏洩音は漏洩点からＡ点までの距離Ｌと同距離離れ
たＣ点に到達する。さらに、Ｃ点より距離Ｎ離れたＢ点
には、漏洩音がＡ点に到達した時刻より漏洩音が距離Ｎ
を伝播するに要する時間遅れて到達することになる。従
って、上記二つの漏洩音検出器で漏洩音が検出されるま
での時間の差が得られれば、漏洩点からＡ点までの距離
Ｌは次式により求められる。 Ｌ＝（Ｄ−Ｎ）／２＝〔Ｄ−（Ｖ×Ｔｄ）〕／２ 式中、Ｖは管路を伝播する漏洩音の速度、Ｔｄは伝播時
間差（遅れ時間）、Ｄは測定点間の管路長である。

【０００６】この方法によれば、騒音による影響が前述
の聴音式探査方法よりも少なく、また、漏洩音の聞き分
けが不要なため、作業者の技能に依らずに信頼性の高い
探査結果を得ることができ、一般に広く利用されるに至
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、有線による伝
送は、信号のケーブルロスや道路や建物の状況などのケ
ーブルを敷設する上での物理的制約から伝送距離が制限
され、測定地点間（Ａ−Ｂ間）の距離もあまり長くでき
ないという問題がある。また、無線による伝送は、測定
地点が街中や工場近辺などの場合に混信や電波不良を引
き起こして正確な探査を行えないことがあり、さらに、
法上定められている機器の発信出力では、測定地点間が
長距離の場合に電波の送受が不能となり、有線と同様に
伝送距離が制限されるという問題がある。

【０００８】本発明は従来技術の有するこのような問題
点に鑑み、圧送管路上の二箇所の測定地点において検出
される漏洩音を有線又は無線によらずに相関係数演算部
にそれぞれ伝送して漏洩の有無及びその位置の特定を行
え、而も構造及び取扱の簡易な漏洩探査装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
流体圧送管路における流体の漏洩を探査する本発明の装
置は、漏洩音を検出する二つの漏洩音検出器と、同期回
路を具備し、検出信号を記録する漏洩音記録装置と、同
期回路を具備し、検出信号を記録するとともに相関係数
を算出する漏洩音記録兼相関演算装置とより構成されて
いる。上記構成によれば、測定地点において漏洩音検出
器で検出された漏洩音データを各記録装置で記録し、そ
の後、漏洩音記録装置単体の記録データを相関演算装置
側に転送し、当該装置で演算を行う漏洩の有無などを出
力表示する。従って、検出信号を送信するための信号ケ
ーブルや無線回路が不要となり、両装置の記録データは
相互に同期がとれているため、高精度で漏洩の有無及び
位置の特定が可能となる。

【００１０】同期回路としては、スイッチやタイマーな
どを組み合わせて用いた適宜な構成を採用することがで
きるが、例えば上記両装置を互いに合体し、分離し得る
ように形成し、装置を分離した時から所定時間経過した
後に漏洩音の記録を開始するように設けることができ
る。

【００１１】また、同期回路とともに両装置に、ラジオ
放送などの放送電波受信回路を設け、漏洩音検出信号と
放送受信信号とを同時に記録するようにしてもよい。こ
れにより、二箇所の漏洩音記録データの時間差が高精度
で求められ、探査精度が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施例を説明する。図１は本例の漏洩探査装置によ
り圧送管路４における流体の漏洩を探査する測定系を示
しており、本例の装置は漏洩音検出器１，１と、漏洩音
信号を記録し、その解析及び出力表示機能を有する漏洩
音記録兼相関演算装置（以下、「親機」という）２と、
漏洩音信号を記録する機能を有し親機２に着脱自在に形
成された漏洩音記録装置（以下、「子機」という）３と
により構成されている。

【００１３】漏洩音検出器１，１は加速度センサなどか
らなり、圧送管路を伝播する漏洩音圧を検出できるよう
に、管路の付属装置４ａ，４ａに据え付けられるように
なっている。

【００１４】親機２は、図２〜図４に示したように、筐
体前面に表示ディスプレイ５と操作キー６を配置し、後
面に子機３を装着一体化できるように係止凹部７を設
け、側面に漏洩音検出器１の接続口（図示せず）を設け
てあり、図３に示した如く、増幅・フィルタ回路８、Ａ
Ｄ変換回路９、極性比較回路１０、中央処理制御回路１
１、記録回路１２、同期回路１３、ＦＭ放送受信回路１
４、外部送受信回路１５などの各回路を内蔵して構成さ
れている。

【００１５】表示ディスプレイ５は、液晶やプラズマな
どの適宜な表示方式により、図４に示したように、操作
モードや相関係数演算結果などを文字や数値、表グラフ
などで出力表示できるようになっている。

【００１６】操作キー６は、図４に示したように、表示
ディスプレイ５の一側部に電源オン／オフスイッチなど
の操作のためのファンクションキーを、他側部に数値入
力用の数字キーをそれぞれ配置して設けてある。

【００１７】増幅・フィルタ回路８は、漏洩音検出器１
から入力された漏洩音検出信号の増幅と不要信号成分の
除去作用をなし、操作キー６により、増幅レベル（レン
ジ）と周波数帯域を適宜に切替え、設定できるようにな
っている。

【００１８】ＡＤ変換回路９は増幅・フィルタ回路８に
より適正な入力レベルに増幅された検出信号をデジタル
信号に変換し、極性比較回路１０は検出信号の極性の判
別を行い、それぞれ中央制御回路１１に出力する。

【００１９】中央処理制御回路１１は、操作キー６より
入力される種々の測定条件、例えば測定レンジや音圧デ
ータの記録時間、サンプリング時間、測定モードなどに
基づき各回路を動作制御し、ＡＤ変換回路９より出力さ
れた検出信号を極性比較回路１０より出力された極性デ
ータと共に音圧データとして記録回路１２に記録し、記
録された音圧データを相関関数を算出して処理及び解析
し、その結果を表示ディスプレイ５やプリンタ（図示せ
ず）などに出力表示し、或いは記録回路１２や外部記録
装置（図示せず）などに記録保存させるようになってい
る。

【００２０】記録回路１２は、操作キー６より入力され
る設定データや検出された音圧データ、或いは後述の放
送受信信号などを記録するＲＡＭと、漏洩音の解析に必
要な相関関数演算パラメータなどが記録されたＲＯＭに
より構成されている。

【００２１】同期回路１３は、音圧データの記録の開始
を制御する回路であり、同回路から記録開始信号が出力
されてから音圧データが記録されるように構成されてい
る。本例では、親機２に装着された子機３を親機２から
分離した瞬間から所定時間（５分間）経過した時に記録
開始信号を出力して音圧データの記録を開始せしめ、記
録開始から所定時間（１分間）経過後に記録が終了する
ように設定されている。これらの時間は操作キー６によ
り適宜変更し、設定できるようになっている。

【００２２】ＦＭ放送受信回路１４は、ＦＭ放送受信部
１４ａ，音声出力部１４ｂ，レベル調整部１４ｃ及びＡ
Ｄ変換部１４ｄの各部よりなり、受信した放送信号をデ
ジタル信号に変換し、出力するように形成されている。
同回路でデジタル信号に変換された放送受信信号は、中
央処理制御回路１１に出力され、音圧データと共に記録
回路１２に同時に記録されるようになっている。ＦＭ放
送のチューニングやレベル調整は操作キー６により適宜
に行われる。

【００２３】外部送受信回路１５は、子機３やその他の
機器との間でデータの送受信を行うための回路であり、
本例では赤外線により非接触で送受信できるようになっ
ている。

【００２４】子機３は、図１及び図２に示したように、
親機２の係止凹部７内に嵌入可能な箱型をなし、側面に
漏洩音検出器１の接続口（図示せず）を設けてあり、親
機２の係止凹部７内に嵌入し、装着した状態で、当該位
置に係止固定されて親機２と一体に持ち運べ、且つ親機
２と電気的に接続して両機間でデータの送受信が可能と
なり、親機２と分離した状態では、親機２と電気的に切
断し、圧送管路４上のの任意測定位置まで単独で持ち運
べ、当該位置で音圧データの記録ができるように構成さ
れている。

【００２５】子機３は、図５に示したように、親機２と
同様の、増幅・フィルタ回路８、ＡＤ変換回路９、極性
比較回路１０、同期回路１３、ＦＭ放送受信回路１４及
び外部送受信回路１５の各回路と、これら回路を制御す
る中央処理制御回路１６及び記録回路１７などの回路を
内蔵しており、漏洩音検出器１より入力されＡＤ変換回
路９によりデジタル信号に変換された音圧データと、Ｆ
Ｍ放送受信回路１４で受信しデジタル信号に変換された
放送受信信号を記録回路１７に同時に記録でき、また、
親機２で音圧データを処理及び解析するため、記録した
データを外部受信回路１５を介して親機２に転送できる
ようになっている。

【００２６】なお、本例では、音圧データの記録時間や
サンプリング時間、測定モード、受信するＦＭ放送の周
波数などのデータ記録のための諸設定その他の情報は、
操作キー６を操作して親機２から子機３に送信・入力さ
れ、親機２と同測定条件に自動設定されるようになって
いるが、子機３に操作キーを設け、操作キーから諸情報
を入力し、設定するようにしてもよい。

【００２７】また、音圧データの記録の開始は、子機３
も親機２と同様、同期回路１３に制御され、同回路から
の記録開始信号が出力されてから音圧データが記録され
るようになっている。すなわち、親機２及び子機３の同
期回路１３，１３は同一の設定によって互いに同期をと
って同一の動作をなすように設けられており、これによ
り、離間した測定地点に設置された親機２と子機３が、
それぞれ同一の時刻より同一の時間だけデータの記録を
行うように構成してある。従って、本例では子機３にお
いても、親機２と同様、子機３を親機２から分離した瞬
間から所定時間（５分間）経過した時に記録開始信号を
出力して音圧データの記録を開始せしめ、記録開始から
所定時間（１分間）経過後に記録を終了するように設定
されている。

【００２８】次に、本例の漏洩探査装置の使用方法及び
作用を図１に示した埋設水道管の漏水の探査に適用した
場合について説明する。

【００２９】先ず、子機３が親機２の係止凹部７内に装
着され両機が合体した状態で、測定モードや記録時間、
サンプリング時間などのデータ記録のための諸設定その
他の情報を操作キー６より入力し、設定する。入力され
たデータは、外部送受信回路１５，１５を介して子機３
にも設定される。

【００３０】データ設定後、両機を分離し、同図に示さ
れているように、水道管路４に沿った離間した適宜二箇
所の測定地点にそれぞれ移動・設置し、両測定地点にお
いて漏洩音検出器１，１を、水道管路を伝播する漏水音
を検出できるように水道管４の付属装置４ａ，４ａ、例
えば消火栓やバルブ、メータなどに据え付け、これを親
機２又は子機３と接続する。

【００３１】親機２及び子機３においては、子機３を親
機２から分離した後、５分経過後に両機の同期回路１３
より記録開始信号が略同時に出力され、これにより、漏
洩音検出器１の検出信号を音圧データとして１分間それ
ぞれ記録する。また、音圧データと共にＦＭ放送の受信
信号も同時に記録する。なお、操作開始後、表示ディス
プレイ５には、各操作モードや「記録中」、「記録完
了」などの各計測モードが順次出力表示される。

【００３２】記録終了後それぞれの測定地点から両機を
取り外し、再び子機３を親機２に合体し、子機３で記録
された音圧データ及び放送受信信号を親機２に転送す
る。

【００３３】親機２では、同機で記録した音圧データと
子機３で記録された音圧データとで、それぞれの測定地
点で漏洩音が到達した時間の差を計測し、相互相関演算
を行なって水道管４の漏水の有無及び漏水位置の特定を
行う。この際、両機で記録された音圧データは、各同期
回路１３，１３によって同期がとられて記録されたもの
であり、それぞれ記録開始から漏洩音の検出までのデー
タサンプル数を求めることにより、伝播時間差を容易且
つ正確に計測することができる。

【００３４】また、音圧データの記録が両機で同時に開
始されていることを確認するため、或いは記録開始に若
干の時間差があった場合にこれを修正し、精密な時間差
を得るため、音圧データと共に記録された放送受信信号
の記録時間差を比較して、両機のデータ記録時間誤差を
求め、この時間誤差がなくなるように音圧データのサン
プルポイントをずらすことにより、記録された音圧デー
タの同期を正確にとることができる。具体的には、例え
ば１０ m/secのサンプル間隔で漏洩音の記録を行い、測
定開始のタイミングが１ポイント分ずれていた場合、１
ポイントの記録ずれは音速（約３４０ｍ／ｓ）に換算す
ると、±約３．４ｍの漏洩点の位置ずれを来すこととな
る。この記録ずれを、どの位置においても同時に受信可
能な放送受信信号を基準とし、記録データのずれがなく
なるよう補正処理することにより、正確な漏洩点が得ら
れることとなる。

【００３５】例えば、親機２で特定の大きさの放送受信
信号が、記録開始から９０ポイント目に記録され、子機
３で同信号が９１ポイント目で記録されているとき、両
機には１ポイントの記録開始時間差が有ることとなり、
これを基準に双方の記録データを照合し、時間差を補正
した上で相関演算を行えば精度の高い探査結果を得るこ
とができる。なお、放送受信信号の比較は、表示ディス
プレイ５上に両機で記録した放送受信信号の波形をカー
ソルと共に同時に出力表示し、カーソルを移動して時間
差を求めるなど適宜な方法により行うことができる。

【００３６】そして、このようにして得られた探査結果
は、図４に示したように、漏洩音データの解析波形とと
もに、漏洩位置や伝播時間差を表示ディスプレイ５など
に出力表示し、或いは必要に応じ記録回路１２などに記
録保存し、探査が終了する。

【００３７】なお、本例において、同期回路を親機と子
機を分離した時を基準としてデータ記録の同期をとるよ
うに構成したが、同期スイッチやタイマーなどを用い組
み合わせた他の適宜の構成を採用することができる。同
期回路により記録データの同期が正確にとれれば音圧デ
ータと共に放送受信信号を記録する必要はないが、精密
な測定結果を得るためは、微差な記録開始時間の差を放
送受信信号により求め、これを演算に反映させることが
好ましい。

【００３８】また、ＦＭ放送受信回路は、ＡＭなどのラ
ジオ放送の他、テレビ放送などの他の放送電波の受信回
路で代用することができる。さらに、時刻の基準となる
信号であれば放送電波の代わりに電話の時報や情報の案
内などの信号音を用いることができる。電話の時報など
を利用する態様としては、例えば親機と子機に携帯電話
を着脱自在に設ける態様などがある。

【００３９】

【発明の効果】本発明の漏洩探査装置によれば、圧送管
路上の二箇所の測定地点において漏洩音を一端記録し、
その後、記録されたデータにより演算が行われ、而も記
録データの同期は同期回路及び放送受信信号により精密
にとることができるので、漏洩音検出と同時にデータを
転送するための信号ケーブルや無線回路は不要であり、
測定地点間の距離を大きくとれ、而も混信や電波不良な
どが生じないため街中や工場近辺など場所を選ばず測定
することができ、また、測定地点への据え付けなど、装
置の取扱いも簡易であり、装置構造も簡単化され、生産
コストを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の漏洩探査装置により圧送管路における
流体の漏洩を探査する方法を示す説明図である。

【図２】本発明の漏洩探査装置の漏洩音記録装置及び漏
洩音記録兼相関演算装置の外観斜視図である。

【図３】漏洩音記録兼相関演算装置の回路構成図であ
る。

【図４】漏洩音記録兼相関演算装置の正面図であり、
（Ａ）は漏洩音検出信号の記録を完了した状態、（Ｂ）
は相関係数を算出し、相関波形を表示した状態を示す図
である。

【図５】漏洩音記録装置の回路構成図である。

【図６】従来の漏洩探査方法の一例を示す図である。

【図７】従来の圧送管の漏洩探査方法の他例を示す図で
ある。

【符号の説明】

1 漏洩音検出器 2 漏洩音記録兼相関演算装置（親機） 3 漏洩音記録装置（子機） 4 圧送管路 5 表示ディスプレイ 6 操作キー 7 係止凹部 11 中央処理制御回路 12 記録回路 13 同期回路 14 ＦＭ放送受信回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 漏洩音を検出する二つの漏洩音検出器
   と、同期回路を具備し、検出信号を記録する漏洩音記録
   装置と、同期回路を具備し、検出信号を記録するととも
   に相関係数を算出する漏洩音記録兼相関演算装置とより
   構成される漏洩探査装置。
2. 【請求項２】 漏洩音記録装置及び漏洩音記録兼相関演
   算装置は、ラジオ放送などの放送電波受信回路を具備す
   ることを特徴とする請求項１に記載の漏洩探査装置。