JPH11270800A - 配管診断方法、配管診断装置及び配管付き設備 - Google Patents
配管診断方法、配管診断装置及び配管付き設備Info
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- JPH11270800A JPH11270800A JP10070889A JP7088998A JPH11270800A JP H11270800 A JPH11270800 A JP H11270800A JP 10070889 A JP10070889 A JP 10070889A JP 7088998 A JP7088998 A JP 7088998A JP H11270800 A JPH11270800 A JP H11270800A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】対象とする配管が空管の場合であっても、配管
に存在する破損箇所の位置を少ない計測点数で短時間に
見つけ出すことができる配管診断方法、配管診断装置及
び配管付き設備を提供する。 【解決手段】診断対象となる配管１で、両端が音響的な
反射体４ａ、４ｂで仕切られた診断区間５内で人工的に
音波を発生させる音波発生手段１２，１５と、診断区間
５内に離間配置される一対のマイクロホン１３，１４
と、これらマイクロホン１３，１４で検出された管内音
圧から管内音響波の性質を計測し、計測された性質から
少なくとも配管破損個所の位置を算出する配管破損個所
算出手段１６ａ、１６ｂ、１７，１８とを備えている。
に存在する破損箇所の位置を少ない計測点数で短時間に
見つけ出すことができる配管診断方法、配管診断装置及
び配管付き設備を提供する。 【解決手段】診断対象となる配管１で、両端が音響的な
反射体４ａ、４ｂで仕切られた診断区間５内で人工的に
音波を発生させる音波発生手段１２，１５と、診断区間
５内に離間配置される一対のマイクロホン１３，１４
と、これらマイクロホン１３，１４で検出された管内音
圧から管内音響波の性質を計測し、計測された性質から
少なくとも配管破損個所の位置を算出する配管破損個所
算出手段１６ａ、１６ｂ、１７，１８とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配管の破損箇所探
査に主眼をおいた配管診断方法、配管診断装置及び配管
付き設備に関する。
査に主眼をおいた配管診断方法、配管診断装置及び配管
付き設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、水道管路の多くは地下に
埋設されている。このため、地震等によって水道管が破
損したとき、その破損個所、つまり漏水個所を探査・確
認することが非常に困難で、早期復旧を遅らせる要因と
なっている。
埋設されている。このため、地震等によって水道管が破
損したとき、その破損個所、つまり漏水個所を探査・確
認することが非常に困難で、早期復旧を遅らせる要因と
なっている。
【０００３】ところで、このような水道管の漏水個所を
探査する技術としては、地中探査レーダを用いるもの、
ＴＶカメラを用いるもの、水圧、ガス、空気、音、流量
などの変化を利用するものなどがある。
探査する技術としては、地中探査レーダを用いるもの、
ＴＶカメラを用いるもの、水圧、ガス、空気、音、流量
などの変化を利用するものなどがある。
【０００４】しかしながら、これらの技術は、地震災害
等を想定したものではないので、例えば地震災害時には
適用できないものが多い。
等を想定したものではないので、例えば地震災害時には
適用できないものが多い。
【０００５】すなわち、地震災害時は以下に示すような
制約条件があるからである。
制約条件があるからである。
【０００６】(1) 内部に水のない空管状態における探
査。
査。
【０００７】被災時は腐食などで起こる通常の管路破損
とは規模が違い、破損箇所から水が一気に吹き出し、水
のない空管の状態になる。
とは規模が違い、破損箇所から水が一気に吹き出し、水
のない空管の状態になる。
【０００８】(2) 破損の有無だけではなく、破損箇所の
位置まで探査しなければいけない。
位置まで探査しなければいけない。
【０００９】(3) できるだけ少ない計測点数。
【００１０】地表面には亀裂・段差ができており、地表
面からの計測が困難な場合もある。 (4) 短い計測時間（設置・計測・撤収まで）。
面からの計測が困難な場合もある。 (4) 短い計測時間（設置・計測・撤収まで）。
【００１１】(5) 最少限の付加設備。
【００１２】(6) 小型軽量。
【００１３】(7) 配管上下のうねり部による局所的管内
水たまりの影響も考慮。
水たまりの影響も考慮。
【００１４】(8) 直管だけでなく分岐管へも適用できる
こと。
こと。
【００１５】このような制約条件があるので、例えば従
来の地中探査レーダを用いるものを例にとると、この技
術では地表面から計測するので、上述した(3) の条件を
満たすことが難しく、地層の変化も影響し、地中での破
損箇所を推定することは困難である。一方、配管内に空
気を注入し、空気量の変化から破損を探査する技術を例
にとると、これはあくまでもその区間に破損があるかど
うかの有無を探査する技術に過ぎず、破損位置の特定は
不可能であった。
来の地中探査レーダを用いるものを例にとると、この技
術では地表面から計測するので、上述した(3) の条件を
満たすことが難しく、地層の変化も影響し、地中での破
損箇所を推定することは困難である。一方、配管内に空
気を注入し、空気量の変化から破損を探査する技術を例
にとると、これはあくまでもその区間に破損があるかど
うかの有無を探査する技術に過ぎず、破損位置の特定は
不可能であった。
【００１６】阪神大震災時には、空管の状態になった水
道管に空気の代わりに水を注入し、あえて破損箇所から
漏水させ、それによって地中に創出した漏水音波を調査
員が地表から聴きながら漏水箇所を探査する方法が採ら
れた。
道管に空気の代わりに水を注入し、あえて破損箇所から
漏水させ、それによって地中に創出した漏水音波を調査
員が地表から聴きながら漏水箇所を探査する方法が採ら
れた。
【００１７】しかし、この方法では、水を必要とするこ
と、周囲環境騒音の中から漏水音のみを聞き分けられる
熟練された調査員が必要であること、１つ１つの水道管
に水を入れて音を聴くという人海戦術を採らざるを得な
いこと、などの理由から非常に時間と労力を要した。な
お、スモークやヘリウムガスを注入する技術もあるが、
水道管のような配管に対しては安全面、衛生面等から適
当とはいえない。
と、周囲環境騒音の中から漏水音のみを聞き分けられる
熟練された調査員が必要であること、１つ１つの水道管
に水を入れて音を聴くという人海戦術を採らざるを得な
いこと、などの理由から非常に時間と労力を要した。な
お、スモークやヘリウムガスを注入する技術もあるが、
水道管のような配管に対しては安全面、衛生面等から適
当とはいえない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の技
術では、対象とする配管が所定の圧のかかった満水でな
ければならなかったり、破損の有無はわかるが破損箇所
までは算出不可能であったり、破損箇所まで見つけるに
は地表面から数時間かけて計測しなければならなかった
り、準備に時間を要したりして、制約条件の多い地震災
害時には適用できない問題があった。
術では、対象とする配管が所定の圧のかかった満水でな
ければならなかったり、破損の有無はわかるが破損箇所
までは算出不可能であったり、破損箇所まで見つけるに
は地表面から数時間かけて計測しなければならなかった
り、準備に時間を要したりして、制約条件の多い地震災
害時には適用できない問題があった。
【００１９】そこで本発明は、対象とする配管が空管の
場合であっても、配管に存在する破損箇所の位置を少な
い計測点数で短時間に見つけ出すことができる配管診断
方法、配管診断装置及び配管付き設備を提供することを
目的としている。
場合であっても、配管に存在する破損箇所の位置を少な
い計測点数で短時間に見つけ出すことができる配管診断
方法、配管診断装置及び配管付き設備を提供することを
目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の発明に係る配管診断方法では、診断
対象となる配管に診断区間を定め、この診断区間の両端
を音響的な反射体で仕切り、上記診断区間内で人工的に
音波を発生させ、この音波を上記診断区間内に離間配置
された一対のマイクロホンで検出し、これらマイクロホ
ンで検出された管内音圧から管内音響波の性質を計測
し、計測された性質から少なくとも配管破損個所の位置
を算出するようにしている。
に、本発明の第１の発明に係る配管診断方法では、診断
対象となる配管に診断区間を定め、この診断区間の両端
を音響的な反射体で仕切り、上記診断区間内で人工的に
音波を発生させ、この音波を上記診断区間内に離間配置
された一対のマイクロホンで検出し、これらマイクロホ
ンで検出された管内音圧から管内音響波の性質を計測
し、計測された性質から少なくとも配管破損個所の位置
を算出するようにしている。
【００２１】なお、第１の発明に係る方法を採用するに
当たり、上記診断区間の一端側近傍で前記音波を人工的
に発生させ、上記診断区間の両端近傍に前記マイクロホ
ンをそれぞれ配置することが好ましい。
当たり、上記診断区間の一端側近傍で前記音波を人工的
に発生させ、上記診断区間の両端近傍に前記マイクロホ
ンをそれぞれ配置することが好ましい。
【００２２】また、第１の発明に係る方法を採用するに
当たり、前記管内音響波の性質を計測し、計測された性
質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するに際し
て、前記マイクロホンで検出された管内音圧から管内空
間伝達関数を計測し、この管内空間伝達関数の実数部と
虚数部とを用いて少なくとも前記配管破損個所の位置を
算出してもよいし、前記マイクロホンで検出された管内
音圧から管内空間インパルス応答関数または相互相関関
数を計測し、この計測データを基に前記配管破損個所で
生じる反射波に起因した成分から少なくとも前記配管破
損個所の位置を算出してもよい。なお、後者を採用する
場合、前記配管の前記診断区間内に上記配管の口径で決
まる管径方向の一次共鳴モードを励起させる単一周波数
の音波を人工的に発生させるようにしてもよいし、さら
に前記配管の共鳴周波数を同定し、この共鳴周波数の音
波を人工的に発生させるようにしてもよい。
当たり、前記管内音響波の性質を計測し、計測された性
質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するに際し
て、前記マイクロホンで検出された管内音圧から管内空
間伝達関数を計測し、この管内空間伝達関数の実数部と
虚数部とを用いて少なくとも前記配管破損個所の位置を
算出してもよいし、前記マイクロホンで検出された管内
音圧から管内空間インパルス応答関数または相互相関関
数を計測し、この計測データを基に前記配管破損個所で
生じる反射波に起因した成分から少なくとも前記配管破
損個所の位置を算出してもよい。なお、後者を採用する
場合、前記配管の前記診断区間内に上記配管の口径で決
まる管径方向の一次共鳴モードを励起させる単一周波数
の音波を人工的に発生させるようにしてもよいし、さら
に前記配管の共鳴周波数を同定し、この共鳴周波数の音
波を人工的に発生させるようにしてもよい。
【００２３】また、第１の発明に係る方法を採用するに
当たり、前記診断対象となる配管内部が実質的に空の水
道管の場合には、前記反射体として上記水道管に付設さ
れている仕切弁を用い、人工的な前記音波の発生に供さ
れる要素及び前記マイクロホンを上記水道管に付設され
ている消火栓を通して前記診断区間内に配置することが
好ましい。この場合、前記消火栓内に、この消火栓内で
の音の反射を防止する反射抑制要素を装着することが好
ましい。
当たり、前記診断対象となる配管内部が実質的に空の水
道管の場合には、前記反射体として上記水道管に付設さ
れている仕切弁を用い、人工的な前記音波の発生に供さ
れる要素及び前記マイクロホンを上記水道管に付設され
ている消火栓を通して前記診断区間内に配置することが
好ましい。この場合、前記消火栓内に、この消火栓内で
の音の反射を防止する反射抑制要素を装着することが好
ましい。
【００２４】上記目的を達成するために、本発明の第２
の発明に係る配管診断方法では、診断対象となる配管に
診断区間を定め、この診断区間の両端を音響的な反射体
で仕切り、上記診断区間内に所定の圧力を有する気体圧
を発生させ、この気体圧によって配管破損個所から発生
した放射音波を上記診断区間内に離間配置された一対の
マイクロホンで検出し、これらマイクロホンで検出され
た管内音圧から管内音響波の性質を計測し、計測された
性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するよう
にしている。
の発明に係る配管診断方法では、診断対象となる配管に
診断区間を定め、この診断区間の両端を音響的な反射体
で仕切り、上記診断区間内に所定の圧力を有する気体圧
を発生させ、この気体圧によって配管破損個所から発生
した放射音波を上記診断区間内に離間配置された一対の
マイクロホンで検出し、これらマイクロホンで検出され
た管内音圧から管内音響波の性質を計測し、計測された
性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するよう
にしている。
【００２５】なお、この第２の発明に係る方法を採用す
る場合、前記診断区間の両端近傍に前記マイクロホンを
それぞれ配置することが好ましい。
る場合、前記診断区間の両端近傍に前記マイクロホンを
それぞれ配置することが好ましい。
【００２６】また、第２の発明に係る方法を採用するに
当たり、管内音響波の性質を計測し、計測された性質か
ら少なくとも配管破損個所の位置を算出するに際して、
前記マイクロホンで検出された管内音圧から管内空間伝
達関数を計測し、この管内空間伝達関数を用いて少なく
とも前記配管破損個所の位置を算出することが好まし
い。
当たり、管内音響波の性質を計測し、計測された性質か
ら少なくとも配管破損個所の位置を算出するに際して、
前記マイクロホンで検出された管内音圧から管内空間伝
達関数を計測し、この管内空間伝達関数を用いて少なく
とも前記配管破損個所の位置を算出することが好まし
い。
【００２７】また、第２の発明に係る方法を採用するに
当たり、前記診断対象となる配管内部が実質的に空の水
道管の場合には、前記反射体として上記水道管に付設さ
れている仕切弁を用い、前記診断区間内に気体圧を発生
させる要素の一部及び前記マイクロホンを上記水道管に
付設されている消火栓を通して前記診断区間内に配置す
ることが好ましい。
当たり、前記診断対象となる配管内部が実質的に空の水
道管の場合には、前記反射体として上記水道管に付設さ
れている仕切弁を用い、前記診断区間内に気体圧を発生
させる要素の一部及び前記マイクロホンを上記水道管に
付設されている消火栓を通して前記診断区間内に配置す
ることが好ましい。
【００２８】上記目的を達成するために、本発明の第３
の発明に係る配管診断方法では、地下に埋設されている
診断対象となる配管に診断区間を定め、この診断区間の
両端を仕切体で仕切り、上記診断区間内に所定圧力を有
する気体を発生させ、この気体圧によって配管破損個所
から発生する放射音波を上記配管を通して放射音検知セ
ンサで検出するとともに少なくとも一対の地表振動検知
センサを地表面に配置し、これら地表振動検知センサの
出力信号から前記放射音検知センサで得られた信号とは
関わりのない雑音信号を相互相関処理でそれぞれ除去
し、この処理を経た対をなす信号を用いて地表面に伝わ
る前記放射音波の振動インテンシティを求め、この振動
インテンシティから少なくとも配管破損個所の位置を算
出するようにしている。
の発明に係る配管診断方法では、地下に埋設されている
診断対象となる配管に診断区間を定め、この診断区間の
両端を仕切体で仕切り、上記診断区間内に所定圧力を有
する気体を発生させ、この気体圧によって配管破損個所
から発生する放射音波を上記配管を通して放射音検知セ
ンサで検出するとともに少なくとも一対の地表振動検知
センサを地表面に配置し、これら地表振動検知センサの
出力信号から前記放射音検知センサで得られた信号とは
関わりのない雑音信号を相互相関処理でそれぞれ除去
し、この処理を経た対をなす信号を用いて地表面に伝わ
る前記放射音波の振動インテンシティを求め、この振動
インテンシティから少なくとも配管破損個所の位置を算
出するようにしている。
【００２９】上記目的を達成するために、本発明の第４
の発明に係る配管診断装置は、診断対象となる配管で、
両端が音響的な反射体で仕切られた診断区間内で人工的
に音波を発生させる音波発生手段と、前記診断区間内に
離間配置される一対のマイクロホンと、これらマイクロ
ホンで検出された管内音圧から管内音響波の性質を計測
し、計測された性質から少なくとも配管破損個所の位置
を算出する配管破損個所算出手段とを備えている。
の発明に係る配管診断装置は、診断対象となる配管で、
両端が音響的な反射体で仕切られた診断区間内で人工的
に音波を発生させる音波発生手段と、前記診断区間内に
離間配置される一対のマイクロホンと、これらマイクロ
ホンで検出された管内音圧から管内音響波の性質を計測
し、計測された性質から少なくとも配管破損個所の位置
を算出する配管破損個所算出手段とを備えている。
【００３０】なお、この第４の発明に係る配管診断装置
において、前記第１の発明に係る配管診断方法で採用可
能としている配管破損個所算出方式、音波発生手段並び
にマイクロホンの設置方式を採用することができる。
において、前記第１の発明に係る配管診断方法で採用可
能としている配管破損個所算出方式、音波発生手段並び
にマイクロホンの設置方式を採用することができる。
【００３１】上記目的を達成するために、本発明の第５
の発明に係る配管診断装置は、診断対象となる配管で、
両端が音響的な反射体で仕切られた診断区間内に所定の
圧力を有する気体を発生させる気体圧発生手段と、前記
診断区間内に離間配置されて前記気体圧によって配管破
損個所から発生した放射音波を検出する一対のマイクロ
ホンと、これらマイクロホンで検出された管内音圧から
管内音響波の性質を計測し、計測された性質から少なく
とも配管破損個所の位置を算出する配管破損個所算出手
段とを備えている。
の発明に係る配管診断装置は、診断対象となる配管で、
両端が音響的な反射体で仕切られた診断区間内に所定の
圧力を有する気体を発生させる気体圧発生手段と、前記
診断区間内に離間配置されて前記気体圧によって配管破
損個所から発生した放射音波を検出する一対のマイクロ
ホンと、これらマイクロホンで検出された管内音圧から
管内音響波の性質を計測し、計測された性質から少なく
とも配管破損個所の位置を算出する配管破損個所算出手
段とを備えている。
【００３２】なお、この第５の発明に係る配管診断装置
において、前記第２の発明に係る配管診断方法で採用可
能としている配管破損個所算出方式、音波発生手段並び
にマイクロホンの設置方式を採用することができる。
において、前記第２の発明に係る配管診断方法で採用可
能としている配管破損個所算出方式、音波発生手段並び
にマイクロホンの設置方式を採用することができる。
【００３３】上記目的を達成するために、本発明の第６
の発明に係る配管診断装置は、診断対象となる配管で、
両端が仕切体によって仕切られた診断区間内に所定の圧
力を有する気体を発生させる気体圧発生手段と、前記気
体圧によって配管破損個所から発生する放射音波を上記
配管を通して検出する放射音検知センサと、地表面に配
置された少なくとも一対の地表振動検知センサと、これ
ら地表振動検知センサの出力信号から前記放射音検知セ
ンサで得られた信号とは関わりのない雑音信号を相互相
関処理でそれぞれ除去する手段と、この手段による処理
を経た対をなす信号を用いて地表面に伝わる前記放射音
波の振動インテンシティを求め、この振動インテンシテ
ィから少なくとも配管破損個所の位置を算出する配管破
損個所算出手段とを備えている。
の発明に係る配管診断装置は、診断対象となる配管で、
両端が仕切体によって仕切られた診断区間内に所定の圧
力を有する気体を発生させる気体圧発生手段と、前記気
体圧によって配管破損個所から発生する放射音波を上記
配管を通して検出する放射音検知センサと、地表面に配
置された少なくとも一対の地表振動検知センサと、これ
ら地表振動検知センサの出力信号から前記放射音検知セ
ンサで得られた信号とは関わりのない雑音信号を相互相
関処理でそれぞれ除去する手段と、この手段による処理
を経た対をなす信号を用いて地表面に伝わる前記放射音
波の振動インテンシティを求め、この振動インテンシテ
ィから少なくとも配管破損個所の位置を算出する配管破
損個所算出手段とを備えている。
【００３４】上記目的を達成するために、本発明の第７
の発明に係る配管付き設備は、各種の配管を備えた設備
本体と、診断対象となる配管で、診断区間となる両端を
音響的な反射体で仕切る仕切り手段と、この手段で仕切
られた診断区間内で人工的に音波を発生させる音波発生
手段と、前記診断区間内に離間配置される一対のマイク
ロホンと、これらマイクロホンで検出された管内音圧か
ら管内音響波の性質を計測し、計測された性質から少な
くとも配管破損個所の位置を算出する配管破損個所算出
手段と、前記仕切り手段及び前記音波発生装置手段及び
前記配管破損個所算出手段を用いて配管破損個所探査動
作を所定時間おきに実行させる管理手段とを備えてい
る。
の発明に係る配管付き設備は、各種の配管を備えた設備
本体と、診断対象となる配管で、診断区間となる両端を
音響的な反射体で仕切る仕切り手段と、この手段で仕切
られた診断区間内で人工的に音波を発生させる音波発生
手段と、前記診断区間内に離間配置される一対のマイク
ロホンと、これらマイクロホンで検出された管内音圧か
ら管内音響波の性質を計測し、計測された性質から少な
くとも配管破損個所の位置を算出する配管破損個所算出
手段と、前記仕切り手段及び前記音波発生装置手段及び
前記配管破損個所算出手段を用いて配管破損個所探査動
作を所定時間おきに実行させる管理手段とを備えてい
る。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施形態を説明する。
実施形態を説明する。
【００３６】図１には地震災害等が原因で空管となって
いる地下埋設水道管の破損位置を本発明の第１の実施形
態に係る配管診断装置１１で探査しているときの概念図
が示されている。
いる地下埋設水道管の破損位置を本発明の第１の実施形
態に係る配管診断装置１１で探査しているときの概念図
が示されている。
【００３７】すなわち、同図において、１は地下に埋設
されている水道管を示し、２は地表面を示し、３ａ，３
ｂは水道管１に接続されている消火栓を示し、４ａ，４
ｂは金属製の仕切り弁を示している。
されている水道管を示し、２は地表面を示し、３ａ，３
ｂは水道管１に接続されている消火栓を示し、４ａ，４
ｂは金属製の仕切り弁を示している。
【００３８】配管診断装置１１を用いて配管、つまり水
道管を診断するときには、まず診断対象となる水道管１
を選び、次に選ばれた水道管１に診断区間５を設定す
る。この診断区間５の設定は仕切り弁４ａ、４ｂを閉め
ることによって行われる。つまり、水道管１内で仕切り
弁４ａと４ｂとの間に位置する部分が診断区間５とな
る。仕切り弁４ａ、４ｂの配設位置は、通常、水道管埋
設地図等に記載されている。したがって、これらから診
断区間５の管軸方向の距離を知ることができる。勿論、
実測して知ることもできる。
道管を診断するときには、まず診断対象となる水道管１
を選び、次に選ばれた水道管１に診断区間５を設定す
る。この診断区間５の設定は仕切り弁４ａ、４ｂを閉め
ることによって行われる。つまり、水道管１内で仕切り
弁４ａと４ｂとの間に位置する部分が診断区間５とな
る。仕切り弁４ａ、４ｂの配設位置は、通常、水道管埋
設地図等に記載されている。したがって、これらから診
断区間５の管軸方向の距離を知ることができる。勿論、
実測して知ることもできる。
【００３９】このようにして診断区間５が設定された
ら、仕切り弁４ａ，４ｂの近くで、かつ仕切り弁４ａ，
４ｂ間に接続されている消火栓３ａ，３ｂを選ぶ。そし
て、消火栓３ａ，３ｂの先端に取り付けられているバル
ブ類を取り外して胴筒だけにする。
ら、仕切り弁４ａ，４ｂの近くで、かつ仕切り弁４ａ，
４ｂ間に接続されている消火栓３ａ，３ｂを選ぶ。そし
て、消火栓３ａ，３ｂの先端に取り付けられているバル
ブ類を取り外して胴筒だけにする。
【００４０】次に、この例の場合、消火栓３ａの胴筒を
通して小型のスピーカ１２と小型のマイクロホン１３と
を水道管１内に配置する。また、消火栓３ｂの胴筒を通
して小型のマイクロホン１４を水道管１内に配置する。
通して小型のスピーカ１２と小型のマイクロホン１３と
を水道管１内に配置する。また、消火栓３ｂの胴筒を通
して小型のマイクロホン１４を水道管１内に配置する。
【００４１】そして、スピーカ１２の入力端をスピーカ
駆動装置１５に接続し、マイクロホン１３，１４の出力
端をＡ／Ｄ変換器１６ａ、１６ｂを介して空間伝達関数
計測装置１７に入力し、この空間伝達関数計測装置１７
の出力を配管破損個所算出装置１８に導入する。なお、
この例では各消火栓３ａ、３ｂの胴筒内に、この胴筒内
での音の反射を防止する反射抑制材１９を充填してい
る。
駆動装置１５に接続し、マイクロホン１３，１４の出力
端をＡ／Ｄ変換器１６ａ、１６ｂを介して空間伝達関数
計測装置１７に入力し、この空間伝達関数計測装置１７
の出力を配管破損個所算出装置１８に導入する。なお、
この例では各消火栓３ａ、３ｂの胴筒内に、この胴筒内
での音の反射を防止する反射抑制材１９を充填してい
る。
【００４２】上記構成から判るように、この例では診断
対象となる水道管１内に音響的には剛壁、すなわち完全
反射壁として扱うことが可能な仕切り弁４ａ，４ｂによ
って仕切られた診断区間５を設定し、この診断区間５内
にスピーカ１２を挿入して人工的な音波を発生させる。
このとき、診断区間５内に離間配置したマイクロホン１
３，１４によって診断区間５内の音圧を測定し、２点間
の信号から空間伝達関数を測定し、診断区間５内の音波
の伝わり方から２つのマイクロホン１３，１４間にある
少なくとも破損箇所Ｂの位置を算出するようにしてい
る。また、必要に応じて破損個所Ｂの大きさ（形状）を
測定により知ることもできる。
対象となる水道管１内に音響的には剛壁、すなわち完全
反射壁として扱うことが可能な仕切り弁４ａ，４ｂによ
って仕切られた診断区間５を設定し、この診断区間５内
にスピーカ１２を挿入して人工的な音波を発生させる。
このとき、診断区間５内に離間配置したマイクロホン１
３，１４によって診断区間５内の音圧を測定し、２点間
の信号から空間伝達関数を測定し、診断区間５内の音波
の伝わり方から２つのマイクロホン１３，１４間にある
少なくとも破損箇所Ｂの位置を算出するようにしてい
る。また、必要に応じて破損個所Ｂの大きさ（形状）を
測定により知ることもできる。
【００４３】破損箇所Ｂが存在すると、そこで反射波が
存在することから、計測値は健全な配管の場合に比べ変
化する。
存在することから、計測値は健全な配管の場合に比べ変
化する。
【００４４】地震災害時に水道管１に起こる破損の状況
としては、図２（ａ）に示すように水道管１の周方向に
亀裂２０が生じたり、図２（ｂ）に示すように水道管１
に接続されている分岐管２１が根元から折れて分岐管口
径分の孔２２が開いたり、図２（ｃ）に示すように水道
管１が完全に切断され、その切断面２３に土２４がかぶ
さったりする状態が考えられる。
としては、図２（ａ）に示すように水道管１の周方向に
亀裂２０が生じたり、図２（ｂ）に示すように水道管１
に接続されている分岐管２１が根元から折れて分岐管口
径分の孔２２が開いたり、図２（ｃ）に示すように水道
管１が完全に切断され、その切断面２３に土２４がかぶ
さったりする状態が考えられる。
【００４５】この装置で扱う音波は配管内部の空気を伝
わる平面波（平面波として配管を伝播する限界周波数は
配管口径で決まる）であることから、管壁の種類に左右
されず、また配管内部の凹凸や土などの障害物が存在し
ても、あるいは配管が上下にうねるような形状であって
も、あるいはまた図２に示す何れの状況であっても破損
箇所の位置を算出することが可能である。
わる平面波（平面波として配管を伝播する限界周波数は
配管口径で決まる）であることから、管壁の種類に左右
されず、また配管内部の凹凸や土などの障害物が存在し
ても、あるいは配管が上下にうねるような形状であって
も、あるいはまた図２に示す何れの状況であっても破損
箇所の位置を算出することが可能である。
【００４６】今、図３に示すように、診断区間５の管軸
方向の長さをＬとし、診断区間５の左端壁からＬ1 、診
断区間５の右端壁からＬ2 の位置Ｚの管壁に半径ａの孔
が存在した場合、診断区間５の左端壁、診断区間５の右
端壁の音圧Ｂ1 、Ｂ2 及び粒子速度Ｕ1 、Ｕ2 は以下の
ようになる。
方向の長さをＬとし、診断区間５の左端壁からＬ1 、診
断区間５の右端壁からＬ2 の位置Ｚの管壁に半径ａの孔
が存在した場合、診断区間５の左端壁、診断区間５の右
端壁の音圧Ｂ1 、Ｂ2 及び粒子速度Ｕ1 、Ｕ2 は以下の
ようになる。
【００４７】
【数１】
【００４８】この式(2) を信号処理することによって、
孔の位置Ｚで決まる距離Ｌ2 を算出する。
孔の位置Ｚで決まる距離Ｌ2 を算出する。
【００４９】Ｌ2 の算出方法について具体的に説明す
る。
る。
【００５０】(1) 逆フーリエ変換の場合 たとえば虚数部を逆フーリエ変換した場合、図４に示す
ように、２つのピークが現れる。２番目のピークが破損
箇所Ｌ2 に依存したピークであることから、既知であ
る配管長Ｌを代入することで、Ｌ2 を逆算することがで
きる。
ように、２つのピークが現れる。２番目のピークが破損
箇所Ｌ2 に依存したピークであることから、既知であ
る配管長Ｌを代入することで、Ｌ2 を逆算することがで
きる。
【００５１】図５には診断区間Ｌ＝１２ｍ、診断区間の
左端壁から５ｍの位置に口径８０ｃｍの破損孔、破損孔
の外側周囲１ｍを掘り起こした解放空間を持つ実験設備
を使って得られた結果が示されている。
左端壁から５ｍの位置に口径８０ｃｍの破損孔、破損孔
の外側周囲１ｍを掘り起こした解放空間を持つ実験設備
を使って得られた結果が示されている。
【００５２】図５（ａ）は管内の空間伝達関数の実数部
の実測データ、図５（ｂ）は管内の空間伝達関数の虚数
部の実測データであり、式（２）に相当する。実数部を
逆フーリエ変換すると図５（ｃ）、（ｄ）となり、虚数
部を逆フーリエ変換すると図５（ｅ）、（ｆ）となり、
配管長Ｌのみで決まるピークと配管長Ｌと破損孔位置の
距離Ｌ2 とによって決まるピークに分離でき、２つのピ
ークが算出される。
の実測データ、図５（ｂ）は管内の空間伝達関数の虚数
部の実測データであり、式（２）に相当する。実数部を
逆フーリエ変換すると図５（ｃ）、（ｄ）となり、虚数
部を逆フーリエ変換すると図５（ｅ）、（ｆ）となり、
配管長Ｌのみで決まるピークと配管長Ｌと破損孔位置の
距離Ｌ2 とによって決まるピークに分離でき、２つのピ
ークが算出される。
【００５３】配管長Ｌが既知であることから、前者のピ
ークは配管長によるものと容易に推測され、残りのピー
クが現れた横軸の数値から破損孔位置を逆算することが
できる。なお、ピークの大きさは、式(2) より、破損孔
の形状、大きさにより変化することから、ピークの大き
さの大小から定性的に破損規模を推測することも可能と
なる。なお、図５（ｇ），（ｈ）は図５（ｅ）、（ｆ）
の横軸を配管長Ｌで割算して正規化したものである。
ークは配管長によるものと容易に推測され、残りのピー
クが現れた横軸の数値から破損孔位置を逆算することが
できる。なお、ピークの大きさは、式(2) より、破損孔
の形状、大きさにより変化することから、ピークの大き
さの大小から定性的に破損規模を推測することも可能と
なる。なお、図５（ｇ），（ｈ）は図５（ｅ）、（ｆ）
の横軸を配管長Ｌで割算して正規化したものである。
【００５４】(2) 他の信号処理方法 以下のようにして直交条件と同様に計算する
【数２】
【００５５】
【数３】
【００５６】ｘを変化させ、一回一回変化させた状態で
のＢ（ｘ）を算出する。横軸にｘ、縦軸にＢ（ｘ）のグ
ラフを作ると、ｘ= ０、ｘ= Ｌ2 となったときだけ、
直交条件を満たし、Ｂ（ｘ）が値を持ち、それ以外は零
となる。配管長Ｌは既知であることから当然、ｘ= ０で
値を持つことは明らかであることから、ｘ≠０ 以外で
値を持ったとき、そのときのｘが配管破損位置となる。
上記の場合は、ｘ= Ｌ2 が破損位置となる。
のＢ（ｘ）を算出する。横軸にｘ、縦軸にＢ（ｘ）のグ
ラフを作ると、ｘ= ０、ｘ= Ｌ2 となったときだけ、
直交条件を満たし、Ｂ（ｘ）が値を持ち、それ以外は零
となる。配管長Ｌは既知であることから当然、ｘ= ０で
値を持つことは明らかであることから、ｘ≠０ 以外で
値を持ったとき、そのときのｘが配管破損位置となる。
上記の場合は、ｘ= Ｌ2 が破損位置となる。
【００５７】なお、図１に示すように、消火栓３ａ，３
ｂの胴筒を通してスピーカ１２やマイクロホン１３，１
４を配管内に配置する場合、胴筒を分岐管とみなすこと
ができるので、その分岐管の先端の条件によって音の伝
わり方が変化する。図６に示すように、分岐管の先端部
がたとえ閉じられていても、分岐の長さＬa によって音
響伝播が変化する。
ｂの胴筒を通してスピーカ１２やマイクロホン１３，１
４を配管内に配置する場合、胴筒を分岐管とみなすこと
ができるので、その分岐管の先端の条件によって音の伝
わり方が変化する。図６に示すように、分岐管の先端部
がたとえ閉じられていても、分岐の長さＬa によって音
響伝播が変化する。
【００５８】２つの消火栓３ａ、３ｂが音響伝播路とし
て存在していると、式(2) で表した直管の場合の式に比
べて音圧、粒子速度の式は下記のように複雑になる。
て存在していると、式(2) で表した直管の場合の式に比
べて音圧、粒子速度の式は下記のように複雑になる。
【００５９】
【数４】
【００６０】したがって、図１に示すように、分岐管、
つまり消火栓３ａ、３ｂの胴筒内に音の反射を防止する
反射抑制材１９を充填して空間をなくすと、モデルを簡
単化することができる。
つまり消火栓３ａ、３ｂの胴筒内に音の反射を防止する
反射抑制材１９を充填して空間をなくすと、モデルを簡
単化することができる。
【００６１】図７には本発明の第２の実施形態に係る配
管診断装置１１ａが示されている。この図では、図１と
同一機能部分が同一符号で示されている。したがって、
重複する部分の説明は省略する。
管診断装置１１ａが示されている。この図では、図１と
同一機能部分が同一符号で示されている。したがって、
重複する部分の説明は省略する。
【００６２】図１に示す装置では、管内の空間伝達関数
から破損位置を算出しているが、この例に係る装置で
は、Ａ／Ｄ変換器１６ａ、１６ｂの出力を相互相関関数
計測装置２５あるいはインパルス応答関数計測装置２６
に導入し、これら計測装置の出力を配管破損個所算出装
置２７に導入して破損位置を算出させるようにしてい
る。
から破損位置を算出しているが、この例に係る装置で
は、Ａ／Ｄ変換器１６ａ、１６ｂの出力を相互相関関数
計測装置２５あるいはインパルス応答関数計測装置２６
に導入し、これら計測装置の出力を配管破損個所算出装
置２７に導入して破損位置を算出させるようにしてい
る。
【００６３】すなわち、図８に示すような診断区間５を
持つ配管、例えば水道管１において、診断区間５の左端
から音波（平面波）を発信させると、同じ左端で受信す
るタイミング（受信時間）は図９（ａ）中ＴＰ1 のよう
になる。はじめは音波発信位置と受信位置とがほぼ等し
いことから、受信時間は０、続いて配管破損個所Ｚで反
射して戻る音波を受信することから、その時間は２Ｌ1
／Ｃ（Ｃ：空気を伝播する音速）である。次は、その音
波が左端で反射し、再度、配管破損個所で反射し戻る音
波である。その次は、診断区間５の右端で反射し戻る音
波である。右端で受信する音波の時間についはて図９
（ａ）中ＴＰ2 のようになる。
持つ配管、例えば水道管１において、診断区間５の左端
から音波（平面波）を発信させると、同じ左端で受信す
るタイミング（受信時間）は図９（ａ）中ＴＰ1 のよう
になる。はじめは音波発信位置と受信位置とがほぼ等し
いことから、受信時間は０、続いて配管破損個所Ｚで反
射して戻る音波を受信することから、その時間は２Ｌ1
／Ｃ（Ｃ：空気を伝播する音速）である。次は、その音
波が左端で反射し、再度、配管破損個所で反射し戻る音
波である。その次は、診断区間５の右端で反射し戻る音
波である。右端で受信する音波の時間についはて図９
（ａ）中ＴＰ2 のようになる。
【００６４】したがって、相互相関処理により、図１０
に示すような２点間音波到達時間差（△Ｔ= ＴＰ2 −Ｔ
Ｐ1 ）を観測できるので、配管破損個所に依存する時間
差から配管破損個所の位置を逆算することができる。
に示すような２点間音波到達時間差（△Ｔ= ＴＰ2 −Ｔ
Ｐ1 ）を観測できるので、配管破損個所に依存する時間
差から配管破損個所の位置を逆算することができる。
【００６５】この例に係る配管診断装置１１ａでは、相
互相関関数（あるいはインパルス応答関数）により、上
記時間△Ｔを計測し、これによって配管破損個所Ｂの位
置を算出させるようにしている。
互相関関数（あるいはインパルス応答関数）により、上
記時間△Ｔを計測し、これによって配管破損個所Ｂの位
置を算出させるようにしている。
【００６６】なお、図１１に示すような分岐部がある配
管についてもＬｔ、Ｌa 、Ｌが既知であることから配管
破損個所に依存する時間差を判別することが可能とな
り、逆算して配管破損個所の位置を算出することができ
る。
管についてもＬｔ、Ｌa 、Ｌが既知であることから配管
破損個所に依存する時間差を判別することが可能とな
り、逆算して配管破損個所の位置を算出することができ
る。
【００６７】図１２には本発明の第３の実施形態に係る
配管診断装置１１ｂが示されている。この図では、図１
及び図７と同一機能部分が同一符号で示されている。し
たがって、重複する部分の説明は省略する。
配管診断装置１１ｂが示されている。この図では、図１
及び図７と同一機能部分が同一符号で示されている。し
たがって、重複する部分の説明は省略する。
【００６８】この例に係る装置１１ｂでは、スピーカ１
２から、診断区間５の配管、つまり水道管１の口径で決
まる管内１次共鳴モードが卓越する単一周波数の音波を
発生させている。破損のない正常な配管に比べ、破損が
あると対称性が崩れることから、より振動しやすくな
り、そのモードは正常時よりも顕著に現れる。
２から、診断区間５の配管、つまり水道管１の口径で決
まる管内１次共鳴モードが卓越する単一周波数の音波を
発生させている。破損のない正常な配管に比べ、破損が
あると対称性が崩れることから、より振動しやすくな
り、そのモードは正常時よりも顕著に現れる。
【００６９】管内は共鳴現象により定在波が支配的だ
が、対称性が崩れたことにより進行波成分も現れ、その
波が配管破損個所で反射する。そこで、この例に係る装
置１１ｂでは先の基本原理にしたがって相互相関処理な
どにより配管破損個所の位置を算出するようにしてい
る。
が、対称性が崩れたことにより進行波成分も現れ、その
波が配管破損個所で反射する。そこで、この例に係る装
置１１ｂでは先の基本原理にしたがって相互相関処理な
どにより配管破損個所の位置を算出するようにしてい
る。
【００７０】図１３には図１２に示した手法で、診断区
間１２ｍ、口径６０ｃｍ、診断区間の左端からＬ1 ＝３
ｍの位置に径が５ｃｍ の破損孔を有した配管を用いて
配管破損個所の位置を算出する実験を行った結果が示さ
れている。
間１２ｍ、口径６０ｃｍ、診断区間の左端からＬ1 ＝３
ｍの位置に径が５ｃｍ の破損孔を有した配管を用いて
配管破損個所の位置を算出する実験を行った結果が示さ
れている。
【００７１】実験方法は以下の通りである。
【００７２】(1) １次共鳴モードが卓越する単一周波数
を片方から発生させ、両側２点間の空間伝達関数を測定
し、これを逆フーリエ変換し、時間軸のインパルス応答
関数を算出する。
を片方から発生させ、両側２点間の空間伝達関数を測定
し、これを逆フーリエ変換し、時間軸のインパルス応答
関数を算出する。
【００７３】(2) 破損孔位置の存在で現われた反射波の
到達時間から、破損孔位置（Ｌ1 ）を算出する。
到達時間から、破損孔位置（Ｌ1 ）を算出する。
【００７４】図１３において、Ｘは診断区間の右端から
の反射波で、Ｙは破損孔からの反射波である。Ｙまでの
時間は１８．１ミリ秒であり、音速を３４０ｍ／ｓとす
ると、Ｌ1 ＝３．０７ｍとなり、ほぼ正確に破損孔箇所
の位置を算出することができた。
の反射波で、Ｙは破損孔からの反射波である。Ｙまでの
時間は１８．１ミリ秒であり、音速を３４０ｍ／ｓとす
ると、Ｌ1 ＝３．０７ｍとなり、ほぼ正確に破損孔箇所
の位置を算出することができた。
【００７５】なお、管内１次共鳴モードは配管口径で決
まるものの、実際の配管は途中で口径が変化していた
り、管内が経年変化により変形していたり、途中の分岐
部の影響を受けたりして、正しく１次共鳴モードを計算
により算出することができない場合もある。
まるものの、実際の配管は途中で口径が変化していた
り、管内が経年変化により変形していたり、途中の分岐
部の影響を受けたりして、正しく１次共鳴モードを計算
により算出することができない場合もある。
【００７６】このように配管の情報が未知の場合、図１
２中に２点鎖線で示すように、共鳴周波数同定装置２８
を設け、管内が共鳴するまで音波の周波数を変化させて
いき、共鳴したときの周波数を同定する。そして、その
周波数で改めて音波を発生させて、以下同様の手法によ
って、少なくとも配管破損個所の位置を算出するように
すればよい。
２中に２点鎖線で示すように、共鳴周波数同定装置２８
を設け、管内が共鳴するまで音波の周波数を変化させて
いき、共鳴したときの周波数を同定する。そして、その
周波数で改めて音波を発生させて、以下同様の手法によ
って、少なくとも配管破損個所の位置を算出するように
すればよい。
【００７７】なお、地震等の被災時、破損が激しい箇所
では水が吹き出すことから、破損箇所周囲に、図１４
（ａ）に示すように、空洞３０ができることが知られて
いる。音響モデルにおいて、空洞３０は図１４（ｂ）に
示すように共鳴室３１として扱うことができる。したが
って、この共鳴室３１の寸法に依存した共鳴周波数が現
れたら、共鳴室３１、すなわち空洞３０が生じているこ
とが判る。これにより、破損した事実も判ることにな
る。この共鳴室モデルを先に説明した伝達マトリクスモ
デルに追加することで、共鳴室の位置も算出することが
可能となり、破損箇所の位置を逆算することができる。
では水が吹き出すことから、破損箇所周囲に、図１４
（ａ）に示すように、空洞３０ができることが知られて
いる。音響モデルにおいて、空洞３０は図１４（ｂ）に
示すように共鳴室３１として扱うことができる。したが
って、この共鳴室３１の寸法に依存した共鳴周波数が現
れたら、共鳴室３１、すなわち空洞３０が生じているこ
とが判る。これにより、破損した事実も判ることにな
る。この共鳴室モデルを先に説明した伝達マトリクスモ
デルに追加することで、共鳴室の位置も算出することが
可能となり、破損箇所の位置を逆算することができる。
【００７８】図１５には本発明の第４の実施形態に係る
配管診断装置１１ｃが示されている。この図では、図１
と同一機能部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の説明は省略する。
配管診断装置１１ｃが示されている。この図では、図１
と同一機能部分が同一符号で示されている。したがっ
て、重複する部分の説明は省略する。
【００７９】先の各例では、診断区間５内に音波を発生
させているが、この例では音波の代わりに、診断区間５
内に空気圧注入装置３２で空気圧を注入し、この注入に
よって配管破損個所Ｂに仮想音源を形成させる。
させているが、この例では音波の代わりに、診断区間５
内に空気圧注入装置３２で空気圧を注入し、この注入に
よって配管破損個所Ｂに仮想音源を形成させる。
【００８０】この仮想音源を用いると、以下の式から図
１６に示す診断区間５の左右端の音圧Ｐ1 、Ｐ2 、粒子
速度Ｕ1 、Ｕ2 を求めることができる。これらは配管破
損個所Ｂの位置Ｌ1 の関数として算出されるので、配管
破損個所Ｂの位置Ｌ1 を逆算することができる。
１６に示す診断区間５の左右端の音圧Ｐ1 、Ｐ2 、粒子
速度Ｕ1 、Ｕ2 を求めることができる。これらは配管破
損個所Ｂの位置Ｌ1 の関数として算出されるので、配管
破損個所Ｂの位置Ｌ1 を逆算することができる。
【００８１】
【数５】
【００８２】図１５に示す装置では、分岐部や配管埋設
状態、配管寸法が既知であることを必要とするが、たと
え分岐部が存在し、その個数、存在箇所、分岐寸法が未
知であっても、比較的簡単に配管破損個所Ｂの位置を算
出できる。
状態、配管寸法が既知であることを必要とするが、たと
え分岐部が存在し、その個数、存在箇所、分岐寸法が未
知であっても、比較的簡単に配管破損個所Ｂの位置を算
出できる。
【００８３】例えば、図１７に示すように、分岐部３３
ａ、３３ｂが存在し、かつその分岐部３３ａ、３３ｂが
両端から離れていても、管内の破損箇所でできた仮想音
源の音圧を測定するための２本のマイクロホン１３，１
４間の距離が既知である限り、相互相関関数から２本の
マイクロホン１３，１４への伝播時間差が判り、破損箇
所Ｂの位置を逆算することができる。これは、いわゆる
通常の漏水検知で用いる相関法であるが、漏水検知の場
合は管壁に伝わる音波を対象としていることから管種が
重要であり、管種が未知の場合は漏水箇所を推定できな
くなるが、図１５に示す手法では管内空気を伝わる音波
を対象とすることから管種には左右されないことが大き
な利点である。
ａ、３３ｂが存在し、かつその分岐部３３ａ、３３ｂが
両端から離れていても、管内の破損箇所でできた仮想音
源の音圧を測定するための２本のマイクロホン１３，１
４間の距離が既知である限り、相互相関関数から２本の
マイクロホン１３，１４への伝播時間差が判り、破損箇
所Ｂの位置を逆算することができる。これは、いわゆる
通常の漏水検知で用いる相関法であるが、漏水検知の場
合は管壁に伝わる音波を対象としていることから管種が
重要であり、管種が未知の場合は漏水箇所を推定できな
くなるが、図１５に示す手法では管内空気を伝わる音波
を対象とすることから管種には左右されないことが大き
な利点である。
【００８４】相互相関処理やインパルス応答関数により
算出した時間差Ｔと破損箇所Ｂの位置との関係は、空気
を伝わる音速をＣとすると以下の式となる。
算出した時間差Ｔと破損箇所Ｂの位置との関係は、空気
を伝わる音速をＣとすると以下の式となる。
【００８５】 ｔ1 ＝Ｌ1 ／Ｃ ｔ2 ＝Ｌ2 ／Ｃ Ｔ＝| ｔ1 −ｔ2 | …(9) 図１８には本発明の第５の実施形態に係る配管診断装置
１１ｄが示されている。この図では、図１５と同一機能
部分が同一符号で示されている。したがって、重複する
部分の説明は省略する。
１１ｄが示されている。この図では、図１５と同一機能
部分が同一符号で示されている。したがって、重複する
部分の説明は省略する。
【００８６】診断区間５への空気圧注入により配管破損
箇所Ｂが新たな音源となれば、この音波は地中を介して
地表にも伝わる。したがって、地表でこの音波のインテ
ンシティ（音波の放射エネルギの流れ方向）を計測する
ことで、配管破損個所Ｂの位置を同定することができ
る。この装置１１ｄは上述した原理を採用している。
箇所Ｂが新たな音源となれば、この音波は地中を介して
地表にも伝わる。したがって、地表でこの音波のインテ
ンシティ（音波の放射エネルギの流れ方向）を計測する
ことで、配管破損個所Ｂの位置を同定することができ
る。この装置１１ｄは上述した原理を採用している。
【００８７】この装置１１ｄでは、空気圧の注入によっ
て配管破損個所Ｂから発生する放射音波を水道管１を通
して例えば仕切り弁４ａ上で検出する放射音検知センサ
３４を設けるとともに地表面に少なくとも一対の地表振
動検知センサ３５ａ，３５ｂを水道管１のは配設経路に
沿って移動自在に設けている。そして、地表振動検知セ
ンサ３５ａ，３５ｂの出力信号から放射音検知センサ３
４で得られた信号とは関わりのない雑音信号を相互相関
処理装置３６ａ，３６ｂで除去し、この処理を経た対を
なす信号を用いて地表面に伝わる放射音波の振動インテ
ンシティを演算装置３７で求め、求められた振動インテ
ンシティから配管破損個所算出装置３８で配管破損個所
Ｂの位置を算出させるようにしている。なお、図１８
中、３９は空気漏れを防ぐシール要素を示している。
て配管破損個所Ｂから発生する放射音波を水道管１を通
して例えば仕切り弁４ａ上で検出する放射音検知センサ
３４を設けるとともに地表面に少なくとも一対の地表振
動検知センサ３５ａ，３５ｂを水道管１のは配設経路に
沿って移動自在に設けている。そして、地表振動検知セ
ンサ３５ａ，３５ｂの出力信号から放射音検知センサ３
４で得られた信号とは関わりのない雑音信号を相互相関
処理装置３６ａ，３６ｂで除去し、この処理を経た対を
なす信号を用いて地表面に伝わる放射音波の振動インテ
ンシティを演算装置３７で求め、求められた振動インテ
ンシティから配管破損個所算出装置３８で配管破損個所
Ｂの位置を算出させるようにしている。なお、図１８
中、３９は空気漏れを防ぐシール要素を示している。
【００８８】なお、上述した各例は、地下に埋設されて
いる水道管等を診断対象とし、地震災害等に遭遇したと
きにおいて診断する方法及び装置についてであるが、各
種の配管を備えた設備（プラント）に上述した診断装
置、特に音響的な手法を用いる診断装置を常時設置して
おき、この診断装置を一定時間おきに管理装置で動作さ
せて配管を定期的に診断できるようにした設備構成を採
用してもよい。
いる水道管等を診断対象とし、地震災害等に遭遇したと
きにおいて診断する方法及び装置についてであるが、各
種の配管を備えた設備（プラント）に上述した診断装
置、特に音響的な手法を用いる診断装置を常時設置して
おき、この診断装置を一定時間おきに管理装置で動作さ
せて配管を定期的に診断できるようにした設備構成を採
用してもよい。
【００８９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば地震災害等で空管状態になった配管の破損位置探
査作業の容易化に寄与できる。
例えば地震災害等で空管状態になった配管の破損位置探
査作業の容易化に寄与できる。
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配管診断装置の
概略構成図
概略構成図
【図２】地震災害等で起こり易い配管破損の例を示す図
【図３】同装置の動作を説明するための図
【図４】同装置による破損位置算出動作を説明するため
の図
の図
【図５】同装置による破損位置算出動作を説明するため
の図
の図
【図６】同装置による破損位置算出動作を説明するため
の図
の図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る配管診断装置の
概略構成図
概略構成図
【図８】同装置による破損位置算出動作を説明するため
の図
の図
【図９】同装置による破損位置算出動作を説明するため
の図
の図
【図１０】同装置による破損位置算出動作を説明するた
めの図
めの図
【図１１】同装置による破損位置算出動作を説明するた
めの図
めの図
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る配管診断装置
の概略構成図
の概略構成図
【図１３】同装置による破損位置算出動作を説明するた
めの図
めの図
【図１４】同装置による破損位置算出動作を説明するた
めの図
めの図
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る配管診断装置
の概略構成図
の概略構成図
【図１６】同装置による破損位置算出動作を説明するた
めの図
めの図
【図１７】同装置による破損位置算出動作を説明するた
めの図
めの図
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る配管診断装置
の概略構成図
の概略構成図
１…診断対象の配管である水道管 ２…地表 ３ａ、３ｂ…消火栓 ４ａ、４ｂ…音響的に剛体とみなされる仕切り弁 ５…診断区間 １１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…配管診断装置 １２…スピーカ １３，１４…マイクロホン １５…スピーカ駆動装置 １６ａ、１６ｂ…Ａ／Ｄ変換器 １７…空間伝達関数計測装置 １８、２７、３８…配管破損箇所算出装置 １９…反射抑制材 ２５…相互相関関数計測装置 ２６…インパルス応答関数計測装置 ２８…共鳴周波数同定装置 ３２…空気圧注入装置 ３４…放射音検知センサ ３５ａ、３５ｂ…地表振動検知センサ ３６ａ、３６ｂ…相互相関処理装置 ３７…演算装置 Ｂ…配管破損個所
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 環 省二郎 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 奥 満男 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内
Claims (24)
- 【請求項１】診断対象となる配管に診断区間を定め、こ
の診断区間の両端を音響的な反射体で仕切り、上記診断
区間内で人工的に音波を発生させ、この音波を上記診断
区間内に離間配置された一対のマイクロホンで検出し、
これらマイクロホンで検出された管内音圧から管内音響
波の性質を計測し、計測された性質から少なくとも配管
破損個所の位置を算出するようにしたことを特徴とする
配管診断方法。 - 【請求項２】前記診断区間の一端側近傍で前記音波を人
工的に発生させ、上記診断区間の両端近傍に前記マイク
ロホンをそれぞれ配置していることを特徴とする請求項
１に記載の配管診断方法。 - 【請求項３】前記管内音響波の性質を計測し、計測され
た性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するに
際して、前記マイクロホンで検出された管内音圧から管
内空間伝達関数を計測し、この管内空間伝達関数の実数
部と虚数部とを用いて少なくとも前記配管破損個所の位
置を算出していることを特徴とする請求項１に記載の配
管診断方法。 - 【請求項４】前記管内音響波の性質を計測し、計測され
た性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するに
際して、前記マイクロホンで検出された管内音圧から管
内空間インパルス応答関数または相互相関関数を計測
し、この計測データを基に前記配管破損個所で生じる反
射波に起因した成分から少なくとも前記配管破損個所の
位置を算出していることを特徴とする請求項１に記載の
配管診断方法。 - 【請求項５】前記管内音響波の性質を計測し、計測され
た性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するに
際して、前記配管の前記診断区間内に上記配管の口径で
決まる管径方向の一次共鳴モードを励起させる単一周波
数の音波を人工的に発生させるようにしたことを特徴と
する請求項４に記載の配管診断方法。 - 【請求項６】前記管内音響波の性質を計測し、計測され
た性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するに
際して、前記配管の共鳴周波数を同定し、この共鳴周波
数の音波を人工的に発生させるようにしたことを特徴と
する請求項４に記載の配管診断方法。 - 【請求項７】前記管内音響波の性質を計測し、計測され
た性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出するに
際して、前記配管が地下に埋設されているときには、破
損個所の周辺に生じている地下空洞によって生じた共鳴
周波数から地下空洞箇所を推定し、少なくとも配管破損
個所の位置を算出していることを特徴とする請求項１に
記載の配管診断方法。 - 【請求項８】前記診断対象となる配管内部が実質的に空
の水道管の場合には、前記反射体として上記水道管に付
設されている仕切弁を用い、人工的な前記音波の発生に
供される要素及び前記マイクロホンを上記水道管に付設
されている消火栓を通して前記診断区間内に配置してい
ることを特徴とする請求項１に記載の配管診断方法。 - 【請求項９】前記消火栓内に、この消火栓内での音の反
射を抑制する反射抑制要素を装着していることを特徴と
する請求項８に記載の配管診断方法。 - 【請求項１０】診断対象となる配管に診断区間を定め、
この診断区間の両端を音響的な反射体で仕切り、上記診
断区間内に所定の圧力を有する気体を発生させ、この気
体圧によって配管破損個所から発生した放射音波を上記
診断区間内に離間配置された一対のマイクロホンで検出
し、これらマイクロホンで検出された管内音圧から管内
音響波の性質を計測し、計測された性質から少なくとも
配管破損個所の位置を算出するようにしたことを特徴と
する配管診断方法。 - 【請求項１１】前記診断区間の両端近傍に前記マイクロ
ホンをそれぞれ配置していることを特徴とする請求項１
０に記載の配管診断方法。 - 【請求項１２】前記管内音響波の性質を計測し、計測さ
れた性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出する
に際して、前記マイクロホンで検出された管内音圧から
管内空間伝達関数を計測し、この管内空間伝達関数を用
いて少なくとも前記配管破損個所の位置を算出している
ことを特徴とする請求項１０に記載の配管診断方法。 - 【請求項１３】前記診断対象となる配管内部が実質的に
空の水道管の場合には、前記反射体として上記水道管に
付設されている仕切弁を用い、前記診断区間内に前記気
体圧を発生させる要素の一部及び前記マイクロホンを上
記水道管に付設されている消火栓を通して前記診断区間
内に配置していることを特徴とする請求項１０に記載の
配管診断方法。 - 【請求項１４】地下に埋設されている診断対象となる配
管に診断区間を定め、この診断区間の両端を仕切体で仕
切り、上記診断区間内に所定の圧力を有する気体を発生
させ、この気体圧によって配管破損個所から発生する放
射音波を上記配管を通して放射音検知センサで検出する
とともに少なくとも一対の地表振動検知センサを地表面
に配置し、これら地表振動検知センサの出力信号から前
記放射音検知センサで得られた信号とは関わりのない雑
音信号を相互相関処理でそれぞれ除去し、この処理を経
た対をなす信号を用いて地表面に伝わる前記放射音波の
振動インテンシティを求め、この振動インテンシティか
ら少なくとも配管破損個所の位置を算出するようにした
ことを特徴とする配管診断方法。 - 【請求項１５】実質的に内部が空の配管を診断するため
の装置であって、診断対象となる配管で、両端が音響的
な反射体で仕切られた診断区間内で人工的に音波を発生
させる音波発生手段と、前記診断区間内に離間配置され
る一対のマイクロホンと、これらマイクロホンで検出さ
れた管内音圧から管内音響波の性質を計測し、計測され
た性質から少なくとも配管破損個所の位置を算出する配
管破損個所算出手段とを具備してなることを特徴とする
配管診断装置。 - 【請求項１６】前記配管破損個所算出手段は、前記マイ
クロホンで検出された管内音圧から管内空間伝達関数を
計測し、この管内空間伝達関数の実数部と虚数部とを用
いて少なくとも前記配管破損個所の位置を算出している
ことを特徴とする請求項１５に記載の配管診断装置。 - 【請求項１７】前記配管破損個所算出手段は、前記マイ
クロホンで検出された管内音圧から管内空間インパルス
応答関数または相互相関関数を計測し、この計測データ
を基に前記配管破損個所で生じる反射波に起因した成分
から少なくとも前記配管破損個所の位置を算出している
ことを特徴とする請求項１５に記載の配管診断装置。 - 【請求項１８】前記音波発生手段は、前記配管の前記診
断区間内に、上記配管の口径で決まる管径方向の一次共
鳴モードを励起させる単一周波数の音波を発生させてお
り、前記配管破損個所算出手段は、前記マイクロホンで
検出された管内音圧から管内空間インパルス応答関数ま
たは相互相関関数を計測し、この計測データを基に前記
配管破損個所で生じる反射波に起因した成分から少なく
とも前記配管破損個所の位置を算出していることを特徴
とする請求項１５に記載の配管診断装置。 - 【請求項１９】前記音波発生手段は、前記配管の共鳴周
波数を同定し、この共鳴周波数の音波を前記診断区間内
に発生させており、前記配管破損個所算出手段は、前記
マイクロホンで検出された管内音圧から管内空間インパ
ルス応答関数または相互相関関数を計測し、この計測デ
ータを基に前記配管破損個所で生じる反射波に起因した
成分から少なくとも前記配管破損個所の位置を算出して
いることを特徴とする請求項１５に記載の配管診断装
置。 - 【請求項２０】前記配管破損個所算出手段は、前記配管
が地下に埋設されているときには、破損個所の周辺に形
成される空洞部によって生じた共鳴周波数から地下空洞
箇所を推定し、少なくとも配管破損個所の位置を算出し
ていることを特徴とする請求項１５に記載の配管診断装
置。 - 【請求項２１】実質的に内部が空の配管を診断するため
の装置であって、診断対象となる配管で、両端が音響的
な反射体で仕切られた診断区間内に所定の圧力を有する
気体を発生させる気体圧発生手段と、前記診断区間内に
離間配置されて前記気体圧によって配管破損個所から発
生した放射音波を検出する一対のマイクロホンと、これ
らマイクロホンで検出された管内音圧から管内音響波の
性質を計測し、計測された性質から少なくとも配管破損
個所の位置を算出する配管破損個所算出手段とを具備し
てなることを特徴とする配管診断装置。 - 【請求項２２】前記配管破損個所算出手段と前記マイク
ロホンとで検出された管内音圧から管内空間伝達関数を
計測し、この管内空間伝達関数を用いて少なくとも前記
配管破損個所の位置を算出していることを特徴とする請
求項２１に記載の配管診断装置。 - 【請求項２３】地下に埋設されている実質的に内部が空
の配管を診断するための装置であって、診断対象となる
配管で、両端が仕切体によって仕切られた診断区間内に
空気圧を発生させる気体圧発生手段と、前記気体圧によ
って配管破損個所から発生する放射音波を上記配管を通
して検出する放射音検知センサと、地表面に配置された
少なくとも一対の地表振動検知センサと、これら地表振
動検知センサの出力信号から前記放射音検知センサで得
られた信号とは関わりのない雑音信号を相互相関処理で
それぞれ除去する手段と、この手段による処理を経た対
をなす信号を用いて地表面に伝わる前記放射音波の振動
インテンシティを求め、この振動インテンシティから少
なくとも配管破損個所の位置を算出する配管破損個所算
出手段とを具備してなることを特徴とする配管診断装
置。 - 【請求項２４】各種の配管を備えた設備本体と、診断対
象となる配管で、診断区間となる両端を音響的な反射体
で仕切る仕切り手段と、この手段で仕切られた診断区間
内で人工的に音波を発生させる音波発生手段と、前記診
断区間内に離間配置される一対のマイクロホンと、これ
らマイクロホンで検出された管内音圧から管内音響波の
性質を計測し、計測された性質から少なくとも配管破損
個所の位置を算出する配管破損個所算出手段と、前記仕
切り手段及び前記音波発生装置手段及び前記配管破損個
所算出手段を用いて配管破損個所探査動作を所定時間お
きに実行させる管理手段とを具備してなることを特徴と
する配管付き設備。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07088998A JP3629139B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 配管診断方法及び配管診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07088998A JP3629139B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 配管診断方法及び配管診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270800A true JPH11270800A (ja) | 1999-10-05 |
| JP3629139B2 JP3629139B2 (ja) | 2005-03-16 |
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ID=13444558
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07088998A Expired - Fee Related JP3629139B2 (ja) | 1998-03-19 | 1998-03-19 | 配管診断方法及び配管診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3629139B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6751560B1 (en) * | 2000-08-01 | 2004-06-15 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Non-invasive pipeline inspection system |
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| KR100940284B1 (ko) * | 2007-08-20 | 2010-02-05 | 한국건설기술연구원 | 음파를 이용한 하수관 오접검사시스템 및 검사방법 |
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-
1998
- 1998-03-19 JP JP07088998A patent/JP3629139B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN111174745A (zh) * | 2020-02-13 | 2020-05-19 | 浙江水利水电学院 | 一种建筑设计用测量装置 |
| CN111174745B (zh) * | 2020-02-13 | 2021-03-30 | 浙江水利水电学院 | 一种建筑设计用测量装置 |
| CN114199368A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-18 | 北京工商大学 | 一种全频带pp声强自动测量装置和测量方法 |
| CN114199368B (zh) * | 2021-11-30 | 2024-04-26 | 北京工商大学 | 一种全频带pp声强自动测量装置和测量方法 |
| CN116293484A (zh) * | 2023-05-24 | 2023-06-23 | 山东泰阳特种设备检测科技有限公司 | 一种埋地管道探伤检测装置 |
| CN116293484B (zh) * | 2023-05-24 | 2023-07-21 | 山东泰阳特种设备检测科技有限公司 | 一种埋地管道探伤检测装置 |
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|---|---|
| JP3629139B2 (ja) | 2005-03-16 |
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