JPH1151300A - リーク監視装置 - Google Patents

リーク監視装置

Info

Publication number
JPH1151300A
JPH1151300A JP20484997A JP20484997A JPH1151300A JP H1151300 A JPH1151300 A JP H1151300A JP 20484997 A JP20484997 A JP 20484997A JP 20484997 A JP20484997 A JP 20484997A JP H1151300 A JPH1151300 A JP H1151300A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
leak
sound
monitoring device
leakage
ultrasonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20484997A
Other languages
English (en)
Inventor
Yukio Sonoda
幸夫 園田
Makoto Ochiai
誠 落合
Masatake Sakuma
正剛 佐久間
Koji Hikuma
幸治 日隈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP20484997A priority Critical patent/JPH1151300A/ja
Publication of JPH1151300A publication Critical patent/JPH1151300A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations

Abstract

(57)【要約】 【課題】バックグラウンドノイズの影響を受けにくい超
音波領域でガス等流体のリーク音を収集することによっ
て検出感度を向上させるとともに、空間に距離を置いて
配した複数のマイクで採取した音響信号に所定の信号処
理を施すことによって装置を動かすことなくリーク位置
を特定する。 【解決手段】ガスを内包する監視対象からの音響を超音
波マイク１ａ〜１ｎで収集し、さらに、この音響データ
から流体リーク時に発生する音の周波数成分を取り出し
て周波数解析処理を施し、可聴音域以上の周波数成分の
増大から流体リークを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高圧ガス等の流体を
使用するプラントのタンクや配管やバルブ等のガスを内
包する機器系統等の監視対象からリークするガスリーク
の発生を検知するとともに、そのリーク位置等を特定す
るリーク監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の従来の音響信号を使用したガス
リーク監視装置はプラント機器系統からガスがリークす
る際のリーク音の可聴音域成分の増大からリークの発生
を検出していた。また、リーク位置の検出はマイクを動
かしてリーク音の最も強い角度を探すことによって特定
されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のリーク監視装置では、ガスリークの検出に使
用する可聴音域では、監視対象となる機器系統が正常時
に発するポンプ等のバックグラウンドノイズが大きいた
め、Ｓ／Ｎ比が低くて検出感度が悪いという課題があっ
た。さらに、リーク位置を特定するためには、リーク音
を収集するマイクを移動させる必要があり、マイクの駆
動部が必要であるので、装置が大型化して価格も高くな
ってしまうという課題があった。
【０００４】そこで本発明の目的とするところは、バッ
クグラウンドノイズの影響を受けにくい超音波領域でガ
ス等流体のリーク音を収集することによって検出感度を
向上させるとともに、空間に距離を置いて配した複数の
マイクで採取した音響信号に所定の信号処理を施すこと
によって装置を動かすことなくリーク位置を特定するこ
とができるリーク監視装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に対応するリー
ク監視装置は、ガスを内包する監視対象からの音響を超
音波マイクで収集し、さらに、この音響データから流体
リーク時に発生する音の周波数成分を取り出して周波数
解析処理を施し、可聴音域以上の周波数成分の増大から
流体リークを検出するように構成したことを特徴とす
る。
【０００６】この発明によれば、流体が流れる配管やバ
ルブを有する監視対象から出力される音響を超音波マイ
クにより採取する。このマイクからの出力信号は増幅さ
れ、Ａ／Ｄ変換器でデジタル化された後、フィルタリン
グ部により高圧ガスのリーク時に発生する可聴音域以上
の高周波成分だけが抽出される。リーク検知部では、こ
の抽出された音響データに高速フーリエ変換（ＦＦＴ）
等の周波数解析処理を施し、リークにより発生する音の
高周波成分の増大からリークの発生を検知する。
【０００７】したがって、監視対象のポンプ等の機器系
統が正常時に発するバックグラウンドノイズの影響を受
けにくい超音波領域で収集した流体リーク音に基づいて
流体リークの有無を検出するので、その検出精度を向上
させることができる。
【０００８】請求項２に対応するリーク監視装置は、ガ
スを内包する監視対象からの音響を収集する複数の超音
波マイクを、所定の間隔を置いて配置し、これらの各マ
イクで収集した各音響データ同士を時間軸方向に順次ず
らしながら加算して可聴音域以上の周波数成分の大きさ
を計算し、この時間軸方向にずらしたことで生じたリー
ク音源と各マイクとの距離の差に相当する各々の角度に
おける流体リーク音の強度を求めることにより、リーク
音強度の面分布を計測するように構成したことを特徴と
する。
【０００９】この発明によれば、所定の間隔を置いて配
設された複数の超音波マイクによりそれぞれ収集された
各音響データ同士は時間軸方向に順次ずらされながら重
ね合され、信号が最も強調される時間差からリーク音源
と各超音波マイクまでの距離の差が求められることによ
り、各超音波マイクとリーク音源（リーク発生箇所）と
の角度が求められると共に、これら各リーク角度上のリ
ーク音強度が求められて、このリーク音強度の面分布が
計測される。
【００１０】したがって、従来例のように複数の超音波
マイクを移動させることなく、流体リーク位置を検出す
ることができる。このために、超音波マイクを移動させ
る駆動装置が不要になるので、その分、コスト低減と装
置の小型軽量化を図ることができると共に、メンテナン
スの簡単化を図ることができる。
【００１１】請求項３に対応するリーク監視装置は、請
求項２に記載したリーク監視装置において、音響データ
から算出した可聴音域以上の周波数成分の最大値を与え
る面分布上の点から、リーク位置の角度を特定する手段
を具備していることを特徴とする。
【００１２】この発明によれば、請求項２記載の発明に
おいて算出した可聴音域以上の周波数成分の最大値から
リーク位置の角度を特定することができる。
【００１３】請求項４に対応するリーク監視装置は、請
求項２に記載したリーク監視装置において、複数の超音
波マイクを同一平面上に格子点状に配置したことを特徴
とする。
【００１４】この発明によれば、上記請求項２における
複数の超音波マイクの格子点状配置の縦横それぞれの方
向のリーク角度を推定することができるので、リーク角
度の推定精度を向上させることができる。
【００１５】請求項５に対応するリーク監視装置は、請
求項２に記載したリーク監視装置において、複数の超音
波マイクを同一平面上に蜂の巣状に配置したことを特徴
とする。
【００１６】この発明によれば、上記請求項２における
複数の超音波マイクを蜂の巣状に配置することにより、
複数方向のリーク角度を推定することができるので、そ
の推定精度を向上させると共に、等価なリーク角度の推
定精度を得るために必要な超音波マイクの数を減少させ
ることができる。
【００１７】請求項６に対応するリーク監視装置は、請
求項２〜５のいずれか１項に記載したリーク監視装置に
おいて、監視対象をカメラにより撮影し、このカメラか
らの画像にリーク音の強度分布を重ね合せることによ
り、リークの発生位置とリーク音の反射音の位置を特定
するように構成したことを特徴とする。
【００１８】この発明によれば、上記請求項２〜５のい
ずれかにおける監視装置において、カメラからの画像を
リーク音強度分布に重ね合せることにより、リークが発
生した位置とリーク音の反射の位置を特定することがで
きる。
【００１９】請求項７に対応するリーク監視装置は、請
求項２〜６のいずれか１項に記載したリーク監視装置に
おいて、リーク音強度の平面分布を、監視対象の３次元
の機器配置情報を持つ設計データと照合することによ
り、リークの発生位置とリーク音の反射の位置を特定す
るように構成したことを特徴とする。
【００２０】この発明によれば、上記請求項２〜６のい
ずれかにおける監視装置において、監視装置の位置とリ
ーク音源の角度を、監視対象の３次元の機器配置に関す
る設計データと照合することにより、リーク発生箇所と
リーク音反射の位置を特定することができる。
【００２１】請求項８に対応するリーク監視装置は、請
求項７に記載したリーク監視装置において、特定したリ
ーク位置と音響データ収集位置から超音波マイクとリー
ク音源の距離を算出し、その距離の自乗に反比例するリ
ーク音の減衰を補正してリーク音源におけるリーク音の
大きさを求め、このリーク音の大きさを、予め求めてお
いたリーク流量とリーク音の大きさとの相対関係と照合
することにより、リーク流量を推定するリーク流量推定
手段を具備していることを特徴とする。
【００２２】この発明によれば、上記請求項７の発明に
おいて特定したリーク位置から音響データ収集位置まで
の距離の自乗に反比例して減衰する音の強さを補正して
リーク源での音の強さを算出し、このリーク音の強さを
予め求めておいたリーク流量とリーク音の関係を表すデ
ータと照合することにより、リーク流量を推定すること
ができる。
【００２３】請求項９に対応するリーク監視装置は、請
求項２に記載したリーク監視装置において、複数の超音
波マイクを複数組に分けて所定間隔を置いて配置し、各
組の各超音波マイクで収集した音響データから特定した
リーク位置の各々の角度と複数組のマイクの間隔から、
リーク位置までの距離を特定するように構成したことを
特徴とする。
【００２４】この発明によれば、上記請求項２における
複数組の超音波マイクをそれぞれ異なる場所に設置して
いるので、それぞれの組の超音波マイクにより収集した
音響データから特定したリーク位置の角度と各組の超音
波マイクの間隔に基づいてリーク位置までの距離を求め
ることができる。
【００２５】請求項１０に対応するリーク監視装置は、
請求項２に記載したリーク監視装置において、測定した
リーク音強度の平面分布を、各リーク音強度に各々対応
する色で塗り分けて、色の分布図として表示するように
構成したことを特徴とする。
【００２６】この発明によれば、上記請求項２の発明で
求めたリーク音の強さの面分布を、モニター画面上で強
さに対応する色で表した色分布として表示することがで
きる。
【００２７】請求項１１に対応するリーク監視装置は、
請求項６または７または１０に記載したリーク監視装置
において、監視対象の映像または設計図面または色分布
図を表示するモニター上で、ポインティング装置を用い
てモニター上の任意の位置を指定することにより、その
推定位置に対応する角度のリーク音を可聴音域の音に変
換して出力するように構成したことを特徴とする。
【００２８】この発明によれば、上記請求項６または７
または１０における発明で求めた監視対象の画像または
設計図面またはリーク音強度を色で表した色分布の表示
画面上の任意の位置をマウス等のポインティング装置で
指定することにより、この推定位置に対応する角度のリ
ーク音を可聴音域の音に変換して出力することができ
る。
【００２９】請求項１２に対応するリーク監視装置は、
請求項２に記載したリーク監視装置において、複数の超
音波マイク同士を、リーク音源から各超音波マイクに達
する音波が有意な角度差を持つだけの間隔を置いて配置
することにより、音響データ位置からリーク音源までの
距離を特定するように構成したことを特徴とする。
【００３０】この発明によれば、上記請求項２における
超音波マイクの間隔を大きくして音源から各超音波マイ
クに到達する音波に有意な角度差を持たせることによ
り、各超音波マイクに到達する音の時間差に基づいてリ
ーク音源までの距離を特定することができる。
【００３１】請求項１３に対応するリーク監視装置は、
請求項９に記載したリーク監視装置において、複数組の
超音波マイクにより異なる角度で収集したリーク音の強
度をスキャンすることにより、深さ方向の音の強度の３
次元分布を求めるように構成したことを特徴とする。
【００３２】この発明によれば、例えば２組の超音波マ
イクでそれぞれ求めた異なる角度のリーク音強度を組み
合せて空間中の特定の距離の点の強度をスキャンしてい
くことにより、リーク音強度の３次元分布を計測するこ
とができる。
【００３３】請求項１４に対応するリーク監視装置は、
請求項１３に記載したリーク監視装置において求めたリ
ーク音強度の３次元分布をモニターに表示するように構
成したことを特徴とする。
【００３４】この発明によれば、上記請求項１３の発明
で計測したリーク音強度の３次元分布をモニターに表示
することができる。このために、モニターを見ることに
より空間的なリーク音の強度分布を視覚的に認識するこ
とができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を図
１〜図１４に基づいて説明する。なお、これらの図中、
同一又は相当部分には同一符号を付している。
【００３６】（第１の実施形態）図１は本発明の第１の
実施形態に係るリーク監視装置Ａのブロック構成図であ
る。このリーク監視装置Ａは高圧ガス等の流体が流れる
配管や弁等を有するプラント系統機器等の監視対象に、
複数の無指向性超音波マイク１ａ，１ｂ…１ｎをある間
隔で配置して音響データ収集部１を構成している。この
音響データ収集部１の出力側は、各超音波マイク１ａ，
１ｂ…１ｎによって得られた音響信号を増幅する信号増
幅器２、この信号増幅器２からの出力信号を離散化して
デジタル信号にするＡ／Ｄ変換器３を介してコンピュー
タ４に接続している。このコンピュータ４は、フィルタ
リング部５、リーク検知部６、リーク角度推定部７をそ
れぞれ有し、リーク角度推定部７にモニター８を接続し
ている。フィルタリング部５は例えば高圧ガスが監視対
象からリークした時に発生する音（リーク音）の高周波
成分、例えば３０ＫＨｚ〜５０ＫＨｚの超音波成分だけ
を抽出するものである。リーク検知部６およびリーク角
度推定部７は、次のような原理に従ってガスリークの有
無を検知し、リーク角を推定する。
【００３７】すなわち、図２に示すように、例えば２本
の超音波マイク１ａと１ｂとを例えば水平平面Ｈ上にて
所定間隔ｄを置いて平行に並設しており、この水平平面
Ｈ上に、リーク位置Ｒから垂直方向に投影した点Ｈｐ
と、これら各マイク１ａ，１ｂの中心軸とのなす角度を
各々θとする。同様に、超音波マイク１ｃと１ａとを水
平平面Ｈと直交する垂直平面Ｖ上に所定間隔ｄで平行に
並設し、この垂直平面Ｖ上に、リーク位置Ｒから垂直方
向に投影した点Ｖｐと両超音波マイク１ａ，１ｃの中心
軸とのなす角度を各々φとする。
【００３８】次に、超音波マイク１ａ，１ｂを使って、
上記角度θを求める方法を説明する。ここで、リーク音
源と各超音波マイク１ａ，１ｂとの距離は超音波マイク
１ａ，１ｂ同士間の距離ｄに対して十分に大きいため、
リーク音は平行波として超音波マイク１ａ，１ｂに同じ
角度で入射すると見做せるものとする。この場合、リー
ク音源から超音波マイク１ａ，１ｂの行程差ｌは、次の
（１）式により求めることができる。
【００３９】
【数１】ｌ＝ｄ・ｓｉｎ（θ） ……（１）
【００４０】また、音速をｖとすると、超音波マイク１
ａ，１ｂにリーク音が到達する時間差Ｔｄは、次の
（２）式により求めることができる。
【００４１】
【数２】Ｔｄ＝ｄ・ｓｉｎ（θ）／ｖ ……（２）
【００４２】さらに、Ａ／Ｄ変換器３のサンプリング周
波数をＦｓとすると、行程差ｌに含まれるデータの数Ｎ
は、次の（３）式により求められる。
【００４３】
【数３】Ｎ＝Ｔｄ・Ｆｓ ……（３）
【００４４】したがって、超音波マイク１ｂで収集した
データをＮ点進めると、超音波マイク１ａで収集したデ
ータの位相と等しくなる。
【００４５】リーク検知部６およびリーク角度推定部７
では、以上の原理を利用する。そして、超音波マイク１
ａ，１ｂで収集した音響データを時間軸方向にずらしな
がら加算していくと、位相の異なる間は互いに打ち消し
合って加算した信号の出力は小さくなり、位相が一致し
たところで重なり合って出力が多くなる。リーク検知部
６ではこの加算した出力が通常（所定値）よりも大きく
なったことによってリークを検出し、リーク角度推定部
７ではずらした点数からリーク位置の角度を求めること
ができる。ここで、時間軸方向にずらす音響データの点
数は１波長（Ｌ）以下とし、加算した信号のピークが複
数現れないようにする。したがって、このリーク監視装
置Ａがカバーできる角度θの範囲は次の（４）式で表す
ことができる。
【００４６】
【数４】｜θ｜＝ｓｉｎ-1（Ｌ／Ｄ） ……（４）
【００４７】一方、ガスリーク有無の検出は、リーク音
の周波数に相当する帯域のＲＭＳ（root mean square）
値が通常レベル（所定値）よりも大きいときに、ガスリ
ーク有りとして検知することができる。あるいは、音響
データ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の周波数解
析処理を施してパワースペクトル密度を求め、リーク周
波数に相当する帯域のスペクトルのピーク値が通常レベ
ル（所定値）よりも大きいときに、リーク有りと検知す
ることもできる。
【００４８】したがって、仮に音響データ同士をＮAB点
ずらしたところで加算した信号の出力が最大になったと
すれば、リークの角度θは、次の（５）式で求めること
ができる。
【００４９】
【数５】θ＝ｓｉｎ-1（ｖＮAB／ｄＦｓ） ……（５）
【００５０】以上により、２本の超音波マイク１ａ，１
ｂの中心軸を含む水平平面Ｈ上へ投影されたリーク音源
の位置Ｒと、超音波マイク１ａ，１ｂの各中心軸がなす
角度θを特定することができる。
【００５１】これと同様にして、リーク位置Ｒから超音
波マイク１ａ，１ｃを含む垂直平面Ｖ上へ投影された点
Ｖｐと、超音波マイク１ａ，１ｃの中心軸がなす角度φ
を特定することができる。
【００５２】次にこのリーク装置Ａの動作を説明する。
【００５３】まず、音響データ収集部１では、超音波マ
イク１ａ〜１ｎによって高圧ガスのリーク時に発するリ
ーク音を採取し、アナログの電気信号に変換する。増幅
器２ではこの電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３で離散
化してデジタル信号に変換する。このデジタル信号はコ
ンピュータ４に取り込み、そのフィルタリング部５で高
圧のガスリーク時に発生するリーク音の高周波成分、例
えば３０ＫＨｚから５０ＫＨｚの成分だけを取り出して
リーク検知部６とリーク角度推定部７とに与える。リー
ク検知部６は上記原理に従ってガスリークを検知し、リ
ーク角度推定部７は上記原理に従ってリーク角を求める
と共に、後述する方法によりリーク音強度分布１０を求
め、モニター８に表示する。
【００５４】図３は本実施形態により求めたリーク音の
強度分布１０をモニター８により表示する場合の一表示
例を示している。このリーク音強度分布１０は、超音波
マイク１ａと１ｂで採った音響データからθを含む水平
平面Ｈに垂直な角度のリーク音の強度分布１１が求ま
り、超音波マイク１ａ，１ｃで採った音響データからφ
を含む垂直平面Ｖに垂直な方向のリーク音の強度分布１
２が求まる。したがって、これらの両強度分布を重ね合
せることによってリーク音強度の平面分布を求めること
ができる。そして、リーク角度推定部７では、θとφか
ら３次元的なリークの角度を特定することができ、リー
ク位置を、超音波マイク１ａ，１ｂが捕えたリーク音強
度の平面分布の最大値を与える点として同定することが
できる。
【００５５】（第２の実施形態）図４は第２の実施形態
に係るリーク監視装置Ｂの構成図である。このリーク監
視装置Ｂは、複数の超音波マイク１a1〜１nmの音響収集
端面を同一平面上で格子点状、つまり、縦横方向に所定
の間隔をおいてｍ行ｎ列（ｎ×ｍ本）で並設し、リーク
角推定精度の向上を図った点に特徴がある。ここで横並
びを列、縦並びを行という。
【００５６】すなわち、このリーク監視装置Ｂは、第１
の実施形態で２本の超音波マイク１ａと１ｂだけでリー
ク角度を特定したが、例えば第１列１ａに並設された複
数の超音波マイク１a1〜１anの出力信号を加算すること
によって、各超音波マイク１a1〜１anの中心軸を含む平
面に投影したリーク位置Ｒの角度をより高い精度で推定
できるようになる。また、第２列１ｂ、第３列１ｃ…第
ｎ列の超音波マイクの信号についても同じ処理を施せ
ば、１列だけのマイクを利用するよりも、さらに精度の
高いリーク角推定が可能になる。
【００５７】そして、各行ｍ方向に並んだ超音波マイク
１a1〜１nmの信号から、上記列ｎ方向平面と直交する平
面へ投影したリーク位置Ｒのリーク角度が求められる。
したがって、超音波マイク１a1〜１nmを格子点状に配置
することによって、リーク位置の角度をより高い精度で
推定することができる。
【００５８】（第３の実施形態）図５は本発明の第３の
実施形態に係るリーク監視装置Ｃの構成図である。これ
は複数の超音波マイク１a1〜１nmを蜂の巣状に並べ、例
えば水平方向、右６０度方向、左６０度方向の３方向に
並んだ超音波マイク１a1〜１nmの信号に第２の実施形態
のリーク監視装置Ｂと同様の処理を施すことによってリ
ーク角推定精度を向上させることができるとともに、仮
に上記第２実施形態と同程度の推定精度を得る場合には
より少ない超音波マイク数で可能にさせる点に特徴があ
る。
【００５９】（第４の実施形態）図６は本発明の第４の
実施形態に係るリーク監視装置Ｄの構成図である。この
リーク監視装置Ｄは上記各リーク監視装置Ａ〜Ｃのいず
れかに、監視対象の画像を撮るためのデジタルカメラ１
３、画像データ入力部１４、リーク位置推定部１５を新
たに設けた点に特徴がある。
【００６０】すなわち、デジタルカメラ１３により撮影
した監視対象の映像を画像データ入力部１４によりリー
ク位置推定部１５に与え、リーク位置推定部１５はこの
監視対象の映像上に、リーク検知部６からのリーク音平
面分布を重ね合せることによってモニター８上にリーク
位置を表示する。重ね合せの方法は、事前に幾つかの場
所にノイズ発生器等の基準音源を置き、超音波マイク１
ａ〜１ｎによるリーク角推定の結果とデジタルカメラ１
３の画像に写った音源位置とを合せたデータを参照する
ことにより行う。これによって、リーク位置が視覚的に
確認できるだけでなく、リーク位置以外のリーク音強度
の高い箇所から構造物によるリーク音の反射の位置を知
ることができる。
【００６１】（第５の実施形態）図７は本発明の第５の
実施形態に係るリーク監視装置Ｅの構成図である。この
リーク監視装置Ｅは、上記図６で示すデジタルカメラ１
３と画像データ入力部１４とを、監視対象構造物の３次
元での位置や大きさがわかる設計情報データを格納した
データベース１６と、このデータベース１６から読み出
した設計データをリーク位置推定部１５に与える設計デ
ータ入力部１７とにそれぞれ置換した点に特徴がある。
【００６２】リーク位置推定部１５は、リーク検知部６
から読み込んだリーク音強度分布を、設計データ入力部
１７を介して設計データベース１６から読み込んだ監視
対象の３次元の機器配置情報を有する設計データと照合
することにより、リーク位置を推定してモニター８に表
示するものである。
【００６３】したがって、このリーク監視装置Ｅによれ
ば、リーク位置が監視対象構造物のどの箇所であるかを
示すだけでなく、リーク位置以外のリーク音強度の高い
箇所は構造物によるリーク音の反射位置であることを知
ることができる。
【００６４】（第６の実施形態）図８は本発明の第６の
実施形態に係るリーク監視装置Ｆの構成図である。この
リーク監視装置Ｆは上記第５の実施形態に係るリーク監
視装置Ｅに新たにリーク流量推定部１８を設けた点に特
徴がある。リーク流量推定部１８は、リーク位置推定部
１５が設計データ入力部１７を介して設計データベース
１６から読み込んだ設計データとリーク音強度分布との
照合により求めたリーク位置を受けて、監視位置からこ
のリーク位置までの距離の二乗に反比例して減衰する効
果を補正して、リーク音源における音の強度を算出す
る。次に、このリーク音強度を、予め試験により求めて
おいたリーク流量とリーク音強度との相対関係データに
照合することにより、リークの流量を推定するものであ
り、このリーク流量はモニター８に表示される。
【００６５】したがって、このリーク監視装置Ｆによれ
ば、ガス等のリーク位置とそのリーク流量とを共にモニ
ター８に表示することができる。
【００６６】（第７の実施形態）図９は本発明の第７の
実施形態に係るリーク監視装置Ｇの構成図である。これ
は上記各リーク監視装置Ａ〜Ｃにおける音響テータ収集
部１を複数組Ｘ，Ｙ設けた点に特徴がある。
【００６７】すなわち、各組Ｘ，Ｙの音響データ収集部
１Ｘ，１Ｙは、複数の超音波マイク１ａＸ，１ｂＸ…１
ｎＸ、１ａＹ，１ｂＹ…１ｎＹをそれぞれ所定形状に配
列させている。リーク角度推定部７は各組Ｘ，Ｙの音響
データ収集部１Ｘ，１Ｙで採取した音響データから算出
したリーク位置の角度をψa およびψb 、２つの音響デ
ータ収集部１Ｘ，１Ｙの間の距離をＤｘとしたときに、
２つの音響データ収集部１Ｘ，１Ｙを結ぶ直線からリー
ク位置までの距離Ｌを、次の（６）式で求め、モニター
８に表示する。
【００６８】
【数６】 Ｌ＝Ｄ／（ｔａｎψa −ｔａｎψb ） ……（６）
【００６９】（第８の実施形態）図１０は本発明の第８
の実施形態におけるリーク音強度分布表示画面１９の一
例を示す。このリーク音強度分布表示画面１９は、図３
で示すようにリーク音強度分布１０をモニター８に表示
する場合に、このリーク音強度分布１０を、各リーク音
強度にそれぞれ対応する色で色分けして表わした点に特
徴がある。つまり、リーク音強度が同一の場合には同一
色をなし、リーク音強度が相違する場合には相違色で表
わすので、リーク音強度分布を視認し易い。
【００７０】（第９の実施形態）図１１は本発明の第９
の実施形態に係るリーク監視装置Ｈの構成図である。こ
のリーク監視装置Ｈは上記第４，第５または第８の実施
形態により求めた監視対象の画像、設計図面またはリー
ク音の強度を色別で表した色分布の表示画面１９の任意
の箇所を、マウス等のポインティング装置２０により指
定することにより、その指定された箇所のリーク角度に
対応するリーク音を、音響データ変換部２１により可聴
音域の音に変換し、音響テータ再現部２２によりスピー
カー２３から出力して可聴し得るようになっている。
【００７１】したがって、この実施形態によれば、任意
のリーク角におけるリーク音を可聴音域で聴き取ること
ができる。
【００７２】（第１０の実施形態）図１２は本発明の第
１０の実施形態に係るリーク監視装置Ｉの構成図であ
る。このリーク監視装置Ｉは、それぞれ１本の超音波マ
イクからなる音響データ収集部１Ａ，１Ｂのそれぞれの
超音波マイクにより採取した音響データからリーク位置
の角度を算出し、さらにこのリーク位置の角度からリー
ク位置までの距離を求める。ここで、超音波マイク１
Ａ，１Ｂが特定したリーク角度をψA およびψB、２つ
の超音波マイク１Ａ，１Ｂの間の距離をδとすると、２
つの音響データ収集部を結ぶ直線からリーク位置までの
距離Ｌを、次の（７）式により求めてモニター８に表示
する。
【００７３】
【数７】 Ｌ＝δ／（ｔａｎψA −ｔａｎψB ）……（７）
【００７４】したがって、この実施形態によれば、モニ
ター８を見ることにより、音響データ収集部１Ａ，１Ｂ
からリーク位置までの距離Ｌを容易に知ることができ
る。
【００７５】（第１１の実施形態）図１３は本発明の第
１１の実施形態に係るリーク距離推定の原理図である。
この実施形態は、図２に示した原理に従って、各超音波
マイク１ａ，１ｂからリーク音強度の平面分布が得られ
ているものとし、ここで、空間中の探査すべきリーク点
Ｒと、超音波マイク１ａのなす立体角をφ、同じく、超
音波マイク１ｂとの立体角をψとすると、超音波マイク
１ａで求めた角度φ方向のリーク音強度と、超音波マイ
ク１ｂで求めた角度ψ方向のリーク音強度の和として探
査すべきリーク点Ｒのリーク音強度を求めることができ
る。このとき探査すべきリーク点までの距離をＣ、超音
波マイク１ａ，１ｂの間隔をＤとして、距離Ｘを次の
（８）式で求める。
【００７６】
【数８】 Ｘ＝Ｄ／（ｔａｎφ−ｔａｎψ） ……（８）
【００７７】したがって、超音波マイク１ａ，１ｂで求
めたリーク立体角φと、ψを選ぶことによって深さ方向
の距離を変化させることができ、リーク音強度の３次元
分布を計測することができる。
【００７８】図１４はこのリーク音強度の３次元分布を
モニター８に表示する場合の表示画面２４の例である。
この表示画面２４はモニター８の画面上に、図１０で示
す表示画面１９と同様にリーク音強度を３次元分布を音
の強さに対応する色で表すと共に、この表示画面１９の
複数枚を、音響データ収集位置からの各距離Ｘ1 ，Ｘ2
，Ｘ3 ，Ｘ4 …Ｘn に応じた位置での平面分布図とし
て表示することができる。
【００７９】
【発明の効果】本発明によれば、ポンプなどの機器の動
作音を含むバックグラウンドノイズの少ない超音波領域
において、複数の超音波マイクにより得た各音響データ
の周波数解析により高圧ガスのリークを検知するので、
これら超音波マイクを移動させる駆動部無しで広範囲か
つ高精度でリーク位置等を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るリーク監視装置
の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施形態によるリーク角度の推
定原理を示す図。
【図３】本発明の第１の実施形態によりリーク音強度分
布をモニターで表示する場合の表示例を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るリーク監視装置
の構成を示すブロック図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るリーク監視装置
の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るリーク監視装置
の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の第５の実施形態に係るリーク監視装置
の構成を示すブロック図。
【図８】本発明の第６の実施形態に係るリーク監視装置
の構成を示すブロック図。
【図９】本発明の第７の実施形態に係るリーク監視装置
の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の第８の実施形態に係るリーク監視装
置のモニターによるリーク音強度分布の表示例を示す
図。
【図１１】本発明の第９の実施形態に係るリーク監視装
置の構成とモニター表示例とを示すブロック図。
【図１２】本発明の第１０の実施形態に係るリーク監視
装置の構成を示すブロック図。
【図１３】本発明の第１１の実施形態に係るリーク監視
装置のリーク距離の推定原理を示す図。
【図１４】本発明の第１１の実施形態のモニターに表示
されるリーク音の３次元強度分布の表示例を示す図。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ リーク監視装置 １，１Ｘ，１Ｙ 音響データ収集部 １ａ，１ｂ…１ｎ、１a1…１nm、１aX…１nY 超音波マ
イク ２ 信号増幅器 ３ Ａ／Ｄ変換器 ４ コンピュータ ５ フィルタリング部 ６ リーク検知部 ７ リーク角度推定部 ８ モニター １３ デジタルカメラ １４ 画像データ入力部 １５ リーク位置推定部 １６ 設計データベース １７ 設計データ入力部 １８ リーク流量推定部 ２０ ポインティング装置 ２１ 音響データ変換部 ２２ 音響データ再生部 ２３ スピーカー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日隈 幸治 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスを内包する監視対象からの音響を超
    音波マイクで収集し、さらに、この音響データから流体
    リーク時に発生する音の周波数成分を取り出して周波数
    解析処理を施し、可聴音域以上の周波数成分の増大から
    流体リークを検出するように構成したことを特徴とする
    リーク監視装置。
  2. 【請求項２】 ガスを内包する監視対象からの音響を収
    集する複数の超音波マイクを、所定の間隔を置いて配置
    し、これらの各マイクで収集した各音響データ同士を時
    間軸方向に順次ずらしながら加算して可聴音域以上の周
    波数成分の大きさを計算し、この時間軸方向にずらした
    ことで生じたリーク音源と各マイクとの距離の差に相当
    する各々の角度における流体リーク音の強度を求めるこ
    とにより、リーク音強度の面分布を計測するように構成
    したことを特徴とするリーク監視装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載したリーク監視装置にお
    いて、音響データから算出した可聴音域以上の周波数成
    分の最大値を与える面分布上の点から、リーク位置の角
    度を特定する手段を具備していることを特徴とするリー
    ク監視装置。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載したリーク監視装置にお
    いて、複数の超音波マイクを同一平面上に格子点状に配
    置したことを特徴とするリーク監視装置。
  5. 【請求項５】 請求項２に記載したリーク監視装置にお
    いて、複数の超音波マイクを同一平面上に蜂の巣状に配
    置したことを特徴とするリーク監視装置。
  6. 【請求項６】 請求項２〜５のいずれか１項に記載した
    リーク監視装置において、監視対象をカメラにより撮影
    し、このカメラからの画像にリーク音の強度分布を重ね
    合せることにより、リークの発生位置とリーク音の反射
    音の位置を特定するように構成したことを特徴とするリ
    ーク監視装置。
  7. 【請求項７】 請求項２〜６のいずれか１項に記載した
    リーク監視装置において、リーク音強度の平面分布を、
    監視対象の３次元の機器配置情報を持つ設計データと照
    合することにより、リークの発生位置とリーク音の反射
    の位置を特定するように構成したことを特徴とするリー
    ク監視装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載したリーク監視装置にお
    いて、特定したリーク位置と音響データ収集位置から超
    音波マイクとリーク音源の距離を算出し、その距離の自
    乗に反比例するリーク音の減衰を補正してリーク音源に
    おけるリーク音の大きさを求め、このリーク音の大きさ
    を、予め求めておいたリーク流量とリーク音の大きさと
    の相対関係と照合することにより、リーク流量を推定す
    るリーク流量推定手段を具備していることを特徴とする
    リーク監視装置。
  9. 【請求項９】 請求項２に記載したリーク監視装置にお
    いて、複数の超音波マイクを複数組に分けて所定間隔を
    置いて配置し、各組の各超音波マイクで収集した音響デ
    ータから特定したリーク位置の各々の角度と複数組のマ
    イクの間隔から、リーク位置までの距離を特定するよう
    に構成したことを特徴とするリーク監視装置。
  10. 【請求項１０】 請求項２に記載したリーク監視装置に
    おいて、測定したリーク音強度の平面分布を、各リーク
    音強度に各々対応する色で塗り分けて、色の分布図とし
    て表示するように構成したことを特徴とするリーク監視
    装置。
  11. 【請求項１１】 請求項６または７または１０に記載し
    たリーク監視装置において、監視対象の映像または設計
    図面または色分布図を表示するモニター上で、ポインテ
    ィング装置を用いてモニター上の任意の位置を指定する
    ことにより、その指定位置に対応する角度のリーク音を
    可聴音域の音に変換して出力するように構成したことを
    特徴とするリーク監視装置。
  12. 【請求項１２】 請求項２に記載したリーク監視装置に
    おいて、複数の超音波マイク同士を、リーク音源から各
    超音波マイクに達する音波が有意な角度差を持つだけの
    間隔を置いて配置することにより、音響データ位置から
    リーク音源までの距離を特定するように構成したことを
    特徴とするリーク監視装置。
  13. 【請求項１３】 請求項９に記載したリーク監視装置に
    おいて、複数組の超音波マイクにより異なる角度で収集
    したリーク音の強度をスキャンすることにより、深さ方
    向の音の強度の３次元分布を求めるように構成したこと
    を特徴とするリーク監視装置。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載したリーク監視装置
    において、求めたリーク音強度の３次元分布をモニター
    に表示するように構成したことを特徴とするリーク監視
    装置。
JP20484997A 1997-07-30 1997-07-30 リーク監視装置 Pending JPH1151300A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20484997A JPH1151300A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 リーク監視装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20484997A JPH1151300A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 リーク監視装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1151300A true JPH1151300A (ja) 1999-02-26

Family

ID=16497422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20484997A Pending JPH1151300A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 リーク監視装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1151300A (ja)

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000310577A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Toshiba Corp 漏洩量測定装置および漏洩量測定方法
WO2002066950A1 (fr) * 2001-02-20 2002-08-29 Tlv Co., Ltd. Detecteur de fuites portatif
JP2003106926A (ja) * 2001-09-27 2003-04-09 Hitachi Ltd 気体漏れ検査方法及びその装置
JP2006266767A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Meidensha Corp 配管網の流体リーク監視装置
CN100458437C (zh) * 2006-12-01 2009-02-04 北京工业大学 管道缺陷的超声导波时间反转检测装置及方法
KR100888320B1 (ko) 2007-09-28 2009-03-11 한국전력공사 밸브 내부 누설 진단 장치 및 방법
JP2011038935A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Tlv Co Ltd 超音波漏洩検出装置
JP2011128012A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Toshiba Corp 電子機器
CN102588745A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 北京化工大学 一种管道泄漏定位方法
CN102967419A (zh) * 2012-11-12 2013-03-13 北京理工大学 一种线阵型超声波泄漏检测装置及方法
WO2013136472A1 (ja) * 2012-03-14 2013-09-19 中国電力株式会社 チューブリーク検知装置、及びチューブリーク検知方法
KR101382231B1 (ko) * 2012-11-15 2014-04-17 주식회사 한국빅텍 음의 연속성을 이용한 누수진단 시스템
CN104100843A (zh) * 2014-07-17 2014-10-15 北京亿利高科生物工程技术研究所有限公司 输油、气管道泄漏监测用次声波传感器
CN105972442A (zh) * 2016-05-10 2016-09-28 肖香福 一种燃气管道检测仪
CN106015949A (zh) * 2016-05-30 2016-10-12 北京中计新业科技发展有限公司 一种音波管道泄漏监测系统
CN106090630A (zh) * 2016-06-16 2016-11-09 厦门数析信息科技有限公司 基于集成分类器的液体管道检漏方法及其系统
WO2017058530A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 General Monitors, Inc. Ultrasonic gas leak location system and method
CN107023755A (zh) * 2017-05-16 2017-08-08 北京化工大学 管网泄漏监测定位方法及系统
CN109357171A (zh) * 2018-11-30 2019-02-19 北京无线电计量测试研究所 一种地下管线泄漏监测与定位方法与装置
JP2019027897A (ja) * 2017-07-28 2019-02-21 キヤノン株式会社 複数のエア機器を監視する漏洩監視システム
CN111011029A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 中国科学院成都生物研究所 一种植物全生命周期根际信息采集方法及系统
CN111271608A (zh) * 2020-03-05 2020-06-12 北京中竞国际能源科技有限公司 一种压缩空气系统泄漏管理系统及方法
KR20220127209A (ko) * 2019-10-28 2022-09-19 주식회사 모빅랩 설비 고장 예측 시스템 및 그 방법
CN116624793A (zh) * 2023-07-25 2023-08-22 上海电机学院 一种双指向性超低压气体管道泄漏声波信号检测方法

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000310577A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Toshiba Corp 漏洩量測定装置および漏洩量測定方法
WO2002066950A1 (fr) * 2001-02-20 2002-08-29 Tlv Co., Ltd. Detecteur de fuites portatif
US7289918B2 (en) * 2001-02-20 2007-10-30 Tlv Co., Ltd. Portable leak detector
KR100861759B1 (ko) 2001-02-20 2008-10-06 가부시키가이샤 티엘브이 휴대형 누설 검출 장치
JP2003106926A (ja) * 2001-09-27 2003-04-09 Hitachi Ltd 気体漏れ検査方法及びその装置
JP2006266767A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Meidensha Corp 配管網の流体リーク監視装置
CN100458437C (zh) * 2006-12-01 2009-02-04 北京工业大学 管道缺陷的超声导波时间反转检测装置及方法
KR100888320B1 (ko) 2007-09-28 2009-03-11 한국전력공사 밸브 내부 누설 진단 장치 및 방법
JP2011038935A (ja) * 2009-08-12 2011-02-24 Tlv Co Ltd 超音波漏洩検出装置
JP2011128012A (ja) * 2009-12-17 2011-06-30 Toshiba Corp 電子機器
CN102588745A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 北京化工大学 一种管道泄漏定位方法
WO2013136472A1 (ja) * 2012-03-14 2013-09-19 中国電力株式会社 チューブリーク検知装置、及びチューブリーク検知方法
JP5306561B1 (ja) * 2012-03-14 2013-10-02 中国電力株式会社 チューブリーク検知装置、及びチューブリーク検知方法
CN102967419A (zh) * 2012-11-12 2013-03-13 北京理工大学 一种线阵型超声波泄漏检测装置及方法
KR101382231B1 (ko) * 2012-11-15 2014-04-17 주식회사 한국빅텍 음의 연속성을 이용한 누수진단 시스템
CN104100843A (zh) * 2014-07-17 2014-10-15 北京亿利高科生物工程技术研究所有限公司 输油、气管道泄漏监测用次声波传感器
WO2017058530A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 General Monitors, Inc. Ultrasonic gas leak location system and method
AU2016332046B2 (en) * 2015-09-30 2019-05-16 Msa Technology, Llc Ultrasonic gas leak location system and method
US9995647B2 (en) 2015-09-30 2018-06-12 General Monitors, Inc. Ultrasonic gas leak location system and method
CN105972442A (zh) * 2016-05-10 2016-09-28 肖香福 一种燃气管道检测仪
CN106015949B (zh) * 2016-05-30 2018-03-09 北京中计新业科技发展有限公司 一种音波管道泄漏监测系统
CN106015949A (zh) * 2016-05-30 2016-10-12 北京中计新业科技发展有限公司 一种音波管道泄漏监测系统
CN106090630A (zh) * 2016-06-16 2016-11-09 厦门数析信息科技有限公司 基于集成分类器的液体管道检漏方法及其系统
CN107023755B (zh) * 2017-05-16 2019-10-18 北京化工大学 管网泄漏监测定位方法及系统
CN107023755A (zh) * 2017-05-16 2017-08-08 北京化工大学 管网泄漏监测定位方法及系统
JP2019027897A (ja) * 2017-07-28 2019-02-21 キヤノン株式会社 複数のエア機器を監視する漏洩監視システム
CN109357171A (zh) * 2018-11-30 2019-02-19 北京无线电计量测试研究所 一种地下管线泄漏监测与定位方法与装置
KR20220127209A (ko) * 2019-10-28 2022-09-19 주식회사 모빅랩 설비 고장 예측 시스템 및 그 방법
CN111011029A (zh) * 2019-12-31 2020-04-17 中国科学院成都生物研究所 一种植物全生命周期根际信息采集方法及系统
CN111011029B (zh) * 2019-12-31 2022-10-14 中国科学院成都生物研究所 一种植物全生命周期根际信息采集方法及系统
CN111271608A (zh) * 2020-03-05 2020-06-12 北京中竞国际能源科技有限公司 一种压缩空气系统泄漏管理系统及方法
CN116624793A (zh) * 2023-07-25 2023-08-22 上海电机学院 一种双指向性超低压气体管道泄漏声波信号检测方法
CN116624793B (zh) * 2023-07-25 2023-10-31 上海电机学院 一种双指向性超低压气体管道泄漏声波信号检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH1151300A (ja) リーク監視装置
US7162043B2 (en) Microphone array sound source location system with imaging overlay
EP1331490B1 (en) Sound source probing system
CA1303204C (en) Acoustic emission leak source location
JP4868671B2 (ja) 音源探査システム
JP6061693B2 (ja) 異常診断装置およびこれを用いた異常診断方法
JP4476870B2 (ja) 音源探査用マイクロフォン出力の補正方法、低周波発生装置、音源探査システム、及び、マイクロフォンフレーム
KR20190030739A (ko) 초음파원의 방위 표정 장치 및 중합 화상의 해석 방법
CN112254891B (zh) 一种航天器加强筋结构泄漏定位方法
CN113868583B (zh) 一种子阵波束聚焦的声源距离计算方法及系统
CN113030671B (zh) 一种电气设备局部放电故障现场检测与定位装置及方法
Witew et al. Sampling the sound field in auditoria using large natural-scale array measurements
CN102990225A (zh) 一种实时检测激光焊接质量的方法
CN110687506A (zh) 一种基于矢量传声器阵列的低频噪声源定位装置及方法
JP6392656B2 (ja) 音源方向推定方法
CN106556646A (zh) 声发射层析成像确定混凝土结构损伤部位的检测系统
JP2004085201A (ja) 振動源探査システム
Yuan et al. Identification of modal parameters of a model turbine blade with a curved surface under random excitation with a three-dimensional continuously scanning laser Doppler vibrometer system
Shang et al. Multi-point vibration measurement for mode identification of bridge structures using video-based motion magnification
Gardonio et al. Reconstruction of the sound radiation field from flexural vibration measurements with multiple cameras
Fernandez Comesana et al. " Virtual Arrays", a novel broadband source localization technique
Mu et al. Research on the time difference of arrival location method of an acoustic emission source based on visible graph modelling
JP2544535B2 (ja) 移動音源の計測装置及び計測方法
CN114858271B (zh) 一种声音探测用的阵列放大方法
Turqueti et al. Acoustic sensor array for sonic imaging in air