JPS58168954A - 絶縁被膜の欠陥を測定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明性、電気的な検出器に係り、特に、電気絶縁材の
欠陥の検出に係る。

天然ガスのような流体を輸送するＯＫ用いられる鋼・臂
イデは、４１Ｋｍｌ！され九鳩合に腐食を受ける。腐食
に対する第１の防御手段として、これらの鋼ノクイデの
外面には、薄い電気絶縁被膜が通常形成される。天然ガ
スを大量に輸送するのに用いられる埋設された鋼ノ譬イ
ブラインは、通常、それらの全長に沿って、コールター
ルエナメル、ぼりエチレン、又は工４キシ樹脂のような
絶縁材が表面的にわずかに被覆される。腐食に対すゐＩ
ＩＪＯ防御手段は、・Ｉイブラインに陰極防食法（ＣＰ
）を適用することである。ノ臂イデを適当な負電位に維
持できれば、腐食は防止される。然し乍ら、ノ量イデラ
インの成る部分の外部微震が損傷を受けえり、或いは外
部被膜が脱落したシしている場合には、・９イデに適当
な防食電位を維持するために陰　　肛極防食装置から和
尚の電流を流すことが必要とされる。従って、被膜が連
続的であり且つ被膜の状態が良好であれば、腐食を経済
的に防ぐことがで自る。陰極紡食装置に対する電流需要
が大きくなく、被膜が一般的に曳好な状１１１にあるこ
とを示している時でも、欠陥部の・譬イデ電位が局部的
に非常に低いことがあり、従って腐食が増大するおそれ
がある。従って、状態監視及び安定性に対する助けとし
て、特定の・母イブラインに被膜欠陥がもしあればそＯ
位置を正確に探知すると共にその寸法を一定できること
が有利である。

被膜欠陥の検出に現在用いられている装置はＪ、　Ｍ、
　ｐｅａｒｍｏｎ氏によって設計され九ものであや、こ
れはＴｈ＠Ｐ＠ｔｒｏｌ＠ｕｍ　Ｉｎｇ１ｍ＠ｏｒ　　
／デ参／都中間号第１コ〜ｔデ頁に掲載の″″濶設ノ中
イブの被膜の電気検査法１という論文に最初に述べられ
ている。

この方法には多数の欠点があゐ、即ち、一定さるべき領
域は導電性でなけれはならず、ノ譬イｌを掘シ出さねば
欠陥部の寸法を測定することができず、然も操作が非常
にめんどうである。測定を定量的に且つ容易に行なう九
めに、新友な解決手段が採用されている。

被膜欠陥の検出は、置設され九被膜付きノ譬イブライン
に沿って交流電流を流し走時にこの電流が被−を介して
地中へと徐々に失なわれるという原理に基いている。こ
れは、ノ譬イデと大地とＯ聞にある被膜の一定の容量性
インピーダンスによる亀のである。正常な被膜の電気抵
抗は非常に大きく、通常は、容量性インピーダンス（１
００Ｈｚ以上の周波数に対する）よりも側桁も大きい。

欠陥がある場所の対地抵抗は、通常は、正常な被膜を介
してのインピーダンスよりも相ｍＫ小さい、一般に、欠
陥部での・々イブから大地までの抵抗は、他の龜のの中
でも、裸金属の表面積によって左右される。

信号電流の微視に関する最近の開発としては、英国特許
出願第一θ７０７１３ム号に開示されえ提案があり、こ
れは平行離間配置で取り付けられた３債のトランスゾュ
ーサを含むものであり、これらトランスゾューサの軸は
測定される）４イデに対して直角であり、第３ｑ）トラ
ンス−）ニーｔかもΔイブまでの距離は第一のトランス
ゾューサからノーイデ壇でＯＩＩ離よりも大きく、そし
てこの距離自体は第１のトランスジューサからノダイデ
までの距離よりも大きい。各々のトランスジューサは、
・臂イ！に与えられ友交流により発生される磁束に応答
する。トランスジューサによって受信された信号の処理
は、嬉３及び第一のトランスジューサからの電圧の差を
表わす第１の処理信号と、第一及び第１のトランスジュ
ーサからＯ電圧Ｏ差を表わす第一の処理信号とを構成す
ることによって行なわれる。・譬イデライ／に沿り友磁
束の変化は被膜の絶縁性の指示を与える。

本発明は、・母イブへ信号電流を注入すゐ交流電流発生
量と、ノナイｆツインに流れる信号電流を誘導的ＫｗＩ
視する可搬型受信器とを備え九新規な装置を提供する。

オペレータが・臂イｌラインに沿って受信器を動かした
時には、信号電流の局部的な値がほとんど瞬間的に計算
される。受信器内での自動信号処理により、欠陥がある
かどうかが判断され、これに応じてオペレータに警報が
発せられる。欠陥の判断は、・９４７０局部電流勾配の
値を求めそし７てこの値をスレッシュホールド値と比較
することによって行なわれる。局部電流勾配の値によっ
て欠陥部の寸法を推定することができる。

・ぐイブの電流は誘導的に測定されるので、ノスイグが
絶縁媒体例えばタール使用のマカメ五式舗装材やコンク
リート等の下に埋設されている時でも本発明の装置を使
用することができる。信号収桑及び信号処理は全て動的
に行なわれるので、受信器は固定して用いてもよいし動
かして用いてもよい。

受信器の主作動モードは、オペレータがノぐイブライン
に沿って歩いて受信器を動かしなから測定を行なうモー
ドである。オペレータがΔイブラインをたどれるように
する案内装置賜提供される。

本発明によれば、交流信号電流を発生してこれを被膜付
き導体へ供給する手段と、上記信号電流の大きさを推定
するように上記信号電流に関連した交流磁界を検出及び
測定する手段とを備えた電気絶縁被膜の欠陥を績出すゐ
装置において、上記　　　　σの検出及び測定を行なう
手段は、上記導体０軸Ｋ（自角な平面内に平行離間関係
で配置され九／対の同じトランスジューサと、上記信号
電流の大きさを推定するように磁束に応じて各トランス
ジューサに誘起され良信号を受信、比較及び処理する関
連手段とを備えたこ′とを特徴とする装置が提供される
。

本発明に用いられるトランスジューサは磁束に応答する
コイルであり、これらコイルは導体に沿つ九位置におけ
る電流を次のように測定する。

埋設され九ｐ４イデに交流信号電流が流れる場合には、
ノタイデに対して通常同心的に交流関連磁界が存在する
。・クイプ軸の中心から半径方向に距離ｒだけ離れたと
ころの磁界強藏Ｈは次式で麦わされる。

但し、■はノクイデに流れる電流である。磁界強度の一
つの測定値Ｈ及びＨ２が半径方向距離ｒ。

及びｒ、において得られた場合には、パイプＫｉ！１れ
る電流が次のように計算される。

但し、＊−ｒ　　−ｒ　　である。値ａが分っている１ 限り、この計算は・母イブの深さに無関係であることに
注意され良い。従って、半径方向に離され九一つのピッ
クアップコイルに起電力（・ｍｆ）を誘起することによ
り、＠ｍｆ　ｏｃ　）ｉであるから、ノ９イデに流れる
電流を計算できる。

・臂イブの軸に沿った一つの別々の位置でノクイデ電流
が測定されて、電流１１　　及びＩ２．一つの位置間の
距離ｄが与えられると、次式を用いて電流勾配Ｉｇ　　
が計算される。

従って、電流勾配を動的に測定するためには、ピックア
ップコイルが参個必要とされる。

半径方向に離れ九−個のピンクアップコイルを用いると
、・母イデの深さｒが次式から計算される。

但し、ｒＦｉ下方のコイルとノ譬イグの軸との間の距離
である。

以下、゛添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

信号電流発生器の設計に対して最も重要な一つの７アク
タは、（ａ）信号電流の周波数が時間と共にトリアドし
九り温度によって変化したりしてはならないこと、及び
（ｂ）出方電流の振巾が安定していなければならないこ
とである。信号電流発生器１００回路図が第３図に示さ
れている。クリスタル型クロック１１からの方形波拡帯
域フィルタ１２に通されて、選択され九屑波数（／　Ｋ
Ｈ，未満）の正弦波が形成される。この信号は次いで直
流結合回路を用い友増巾器１３で増巾される。この増巾
器１８の出力端子に現われる電圧は、フィードバック技
術を用いて振巾制御されると共に、オペレータにより最
大士ｚｏｖｐｃセットされてもよい。

こＯ信号電流発生器１０は自動車用の／コＶバッテリ１
４によって作動され、これらの回路にはスイッチングレ
ギュレータ蓋の電源１５が使用されている。出力電流は
メータ１６に表示され、そして出力電流は信号電流発生
器の出力電圧と・母イグ／大地戻り回路のインピーダン
ス（通常は３０〜／ＳθΩ）とによって左右される。

受信器は、便宜上−りの部分に分けて説明する。

第１の部分は信号処理部でありそして第ＪＣ）部分は案
内部である。

第を図は受信器２０の信号処理部２０Ａの回路図である
。ｔつのコイル２１に誘起され友交流信号は各々増巾器
２２及び帯域フィルタ！３に通され、次いでマルチプレ
クサ２４へ送られる。マルチプレクサされ良信号は自動
利得制御１１２５に通さね１次いで整流器２６に通され
、そしてデマルチテレフサ２９へ送られる。デマルチプ
レクスさ力、た信号は次いでキヤ・９シタ２８にか＼る
一定電■圧として保持される。４！−個のキャパシタ２
８の各々にか＼る電圧は入力信号の振巾に比例する。こ
レラの参つの電圧はもう／ｆデマルチテレフサ９に通さ
れ、次いで／コビットム／Ｄコンバータ３００Å力に送
られる。マイクｌ−セッサ３１はダつのデジタル信号を
入力し、これらをメモリに記憶する。ＦＲＯＭ　　に常
駐するプログラムは、多数の色々な計算（Ｍ記の）のい
ずれかを実行し、液晶表示装置（ＬＣＤ）３２へその値
を送り、そして欠陥警報をオペレータに送ることができ
る。

又、マイクロプロセッサ３１はアナログ回路の制御にも
使用される。マイクロプロセッサは適切す時間にマルチ
プレクサにクロック信号を送り、アナログ信号に正しい
量の利得を与え（ＡＧＯ）、最大の精度を得るようにす
る。又、王妃の常駐プログラムは、装置の自己チェック
、信号レベルのチェック、バッテリ状１ａの監視等も行
なうことができる。何らかの欠陥が生じた場合には、液
晶表示装置３２に特定のコードが表示される。

軸が徴直方向にあるピックアップコイルが電流通電中の
・中イブの片倫から他側へ移動され走時には、誘起され
る起電力の位相がπラジアンだけ変化する。従って、第
Ｓ図に示されたように一つのコイルａ及びｂが取り付け
られている場合に、とｆＬらコイルが・９イデ５０の軸
に直角に移動する時には、それらの出力の位相が幾つか
の位置において変化する。水平コイルｒｅｆの位相（こ
の位相は通常位蓄によって変化しない）を基準として考
えれば、種々の位置に対する真理値表が次のように構成
される。

位相 位置Ｘ　　　　　基準　　ａ　　　ｂ −ｙｔａｎθぐｘ＜ｙｔａｎθ　　　　　　　θ　　　
　　θ　　　　　Ｏｘや−ｙｔａｎ０　　０　　π　　
Ｏ Ｘ＞Ｙ　ｔ　ａ　ｎθ　　　　０　　０　　　ｗ位相比
較回路はデジタルの真理値表を形成することができる。

出力回路はこの真理値表に基いて＠骸信号をオ（レータ
のヘッドホンへ送る。

案内コイルと）母イブの軸との間の距離をｙとし、垂線
に対する案内コイルの角度をθとする（＊Ｓ図）。−平
イデの軸からコイルまでの水平方向距離をＸとすれば・
　−ｙｔａｎθ＜Ｘ＜　ｙｔａｎθの領域内では、３つ
のコイル全部の位相が同じである。これは無音帯（ｑｕ
ｉ＠ｔ　ｂａｎｄ　）　　と称され、オペレータには出
力が送られない。この無音帯の巾は、ツヤイブの深さＫ
よって異なる距離ｙによって左右される。

然し乍ら、オ（レータが・ヤイ！軸の位置からずれても
電流計算が所要の精度内に維持されるところの距離も、
・母イブの深さによって左右される。

ｚ＜−ｙｔａｎθ　又はｘ＞ｙｔａｎθの時には、独特
の出力がオペレータに送られ、彼の位置が知らされる。

所要の計算積置を維持する丸めには、オ（レータがこの
無音帯内に居なければならない。

本発明の装置は次のように作動する。第１図に示された
ように、信号発生器１０は試験ポスト１０Ａを介して被
覆された〕９イア’５０へ交流電流を送り込む。電流の
戻り路は地中及び適当な地中のくい４０を通る。本発明
の装置の設計においては信号電流の周波数及び振巾が安
定に保持される。

・譬イデに電流が流れると、同心的な磁界（式１）がツ
ヤイブの周りに現われる。

特定のやり方で互いに離され喪参個の受信コイル２１（
第一図）を有する受信器２０がオペレータにより・９イ
デラインの軸に沿って移動される。

この受信器はコイルの種々の組合せ体からの起電力出力
を用いて、ツヤイブの電流、／ＩＦイブの電流勾配及び
・ンイデの深さの局部値を自動的に計算する。

オペレータはこれらの値のどれを表示ノ４ネルに表示す
るかを選択できる。受信器はツヤイブがタール使用のマ
カダム式舗装材やコンクリートの下に堀設さｔｌいる時
でも測定を行なうことができる。

欠陥かあると、その特徴として、・−イブ電流が局部的
に低下し即ち電流勾配の値が局部的に高くなる。オ梨レ
ータによって電流勾配が選択された時には、計算され九
電流勾配が所定のスレッシュホールドレベルより大きく
なった時にオペレータに欠陥警報が出力される。表示・
ぐネルに表示された電流勾配の値は欠陥部の寸法の指示
を与える・長い欠陥領域（数島以上）に遭遇した場合に
は、　　　　１個別電流マツピング法（欠陥部の長さに
沿って短い距離間隔で電流の測定を行なう）がしばしば
有効である。このマツピング法では、欠陥部に対して・
９イデ電流対距離のグラフを作成して、電流損失の最も
大きい正確な領域及び欠陥部で失なわれた全電流量を指
子することができる。或いは又、電流勾配マツピング法
では、電流勾配対距離のグラフを作成することができる
。この場合は、曲線の下の領域が、ツヤイブの欠陥部か
ら失なわれた電流量を指示する。

上記し九測定が充分な精度で行なえるのは、受信器がパ
イプの軸上又はその付近に保持された場合だけである。

これを可能にするために、案内装置が受信器に組込まれ
る。オペレータはヘット°ホーンで音声信号を受け、・
母イブの左側へ寄るべ舞か右側へ寄るべきかが知らされ
る。オペレータが彼の位置を直すためにどちらへ寄るべ
きかが分かるように右信号と左信号とは異なるものであ
る。

受信器がツヤイブの真上にある時、或いは正確な測定を
行なうに充分な程パイプの付近にある時には、ヘッドホ
ンへ信号が送られない。

【図面の簡単な説明】

第１図は信号電流を発生する手段及びこの信号電流を利
用する手段を概略的に示す図、第２図は電流勾配の測定
に関して受信コイルの配置を概略的に示し九図、 第３図及び第参図は信号電流発生器及び誘起信号処理装
置のブロック図、そして 第Ｓ図は導体探知／案内装置のコイルの配置を概略的に
示した図である。 １０・・・・・・・・・信号電流発生器、　１１・・・
・・・・・・クリスタル型クロック、　　１２・・・・
・・・・・フィルタ、１３・・・・・・・増巾器、　１
４・・・・・・・・・バッテリ、１５・・・・・・・・
・電源、　　１６・・・・・・・・・　メータ、２０・
・・・・・・・・受信器、　２ＯＡ・・・・・・・・・
信号処理部、　２１・・・・・・・・・コイル、　２２
・・・・・・・・・増巾器、　２３・・・・・・・・・
フィルタ、　２４・・・・・・・・・マルチプレクサ、
　２５・・・・・・・・・自動利得制御器、２６・・・
・・・・・・整流器、　２７・・・・・・・・・デマル
チプレクサ、　２８・・・・・・・・・キャノ４シタ、
　２９・・・・・・・マルチプレクサ、　３０・・・・
・・・・・Ａ／Ｄコンパーク、　３１曲曲・マイクロプ
ロセッサ、３２・・・・・・・・・液晶表示装置、　４
０・聞・・・・地中のくい、　５０曲曲・ノ臂イデ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流信号電流を発生してこれを被膜形成された導
   体へ供給する手段と、上記信号電流の大きさを推定する
   ように上記信号電流に関連した交流磁界を検出及び測定
   する手段とを備えた電気絶縁被膜の欠陥を検出する装置
   において、上記検出及び測定を行なう手段は、上記導体
   の軸に直角な平面内に平行離間関係で配置され念／対の
   同じトランスジューサと、上記信号電流の大きさを推定
   するように磁束に応じて各トランスジューサに銹起され
   た信号を受信、比較及び処理する関連手段とを備えたこ
   とを特徴とする装置０
2. （２）上記トランスジューサはコイルである特許請求の
   範囲第ｍ項に記載の装置。
3. （３）上記検出及び測定を行なう手段は、本うｌ対のト
   ランスジューサを備え、それらの軸は上記導体の軸に直
   角な平面内にあって前記ｌ対のトランスジューナＯ千−
   から長手方向にずら１れており、上記関連手段は、各対
   Ｏトランスジ為−サＫｌｌ起され友値量を比較して上記
   導体内の信啼電流勾配を推定すゐように構成１れる特許
   請求の範囲第（１）項又は第（２）項に記載Ｏ装置。
4. （４）上記交流信号電流の周波数は上記導体に１つて流
   れるいかなる電流ＯＩＩ皺黴とも員１に１特許請求の範
   囲第（１）項ないし第（３）項の−ずれかに記載の装置
   。
5. （５）交流信号電流を発生してこれを導体へ供給する手
   段と、こ０ａｌｌ電１１に員連し九＊滝礁昇を検出する
   手段とを備ええ離れ丸ところに番番電気導体を探知する
   装置ＫＴｈ−て、上−検出す段は、軸が実質的に水平な
   第１０）テｙヌジ暴−すと、軸が水平及び−直に対して
   威為角１１に配置されている第コ及び第ＪＯ）ランスＶ
   ＆−すと、磁束に応じて各トランスジ凰−すＫ１１ｌｌ
   ｌｌｉｒれ良信号を受信及び比較する関連信量処通手段
   とを備え友ことを＊＊七する装置。
6. （６）上記トランスジ具−すは冨イルで番為轡許請求０
   １１ｍ１１１＠項に記載の装置。 （γ）＃許請求Ｏ範囲第（１）項ないし館（４）項のい
   ずれかに記載Ｏ検出装置に組合わせて特許請求の範囲第
   （ＩＩ項又辻第（６）項に記載ＯＩｌ知装置を備見えこ
   とを特徴とする電気導体の絶縁欠陥部を探知及び検出す
   る装置。