JPS5987357A - 圧力容器内音源位置標定装置 - Google Patents

圧力容器内音源位置標定装置

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JPS5987357A
JPS5987357A JP57197561A JP19756182A JPS5987357A JP S5987357 A JPS5987357 A JP S5987357A JP 57197561 A JP57197561 A JP 57197561A JP 19756182 A JP19756182 A JP 19756182A JP S5987357 A JPS5987357 A JP S5987357A
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JP
Japan
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sound source
sound
unknown
pressure vessel
computer
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JP57197561A
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Kenji Miyata
健治 宮田
Kimio Yamada
山田 喜美雄
Makoto Senoo
誠 妹尾
Shigeru Ideumi
出海 滋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02854Length, thickness
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26Scanned objects
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、原子炉などの圧力容器内の異物の存在を検出
する手段に係り、特に異物が圧力容器内のいずれかの場
所に衝突したときの衝突音の発生位置を標定する装置に
関するものである。
〔従来技術〕
従来、圧力容器の音源位置標定では、特願昭54−11
8306に記載されているごとく、音響信号の到達時間
や波高等の情報を用いて、既知音源に対するそれらの情
報の計算機内のファイルから、未知音源の情報に最も近
いものを選び出す方法が有効である。しかし、未知音源
情報とファイル中の情報とを照合するためのバタン認識
手法が十分でなく、誤認識の確率が大きかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、既知音源の音響情報と、未知音源の音
響情報を照合するだめのバタン認識法に改善を加え、高
い精度の音源位置標定装置全提供することにある。
〔発明の概要〕
まず本発明の背景である圧力容器の音源位置決め法の概
要を以下に示す。
1、圧力容器に3個以上のセンサー(音響検出器)を設
ける。
2、圧力容器のに個所を打撃して、それ’(i=に個の
既知音源とし、k番目(k=t、2.・・・、IOの既
知音源Pkにて発生した音波のi番目(i=1.2.・
・・、NUNはセンサーの数)のセンサーにおける到達
時刻tpk、+’&音源位置Pkと対応づけて、計算鷺
に記録しておく。
第1図は、tPkを1(i=l、2.・・・、N)に対
してプロットしたグラフの一例?示す。
この図で、toはある時刻を表わす。
3、未知音源Qにて発生した音波のi番目のセンサーで
の到達時刻tqr (i = 1 、2 、 ”・、N
)全計算機に入力する。第2図は、to+i:(i=1
.2.・・・、N)に対してプロットしたグラフの一例
金示す。この図で、to′けある時刻を表わす。
4、既知・未知雨音源それぞれの信号到達時刻を用いて
、次に示すN次元のベクトルεPk。
εQを求める。
εpk、+= tpk++ −< tPk+ +)+ 
 ・・・・・・(1)εa、 + = t Q、 I 
 < IQI 1.:>1  ・・・・・・(2)εP
k、 IけベクトルεPkのi成分ε岨はベクトルεQ
のi成分 を示す。<〉鵞ばiについて平均をとることを示す。第
1図、第2図の値をh式を用いて変換した結果を第3図
に示す。
5、ベクトルεqに最も近いベクトルεP−ヶひとつ選
ぶ。そこで、未知音源Qの位+1は既知音源P+、*の
位置であると判定する。
以上が圧力容器における音源位置決め法の概要であるが
上記5において、2つのベクトルε9とεPkの近さを
示す指標Dkをいかに選ぶかが重要であり、従来は次の
定義式を用いていた。
Dh = l gQ−εphl/v”N=Vζてη冒コ
に丁)I  ・・・・・・・・・(3)第4図は、(ε
Ql−εPkI)2のiに対するグラフを示しておシ、
式(3)から、]1には、このグラフの射線部分の而s
’を近似的に反映している。
従来は、この面積が最小になるよりなりVk選んで、既
知音源Pki未知音源としていた。このDkを用いた実
験結果を第5図に示す。この図は、未知音源Q(実験上
ではQの位置は既知であるが、これを未知音源とみなし
た。)と既知音源Pkとの間の実際の距離d、に対して
、Dk’iプロットしたグラフである。ここで、Dkと
d、との回帰直線は、原点を通る傾き4空0の直線に調
整しである。この実験において、音響媒体としては、圧
力容器の代わりに、高さ5m、直径2m、厚み18mの
鋼製空洞タンクを使用した。
この実験結果より、Dkのdkに対するばらつきは±1
0crn程度であることがわかる。従って、従来法で位
置標定した場合には、±10 rrrr程度の推定誤差
が生ずる。この誤差の主な原因は、音源位置から遠いセ
ンサーと近いセンサーの情報を同じウェイト付けで取扱
っていることである。即ち、遠いセンサーからの信号は
、近くのセンサーに比べ、振幅が小さくなるため到達時
刻の検出誤差が大きい。従って、情報としては信頼性が
低く、その分が位置標定誤差に大きくきいている。
従ってこの点に着目し、本発明では、式(3)における
単純平均を加重平均に置き換え、精度の高いεQl+ε
Pklに対しては、重要視し、逆に精度の低いものに対
しては、軽視する形をとることにした。
すなわち、次のように定義するわけである。ここで式(
3)の定義と区別するために、求める指標をDk* と
じた。
Dk*=1く(εQl−εpk+)Vk、+>+ /<
f k、 I>+ −(4)ここで、fk+ I(’=
1 、2.・・・、N)は、既知音源Pkで見た場合の
i番目のセンサーの精度に比例した加重因子を表わす。
実際には、近似的に ・・・・・・・・・(5) とした。τに1は、既知音源Pvから、i番目のセンサ
ーに至る音の伝播時間金示す、、またτ。は、τkl 
、τにつ・・・、τに、Hの中の最小値を示す。
このDk*を用いた実験結果を第6図に示す。
dkの定義は第5図と同じものである。Dk*のdkに
対するばらつきは、±5 cm 8 >Stで、式(3
)の■)kに比べ、半減している。この分だけ、Dk*
は1)kよりも秀れた指標と言える。従って、本発明に
より新しく定義した指標を用いることにより位置推定精
度をさらに向上させることが可能になる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を、第7図および第8図を用い
て説明する。第7図は、音源位置を標定ナベき圧力容器
と、音源位置標定装置金示した図である。圧力容器1に
は、N個の音響検出器S1+82+・・・、SNk取り
付け、その信号ケーブルは、圧力容器音源位置標定装置
100に接続される。
第8図は、圧力容器音源位置標定装置100の構成全示
した図である。未知音源による音響検出器81 、82
 、・・・、SNからの信号は、増幅器101゜102
、・・・、1ON金経由して、計算機110に送られる
。計算機110では、送シ込まれた信号を解析し、信号
到達時刻tit ケ求める。記憶装置120には、圧力
容器の各部位を、鋼球振子などを用いて打撃したときの
、各音響検出器信号の信号到達時刻tpi++k、打撃
位置Pkと対応づけて記録しておく。鋼球振子に数Vの
電圧をかけておけば、打撃時において圧力容器と導通ず
ることにより、電圧が降下し、これによって、打撃時刻
ケも記録可能である。こうして、記憶装#120には、
既知音源から各音響検出器までの音の伝播時間τPkl
  が記録されている。
以上のデータtQl l  tT’kl lτpk+ 
(i二1,2.・・・。
N)を用いて、式(1)(2)(5)より、既知音源P
kと未知音源Qとの間の類似度Dk*に求める。
ここで、第9図に示すフローチャートを用いて、第8図
に示す機器の動作を説明する。
計算機110は、起動すると、まず増幅器ioi。
102、・・・IONの出力信号?適当なサンプリング
周期でサンプリングし、記憶装置120にそれらの信号
を記録する。サンプリング数が記憶領域ケ越えたら、デ
ータの古いものから順に捨て、新しいチータケ順次書き
込む。
計算機は、データのサンプリング動作と同時に異常音の
発生の有無を常に監視する。これは増幅器にコンパレー
タを設買して、各検出信号が設定レベルを越えるか否か
を監視し、越えた場合に、コンパレータからの割込信号
により計算機に知らせることによって実現できる。計算
機が異常音の発生全検知すると、約20〜5Qms後に
データサンプリングケ停止する。このとき、記憶装置に
は、異常音発生時刻を含む時間帯のデータが記録されて
いる。このデータを用いて、未知音源とに個の既知音源
に対する指標Dk* (k=1.2.・・・、k)を計
算する。K個の指標Dk* (k=i 121・・・、
K)の内から最小のD*に*を探し、その番号に1を表
示(9) する。このに*より、異常音源Qは未知音源Pk*の近
辺にあるとして、これをオペレータに知らeる。
本発明の効果は、以前に述べたが、ここに再+Ey示し
ておく。従来法と本方法の実験結果金策5図および第6
図にそれぞれ比較して示す。実験の概要は次の通シであ
る。高さ5m、直径2m、厚み18閣の鋼製空洞タンク
を音響媒体として用い、外壁9か所にセンサー金設置し
、実施例と同様の方法で実験した。式(3)によるDh
に比べ、式(5)による迅*を用いた場合は、精度は2
倍に向上できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、各センサーごとの既知・未知両音源間
の音の到達時間差を音源からセンサーまでの距離に依存
した重み関数で加重分散値を求め、その値を二音源間の
類似性の指標とすることによシ、実距離に対して±5c
rn程度の精度で、未知音源がどの既知音源に近いかを
判定することができる。これにより、原子炉圧力容器内
の異物の衝突(10) 音から、異物の位置を正確に検出でき、原子炉の安全性
向上に対する効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、検出器iでの既知音源Pからの音の到達時刻
tl’lの説明図、第2図は、未知音源Q、について示
した図、第3図は、音の到達時刻の平均値からのばらつ
き全既知・未知雨音源に対して示した図、第4図は、第
3図でばらつきの差の2乗値を示した図、第5図および
第6図は、本発明の効果金示す図、第7図は、本発明の
一実施例を示す図、第8図は、本発明の実施例の具体的
構成図、第9図は、第8図に示す機器の一連の動作を説
明するフローチャートである。 1・・・圧力容器、St・・・i番目の音響検出器、1
00・・・圧力容器異常音源位置標定装置、110・・
・計算機、120・・・記憶装置。 (11) 82.。   第2図 第 3 区 し くh; −F4.)’   Y7’ ”第 5 目 dk(へ) に〒  乙   鉛] rl)、 <勿ジ 第 7 図 Y 8 図 第 9 目

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、圧力容器あるいはその関連機器に設置した3個以上
    の音響検出器、およびデータ記憶装置、さらにデータ解
    析のだめの計算機によって構成された装置によシ、あら
    かじめ記録された、各検出器における既知音源からの音
    の到達時刻と、新たに記録される、未知音源からの音の
    到達時刻とを用いて、両音源の音響情報の類似性から、
    未知音源に最も類似した既知音源を選び出し、その既知
    音源の位置を未知音源の位置とする未知音源の位首標定
    法において、各検出器における両音源からの音の到達時
    間差にその検出精度に依存する重み関数を付けた各検出
    器にわたる分散値を求め、その値を両音源間の類似性の
    指標とすることを特徴とする圧力容器内音源位置標定装
    置。 2、特許請求の範囲第1項において、分散値を求める場
    合の重み関数を、既知音源の音の伝播時間に従って指数
    関数的に減少する関数とすることを特徴とする圧力容器
    内音源位置標定装置。 3、特許請求の範囲第1項において、類似性の指標を重
    みつき分散値の平方根とすること?特徴とする圧力容器
    内音源位置標定装置、、
JP57197561A 1982-11-12 1982-11-12 圧力容器内音源位置標定装置 Pending JPS5987357A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109142530A (zh) * 2018-08-30 2019-01-04 华东理工大学 基于信息融合和椭圆成像的压力容器缺陷导波定位方法
US10352912B2 (en) 2016-09-15 2019-07-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Structure evaluation system, structure evaluation apparatus, and structure evaluation method
US10458954B2 (en) 2016-09-15 2019-10-29 Kabushiki Kaisha Toshiba Structure evaluation system, structure evaluation apparatus, and structure evaluation method

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