JPWO2008023404A1 - 配管特定システムおよび配管特定方法 - Google Patents

Abstract

プラントや工場において近接して敷設された複数の配管から任意の配管を特定する配管特定システムであって、第１の地点Ａにおいて複数配管（Ｐ１〜Ｐ４）の内の任意の配管に超音波信号を印加し、印加された超音波信号を当該配管を経由して第２の地点Ｂに送信する送信装置１００と、第２の地点Ｂにおいて複数の配管がそれぞれ受信する超音波信号のレベルを検出する受信装置２００とを備え、受信装置２００が検出する信号のレベルに基づいて第１の地点Ａにおいて超音波信号が印加された配管を特定する。

Description

この発明は、プラントや工場などの現場において、第１の地点と第２の地点の間に近接して敷設された複数の配管の中から任意の１本の配管を特定する配管特定システムおよび配管特定方法に関する。

従来の配管特定方法では、第１の地点において作業者が配管をハンマーなどで打撃して振動や音を発生させ、第１の地点から離れた地点である第２の地点において、配管特定に精通した経験豊かな別の作業者が配管群を伝播してくる振動や音に基づいて、第１の地点で振動あるいは音が印加された配管がどれであるのかを特定している。
一般的に、プラントや工場などの現場においては、複数の配管が近接あるいは密接した状態で、互いに並行して敷設されており、また、配管も長く、途中に配管を固定支持する部材（壁、床、支持部材など）がある。
また、配管は真っ直ぐではなく、途中で折れ曲がって敷設されている場合もあり、配管に振動や音を発生させる地点（第１の地点）と伝播してくる振動や音に基づいて配管特定を行う地点（第２の地点）の間の見通しが悪いこともある。

本願発明は、後述するように超音波を配管の導通確認（配管特定）として利用するものである。
非破壊分野において、超音波を活用した装置や文献は多数存在するが、電気抵抗測定によりケーブルの導通確認を行うように、超音波を配管の導通確認（即ち、配管の特定）のために利用した配管特定装置、あるいは超音波を配管特定に利用することを開示した文献（特許文献も含む）は存在しない。
また、配管特定作業を行う際に、同時に特定する配管の長さを測定したい要求が生じる場合があるが、配管特定装置において、更に、超音波を利用して配管長を計測することを開示した文献（特許文献も含む）も存在しない。

並行して敷設された複数の配管が密接状態でなく、電気的に他の配管と接触していない場合、テスターなどによる導通確認で配管特定はできる。
しかし、配管が密接している場合には、電気による導通確認によって配管の特定はできず、複数配管の内の１つの配管の一端に打撃による振動・音を発生させ、他端側において振動・音が伝わってきている配管を判定することにより、任意の配管を特定していた。
即ち、人力に頼って配管特定を行っていた。
しかし、密接状態のため、振動・音が隣接している配管に伝わると共に、振動・音が配管伝播で減衰するので、対象配管を特定することが困難であり、その特定の精度も悪い。
また、配管に振動や音を発生させる地点（第１の地点）と伝播してくる振動や音に基づいて配管特定を行う地点（第２の地点）の間で相互に連絡を取り合う必要があり、作業効率が悪いなどの問題点があった。
また、配管に振動や音を発生させる地点（第１の地点）と配管特定を行う地点（第２の地点）の間の距離（配管長）は、メジャーを使用して計測する必要があり、壁・床などを貫通している配管では計測が困難であった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、超音波の伝播特性を利用することにより、複数本の配管群から任意の配管を特定する配管特定作業の効率化と特定精度の向上が図れると共に、配管特定作業者の経験に頼ることなく、誰もが同じ精度で容易に配管を特定できる配管特定システムおよび配管特定方法を提供することを目的とする。

この発明に係わる配管特定システムは、プラントや工場において近接して敷設された複数の配管から所望の配管を特定する配管特定システムであって、第１の位置において前記複数の配管の内の所定の配管に超音波信号を印加し、印加された超音波信号を当該配管を経由して第２の位置に送信する送信装置と、前記第２の位置において前記複数の配管がそれぞれ受信する超音波信号のレベルを検出する受信装置とを備え、前記受信装置が検出する信号のレベルに基づいて前記第１の位置において超音波信号が印加された配管を特定するものである。

また、この発明に係わる配管特定方法は、プラントや工場において近接して敷設された複数の配管から所望の配管を特定する配管特定方法であって、第１の位置において前記複数の配管の内の所定の配管に超音波信号を印加し、印加された超音波信号を当該配管を経由して第２の位置に送信する送信ステップと、前記第２の位置において前記複数の配管がそれぞれ受信する超音波信号のレベルを検出する受信ステップとを備え、前記受信ステップにおいて検出される信号のレベルに基づいて前記第１の位置において超音波信号が印加された配管を特定するものである。

この発明によれば、打撃による振動・音の伝播を利用するのではなく、近接（密接の状態も含む）する隣の配管に伝播し難いという超音波の伝播特性を利用して配管特定を行うので、複数の配管群から任意の配管を特定する配管特定作業の効率化と特定精度の向上が図れると共に、配管特定作業者の経験や感に頼ることなく、誰もが同じ精度で容易に配管を特定できる。

この発明の基本的な概念を説明するための図である。 実施の形態１による配管特定システムの全体構成を示す図である。 実施の形態１による配管特定システムの送信装置の構成を示す図である。 実施の形態１による配管特定システムの受信装置の構成を示す図である。 実施の形態２による配管特定システムにおいて、配管長さ測定の基本的な概念を説明するための図である。 実施の形態２による配管特定システムの送信装置の構成を示す図である。 実施の形態２による配管特定システムの送信装置に配置された操作部の外観を示す図である。 実施の形態２による配管特定システムの受信装置の構成を示す図である。 実施の形態２による配管特定システムの受信装置に配置された操作部の外観を示す図である。

符号の説明

１ 送信側超音波探触子 ２ 受信側超音波探触子
１０ 送信装置の操作部 １１ 印加信号波形発生器
１２ 信号増幅器 １３ 同期信号発生器
２０ 受信装置の操作部
２１ ＨＰ／ＬＰフィルター（フィルター処理手段）
２７ 表示部（表示手段）
１００、１０１ 送信装置
２００、２０１ 受信装置

以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態について説明する。
なお、各図間において、同一符号は、同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態１．
図１は、この発明の基本的な概念を説明するための図である。
図１（ａ）に示すように、計測用配線などを貫入するための複数の配管（例えば、ステンレス鋼などの金属製の配管Ｐ１〜Ｐ４）が密接した状態で並行配置されているとする。
なお、複数の配管Ｐ１〜Ｐ４は、同一の材質・形状・寸法であるとする。
この状態で、第１の地点Ａにおいて配管Ｐ２に送信側超音波探触子１により超音波信号を印加すると、印加された超音波信号は配管内を伝播し、第２の地点Ｂにおいて受信側超音波探触子２により、図１（ｂ）に示すような観測波形１を得る。
なお、第１の地点Ａにおいて配管Ｐ２に印加される超音波信号は、例えば、周波数が２００ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚでスイープされる１０サイクルのサイン波が２００Ｈｚの繰り返し周期で発生する「サインバースト波」である。
また、波線の矢印は、配管Ｐ２の内部を第１の地点Ａから第２の地点Ｂに伝播する超音波信号を示している。

一方、第２の地点Ｂにおいて、配管Ｐ２に隣接する配管Ｐ３（またはＰ１）の超音波探触子を用いて受信波形を観測すると、観測波形１よりも信号レベルの低い雑音的な第２の観測波形しか得られない。なお、図１（ｃ）は、第２の観測波形を示している。
これは、超音波の周波数帯域においては、隣接する配管間の音響インピーダンが高く、配管Ｐ２内を伝播する超音波信号（板波）は隣接する配管Ｐ３（または配管Ｐ１）に伝播しにくいからである。
なお、板波とは、板（即ち、配管の筒部）の内部を反射しながら伝播する超音波信号のことである。
観測波形１は、密接状態で敷設されている配管の内、配管Ｐ２の第１の地点Ａで印加され、配管内を直接伝播してくる超音波信号を同じ配管Ｐ２の第２の地点Ｂで受信したときの観測波形である。

これに対して、観測波形２は、配管Ｐ２の第１の地点Ａで印加された超音波信号を配管Ｐ２に隣接する配管Ｐ３の第２の地点Ｂで受信したときの観測波形であり、隣接する配管Ｐ３に伝播する超音波は微少である。
つまり、隣接する配管Ｐ３の第２の地点Ｂで受信する超音波のレベルは、配管Ｐ２の第２の地点Ｂで受信したときときの観察波形のレベルと比べて微少である。
この発明は、このような配管内を直接伝播する超音波信号の伝播特性と隣接する配管に伝播する超音波信号の伝播特性の違いを利用することによって、近接（密接状態も含む）して敷設された複数配管から任意の配管を特定するものである。

図２は、実施の形態１による配管特定システムの全体構成を示す図である。
図２において、配管Ｐ１〜Ｐ４は対象配管群であり、これら複数の配管Ｐ１〜Ｐ４は、第１の地点Ａから第２の地点Ｂまで近接した状態で並行して敷設されている。
通常、第１の地点Ａから第２の地点Ｂまでの距離は数十メートルあり、図に示すように途中で壁を貫通していたり、あるいは折れ曲っていたりして、第１の地点Ａと第２の地点の間は見通せない場合が多い。
図２は、第１の地点Ａにおいて、送信側超音波探触子１が配管Ｐ３に取り付けられている場合を示しており、送信装置１００は、後述するように配管敷設状況や配管の長さに応じて送信側超音波探触子１が適切な超音波信号を発生するように、送信側超音波探触子１に信号を印加する。
受信装置２００は、第２の地点Ｂにおいて受信側超音波探触子２が受信する超音波信号に対して後述する所定の処理を施して表示する。
配管特定作業者は、受信装置２００で表示される超音波受信信号の波形を観測し、受信信号のレベルを判定することによって、受信した超音波信号が配管の内部を直接伝播してきたものか、それとも隣接する配管から伝播してきたものかを評価する。
これにより、第２の地点Ｂで信号を受信している配管が第１の地点Ａで超音波信号を印加された配管であるのか否かを判断し、その判断結果に基づいて配管を特定する。

次に、送信装置１００の具体的な構成と動作について説明する。
図３は、送信装置１００の具体的な構成例を示す図である。
図に示すように、送信装置１００は、操作部１０、印加信号発生器１１および信号増幅器１２で構成されている。
操作部１０は、配管敷設状況を設定するための配管敷設状況設定スイッチ１０ａ、送信側超音波探触子１に印加する信号の周波数を任意に設定するための任意周波数設定器１０ｂ、特定対象の配管の特定距離（即ち、第１の地点Ａと第２の地点Ｂ間の距離）を設定するための特定距離設定スイッチ１０ｃ、送信側超音波探触子１に印加する信号の出力波高値を設定するための出力波高値設定スイッチ１０ｄで構成されている。
印加信号発生器１１は、操作部１０の配管敷設状況設定スイッチ１０ａ、任意周波数設定器１０ｂおよび特定距離設定スイッチ１０ｃの設定状況に応じて送信側超音波探触子１に印加するための印加信号を発生する。
即ち、印加信号発生器１１は、操作部１０および任意周波数設定器１０ｂの設定条件に応じた印加信号波形を発生する。

具体的には、配管敷設状況設定スイッチ１０ａおよび任意周波数設定器１０ｂの設定によって、印加信号発生器１１で発生する信号波形（例えば、２００ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚでスイープされるサインバースト波）の周波数や繰り返し周期などを設定する。
この設定は、作業者が配管の曲がりや配管の保持状態（例えば、溶接、コンクリート埋設、パテ埋等）などの配管敷設状況や状態を考慮して、伝播しやすい周波数を含む波形を選択する。
なお、印加信号発生器１１により発生する印加信号の周波数は、前述したように２００ｋＨｚ〜２５０ｋＨｚでスイープされており、印加信号発生器１１が発生する信号を送信側超音波探触子１に印加することにより発生する超音波信号は、配管敷設状況にいろいろな障害があっても伝播しやすい周波数が含まれている。
従って、送信側超音波探触子１には、全ての配管形状および配管敷設状況において配管を伝播しやすい周波数の超音波信号を発生させるための信号が、印加信号発生器１１から印加される。

特定距離設定スイッチ１０ｃの設定により、特定したい配管の配管長（送信側超音波探触子１と受信側超音波探触子２の間の距離、即ち、第１の地点Ａと第２の地点Ｂ間の距離）に応じて印加信号発生器１１により発生する印加信号の周波数を設定する。
配管長は、０〜１０ｍ、１０〜２０ｍ、２０〜３０ｍの３つ内のいずれかを選択する。
出力波高値設定スイッチ１０ｄの設定により、信号増幅器１２から出力する信号の波高値を設定する。
設定は、例えば、波高値を、５０Ｖｐ−ｐ、１００Ｖｐ−ｐ、１５０Ｖｐ−ｐの３つのいずれかから選択する。
信号増幅器１２は、出力波高値設定スイッチ１０ｄの設定に応じて印加信号発生器１１が発生した印加信号を増幅し、増幅した信号を配管に当接して取り付けられている送信側超音波探触子１に印加する。
送信側超音波探触子１は、印加された信号に応じて超音波信号発生する。

このように、本実施の形態における送信装置１００は、操作部１０の設定条件に応じて印加信号発生器１１に所望の印加信号（例えば、サインバースト波）を発生させ、信号増幅器１２にて印加信号を増幅した後、特定したい複数配管の任意の１本に取り付けた送信側超音波探触子１に信号増幅器１２で増幅した信号を印加する。
配管Ｐ３に取り付けた送信側超音波探触子１は、印加された信号に応じた超音波信号を発生し、大きく減衰することなく配管Ｐ３の筒部内を板波となって直接伝播する。
このとき、隣接している配管については、音響インピーダンスが高いため、超音波信号の伝播は当該配管（第１の地点Ａにおいて超音波信号が印加されている配管Ｐ３）の場合に比べて伝播率は小さく、当該配管に伝播する板波とは明らかな有異差がある。

次に、受信装置２００の具体的な構成と動作について説明する。
図４は、実施の形態１による配管特定システムの受信装置の構成例を示す図である。
図に示すように、受信装置２００の操作部２０は、ＨＰ／ＬＰ設定スイッチ２０ａ、増幅率設定スイッチ２０ｂ、特定距離設定スイッチ２０ｃおよび表示切替／データ削除設定スイッチ２０ｄで構成されている。
受信側超音波探触子２は、第１の地点において配管に印加され、第２の地点まで伝播してきた超音波信号を受信する。
ＨＰ／ＬＰフィルター２１は、受信側超音波探触子２が受信した超音波信号に対して特定の周波数帯を選択する。
なお、ＨＰ／ＬＰフィルター２１は、操作部２０のＨＰ／ＬＰ設定スイッチ２０ａによって、送信装置１００が送信側超音波探触子１に印加した超音波信号の周波数と同一の周波数帯が通過するように設定する。

ＨＰ／ＬＰフィルター２１で特定の周波数帯を選択された信号は、増幅器２２にて操作部２０の増幅率設定スイッチ２０ｂで設定されたゲインで信号を増幅する。
増幅器２２で増幅された信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換される。
デジタル信号に変換されたデータの内の最大波高値と操作部２０の特定距離設定スイッチ２０ｃの設定に基づいて基準値発生器２４で生成された閾値１を比較器２５で比較し、その差に応じた電圧を出力する。
なお、閾値１は、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換された信号と受信側超音波探触子２により計測される受信波形のピーク値とを比較するための電圧値である。
もう１つの処理として、受信側超音波探触子２が受信した受信波形（Ａ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換された信号の波形）をメモリ２６経由で表示部２７に表示すると共に、その画像データをメモリ２６に保存（格納）する。

また、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換されたデータをＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）解析器２８でスペクトル分析し、最もピークの大きい周波数の電圧と操作部２０の特定距離設定スイッチ２０ｃの設定に基づき基準値発生器２４で生成された閾値２を比較器２９で比較し、その差に応じた電圧を出力すると共に、その画像データをメモリ２６に保存する。
なお、閾値２は、Ａ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換された信号とＦＦＴ解析器２８でＦＦＴ解析を行うことにより得られる「最も多く含まれる周波数信号の強さ（ピーク値）」と比較するための電圧値である。
これら閾値の設定は、３段階の距離設定で行う。３段階の設定は、特定する配管の距離で決定する。
送信側超音波探触子１と受信側超音波探触子２との間のおおよその距離を特定距離設定スイッチ１０ｃで選択する。
このとき、閾値１及び閾値２も自動的に決定する。例えば、距離が５ｍの場合、閾値１は１．０Ｖ、閾値２は０．５Ｖとする。

メモリ２６に保存されたデータの内、表示切替／データ削除設定スイッチ２０ｄで設定されたモードのデータを表示部２７で表示する。
表示部２７での表示は、（ａ）リアルタイムでの受信波形の表示、（ｂ）ＦＦＴ波形の表示、（ｃ）閾値１と比較した電圧に基づく波高値のレベル表示、および（ｄ）特定周波数の閾値２と比較したＦＦＴの特定周波数を比較したレベル表示がある。
（ａ）、（ｃ）および（ｂ）、（ｄ）は、表示部２７で同時に表示する。
また、表示されている波形およびレベル表示は、複数ｃｈ（例えば８ｃｈ）あるメモリ２６の任意の場所にデータとして保存されるようにしている。
本実施の形態による配管特定システムにおいては、第２の地点において、複数の配管に順次受信側超音波探触子２を当接させてデータを採取し、採取したデータを表示する。
受信側超音波探触子２が受信するデータによって配管特定が簡単にできない場合には、複数の配管から得られるデータを複数ｃｈ（例えば８ｃｈ）のデータとしてメモリ２６に保存し、保存された各ｃｈのデータ（即ち、複数の配管から得られる各受信データ）を相互比較することにより、精度よく配管特定を行うことができる。
また、メモリ２６に保存されたデータは表示ボタンで表示する。
メモリ２６に保存されたデータは、表示部２７の削除操作で任意のメモリ内のデータを削除する。

前述の説明と重複する部分もあるが、本実施の形態における受信装置２００の信号処理について説明する。
配管を伝播してきた超音波を受信超音波探触子２で受信し、受信した信号波形を信号処理して表示することにより、配管特定を行う。
そして、受信波形のレベル表示、ランプ表示、ＬＥＤ表示、音、音声などにより特定結果を表示する。
超音波が印加されていない配管の受信波形には、配管内を直接伝播してくる場合に比べレベルの小さい信号しか観測されず、超音波を印加された配管の受信信号と比べると差異がある。
そこで、この信号レベルの差異を検出することにより、超音波が印加された配管を特定する。

受信波形は、ＨＰ／ＬＰフィルター２１によって処理対象の周波数帯をフィルターリングし、処理対象の信号を抽出し、ＦＦＴ処理を行い、印加した周波数帯と同じ周波数帯の信号の強さを計測する。
特定処理方法は、閾値１を設定し、受信波形の最大波高値との比較し、「最大波高値−閾値１」に応じた電圧を出力する。
また、ピーク電圧値が閾値１を超えている場合、接点出力する。
出力される電圧または接点信号によって、ＬＥＤレベルメータ、アナログメータ、音、音声等の表示機能を動作させる。
閾値２を設定し、受信波形をＦＦＴ処理した波形の印加信号と同一の周波数帯のピーク電圧値と設定した閾値を比較し、「ピーク電圧値−閾値２」に応じた電圧を出力する。
また、ピーク電圧値が閾値を超えている場合、接点出力する。
出力される電圧または接点信号にて、ＬＥＤレベルメータ、アナログメータ、音、音声等の表示機能を動作させる。

ＨＰ／ＬＰ設定スイッチ２０ａによって受信波形をフィルターリング処理し、フィルター通過後の信号波形を表示する。
超音波が印加された配管とそれ以外の配管に伝播してくる超音波信号波形の差異を観測し、目視により配管特定する機能も有する。
受信側超音波探触子２にて複数配管を伝播してきた超音波信号波形を観測するが、複数（例えば８個）のメモリ機能で各配管（例えば８個の配管）の測定データを保存、または選択して再表示する。
これにより、複数の配管で受信データ・波形を比較することが容易になり、配管特定の根拠を確認することが出来る。即ち、精度よく配管特定を行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態による配管特定システムは、プラントや工場において近接して敷設された複数の配管から任意の配管を特定する配管特定システムであって、
第１の位置(例えば、第１の地点Ａ）において複数の配管の内の所定の配管に超音波信号を印加し、印加された超音波信号を当該配管を経由して第２の位置（例えば、第２の地点Ｂ）に送信する送信装置１００と、第２の位置（例えば、第２の地点Ｂ）において複数の配管がそれぞれ受信する超音波信号のレベルを検出する受信装置２００とを備え、受信装置１００が検出する信号のレベルに基づいて、第１の位置(例えば、第１の地点Ａ）において超音波信号が印加された配管を特定する。
また、送信側超音波探触子１を介して送信装置１００が送信する超音波信号は、板波であることを特徴とする。
また、受信装置２００は、受信する超音波信号の判別に有効な周波数帯でフィルターリングを行うフィルター処理手段（ＨＰ／ＬＰフィルター）を有している。
また、受信装置２００が受信する超音波信号またはそのレベルを表示する表示手段（表示部２７）を有している。

また、本実施の形態による配管特定方法は、プラントや工場において近接して敷設された複数の配管から所望の配管を特定する配管特定方法であって、
第１の位置(例えば、第１の地点Ａ）において、複数配管の内の所定の配管に超音波信号を印加し、印加された超音波信号を当該配管を経由して第２の位置（例えば、第２の地点Ｂ）に送信する送信ステップと、第２の位置（例えば、第２の地点Ｂ）において、複数の配管がそれぞれ受信する超音波信号のレベルを検出する受信ステップとを備え、受信ステップにおいて検出される信号のレベルに基づいて第１の位置(例えば、第１の地点Ａ）において超音波信号が印加された配管を特定する。

このように、本実施の形態による配管特定システムまたは配管特定方法によれば、従来のように打撃による振動・音の伝播を利用するのではなく、近接（密接している状態も含む）する隣の配管には伝播し難いという超音波の伝播特性を利用して配管の特定を行うので、複数の配管群から任意の配管を特定する配管特定作業の効率化と特定精度の向上が図れると共に、配管特定作業者の経験や感に頼ることなく、誰もが同じ精度で容易に配管を特定することができる。

実施の形態２．
前述の実施の形態１による配管特定システムは、第１の位置において複数配管の内の任意の配管に超音波信号を印加し、印加された超音波信号を当該配管を経由して第２の位置に送信する送信装置と、第２の位置において複数の配管がそれぞれ受信する超音波信号のレベルを検出する受信装置とを備え、受信装置が検出する信号のレベルに基づいて第１の位置において超音波信号が印加された配管を特定するものであった。
このような配管特定作業を行っている際に、同時に特定する配管の長さに相当する第１の地点と第２の地点間の距離も測定（算出）する必要が生じる場合がある。
本実施の形態による配管特定システムは、実施の形態１による配管特定システムを用いて、更に、特定した配管の長さも測定（算出）できるものである。

図５は、実施の形態２による配管特定システムにおいて、配管長さ測定の基本的な概念を説明するための図である。
図に示すように、配管Ｐ１の第１の地点Ａにおいて送信側超音波探触子１に超音波信号が印加され、配管Ｐ１を伝播してきた超音波信号（板波）は、第２の地点Ｂにおいて受信側超音波探触子２で受信され、受信波形を表示する。
一方、第１の地点Ａにおいて、超音波信号が印加される配管Ｐ１とは異なる電気的導通が事前に確認されている配管Ｐ０に同期信号を印加し、第２の地点Ｂにおいて印加された同期信号を受信し、受信した同期信号を表示する。
この際、第１の地点Ａにおいて、電気的導通のある配管Ｐ０に印加された同期信号は、超音波の伝播と較べて問題とならない短い時間遅れで（即ち、ほぼ瞬時に）、第２の地点Ｂにおいて検出される。

しかし、第１の地点Ａにおいて、配管Ｐ０に印加する同期信号に同期させて配管Ｐ１に印加された超音波信号は、時間遅れをともなって第２の地点Ｂにおいて検出される。
図５において、△Ｔは、第２の地点Ｂにおいて検出される同期信号と超音波信号との時間差（遅れ時間）を示している。
この△Ｔを検出することにより、第１の地点Ａと第２の地点Ｂとの間の距離（即ち、特定対象の配管長）Ｌは、以下の式から算出できる。
Ｌ ＝ △Ｔ（ｍｓ）×音速度（ｍ／ｍｓ）

図６は、実施の形態２による配管特定システムの送信装置の構成を示す図である。
本実施の形態による送信装置１０１は、図２に示した実施の形態１による配管特定システムの送信装置１００に対して、更に、同期信号発生器１３および同期信号出力端子３を備えたものである。
図７は、図６に示した送信装置１０１に配置された操作部の外観を示す図である。
図８は、実施の形態２による配管特定システムの受信装置の構成を示す図である。
図９は、受信装置２０１に配置された操作部２０の外観を示す図である。
本実施の形態による受信装置２０１は、図４に示した実施の形態１による配管特定システムの受信装置２００に対して、更に、同期信号入力端子４および同期信号入力端子４に入力した同期信号を増幅する増幅器３０を備えたものである。

図６〜図９を用いて本実施の形態による配管特定システムの動作を説明する。
まず、図６に基づいて送信装置１０１について説明する。
配管の敷設状況によって生じる障害（例えば、途中で溶接されているか、曲がって敷設されているかなど）に応じて、超音波が伝播しやすい周波数がある。
配管の施設状況と伝播しやすい周波数が予め分かっている場合は、第１の地点Ａに印加する超音波の周波数をこの予め分かっている周波数に設定すればよい。
配管の敷設状況が不明な場合は、全障害モード（即ち、サーチモード）を選択し、全障害を伝播する周波数を全て含むサインバースト波(即ち、全ての障害を伝播する周波数帯の上限値と下限値をスイープさせたサインバースト波)を印加信号発生器１１で生成し、第１の地点Ａにおける印加信号として送信側超音波探触子１に印加している。
この印加信号を受信装置２０１においてＦＦＴ解析を行うと、配管敷設状況に応じた伝播しやすい周波数の伝播信号が観測される。
全ての障害を伝播させるために本来不必要な周波数の信号があるため、印加信号に対して伝播する振動の効率は悪くなっている。

そこで、送信側装置によって「全（障害）モード」で送信側超音波探触子１より入射された超音波信号（板波）を受信装置２０１で観測すると、伝播しやすい周波数がピーク周波数として計測される。
その周波数を送信装置１０１側の配管敷設状況設定スイッチ１０ａにて「周波数設定」を選択し、任意周波数設定器１０ｂを有効にすると共に、受信装置２０１で計測したピーク周波数を設定することにより、送信側超音波探触子１には単一周波数のバースト波信号が印加され、伝播しやすい振動の板波が多く発生する。
この超音波入力状態において、伝播してくる超音波信号（板波）を受信装置２０１によって計測すると、超音波が印加されている配管と超音波が印加されていない配管との差が顕著に表れる。
即ち、第２の地点Ｂにおいて、受信側超音波探触子２によって各配管が受信する超音波信号のレベルを比較すると、第１の地点Ａにおいて超音波が印加された配管の第２の地点Ｂにおける受信レベルは他の配管よりも大きく、その差は顕著である。
以上の説明は、前述した実施の形態１による配管特定システムでの「配管特定」に共通の説明である。

本実施の形態は、実施の形態１による配管特定システムにおいて、更に、配管の長さも計測できるようにしたことを特徴とするものである。
同期信号発生器１３は、送信側超音波探触子１に印加する印加信号と同期したワンパルスの同期信号を生成する。
そして、同期信号出力端子３を介して電気的な導通が確認されている配管やケーブルに同期信号発生器１３が発生した同期信号を受信装置２０１に伝送する。
ここで、図７に基づいて、送信装置２０１の操作部１０について説明する。
「計測モード」には、「特定（配管特定）」と「距離計測」の２種類のモードがある。
「距離計測」は、印加信号出力と同期した同期信号を出力すると共に、「配管敷設状況」の設定は「任意周波数」に固定され、任意周波数設定器で周波数を設定する。

「配管敷設状況」の設定は、特定したい配管敷設状況が明らかな場合、その敷設状況を設定する。
配管の敷設状況が不明な場合に、「全障害モード（サーチモード）」を設定する。
「任意周波数」を選択した場合のみ、任意周波数設定器が機能して、表示部に選択した周波数をジョグダイヤルで設定する。
「特定距離」の設定は、０〜１０、１０〜２０、２０〜３０ｍの３種類がある。
この設定は、サインバースト波の発信周期を決定する。
大凡の距離が事前に分かっていれば、その距離に応じて設定する。距離が不明な場合、２０〜３０ｍを設定する。
「出力波高値」は、基準波形発生器で生成された信号の波高値を設定する。
「超音波」は、送信装置１０１からの超音波発信、停止を行う。

次に、受信装置２０１について説明する。
受信装置２０１の配管特定に関する説明は、実施の形態１の場合と同様であるので、説明は省略する。
電気的導通が確認されている配管Ｐ０を経由して送信装置１０１から送られてきた同期信号は、同期信号入力端子４を介して増幅器３０で増幅される。
同期回路３１は、配管内を直接伝播してきた超音波信号がＡ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換された超音波信号波形と、増幅され同期信号とを同期させる。
そして、メモリ２６を経由して、同期信号と受信波形（即ち、配管内を直接伝播してきた超音波信号がＡ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換された超音波信号波形）を表示部２７に表示する。
表示部２７は。観測波形として、同期信号と受信波形を表示する。
表示は、リアルタイムで表示するが、「ＳＴＯＰ」ボタンで静止する。
この時、図９に示すように、観測用時間軸カーソル１とカーソル２を表示する。
カーソル移動用ジョグダイヤルでカーソル１およびカーソル２を任意の位置（波形に合わせる）に移動させる。
カーソル１とカーソル２の間の時間は、カーソルと連動して画面に表示されると共に、算出結果の距離も連動して表示する。
算出は、前掲の式“Ｌ ＝ △Ｔ（ｍｓ）×音速度（ｍ／ｍｓ）”に基づく。

本実施の形態による配管特定システムの特徴的な動作を要約して説明すると、以下のとおりである。
顕著に表れる受信波形（即ち、配管内を直接伝播してきた超音波信号がＡ／Ｄ変換器２３でデジタル信号に変換された超音波信号波形）と送信装置からの同期信号の２つの信号を用いて、同期信号でトリガーをかけ、受信波形と同期信号を表示部で表示する。
表示部に表示された伝播波形における立ち上がり部（板波の受信開始）と同期信号の立ち上がり部の時間差△Ｔ（図５参照）を計測する。
計測は、時間軸観測用のカーソル１とカーソル２の間の時間を自動計測する。
カーソル間の時間と連動して、カーソル間の時間差に対応する距離を算出し、算出した距離を表示する。

ここで、図９に基づいて、受信装置２０１の操作部について説明する。
「計測モード」には「特定（配管特定）」、「距離計測」の２種類のモードがある。
「特定」には、配管を伝播してきた板波を受信超音波探触子で電気信号に変換し、その信号の最大振幅と配管敷設状況（単管、曲り、溶接・・・）設定で決まる閾値とを比較し、その差に応じた特定レベルを表示する波高値による特定方法と、受信信号のＦＦＴ処理による特定周波数の伝播強度と、配管敷設状況の設定で決まる特定周波数伝播強度の閾値を比較し、その差に応じた特定レベルを表示する伝播周波数強度による特定方法がある。
伝播周波数強度で計測した時、そのピーク周波数も表示する。
「距離計測」は、配管内を直接伝播してくる板波を受信超音波探触子で電気信号に変換したものと、送信装置から送信側超音波探触子に印加する信号と同期した同期信号を元に処理する。
受信側超音波探触子からの信号を同期信号でトリガーして、同期信号と超音波探触子からの信号の立ち上がり時間の差△Ｔを計測し、この時間差△Ｔに基づいて距離を演算することで、送信側超音波探触子と受信側超音波探触子間の距離（即ち、配管の長さ）を算出する。

「計測モード」の「特定」および「距離計測」において、配管敷設状況に応じて「ＨＰ／ＬＰ設定」は自動設定さる。計測途中で表示画面を確認しながら、手動にて「ＨＰ／ＬＰ設定」を可変できる機能もある。
「増幅率設定」は、配管長が長い場合や、配管の汚れなどで超音波信号（板波）の伝播が悪い場合に増幅率を変更する機能である。
「増幅率設定」は、通常は、４０ｄＢ（１００倍）で使用するが、６０ｄＢ（１０００倍）に切り換えることが出来る。
「特定距離」は、送信側超音波探触子と受信側超音波探触子間の大凡の距離（配管長）を設定する。この設定に基づいてバースト波の繰返し周期を設定している。
表示画面の画面設定に関して、「ｃｈ切替」は、切替項目として、１ｃｈ〜８ｃｈと計測中の９つの表示がある。設定は１ｃｈ〜８ｃｈまでが設定可能である。
データ計測中（計測“ＳＴＡＲＴ”選択時）は、自動的に計測中と表示される。

“１ｃｈ“を押下すると、１ｃｈのデータとしてメモリ２６に保存されている計測結果が表示される。
保存データがない場合は、表示部の表示画面は空白となり、データが保存されていない旨のメッセージを表示する。
「表示切替」には「波高値による特定」、「伝播強度による特定」、「距離計測」の３つのモードがある。
「波高値による特定」モードは、表示画面に受信波形と、特定レベルを表示する。
「伝播強度による特定」モードは、表示画面にＦＦＴ処理した結果と、特定レベルを表示する。
「距離計測」モードは、受信波形と同期信号の２現象計測画面を表示する。
いずれの表示モードでも、時間軸を計測するカーソルは表示される。但し、距離算出は「距離計測」モードでなければ表示しない。

超音波信号（板波）の伝播は、配管の材質、厚みにより伝播速度が違うため、「配管種類」は、この設定で特定する配管の種類として選択する。（例：ＳＵＳ ３０４ １／２ ＯＤ）
選択した配管に応じて内部パラメータを変更する。
「測定」が「ＳＴＯＰ」で、測定中のデータを表示している画面が静止する。
その状態で「登録」を押下すると計測中のデータがメモリに保存される。
その際、チャンネルを確認するメッセージがあり、その後「ＣＨ切替」で任意のチャンネルを選択することによってデータを保存することが出来る。
保存されているデータは、計測停止中にチャンネル表示を切り換えれば表示される。
この時、「削除」を押下すると、保存データは削除され、新たなデータが保存できる状態となる。
「ＳＴＡＲＴ／ＳＴＯＰ」は、計測の開始と停止を行う。
「カーソル１、カーソル２」は、時間軸の計測を行うためのカーソルであり、カーソル２の時間とカーソル１の時間差を計測し、「カーソル間時間」として表示する。
「距離計測」モードでは、その時間差から距離を算出し、表示する。

以上説明したように、本実施の形態による配管特定システムの送信装置１０１は、送信する超音波信号に同期した同期信号を発生し、第１の位置（例えば、第１の地点Ａ）において、同期信号を電気的導通が確認されている配管または導線に印加する同期信号発生手段１１を有し、受信装置２０１は、第２の位置(例えば、第２の地点Ｂ）において、同期信号発生手段１１から電気的導通が確認されている配管または導線に印加された同期信号と、特定された配管を経由して受信した超音波信号との時間差を計測する計測手段を有している。
また、計測手段が計測する時間差は、受信装置２０１が受信する同期信号と該同期信号に同期している超音波信号を１画面上で同時に表示する表示手段により表示された画像によって計測する。

このように、本実施の形態による配管特定システムによれば、同期信号発生手段１１から電気的導通が確認されている配管または導線に印加された同期信号と、特定された配管を経由して受信した超音波信号との時間差を計測する計測手段を有しているので、実施の形態１の効果に加えて、更に、この時間差を用いて、特定された配管に当接している送信側超音波探触子と受信側超音波探触子の間の距離（即ち、特定された配管の長さ）も算出することができる。

この発明は、プラントや工場などの現場において、近接して敷設された複数の配管の中から任意の１本の配管を特定する配管特定システムの実現に有用である。

Claims (7)

1. プラントや工場において近接して敷設された複数の配管から任意の配管を特定する配管特定システムであって、
   第１の位置において、前記複数の配管の内の所定の配管に超音波信号を印加し、印加された超音波信号を当該配管を経由して第２の位置に送信する送信装置と、
   前記第２の位置において、前記複数の配管がそれぞれ受信する超音波信号のレベルを検出する受信装置とを備え、
   前記受信装置が検出する信号のレベルに基づいて、前記第１の位置において超音波信号が印加された配管を特定することを特徴とする配管特定システム。
2. 送信側超音波探触子１を介して送信装置１００が送信する超音波信号は、板波であることを特徴とする請求項１に記載の配管特定システム。
3. 前記受信装置は、受信する超音波信号の判別に有効な周波数帯でフィルターリングを行うフィルター処理手段を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の配管特定システム。
4. 前記受信装置が受信する超音波信号またはそのレベルを表示する表示手段を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管特定システム。
5. 前記送信装置は、送信する超音波信号に同期した同期信号を発生し、前記第１の位置において、前記同期信号を電気的導通が確認されている配管または導線に印加する同期信号発生手段を有し、
   前記受信装置は、前記第２の位置において、前記同期信号発生手段から前記電気的導通が確認されている配管または導線に印加された同期信号と、特定された配管を経由して受信した超音波信号との時間差を計測する計測手段を有したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管特定システム。
6. 前記時間差は、前記受信装置が受信する前記同期信号と該同期信号に同期している超音波信号を１画面上で同時に表示する表示手段により表示された画像によって計測することを特徴とする請求項５に記載の配管特定システム。
7. プラントや工場において近接して敷設された複数の配管から所望の配管を特定する配管特定方法であって、
   第１の位置において、前記複数の配管の内の所定の配管に超音波信号を印加し、印加された超音波信号を当該配管を経由して第２の位置に送信する送信ステップと、
   前記第２の位置において、前記複数の配管がそれぞれ受信する超音波信号のレベルを検出する受信ステップとを備え、
   前記受信ステップにおいて検出される信号のレベルに基づいて、前記第１の位置において超音波信号が印加された配管を特定することを特徴とする配管特定方法。

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