JPWO2014157539A1 - 欠陥分析装置、欠陥分析方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
地面(4)から離れた位置に設置されている配管(2)に振動を印加する加振部(6)と、加振部(6)を制御し、配管(2)内に複数の周波数の振動を含む第1の振動を印加させる第1加振制御部(101)と、加振部(6)により印加されて配管(2)を伝搬する第1の振動を検知する第1検知部(7)と、地面(4)に設置され第1の振動を検知する第2検知部(9)と、加振部(6)を制御し、第1の振動を第1検知部(7)が検知することで得られた振動波形(第1振動波形)と、第1の振動を第2検知部(9)で検知することで得られた振動波形(第2振動波形)とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、配管(2)に印加させる第2加振制御部(103)と、地面(4)に設置され、加振部(6)により印加された第2の振動を検知する第3検知部(8)と、を有する欠陥分析装置。
Description
本発明は、欠陥分析装置、欠陥分析方法及びプログラムに関する。
デジタル化が支えるITやネットワーク技術の進展により、人や電子機器が扱い、蓄積する情報量は増大の一途をたどっている。入力デバイスであるセンサから事象の正確なデータを取得し、それを正確に分析、判断、加工を施し有用情報として人が認知することは、多量の情報に散漫になりつつある人間社会にとって安心安全な社会を形成する上で重要な位置づけにある。
現代生活では、上下水道網や、ガスや石油などの高圧化学パイプライン、高速鉄道、長大橋、超高層建築、大型旅客機、自動車などの設備が構築され、豊かな社会の基盤となっている。これらが、予期せぬ震災などの自然災害や寿命劣化によって破壊されて、重大事故に至れば、社会への影響は多大であり、経済的損失は大きい。設備に用いられる部材は、使用時間に応じて腐食、磨耗、ガタツキなどの劣化が進み、やがて破壊などの機能不全に至る。設備の安心・安全を確保するために科学、工学、社会学などの学術的領域を超えた技術開発に多大な努力がおこなわれている。なかでも、低コストかつ操作が簡便な検査技術である非破壊検査技術の進展は、設備の劣化や破壊による重大事故の防止を図る上でますます重要になっている。
ところで、上下水道網やパイプライン等の配管の劣化や破壊による流体の漏洩検査としては、人により漏洩音を聴き取る聴感官能検査が一般的におこなわれている。しかしながら、配管は地中へ埋没されている場合や建造物の高所に設置されている場合が多いため、その検査には危険な作業がともない、かつ多大な労力を必要とする。このため、高精度かつ十分な検査が実現されていなかった。また、聴感官能検査は検査員の熟練度合いに依存しており、その低い検知精度のため漏洩事故防止が困難である要因になっている。
また、漏水の存在が明らかになった場合、修理修繕費用を低く抑える必要から、その位置を高精度に特定することが求められる。現在では、専門の検査員の聴感官能検査によって位置を特定している。しかしながら、例えば検査中には交通騒音などの外乱が存在し、漏水により生じる音とその周波数成分が類似した場合、漏水発生の判別が困難な状況となる。そのため外乱の少ない深夜時間帯での計測を行うなど工夫がなされているが、検査員に大きな負担となる。
このような課題を解決するため、機械による各種漏洩検査法が提案されている。
特許文献1には、配管内の流体に圧力波を生じさせる加振源と、漏洩箇所で反射された圧力波を検知する検知部を備え、反射した圧力波の有無と加振した時間と検知した時間との時間差から、漏洩箇所を特定する手法が開示されている。
特許文献2には、地中に埋設された水道管内に音波を励振する振動子を設置し、水道管および地中を透過して地面に到達した振動レベルを検知することで、漏水箇所を特定する手法が開示されている。
特許文献3には、周波数を変えながら正弦波でない電気振動を発振する可変発振器と、測定対象物のコンクリート面上に設置し、可変発振器からの電気振動によって励起し、コンクリートの対向面に向けて音波パルスを繰り返し送波してコンクリートを共振状態とする音波振動子の送波器と、送波器を設置したコンクリートとの同一面上に設置し、コンクリートの厚さ又は内在ひび割れの位置によって異なる周波数を有する共振波を受波する受波器と、共振波の共振周波数を探査するスペクトル解析器とからなるコンクリートの厚さ及び内在ひび割れ位置の測定装置が開示されている。
特許文献4には、共振振動体に設けられた振動センサの出力を定振幅制御回路に入力し、この定振幅制御回路において設定入力と比較した結果に基づいて前記共振振動体を振動させる加振器に対して所定の駆動信号を出力するようにした共振振動体の制御装置において、前記定振幅制御回路とは別に、共振検出回路を設け、この共振検出回路に前記振動センサの出力を入力し、前記駆動信号を前記共振振動体の共振周波数に自動的に追従させるようにした共振振動体の制御装置が開示されている。
従来の機械による漏洩検査法は、その精度が十分でなかった。
特許文献1に記載の手法では、漏洩箇所の孔の形状によって反射する圧力波のスペクトルや振幅が変化するため、反射した圧力波と外乱振動が重畳した場合に、圧力波と外乱振動との識別が困難である。特許文献2に記載の手法では、漏洩箇所の孔の形状によって漏水箇所から地面に伝わる振動振幅が異なるため、漏水箇所の孔の形状によっては漏水箇所を特定できないという課題がある。このように、特許文献1及び2に記載の手法の場合、外乱振動や、漏洩箇所の孔の大きさに精度が影響されてしまう。なお、特許文献3及び4に記載の手法は当該課題を解決可能に構成していない。
本発明の目的は、配管の欠陥位置を高精度に特定する技術を提供することにある。
本発明によれば、
配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段と、
複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させるように前記加振手段を制御する第1加振制御手段と、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知手段と、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知手段と、
前記第1の振動を前記第1検知手段により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させるように前記加振手段を制御する第2加振制御手段と、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知手段と、
を有する欠陥分析装置が提供される。
配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段と、
複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させるように前記加振手段を制御する第1加振制御手段と、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知手段と、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知手段と、
前記第1の振動を前記第1検知手段により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させるように前記加振手段を制御する第2加振制御手段と、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知手段と、
を有する欠陥分析装置が提供される。
また、本発明によれば、
コンピュータが、
配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第1加振制御工程と、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知工程と、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知工程と、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知工程により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知工程により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第2加振制御工程と、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知工程と、
を実行する欠陥分析方法が提供される。
コンピュータが、
配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第1加振制御工程と、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知工程と、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知工程と、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知工程により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知工程により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第2加振制御工程と、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知工程と、
を実行する欠陥分析方法が提供される。
また、本発明によれば、
コンピュータを、
配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第1加振制御手段、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知手段、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知手段、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知手段により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第2加振制御手段、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知手段、
として機能させるためのプログラムが提供される。
コンピュータを、
配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第1加振制御手段、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知手段、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知手段、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知手段により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第2加振制御手段、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知手段、
として機能させるためのプログラムが提供される。
本発明によれば、配管の欠陥位置を高精度に特定することが可能となる。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
なお、本実施形態の装置は、任意のコンピュータのCPU、メモリ、メモリにロードされたプログラム(あらかじめ装置を出荷する段階からメモリ内に格納されているプログラムのほか、CD等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムも含む)、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェイスを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
また、本実施形態の説明において利用する機能ブロック図は、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。これらの図においては、各装置は1つの機器により実現されるよう記載されているが、その実現手段はこれに限定されない。すなわち、物理的に分かれた構成であっても、論理的に分かれた構成であっても構わない。
まず、本実施形態の欠陥検知装置の概要について説明する。本実施形態の欠陥検知装置は、第1の面(例:地面)から離れた位置(例:地中)に設置されている配管に形成された欠陥の位置を、第1の面に設置した振動センサを用いて特定する。
配管に欠陥が存在する場合、配管又は配管内を流れる流体を伝搬する振動の一部(特定の周波数の振動)は、配管に形成された欠陥を介して配管の外部に漏れる。本実施形態の欠陥装置は、第1の面に設置した振動センサにより欠陥から配管の外部に漏れた振動(特定の周波数の振動)を検知することで、欠陥の位置を検出する。
ところで、欠陥から漏れて第1の面まで到達する振動の大きさが十分でない場合、振動センサで検出できる振動は微小となり、十分な検出精度を得られない。そこで、本実施形態の欠陥検知装置は、加振器を用いて配管及び/又は配管を流れる流体に振動を印加し、当該状態で振動を検知する。当該手段によれば、欠陥から漏れて第1の面まで到達する振動の大きさを十分な大きさにすることができる。
しかし、加振器を用いて広い周波数帯の振動を印加すると、検知対象(上記特定の周波数の振動)以外の振動(外乱振動)をも増幅することとなり、S/N比が低くなる。結果、やはり、十分な検出精度が得られない。
そこで、本実施形態の欠陥検知装置は、加振器を用いて広い周波数帯の振動を印加するのでなく、所定の周波数の振動のみを、配管又は配管内を流れる流体に印加する。具体的には、欠陥から配管の外部に漏れやすく、かつ、配管と第1の面との間の伝達効率が良好である振動の周波数を配管及び/又は配管を流れる流体に印加する。このような状態で振動を検知する本実施形態の場合、S/N比が高くなり、検出精度が向上する。
次に、図面を用いて本実施形態の欠陥検知装置の構成について詳細に説明する。図1には、配管2に形成された欠陥(例:漏洩孔)3の位置を特定する本実施形態の欠陥検知装置の概略図の一例が示されている。
図1に示す配管2は地中に設置されている。すなわち、配管2は地面(第1の面)4から離れた位置に設置されている。配管2内には、流体5が流れている。流体は、水等の液体や、空気、ガス等の気体が該当する。なお、配管2は、建造物の屋根裏や地下に設置されてもよく、また、壁や柱等に埋設されてもよい。かかる場合、第1の面は、天井面、壁面、柱の側面、床面等となる。
欠陥検査装置は、加振部6と、第1検知部7と、第2検知部9と、第3検知部8と、第1加振制御部101、第2加振制御部103及び信号処理部102を含む第1処理装置100と、欠陥位置推定部104とを有する。まず、これら構成要素の位置関係について説明する。
加振部6は配管2に振動を印加可能な位置に設置される。例えば、配管2の外面や内面に直接設置されてもよいし、配管2が有する付属物(フランジ、消火栓等)に設置されてもよい。第1検知部7は配管2を伝搬する振動を検知可能な位置に設置される。例えば、配管2の外面や内面に直接設置されてもよいし、配管2が有する付属物(フランジ、消火栓等)に設置されてもよい。図1に示す例の場合、加振部6及び第1検知部7はいずれも、配管2の外面に設置されている。なお、図9に示す例の場合、加振部6及び第1検知部7はいずれも、配管2の内部に設置されている。図示しないが、加振部6及び第1検知部7のいずれか一方が配管2の外面に設置され、他方が配管2の内部に設置されてもよい。
加振部6及び第1検知部7は、配管2の延伸方向(図1に示す左右方向)の位置(以下、配管延伸方向位置)が同一又は十分に近接している。このため、配管2の任意の位置に欠陥3が形成された場合、加振部6及び第1検知部7の配管延伸方向位置は、高い確率で、欠陥3から見て同じ側に位置することとなる。
第2検知部9及び第3検知部8は、地面4に設置される。第2検知部9は、例えば、加振部6の直上又はその付近に設置されてもよい。
第1処理装置100の設置位置は特段制限されず、加振部6、第1検知部7及び第2検知部9と通信可能であればどこでもよい。地上に設置されてもよいし、地中に設置されてもよい。例えば、第1処理装置100は地上に設置され、有線及び/又は無線での通信により、加振部6、第1検知部7及び第2検知部9と通信してもよい。
欠陥位置推定部104の設置位置は特段制限されず、第2検知部9と通信可能であればどこでもよい。なお、第2検知部9は地上に設置されるので、欠陥位置推定部104も地上に設置されるのが好ましい。
次に、各要素の構成について詳細に説明する。
加振部6は、配管2内を流れる流体5及び配管2の少なくとも一方に対して振動を印加する。図1に示す例の場合、加振部6は配管2に対して振動を印加する。配管2に印加された振動は、流体5に伝わってもよい。図9に示す例の場合、加振部6は流体5に対して振動を印加する。流体5に印加された振動は、配管2に伝わってもよい。加振部6により配管2に印加された振動は、主に、配管2の延伸方向に沿って進行する。
加振部6は、第1加振制御部101及び第2加振制御部103から入力された加振信号に応じた周波数の振動を印加する。例えば、加振部6は、第1加振制御部101から入力された加振信号に応じて、複数の周波数(高帯域な周波数)の振動を印加することができる。複数の周波数の振動を印加する手段は特段制限されず、複数の周波数の振動を同時に印加してもよいし、周波数を変えながら複数の周波数の振動を順次印加してもよい。加振部6は、例えばインパルス振動やホワイトノイズを印加してもよい。その他、加振部6は、第2加振制御部103から入力された加振信号に応じて、特定の周波数の振動を継続して印加することができる。
加振部6としては、電磁式加振器や永久磁石式加振器、電磁式スピーカー、超音波振動子など、流体5や配管2に振動を加振可能で、かつ、振動周波数を変化できるものまたは複数の周波数成分を有する振動を加振できるものを使用できる。
第1加振制御部101は、加振部6を制御し(加振部6に加振信号を入力し)、配管2内を流れる流体5及び配管2の少なくとも一方に対して複数の周波数の振動を含む第1の振動を印加させる。図示するように、配管2に欠陥3が存在する状態で加振部6により印加された第1の振動の入射波20は、欠陥3の位置を通り抜ける透過波21と、欠陥3の位置で反射し、加振部6及び第1検知部7が位置する側に戻ってくる反射波22と、欠陥3を介して配管2の外部に漏れる漏洩波23とに分離される。
第1検知部7は、加振部6により印加されて配管2を伝搬する第1の振動及び流体5を伝搬する第1の振動の少なくとも一方を検知する。図1に示す例の場合、第1検知部7は、配管2を伝搬する第1の振動を検知する。図9に示す例の場合、第1検知部7は、流体5を伝搬する第1の振動を検知する。上述の通り、加振部6及び第1検知部7の配管延伸方向位置は、高い確率で、欠陥3から見て同じ側に位置することとなる。このため、配管2に欠陥3が存在する状態で第1の振動が印加された場合、第1検知部7は第1の振動の反射波22を検知することができる。
第1検知部7は、検知した第1の振動の振幅および周波数に応じた電気信号を検知信号として信号処理部102に入力する。第1検知部7としては、圧電式振動センサや電磁式振動センサ、超音波センサ、マイクなどを使用できる。
第2検知部9は、第1の面(地面4)に設置され、加振部6により印加された第1の振動を検知する。すなわち、第2検知部9は、加振部6により印加された後、地中1を経由してきた第1の振動を検知する。第2検知部9としては、圧電式振動センサや電磁式振動センサ、超音波センサ、マイクなどを使用できる。
第2加振制御部103は、加振部6を制御し(加振部6に加振信号を入力し)、配管2内を流れる流体5及び配管2の少なくとも一方に対して、以下で説明する信号処理部102が決定した周波数の振動(第2の振動)を印加させる。第2の振動の周波数は、配管2に欠陥3が存在する状態で第1の振動を第1検知部7が検知することで得られた振動波形である第1振動波形と、第1の振動を第1の面(地面4)に設置された第2検知部9で検知することで得られた振動波形である第2振動波形とを用いて決定される。第2の振動については、以下の信号処理部102の説明で詳述する。第2加振制御部103は、加振部6を制御し、欠陥3が存在する状態で第1検知部7が検知した第1振動波形を用いて決定された第2の振動を、その欠陥3が存在する配管2に印加させる。
信号処理部102は、第1振動波形と第2振動波形とを用いて、第2の振動の周波数を決定する。第1振動波形と第2振動波形とを用いて第2の振動の周波数を決定することで、欠陥3から配管2の外部に漏れやすく、かつ、配管2と地面4との間の伝達効率が良好である振動の周波数を決定することができる。以下、この理由を説明する。
まず、第1振動波形について説明する。配管2及び/又は流体5に印加された第1の振動は、配管及び/又は流体5内を入射波(振動波)20として伝搬する(図1参照)。配管2に欠陥3が形成されている場合、入射波20は、欠陥3の位置を通り抜ける透過波21と、欠陥3の位置で反射し、加振部6及び第1検知部7が位置する側に戻ってくる反射波22と、欠陥3を介して配管2の外部に漏れる漏洩波23とに分離される。
なお、漏洩波23のスペクトルは、入射波20のスペクトルと比較して、特定の周波数の振動振幅が大きいという特徴が現れる。また、反射波22も漏洩波23と同様に、特定の周波数の振動振幅が大きいという特徴が現れる。漏洩波23および反射波22のスペクトルが、入射波20と比較して特定の周波数の振動振幅が大きいのは、入射波20と欠陥3との間で共鳴が起こるためである。欠陥3は、欠陥3の直径、長さ等に応じた共鳴周波数を有する。この共鳴周波数と同じ周波数の振動が欠陥3に入射すると欠陥3内で共鳴が生じ、共鳴周波数の振動振幅が増大する。
図2に入射波20としてフラットな周波数特性の第1の振動を欠陥3に向かって入射したときの、漏洩波23の振動スペクトルを示す。図2の横軸は周波数f、縦軸は振動振幅Iを示す。漏洩波23の振動振幅Iは基本波の周波数f0及びその高調波の周波数f1、f2、f3・・・において複数のピークを有し、基本波の周波数f0の時に最も振幅Iの大きいピークが得られる。ここでは、この基本波の周波数f0及びその高調波の周波数f1、f2、f3・・・を共鳴周波数と定義する。漏洩波23のスペクトルにおいて振動振幅が大きい周波数が、欠陥3を介して配管2の外部に漏れやすい振動の周波数である。
次に、図3に入射波20としてフラットな周波数特性の第1の振動を欠陥3に向かって入射したときの、反射波22の振動スペクトルを示す。図3の横軸は周波数f、縦軸は振動振幅Iを示す。反射波22のスペクトルは、漏洩波23と同様、基本波の周波数f0及びその高調波の周波数f1、f2、f3・・・において複数のピークを有し、基本波の周波数f0の時に最も振幅Iの大きいピークが得られる。
なお、反射波22における振動振幅が大きくなる周波数と、漏洩波23における振動振幅が大きくなる周波数とは一致する。このため、反射波22のスペクトルには、欠陥3を介して配管2の外部に漏れやすい振動の周波数にピークが現れていると考えることができる。すなわち、反射波22の成分が含まれる第1振動波形には、欠陥3を介して配管2の外部に漏れやすい振動の周波数にピークが現れる。
次に、第2振動波形について説明する。上述の通り、第2振動波形は、第1の振動を第1の面(地面4)に設置された第2検知部9で検知することで得られた振動波形である。このため、第2振動波形に現れたピークの周波数は、配管2と第1の面(地面4)との間を伝達しやすい周波数ということができる。すなわち、第2振動波形には、配管2と第1の面(地面4)との間を伝達しやすい振動の周波数にピークが現れる。
信号処理部102は、このような第1振動波形及び第2振動波形を利用して、第2振動の周波数を決定する。具体的には、信号処理部102は、第1振動波形を利用して伝達関数G1(f)=A1(f)/P0(f)を決定する。また、第2振動波形を利用して伝達関数G2(f)=A2(f)/P0(f)を決定する。なお、fは周波数を示し、P0(f)は加振部6から印加された第1の振動の大きさを示し、A1(f)は第1検知部7で検知された第1の振動の大きさを示し、A2(f)は第2検知部9で検知された第1の振動の大きさを示す。振動の大きさは、加速度、速度又は変位等である。そして、信号処理部102は、伝達関数G1(f)と伝達関数G2(f)との積で得られる伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含むように、第2の振動の周波数を決定する。伝達関数G3(f)には、欠陥3を介して配管2の外部に漏れやすく、かつ、配管2と第1の面(地面4)との間を伝達しやすい振動の周波数にピークが現れる。伝達関数G3(f)は以下の式で示される。
例えば、信号処理部102は、伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含む所定範囲(当該ピークを中心とした所定範囲)の周波数帯を、第2の振動の周波数としてもよい。その他の例として、信号処理部102は、伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を、第2の振動の周波数として決定してもよい。なお、伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、信号処理部102は、その中の複数のピークの周波数を含む所定範囲の周波数帯を第2の振動の周波数としてもよいし、または、その中の最も強いピークの周波数を含む所定範囲(当該ピークを中心とした所定範囲)の周波数帯を、第2の振動の周波数としてもよい。また、伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、信号処理部102は、その中の複数のピークの周波数を第2の振動の周波数としてもよいし、または、その中の最も強いピークの周波数を第2の振動の周波数としてもよい。このようにして決定された周波数は、欠陥3から配管2の外部に漏れやすく、かつ、配管2と地面4(第1の面)との間の伝達効率が良好である振動の周波数であるといえる。なお、第2の振動として所定範囲の周波数帯を決定する場合、所定範囲を広くし過ぎるとS/N比の問題が発生するので、その範囲は100Hz程度以下とするのが好ましい。
例えば、第1振動波形が図4で示され、第2振動波形が図5で示される場合、伝達関数G3(f)の振動波形は図6のようになる。図6に示すように、伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数は、第1振動波形に現れるピークの周波数からずれる場合もあれば、第1振動波形に現れるピークの周波数と一致する場合もある。
図1に戻り、第3検知部8は、加振部6により欠陥3が存在する配管2及び/又は当該配管2を流れる流体5に印加された第2の振動を検知する。具体的には、第3検知部8は、第2加振制御部103の制御に従い加振部6により印加された第2の振動の中の、欠陥3を介して配管2の外部に漏れ、地中1を伝搬してきた第2の振動を検知する。上述の通り、第2の振動は、欠陥3から配管2の外部に漏れやすく、かつ、配管2と地面4(第1の面)との間の伝達効率が良好である周波数の振動である。このため、第3検知部8は、欠陥3を介して配管2の外部に伝搬した後、地面4まで伝搬してきた十分な強度の第2の振動を検知することができる。
第3検知部8は、設置位置を変え、複数の位置で第2の振動を検知可能に構成されてもよい。または、第3検知部8は複数存在し、複数の第2検知部9は所定の間隔を設けて各々異なる位置に設置され、かつ、各々が第2の振動を検知してもよい(図8参照)。第3検知部8は、検知した第2の振動の振幅および周波数に応じた電気信号を検知信号として欠陥位置推定部104に入力する。第3検知部8としては、圧電式振動センサや電磁式振動センサ、超音波センサ、マイクなどを使用できる。なお、第2検知部9と第3検知部8は同じ装置であってもよいし、異なる装置であってもよい。第2検知部9と第3検知部8を構成するセンサ等を別々に設けてもよいし、同一のセンサ等で構成してもよい。第2検知部9と第3検知部8は使用のタイミングが異なるので、後者のように構成しても問題ない。
欠陥位置推定部104は、第3検知部8により複数の位置で検知された複数の第2の振動の振動波形を利用して、欠陥3の位置を推定する。または、欠陥位置推定部104は、複数の第2検知部9により検知された複数の第2の振動の振動波形を利用して、欠陥3の位置を推定する。例えば、欠陥位置推定部104は、複数の設置位置各々で測定された複数の第2の振動の振動波形を比較処理し、ピークの出力が最大となる設置位置を、欠陥3の直上の位置と推定することができる。なお、おおまかな欠陥3の位置が把握できている場合、第3検知部8の設置位置は、欠陥3の直上付近とするのが好ましい。
次に、本実施形態の欠陥検知装置を用いて実現される欠陥検知方法について説明する。図7は、本実施形態の欠陥検知方法の処理の流れを示すフローチャートの一例である。図示するように、本実施形態の欠陥検知方法は、外部伝搬周波数特定ステップS10と、外部伝搬振動検知ステップS20とを有する。
外部伝搬周波数特定ステップS10では、配管2に存在する欠陥3から配管2の外部に漏れやすく、かつ、配管2と地面4(第1の面)との間の伝達効率が良好である振動の周波数を第2の振動の周波数として決定する。
まず、何らかの手段により、配管2に欠陥3が存在することが検知される。例えば、第1検知部7を用いて、常時または断続的(例:1日に1回、1時間に1回、12時間に1回等)に、上記と同様の手段で反射波22のスペクトルを測定することで、欠陥3が発生した時の反射波22のスペクトルの変化から、欠陥3の発生を検知することもできる。欠陥3が検知されると、欠陥3の位置を特定するための以下のステップが実行される。
まず、加振部6は、第1加振制御部101から出力された加振信号に応じて、流体5に複数の周波数帯域の振動(第1の振動)を印加する。流体5に印加された第1の振動は流体5内を入射波(振動波)20として伝搬する(図1参照)。配管2に欠陥3が形成されている場合、入射波20は、欠陥3の位置を通り抜ける透過波21と、欠陥3の位置で反射し、加振部6及び第1検知部7が位置する側に戻ってくる反射波22と、欠陥3を介して配管2の外部に漏れる漏洩波23とに分離される。
第1検知部7は、第1加振制御部101の制御に従い加振部6が印加した第1の振動の内、欠陥3で反射し、配管2及び/又は流体5を伝搬する反射波22の振動を検知する。そして、第1検知部7は、検出信号を信号処理部102に入力する。
すると、信号処理部102は、第1検知部7が検知した振動波形(第1振動波形)のデータと、第1の振動を第2検知部9が検知した振動波形(第2振動波形)のデータとを用いて、第2振動の周波数を決定する。詳細は上述の通りである。
なお、第2振動波形のデータは、第1振動波形のデータが取得(測定)されるタイミングと同じタイミング(例:同じ日、同じ時間)で取得(測定)され、信号処理部102に入力されてもよいし、又は、第1振動波形のデータが取得(測定)されるよりも前(例:加振部6や第1検知部7が配管2に設置された時)に取得(測定)され、予め信号処理部102に記憶されていてもよい。後者の場合、第2振動波形のデータの代わりに、当該データを利用して決定された伝達関数G2(f)が信号処理部102に記憶されていてもよい。
次に、外部伝搬振動検知ステップS20を実行する。当該ステップでは、外部伝搬周波数特定ステップS10で決定した、欠陥3から配管2の外部に漏れやすく、かつ、配管2と地面4(第1の面)との間の伝達効率が良好である周波数の振動(第2の振動)を配管2及び/又は流体5に印加し、地面4に設置された第3検知部8でこの振動を検知する。
まず、第2加振制御部103の制御に従い、加振部6が、外部伝搬周波数特定ステップS10で決定された周波数の振動(第2の振動)を配管2及び/又は流体5に印加する。なお、この間、加振部6は第1加振制御部101の制御に従った振動の印加は行わない。第2の振動の入射波20は、欠陥3において、透過波21と反射波22と漏洩波23に分離される。ここで、共鳴周波数の振動(第2の振動)が印加されると、欠陥3から配管2の外部に漏れて地中1に伝搬する漏洩波23の振幅は共鳴によって増幅される。増幅された漏洩波23は地中1を伝搬し、地面4に設置された第2検知部9で検知され、検知信号の振幅に応じた検知信号が欠陥位置推定部104に入力される。
なお、欠陥3の位置を特定するため、第3検知部8は、設置位置を変え、複数の位置で第2の振動を検知する。例えば、配管2に沿って地面を走査される。または、第3検知部8は複数存在し、複数の第3検知部8は所定の間隔を設けて各々異なる位置に設置され、かつ、各々が第2の振動を検知する。例えば、配管2に沿って所定の間隔で並べて地面に設置される。
第3検知部8が欠陥3の近くにある場合、漏洩波23の振動振幅が大きいため、検知信号レベルも大きくなり、第3検知部8が欠陥3から遠ざかるに従って、漏洩波23の振動振幅が小さくなり、検知信号レベルも小さくなる。このことから、検知信号レベルが最大となる第3検知部8の場所が、欠陥3がある場所の直上と推定される。すなわち、検知信号レベルが最大となる設置場所を特定することで、欠陥3がある場所の直上を推定することができる。
欠陥位置推定部104は、複数の位置で検知された複数の検知信号を比較処理し、検知信号レベルが最大となる位置を、欠陥3がある場所の直上と推定する。
なお、欠陥位置推定部104が欠陥3の位置を特定する代わりに、作業員が、特定することもできる。例えば、第3検知部8を地面で走査(自動走査、又は、作業員が手動で走査)すると、各位置で第3検知部8が第2の振動を測定し、測定された検知信号を処理したデータがリアルタイムにディスプレイに表示されるように構成しておく。作業員は、第3検知部8を地面で走査しながら、ディスプレイに表示されたデータを確認することで、検知信号レベルが最大となる位置を特定してもよい。
以上のように、本実施形態の欠陥検知装置では、欠陥3から配管2の外部に漏れやすく、かつ、配管2と地面4(第1の面)との間の伝達効率が良好である周波数を信号処理部102によって算出し、当該周波数の振動を流体5に印加することにより、漏洩波23の振幅を増大させることができる。かかる場合、S/N比が低くなる不都合が発生することなく、十分な強さの振動を第3検知部8で検知することができる。結果、高精度に漏水位置を推定できる。
なお、本実施形態では、伝達関数G3(f)の振動波形に現れる複数のピークの周波数を含む第2の振動を流体5に印加した状態で、第3検知部8が第2の振動を検知することもできる。これにより、外乱振動の周波数がいずれか一つの共鳴周波数と重なった場合においても、他の共鳴周波数の漏洩波23を検知することによって、外乱振動の影響を低減できる。
なお、反射波22には、欠陥3以外での反射波が含まれる可能性がある。例えば、配管2の曲がり管や配管2の分岐部においても反射波は発生する。しかし、これらの反射波は漏洩が無い状態での反射波の測定や、シミュレーションによって、反射波のスペクトルを予知しておくことが可能であるため、欠陥3による反射波22と区別できる。すなわち、第1振動波形からこのようなノイズを取り除くことができる。そして、このようなノイズを取り除いた第1振動波形を利用して、第2の振動の周波数を決定することができる。
また、加振部6が流体5に第1の振動を印加していない状態で第1検知部7が検知した振動と、加振部6が流体5に第1の振動を印加している状態で第1検知部7が検知した振動との周波数特性の違いから、外乱振動(交通騒音等)と欠陥3からの反射波22とを区別できる。すなわち、このようなノイズを取り除いた第1振動波形を利用して、第2の振動の周波数を決定することができる。
また、第2検知部9による漏洩位置の検知は、外乱振動の少ない夜間に行うことで、より高精度に漏洩位置を推定できる。
その他、本実施形態の欠陥装置は、図10のように構成することもできる。すなわち、本実施形態の欠陥装置は、信号処理部102及び欠陥位置推定部104を有さなくてもよい。かかる場合、信号処理部102及び欠陥位置推定部104は、欠陥装置とは別の外部装置に備えられる。そして、欠陥装置と外部装置は、有線及び/又は無線での通信、又は、可搬型記憶装置等を利用したユーザ操作によるデータの受渡しによりデータの授受を行い、上述した処理を実現する。
その他、欠陥位置推定部104は、複数の第2検知部9が検知した検知信号を同期させ、欠陥3に起因した特徴を検知したタイミングの時間差を算出し、その時間差に基づいて、欠陥3のおおまかな位置を推定してもよい(相関法)。
本実施形態においては、予め複数の第3検知部8を設置すれば、欠陥位置を推定するために第3検知部8を配管2に沿って走査する必要が無いため、手間と時間を軽減できる。
<付記>
以下、参考形態の例を付記する。
1. 第1の面から離れた位置に設置されている配管内を流れる流体及び前記配管の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段と、
前記加振手段を制御し、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して複数の周波数の振動を含む第1の振動を印加させる第1加振制御手段と、
前記加振手段により印加されて前記配管を伝搬する前記第1の振動及び前記流体を伝搬する前記第1の振動の少なくとも一方を検知する第1検知手段と、
前記第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知手段と、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知手段が検知することで得られた振動波形である第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段が検知することで得られた振動波形である第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して、印加させる第2加振制御手段と、
前記第1の面に設置され、前記加振手段により印加された前記第2の振動を検知する第3検知手段と、
を有する欠陥分析装置。
2. 1に記載の欠陥分析装置において、
前記第2の振動の周波数を決定する信号処理手段をさらに有し、
前記信号処理手段は、前記第1振動波形を利用して伝達関数G1(f)=A1(f)/P0(f)を決定するとともに、前記第2振動波形を利用して伝達関数G2(f)=A2(f)/P0(f)を決定し(なお、fは周波数を示し、P0(f)は前記加振手段から印加された前記第1の振動の大きさを示し、A1(f)は前記第1検知手段で検知された前記第1の振動の大きさを示し、A2(f)は前記第2検知手段で検知された前記第1の振動の大きさを示す。)、前記伝達関数G1(f)と前記伝達関数G2(f)との積で得られる伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含むように、前記第2の振動の周波数を決定し、
前記第2加振制御手段は、前記信号処理手段が決定した周波数の振動を前記第2の振動として前記加振手段から印加させるように制御する欠陥分析装置。
3. 2に記載の欠陥分析装置において、
前記信号処理手段は、前記伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析装置。
4. 3に記載の欠陥分析装置において、
前記信号処理手段は、前記伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、その中の最も強いピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析装置。
5. 1から4のいずれかに記載の欠陥分析装置において、
前記第3検知手段は、前記第1の面上における複数の位置で前記第2の振動を検知可能に構成され、
前記第3検知手段により複数の位置で検知された複数の振動波形を利用して、欠陥の位置を推定する欠陥位置推定手段をさらに有する欠陥分析装置。
6. 1から4のいずれかに記載の欠陥分析装置において、
前記第3検知手段は複数存在し、複数の前記第3検知手段は前記第1の面上で所定の間隔を設けて各々異なる位置に設置され、かつ、各々が前記第2の振動を検知し、
複数の前記第3検知手段により検知された複数の振動波形を利用して、欠陥の位置を推定する欠陥位置推定手段をさらに有する欠陥分析装置。
7. コンピュータが、
第1の面から離れた位置に設置されている配管内を流れる流体及び前記配管の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して複数の周波数の振動を含む第1の振動を印加させる第1加振制御ステップと、
前記加振手段により印加されて前記配管を伝搬する前記第1の振動及び前記流体を伝搬する前記第1の振動の少なくとも一方を検知する第1検知ステップと、
前記第1の面において前記第1の振動を検知する第2検知ステップと、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知ステップで検知することで得られた振動波形である第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知ステップで検知することで得られた振動波形である第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して、印加させる第2加振制御ステップと、
前記第1の面に設置され、前記加振手段により印加された前記第2の振動を検知する第3検知ステップと、
を実行する欠陥分析方法。
7−2. 7に記載の欠陥分析方法において、
前記コンピュータは、前記第2の振動の周波数を決定する信号処理ステップをさらに実行し、
前記信号処理ステップでは、前記第1振動波形を利用して伝達関数G1(f)=A1(f)/P0(f)を決定するとともに、前記第2振動波形を利用して伝達関数G2(f)=A2(f)/P0(f)を決定し(なお、fは周波数を示し、P0(f)は前記加振手段から印加された前記第1の振動の大きさを示し、A1(f)は前記第1検知ステップで検知された前記第1の振動の大きさを示し、A2(f)は前記第2検知ステップで検知された前記第1の振動の大きさを示す。)、前記伝達関数G1(f)と前記伝達関数G2(f)との積で得られる伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含むように、前記第2の振動の周波数を決定し、
前記第2加振制御ステップでは、前記信号処理ステップで決定した周波数の振動を前記第2の振動として前記加振手段から印加させるように制御する欠陥分析方法。
7−3. 7−2に記載の欠陥分析方法において、
前記信号処理ステップでは、前記伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析方法。
7−4. 7−3に記載の欠陥分析方法において、
前記信号処理ステップでは、前記伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、その中の最も強いピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析方法。
7−5. 7から7−4のいずれかに記載の欠陥分析方法において、
前記第3検知ステップでは、前記第1の面上における複数の位置で前記第2の振動を検知可能に構成され、
前記コンピュータは、前記第3検知ステップにおいて複数の位置で検知された複数の振動波形を利用して、前記欠陥の位置を推定する欠陥位置推定ステップをさらに実行する欠陥分析方法。
8. コンピュータを、
第1の面から離れた位置に設置されている配管内を流れる流体及び前記配管の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して複数の周波数の振動を含む第1の振動を印加させる第1加振制御手段、
前記加振手段により印加されて前記配管を伝搬する前記第1の振動及び前記流体を伝搬する前記第1の振動の少なくとも一方を検知する第1検知手段、
前記第1の面において前記第1の振動を検知する第2検知手段、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知手段が検知することで得られた振動波形である第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段が検知することで得られた振動波形である第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して、印加させる第2加振制御手段、
前記第1の面に設置され、前記加振手段により印加された前記第2の振動を検知する第3検知手段、
として機能させるためのプログラム。
8−2. 8に記載のプログラムにおいて、
前記コンピュータを、さらに、前記第2の振動の周波数を決定する信号処理手段として機能させ、
前記信号処理手段に、前記第1振動波形を利用して伝達関数G1(f)=A1(f)/P0(f)を決定させるとともに、前記第2振動波形を利用して伝達関数G2(f)=A2(f)/P0(f)を決定させ(なお、fは周波数を示し、P0(f)は前記加振手段から印加された前記第1の振動の大きさを示し、A1(f)は前記第1検知手段に検知された前記第1の振動の大きさを示し、A2(f)は前記第2検知手段に検知された前記第1の振動の大きさを示す。)、前記伝達関数G1(f)と前記伝達関数G2(f)との積で得られる伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含むように、前記第2の振動の周波数を決定させ、
前記第2加振制御手段に、前記信号処理手段が決定した周波数の振動を前記第2の振動として前記加振手段から印加させるように制御させるプログラム。
8−3. 8−2に記載のプログラムにおいて、
前記信号処理手段に、前記伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定させるプログラム。
8−4. 8−3に記載のプログラムにおいて、
前記信号処理手段に、前記伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、その中の最も強いピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定させるプログラム。
8−5. 8から8−4のいずれかに記載のプログラムにおいて、
前記第3検知手段に、前記第1の面上における複数の位置で前記第2の振動を検知させ、
前記コンピュータを、さらに、前記第3検知手段により複数の位置で検知された複数の振動波形を利用して、前記欠陥の位置を推定する欠陥位置推定手段として機能させるプログラム。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 第1の面から離れた位置に設置されている配管内を流れる流体及び前記配管の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段と、
前記加振手段を制御し、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して複数の周波数の振動を含む第1の振動を印加させる第1加振制御手段と、
前記加振手段により印加されて前記配管を伝搬する前記第1の振動及び前記流体を伝搬する前記第1の振動の少なくとも一方を検知する第1検知手段と、
前記第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知手段と、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知手段が検知することで得られた振動波形である第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段が検知することで得られた振動波形である第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して、印加させる第2加振制御手段と、
前記第1の面に設置され、前記加振手段により印加された前記第2の振動を検知する第3検知手段と、
を有する欠陥分析装置。
2. 1に記載の欠陥分析装置において、
前記第2の振動の周波数を決定する信号処理手段をさらに有し、
前記信号処理手段は、前記第1振動波形を利用して伝達関数G1(f)=A1(f)/P0(f)を決定するとともに、前記第2振動波形を利用して伝達関数G2(f)=A2(f)/P0(f)を決定し(なお、fは周波数を示し、P0(f)は前記加振手段から印加された前記第1の振動の大きさを示し、A1(f)は前記第1検知手段で検知された前記第1の振動の大きさを示し、A2(f)は前記第2検知手段で検知された前記第1の振動の大きさを示す。)、前記伝達関数G1(f)と前記伝達関数G2(f)との積で得られる伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含むように、前記第2の振動の周波数を決定し、
前記第2加振制御手段は、前記信号処理手段が決定した周波数の振動を前記第2の振動として前記加振手段から印加させるように制御する欠陥分析装置。
3. 2に記載の欠陥分析装置において、
前記信号処理手段は、前記伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析装置。
4. 3に記載の欠陥分析装置において、
前記信号処理手段は、前記伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、その中の最も強いピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析装置。
5. 1から4のいずれかに記載の欠陥分析装置において、
前記第3検知手段は、前記第1の面上における複数の位置で前記第2の振動を検知可能に構成され、
前記第3検知手段により複数の位置で検知された複数の振動波形を利用して、欠陥の位置を推定する欠陥位置推定手段をさらに有する欠陥分析装置。
6. 1から4のいずれかに記載の欠陥分析装置において、
前記第3検知手段は複数存在し、複数の前記第3検知手段は前記第1の面上で所定の間隔を設けて各々異なる位置に設置され、かつ、各々が前記第2の振動を検知し、
複数の前記第3検知手段により検知された複数の振動波形を利用して、欠陥の位置を推定する欠陥位置推定手段をさらに有する欠陥分析装置。
7. コンピュータが、
第1の面から離れた位置に設置されている配管内を流れる流体及び前記配管の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して複数の周波数の振動を含む第1の振動を印加させる第1加振制御ステップと、
前記加振手段により印加されて前記配管を伝搬する前記第1の振動及び前記流体を伝搬する前記第1の振動の少なくとも一方を検知する第1検知ステップと、
前記第1の面において前記第1の振動を検知する第2検知ステップと、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知ステップで検知することで得られた振動波形である第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知ステップで検知することで得られた振動波形である第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して、印加させる第2加振制御ステップと、
前記第1の面に設置され、前記加振手段により印加された前記第2の振動を検知する第3検知ステップと、
を実行する欠陥分析方法。
7−2. 7に記載の欠陥分析方法において、
前記コンピュータは、前記第2の振動の周波数を決定する信号処理ステップをさらに実行し、
前記信号処理ステップでは、前記第1振動波形を利用して伝達関数G1(f)=A1(f)/P0(f)を決定するとともに、前記第2振動波形を利用して伝達関数G2(f)=A2(f)/P0(f)を決定し(なお、fは周波数を示し、P0(f)は前記加振手段から印加された前記第1の振動の大きさを示し、A1(f)は前記第1検知ステップで検知された前記第1の振動の大きさを示し、A2(f)は前記第2検知ステップで検知された前記第1の振動の大きさを示す。)、前記伝達関数G1(f)と前記伝達関数G2(f)との積で得られる伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含むように、前記第2の振動の周波数を決定し、
前記第2加振制御ステップでは、前記信号処理ステップで決定した周波数の振動を前記第2の振動として前記加振手段から印加させるように制御する欠陥分析方法。
7−3. 7−2に記載の欠陥分析方法において、
前記信号処理ステップでは、前記伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析方法。
7−4. 7−3に記載の欠陥分析方法において、
前記信号処理ステップでは、前記伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、その中の最も強いピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析方法。
7−5. 7から7−4のいずれかに記載の欠陥分析方法において、
前記第3検知ステップでは、前記第1の面上における複数の位置で前記第2の振動を検知可能に構成され、
前記コンピュータは、前記第3検知ステップにおいて複数の位置で検知された複数の振動波形を利用して、前記欠陥の位置を推定する欠陥位置推定ステップをさらに実行する欠陥分析方法。
8. コンピュータを、
第1の面から離れた位置に設置されている配管内を流れる流体及び前記配管の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して複数の周波数の振動を含む第1の振動を印加させる第1加振制御手段、
前記加振手段により印加されて前記配管を伝搬する前記第1の振動及び前記流体を伝搬する前記第1の振動の少なくとも一方を検知する第1検知手段、
前記第1の面において前記第1の振動を検知する第2検知手段、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知手段が検知することで得られた振動波形である第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段が検知することで得られた振動波形である第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記配管内を流れる前記流体及び前記配管の少なくとも一方に対して、印加させる第2加振制御手段、
前記第1の面に設置され、前記加振手段により印加された前記第2の振動を検知する第3検知手段、
として機能させるためのプログラム。
8−2. 8に記載のプログラムにおいて、
前記コンピュータを、さらに、前記第2の振動の周波数を決定する信号処理手段として機能させ、
前記信号処理手段に、前記第1振動波形を利用して伝達関数G1(f)=A1(f)/P0(f)を決定させるとともに、前記第2振動波形を利用して伝達関数G2(f)=A2(f)/P0(f)を決定させ(なお、fは周波数を示し、P0(f)は前記加振手段から印加された前記第1の振動の大きさを示し、A1(f)は前記第1検知手段に検知された前記第1の振動の大きさを示し、A2(f)は前記第2検知手段に検知された前記第1の振動の大きさを示す。)、前記伝達関数G1(f)と前記伝達関数G2(f)との積で得られる伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含むように、前記第2の振動の周波数を決定させ、
前記第2加振制御手段に、前記信号処理手段が決定した周波数の振動を前記第2の振動として前記加振手段から印加させるように制御させるプログラム。
8−3. 8−2に記載のプログラムにおいて、
前記信号処理手段に、前記伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定させるプログラム。
8−4. 8−3に記載のプログラムにおいて、
前記信号処理手段に、前記伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、その中の最も強いピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定させるプログラム。
8−5. 8から8−4のいずれかに記載のプログラムにおいて、
前記第3検知手段に、前記第1の面上における複数の位置で前記第2の振動を検知させ、
前記コンピュータを、さらに、前記第3検知手段により複数の位置で検知された複数の振動波形を利用して、前記欠陥の位置を推定する欠陥位置推定手段として機能させるプログラム。
この出願は、2013年3月29日に出願された日本特許出願特願2013−073381号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
Claims (9)
- 配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段と、
複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させるように前記加振手段を制御する第1加振制御手段と、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知手段と、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知手段と、
前記第1の振動を前記第1検知手段により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させるように前記加振手段を制御する第2加振制御手段と、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知手段と、
を有する欠陥分析装置。 - 請求項1に記載の欠陥分析装置において、
前記第2の振動の周波数を決定する信号処理手段をさらに有し、
前記信号処理手段は、前記第1振動波形から前記流体又は前記配管の伝達関数G1を求めるとともに、前記第2振動波形から前記加振手段と前記第3検知手段との間の伝達関数G2を求め、前記伝達関数G1と前記伝達関数G2から得られる伝達関数G3に現れるピークの周波数に基づいて前記第2の振動の周波数を決定し、
前記第2加振制御手段は、前記信号処理手段が決定した周波数の振動を前記第2の振動として前記加振手段から印加させるように制御する欠陥分析装置。 - 請求項2に記載の欠陥分析装置において、
前記第2の振動の周波数を決定する信号処理手段をさらに有し、
前記信号処理手段は、前記第1振動波形を利用して伝達関数G1(f)=A1(f)/P0(f)を決定するとともに、前記第2振動波形を利用して伝達関数G2(f)=A2(f)/P0(f)を決定し(なお、fは周波数を示し、P0(f)は前記加振手段から印加された前記第1の振動の大きさを示し、A1(f)は前記第1検知手段で検知された前記第1の振動の大きさを示し、A2(f)は前記第2検知手段で検知された前記第1の振動の大きさを示す。)、前記伝達関数G1(f)と前記伝達関数G2(f)との積で得られる伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を含むように、前記第2の振動の周波数を決定する欠陥分析装置。 - 請求項2又は3に記載の欠陥分析装置において、
前記信号処理手段は、前記伝達関数G3(f)の振動波形に現れるピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析装置。 - 請求項4に記載の欠陥分析装置において、
前記信号処理手段は、前記伝達関数G3(f)の振動波形にピークが複数現れる場合、その中の最も強いピークの周波数を、前記第2の振動の周波数として決定する欠陥分析装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の欠陥分析装置において、
前記第3検知手段は、前記第1の面上における複数の位置で前記第2の振動を検知可能に構成され、
前記第3検知手段により複数の位置で検知された複数の振動波形を利用して、欠陥の位置を推定する欠陥位置推定手段をさらに有する欠陥分析装置。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の欠陥分析装置において、
前記第3検知手段は複数存在し、複数の前記第3検知手段は前記第1の面上で所定の間隔を設けて各々異なる位置に設置され、かつ、各々が前記第2の振動を検知し、
複数の前記第3検知手段により検知された複数の振動波形を利用して、欠陥の位置を推定する欠陥位置推定手段をさらに有する欠陥分析装置。 - コンピュータが、
配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第1加振制御工程と、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知工程と、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知工程と、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知工程により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知工程により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第2加振制御工程と、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知工程と、
を実行する欠陥分析方法。 - コンピュータを、
配管又は前記配管内を流れる流体の少なくとも一方に対して振動を印加する加振手段を制御し、複数の周波数の振動を含む第1の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第1加振制御手段、
前記配管又は前記流体の少なくとも一方を伝搬する前記第1の振動を検知する第1検知手段、
前記配管から離間した第1の面に設置され、前記第1の振動を検知する第2検知手段、
前記加振手段を制御し、前記第1の振動を前記第1検知手段により検知して得られた第1振動波形と、前記第1の振動を前記第2検知手段により検知して得られた第2振動波形とを用いて決定された周波数の振動である第2の振動を、前記流体又は前記配管の少なくとも一方に対して印加させる第2加振制御手段、
前記第1の面に設置され、前記第2の振動を検知する第3検知手段、
として機能させるためのプログラム。
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