JPH02143134A - リークディテクタ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガス封入通信ケーブルの保守の一環として、
ガス供給端、洞道内、大孔内等の通信ケーブル接続部の
ガス漏洩孔より発生する超音波を検出することにより、
このガス漏洩孔を検出すると共に、その位置を正確に探
索するり一りディテクタの内、特にハンディ−タイプの
リークディテクタに関するものである。

〔従来の技術］ ガス封入通信ケーブルにガス漏洩孔が発生すると、この
ガス漏洩孔からの封入ガスの漏出により超音波の発生す
ることが知られている。例えば、内圧０．５　ｋｇ／ｃ
ｆｆｌのガス封入通信ケーブルに２ｍｍの口径のガス漏
洩孔が生している場合、このガス漏洩孔から１ｍ離れた
箇所で音を測定すると、第４図に示すように、測定箇所
（地下室）の暗騒音口の音圧レベルが超音波領域で急激
に低下するのに対して、ガス漏洩孔から発生した漏洩音
イの音圧レベルが超音波領域で高い値を示す。

このガス漏洩孔から生しる超音波を利用して、ガス封入
通信ケーブルのガス漏洩孔を、超音波センサを利用して
検出するリークディテクタが知られている。

この超音波センサを使用した従来のリークディテクタは
、ガス漏洩孔からのガスの漏出により発生する一定周波
数の超音波を検出する一つの超音波センサを設け、この
一つの超音波センサの出力のレベルが予め設定された一
定値以上になったならば、ガス漏洩孔を検出したと判断
するものとなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、一般的な暗騒音口に対してガス漏洩孔から
発生した漏洩音イは高い音圧レベルの超音波を含んでい
るので、超音波センサによりガス漏洩孔を検出すること
は理論的には可能なのであるが、実際のガス漏洩孔探索
作業は、交通のＭ繁な道路付近で行われることが多く、
超音波センサで感知される暗騒音口中に、自動車の走行
音、警笛音、広報車等からの放送音等の超音波を含んだ
騒音が入り込んで、超音波センサに検出信号を出力させ
るため、得られた超音波センサの検出信号が、ガス漏洩
孔からの漏洩音イによるものであるのか、暗騒音口中の
超音波によるものであるのかを分別することができず、
ガス漏洩孔の探索が不可能となることが多かった。

このため、従来の超音波センサを使用したリークディテ
クタは、はとんど使用されないのが現状である。

この従来技術における問題点の発生原因は、超音波セン
サが感知した超音波の中から、ガス漏洩孔から発生した
超音波だけを選別することができないことにある。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を
解消すべく創案されたもので、ガス漏洩孔探索箇所にお
ける暗騒音中の超音波には一定した指向性がないことを
利用して、二つの超音波センサによりガス漏洩孔探索箇
所内における暗騒音中の超音波のレベルを知り、このレ
ベルを基準として、超音波センサが指向性を持っている
こと、ガス漏洩孔からの超音波には指向性があること、
そしてガス漏洩孔からの超音波は、ガス漏洩孔に接近す
るほどそのレベルが高くなることを利用して、ガス漏洩
孔からの超音波を選別するようにしたもので、ガス漏洩
孔からの超音波を確実に検出してガス漏洩孔の探索を確
実にかつ正確に達成することを目的とする。

他の目的は、超音波センサを使用したリークディテクタ
の取扱操作を容易にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕′：□・・上記目的を達
成する本発明の手段は、 少なくとも主超音波センサと副超音波センサとの二つの
超音波センサを有すること、 両超音波センサの出力の差を出力する差動アンプと、両
超音波センサの出力の中から特定の周波数の超音波に対
応する出力分だけを通過させるバンドパス特性を有する
アクチブフィルタと、両超音波センサのバンドパス処理
された出力の差を入力する積分器と、この積分器の出力
端子に接続されて検出出力の大きさを表示する表示機能
部とを有すること、 積分器の入力端子と出力端子との間に挿入接続されてフ
ィードバック回路を形成するオン・オフスイッチとゼロ
セットとの直列回路を有すること、そして両超音波セン
サを異なる方向に指向させること、 にある。

両超音波センサのバンドパス処理された出力の差は、積
分器の入力端子に接続された全波整流器を通して全波整
流処理して積分器に入力させるのが良い。

両超音波センサを、相互の指向方向を９０°から１８０
°までの範囲でずらせるた状態で一つの枠体に一体的に
組付は固定するのが良い。

〔作用〕

本発明によるリークディテクタをガス漏洩孔探索箇所に
持ち込み、両超音波センサを勝手な方向に指向させて作
動させると、両超音波センサは探索箇所の雰囲気の暗騒
音中の超音波をほぼ等しく検出する。この両超音波セン
サの検出出力は、差動アンプにより減算処理されると共
に、アクチブフィルタによりバンドパス処理されて積分
器に出力の差信号として入力される。この積分器への人
力により、両超音波センサの出力の差は平滑化されてほ
ぼ一定の値となって表示機能部に出力されるのであるが
、この状態で積分器のフィードバンク回路のスイッチを
オンしてゼロセットを作動させると、積分器はその比較
器の基準値を入力されている出力の差に変更するので、
その出力はゼロとなり、表示機能部の表示はゼロとなる
。すなわち、以上の操作により、本発明によるリークデ
ィテクタの表示機能部のゼロセントが完了する。

表示機能部のゼロセットが完了したならば、主超音波セ
ンサだけをガス漏洩孔を探索したい箇所に指向させ、そ
の箇所に接近する。

目的とする箇所にガス漏洩孔がある場合には、ガス漏洩
孔から発生している超音波に指向性があるため、主超音
波センサの検出出力が副超音波センサの検出出力よりも
大きくなり、積分器に入力される出力の差が大きくなる
ので、積分器からの出力が表示機能部に探索信号として
出力され、表示機能部に表示される。

反対に目的とする箇所にガス漏洩孔がない場合には、主
超音波センサの検出出力は大きくならずに副超音波セン
サの出力と同じままであるので、積分器の出力はゼロの
ままであり、表示機能部はガス漏洩孔の検出を表示しな
い。

移動によりガス漏洩孔の探索箇所が変わり、探索箇所の
雰囲気が変化した場合は、再び積分器のフィードバック
回路のスイッチをオンして新たなゼロセントを行ってか
ら、ガス漏洩孔の探索作業を実施する。

このように、本発明のリークディテクタは、主超音波セ
ンサの出力値と副超音波センサの出力値とを、差動アン
プに入力して減算処理するので、主超音波センサの出力
中の暗騒音による出力分はほぼ完全に取り除かれること
になり、差動アンプから出力される出力の差は、主超音
波センサが検出したガス漏洩孔からの超音波の検出信号
だけとなる。

また、アクチブフィルタにより検出対象となる超音波の
周波数を特定することにより、ガス漏洩孔をより高い感
度で探索することができる。すなわち、第４図に示すよ
うに、ガス漏洩孔からの漏洩台イ中には高い音圧レベル
の超音波が含まれているのであるが、暗騒音口中にも成
る程度の音圧レベルの超音波が含まれているので、ガス
漏洩孔の探索操作に当たっては、漏洩台イ中の超音波の
音圧レベルと暗騒音口中の超音波の音圧レベルとの最も
差の大きい周波数帯域を選択して特定するのが有利とな
るのである。

両超音波センサの出力の差は、−旦積分器に人力されて
から表示機能部に出力されるので、例え出力の差の中に
極めて短時間の衝突や警笛等による不正出力分が含まれ
ていたとしでも、この不正出力分は積分器により平滑化
されてから短時間しか表示機能部に出力されず、表示機
能部は極短時間の指針の振れを生じた後、直ぐに安定し
た表示動作に復帰する。

すなわち、ガス漏洩孔から発生する超音波による両超音
波センサ付近の漏洩音イの音圧レベルをＰｏとし、探索
箇所周辺の暗騒音口の音圧レベルをＰｌとすると、主超
音波センサの検出出力Ｅ１と副超音波センサの検出出力
Ｅ２とは、 ＥＩ　＝に＋Ｐｏ　＋に２Ｐ　＋　　　　　　　　　　
・・・　（１）Ｋ２”Ｋ３ＰＯ＋に４Ｐｌ　　　　　　
　　　　・・・　（２）但し、Ｋ２、Ｋ２、Ｋ１、Ｋ４
は、両超音波センサの指向性を考慮した感度係数である
。

となり、差動アンプの出力ｖ０は、 ν。−ＥＩ　　Ｋ２ ＝　（Ｋ＋　　Ｋｚ）　Ｐｏ＋　（Ｋｚ　　Ｋｇ）　Ｐ
Ｉ・・・　（３）となる。

この（３）式の１項目は、ガス漏洩孔から発生する漏洩
台イにより発生する出力であり、２項目は暗騒音口によ
り発生する出力である。

ガス漏洩孔の探索は、洞道内、大孔内にて行われ、この
場合、漏洩台イに対する両超音波センサの感度係数は、
主超音波センサをガス漏洩孔に指向させることから、Ｋ
　＋　）　Ｋ　＊であり、また暗騒音口は、騒音源がガ
ス漏洩孔から比較的遠く、かつ洞道内、大孔内で音波が
回折現象により伝播することから、Ｋ２！＝ｉに４とな
るので、（３）式は、ｖ０ζＫＩＰＯ−−−（４） となり、暗騒音口の影響はほとんど無くなる。

また、例えＫｚ＞Ｋ４またはＫｚ＜Ｋ４であっても、ガ
ス漏洩孔の探索操作に先立って、積分器の出力電圧をゼ
ロセットにより零にセットするので、暗騒音口に対する
主超音波センサと副超音波センサとの感度係数の差は完
全に排除されることになり、主超音波センサをガス漏洩
孔に指向させて得られる検出出力、すなわち漏洩台イだ
けが検出表示されることになる。

積分器に入力される両超音波センサの出力の差を全波整
流すると、積分器の動作が確実となり、これにより表示
機能部の表示動作が確実で安定したものとなる。

主超音波センサと副超音波センサとを一つの枠体に一体
的に取付けると、両超音波センサを同一雰囲気環境にお
くことができ、これによりガス漏洩孔の探索操作が正確
なものとなると共に、取扱が極めて行い易いものとなる
。

〔実施例〕

本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の最も簡単と思われる実施例の構成を
示すブロック図で、この第１図図示の実施例は、主超音
波センサ１および副超音波センサ２の検出出力を差動ア
ンプ３に入力して出力の差を得、この出力の差をアクチ
ブフィルタ４および全波整流器５を通して積分器６に入
力する構成となっている。

両超音波センサＩ、２は、その指向性が反対となるよう
に１８０°違えて取付けられており、主超音波センサ１
をガス漏洩孔に指向させた際における主超音波センサ１
の漏洩音イ検出能力が、副超音波センサ２の漏洩音イ検
出能力よりもはるかに大きくなるようにしている。

アクチブフィルタ４は、検出信号の周波数を特定するこ
とにより漏洩台イを分別し易くするためのものであるの
で、第４図に示した漏洩台イと暗騒音口との特性から明
らかなように、Ｓ／Ｎの点からバンドパス特性の中心周
波数を４０ＫＨｚとするのが有利である。

なお、積分器６と全波整流器５との間に挿入接続された
抵抗は、入力保護用の抵抗であり、また積分器６のフィ
ードバック回路中に積分器６の入力端子と直列に挿入接
続された抵抗は、増幅度設定を兼ねた保護用抵抗である
。

第２図は、本発明の他の実施例を示すもので、この第２
図図示実施例の場合は、両超音波センサｌ、２の検出出
力を、個々に増幅器１０、アクチブフィルタ４、全波整
流器５を通した後、差動アンプ３に入力し、この差動ア
ンプ３の出力である出力の差を積分器６に入力するよう
にしている。

このように、両超音波センサＩ、２の出力を、個々に増
幅処理し、バンドパス処理し、全波整流処理するので、
各処理を受ける信号は比較的大きい値を維持したまであ
り、これにより各処理の実施が行い易いものとなる。ま
た、差動アンプ３による減算処理は、直流減算処理とな
るのでその処理結果の精度を高めることができる。

第３図は、両超音波センサ１．２を一つの枠体１１に一
体的に取付けたプローブの一実施例を示すもので、円筒
状となった枠体１１の一端に主超音波センサ１を取付け
ると共に、他端に副超音波センサ２を取付けて構成され
ており、この構成により両超音波センサｌ、２はその指
向方向が反対向きとなる。

なお、主超音波センサ１および副超音波センサ２は、そ
の設置個数が限定されることはなく、例えば主超音波セ
ンサ１を複数個設け、各主超音波センサｌをマルチプレ
クサ等でスキャンさせることによって、ガス漏洩孔の探
索範囲を拡大することができる。

〔発明の効果］ 本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す
効果を奏する。

ガス漏洩孔探索箇所における暗騒音の影響を減算処理お
よびゼロセット処理によりなくした状態で、漏洩音を探
索することができるので、漏洩音の探索が確実であると
共に、正確に達成できる。

ガス漏洩孔の探索操作は、リークディテクタを駆動状態
にしてからスイッチをオンして表示機能部をゼロにセッ
トし、しかる後主超音波センサを適当な方向に指向させ
れば良いので、極めて簡単である。

ゼロセット処理は、単にスイッチをオンさせるだけで良
いので、探索すべきガス漏洩孔の箇所が変更になっても
、すなわち暗騒音環境が変化しても、簡単にこの変化し
た環境に適応して暗騒音の影響をなくすことができる。

暗騒音を主超音波センサと副超音波センサとで同時に感
知し、再起音波センサで感知した暗騒音を常に相殺する
ようにしているので、例え突発的な暗騒音が発生したと
しても、この突発的な暗騒音が探索信号内に入り込むこ
とがなく、常時正確で確実な漏洩音検出を達成維持でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるリークディテクタの最も簡単な
電気回路構成を示す図である。 第２図は、より高い感度を得るべく構成した本発明の他
の実施例を示す電気回路構成図である。 第３図は、センサマイクとしてのプローブの構成例を示
す全体斜視図である。 第４図は、公知の漏洩音と暗騒音との周波数音圧レベル
特性線図である。 符号の説明 １：主超音波センサ、２；副超音波センサ、３：差動ア
ンプ、４；アクチブフィルタ、５；全波整流器、６；積
分器、７；表示機能部、８；ゼロセクト、９；スイッチ
、１０；増幅器、工ｌ：枠体、イ；漏洩音、口；暗騒音
。 ズーム功 ブー２γ防 ＋−４超音破ゼ〉ブ ４−、、−アクチブ１１シフ ２−−−＄１１！１音蛎ｆづ ５−一一全；＆斐流器 ３−４ｔ＊アンズ ｅ−４分器 ７−表示瓜社評 ８−−−ゼ゛口・ゼット ９−−−スイ・７＋ １０−　イ福美

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主超音波センサ（１）と、 副超音波センサ（２）と、 前記両センサ（１）、（２）の出力の差を出力する差動
   アンプ（３）と、 前記両センサ（１）、（２）の出力の中から特定の周波
   数の超音波に対応する出力分だけ通過させるバンドパス
   特性を有するアクチブフィルタ（４）と、前記両センサ
   （１）、（２）のバンドパス処理された出力の差を入力
   する積分器（６）と、 該積分器（６）の入力端子と出力端子との間に挿入接続
   されてフィードバック回路を形成するスイッチ（９）と
   ゼロセット（８）との直列回路と、前記積分器（６）の
   出力端子に接続された表示機能部（７）と、 から構成され、前記両センサ（１）、（２）を異なる方
   向に指向させて成るリークディテクタ。
2. （２）積分器（６）の入力端子に全波整流器（５）を設
   けて、両センサ（１）、（２）のバンドパス処理された
   出力の差を全波整流してから前記積分器（６）に入力す
   る請求項１記載のリークディテクタ。
3. （３）両センサ（１）、（２）を一つの枠体（１１）に
   、相互に指向方向を９０°から１８０°までの範囲でず
   らせて一体的に取付けた請求項１記載のリークディテク
   タ。