JPH0894545A - 管内物質検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管内の気体の種類を特定し、管内に発生した
異常を適切に検知できる管内物質検知装置を提供する。 【構成】 検知装置１は、管９内に電波を送信する発信
器１０と、管内を通過してきた発信器からの電波を受信
する受信器１４と、受信した電波の強度を周波数毎に検
出する信号処理装置４等から構成されている。発信器が
管の一方から電波を発信すると、管を通過して受信器に
受信され信号処理装置により受信強度が算出される。算
出された強度の中から大きく減衰した周波数を求め、減
衰した周波数と吸収周波数とを対応させて管内に存在し
ている物質を検出する。このようにして、管内に存在し
ている物質が特定できると、その物質が本来管内にある
べきでない場合等には、管に異常が発生していることが
判断できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電波を管内に送信し管
内の物質によって吸収された周波数帯域から管内に存在
する物質を特定する管内物質検知装置に関する。

【０００２】

【従来技術】例えば地中には、燃料用ガスを需要者に供
給する多数のガス管が配管されており、又化学プラント
等においては各種流体を搬送する管が地中地上を問わず
配設されている。このようなガス管や各種流体を搬送し
ている管は、地上を走行する車の振動や地中の圧力、あ
るいは工場内のモータ等から伝わる振動等の外的影響力
を絶えず受けており、これら外的影響力が原因となって
引き起こされる管の亀裂や折損事故を未然に防止するた
め適確な検査が必要とされる。又、地震が発生した時に
はガスの供給を行なう前に管に亀裂が生じていないかど
うか検査を必要とする。

【０００３】ところで、地中に埋設された管の検査は容
易でなく、掘削して検査するには多く時間と労力が必要
で全てを検査するのは経済的にも不可能である。また直
接内部を観察したり、複雑に配管された長大な管を逐一
目視で検査することも非常に困難である。

【０００４】そこで本発明者は、電波を用いて埋設管に
発生した異常を検出する装置を発明し、既に出願してい
る。（特願平５−１６８５５０号等）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記装
置は、管内部の開口面積が狭められると通過する電波の
周波数帯域が狭められる点に着目し、管内の異物を確認
して異変の発生を判断するようにしたものや管内に送信
した電波が管内にある障害物によって反射されることを
利用してその反射波を検出して障害物を確認するように
したものであり、管内の物質、特に気体がどのような気
体であり、何が混入されているかの特定はできなかっ
た。

【０００６】例えば、管内のガスに水蒸気が含まれてい
ることを検査によって判明できれば、いずれかの箇所に
穴が開いておりその穴から管内に水が侵入して水蒸気が
発生したことを判明できる。このように、管内に混入し
ている物質を特定できれば、実際に管内の開口面積が狭
められたり、又電波が反射されるような障害物が管内に
存在するなど物理的な変化が管内に生じていなくとも、
水蒸気が混入したように管内の気体に変化があれば管に
生じた異変を検知することができる。

【０００７】本発明は、上記課題を解決し、管に生じた
異変を検知するため管内に存在する物質を容易に検知す
ることができる管内物質検知装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、金属管の一方の側に設置し所定の周波数帯
域の電波を該管内に発信する送信手段と、前記管の他方
の側に設置し該管内を伝播してきた前記送信手段からの
電波を受信する受信手段と、該受信手段に接続し受信電
波の減衰周波数を検出して該管内にて吸収された周波数
を求め、該吸収周波数から該管内に存在する物質を検出
する検出手段とを備えて管内物質検知装置を構成した。

【０００９】又、送信手段の発信周波数帯域を、検知し
ようとする特定の物質の吸収周波数に合わせて設定し
た。

【００１０】更に、検査しようとする管を金属製ガス管
であることとし、又検知物質を水蒸気に限定することと
した。

【００１１】

【作用】水蒸気や酸素ガス等の存在する管内に電波を通
過させると、それら気体毎にそれぞれ定められる特定の
周波数の電波がかかる気体によって吸収される。したが
って、管内を通過した電波を受信手段で受信して周波数
毎に強度を検査すると、内部に存在する気体特有の周波
数帯の電界強度がきわだって減衰するので減衰した周波
数帯を検出し、吸収周波数と物質との対応を行なうこと
により管内に存在する物質が特定される。

【００１２】

【実施例】本発明の管内物質検知装置の一実施例につい
て説明する。

【００１３】検知装置１は、図１に示すように送信部
２、受信部３、受信部３の受信信号を処理する信号処理
装置４、処理された信号を表示する表示装置５、及び周
波数レンジを切り換える切換器６等から構成されてい
る。

【００１４】送信部２は、発信器１０及びアンテナ１１
からなり、発信器１０はＧＨｚ帯の周波数を発信する電
波発信器で、この帯域の電波を広い周波数幅で掃引しな
がら発信できる。アンテナ１１は、発信器１０が発信す
る周波数帯域に対応したアンテナで、検査しようとする
管９内に挿入し得る形状をしている。

【００１５】管９は地中に埋設されたガス管で、金属製
である。尚、管９はガス管に限らずプラントに使用され
ている地上に設けられたような管でもよい。

【００１６】受信部３は、受信器１４及びアンテナ１５
からなり、受信器１４は発信器１０から発信された電波
に対応した周波数の電波を受信する受信器で、受信周波
数を掃引して周波数毎の電界強度を受信できる。アンテ
ナ１５は、受信周波数帯域に対応し、送信用のアンテナ
１１と同様管９内に挿入し得る形状をしている。

【００１７】信号処理装置４は、受信器１４が受信した
電波を周波数毎にその電界強度を分析し、算出する。切
換器６は、発信器１０と受信器１４に接続しており、発
信器１０と受信器１４の間で使用される電波の周波数レ
ンジを所定の周波数帯に一致させるための装置である。
表示装置５は、いわゆるモニタで横軸に周波数が表示さ
れ、縦軸に受信した電波の強度が表示される。

【００１８】次に、上記検知装置１を用いた管内検査に
ついて説明する。

【００１９】送信部２のアンテナ１１と受信部３のアン
テナ１４を、検査しようとする管９の両端からそれぞれ
差し入れ対向させる。アンテナの差し入れは、例えば流
量メータの接続口を外し、外した接続管の開口部から行
なう。ここで例えば水蒸気が管９内に混入されているか
どうかを検査するときには、発信器１０より水蒸気の吸
収周波数帯（２２．２ＧＨｚ、１８３．３ＧＨｚ、３２
５．１ＧＨｚ、３８０．２ＧＨｚ、その他）を含む周波
数帯域を一定の強度で掃引しながら発信する。図２に発
信した電波の強度分布を示す。尚、電波の強度は掃引周
波数全体にわたって一定でなく、予め定められていれば
所定の変化、例えばある周波数を高くあるいは低くする
ようにしてもよい。

【００２０】アンテナ１１から電波が発信されると、電
波は管９内を通りアンテナ１５に受信される。受信した
電波は受信器１４から信号処理装置４に送られ、信号処
理装置４は受信電波の周波数毎の電界強度を求める。求
められた周波数毎の電界強度は表示装置５に表示され
る。

【００２１】水蒸気の吸収周波数は、前述したように２
２．２ＧＨｚ、１８３．３ＧＨｚ、３２５．１ＧＨｚ、
３８０．２ＧＨｚ、その他であるので、表示装置５に表
示された電界強度から水蒸気の吸収周波数と等しい周波
数において受信強度に減衰が生じていないかどうか検査
する。水蒸気が存在しない場合には、予めわかっている
管９内の気体の種類から、その気体によって特定される
周波数での減衰と管内通過による自然減衰のみの変化が
観測されるはずである。

【００２２】一方、水蒸気が存在しているときには、水
蒸気の吸収周波数において減衰が発生する。その状態を
図３に示す。図３に示すように、管９内の気体内に水蒸
気が存在すると、少なくとも水蒸気の吸収周波数αでの
強度の低下が発生する。したがって、この減衰周波数が
水蒸気の吸収周波数と一致することが確認できたら、こ
れは管９内の水蒸気により電波が吸収されたものと判断
でき、水蒸気の存在により管９の管壁に穴があり、そこ
より水が侵入していることが判断できる。

【００２３】尚、上記実施例では、水蒸気を例に述べた
が、本発明は水蒸気に限らず他の気体であってもよい。
以下に代表的な気体の吸収周波数を記載する。

【００２４】酸素 ６０ＧＨｚ等 酸化窒素 １００．４ＧＨｚ、１２５．６ＧＨｚ、
１５０．７ＧＨｚ、１７５．８ＧＨｚ等 酸化塩素 １６４．３ＧＨｚ、１６７．２ＧＨｚ等 一酸化炭素 １１５．２ＧＨｚ、３４５．８ＧＨｚ等 したがって、水蒸気のみならずこれら記載した周波数に
おいて電界強度に減衰が見られたときには、対応した気
体が管９内に含まれていることが検知装置１により確認
できる。

【００２５】尚、上記実施例では、検査したい物質に合
わせた周波数の電波を送信器１１から発信したが、周波
数を限定せず広い周波数帯域を発信し、減衰が生じた周
波数帯を検査することにより管内の物質を検知するよう
な用い方でもよい。

【００２６】又、周波数レンジを信号処理装置にて自動
的に切り換えるようにしてもよい。例えば、水蒸気の吸
収周波数のうちの一つの周波数での減衰が検出されたと
きに周波数帯域を切り換えて他の周波数において同様に
水蒸気の吸収周波数で減衰が生じるかどうかを確認する
ようにしてもよい。このようにすれば、複数の周波数で
同一の物質を確認し、より精度を高くすることができ
る。

【００２７】更に、送信器１１と受信器１４は上記例で
は可動としたが、これらを管９に固定するようにしても
よい。例えば、送信部２と受信部３を予め管９に設置し
ておき、適宜送信部２より電波を発信して管９に異変が
生じていないかどうか調べるようにしてもよい。このよ
うにすれば、特定の位置の管を継続して検査することが
できる。そして、このような装置を連続して設置すれ
ば、長距離にわたる管の検査を容易に行なうことができ
る。又、この場合、管内にアンテナのみを所定間隔で設
置し、アンテナの入出力端子をそれぞれ予め地上に引き
出しておき、検査時に送信器や受信器を接続してその間
の検査をするようにしてもよい。このようにすれば、検
査の度毎にアンテナを挿入させる必要がなく、管内の検
査を長距離にわたって容易に実施できる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の管内物質検知装置によれば、検
査しようとする管の一方の側に設置する送信手段と、管
の他方の側に設置し送信手段から送信された一定の強度
の電波を受信する受信手段と、受信した電波から減衰し
た周波数を検出し物質の電波吸収帯と照らし合わせる信
号処理手段、及び結果を表示する表示装置等から構成し
たので、管内に存在する物質（気体）を電波により容易
に検知でき、管内の気体の変化を用いて管に発生した異
常を確実に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる管内物質検知装置の一実施例を
示すブロック図である。

【図２】発信電波の強度を示すグラフである。

【図３】受信電波の強度を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 検知装置 ２ 送信部 ３ 受信部 ４ 信号処理装置 ５ 表示装置 ６ 切換器 １０ 発信器 １１、１５ アンテナ １４ 受信器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の一方の側に設置し所定の周波数
   帯域の電波を該管内に発信する送信手段と、前記管の他
   方の側に設置し該管内を伝播してきた前記送信手段から
   の電波を受信する受信手段と、該受信手段に接続し受信
   電波の減衰周波数を検出して該管内にて吸収された周波
   数を求め、該吸収周波数から該管内に存在する物質を検
   出する検出手段とを備えたことを特徴とする管内物質検
   知装置。
2. 【請求項２】 前記送信手段の発信周波数帯域を、検知
   しようとする特定の物質の吸収周波数に合わせて設定し
   たことを特徴とする請求項１に記載の管内物質検知装
   置。
3. 【請求項３】 前記管が金属製ガス管である請求項１又
   は２に記載の管内物質検知装置。
4. 【請求項４】 前記検知物質が水蒸気である請求項１な
   いし３のいずれか１項に記載した管内物質検知装置。