JPS62197747A - 蒸気もれ検出装置 - 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〕 この発明は、各種プラントの点検て利用可能な蒸気もれ
検出￥ｉ置に関し、特に検出手段に光を用いた蒸気もれ
検出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第一図は、従来より蒸気もれ検出を行う際に用いられて
いた蒸気もれ検出装置の構成を示す。図において、（／
ｌは監視の対果となる蒸気搬送用のパイブ、（ユｌｒｉ
パイプ（１）からもれた蒸気、（、？）けレーザ、（，
７，／　）はレーザ（，７１Ｋより照射したとき蒸気（
コ）から発生する散乱光、（λ２）はレーザ（、ｙｌか
らの照射てより周囲の壁面（コ３）から反射された散乱
光、（ｔａ）は散乱光検出のための光検出器、（ｉｓ）
は信号処理回路、である。

次に動作について説明すると、パイプ（ハから漏れた蒸
気（コ）にレーザ（３１から発射されるレーザ光を照射
すると、蒸気（コ）から散乱光（２））が発生する。

光検出器（１ｇ）は蒸気−）からの散乱光（ユｌ）を受
光して散乱光の強度を電気信号ＩＣ変換した後、信号処
理回路（１５）へ伝送する。信号処理回路（１５）は、
散乱光（コ／）？受光することによって生じる電気信号
のレベル便化を検出することによって。

パイプ（ｊｌからの蒸気もれを検知する。

従来の蒸気もれ検出装置は１以上のように構成されてい
たので、蒸気もれ検出視野内に壁（ユＪ）やパイプ等か
らの蒸気以外の散乱光（ユ３）がレーザ照射により発生
した場合も、蒸気（，２１の場合と同様に光検出器（ｊ
ｌ）が受光する光強度が変化するため蒸気（，２）の散
乱光（コ／）と認識して誤動作することとなる。このた
め、検定視野内に壁やパイプ等が存在する通常の環境に
おいてｔま、蒸気もれだけを特定することができないと
いう問題点があったａ 上記の問題を解決するため、本出願人は本特許出願と同
日付で提出された特願昭　　−号において別の蒸気もれ
検出装置を提案した。

以下、その蒸気もれ検出装置を図について説明する。第
Ｓ図においては、受光部（４４）と信号処理部（ｓ）が
設けられている点が第９図の従来例と異なっている。

第６図は第Ｓ図の受光部＋４４）と信号処理部（ｊｌの
具体的構成を示す図で、まず受光部（９１において、（
４ｔｔ）は結像レンズ、（リコ）は結像レンズ（＝＝／
）を通過してきた光をコ方向に分岐させるハーフミラ−
１（ｔｔ、ｔ）Ｆｉ照射レーザ光と偏光方向が平行な検
光子。

（ａｇ）は検光子（４１３）と偏光方向が直交する検光
子、（ａＳ）及び（ダ６）はそれぞれ検光子（−３）及
び（ψｑ）の後方にあって検光子の出力信号を結像させ
る位置に設けられた撮像素子である。

信号処理部（、ｔｌ　Ｉｃおいて、（ｓｉ）はλつの撮
像素子ＣｔＳ）及び（ｇ６）から出力されるビデオ信号
を差分する減算器％（ｓｉ）Ｆｉ撮像素子（ｕｓ）及び
（弘６）を同時（駆動するための同期信号を発生する駆
動回路、（ｓＪ）は蒸気もれ検出用スライスレベル発生
器、（ＳＵ）は蒸気もれ検出の判定を行う判定回路、で
ある。

第７図は第５及び６図の蒸気もれ検出装置の構成によっ
て得られる画像を示し、特に第７図（ａｌはレーザ光と
偏光方向が平行な検光子（４’、？）Ｙ通過した画像（
６／）、第７図（ｂｌは検光子（ｇｕ）を通過した画像
（６コ）、をそれぞれ示す。（６／／）及び（６２））
は壁面からの散乱光（ココ）による画像内の輝点、（６
１２）は蒸気（λ）からの散乱光（ユｌ）による画像内
の輝点、（ＡｚＪ）及び（６ユユ）は画像白輝点（Ａ／
／）及び（４２／）をそれぞれ通る画面内の水平走査線
、（６ハ・及び（６ユ３）は画像白輝点（６ｔユ）を通
る水平走査線、である。

次に動作圧ついて説明する。直線偏光特性を有するＶ−
ザ（３）からのレーザ光をパイプ（／）から漏れた蒸気
【２１に照射すると、蒸気（コ）からの散乱光（−／）
が発生するとともに、蒸気（コ）を突き抜けたレーザ光
が周囲の壁に当たり壁から散乱光（ココ）が発生する。

これらの散乱光（−一）の像を受光部ｉ＆ｌによって受
光する。結像レンズ（ｑ／）を通過した光はハーフミラ
−（≠コ）によってコ方向に分岐され。

分岐された一方の光は照射レーザと偏光方向が平行な検
光子（ａ、ｙ）を通り、撮像素子（ｒｕｓ）面上に結像
される。また、他方の光は、照射レーザと偏光方向が直
交した検光子（１・？通り、撮像素子（す６）面上に結
像される。

ここで、偏光された光を照射された時に蒸気からの散乱
光は、照射光の偏光特性を保持し、壁面付明細書に示し
たように理論的検討及び実験結果から明らかとなってい
る。

この結果、撮像素子（ｕｓ）上に結像される像は、第７
図ｆａｔに示すように、蒸気（，２）からの散乱光（−
７）による輝点（６１，２）と壁からの散乱光（，２コ
）ＩＣよる輝点（６／ｌ）の両者が映し出される。一方
、撮像素子（ａｇ）上に結像される像は、第７図（ｂｌ
に示すように、壁からの散乱光（，２コ）Ｋよる輝点（
６コ／）のみが映し出される。

撮像素子（ｇ＃）及び（ａｓ）から出力されたビデオ信
号は共に減算器（Ｓｔ）に入力され、差分処理されて輝
点（６ｔコ）に相当する信号だけが取り出される。減算
器（ｓｔ）からの出力は判定回路（５ｇ）に入力され、
スライスレベル発生器（Ｓ３）によって作られた輝点判
別のだめのスライスレベルを、越す信号が判定回路（ｙ
ｇ）から出力されたとき蒸気もれ検出の判定を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記水出願人が別途提示した蒸気もれ検出装置は以上の
ように構成されているので、相直交する偏光方向を有す
る２つの検光子を通過した画像を得るＫはハーフミラ−
と二個の撮像素子が必要となり、受光部の規模が大きく
なると共にコストが高くなるといった問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ハーフミラ−を必要とせず１個の撮像素子で
受光部を構成することｆよって、受光部か小型となり、
低コストの蒸気もれ検出装置を実現することを目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る蒸気吃れ検出装置は、照射により散乱光
を互いに直交するユつの偏光方向の光に変換して同一画
面上の互いに独立した空間に同時撮像させる受光部と、
その画像の中心線の左右の画像情報を記憶かつ比較して
不一致を検出する信号処理部と、を備えている。

具体的には、受光部において、物体の散乱光を２枚の画
像として二つの窓から、互いに偏光方向が直交する検光
子を介して別々に取り込み、それぞれの画像が重複しな
いように１枚の撮像素子に結像させ、信号処理部におい
て該画像の対称な左′右の各部分をλ値化回路を介して
塩メモリに記憶し、画像情報とじて両者を比較して不一
致の場合に蒸気もれと判定するものである。

〔作　用〕

この発明において、物体からの散乱光は受光部に設けら
れているコつの窓に入射する。６窓にはそれぞれ偏光方
向が直交している２枚の検光子分取り付けられており、
それぞれの検光子を通過した光がテレビカメラ内の１つ
の撮像素子面上の左右にそれぞれ独立して結像される。

蒸気からの散乱光と壁からの散乱光が同時に発生した場
合、壁などからの散乱光は画像の左右両側に現われるが
、蒸気からの散乱光は画像の片側にしか現われない。

このような画像の左右の画像情報を切換回路で両メモリ
に振り分けた後、両者を比較して不一致、すなわち画面
左右の非対象性を検知することにより、蒸気もれ検出が
可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。この
発明に係る蒸気もれ検出装置を示す第１図において、＄
５図と異なる点は、第５図の受光部ｆｇ＋及び信号処理
部（５）の代わりに、同一シーンをコつの窓から取り込
みそれぞれの窓からの光を一つの撮像素子面上に独立に
結像させるステレオミラー（６）と、このステレオミラ
ー（６１の後方く設けられたテレビカメラ（７）と、信
号処理部＋ｆｆｌとを設けた点である。

第２図において、（６ａ）はステレオミラー（６）の一
方の窓（６ｂ）に取り付けられ照射レーザ光と平行な偏
光方向を有する検光子、（６ｃ）はステレオミラー（６
）の他方の窓（Ａｄ）ＩＣ取り付けられ照射レーザ光と
偏光方向が直交する検光子、（＆ｅ）及びＣ＆で）はそ
れぞれステレオミラー（６）の窓（６ｂ）及び（６ｂ）
内に取り付けられた鏡、である。

信号処理部１ｆｌＫ：おいて、（ｆｆａ）はカメラ（７
１からのビデオ信号を二値化するλ値化回路、（ｒｂ）
Ｆｉ取り込んだ画像の中央線を挟んでビデオ信号の画面
片側分づつを一つのメモ’Ｊ（ｆｃ）及び（ざｄ）へ振
り分けて記憶させる切り換え回路、（にｅ）は画面中心
位置を検出し、回路（ｇ’ｏ）及びメモリ（、ｒｃ）。

（ｆｆｄ）をコントロールする制御回路、（ｇｆ）は。

メモリ（にＣ）及びＣｔｄ）に記憶された画像情報同士
を比較する比較回路？示す。

第３図において、（９）は測定（検出）視野内に蒸気（
コ）からの散乱光（２１）と壁からの散乱光（ココ）と
が共にあるときＶｃ徹像素子受光面上に結像される画像
を示し、（９１）は画像（９１のうち照射光と偏光方向
が平行な検光子（６ａ）を通過して得られた画像、（９
２）は照射光と偏光方向が直交した検光子（６ｃ）を通
過して得られた画像、（ヂ３）は蒸気Ｃ２）からの散乱
光てよって画像＋９１上に現われた輝点、（ｑす）及び
（９りは壁からの散乱光（コ２）によって画像（ｑｌ上
に現われた輝点、（ｑ６）は輝点（９３）を通る画像（
テ）上の水平走査線、（９７）は輝点（ｑｌ）及び（９
５）を通る画像（デー上の水平走査線、である。

次に動作（ついて説明する。直線偏光特性を有するレー
ザｆＪＩからのレーザ光をプラント内に配管されている
蒸気配送用パイプ（ｚｌから漏れた蒸気（＝１に照射す
どと、一般のプラントにおいては蒸気（コ）からの散乱
光（２））が発生すると共にレーザ光が蒸気（２）を突
き抜は壁（２Ｊ）やパイプ等に当たり。

その照射点からも散乱光（２２）が発生する。これらの
散乱光が発生しているシーンはステレオミラー（６）の
λつの窓（６ｂ）及び（６ｄ）から取り込まれ、互いに
像が干渉されることなく、２つの窓から増り込んだそれ
ぞれの画像が画面中心線て対して左右対称に結像これる
。このとき、宮（６ｂ）には偏光方向がレーザ光と平行
な検光子（６ａ）が、窓（６ｄ）には偏光方向がレーザ
光と直交している検光子（６ｃ）が取り付けられている
。

一方、＠Ｓ図の別の蒸気もれ検出装置に関して上記に説
明したように蒸気（コ］からの散乱光（２１）は照射レ
ーザ光の偏光特性を保持し、壁からの散乱光（ココ）は
保持していない。この結果、壁からの散乱光（コニ１）
は、１つの窓（６ｂ）及び（６ｄ）に取り付けられた２
枚の検光子（６ａ）及び（６ｃ）とも通過するが、蒸気
（コ）からの散乱光（２１）は７枚の検光子（６ａ）の
みしか通過せず、従って得られる画像は第３図に例示す
るように５画面【テ）の片側（？ｌ）のは蒸気Ｃコ）か
らの散乱光（２））による輝点（デ３）と、壁からの散
乱光（２２）による輝点（９ｑ）及び（９Ｓ）が映し出
され、もう一方の半面面（９コ）には壁からの散乱光（
２コ）による輝点（９ｊ）だけしか映し出されない。

このような画像が結像されたテレビカメラ（７）の撮像
素子からのビデオ信号はλ値化回路（ｆａ）によってλ
値化され、切換回路（ｒｂ）へ入力される。

入力されたλ値化信号は、制御回路（ｒｅ）からのコン
トロール信号によって、−水平走査のうち中心線から画
面左側に対応する信号はメモ！Ｊ　（ｔｃ）へ、画面右
側に対応する信号はメモＩＪｉｄ）Ｋ振り分けられる。

各メモリに記憶された信号は、−水平走査分記憶された
後、画面中心線に対して左右それぞれ対応する点の信号
が比較回路（ｇｔ）で比較、判定される。即ち、第３図
の画面（ｑｌ上の水平走査線（ｑ７）のように１画面の
中心線に対して左右対称なそれぞれの位置に、散乱光に
よる輝点（ｑｕ）及び（９Ｓ）がある場合、これらの輝
点は壁などの蒸気（コ）以外による散乱光（ユ２）と判
定し、水平走査線（９６）のようＫ、画面の片側にのみ
散乱光によって生じた輝点（９３）がある場合には、こ
の輝点は蒸気（２］のみによるものと判定することがで
きる。

なお、上記実施例では照射光として直線偏光特性を有す
るレーザ光を用いたが、直線偏光特性を有する光であれ
ば、レーザ光に限定する必要はなく、例えば偏光子を通
した白色光を用いても同等力パ の効果め得られることは明らかである。

また、上記実施例では得られた画像が左右対象であるこ
とを利用して、−水平走査線上の輝点数の比較をする例
を説明したが１周知の画像処理技術を利用して、左画面
部と右画面部の各領域単位での輝点数比較をしても同等
の効果が得られることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明圧よれば偏光方向が相直交した２
枚の検光子を通過した光を空間的に互いに左右独立した
同一の撮像素子面上に結像できるよう受光部を構成し、
この受光部からの出力により画面の左右対称性を信号処
理部で判定したので。

必要な逢像素子が１枚で済み、装置の小型化が実現でき
ると共に、装置の価格も低く抑えることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例てよる蒸気もれ検出装置を
示す構成図、第二図はこの発明の一実施例における受光
部と信号処理部の具体的な構成を示す図、第３図はこの
発明の実施例によって得られた画像の一例を示す図、第
≠図は従来の蒸気もれ検出装置の構成図、第５図は本出
願人が別途提示した蒸気もれ検出装置の構成図、第６図
は第５図の例における受光部と信号処理部の構成を示す
図、第７図は第６図の構成により得られた画像の一例を
示す図、である、 （３）はレーザ、（６）はステレオミラー、Ｃ７）はテ
レビカメラ、（ｔ）け信号処理部、（＆ａ）、（４ｃ）
は検光子、（５ａ）はユ値化回路、（ｔｂ）は切り換え
回路、（ｔｅＬ（４））はメモリ、（７，７）は制御回
路、（ざｆ）は比較回路、である。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 ヰ 手続補正書（自発） Ｄ３１ｅ　１％、−温１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）直線偏光特性を有する光を物体に照射する投光手
   段と、該照射により散乱された光を互いに直交する２つ
   の偏光方向の光に変換して同一画面上の互いに左右独立
   した空間に同時に撮像させる受光部と、該受光部から得
   られた画像に対して前記画面の中心線の左右の画像情報
   を別々に記憶し比較して不一致を検出する信号処理部と
   、を備えたことを特徴とする蒸気もれ検出装置。
2. （２）前記受光部が、物体から散乱された光を互いに直
   交し且つ一方が前記照射光の偏光方向と一致した２つの
   偏光方向を有する２枚の検光子と、該検光子の各出力を
   個別に通過させる窓を有するステレオミラーと、該ステ
   レオミラーの出力を同一の撮像面の互いに左右独立した
   空間に結像させるテレビカメラと、で構成されている特
   許請求の範囲第１項記載の蒸気もれ検出装置。
3. （３）前記信号処理部が、前記テレビカメラのビデオ信
   号出力を２値化する回路と、前記画面の左右に対応して
   前記２値化回路の出力を切り換える回路と、該切換回路
   の出力を各々記憶する２つのメモリと、該メモリの出力
   同士を比較して前記画面左右の不一致を検出する比較回
   路と、で構成されている特許請求の範囲第２項記載の蒸
   気もれ検出装置。
4. （４）前記直線偏光特性を有する光がレーザ光である特
   許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の蒸気
   もれ検出装置。