JPS623659A - 超音波式ガス管水道管判別器 - 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、各種工事において地中埋設管の一部を露出さ
せた際、その管内の流体が例えば水であるかガスである
かを識別して露出管がガス管であるか水道管であるかを
判別することによって工事を安全に施工させるための超
音波式ガス管水道管判別器に関するものである。

（従来の技術） 従来、地中埋設された各柱管のうち水道管とガス管は口
径及び材質が近似して、しかし隣接状態で埋設されるこ
とが多く、各種工事において地中埋設管を露出させ、管
の交換もしくは連結工＄などを行う際、ベテラン作業員
が勘でそれぞれの管を判別したり、接手部まで掘削して
その接手の形状によって判別していた。そのため誤判別
をすることがあり、工事目的と異なる管を開栓して重大
事故に繋がる恐れがあった。

（発明が解決しようとづる問題点） 本発明は、構造が簡単で安価な超音波を使用することに
より、管内流体の種類を識別さけることを解決すべき技
術的課題とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記課題解決のための技術的手段は、超音波式ガス質水
道管判別器を流体を導通させる被探査管の表面に取付け
られて超音波を発信するとともに、発信された超音波が
主媒体としての前記流体を透過後、被探査管内面で反射
した超音波を受信したうえ受信レベルに対応した電気信
号を出力する探触子と、該探触子からインパルス状の超
音波を発信させるための発信電力を探触子に供給すると
ともに、被探査管の管径に対応して設定された受信タイ
ミングで探触子から出力された前記電気信号を入力し、
該電気信号に対応した減衰率によって前記流体が水もし
くはガスかを識別して表示する流体識別回路とで構成し
たことである。

（作用） 超音波は音波であり音波と同様の性質を示すが、周波数
が高くなると、その指向性が良くなり、光と似た性質を
呈するようになる。超音波のいくつかの性質の内、本発
明に特に関係づ−るものは音速と固有音響インピーダン
スの二点である。超音波が媒体中を通過する速度Ｃは媒
体の弾性率にとその茫度ρに依存し決まる。気体及び液
体の場合、ｋは体積弾性率であり、固体の場合はヤング
率となりその関係は ＣｃｃＪＥｆ　　・・・■ で表わされる。又、実際の音速は常温の空気中で３３０
７ＩＬ／Ｓ、水中で約１５００ｒ′ｒＬ／ｓ、鋼中で約
６４００ｍ／ｓと媒体により大きく異なっている。

次に固有音響インピーダンスＺであるが、これは音響抵
抗とも呼ばれ、波動伝播速度Ｃと媒体の密度ρとの積で
表わされる。

Ｚ−ρＣ゛　・・・■ この固有音響インピーダンスＺは超音波が異媒体の境界
面において反射又は透過する際に、その反射率、透過率
に大きな影響を及ぼすものである。

第１図に示すように異なる媒体１．Ｉ［の境界面に垂直
に媒体工より音圧レベルｌｉの超音波を当てると、一部
Ｌ　ｔは媒体■に透過し、その他は境界面で反射された
ｌｒとなるがその反射率ｒは次式にて表わされる。

ちなみに具体的な媒体の固有音響インピーダンスは次の
ような値である。ただしｐａはパスカルとする。

鋼鉄　４．５３　ｘ　１０”　　　Ｐａ　−ＳＥＣ／ｍ
水　　　　０．１４３Ｘ　１０” 空気　０．０Ｏ００４ｘ　１０５ 以上述べたような性質を利用し、掘削露出した被探査管
に探触子１を取付け、超音波を発信した場合、第２図に
示すような反射透過を行い管内に例えばガスが存在する
場合と、水が存在する場合では管を貫通する透過波Ｌｔ
ｌ及び探触子１と同面に反！８貫通する反射波］−ｔ２
の音圧レベルは明らかに異なって来る。１口とＬｔ２は
内部流体の種類が同じであれば、はぼ同じで、その値を
求めると、内部に水が存在する場合の音圧レベルの減衰
率は一２３ｄＢとなり、内部にガスが存在する場合の音
圧レベルの減衰率は一９３ｄＢとなる。すなわち内部に
ガスが存在する場合は減衰率が大きく、透過波も反射波
も検出レベル以下となってしまう性質がある。

従って、前記流体識別回路は発信された超音波の減衰度
合を探触子１が受信した超音波の強さにより判断するこ
とができるため媒体としての流体が水かガスかを判別す
ることができる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例について、図面に従って詳細に
説明する。本発明の一実施例の超音波式ガス質水道管判
別器は、第３図に示すように、例えばセラミック系の圧
電素子で形成された探触子１を、地中埋設された状態か
ら露出された被探査管２の表面にカップリングペースト
３を用いて固定させたうえ、リード線４を介して流体判
別器本体５と接続される。流体判別器本体５は、可搬形
に構成され、パネル面には、探触子１から、例えば数Ｈ
ＩＩＺの超音波をインパルス状に発信さゼ、るスタート
スイッチ６、スター１−スイッチ６をＯＮする前に被探
査管２の管径を設定するための管径選択スイッチ７、お
よび被探査管２によって導通される流体８がガスである
ことを判別したときに点灯するガス管表示灯９、および
、流体８が水であることを判別したどきに点灯する水道
管表示灯１０が取付けられる。

流体判別器本体５は第４図に示すような電気回路を内蔵
する。第４図にＪ３いて、例えば、数ＨＩＩＺの正弦周
波を発振する発信回路１１を設け、発振回路１１で発振
された正弦波は増幅回路１２で所定の振幅に増幅される
。探触子１を、超音波発信状態と超音波受信状態に切替
えるための切替スイッチ１３は発信受信切替回路１４に
よって制御され、スタートスイッチ６がＯＮされたとき
、前記インパルス状の超音波が発信されろ時間だけ送イ
ｚ側接点下に接触し、そのあと探触子１を受信状態に切
替えるときに受信側接点Ｒに切替えられる。

従って、スタートスイッチ６がＯＮされた瞬間、発信受
信切替回路１４は切替スイッチ１３を送信状態にして増
幅回路１２の出力周波を探触子１に印加させる。その結
果、探触子１から予め定められた時間だけインパルス状
に超音波が発信され、前記被探査管２および流体８を透
過してあと、底面部で反射し、再び探触子１に戻る。探
触子１から発信された超音波が被探査管２の底面で反射
し、再び探触子１に戻るまでの往復時間は、例えば、管
径が４インチ、すなわち、１００Ａ型の鋳鉄管の場合、
０．１４２７７Ｌ　Ｓであり、被探査管２の管径によっ
て異なる。そのため、前記発信受信切替回路１４が切替
スイッチ１３を接点Ｔ側から接点Ｒ側に切替える切替時
間は、前記管径選択スイッチ７で設定された管径に対応
して決定され、前記超音波往復時間より多少短い時間に
設定される。

発信受信切替回路１４が切替スイッチ１３を受信側接点
Ｒに切替えると同時に、受信回路１５、すなわち、探触
子１の受信レベルを検出して被探査管２の導通流体８が
ガスであるか水であるかを判定する受信回路１５に受信
側切替信号を出力する。受信回路１５は、受信側切替信
号を入力すると自動的に測定感度を上げ、探触子１から
の受信信号の入力を待ち、一定時間例えば１ミリ秒以内
に、媒体が水である場合に対応して設定されたレベル以
上の受信信号が入力された場合、被探査管２の導通流体
８　）Ｊ水と判定し、水道管表示灯１０を点灯さゼる。

また、一定時間内に受信信号が入力されない場合は、超
音波の減衰が大きいと判断して被探査管２の導通流体８
をガスと判定し、ガス管表示灯９を点灯させる。

なお、超音波の発信波形と受信波形は、流体８が水の場
合は第５図のように、また、ガスの１２合は第６図のよ
うになる。第５図、第６図に示づように、発信波形が複
数のピークを有するのは、被探査管２の管材からの反射
によるためであり、受信波形が複数のピークを有するの
は、底面反射波が複数回、往復するためである。

以上のように、探触子１の受信レベルに対応して流体８
が水であるかガスであるかを判定し被探査管２が水道管
であるかガス管であるかを品別し、表示灯９，１０に表
示させる。

なお、前記実施例においては、探触子１に超音波の発信
、受信両方の役割りを持たせたが、第７図に示すように
、探触子を、発信子２１と受信子２２に分けて、被探査
管２の対向位置に取付けても、また第８図に示すように
発信子２１と受信子２２を、およそ３０度の反射角度が
得られるように隣接状態で取付けても同様の効果が得ら
れる。

この場合、流体判別器本体５の切替スイッチ１３は不必
要となる。又、第９図のごとく、流体８と被探査管２の
上部境界面での反射波の減衰率を測定しても判別可能で
ある。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、超音波が媒体を透過する
際、媒体の種類によって減衰率が異なることを利用し・
て、被探査管内の流体を識別し、被探査管の種類を判別
することができるため、各種工事において地中埋設管が
露出された際、例えばガス管であるか水道管であるかを
明確に区別して工事を安全に施工させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の原理説明図、第３図は本発明
の一実施例の全体システム図、第４図はその電気回路ブ
ロック図、第５図、第６図は発信波形、受信波形図、第
７図、第８図および第９図は他の実施例の説明図である
。 １・・・探触子 ２・・・被探査管 ５・・・流体判別器本体 ７・・・管径選択スイッチ ８・・・流体 ９・・・ガス管表示灯 １０・・・水道管表示灯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体を導通させる被探査管の表面に取付けられて
   超音波を発信するとともに、発信された超音波が主媒体
   としての前記流体を透過後、被探査管内面で反射した超
   音波を受信したうえ受信レベルに対応した電気信号を出
   力する探触子と、該探触子からインパルス状の超音波を
   発信させるための発信電力を探触子に供給するとともに
   、被探査管の管径に対応して設定された受信タイミング
   で探触子から出力された前記電気信号を入力し、該電気
   信号に対応した減衰率によって前記流体が水もしくはガ
   スかを識別して表示する流体識別回路とを備えることを
   特徴とする超音波式ガス管水道管判別器。
2. （２）探触子を、超音波を発信する発信子と発信された
   超音波が流体および被探査管形成材を透過もしくは反射
   したあとの透過もしくは反射超音波を受信する受信子と
   に分離したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の超音波式ガス管水道管判別器。