WO1996018884A1 - Inspection electromagnetique d'elements de canalisations - Google Patents

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WO1996018884A1
WO1996018884A1 PCT/JP1995/002604 JP9502604W WO9618884A1 WO 1996018884 A1 WO1996018884 A1 WO 1996018884A1 JP 9502604 W JP9502604 W JP 9502604W WO 9618884 A1 WO9618884 A1 WO 9618884A1
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piping system
electromagnetic wave
antenna
electromagnetic waves
pipe
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PCT/JP1995/002604
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kiichi Suyama
Takashi Imaoka
Original Assignee
Tokyo Gas Co., Ltd.
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Priority claimed from JP21146595A external-priority patent/JPH0961377A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N22/00Investigating or analysing materials by the use of microwaves or radio waves, i.e. electromagnetic waves with a wavelength of one millimetre or more
    • G01N22/02Investigating the presence of flaws

Definitions

  • the present invention uses electromagnetic waves for a piping system for supplying city gas, etc.
  • the present invention relates to an inspection method for inspecting and detecting a damaged portion such as a corrosion hole generated in a pipe, which is an element thereof, and a position of a joint or the like.
  • a conventional method for inspecting gas leakage from corrosion holes generated in gas pipes that are not exposed to the outside such as buried pipes is an odor test.
  • the method of inspecting for the presence or absence of the leak and the location of the leak detect the presence and location of the leak. Cannot always be performed accurately.
  • ultrasonic inspection is one of the conventional general inspection methods for detecting damage to metal structures.With this method, the probe must be brought into contact with the inspection object. It is difficult to apply it to the inspection of unexposed piping systems because flaw detection over a long distance cannot be performed.
  • the present invention solves the above-mentioned drawbacks of the conventional inspection method, and is applied to inspection of piping systems, mainly, elements of metal piping systems that are not exposed, and is used to inspect pipes such as corrosion holes. It is an object of the present invention to provide an inspection method that makes it possible to relatively accurately detect the above. In addition, the present invention provides an inspection method capable of measuring not only a damaged portion of a pipe but also a distance of a piping system to the damaged portion, and detecting a position and a state of a certain type of joint as another element of the piping system. It is intended to provide. Disclosure of the invention
  • the transmitting antenna of the transmitting device excites an electromagnetic wave at an appropriate position of a pipe of a piping system to be inspected and propagates the inside of the pipe. Then, the piping system element is inspected, and the target position of the piping system element to be inspected is detected based on the position of the receiving antenna at which the reception level of the electromagnetic wave by the receiving device reaches its peak.
  • the electromagnetic wave propagating through the pipe ⁇ does not normally leak to the outside, but if there is a damaged part such as a corrosion hole or a crack in the pipe, the electromagnetic wave leaks from there, so this leakage The presence of the damaged part can be detected by receiving the received electromagnetic wave by the receiving antenna.
  • Electromagnetic leakage may occur not only at such damage points but also at joints, in which case the presence of the joints can also be detected.
  • the reception level of the leaked electromagnetic wave in the receiving device reaches the position closest to the detection target such as a damaged part or a joint when the receiving antenna is omnidirectional or the direction of movement is moved in parallel.
  • the signal is received, it is buried on the road or installed on the wall or under the floor of a house, etc. The location of the damaged piping system and the position of the joint can be accurately detected.
  • the transmitting antenna forms an antenna mounting hole by piercing a wall of a pipe of a piping system to be inspected and forming a female screw portion, and a probe is protruded from the center.
  • a coaxial antenna with a male thread on the outer member is attached to the antenna mounting hole with a female thread and the probe is positioned inside the pipe, or the end of the pipe of the piping system to be inspected is cut and this end is cut.
  • the probe is configured to protrude inside the lid that closes the opening on the side of the tee, and the probe and the electromagnetic wave oscillation device are connected by a coaxial cable, and the probe is positioned inside the tee with the lid attached.
  • the transmitting antenna can be easily mounted on the pipe of the piping system to be inspected, especially on a tee installed on the extension of the pipe of the piping system. In such cases, drilling and cutting of pipes are not required.
  • the transmission antenna must be installed without stopping the gas supply, and then Inspection can be performed.
  • the antenna mounting operation described above can be performed without stopping the supply of gas even when the antenna is configured at the perforated portion of the pipe wall.
  • the configuration of these transmitting antennas can also be applied to a receiving antenna in a method described below in which a receiving antenna is mounted at an appropriate position in a pipe of a piping system.
  • the electromagnetic wave is excited while moving the transmitting antenna in conjunction with the inside of the piping of the piping system.
  • the frequency of the electromagnetic wave is changed continuously or stepwise with time.
  • the reception of the leaked electromagnetic wave by the receiving device is performed in a state where the excitation of the electromagnetic wave by the transmitting device is ON, and also when the electromagnetic excitation by the transmitting device is temporarily OFF.
  • This ON-OFF control means is configured on the transmitting device side
  • a remote control switch of the ON-OFF control means is configured on the receiving device, and the ON-OFF control means is operated on the receiving device side.
  • An ON-OFF control means is configured on the transmitting device side, ON-OFF control is performed by itself, and a signal synchronized with the ON-OFF operation is transmitted to the receiving device side, and the ON-OFF state is changed on the receiving device side.
  • the transmitting device modulates the electromagnetic wave propagating in the system of the piping system to be inspected. It should be noted that such a method of modulating the electromagnetic wave can be applied simultaneously with the above-described method involving the temporal change of the frequency of the electromagnetic wave and the method involving ON-OFF of the excitation of the electromagnetic wave by the transmission device.
  • the electromagnetic wave By modulating the electromagnetic wave with a human-recognizable information signal such as a voice or an image as a carrier wave, it is easy to identify whether the electromagnetic wave received by the receiving device is an electromagnetic wave transmitted by the transmitting device or noise. can do.
  • a human-recognizable information signal such as a voice or an image as a carrier wave
  • an electromagnetic wave is transmitted from outside the piping system while moving the transmitting antenna of the transmitting device along the pipe outside the piping system to be inspected.
  • the receiving antenna of the receiving device receives electromagnetic waves that have entered the piping system from the outside while fixing the receiving antenna of the receiving device in place, or moving the receiving antenna of the receiving device in accordance with the movement of the transmitting antenna, and receiving elements of the piping system. Inspection is performed.
  • this method it is possible to apply all the methods involving the temporal change of the frequency of the electromagnetic wave applied in the above method, the method involving ON-OFF of the excitation of the electromagnetic wave by the transmitter, and the method involving the modulation of the electromagnetic wave. it can.
  • the electromagnetic wave transmitted from the outside enters the piping system from the target position as described above, propagates in the pipe, and is received by the receiving device via the receiving antenna. The presence of a location can be detected. Then, the reception level of the electromagnetic wave that enters the target position and is received by the receiver becomes highest when the transmitting antenna reaches the position closest to the target position, so it corresponds to the position of the transmitting antenna where the receiving level peaks This makes it possible to accurately detect the target position of the piping system.
  • the electromagnetic wave to be excited in the tube is modulated by the transmitting device, and the electromagnetic wave received by the receiving device and the electromagnetic wave transmitted by the transmitting device are compared with the modulated signal, and a time difference is obtained by comparing the modulated signals. From this time difference, the propagation time corresponding to the distance excluding the propagation distance from the excitation point to the leakage point is reduced, and the propagation time of the electromagnetic wave from the excitation point to the leakage point is measured. The distance of the piping system was determined.
  • the time difference is measured by the phase difference between the modulated signal of the electromagnetic wave detected by the receiving device and the modulated signal of the electromagnetic wave transmitted by the transmitting device, or the pulse compression technique is applied when transmitting the electromagnetic wave at the transmitting device and receiving the electromagnetic wave at the receiving device. can do.
  • the electromagnetic wave transmitted by the transmitting device is made to propagate through the pipe at a higher cut-off frequency than when the target pipe of the piping system is used as an electromagnetic wave waveguide. In the following two inventions, it is lower than the cutoff frequency.
  • one of the following inventions transmits an electromagnetic wave having a frequency lower than a cutoff frequency when the tube is used as an electromagnetic wave waveguide while moving the transmitting antenna of the transmitting device into the pipe of the piping system to be inspected.
  • the receiving antenna of the receiving device is moved in accordance with the movement of the transmitting antenna, the leaked electromagnetic waves are received, the piping system elements are inspected, and the position of the transmitting antenna at which the receiving level of the electromagnetic waves by the receiving device reaches its peak is determined. The target position of the piping system element to be inspected is detected.
  • the electromagnetic wave from the transmitting antenna does not propagate inside the tube and is greatly attenuated over a short distance.
  • the amount of electromagnetic wave leakage from the target position is It is largest when the antenna is located closest to the target position, and therefore changes in the reception level of the electromagnetic wave by the receiver near the target position. Since the peaking becomes very large and the peak becomes clearer, the detection accuracy of the target position by the peak is improved.
  • the transmitting antenna of the transmitting device is placed outside the piping system to be inspected, and the tube is connected to the electromagnetic wave waveguide from outside the piping system while moving along the pipe.
  • the receiving antenna of the receiving device moves in the pipe in accordance with the movement of the transmitting antenna, receives electromagnetic waves that have entered the pipe from the outside, and The element is inspected, and the target position of the element of the piping system to be inspected is detected based on the position of the receiving antenna at which the reception level of the electromagnetic wave by the receiving device reaches a peak.
  • the electromagnetic wave that has penetrated from the transmitting antenna through the target position does not propagate in the tube, and becomes largest when the receiving antenna is closest to the target position.
  • the change in the reception level of the electromagnetic wave due to the reception antenna at becomes extremely large, and the peak becomes clearer, so that the detection accuracy of the target position by the peak is improved.
  • the electromagnetic wave is used as a carrier wave and modulated by an appropriate information signal to determine whether the received electromagnetic wave is an electromagnetic wave transmitted by the transmitting device or a noise. Can be easily identified.
  • the following invention inserts a transmission antenna having a long length formed by connecting a number of radiating portions having directivity in a direction perpendicular to the axis in the axial direction into a range of the pipe to be inspected in a range of a pipe to be inspected.
  • the receiving antenna of the receiving device is moved along the pipe within the inspection range outside the piping system, and the leaking electromagnetic waves are received to inspect the piping system elements.
  • the target position of the element of the piping system to be inspected is detected based on the position of the receiving antenna at which the reception level of the magnetic wave by the receiving device reaches a peak.
  • the following invention contrary to the above invention, comprises a long receiving antenna formed by connecting a large number of radiating portions having directivity in a direction perpendicular to the axis in the axial direction, to a piping system to be inspected.
  • the electromagnetic wave While connecting to the receiving device by inserting it into the area of the pipe to be inspected, the electromagnetic wave from outside the pipe system while moving the transmitting antenna of the transmitting apparatus outside the pipe system to be inspected along the above inspection area
  • the receiver receives the electromagnetic wave that enters the pipe from the outside with the receiver e, inspects the elements of the piping system, and determines the target of inspection based on the position of the transmitting antenna at which the reception level of the electromagnetic wave by the receiver peaks. The target position of the piping system element is detected.
  • the electromagnetic wave emitted from the transmitting antenna can use a frequency lower than the cutoff frequency determined by the diameter of the pipe of the piping system to be inspected, and In the case of a piping system buried in a building, the effect of electromagnetic wave attenuation due to soil, concrete, etc. can be reduced.
  • a long helical antenna whose directivity is adjusted in a direction orthogonal to the axis, a leaky coaxial cable, or a more paired leaky cable can be applied to the long antenna.
  • the element of the piping system to be inspected in the above invention is a pipe first, and in this case, the detection target position is a damaged portion such as a corrosion hole generated in the pipe.
  • the other element to be inspected is the unexposed part of the joint.
  • the position to be detected is the position of the joint itself.
  • the state of the joint can be estimated not only from the position but also from the reception level of the electromagnetic wave by the receiving device.
  • the transmitting device can be provided with an adjusting device for adjusting the intensity of the electromagnetic wave to be emitted, and the adjusting device can adjust an intensity corresponding to the receiving level of the receiving device, for example.
  • the reception level makes it easier to detect the peak.
  • FIG. 1 is an explanatory view conceptually showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view conceptually showing another embodiment of the present invention.
  • Fig. 3 and Fig. 4 show the results of the operation of detecting the perforation of the test tube by applying the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of an antenna attached to a tube.
  • FIG. 6 shows the main part of FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory view conceptually showing a method of installing an antenna on a piping system.
  • FIG. 8 shows an example of the configuration of an antenna to which the g method shown in FIG. 7 is applied.
  • 9 to 12 show other configuration examples of the antenna to which the configuration method of FIG. 7 is applied.
  • FIG. 13 is an explanatory view conceptually showing a test device for inspecting the leakage of electromagnetic waves through a joint.
  • FIG. 14 shows the test results according to FIG.
  • FIG. 15 is an explanatory view conceptually showing a distance measurement operation of the piping system.
  • FIG. 16 to FIG. 18 show examples of the waveform of the electromagnetic wave transmitted from the transmitting antenna.
  • FIG. 19 is an explanatory view conceptually showing the inspection operation of a tube accompanied by ON-OFF of electromagnetic waves.
  • FIG. 20 is an explanatory view conceptually showing another inspection operation of a tube accompanied by electromagnetic wave ON-OFF.
  • FIG. 21 is an explanatory view conceptually showing the result of the inspection operation of FIG. 19 or FIG.
  • FIG. 22 is an explanatory view conceptually showing an inspection operation involving movement of the antenna.
  • FIG. 23 is a perspective view showing some of the components.
  • FIG. 24 is an explanatory view conceptually showing an inspection operation using a long antenna.
  • FIG. 1 conceptually shows an embodiment of the present invention.
  • Reference numeral 1 denotes a pipe which is an element of a piping system to be inspected.
  • Pipe 1 in this figure is a buried underground 2 It is a tube.
  • FIG. 2 conceptually shows another embodiment, in which a pipe 1 is a pipe installed inside a wall 3 of a house.
  • the piping system to be inspected to which the present invention can be applied may be a gas piping system of a city gas supply system as described above, a piping system of a chemical plant, a piping system of a heat exchanger such as a power plant, a water pipe, etc., as appropriate.
  • a gas piping system of a city gas supply system as described above
  • a piping system of a chemical plant a piping system of a heat exchanger such as a power plant, a water pipe, etc.
  • a heat exchanger such as a power plant
  • a water pipe etc.
  • Reference numeral 4 generally indicates an example of an inspection device applied to the present invention.
  • the inspection device 4 generally includes a transmission device 5 and a reception device 6, and the transmission device 5 is a transmission device main body. 7 and a transmitting antenna 8 attached to the end of the tube 1, that is, an exciting unit for electromagnetic waves to the tube 1 .
  • the receiving device 6 is composed of a receiving device body 9 and a receiving antenna 10.
  • the receiving antenna 10 has a movable configuration.
  • the transmitting antenna 8 is provided with a transmitting device main body 7 and a coaxial cable 12 in the center of the inside of a metal lid 11 placed on the end of the tube 1.
  • the antenna body 13 is connected to the antenna body 13 via a projection, and the antenna body 13 is fixed to the end of the tube 1 with the screw 14 provided at an appropriate position on the cylindrical portion of the lid 11. It is arranged to be located almost at the center of 1.
  • the antenna body 13 has a configuration such as a probe and a loop, and is configured to excite an electromagnetic wave so as to propagate in a predetermined mode. An example of the other best mode of the transmitting antenna 8 (or the receiving antenna) will be described later in detail.
  • receive antenna 10 may be configured to be movable separately from the receiving device main body 9, or may be configured integrally with the receiving device main body 9 to be moved together with the receiving device main body 9.
  • the tube 1 acts as a waveguide similar to a circular waveguide with respect to the electromagnetic wave, and the predetermined frequency is higher than a cutoff frequency. Electromagnetic waves can be propagated in the mode.
  • the frequency of the electromagnetic wave supplied to the transmitting antenna body 13 is represented by the cut-off frequency expressed by the following equation. Above.
  • the cutoff frequency of a tube with an inner diameter of 100 mm is about 1.8 GHz
  • the cutoff frequency of a tube with an inner diameter of 80 mm is about 2.2 GHz
  • the cutoff frequency of a tube with an inner diameter of 50 mm is about 3.5 GHz.
  • This cut-off frequency is a cut-off frequency specific to the TEu mode, and in other propagation modes, for example, the propagation modes such as TE (n.TM cu,...) Have different specific cut-off frequencies.
  • the electromagnetic wave is received while the receiving antenna 10 of the receiving device 6 is moved along the tube 1 outside.
  • a piping diagram or a design drawing, or use a pipe locator. Etc. can be used.
  • the electromagnetic wave propagating in the tube 1 is external to the normal portion of the tube 1. It does not leak, but if there is a damaged point 15 such as a corrosion hole or crack, it will leak out from that point.
  • the presence of the damaged portion 15 can be detected by receiving the leaked electromagnetic wave by the receiving device 6 via the receiving antenna 10.
  • the reception level of the leaked electromagnetic wave in the receiving device 6 is, for example, when the receiving antenna 10 is omnidirectional or has sharp directivity, the direction of movement is parallel to the direction of the tube 1.
  • receiving antenna 10 reaches the position closest to damaged part 15, it becomes the largest when receiving antenna 10 corresponds to the position of receiving antenna 10 at which the receiving level at receiving device 4 reaches its peak. Then, the position of the damaged portion 15 can be detected.
  • the position can be specified as if there is a damaged part 15 of the pipe 1 immediately below the receiving antenna 10 where the reception level peaks, and in the case of the pipe 1 inside the wall 3 etc. Similarly, the position can be specified.
  • FIG. 3 and Fig. 4 show test tubes in which a 30mm diameter hole was drilled as a simulated damage on the upper side of a 100mm inner diameter tube. It is buried 10 cm in length, and from the end of this tube, an electromagnetic wave with a frequency of 2 GHz and 25 dbm is excited and propagated. It shows the result of measuring the level after receiving the electromagnetic wave leaking from the Internet. That is, FIG. 3 shows the case where the tube is moved in the axial direction of the tube, and FIG. 4 shows the case where the tube is moved in the direction perpendicular to the axis. In each case, the distance 0 on the horizontal axis shows the state where the receiving antenna has reached the position immediately above the hole.
  • the reception level becomes maximum when the receiving antenna reaches the position closest to the hole, that is, it becomes a peak, so that the position of the hole can be detected corresponding to this peak.
  • an electromagnetic signal to be excited and propagated in the tube 1 includes an information signal that can be recognized by a human, such as a voice signal or an image signal, by modulation in the transmission device body 7 and demodulated and output in the reception device body 9. Then, the output makes it easy to confirm that the received electromagnetic wave is a predetermined electromagnetic wave that is not noise. In order to do this, it is necessary to appropriately configure elements such as a modulator and a bridge in the transmitter 7 and elements such as a detector, demodulator, amplifier, monitor, and speaker in the receiver 9 as appropriate. Well, illustration is omitted.
  • the electromagnetic wave leaking from the damaged portion 15 of the tube 1 is always received by the receiver 6 at an appropriate reception level without being affected by the installation environment of the tube 1. That is, when the pipe 1 is buried in the underground 2, the burial depth and soil properties are different, and when it is installed in the wall 3, the distance between the pipe 1 and the receiving antenna 10 is Also, since the intervening objects are different, if the signal is always transmitted at the same level and received at the same sensitivity, an appropriate reception level cannot always be obtained.
  • the transmitting device 5 is provided with an adjusting device (not shown) for adjusting the intensity of the electromagnetic wave to be emitted.
  • an adjusting device for adjusting the intensity of the electromagnetic wave to be emitted.
  • the transmission level can be adjusted by connecting the transmission device 5 and the reception device 6 by wireless or wired communication means and adjusting the transmission level according to the reception level.
  • the frequency of the electromagnetic wave supplied to the transmission antenna 8 may be appropriately set higher than the cutoff frequency corresponding to the propagation mode.However, in general, in the soil, the higher the frequency of the electromagnetic wave, the greater the attenuation. In this regard, it is preferable that the frequency be as low as possible. Therefore, when the element of the piping system to be inspected is a buried pipe, the frequency of the electromagnetic wave excited and propagated in the pipe should be closer to the above cutoff frequency. However, in piping systems, the inner diameter of some elements is smaller than that of pipe systems, so the frequency of the electromagnetic wave should be appropriately higher than the above-mentioned cut-off frequency so that propagation will also occur in these elements. preferable.
  • the one shown in Fig. 5 and Fig. 6 constitutes an antenna mounting hole 16 which is formed by drilling and forming a female thread on the wall of the pipe 1 of the piping system to be inspected.
  • the probe 17 is mounted on the antenna mounting hole 16 with the male and female threads screwed together with the coaxial antenna 20 having the external thread 18 formed on the outer member 18 with the probe 17 protruding from the outer member 18.
  • a transmission antenna is configured.
  • a coaxial connector 21 is provided at a rear portion of the outer member 18.
  • the pipe 1 is a pipe for a city gas supply system or the like, the transmission antenna can be mounted without stopping the gas supply.
  • FIG. 7 schematically shows an entire configuration in a case where the present invention is applied to detection of a leak point in a gas pipe using the transmitting antenna.
  • Reference numeral 22 denotes a tee previously set in the pipe 1, and an opening 23 on the side of the tee 22 is configured to close the lid 24 with a screw.
  • a transmission antenna unit as an excitation unit is configured by using the lid 24.
  • reference numeral 25 denotes a support
  • 26 denotes a lock nut
  • the screw portion 27a of the lock nut 26 is inserted inside from the mounting hole 28 formed in the center of the lid 24, and screwed into the screw portion 27b of the support body 25 arranged inside and tightened.
  • the periphery of the mounting hole 28 of the lid 24 is fixed by being clamped by the flange 28 of the mouth nut 26 and the support 25.
  • the end of the coaxial cable 12 is passed through the lock nut 26, the center lead 29 is protruded, and the braid of the shield wire 30 is expanded along the clamp 31.
  • a washer 32 and a gasket 33 are interposed at the distal end side of the lock nut 26, and the expanded shield wire 30 is pressed against the inner wall of the support 25 by the above-mentioned tightening to be in a mounted state.
  • a linear probe 17 is joined to the distal end of the center lead 29, and the probe 17 is supported at the center position of the support 25 by an insulator 34.
  • the shield part can be configured by interposing a shield material in the threaded part of the screw parts 35a and 35b.
  • a thread made of a soft metal is wound around the outer circumference of the threaded portion 35b of the opening 23 of the tee 22. After tightening or applying a conductive compound, thread the screw 35a of the lid 24 into this screw 35b to deform the gap between each screw 35a and 35b.
  • the shield part can be formed by filling with a body or a conductive compound.
  • tube 1 can propagate electromagnetic waves in a mode similar to a circular waveguide.
  • the tube 1 propagates formed electromagnetic field modes TM 01. If there is a damaged portion 15 such as a through hole in the tube 1, the electromagnetic wave propagating through the tube 1 leaks from the damaged portion 15 to the outside, and the leaked electromagnetic wave is transmitted through the receiving antenna 10 to the main body of the receiving device. By receiving at 9, the damaged part 15 can be detected.
  • FIG. 9 is a modification of FIG.
  • the shape of the probe 17 is different from that of FIG. That is, the probe 17 in FIG. 9 is not a simple linear shape as in FIG. 8 but a T-shape, and the tip is directed in the axial direction of the tee 22.
  • Other configurations are the same as those in FIG. 8, and thus the same reference numerals are given and the description is omitted.
  • Fig. 10 shows a configuration in which the loop 36 protrudes inside the lid 24 instead of the probe of Fig. 8, and the loop 36 connects a conductor between the tip of the center lead 29 and the tip of the support 25. It is composed.
  • the other components are the same as those in FIG. 2, and thus the same symbols are assigned and the description is omitted.
  • the loop 36 has its axial direction oriented in the tangential direction of the inner circumference of the tee 22.
  • the tube 1 has an electromagnetic mode of TM01 mode as in FIG. A field is formed and propagates.
  • FIG. 11 is a modification of FIG. 10 and differs from the configuration of FIG. 10 only in the direction in which the axis of the loop 36 is oriented. Therefore, in the same manner as described above, the same reference numerals are given and the description is omitted.
  • the loop 3 6 this embodiment, the axial direction and in the axial direction of tea 2 2, in this arrangement the tube 1 is formed electromagnetic field modes TE 01 propagation I do.
  • FIG. 12 is a modification example of FIG. 8, and in this configuration, unlike the conventional configuration, the lid 24 is configured to be screwed inside the opening 23. That is, reference numeral 38 denotes a support corresponding to the support 25 in FIG. 1.
  • the support 38 has a screw portion 39 a formed on the outer periphery and a screw portion formed inside the opening of the tee 22. It is configured to be screwed and attached to 39b, and has a flange 40 at one end.
  • Other configurations are the same as those in FIG. 8, and thus the same reference numerals are given and the description is omitted.
  • the support mechanism of the coaxial cable 12 with respect to the lid 24, the configuration of the probe 17 and the loop 36 at the tip of the coaxial cable 12 and the support mechanism are the same as those of a coaxial-to-waveguide converter. Other mechanisms used can be utilized.
  • the electromagnetic wave is excited from the tee 22 installed on the extension of the tube 1 to the tube 1, so that one end of the tube 1 is cut off for excitation. It is not necessary, so if it is applied to the piping system of the city gas supply system, there is no need to stop the gas supply, and it is possible to reliably prevent the leakage of electromagnetic waves from the tee 22 that constitutes the excitation unit .
  • the electromagnetic wave that is excited and propagated in the pipe 1 by the transmitting antenna 13 of the transmitting device 5 and leaks from the damaged portion 15 is applied to the pipe 1 outside the pipe 1.
  • This is a method in which the signal is received and received by the receiving device 6 via the receiving antenna 10 that moves along the path, and the inspection is performed.
  • the transmitting antenna 13 of the transmitting device 5 is connected to the outside of the piping system to be inspected.
  • the receiving antenna 10 of the receiving device 6 can be installed in the proper place of the pipe 1 to receive and inspect. it can. Illustration of this method is omitted.
  • the electromagnetic wave transmitted from the outside enters the piping system from the damaged part 15 as described above, propagates in the pipe 1, and is received by the receiving device via the receiving antenna.
  • the presence of a damaged part can be detected.
  • the reception level of the electromagnetic wave received and received by the receiving device is the closest to the target position and becomes the largest when it reaches the target position, so it corresponds to the position of the transmission antenna where the reception level peaks.
  • the target position of the piping system can be accurately detected.
  • all the configurations described above can be applied to the transmitting device and the receiving device, and the above-described transmitting antenna can be used as the receiving antenna as it is.
  • the receiving antenna is not fixedly installed on the pipe, but moves along with the movement of the transmitting antenna to receive electromagnetic waves that have entered the piping system from the outside and inspect the elements of the piping system.
  • the position of the receiving antenna can be integrated to accurately detect the damaged portion 15.
  • the target where electromagnetic waves leak that is, the target whose position is to be detected is a damaged part 15 such as a corrosion hole or a crack formed in the pipe.
  • the pipe joint must be detected. Can also be.
  • Fig. 13 shows a system that measures the leakage of electromagnetic waves from the joint 41 in a piping system with joints.
  • Reference numeral 42 denotes a network analyzer that excites electromagnetic waves on the transmitting side and The receiving level is measured by positioning the receiving antenna 10 near the joint 41.
  • the piping system has a pipe part whose smallest diameter is 40 mm, and the cutoff frequency of electromagnetic waves in this part is about 4.3 GHz.
  • Fig. 14 shows the measurement results. It is clear that electromagnetic waves are leaking from the joint at a frequency close to the cutoff frequency above about 4.3GHz.
  • non-conductive materials such as rubber rings and gaskets when the joints are mechanical joints, gaskets when the joints are flange joints, and sealing materials when the joints are screw joints Since the electromagnetic wave leaks through the member, the joint can be detected by receiving the electromagnetic wave.
  • the electromagnetic waves are relatively long in the tube! /, Propagation over distance and slight leakage at each joint Therefore, a plurality of connected joints can be detected by exciting the electromagnetic wave at one place.
  • the position of the joint can be detected based on the peak of the reception level of the electromagnetic wave by the receiving device.
  • the receiving antenna is made to have a sharp directivity, the receiving antenna is moved along the pipe 1 (the path estimated from the drawing etc. as the path where If the peak is detected instead, the position of the joint can be accurately detected based on the direction of the receiving antenna corresponding to the peak, and the climb due to extraneous noise will be reduced.
  • using an omnidirectional or weakly directional receiving antenna it moves along the tube, and the position showing the peak of the reception level can be detected as g immediately above the joint.
  • the amount of leakage of electromagnetic waves from the joint increases when the joint is loosened, so the looseness of the joint can be detected by the reception level.
  • the reception conditions such as the distance and direction to the receiving antenna are the same at a specific joint, the reception level of the electromagnetic wave leaking from the joint changes depending on the looseness. If there is no change compared to the measured past reception level data, it is considered that there is no looseness, and if it is larger, it is considered that there is looseness. Can be estimated.
  • the reception conditions In order to estimate the looseness of the joint of the metal pipe based on the reception level, the reception conditions must be the same as described above. If the metal pipe is a pipe, the distance from the reception antenna is required. Of course, the conditions such as direction and direction are the same, and the characteristics of the surroundings where the pipe is buried or installed in the wall must also be constant with respect to magnetic waves, and if these conditions are not satisfied, It is difficult to estimate the looseness of the joint based on the reception level. However, even if the pipe is a buried pipe, if the above conditions are all satisfied, or if the receiving pipe is easy to make the receiving conditions the same, the loosened state of the joint can be estimated by the above-described operation.
  • the transmitting antenna is made to correspond to the outside of the tube and the receiving antenna is made to correspond to the inside of the tube in the same manner as described above, and electromagnetic waves entering from outside through the joint are detected. 2 ⁇
  • the embodiment of the present invention described below can not only detect the position of the electromagnetic wave leaking point such as the above-mentioned damaged portion such as a corrosion hole or a joint in an unexposed tube, but also detect the position of a reference position appropriately set on the tube. It can measure the distance to the detected leak point.
  • Reference numeral 1 denotes a pipe to be inspected, and in this example, as in FIG. 7, a transmitting antenna 8 as an excitation unit does not cut off a portion of the pipe that stands on the ground, but is a tee that is previously set.
  • a probe 17 and a loop (not shown) are attached to the lid 24 of the side branch opening 23 on the side of 22 to protrude into the tee 22.
  • Reference numeral 43 denotes a processing device, and other components are the same as those in FIG.
  • the electromagnetic wave is excited in the tube 1 by the transmitting antenna 8, and in this state, the worker on the receiving device 6 side leaks from the damaged portion 15 of the tube 1 while moving the antenna 10.
  • the position of the damaged portion 15 can be detected from the ground.
  • the antenna 10 is omni-directional or weakly directional, the antenna 10 is moved along the tube 1 (the path where the buried path is estimated from data such as drawings). Then, the position indicating the peak of the reception level can be detected as the position immediately above the damaged portion 15. If the antenna 10 has a sharp directivity, the position directly above can be detected with higher resolution, and the influence of external noise is reduced.
  • reference numeral 43 denotes a processing device.
  • the processing device 43 compares the electromagnetic wave transmitted by the transmitting device 5 with the electromagnetic wave detected by the receiving device 6, and determines the excitation point, that is, the opening end of the tube 1.
  • the electromagnetic wave to be transmitted is modulated in order to compare the electromagnetic wave transmitted by the transmitting device 5 with the oscillating magnetic wave detected by the receiving device 6 to determine the propagation time.
  • Various modulation methods such as pulse modulation, amplitude modulation, frequency modulation, and code modulation can be applied to the modulation of the electromagnetic wave.
  • the time difference between the transmitted and received electromagnetic wave and the received electromagnetic wave can be applied. Any known methods such as direct timekeeping, timekeeping by detecting a phase difference, and timekeeping by detecting a shift amount of a correlation coefficient can be applied.
  • a pulse compression method used for the purpose of improving SZN in radar or ultrasonic measurement can be applied.
  • the transmitted electromagnetic wave is a linear FM (chirp wave). ), Barker code, M-sequence code, complementary sequence code, etc. are modulated.
  • a signal St subjected to predetermined modulation is supplied from the transmitting device main body 7 to the transmitting antenna 8 through the coaxial cable 12 in accordance with a command from the processing device 43, and is excited and propagated to the tube 1.
  • a signal St similar to the excited electromagnetic wave is output to the processing device 43 for comparison with the received signal.
  • the electromagnetic wave signal S r leaked from the useful part 15 of the tube 1 and received by the receiver 6 is subjected to preprocessing such as amplification if necessary, and then processed for comparison with the transmission signal. Output to device 43.
  • the processing device 43 compares the transmission signal St and the reception signal Sr, and measures a time difference therebetween.
  • an appropriate method as described above can be used according to the modulation method.
  • the modulation is pulse modulation
  • the time difference between the pulses is directly measured.
  • the modulation is amplitude modulation
  • the time difference is measured by measuring the phase difference between the transmission signal St and the reception signal Sr.
  • a method of calculating a time difference by detecting a shift amount of a correlation coefficient can be applied to an appropriate modulation including code modulation.
  • the electromagnetic wave corresponding to the path L from the transmission antenna 8 to the damage point 15 such as a corrosion hole is detected.
  • antenna 1 0 processor 4 3 via the receiving apparatus main body 9 from the path 1 transmission instrumentation Okimoto body 7 from the transmission apparatus main body 7 to the transmitting antenna 8 to the processing unit 4 3 route 1 3 the propagation time of the damage point 1 5 from the antenna 1 0 leading path 1 4 each to a corresponding signal are mixed, the time difference obtained as described above, damage point 1 from the transmitting antenna 8 It is not the propagation time of the electromagnetic wave corresponding to the path L up to 5.
  • the propagation time of the path 1 1 2, 1 corresponding signal to 3 does not change, as well as a possible pre-measured, the distance of the route 1 4, the antenna 1 0 height from buried depth and ground of the tube 1 Because of the sum, the former can be known from the piping construction drawing of pipe 1, etc., and the latter can be obtained by measurement. Therefore, by adding or subtracting the propagation time of the signals corresponding to the paths 11, 12, 13, 14 to the time difference obtained by the above measurement, the distance from the transmitting antenna 8 to the damaged point 15 can be calculated. The propagation time of the electromagnetic wave corresponding to the path L can be determined.
  • the propagation time of the electromagnetic wave corresponding to the path L from the transmitting antenna 8 to the damaged portion 15 can be obtained, and therefore, the distance of the path L can be calculated.
  • the position of the damaged portion 15 can be detected from the ground, and the receiving device can be detected.
  • a time difference is measured by comparing the electromagnetic wave received by 6 with the electromagnetic wave transmitted by the transmitting device 5 in the modulated signal, and the propagation time of the electromagnetic wave from the transmitting antenna 8 to the damaged portion 15 is measured from the time difference and the like.
  • the distance of the pipe 1 from the transmitting antenna 8 to the damaged point 15 can be determined.
  • a damaged part such as a corrosion hole 15
  • the repair that closes the space can be performed efficiently.
  • the transmitting antenna is installed at the right place on the pipe, and the inspection method to excite electromagnetic waves in the pipe, or conversely, the receiving antenna is installed at the right place on the pipe.
  • the frequency of the electromagnetic wave to be excited changes over time so that a fixed electromagnetic field distribution is not formed in the tube.
  • the transmission device is configured with means for changing the frequency of the electromagnetic wave to be excited with time, in addition to the basic components necessary for exciting the electromagnetic wave, such as an oscillator and an amplifier.
  • FIG. 16 to FIG. 18 schematically show examples of the change over time of the frequency.
  • Figs. 16 and 17 both show that the frequency is continuously changed by sweeping over a certain range.
  • the frequency is low-high, ⁇ ⁇ low, low ⁇ high, .
  • the frequency changes from low to high, low to high, low to high, and so on.
  • the oscillator of the transmitting apparatus may be constituted by a swept oscillator.
  • the oscillator of the transmitter is set to a plurality of oscillation frequencies. What is necessary is just to comprise a programmable oscillator.
  • the frequency of the electromagnetic wave to be excited in the tube changes over time, so even if an electromagnetic field distribution that is difficult to leak from the damaged part at a certain point in time occurs, At the changed frequency, the electromagnetic field distribution changes and the electromagnetic wave leaks from the damaged part, so that the damaged part can be detected.
  • the following form corresponds to FIGS. 19 to 21 and relates to a method of detecting a leaked electromagnetic wave while moving the receiving antenna along the pipe outside the piping system.
  • the transmitting device body 7 in addition to the basic components necessary for exciting the electromagnetic wave, such as an oscillator and an amplifier, the transmitting device body 7 includes an excitation ON-OFF control means 44 and an ON-OFF control means 44.
  • the receiving means 45 for receiving the operation signal of the above is provided.
  • the ON-OF control means 44 is appropriate, such as a configuration for turning on and off the oscillator and turning on and off the waveguide.
  • the receiving device body 9 includes ON-OFF control means for the transmitting device body 7.
  • a remote control switch for turning ON / OFF the switch 44 is provided.
  • the remote control switch comprises an operation switch 46 and a switch state transmitting means 47.
  • the worker on the transmitting device main body 7 side attaches the transmitting antenna 8 to the tee 22 provided on the extension of the gas pipe 1 to detect damaged parts such as leaks, and transmits.
  • the antenna 8 and the transmitting device main body 7 are connected to each other and brought into an operation state.
  • the worker on the receiving device body 9 side operates the operation switch 46 to send an ON command from the transmitting means 47 to the ON-OFF control means 44 via the receiving means 45 of the transmitting device body 7 and to transmit the ON command to the transmitting antenna 8. Turn on electromagnetic wave excitation.
  • the worker moves the reception antenna 10 while looking at the display of the reception level on the display device of the reception device body 9 to search for an electromagnetic wave.
  • the operation switch 46 is operated to send an OFF command to the ON-OFF control means 44 of the transmitter 7. Then, the excitation of the electromagnetic wave at the transmitting antenna 8 is turned off.
  • the electromagnetic wave received at the time of ON contains the electromagnetic wave leaked from the damaged part 15 of the tube 1, the reception level decreases as shown in Fig. 21 (b) at the time of turning OFF.
  • the excitation is turned OFF as shown in Fig. 21 (a). However, the reception level does not change.
  • the reception level at the time of OFF with the reception level at the time of ON, it is possible to identify an electromagnetic wave due to leakage, and it is possible to detect a damaged portion by the electromagnetic wave due to leakage.
  • the comparison of the reception level at the time of OFF and at the time of ON may be performed by an operator or can be automated.
  • FIG. 20 schematically shows another configuration to which the method of the present invention is applied.
  • the same components as those in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • the transmitting device body 7 is provided with ON-OFF control means capable of ON-OFF of electromagnetic wave excitation by itself, and a signal transmitting means 49 synchronized with the ON-OFF operation is provided.
  • the receiving device body 9 is provided with a receiving means 50 for receiving a signal synchronized with the ON-OFF operation and displaying an operation state.
  • the transmitting device main body 7 turns on and off the excitation at a time interval set in advance in the storage means and the like, and the receiving device main body 9 transmits from the transmitting device main body 7 side.
  • the received synchronization signal is received and the excitation ON-OFF state is displayed. Therefore, as in the case of Fig.
  • the worker on the side of the receiving device 9 detects the high electromagnetic wave level from the ON / OFF state of the excitation and the receiving level, and detects the electromagnetic wave being received. Whether or not the electromagnetic wave leaked from the damaged portion 15 of the tube 1 is included can be detected by comparing the reception level when the excitation is OFF and the reception level when the excitation is ON.
  • the electromagnetic wave transmitted by the transmitter is set higher than the cut-off frequency when the target pipe of the piping system is used as an electromagnetic wave waveguide, and the interior of the pipe is 2G
  • one mode is a mode shown in FIG. 22 in which the transmitting antenna 8 of the transmitting device 5 is moved into the pipe 1 of the piping system to be inspected by the cable 51 or the like, and the pipe 1 is irradiated with electromagnetic waves.
  • the receiving antenna 10 of the receiving device 6 is moved in accordance with the movement of the transmitting antenna 8 to receive the leaking electromagnetic waves and to transmit the electromagnetic wave.
  • the inspection of the element is performed, and the target position of the element of the piping system to be inspected is detected based on the position of the transmitting antenna 8 at which the reception level of the electromagnetic wave by the receiving device reaches a peak.
  • the transmitting device 5 side includes a transmitting device body 7, a transmitting antenna 8 connected to the transmitting device 7 by a cable 51 also serving as a long antenna wire, and a cable 51.
  • a sending device 52 and a winding device 53 are installed.
  • the pipe 51 is moved while the transmission antenna 8 is moved by feeding out the cable 51 by the transmission device 52, or while the transmission antenna 8 is moved by winding the cable 51 by the winding device 53.
  • the receiving antenna 10 having the above-described configuration is moved in conjunction with the transmitting antenna 8 to move from the damaged portion of the tube 1 or from a joint or the like. Receives leaking electromagnetic waves.
  • the amount of electromagnetic wave leakage from the damaged portion 15 of the tube 1 or a target position such as a joint is determined by the transmitting antenna 8. It becomes largest when it is located closest to the target position, so that the change in the reception level of the electromagnetic wave by the receiving device 6 via the receiving antenna 10 near the target position becomes very large, and the peak becomes clearer Therefore, the detection accuracy of the target position by the peak is high.
  • the frequency can be lowered as described above, attenuation in the buried pipe due to soil or the like is low, and the receiving sensitivity can be improved.
  • the transmitting device and the receiving device of the previous mode are arranged in reverse.
  • the transmitting antenna of the transmitting device is connected to a pipe outside the piping system to be inspected. While transmitting along the path, an electromagnetic wave having a frequency lower than the cutoff frequency when the pipe is used as an electromagnetic wave waveguide is transmitted from outside the pipe system, and the receiving antenna of the receiving device is moved inside the pipe in accordance with the movement of the transmitting antenna.
  • the receiving antenna of the receiving device is moved inside the pipe in accordance with the movement of the transmitting antenna.
  • the electromagnetic wave that has penetrated from the transmitting antenna through the target position does not propagate in the tube, so it becomes largest when the receiving antenna is at the position closest to the target position.
  • the change in the reception level of the electromagnetic wave due to the reception antenna at becomes extremely large, and the peak becomes clearer, so that the detection accuracy of the target position by the peak is improved.
  • the length of the cable that moves the antenna into the pipe can be measured by a sending device or the like, so that the path length of the piping system can be measured.
  • the electromagnetic wave is used as a carrier wave and modulated by an appropriate information signal to determine whether the received electromagnetic wave is an electromagnetic wave transmitted by the transmitting device or a noise. Can be easily separated. Further, the transmission level and the reception sensitivity can be appropriately adjusted.
  • the influence of extraneous noise can be reduced by applying a method of ON-OFF transmitting the electromagnetic wave to be received by the receiving device.
  • FIG. 24 conceptually illustrates this method. As described above, this method is applied to a long transmitting antenna 54 in which a large number of radiating parts having directivity in a direction perpendicular to the axis are connected in the axial direction. Radiating electromagnetic waves from these radiating parts, and moving the receiving antenna 10 and, if necessary, the receiving device body 9 along the pipe 1 in the inspection target area. Then, the leaked electromagnetic waves are searched.
  • a long transmitting antenna 54 in which many radiating parts having directivity in the direction perpendicular to the axis are connected in the axial direction, is inserted into the inspection target area of the tube 1, and electromagnetic waves are emitted from each radiating part. Since radiation occurs, only the receiving antenna 10 side can be moved along the outside of the pipe in the inspection target range, and it is possible to search for leaking electromagnetic waves. Since the electromagnetic wave does not need to propagate through the inside of the tube as a circular waveguide, the usable frequency is not limited to more than the cut-off frequency of the circular waveguide.
  • a leaky coaxial cable used for mobile communication in a tunnel or the like, or a more paired leaky cable can be used.
  • a drive cable of a conventionally used in-pipe exploration device or the like can be inserted into the pipe 1 using an insertion mechanism or the like that can be moved while the gas pipe is alive.
  • the length of one turn of the helical wire is set to be extremely smaller than the wavelength of the electromagnetic wave to be radiated, or as n times the wavelength (n is an integer of 2 or more).
  • a helical antenna whose directivity is adjusted in the direction perpendicular to the axis can be arranged and configured in a long length, and the helical wire is covered with an insulator to form a cable, which is similar to the cable described above. Handling can be performed.
  • the transmission antenna 54 can have an appropriate configuration such as a configuration in which a large number of small antennas are connected in a cable shape.
  • the transmitting antenna is longer and placed inside the tube, but the receiving antenna is longer and placed inside the tube, and the transmitting antenna is moved along the tube outside the tube. It can also be configured to transmit electromagnetic waves.
  • the electromagnetic wave is used as a carrier wave and modulated by an appropriate information signal to determine whether the received electromagnetic wave is an electromagnetic wave transmitted by the transmitting device or a noise. Can be easily identified. Further, the transmission level and the reception sensitivity can be appropriately adjusted.
  • the influence of extraneous noise can be reduced by applying a method of ON-OFF transmitting the electromagnetic wave to be received by the receiving device.
  • Industrial Applicability Since the present invention is as described above, for example, when the piping system to be inspected is a city gas supply system, the leakage of gas from the gas pipe is determined based on the leaked gas. It is useful to accurately detect the leaked location by using electromagnetic waves to detect the leaked location itself, and as other elements of the piping system, such as the position of joints, the length of the path, etc. Can also be applied to detect In addition, the present invention can be applied to detecting a damaged portion of a pipe in various piping systems.

Description

明 細 書
電磁波による配管系の要素の検査方法 技術分野
本発明は都市ガス供給用等の配管系、 主に、 道路等に埋設されていたり、 家屋 の壁内や床下等に設置されていて、 外部に露出していない配管系を電磁波を利用 して検査して、 その要素である管に生じた腐食孔等の損傷個所や、 継手等の位置 を検出するための検査方法に関するものである。 背景技術
例えば、 都市ガス供給系統の配管系において、 埋設管のように、 外部に露出し ていないガス管に生じた腐食孔等からのガスの漏洩を検査するための従来からの 方法としては、 臭覚検査による方法、 ガス検知器による方法、 またこれらにボー リング作業を伴う方法等、 各種の方法があり、 これらの方法による検査は、 漏洩 したガスの臭気を検出したときや、 定期的な検査において行い、 漏洩を検出した 場合には、 地面を掘削したり、 壁を剥がしたりしてガス管の交換修理等の工事を 行っている。
しかしながら、 これらの方法は、 いずれもガス管の損傷個所から漏洩して拡散 したガス自体の成分や予め付加している臭気成分をガス検知器や人間の臭党を用 いて検出することにより、 漏洩の有無や漏洩個所を検査するものであるから、 ガ スの漏洩の有無及びその位置を必ずしも正確に検出できるとは限らない。
例えば、 地中や壁の内部等に、 設置されているガス管と TO1に空洞が形成され ていると、 ガス管の損傷個所から漏洩したガスが空洞內を移動して、 損傷個所か ら離れた位置において空気中または室内等に拡散することがあり、 この場合には 実際の損傷個所とは離れた個所を損傷個所としてして誤つて検出してしまうこと がある。 そしてこれに基づいて、 上述したように掘削や壁剥がし等の工事を行う と、 その工事が無駄になって、 二重、 三重の工事をしなければならなくなるとい う問題がある。 また、 ガス管の損傷個所からガスが漏洩しても、 その漏洩したガ スが損傷個所の近傍に滞留して、 空気中や室内等に拡散されない場合には、 漏洩 自体を検出することもできない。
このように損傷個所から漏洩して拡散したガス自体の成分や予め付加している 臭気成分を検出することにより、 漏洩の有無や漏洩個所を検査する方法では、 漏 洩の有無及びその位置の検出を必ずしも正確に行うことができない。
一方、 金属製構造物の損傷を検出するための従来一般的な検査方法の一つとし て超音波探傷方法がある力 この方法では、探触子を探傷対象物に接触させなけれ ばならないこと、 長い距離に渡る探傷はできないこと等を理由として、 露出して いない配管系の検査に適用することは困難である。
従って、 本発明は上述したような従来の検査方法の欠点を解消し、 配管系、 主 に、 露出していない金属製の配管系の要素の検査に適用して腐食孔等の管の損傷 個所を比較的正確に検出可能とした検査方法を提供することを目的としている。 また、 本発明は、 管の損傷個所ばかりでなく、 損傷個所までの配管系の距離を 測定したり、 配管系の他の要素として、 ある種の継手の位置や状態を検出可能と した検査方法を提供することを目的としている。 発明の開示
本発明は、 送信装置の送信アンテナにより検査対象の配管系の管の適所に電磁 波を励振して管内を伝播させると共に、 受信装置の受信アンテナを外部において 管に沿って移動させ、 漏洩する電磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受 信装置による電磁波の受信レベルがピークとなる受信アンテナの位置により、 検 査対象の配管系の要素の対象位置を検出する。 このような構成においては、 管內を伝播する電磁波は、 通常は外部に漏洩する ことはないが、 管に腐食孔ゃ亀裂等の損傷個所があると、 そこから電磁波が漏れ るため、 この漏洩した電磁波を受信ァンテナで受信することにより損傷個所の存 在を検出することができる。電磁波の漏れは、このような損傷個所ばかりでなく、 継手においても起こる場合があり、 この場合には継手の存在を検出することもで きる。 受信装置における漏洩電磁波の受信レベルは、 受信アンテナが無指向性の 場合や指向方向を平行に移動させている場合には、 受信アンテナが損傷個所や継 手等の検出対象に最も近い位置に至った時点で最も大きくなるので、 受信レベル がピークとなる受信アンテナの位置に対応して、 道路等に埋設されていたり、 家 屋の壁內ゃ床下等に設置されていて、 外部に露出していない配管系の損傷個所や 継手の位置を正確に検出することができる。
また本発明は、 上記の構成において、 送信アンテナは、 検査対象の配管系の管 の壁を穿孔すると共に雌ねじ部を形成してアンテナ取付孔を構成し、 中心にプロ —ブを突設すると共に外側部材に雄ねじ部を形成した同軸状ァンテナを雌ねじ部 をもってアンテナ取付孔に取り付けてプローブを管内に位置させて構成したり、 又は、 検査対象の配管系の管の端部を切断し、 この端部を塞ぐ蓋に同軸状にプロ —ブを突設した同軸状アンテナを構成し、 蓋を端部に取付けて構成したり、 又は 検査対象の配管系の管の延長上に設鍰されているティーの横側の開口部を塞ぐ蓋 の内側にプローブを突出構成すると共に、 プローブと電磁波の発振装置とを同軸 ケーブルにより接統し、 蓋を取り付けた状態においてプローブをティ一内に位鍰 させて構成したり、 又は検査対象の配管系の管の延長上に設置されているティー の横側の開口部を塞ぐ蓋の内側にループを突出構成すると共に、 ループと電磁波 の発振装置とを同軸ケーブルにより接続し、 蓋を取り付けた状態においてループ をティ一内に位置させて構成するようにしている。
これらのことによって、 送信アンテナは、 容易に検査対象の配管系の管に取付 けることができ、 特に、 配管系の管の延長上に設置されているティーに構成する ものでは、 管の穿孔作業や切断作業が必要なくなり、 検査対象の配管系が都市ガ スの供給系統等の場合には、 ガスの供給を停止せずに送信アンテナの取付作業、 そして引き続いて上述した検査を行うことができる。 また、 管の壁の穿孔個所に 構成するものにおいてもガスの供給を停止しないで上述したアンテナの取付作業 を行うことができる。 尚、 これらの送信アンテナの構成は、 配管系の管の適所に 受信アンテナを取付ける後述の方法における受信アンテナにも適用できるもので ある。
次に本発明は、 上述したように受信アンテナを配管系の外部において移動して 検査を行う際、 送信ァンテナを配管系の管の内部に連動して移動させながら電磁 波を励振させる。
このことにより、 上記対象位置の近辺における受信装置による電磁波の受信レ ベルの変化が大きくなり、 ピークが、 より明確になるため、 ピークによる対象位 置の検出精度が向上する。
次に本発明では、 以上の方法において、 電磁波の周波数を、 連続的又はステツ プ的に経時的に変化させる。
このことにより管内に固定的な電磁界分布が形成されなくなり、 対象位置から の電磁波の漏洩を確実にして、 対象位置の検出を確実化することができる。 次に本発明では、 受信装置による漏洩電磁波の受信は、 送信装置による電磁波 の励振が ONの状態において行うと共に、 送信装置による電磁の励振を一時的に OFFとした状態においても行い、 OFF時の受信信号を ON時の受信信号と比 較することにより、 漏洩による電磁波を識別するようにしている。 この ON— O FF制御手段は、 送信装置側に構成すると共に、 受信装置に ON— OFF制御手 段の遠隔操作スィツチを構成し、 受信装置側で ON— OFF制御手段を操作する 構成としたり. 送信装置側に ON— OFF制御手段を構成すると共に自体で ON 一 OFF制御を行い、 そして ON— OFF動作に同期する信号を受信装置側に送 信して、 受信装置側において ON— OFF状態を検出可能に構成することができ る。
このようにすることにより、 配管系の外部において受信アンテナにおいて、 あ る電磁波を受信している場合に、 それが上記対象位置から漏洩してきたものを含 む力 外来ノイズのみかを容易に、 しかも確実に識別することができる。
次に本発明では、 以上の構成において、 送信装置により検査対象の配管系の系 內を伝播させる電磁波を変調するようにしている。 尚、 このような電磁波の変調 は、 上述した電磁波の周波数の経時的変化を伴う方法、 送信装置による電磁波の 励振の ON— O F Fを伴う方法を同時に適用することもできる。
このことにより、 電磁波を搬送波として、 例えば音声や画像等の人が認識可能 な情報信号で変調すれば、 受信装置により受信している電磁波が送信装置で送信 した電磁波か、 ノィズかを容易に識別することができる。
次に本発明では、 以上の方法と異なり、 送信装置の送信アンテナを検査対象の 配管系の外部において管に沿って移動させながら配管系の外部から電磁波を送信 する。 そして受信装置の受信アンテナは、 管の適所に固定したり、 又は受信装置 の受信アンテナを送信アンテナの移動に合わせて移動させながら外部から配管系 内に侵入した電磁波を受信して配管系の要素の検査を行うようにしている。 この 方法においては、 上述した方法において適用した電磁波の周波数の経時的変化を 伴う方法、 送信装戴による電磁波の励振の O N— O F Fを伴う方法、 電磁波の変 調を伴う方法を全て適用することができる。
このような構成においては、 外部から送信された電磁波は、 上述したような対 象位置から配管系内に侵入して管内を伝播して受信ァンテナを介して受信装置に より受信されるため、 対象位置の存在を検出することができる。 そして対象位置 から侵入して受信装置に受信される電磁波の受信レベルは、 送信アンテナが対象 位置に最も近い位置に至った時点で最も大きくなるので、 受信レベルがピークと なる送信アンテナの位置に対応して配管系の対象位置を正確に検出することがで さる。 次に本発明では、 送信装置により管に励振する電磁波を変調し、 受信装置に受 信された電磁波と送信装置により送信した電磁波を変調信号にぉレ、て比較して時 間差を求め、 この時間差から、 励振個所から漏洩個所までの伝搬距離を除いた距 離に対応する伝搬時間を減じて、 励振個所から漏洩個所までの電磁波の伝搬時間 を測定することにより、 励振個所から漏洩個所までの配管系の距離を求めるよう にした。 この場合、 時間差は、 受信装置により検出した電磁波と送信装置により 送信した電磁波の変調信号の位相差により測定したり、 送信装置における電磁波 の送信と、 受信装置における電磁波の受信に際してパルス圧縮手法を適用するこ とができる。
このことにより、 配管系の管の損傷個所や継手等の対象位置を検出できるばか りでなく、 配管系に適宜設定した基準位置から漏洩個所間での距離を測定するこ とができる。
以上に説明した各方法では、 送信装置により送信する電磁波は、 対象とする配 管系の管を電磁波の導波路とした場合における遮断周波数よりも高くして管内を 伝播させるようにしているが、 次の 2つの発明では遮断周波数よりも低くしてい る。
即ち、 次の発明の一つは、 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の管内 に移動させながら、 管を電磁波の導波路とした場合における遮断周波数よりも低 い周波数の電磁波を送信すると共に、 受信装置の受信アンテナを送信アンテナの 移動に合わせて移動させ、漏洩する電磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による電磁波の受信レベルがピークとなる送信ァンテナの位置により、 検査対象の配管系の要素の対象位置を検出するようにしている。
このようにすることにより、 送信アンテナからの電磁波は管内を伝播せず、 短 い距離で大きく減衰してしまうので、 管の損傷個所や継手等の対象位置からの電 磁波の漏洩量は、 送信アンテナが対象位置に最も近い位置にあるときに最も大き くなり、 従って対象位置の近辺における受信装置による電磁波の受信レベルの変 化が非常に大きくなり、 ピークがより明確になるため、 ピークによる対象位置の 検出精度が向上する。
また、 次の発明の他の一つは、 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の 外部にぉレ、て管に沿つて移動させながら配管系の外部から、 管を電磁波の導波路 とした場合における遮断周波数よりも低い周波数の電磁波を送信すると共に、 受 信装置の受信アンテナを送信アンテナの移動に合わせて管内を移動させ、 外部か ら管内に侵入した電磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による 電磁波の受信レベルがピークとなる受信アンテナの位置により、 検査対象の配管 系の要素の対象位置を検出するようにしている。
このようにすることにより、 送信アンテナから上記対象位置を通して侵入した 電磁波は管内を伝播しないため、 受信アンテナが対象位置に最も近い位置にある ときに最も大きくなり、 従ってこの場合にも対象位置の近辺における受信アンテ ナによる電磁波の受信レベルの変化が非常に大きくなり、 ピークがより明確にな るため、 ピークによる対象位置の検出精度が向上する。
これらの 2つの発明に関しては、 その前の発明の場合と同様に電磁波を搬送波 とし、 適宜の情報信号により変調することにより、 受信している電磁波が送信装 置で送信した電磁波か、 ノィズかを容易に識別することができる。
次の発明は、 軸と直交する方向に指向性を有する多数の放射部を軸方向に連ね て長尺に構成した送信ァンテナを、 検査対象の配管系の管の検査対象の範囲に挿 入して送信装置により管内から電磁波を放射すると共に、 受信装置の受信アンテ ナを配管系の外部において上記検査対象範囲の管に沿って移動させ、 漏洩する電 磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による «磁波の受信レベル がピークとなる受信アンテナの位置により、 検査対象の配管系の要素の対象位置 を検出するようにしている。
さらに次の発明は、 上の発明とは逆に、 軸と直交する方向に指向性を有する多 数の放射部を軸方向に連ねて長尺に構成した受信アンテナを、 検査対象の配管系 の管の検査対象の範囲に挿入して受信装置と接続すると共に、 送信装置の送信ァ ンテナを検査対象の配管系の外部において上記検査対象範囲の沿って移動させな がら配管系の外部から電磁波を送信し、 外部から管内に侵入する電磁波を電磁波 を受信装 eにより受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による電磁波の 受信レベルがピークとなる送信アンテナの位置により、 検査対象の配管系の要素 の対象位置を検出するようにしている。
これらのことにより、 前の 2つの発明と同様に、 送信アンテナから発する電磁 波は、 検査対象の配管系の管の径により定まる遮断周波数よりも低い周波数を利 用することができるので、 地中に埋設されている配管系を対象とする場合におい て、 土やコンクリート等による電磁波の減衰の影響を低減することができる。 一 方、 前 2者と比較すると、 送、 受信アンテナの移動を合わせて、 即ち同期させて 移動させる必要がなくなる。
上の 2つの発明において、 長尺のアンテナは、 指向性を軸と直交する方向に調 節した長尺のへリカルアンテナや、 漏れ同軸ケーブルや、 より対形漏れケーブル を適用することができる。
上述したように以上の発明において検査対象とする配管系の要素は、 まず管で あり、 この場合には検出対象位置は、 管に生じた腐食孔等の損傷個所である。 ま た検査対象の他の要素は、 露出していない部分の継手であり、 この場合には検出 対象位置は継手自体の位置となる。
また本発明では、 継手を検査対象の要素とする場合、 その位置のみならず、 受 信装置による電磁波の受信レベルにより継手の状態を推定することができる。 以上の発明において、 送信装置に、 これから発する電磁波の強度を調整する調 整装置を設けることができ、 この調整装置は、 例えば受信装置における受信レべ ルに対応させて調整することにより、 適切な受信レベルで、 そのピークの検出が 容易となる。 図面の簡単な説明
図 1は本発明の実施の形態を概念的に示した説明図である。
図 2は本発明の他の実施の形態を概念的に示した説明図である。
図 3, 図 4は本発明を適用してテスト管の穿孔を検出する動作を行った結果を 示すものである。
図 5は管に取り付けるアンテナの一例を示す断面図である。
図 6は図 5の要部を示すものである。
図 7は配管系へのアンテナの設置方法を概念的に示す説明図である。
図 8は図 7の設 g方法を適用するアンテナの構成例を示すものである。
図 9〜図 1 2は図 7の設 g方法を適用するアンテナの他の構成例を示すもので ある。
図 1 3は継手を介しての電磁波の漏洩を検査する試験装置を概念的に示す説明 図である。
図 1 4は図 1 3による試験結果を示すものである。
図 1 5は配管系の距離測定動作を概念的に示す説明図である。
図 1 6〜図 1 8は、 送信アンテナから送出する電磁波の波形の例を示すもので ある。
図 1 9は電磁波の ON— O F Fを伴う管の検査動作を概念的に示す説明図であ る。
図 2 0は電磁波の ON— O F Fを伴う管の他の検査動作を概念的に示す説明図 である。
図 2 1は図 1 9又は図 2 0の検査動作の結果を概念的に示す説明図である。 図 2 2はアンテナの移動を伴う検査動作を概念的に示す説明図である。
図 2 3は構成要素の一部を示す斜視図である。
図 2 4は長尺のアンテナによる検査動作を概念的に示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
次に本発明を添付の図面を参照してより詳細に説明する。
図 1は本発明の実施の形態を概念的に示したもので、 符号 1は検査対象の配管 系の要素である管を示すもので、 この図の管 1は地中 2に埋設された埋設管であ る。 また図 2は他の実施の形態を概念的に示したもので、 この図の管 1は家屋の 壁 3の内部に設置された管である。
本発明が適用できる検査対象の配管系は、 上述したような都市ガス供給系統の ガス管系統のほか、 化学プラントの配管系統、 発電所等の熱交換器の配管系統、 水道管等、 適宜であるが、 上述したように道路等の地中に埋設されていたり、 家 屋の壁内や床下等に設置されていて、 外部に露出していない配管系に適用するの が効果的である。
符号 4は本発明に適用する検査装置の例を包括的に示すもので、 この検査装置 4は、 概ね、 送信装置 5と受信装置 6とから構成しており、 送信装置 5は、 送信 装置本体 7と、 管 1の端部に取付ける送信アンテナ 8、 即ち管 1への電磁波の励 振部とから構成し、 また受信装置 6は、 受信装置本体 9と受信アンテナ 1 0とか ら構成しており、 受信アンテナ 1 0は移動可能な構成である。
送信アンテナ 8の図の構成を詳しく説明すると、 この送信アンテナ 8は、 管 1 の端部に被せる金属製の蓋状体 1 1の内側の中心に、 送信装置本体 7と同軸ケー ブル 1 2を介して接続するアンテナ本体 1 3を突設しており、 蓋状体 1 1の筒状 部の適所に設けたねじ 1 4により管 1の端部に固定した状態においてアンテナ本 体 1 3が管 1のほぼ中心に位置するように配置されている。 このアンテナ本体 1 3はプローブやループ等の構成で、 電磁波を所定のモ一ドで伝播するように励振 する構成である。 尚、 送信アンテナ 8 (又は受信アンテナ) の、 この他の最良な 形態の例は、 後に詳述する。
受信アンテナ 1 0は上述したように移動可能な構成であれば、 手で持って移動 する構成、 台車等に搭載して移動させる構成等、 適宜である。 また受信アンテナ 1 0は受信装置本体 9と分離して移動可能に構成する他、 受信装置本体 9と一体 に構成して、 受信装置本体 9と共に移動させるようにすることもできる。
以上の構成において、 図 1に示すように地中に埋設された管 1や、 図 2に示す ように壁 3内に設置された管 1の検査を行う場合には、例えば、管 1の延長上(分 岐を含む) で空間等に露出している部分を切断して、 その端部に送信アンテナ 8 を取付け、 送信装置本体 7の発振手段から同軸ケーブル 1 2により送信アンテナ 8に電磁波を供給する。 すると、 送信アンテナ本体 1 3の配置等に対応するモー ドの電磁波が管 1内に励振されて、 管 1内を伝播する。 即ち、 送信装置本体 7か ら送信ァンテナ 8に所定の周波数の電磁波を供給すると、 管 1は電磁波に対して 円形導波管と同様な導波路として作用し、 遮断周波数よりも高い周波数において 所定のモードで電磁波を伝播させることができる。
例えば、 送信アンテナ本体 1 3により最も低次の伝播モードである T E uモー ドの励振を行う場合には、 送信アンテナ本体 1 3に供給する電磁波の周波数は、 以下の式で表される遮断周波数以上とする。
遮断周波数-光速ノ遮断波長 ^光速 Z { 1.706 X管 1の内径 }
例えば内径 100mmの管の遮断周波数は約 1.8GHz、 内径 80mmの管の遮断周 波数は約 2.2GHzであり、また内径 50mmの管の遮断周波数は約 3.5GHzである。 尚、 この遮断周波数は T E uモードに特有の遮断周波数であって、 他の伝播モー ド、 例えば T E (n.TM cu, …等の伝播モードでは、 夫々異なった特有の遮断周波 数を有する。
このように送信装置 5により管 1内に電磁波を伝播させている状態において、 受信装置 6の受信アンテナ 1 0を、 外部において管 1に沿って移動させながら、 電磁波の受信を行う。 地中 2に埋設された管 1や壁 3内等に設置されていて露出 していない管 1に沿って受信アンテナ 1 0を移動させるためには、 配管図や設計 図を用いたり、 パイプロケータ等を利用することができる。
上述したように管 1内を伝播する電磁波は、 管 1の正常部分においては外部に 漏洩しないが、 腐食孔ゃ亀裂等の損傷個所 1 5があると、 その個所から外部に漏 洩する。
従ってこの漏洩した電磁波を受信ァンテナ 1 0を介して受信装置 6で受信する ことにより損傷個所 1 5の存在を検出することができる。 そして受信装置 6にお ける漏洩電磁波の受信レベルは、 例えば受信アンテナ 1 0が無指向性の場合や、 鋭い指向性を有するものにおいて、 その指向方向を管 1の方向に向けて平行に移 動させている場合には、 受信アンテナ 1 0が損傷個所 1 5に最も近い位置に至つ た時点で最も大きくなるので、 受信装置 4における受信レベルがピークとなる受 信アンテナ 1 0の位置に対応して損傷個所 1 5の位置を検出することができる。 即ち、 管 1が埋設管の場合には、 受信レベルがピークとなる受信アンテナ 1 0の 直下に管 1の損傷個所 1 5が存在するとして位置が特定でき、 壁 3等内の管 1の 場合にも同様に位置を特定することができる。
図 3、 図 4は、 内径 100mmの管の上側に、 直径 30mmの穴を模擬損傷として 穿孔したテスト管を、 地表から順次コンクリート層 10cm (底側に鉄筋有り)、砕 石層 10cm、土層 10cmを経て埋設し、 この管の端部から、周波数 2GHz、 25dbm の電磁波を励振して伝播させ、 地表にて受信アンテナを管の軸方向と軸の直交方 向に移動させながら、 管の穴から漏洩する電磁波を受信して、 そのレベルを測定 した結果を示すものである。 即ち、 図 3は管の軸方向、 図 4は軸と直交方向に移 動させた場合を示し、 夫々において横軸の距離 0は穴の直上位置に受信ァンテナ が至った状態を示している。
これらの結果から、 受信レベルは受信アンテナが穴に最も近い位置に至った時 点で最も大きくなり、 即ち、 ピークとなるので、 このピークに対応して穴の位置 を検出できることがわかる。
尚、 受信レベルは、 レベル計の表示により確認する構成とする他、 受信レベル に対応して音量を変えたり、 周波数を変えたりして、 音声により確認する構成と することができる。 また管 1に励振して伝播させる電磁波に、 音声信号や画像信号等のように、 人 が認識可能な情報信号を送信装置本体 7において変調により含ませ、 受信装置本 体 9において復調して出力するようにすれば、 その出力により、 受信した電磁波 がノイズでない所定の電磁波であることの確認が容易となる。 このようなことを 行うためには、 送信装置本体 7に変調器や塘幅器等の要素、 受信装置本体 9に検 波器、 復調器、 増幅器、 モニタ、 スピーカ等の要素を適宜構成すれば良く、 図示 は省略する。
一方、 上記検査動作においては、 管 1の損傷個所 1 5から漏洩する電磁波を、 管 1の設置環境に影響されずに常時適切な受信レベルで受信装置 6により受信す ることが好ましい。 即ち、 管 1が地中 2に埋設されている場合には、 その埋設深 さや土質等が異なったり、 壁 3内に設置されている場合には、 管 1と受信アンテ ナ 1 0との距離や、 それらの間に介在している物が異なるため、 常時同一レベル で送信し、 そして同一感度で受信していると、 必ずしも適切な受信レベルが得ら れない。
そこで、 送信装置 5に、 これから発する電磁波の強度を調整する調整装置 (図 示省略) を設ける。 このような調整装置を設けることにより、 送信レベルが高過 ぎて受信レベルが飽和したり、 周囲にノイズとして影簪を与えずに、 確実な検査 を行えるレベル調整を行うことができる。 また、 この構成では、 検査の開始時に は、 送信装置 5により送信する «磁波のレベルを高くすると共に、 受信装置 6の 受信感度も髙くしておき、 この状態で常時電磁波が受信されてしまう場合には送 信レベルを低下させる力 受信感度を下げて上述したような検査を行うことがで きる。
こうして検査の結果、 電磁波を受信アンテナ 8の広い移動範囲に渡って受信し て、 受信レベルのピークが特定できない場合には、 しだいに送信レベルを低下さ せることにより、 電磁波の受信範囲を狭くしてピークを検出する。 このようにす ることにより、 電磁波の漏洩個所、 即ち損傷個所 1 5の位置を正確に検出するこ とができる。 以上の、 送信レベルの調節は、 送信装置 5と受信装置 6を無線ある いは有線の通信手段で接続し、 受信レベルに応じて調節を行うようにすることも できる。
上述したとおり、 送信アンテナ 8に供給する電磁波の周波数は、 伝播モードに 対応する遮断周波数よりも適宜高くするば良いのであるが、 一般的に土中では、 電磁波は周波数が高いほど減衰も大きいので、 この点に関しては周波数はできる だけ低いほうが好ましい。 従って検査対象の配管系の要素が埋設管である場合に は、 管に励振して伝播させる電磁波の周波数は、 上記遮断周波数に近いほうが良 レ、。 しかしながら、 配管系では、 内径が管の系よりも縮径している要素もあるの で、 この要素においても伝播が行われるように電磁波の周波数は、 上述した遮断 周波数よりも適宜高くするのが好ましい。
次に検査対象の管 1に電磁波を励振して伝播させるための送信ァンテナの他の 形態を説明する。
まず図 5、 図 6に示すものは、 検査対象の配管系の管 1の壁に、 穿孔すると共 に雌ねじ部を形成したアンテナ取付孔 1 6を構成し、このアンテナ取付孔 1 6に、 中心にプローブ 1 7を突設すると共に外側部材 1 8に雄ねじ部 1 9を形成した同 軸状アンテナ 2 0を雌雄ねじ部の螺合をもってアンテナ取付孔 1 6に取り付けて プローブ 1 7を管 1内に位置させて送信アンテナを構成する構成である。そして、 外側部材 1 8の後部には同軸コネクタ 2 1を設けた構成である。
このような構成では、 図 1に示す構成のように、 管 1を切断する必要がないの で送信アンテナの取付作業が容易である。 また、 管 1が都市ガスの供給系統等の 管である場合には、 ガスの供給を停止せずに送信アンテナの取付が行える。
図 7〜図 1 2は、 上述と異なる送信アンテナのさらに他の形態を示すものであ る。
まず図 7は、 この送信アンテナを用いてガス管の漏洩個所の検出に適用する場 合の全体構成を模式的に示すものである。 符号 2 2は管 1に予め設置されているティーであり、 このティー 2 2の横側の 開口部 2 3は蓋 2 4をねじにより取り付けて塞ぐ構成である。 この形態では、 こ の蓋 2 4を利用して励振部としての送信アンテナ部を構成する。
図 8〜図 1 2は送信アンテナ部の実施の形態を具体的に示すものである。 まず図 2において、 符号 2 5は支持体、 2 6はロックナットであり、 これらは ねじ部 2 7により接続する構成としている。 ロックナツト 2 6のねじ部 2 7 aは 蓋 2 4の中央に形成した取付穴 2 8から内側に挿入し、 内側に配置した支持体 2 5のねじ部 2 7 bと螺合して締め付けることにより、 蓋 2 4の取付穴 2 8の周辺 を、 口ックナツト 2 6のつば部 2 8と支持体 2 5により挾持して固定状態とする ものとしている。 このような螺合に先立ち、 ロックナット 2 6には同軸ケーブル 1 2の先端を揷通させ、 中心リード 2 9を突出させると共に、 シールド線 3 0の 編組をクランプ 3 1に沿って拡げ、 上記螺合においてロックナット 2 6の先端側 にヮッシャ 3 2、 ガスケット 3 3を介装し、 上記締付により、 拡げたシールド線 3 0を支持体 2 5の内壁に圧接して取付け状態とする。 一方、 中心リード 2 9の 先端側には直線形状のプローブ 1 7を接合しており、 このプローブ 1 7は絶縁体 3 4により支持体 2 5の中心位置に支持している。 このような構成において、 蓋 2 4のねじ部 3 5 aを、 ティー 2 2の横側の開口部 2 3のねじ部 3 5 bに螺合し て締め付ければ開口部 2 3を塞ぐことができ、 この動作によりプローブ 1 7はテ ィー 2 2内に位置する。
この際、 開口部 2 3の端部と蓋 2 4の内側間に導電性ゴムや軟質金属等で構成 した Oリング状のシールド材 3 7を介在させると、 蓋 2 4をねじ部 3 5 a , 3 5 bの螺合により締め付けた時に、 シールド材 3 7が開口部 2 3の端部と蓋 2 4の 内側に圧接して、 電磁波に対するシールド部が構成されるため、 励振部からの電 磁波の漏洩防止に対して完璧を期すことができる。 この他、 シールド部は、 ねじ 部 3 5 a, 3 5 bの螺合部にシールド材を介在させて構成することができる。 例 えば、 ティー 2 2の開口部 2 3のねじ部 3 5 bの外周に軟質金属製の糸状体を卷 きつけたり、 又は導電性コンパウンドを塗った後、 このねじ部 3 5 bに、 蓋 2 4 のねじ部 3 5 aをねじ込んで、 各ねじ部 3 5 a, 3 5 b間の隙間を変形した糸状 体や導電性コンパゥンドで埋めることにより、 シールド部を構成することができ る。
以上の構成において、 送信装置本体 7から同軸ケーブル 1 2により送信アンテ ナ 1 3に電磁波を供給すると、 プローブ 1 7による電界に対応するモードの電磁 波がティー 2 2内に励振され、 ティー 2 2から管 1へと伝播する。 こうして管 1 は、 円形導波管と同様なモードで電磁波を伝播させることができる。 図 8の場合 には、 管 1には TM 01のモードの電磁界が形成されて伝播する。 そして管 1に貫 通孔等の損傷個所 1 5が存在すると、 管 1を伝播する電磁波は損傷個所 1 5から 外部に漏洩するため、 この漏洩した電磁波を受信アンテナ 1 0を介して受信装置 本体 9で受信することにより、 損傷個所 1 5を検出することができるのである。 図 9は図 8の変形例であり、 この構成はプローブ 1 7の形状が図 8のものと異 なる。 即ち、 図 9のプローブ 1 7は、 図 8のように単なる直線形状ではなく、 T 字形状とし、 先端をティー 2 2の軸方向に向けている。 その他の構成は図 8のも のと同様であるため、 同一の符号を付して説明を省略する。
図 1 0は図 8のプローブに代え、 ループ 3 6を蓋 2 4の内側に突出させた構成 であり、 ループ 3 6は中心リード 2 9の先端と支持体 2 5の先端間に導線を接続 して構成している。 その他の構成要素は図 2のものと同様であるため、 同一の符 号を付して説明を省略する。 この実施の形態ではループ 3 6は、 その軸方向を、 ティー 2 2の内周の接線方向に向けており、 この構成では、 管 1には図 8のもの と同様に TM 01のモードの電磁界が形成されて伝播する。
図 1 1は図 1 0の変形例であり、 この構成は、 ループ 3 6の軸を向ける方向の みが図 1 0の構成と異なる。 従って以上と同様に、 同一の符号を付して説明を省 略する。 この実施の形態ではループ 3 6は、 その軸方向を、 ティー 2 2の軸方向 に向けており、 この構成では管 1には T E 01のモードの電磁界が形成されて伝播 する。
図 1 2は図 8の変形例であり、 この構成では、 これまでの構成と異なり、 蓋 2 4は開口部 2 3の内側に螺合して取り付ける構成である。 即ち、 符号 3 8は図 1 の支持体 2 5に相当する支持体であり、 この支持体 3 8は外周に形成したねじ部 3 9 aをティー 2 2の開口部の内側に形成したねじ部 3 9 bに螺合して取り付け る構成で、 一端側につば部 4 0を設けている。 その他の構成は図 8のものと同様 であるため、 同一の符号を付して説明を省略する。
尚、 蓋 2 4に対しての同軸ケーブル 1 2の支持機構、 同軸ケーブル 1 2の先端 におけるプローブ 1 7とループ 3 6の構成、 支持機構等は、 同軸一導波管変換器 等において従来から用いられているその他の機構を利用することができる。
送信アンテナ部 1 3の以上の実施の形態では、 管 1の延長上に設置されている ティー 2 2から管 1への電磁波の励振を行うので、 励振を行うために管 1の一端 を切断する必要がなく、 従って都市ガス供給系統の配管系に適用した場合にはガ スの供給の停止も不要であり、 励振部を構成するティー 2 2からの電磁波の漏洩 防止も確実に行うことができる。
以上に説明した検査方法は、 送信装置 5の送信アンテナ 1 3により管 1内に電 磁波を励振して伝播させると共に損傷個所 1 5から漏洩する黧磁波を、 管 1の外 部において管 1に沿って移動させる受信アンテナ 1 0を介して受信装置 6により 受信して検査を行う方法であるが、 この方法とは逆に、 送信装置 5の送信アンテ ナ 1 3を検査対象の配管系の外部において管 1に沿って移動させながら配管系の 外部から管 1に向かって電磁波を送信すると共に、 受信装置 6の受信ァンテナ 1 0は管 1の適所に設置して受信して検査を行うことができる。 尚、 この方法の図 示は省略する。
この方法では、 外部から送信された電磁波は、 上述したような損傷個所 1 5か ら配管系内に侵入して管 1内を伝播して受信ァンテナを介して受信装置により受 信されるため、 損傷個所の存在を検出することができる。 そして対象位置から侵 入して受信装置に受信される電磁波の受信レベルは、 送信アンテナが対象位置に 最も近レ、位置に至った時点で最も大きくなるので、 受信レベルがピークとなる送 信アンテナの位置に対応して配管系の対象位置を正確に検出することができる。 この方法では、 送信装置や受信装置は、 以上に説明した全ての構成を適用する ことができ、 受信アンテナは、 上述した送信アンテナをそのまま使用することが できる。
また、 上記の方法において、 受信アンテナは、 管に固定設置せず、 送信アンテ ナの移動に合わせて移動させながら外部から配管系内に侵入した電磁波を受信し て配管系の要素の検査を行うようにすることもでき、 この場合には受信レベルが ピークとなる送信アンテナの位置に加え、 受信アンテナの位置をも総合して損傷 個所 1 5を正確に検出することができる。
以上の説明では、 電磁波が漏洩する対象、 即ち、 位置を検出する対象は、 管に 生じた腐食孔ゃ亀裂等の損傷個所 1 5であるが、 この他、 配管系の継手を検出す ることもできるものである。
図 1 3は、 継手を有する配管系において、 継手 4 1からの電磁波の漏洩を測定 する系を示すもので、 符号 4 2はネットワークアナライザであり、 送信側におい て電磁波を励振すると共に、 受信側の受信アンテナ 1 0を継手 4 1の近傍に位置 させて受信レベルの測定を行う。 尚、配管系は、最も小径の部分が 40mmの管部 分を有しており、 この部分の電磁波の遮断周波数は約 4.3GHzである。
図 1 4は測定結果を示すもので、 上記遮断周波数に近い周波数、 約 4.3GHz以 上において継手から電磁波が漏洩していることが明確にわかる。
従って以上の検査方法を継手を有する配管系に適用すると、 継手がメカニカル 継手の場合にはゴム輪やガスケット、 フランジ継手の場合にはガスケット、 また ねじ継手の場合にはシール材等の非導電性の部材を介して電磁波が漏洩するため、 この電磁波を受信することにより継手の検出が可能である。
この際、 電磁波は管内を比較的長!/、距離に渡って伝播して継手毎に僅カ こ漏洩 するため、 1個所における電磁波の励振で、 連なる複数の継手を検出することが できる。 そして受信装置による電磁波の受信レベルのピークにより継手の位置を 検知することができる。 この際、 受信アンテナを指向性の鋭いものとした場合に は、 受信アンテナを管 1 (が埋設されている経路として図面等の资料から推定さ れる経路) に沿って移動させながら、 適宜向きを変えてピークを検知すれば、 ピ ークに対応する受信アンテナの向きにより継手の位置を正確に検知することがで きるし、 外来雑音による影攀も少なくなる。 しかし受信アンテナとして無指向性 または弱指向性のものを使用して、 管に沿って移動し、 受信レベルのピークを示 す位置が継手の直上位 gとして検知することができる。
—方、 継手からの電磁波の漏洩量は、 継手の締め付けが緩んでくると増大する こと力 ら、 受信レベ^^により継手の緩み状態を検知することもできる。 即ち、 特 定の継手において受信ァンテナとの距離や向き等の受信条件が同様な場合には、 継手から漏洩する電磁波の受信レベルは緩み状態によって変化するため、 今回測 定した受信レベルを、 予め測定していた過去の受信レベルのデータと比較して、 変化がない場合には緩みが生じてない健全状態であり、 大きくなっている場合 には緩みが生じているとして、 継手 2の緩み状態を推定することができる。
尚、このように受信レベルにより金属管の継手の緩み状態を推定するためには、 上述したとおり受信条件が同様なことが必要で、 金属管が管の場合には受信ァン テナとの距離や向き等の条件が同様なことは勿論のこと、 管が埋設または壁内に 設置されている周囲の、 磁波に対する特性も一定である必要があり、 このよう な条件を満たさない場合には、 受信レベルによる継手の緩み状態の推定は困難で ある。しかしながら管が埋設管であっても以上のような条件を全て満たす場合や、 受信条件を同様にすることが容易な露出管では上述した動作により継手の緩み状 態の推定が可能である。
勿論、以上の継手の検査においては、上述と同様に、送信アンテナを管の外部、 受信アンテナを管の内部に対応させて、 外部から継手を経て侵入する電磁波を検 2ϋ
出する方法を適用できることはいうまでもないことである。
次に説明する本発明の形態は、 露出していない管において上述した腐食孔等の 損傷個所や継手等の、 電磁波の漏洩個所の位置を検出できるばかりでなく、 管に 適宜設定した基準位置から、 検出した漏洩個所までの距離を測定することができ るものである。
即ち、 次の形態は、 図 1 5の概念図に対応するものである。
符号 1は検査対象の管で、 この例では、 図 7と同様に、 励振部としての送信ァ ンテナ 8は、 管において地上に立ち上がつている部分を切断せず、 予め設置され ているティー 2 2の横側の分岐開口部 2 3の蓋 2 4に取り付けてブローブ 1 7や ループ (図示省略) をティー 2 2内に突出させる構成としている。 符号 4 3は処 理装置であり、 その他の構成要素は図 7と同様なものであり、 同一の符号を付し て説明は省略する。
以上の構成において、 送信装置 5側では送信アンテナ 8において管 1に電磁波 を励振し、 この状態で受信装置 6側の作業員はアンテナ 1 0を移動させながら、 管 1の損傷個所 1 5から漏洩する電磁波を探査する。 このように管 1に生じた腐 食孔等の損傷個所 1 5から漏洩する電磁波を受信することにより、 損傷個所 1 5 の位置を地上から検出することができる。 即ち、 アンテナ 1 0が無指向性又は弱 指向性のものを使用した場合には、 アンテナ 1 0を管 1 (が埋設されている経路 として図面等の資料から推定される経路) に沿って移動し、 受信レベルのピーク を示す位置を損傷個所 1 5の直上位置として検出することができる。 アンテナ 1 0を指向性の鋭いものとした場合には、 直上位置の検出をより分解能が高く行え ると共に、 外来雑音による影響も少なくなる。
上述したとおり符号 4 3は処理装置であり、 この処理装置 4 3は、 送信装置 5 により送信した電磁波と、 受信装置 6により検出された電磁波を比較して、 励振 個所、 即ち管 1の開口端に構成した送信アンテナ 8から、 受信装置 6により漏洩 を検出した損傷個所 1 5に至るまでの電磁波の伝搬時間、 そして距離を求める構 成としている。
このように送信装置 5により送信した電磁波と、 受信装置 6により検出された 鴛磁波を比較して伝搬時間を求めるために、 送信する電磁波は変調している。 電 磁波の変調は、 パルス変調、 振幅変調、 周波数変調、 コード変調等の各種の変調 方式を適用することができ、 またこのように変調されて送信された電磁波と、 受 信された電磁波の時間差は、 直接的な計時、 位相差の検出による計時、 相関係数 のずれ量の検出による計時等の周知の適宜手法を適用することができる。 また、 これらに際しては、 レーダーや超音波計測において S ZNの向上等を目的として 利用されているパルス圧縮手法を適用することができ、 即ち、 この場合、 送信す る電磁波は、 リニア FM (チヤープ波)、バーカーコード、 M系列コード、相補系 列コード等の変調が行われる。
以上の構成において、 処理装置 4 3の指令により、 所定の変調がなされた信号 S tを送信装置本体 7から同軸ケーブル 1 2を通して送信アンテナ 8に給電し、 管 1に励振して伝播させる。 同時に、 励振した電磁波と同様な信号 S tは、 受信 信号と比較するために処理装置 4 3に出力される。 一方、 管 1の損僂個所 1 5か ら漏洩して受信装置 6に受信された電磁波の信号 S rは、 必要に応じて増幅等の 前処理をした後、 送信信号と比較するために処理装置 4 3に出力される。
そして処理装置 4 3では、これらの送信信号 S tと受信信号 S rとを比較して、 それらの時間差を測定する。 時間差の測定は変調の方式に応じて上述したような 適宜の手法を利用することができる。 例えば変調がパルス変調の場合にはパルス 間の時間差を直接に計時する手法、 変調が振幅変調の場合には送信信号 S tと受 信信号 S rの変調信号の位相差を測定することにより時間差を算出する手法、 コ 一ド変調を含め、 適宜の変調に対して相関係数のずれ量の検出により時間差を算 出する手法等を適用することができる。
以上のようにして求めた送信信号 S tと受信信号 S rとの時間差中には、 送信 ァンテナ 8から腐食孔等の損傷個所 1 5に至るまでの経路 Lに対応する電磁波の 伝搬時間に加えて、 送信装置本体 7から送信アンテナ 8までの経路 1 送信装 置本体 7から処理装置 4 3までの経路 1 2、 アンテナ 1 0から受信装置本体 9を 経て処理装置 4 3に至る経路 1 3、損傷個所 1 5からアンテナ 1 0に至る経路 1 4 の夫々に対応する信号の伝搬時間が混在しているため、 以上のようにして求めた 時間差は、 送信アンテナ 8から損傷個所 1 5に至るまでの経路 Lに対応する電磁 波の伝搬時間ではない。
しかるに経路 1 1 2, 1 3に対応する信号の伝搬時間は変化せず、 予め測定 可能であると共に、 経路 1 4の距離は、 管 1の埋設深さと地面からのアンテナ 1 0の高さの和であるから、 前者は管 1の配管施工図等により知ることができ、 ま た後者は測定により得ることができる。 従って上述した測定により得られた時間 差に対して、 経路 1 1, 1 2, 1 3, 1 4に対応する信号の伝搬時間を加減算する ことにより、 送信アンテナ 8から損傷個所 1 5に至るまでの経路 Lに対応する電 磁波の伝搬時間を求めることができる。
このようにして送信アンテナ 8から損傷個所 1 5に至るまでの経路 Lに対応す る電磁波の伝搬時間を求めることができ、 従ってこの経路 Lの距離を算出するこ とができる。
以上のようにして、 管 1に生じている腐食孔等の損傷個所 1 5から漏洩する電 磁波を検出することにより、 損傷個所 1 5の位置を地上から検出することができ ると共に、 受信装置 6により受信された電磁波と送信装置 5により送信した電磁 波を変調信号において比較して時間差を測定し、 この時間差等から、 送信アンテ ナ 8から損傷個所 1 5までの電磁波の伝搬時間を測定することにより、 送信アン テナ 8から損傷個所 1 5までの管 1の距離を求めることができるので、 例えば、 管 1の内側からビグ等を利用して榭脂等により腐食孔等の損傷個所 1 5を塞ぐ補 修を効率的に行うことができる。
次の形態は図 1 6〜図 1 8に対応するもので、 送信アンテナを管の適所に設置 して、 管に電磁波を励振する検査方法、 又は逆に受信アンテナを管の適所に設置 して、 管内を伝播する電磁波を受信する検査方法において、 管内に固定的な電磁 界分布を形成しないために励振する電磁波は周波数を経時的に変化させる。
このため送信装置には、 発振器や増幅器等の、 電磁波の励振に必要な基本的な 構成要素に加えて、 励振する電磁波の周波数を経時的に変化させるための手段を 構成している。 図 1 6〜図 1 8は周波数の経時的変化の例を模式的に示すもので ある。 まず図 1 6、 図 1 7は、 いずれも周波数を、 ある範囲で掃引により連続的 に変化させるもので、 図 1 6では周波数が、 低—高, 髙→低, 低→高, ……と変 化するもの、 図 1 7では周波数が、 低→高, 低→高, 低→高, ……と変化するも のである。 このような周波数の経時的変化を得るための手段として送信装置の発 振器を掃引発振器により構成すれば良い。 次に、 図 1 8は、 複数の周波数をステ ッブ的に変化させるもので、 このような周波数の経時的変化を得るための手段と して送信装置の発振器を複数の発振周波数の設定が可能なプログラマブル発振器 により構成すれば良い。
以上の構成において、 送信装置により管に電磁波を励振して伝播させると、 管 に腐食孔等の損傷個所又は継手等が存在する場合、 これらの個所においては管壁 方向の磁界成分や管壁に直角方向の電界成分により、 電磁波の漏洩が生じ、 この 漏洩した電磁波を上述したように受信ァンテナを介して受信装置で受信すること により損傷個所を検出することができるのであるが、 ある時点の、 ある周波数の 電磁波では、損僂個所に上述したような電、磁界成分が形成されない場合があり、 この時点では «磁波の漏洩は生じにくい。 従って、 このような周波数の電磁波が 連続的に励振されているとすると、 漏洩して来る電磁波による管の損傷個所の検 出は困難である。
しかしながら、 この方法では管に励振する電磁波の周波数が経時的に変化する ので、 ある時点の、 ある周波数において損傷個所からの漏洩がしにくい電磁界分 布が生じても、 次の時点の、 異なった周波数においては電磁界分布が変化して、 損傷個所から電磁波が漏洩するようになるため、 損傷個所の検出が可能となる。 次の形態は、 図 19〜図 21に対応しており、 受信アンテナを配管系の外部に おいて管に沿って移動させながら、 漏洩した電磁波を検出する方法に関し、 受信 装置で、 ある電磁波を受信している場合に、 それが漏洩個所から漏洩してきたも のを含むか、 外来ノイズのみかを容易に、 しかも確実に識別することができ、 従 つて漏洩個所の誤検出を防止することができる検査方法である。
この方法では、 送信装置本体 7には、 発振器や増幅器等の、 電磁波の励振に必 要な基本的な構成要素に加えて、 励振の ON— OFF制御手段 44と、 ON— O FF制御手段 44の操作信号を受信する受信手段 45を設けている。 ON— OF F制御手段 44は、発振器の ON— OFFや導波路の ON— OFFを行う構成等、 適宜である。 一方、 受信装置本体 9には検波器、 増幅器、 信号処理装置、 受信レ ベルの表示装置等の、 電磁波の受信に必要な基本的な構成の他に、 送信装置本体 7の ON— OFF制御手段 44を ON— OFF操作する遠隔操作スィツチを設け ており、 遠隔操作スィッチは操作スィッチ 46と、 スィッチ状態の送信手段 47 とから構成している。 この送信手段 47と上記受信手段 45は、 図では無線によ る通信手段として表しているが、 有線による通信手段とすることもできることは 云うまでもない。
以上の構成において、 送信装置本体 7側の作業員は漏洩個所等の損傷個所の検 出対象である、 例えばガス管 1の延長上に設けられているティー 22に送信アン テナ 8を取付け、 送信アンテナ 8と送信装置本体 7を接続して動作状態とする。 受信装置本体 9側の作業員は操作スィツチ 46を操作して、 送信手段 47から送 信装置本体 7の受信手段 45を介して ON— OFF制御手段 44に ON指令を送 り、 送信アンテナ 8における電磁波の励振を ONとする。 そして作業員は、 この 状態において受信装置本体 9の表示装置における受信レベルの表示を見ながら受 信アンテナ 10を移動して電磁波を探査する。
そして探査において受信レベルの高い個所を検出した場合には、 操作スィッチ 46を操作して、 送信装置本体 7の ON— OFF制御手段 44に OFF指令を送 り、 送信アンテナ 8における電磁波の励振を OFFとする。 この際、 ON時に受 信した電磁波に、 管 1の損傷個所 15から漏洩した電磁波が含まれている場合に は、 OFFとした時点で図 21 (b) に示すように受信レベルが低下し、 一方、 ON時に受信した電磁波に、 管 1の損傷個所 15から漏洩した電磁波が含まれて いないで外来ノイズのみを受信していた場合には、 図 21 (a) に示すように、 励振を OFFとしても受信レベルは変化しない。 従って、 OFF時の受信レベル と ON時の受信レベルとを比較することにより、 漏洩による電磁波を識別するこ とができ、 そして漏洩による電磁波により損傷個所を検出することができる。 O FF時と ON時の受信レベルの比較は、 作業員が行っても良いし、 自動化も可能 である。
図 20は、 本発明の方法を適用した他の構成を模式的に示すものであり、 図 1 9の構成要素と同様なものには同一の符号を付して説明を省略する。
この実施例では、 送信装置本体 7には自体で電磁波の励振の O N— O F Fが可 能な ON— OF F制御手段を設けると共に、 その ON— OF F動作に同期する信 号の送信手段 49を設けている。 一方、 受信装置本体 9には、 上記 ON— OFF 動作に同期する信号を受信して、動作状態を表示する受信手段 50を設けている。 図 20の構成においては、 送信装置本体 7側では、 記憶手段等に予め設定され た時間間隔で励振の O N— O F Fを行レ、、 また受信装置本体 9側では送信装置本 体 7側から送信される同期信号を受信して励振の ON— OFF状態を表示する。 従って受信装置本体 9側の作業員は、 励振の ON— OFF状態と受信レベルとか ら図 19の場合と同様に、探査において受信レベルの高い個所を検出した場合に、 この受信している電磁波に管 1の損傷個所 15から漏洩した電磁波が含まれてい るカ 否かを、 励振の OFF時の受信レベルと ON時の受信レベルとを比較する ことにより検出することができる。
以上に説明した各方法では、 送信装置により送信する電磁波は、 対象とする配 管系の管を電磁波の導波路とした場合における遮断周波数よりも高くして管内を 2G
伝播させるようにしているが、 次の 2つの形態では遮断周波数よりも低くしてい る。
まず一方の形態は、 図 2 2に示す形態であり、 これは送信装置 5の送信アンテ ナ 8をケーブル 5 1等により検査対象の配管系の管 1内に移動させながら、 管 1 を電磁波の導波路とした場合における遮断周波数よりも低い周波数の電磁波を送 信すると共に、 受信装置 6の受信アンテナ 1 0を送信アンテナ 8の移動に合わせ て移動させ、 漏洩する電磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置に よる電磁波の受信レベルがピークとなる送信アンテナ 8の位置により、 検査対象 の配管系の要素の対象位置を検出するようにしている。
このような検査を行うために、 送信装置 5側には、 送信装置本体 7と、 この送 信装置 7に長尺のアンテナ線を兼ねるケーブル 5 1により接続した送信アンテナ 8と、 ケーブル 5 1の送出装置 5 2と卷取装置 5 3を設置している。
このような構成において、 送出装置 5 2によりケーブル 5 1を繰り出して送信 アンテナ 8を移動させながら、 又はケーブル 5 1を卷取装置 5 3により巻き取つ て送信アンテナ 8を移動させながら、 管 1の遮断周波数よりも低い周波数の電磁 波を送信し、 これと同時に、 上述したような構成の受信アンテナ 1 0を送信アン テナ 8と連動させて移動させて、 管 1の損傷個所や継手等から漏洩する電磁波を 受信する。
送信ァンテナ 8からの電磁波は管 1内を伝播せず、 短い距離で大きく減衰して しまうので、 管 1の損傷個所 1 5や継手等の対象位置からの電磁波の漏洩量は、 送信アンテナ 8が対象位置に最も近い位置にあるときに最も大きくなり、 従って 対象位置の近辺における受信アンテナ 1 0を介しての受信装置 6による電磁波の 受信レベルの変化が非常に大きくなり、 ピークがより明確になるため、 ピークに よる対象位置の検出精度が高い。 また、 上述したように周波数を低くすることが できるので、 埋設管における土等による減衰が低く、 受信感度を向上することが できる。 次の一つの形態は、 前の形態の送信装置と受信装置を逆に配置したもので、 こ の方法では、 図示は省略するが、 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の 外部において管に沿って移動させながら配管系の外部から、 管を電磁波の導波路 とした場合における遮断周波数よりも低い周波数の電磁波を送信すると共に、 受 信装置の受信アンテナを送信アンテナの移動に合わせて管内を移動させ、 外部か ら管内に侵入した電磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による 電磁波の受信レベルがピークとなる受信アンテナの位置により、 検査対象の配管 系の要素の対象位置を検出する。
このようにすることにより、 送信ァンテナから上記対象位置を通して侵入した 電磁波は管内を伝播しないため、 受信アンテナが対象位置に最も近い位置にある ときに最も大きくなり、 従ってこの場合にも対象位置の近辺における受信アンテ ナによる電磁波の受信レベルの変化が非常に大きくなり、 ピークがより明確にな るため、 ピークによる対象位置の検出精度が向上する。
またこれらの方法では、 管内にアンテナを移動させるケーブルの橾出し長を、 送出装置等により測定可能とすることにより、 配管系の経路長を測定することも できる。
また、 これらの 2つの方法に関しては、 その前の方法の場合と同様に電磁波を 搬送波とし、 適宜の情報信号により変調することにより、 受信している電磁波が 送信装置で送信した電磁波か、 ノィズかを容易に雜別することができるものであ る。 また送信レベル及び受信感度の調節も適宜行えるものである。
また、 受信アンテナを、 管の外部に移動させる方法では、 送信する電磁波を O N— O F Fして受信装置により受信する方法を適用することにより、 外来ノイズ の影響を低滅することができる。
更に次の形態は、 前 2者と同様に、 電磁波の周波数は、 管の遮断周波数以下と するものであるが、 管内に配置する受信アンテナ及び送信アンテナを長尺に構成 して移動の必要性をなくしたものである。 即ち、 図 2 4は、 この方法を概念的に示すもので、 上述したとおり、 軸と直交 する方向に指向性を有する多数の放射部が軸方向に連なった長尺の送信アンテナ 5 4を対象とする管 1の検査対象範囲に挿入して、 これらの放射部から電磁波を 放射し、 この状態において受信アンテナ 1 0、 そして必要ならば受信装置本体 9 を検査対象範囲の管 1に沿って移動させて、 漏洩する電磁波の探査を行うもので ある。
このように軸と直交する方向に指向性を有する多数の放射部が軸方向に連なつ た長尺の送信アンテナ 5 4を管 1の検査対象範囲に挿入して、 夫々の放射部から 電磁波を放射するので、 受信アンテナ 1 0側のみを検査対象範囲の管の外部に沿 つて移動させて、 漏洩する電磁波の探査を行うことができる。 電磁波は、 円形導 波管として管内を伝播させる必要がないので、 使用できる周波数は円形導波管と してのカツトオフ周波数以上に制限されない。
従って、 使用する電磁波の周波数を低くできることによる上記利点、 即ち土等 による減衰が少ないという利点を発揮できる。
この方法において使用する長尺の送信アンテナ 5 4の例としては、 トンネル等 における移動体通信用として利用されている漏れ同軸ケーブルや、 より対形漏れ ケーブルを利用することができ、 このようなケーブルは、 従来から広く使用され ている管内探査機器等の駆動用ケーブルをガス管の活き状態で移動可能な挿入機 構等を利用して管 1内に挿入することができる。
この他、 長尺の送信ァンテナ 5 4としては、 ヘリカル線 1卷の長さを、 放射す べき電磁波の波長よりも極めて小さくしたり、 又は波長の n倍 (nは 2以上の整 数) として指向性を軸と直交する方向に調節したヘリカルアンテナを長尺に配設 して構成することができ、 へリカル線を絶縁物で被覆してケーブル状に構成する ことにより、 上述したケーブルと同様な取扱を行うことができる。
以上の他、 送信アンテナ 5 4は、 多数の小アンテナをケーブル状に連設して構 成する等の適宜の構成とすることができる。 以上の方法では送信アンテナの方を長尺にして管内に配置しているが、 受信ァ ンテナ側を長尺にして管内に配置し、 送信アンテナ側を管の外部において管に沿 つて移動させながら電磁波を送信するように構成することもできる。
また、 これらの 2つの方法に関しては、 その前の方法の場合と同様に電磁波を 搬送波とし、 適宜の情報信号により変調することにより、 受信している電磁波が 送信装置で送信した電磁波か、 ノィズかを容易に識別することができるものであ る。 また送信レベル及び受信感度の調節も適宜行えるものである。
また、 受信アンテナを、 管の外部に移動させる方法では、 送信する電磁波を O N-O F Fして受信装置により受信する方法を適用することにより、 外来ノイズ の影響を低減することができる。 産業上の利用可能性 本発明は以上のとおりであるので、 例えば検査対象の配管系が、 都市ガス供給 系統である場合には、 ガス管からのガスの漏洩を、 漏洩したガスに基づいてでは なく、 漏洩した個所自体を電磁波により検出するものであるから、 その個所を正 確に検出するのに有用であり、 また配管系の他の要素として、 継手等の位置や、 経路の長さ等を検出するのにも適用することができる。 そして、 本発明は、 この 他、 各種配管系において管の損傷個所等を検出するのに適用することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 送信装置の送信アンテナにより検査対象の配管系の管の適所に電磁波を励振 して管内を伝播させると共に、 受信装置の受信アンテナを外部において管に沿つ て移動させ、 漏洩する電磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置に よる電磁波の受信レベルがピークとなる受信アンテナの位置により、 検査対象の 配管系の要素の対象位置を検出することを特徴とする電磁波による配管系の要素 の検査方法 2 . 電磁波の周波数は経時的に変化させることを特徴とする請求項 1記載の電磁 波による配管系の要素の検査方法
3 . 受信装置による漏洩電磁波の受信は、 送信装置による電磁波の励振が O Nの 状態において行うと共に、 送信装置による電磁波の励振を一時的に O F Fとした 状態においても行い、 O F F時の受信信号を O N時の受信信号と比較することに より、 漏洩による電磁波を識別することを特徴とする請求項 1記載の電磁波によ る配管系の要素の検査方法
4 . 送信装置により検査対象の配管系の系内を伝播させる電磁波を変調すること を特徴とする請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の電磁波による配管系の要素の 検査方法
5 . 送信装置により検査対象の配管系の管に励振する電磁波を変調し、 受信装置 に受信された電磁波と送信装置により送信した電磁波を変調信号にぉレヽて比較し て時間差を求め、 この時間差から、 励振個所から漏洩個所までの伝搬距離を除い た距離に対応する伝搬時間を減じて、 励振個所から漏洩個所までの電磁波の伝搬 時間を測定することにより、 励振個所から漏洩個所までの配管系の距離を求める ことを特徴とする請求項 1記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
6 . 送信装置に、 これから発する電磁波の強度を調整する調整装置を設けたこと を特徴とする請求項 1に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
7 . 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の外部において管に沿って移動 させながら配管系の外部から電磁波を送信すると共に、 外部から配管系内に侵入 して管内を伝播した電磁波を管の適所に設置した受信アンテナを介して受信装置 により受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による電磁波の受信レベル がピークとなる送信アンテナの位置により、 検査対象の配管系の要素の対象位置 を検出することを特徴とする電磁波による配管系の要素の検査方法
8 . 電磁波の周波数は経時的に変化させることを特徴とする請求項 7記載の電磁 波による配管系の要素の検査方法
9 . 受信装置による侵入電磁波の受信は、 送信装置による電磁波の励振が O Nの 状態にぉレ、て行うと共に、 送信装置による電磁波の励振を一時的に O F Fとした 状態においても行い、 O F F時の受信信号を O N時の受信信号と比較することに より、 送信装置による電磁波を識別することを特徴とする請求項 7記載の電磁波 による配管系の要素の検査方法
1 0 . 送信装置により検査対象の配管系の系内を伝播させる電磁波を変調するこ とを特徴とする請求項 7記載の電磁波による配管系の要素の検査方法 送信装置により検査対象の配管系の管に励振する電磁波を変調し、 受信装 置に受信された電磁波と送信装置により送信した電磁波を変調信号にぉレ、て比較 して時間差を求め、 この時間差から、 励振個所から漏洩個所までの伝搬距離を除 いた距離に対応する伝搬時間を滅じて、 励振個所から漏洩個所までの電磁波の伝 搬時間を測定することにより、 励振個所から漏洩個所までの配管系の距離を求め ることを特徴とする請求項 7記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
1 2 . 送信装置に、 これから発する電磁波の強度を調整する調整装置を設けたこ とを特徴とする請求項 7記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
1 3 . 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の管内に移動させながら電磁 波を励振して管内を伝播させると共に、 受信装置の受信アンテナを外部において 送信アンテナの移動に合わせて管に沿って移動させ、 漏洩する電磁波を受信して 配管系の要素の検査を行い、 受信装置による電磁波の受信レベルがピークとなる 受信アンテナ又は送信アンテナの位置により、 検査対象の配管系の要素の对象位 置を検出することを特徴とする電磁波による配管系の要素の検査方法
1 4 . 受信装置による漏洩電磁波の受信は、 送信装置による電磁波の励振が O N の状態において行うと共に、 送信装置による電磁波の励振を一時的に O F Fとし た状態にぉレ、ても行い、 O F F時の受信信号を O N時の受信信号と比較すること により、 漏洩による電磁波を識別することを特徴とする請求項 1 3記載の電磁波 による配管系の要素の検査方法
1 5 . 送信装置により検査対象の配管系の系内を伝播させる電磁波を変調するこ とを特徴とする請求項 1 3又は 1 4記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
1 6 . 送信装置に、 これから発する電磁波の強度を調整する調整装置を設けたこ とを特徴とする請求項 1 3記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
1 7 . 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の外部において管に沿って移 動させながら配管系の外部から電磁波を送信すると共に、 受信装置の受信アンテ ナを送信アンテナの移動に合わせて管内を移動させながら外部から配管系内に侵 入した電磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による電磁波の受 信レベルがピークとなる受信アンテナ又は送信アンテナの位置により、 検査対象 の配管系の要素の対象位置を検出することを特徴とする電磁波による配管系の要 素の検査方法
1 8 . 受信装置による侵入電磁波の受信は、 送信装置による電磁波の励振が O N の状態において行うと共に、 送信装置による電磁波の励振を一時的に O F Fとし た状態においても行い、 O F F時の受信信号を ON時の受信信号と比較すること により、 送信装置による電磁波を識別することを特徴とする請求項 1 7記載の電 磁波による配管系の要素の検査方法
1 9 . 送信装置により検査対象の配管系の系内を伝播させる電磁波を変調するこ とを特徴とする請求項 1 7記載の電磁波による配管系の要素の検査方法 2 0 . 送信装置に、 これから発する電磁波の強度を調整する調整装置を設けたこ とを特徴とする請求項 1 7記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
2 1 . 検査対象の配管系の管の壁を穿孔すると共に雌ねじ部を形成してアンテナ 取付孔を構成し、 中心にプローブを突設すると共に外側部材に雄ねじ部を形成し た同軸状アンテナを雌ねじ部をもってアンテナ取付孔に取り付けてプローブを管 内に位置させてアンテナを構成することを特徴とする請求項 1〜 1 2までのいず れか 1項に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
2 2 . 検査対象の配管系の管の端部を切断し、 この端部を塞ぐ盖に同軸状にプロ ーブを突設した同軸状アンテナを構成し、 蓋を端部に取付けてアンテナを構成し たことを特徴とする請求項 1〜1 2までのいずれか 1項に記載の電磁波による配 管系の要素の検査方法
2 3 . 検査対象の配管系の管の延長上に設置されているティーの横側の開口部を 塞ぐ蓋の内側にプローブを突出構成すると共に、 プローブと電磁波の発振装置と を同軸ケーブルにより接続し、 蓋を取り付けた状態においてプローブをティー内 に位置させてアンテナを構成することを特徴とする請求項 1〜 1 2までのいずれ か 1項に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
2 4 . 蓋はティーの開口部に螺合して固定する構成とし、 蓋とティ一の開口部端 間に Oリング状のシールド材を介在させることを特徴とする請求項 2 3記載の電 磁波による配管系の要素の検査方法
2 5 . 蓋はティーの開口部に螺合して固定する構成とし、 螺合部にシールド材を 介在させることを特徴とする請求項 2 3記載の電磁波による配管系の要素の検査 方法
2 6 . 検査対象の配管系の管の延長上に設置されているティーの横側の開口部を 塞ぐ蓋の内側にループを突出構成すると共に、 ループと電磁波の発振装置とを同 軸ケーブルにより接続し、 蓋を取り付けた状態においてループをティ一内に位置 させて送信アンテナを構成することを特徴とする請求項 1〜1 2のいずれか 1項 に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
27. 蓋はティーの開口部に螺合して固定する構成とし、 蓋とティーの開口部端 間に Oリング状のシールド材を介在させることを特徴とする請求項 26記載の電 磁波による配管系の要素の検査方法
28. 蓋はティーの開口部に螺合して固定する構成とし、 螺合部にシールド材を 介在させることを特徴とする請求項 26記載の電磁波による配管系の要素の検査 方法
29. ループは、 その軸方向を、 ティーの軸方向に向けたことを特徴とする請求 項 26記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
30. ループは、 その軸方向を、 ティーの内周の接線方向に向けたことを特徴と する請求項 26記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
31. 電磁波の周波数は掃引により連続的に変化させることを特徴とする請求項 2又は 8記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
32. 電磁波の周波数はステップ的に変化させることを特徴とする請求項 2又は 8記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
33. 送信装置側に、 電磁波の励振の ON— OFF制御手段を構成すると共に、 受信装置に ON— OFF制御手段の遠隔操作スィッチを構成し、 受信装置側で O N— OFF制御手段を操作する構成としたことを特徴とする請求項 3, 9又は 1 4記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
34. 送信装置側に、 電磁波の励振の ON— OFF制御手段を構成して、 自体で ON— OFF制御を行うと共に ON— OFF動作に同期する信号を受信装置側に 送信して、 受信装置側において ON— OFF状態を検出可能に構成したことを特 徴とする請求項 3, 9又は 14記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
35.電磁波は、人が認識可能な情報信号で変調することを特徴とする請求項 4, 10, 15, 19のいずれか 1項に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
36. 時間差は、 受信装置により検出した電磁波と送信装置により送信した電磁 波の変調信号の位相差により測定することを特徴とする請求項 5又は 1 1記載の 電磁波による配管系の要素の検査方法
37. 送信装置における電磁波の送信と、 受信装置における電磁波の受信に際し てパルス圧縮手法を適用することを特徴とする請求項 5又は 1 1記載の電磁波に よる配管系の要素の検査方法
38. 調整装置は受信装置における受信レベルに対応させて調整することを特徴 とする請求項 6, 12, 16, 20のいずれか 1項記載の電磁波による配管系の 要素の検査方法
39. 検査対象の配管系の要素は管であり、 検出対象位置は管に生じた腐食孔等 の損傷個所であることを特徴とする請求項 1〜 20のいずれか 1項に記載の電磁 波による配管系の要素の検査方法 40. 検査対象の配管系の要素は、 露出していない部分の継手であり、 検出対象 位置は継手自体の位置であることを特徴とする請求項 1〜 20のいずれか 1項に 記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
4 1 . 受信装置による電磁波の受信レベルにより検査対象の継手の状態を推定す ることを特徴とする請求項 4 0記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
4 2 . 検査対象の継手から漏洩する電磁波を受信装置で受信することにより継手 の位置を検出した後、 電磁波の受信レベルにより継手の状態を推定することを特 徴とする請求項 4 1記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
4 3 . 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の管内に移動させながら、 管 を電磁波の導波路とした場合における遮断周波数よりも低い周波数の電磁波を送 信すると共に、 受信装置の受信アンテナを外部において送信アンテナの移動に合 わせて移動させ、 漏洩する電磁波を受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装 置による電磁波の受信レベルがピークとなる送信アンテナの位置により、 検査対 象の配管系の要素の対象位置を検出することを特徴とする電磁波による配管系の 要素の検査方法
4 4 . 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の外部において管に沿って移 動させながら配管系の外部から、 管を電磁波の導波路とした場合における遮断周 波数よりも低い周波数の電磁波を送信すると共に、 受信装置の受信アンテナを送 信アンテナの移動に合わせて管内を移動させ、 外部から管内に侵入した電磁波を 受信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による電磁波の受信レベルがピー クとなる受信アンテナの位置により、 検査対象の配管系の要素の対象位置を検出 することを特徴とする電磁波による配管系の要素の検査方法
4 5 . 軸と直交する方向に指向性を有する多数の放射部を軸方向に連ねて長尺に 構成した送信アンテナを、 検査対象の配管系の管の検査対象の範囲に挿入して送 信装置により管内から電磁波を放射すると共に、 受信装置の受信アンテナを配管 系の外部において上記検査対象範囲の管に沿って移動させ、 漏洩する電磁波を受 信して配管系の要素の検査を行い、 受信装置による電磁波の受信レベルがピーク となる受信アンテナの位置により、 検査対象の配管系の要素の対象位置を検出す ることを特徴とする電磁波による配管系の要素の検査方法
4 6 . 軸と直交する方向に指向性を有する多数の放射部を軸方向に連ねて長尺に 構成した受信アンテナを、 検査対象の配管系の管の検査対象の範囲に挿入して受 信装置と接続すると共に、 送信装置の送信アンテナを検査対象の配管系の外部に おいて上記検査対象範囲の沿って移動させながら配管系の外部から電磁波を送信 し、 外部から管内に侵入する電磁波を電磁波を受信装置により受信して配管系の 要素の検査を行い、 受信装置による電磁波の受信レベルがピークとなる送信アン テナの位置により、 検査対象の配管系の要素の対象位置を検出することを特徴と する電磁波による配管系の要素の検査方法
4 7 . 長尺のアンテナは、 指向性を軸と直交する方向に調節した長尺のヘリカル アンテナとしたことを特徴とする請求項 4 5又は 4 6記載の電磁波による配管系 の要素の検査方法
4 8 . 長尺のアンテナは、 漏れ同軸ケーブルとしたことを特徴とする請求項 4 5 又は 4 6記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
4 9 . 長尺のアンテナは、 より対形漏れケーブルとしたことを特徴とする請求項 4 5又は 4 6記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
5 0 . 送信装置の送信アンテナにより発する電磁波を変調することを特徴とする 請求項 4 3〜4 6のいずれか 1項に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
5 1 . 電磁波は、 人が認識可能な情報信号で変調することを特徴とする請求項 5 0項に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
5 2 . 受信装 gによる漏洩電磁波の受信は、 送信装置による電磁波の励振が O N の状態において行うと共に、 送信装置による電磁の励振を一時的に O F Fとした 状態にぉ 、ても行い、 O F F時の受信信号を O N時の受信信号と比較することに より、 漏洩による電磁波を識別することを特徴とする請求項 4 3〜4 6のいずれ 力 > 1項に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
5 3 . 送信装 gに、 これから発する電磁波の強度を調整する調整装置を設けたこ とを特徴とする請求項 4 3〜4 6のいずれか 1項に記載の電磁波による配管系の 要素の検査方法
5 4 . 調整装置は受信装置における受信レベルに対応させて調整することを特徴 とする請求項 5 3に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法 5 5 . 検査対象の配管系の要素は管であり、 検出対象位置は管に生じた腐食孔等 の損傷個所であることを特徴とする請求項 4 3〜4 6のいずれか 1項に記載の電 磁波による配管系の要素の検査方法
5 6 . 検査対象の配管系の要素は、 露出していない部分の継手であり、 検出対象 位置は継手自体の位置であることを特徴とする請求項 4 3〜4 6のいずれか 1項 に記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
5 7 . 受信装置による電磁波の受信レベルにより検査対象の継手の状態を推定す ることを特徴とする請求項 4 3〜4 6記載の電磁波による配管系の要素の検査方 法
5 8 . 検査対象の継手から漏洩する電磁波を受信装置で受信することにより継手 の位置を検出した後、 電磁波の受信レベルにより継手の状態を推定することを特 徴とする請求項 5 7記載の電磁波による配管系の要素の検査方法
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