JPWO2015141129A1 - SOUND SPEED CALCULATION DEVICE, SOUND SPEED CALCULATION METHOD, AND SOUND SPEED CALCULATION PROGRAM - Google Patents
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Abstract
第1の振動検出部110Aは、構造物(配管900等)を伝搬する第1の振動W10を検出する。第2の振動検出部110Bは、構造物を伝搬する第2の振動W20を検出する。立ち上がり時間差算出部121は、第1の振動W10が立ち上がる第1の立ち上がり時間taと、第2の振動W20が立ち上がる第2の立ち上がり時間tbとの時間差である立ち上がり時間差Δtを算出する。相関関数算出部122は、第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。音速算出部123は、相関関数と、立ち上がり時間差Δtと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、構造物の音速cを算出する。これにより、構造物(配管900等)の音速をより正確に算出できる。110 A of 1st vibration detection parts detect the 1st vibration W10 which propagates structures (piping 900 grade). The second vibration detection unit 110B detects the second vibration W20 that propagates through the structure. The rise time difference calculation unit 121 calculates a rise time difference Δt that is a time difference between the first rise time ta when the first vibration W10 rises and the second rise time tb when the second vibration W20 rises. The correlation function calculation unit 122 calculates a correlation function between the first vibration W10 and the second vibration W20. The sound speed calculation unit 123 calculates the sound speed c of the structure based on the correlation function, the rise time difference Δt, and the distance D between the first vibration detection unit 110A and the second vibration detection unit 110B. Thereby, the sound speed of the structure (such as the pipe 900) can be calculated more accurately.
Description
本発明は、音速算出装置等に関し、例えば、配管などの構造物を伝搬する振動の音速を算出するものに関する。 The present invention relates to a sound velocity calculation device and the like, for example, to a device that calculates a sound velocity of vibration propagating through a structure such as a pipe.
近年、上水道網における漏水やガス管のガス漏れ、化学プラントにおける各種配管の漏洩検知技術として、種々の手法が提案され実用化がなされている。この漏洩検知技術の代表例として、振動センサを用いた検査法(非破壊検査法)が広く知られている。 In recent years, various techniques have been proposed and put into practical use as techniques for detecting water leaks in waterworks networks, gas leaks in gas pipes, and leaks in various pipes in chemical plants. As a representative example of this leakage detection technique, an inspection method using a vibration sensor (non-destructive inspection method) is widely known.
この非破壊検査法では、配管や配管と接する箇所(例えば配管が埋設されている箇所)に近い地表面およびマンホールなどに振動センサを設置し、配管の漏洩によって生じる振動を検出する。 In this non-destructive inspection method, vibration sensors are installed on the ground surface and manholes near pipes and places where they are in contact with the pipes (for example, places where pipes are buried), and vibrations caused by pipe leakage are detected.
より具体的には、例えば、相関法による非破壊検査法が知られている。この検査方法では、漏洩箇所の位置特定は、漏洩箇所を挟んだ2つの振動を検知する振動センサの相互相関係数から求めた時刻差より求めた音速と、2つのセンサ間距離とから算出することが出来る。すなわち、まず、漏洩個所を両側で挟むように、一対の振動センサを、所定の距離を隔てて配管等に配置する。漏洩によって生じる振動音(漏洩振動)は配管等を伝搬する。この漏洩によって生じる振動音が一対の振動センサの各々に到達する時間を測定する。そして、振動の到達時間の2つの測定値の差分(振動の到達時間差)と、予め設定された音速の積から、流体漏洩位置を推測する。このとき、振動の到達時間差の算出では、時系列データの相互相関関数を算出し、当該相互相関関数の最大値となる時間を用いる。 More specifically, for example, a nondestructive inspection method using a correlation method is known. In this inspection method, the location of the leaking part is calculated from the sound speed obtained from the time difference obtained from the cross-correlation coefficient of the vibration sensor that detects two vibrations sandwiching the leaking part and the distance between the two sensors. I can do it. That is, first, a pair of vibration sensors are arranged on a pipe or the like at a predetermined distance so as to sandwich the leaking part on both sides. Vibration sound (leakage vibration) caused by leakage propagates through piping and the like. The time for the vibration sound generated by this leakage to reach each of the pair of vibration sensors is measured. Then, the fluid leakage position is estimated from the product of the difference between the two measured values of the vibration arrival time (vibration arrival time difference) and a preset sound velocity. At this time, in calculating the arrival time difference of vibration, a cross-correlation function of time-series data is calculated, and a time corresponding to the maximum value of the cross-correlation function is used.
これに関連する発明として、特許文献1には、配管の漏洩検知部周囲の圧力を減圧させ、漏洩部から空気を流入させることで、配管内または配管壁に伝搬してきた音波を探知する技術が開示されている。また、関連する発明が、特許文献2、3にも開示されている。
As an invention related to this,
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、配管内を伝搬する音速は、当該配管内に流体が流れている場合、配管の材質、形状および外部環境により大きく変化する。このため、配管内を伝搬する音速を正確に算出することが困難であるという問題があった。
However, in the technique described in
前述の通り、配管等に設置して時刻を同期した2点の振動センサの周囲を強制加振した際の各振動センサ信号の立ち上り波形の時間差、又は相互相関関数により求めた時間差から音速を算出する。この際に、各振動センサには加振した振動が伝搬し到達するまでの間に配管で振動の減衰が生じ、到達した信号が同じモードの振動が伝搬しているとは限らない。これにより、立ち上がり時間、および相互相関係数においても精確な音速を調べることが困難となることが、上記問題発生の原因である。 As described above, the sound speed is calculated from the time difference of the rising waveform of each vibration sensor signal or the time difference obtained by the cross-correlation function when the vibration sensor is forcedly vibrated around two vibration sensors that are installed in piping and the like. To do. At this time, the vibration is attenuated in the pipes until the vibrations that are vibrated propagate to and reach the vibration sensors, and the arrived signal does not necessarily propagate the vibrations in the same mode. As a result, it is difficult to accurately determine the sound speed in terms of rise time and cross-correlation coefficient, which is the cause of the above problem.
また、強制加振後の立ち上がり波形には、高次モードや高調波などが重畳しており、相互相関関数を用いて音速を正確に求めることが困難である。 In addition, higher-order modes and higher harmonics are superimposed on the rising waveform after forced excitation, and it is difficult to accurately determine the sound speed using the cross-correlation function.
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、構造物の音速をより正確に算出することができる技術を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a situation, and the objective of this invention is providing the technique which can calculate the sound speed of a structure more correctly.
本発明の音速算出装置は、構造物を伝搬する振動を第1の振動として検出する第1の振動検出手段と、前記構造物を伝搬する振動を第2の振動をとして検出する第2の振動検出手段と、前記第1の振動と前記第2の振動の間で相関関数を算出する相関関数算出手段と、前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する指標設定手段と、前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数と、前記指標設定手段により算出された前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する音速算出手段とを備えている。 The sound speed calculation device of the present invention includes a first vibration detecting unit that detects a vibration propagating through a structure as a first vibration, and a second vibration that detects a vibration propagating through the structure as a second vibration. Among a plurality of peak values included in the correlation function calculated by the detection means, correlation function calculation means for calculating a correlation function between the first vibration and the second vibration, and the correlation function calculation means Index setting means for setting an index for selecting any one of the peak values; the correlation function calculated by the correlation function calculating means; the index calculated by the index setting means; and the first Sound speed calculating means for calculating the sound speed of the structure based on the distance between the vibration detecting means and the second vibration detecting means.
本発明の制御装置は、構造物を伝搬する振動を第1および第2の振動検出手段に第1および第2の振動として検出させる第1および第2の振動検出指示信号を出力し、前記第1および第2の振動検出指示信号に従って検出された前記第1および前記第2の振動の間で相関関数を算出させる相関関数算出指示信号を出力し、前記相関関数算出指示信号に従って算出された前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定させる指標設定指示信号を出力し、前記相関関数算出指示信号に従って算出された前記相関関数と、前記指標設定指示信号に従って算出された前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出させる音速算出指示信号を出力する。 The control device of the present invention outputs first and second vibration detection instruction signals that cause the first and second vibration detection means to detect vibration propagating through the structure as first and second vibrations, and Outputting a correlation function calculation instruction signal for calculating a correlation function between the first and second vibrations detected according to the first and second vibration detection instruction signals, and calculating the correlation function calculation instruction signal according to the correlation function calculation instruction signal; Outputting an index setting instruction signal for setting an index for selecting any one of a plurality of peak values included in the correlation function, the correlation function calculated according to the correlation function calculation instruction signal, A sound speed calculation for calculating the sound speed of the structure based on the index calculated according to the index setting instruction signal and the distance between the first vibration detecting means and the second vibration detecting means. And it outputs an instruction signal.
本発明の信号処理装置は、第1および第2の振動検出部から入力される第1および第2の振動の間で相関関数を算出する相関関数算出手段と、前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する指標設定手段と、前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数と、前記指標設定部により算出された前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する音速算出手段とを備えている。 The signal processing apparatus according to the present invention is calculated by a correlation function calculating unit that calculates a correlation function between the first and second vibrations input from the first and second vibration detecting units, and the correlation function calculating unit. Index setting means for setting an index for selecting any one of the plurality of peak values included in the correlation function; the correlation function calculated by the correlation function calculating means; and the index setting And a sound speed calculating means for calculating the sound speed of the structure based on the index calculated by the section and the distance between the first vibration detecting means and the second vibration detecting means.
本発明の音速算出方法は、構造物を伝搬する振動を第1の振動として第1の振動検出手段により検出し、前記構造物を伝搬する振動を第2の振動として第2の振動検出手段により検出し、前記第1の振動と前記第2の振動の間で相関関数を算出し、前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定し、前記相関関数と、前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する。 According to the sound velocity calculation method of the present invention, the vibration propagating through the structure is detected as the first vibration by the first vibration detecting means, and the vibration propagating through the structure is detected as the second vibration by the second vibration detecting means. Detecting, calculating a correlation function between the first vibration and the second vibration, and setting an index for selecting one of the plurality of peak values included in the correlation function The sound speed of the structure is calculated based on the correlation function, the index, and the distance between the first vibration detection means and the second vibration detection means.
本発明の記憶媒体は、構造物を伝搬する振動を第1の振動として第1の振動検出手段により検出し、前記構造物を伝搬する振動を第2の振動として第2の振動検出手段により検出し、前記第1の振動と前記第2の振動の間で相関関数を算出し、前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定し、前記相関関数と、前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する処理をコンピュータに行わせるプログラムを記憶する。 The storage medium of the present invention detects the vibration propagating through the structure as the first vibration by the first vibration detecting means, and detects the vibration propagating through the structure as the second vibration by the second vibration detecting means. Calculating a correlation function between the first vibration and the second vibration, and setting an index for selecting any one of the plurality of peak values included in the correlation function; A program for causing a computer to perform a process of calculating a sound speed of the structure based on the correlation function, the index, and a distance between the first vibration detection unit and the second vibration detection unit is stored. .
本発明にかかる音速算出装置等によれば、音速をより正確に算出することができる。 According to the sound speed calculation device and the like according to the present invention, the sound speed can be calculated more accurately.
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態における音速算出装置100の構成について説明する。<First Embodiment>
The configuration of the sound
図1は、本発明の第1の実施の形態における音速算出装置100のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a sound
図1に示されるように、音速算出装置100は、少なくとも第1の振動検出部110Aと、第2の振動検出部110Bと、信号処理部120とを備えている。
As shown in FIG. 1, the sound
図1に示されるように、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bは、無線または有線により、信号処理部120に接続されている。第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bは、配管や建築物や橋等の構造物(不図示)に取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the first vibration detection unit 110 </ b> A and the second vibration detection unit 110 </ b> B are connected to the
第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bは、所定方向の振動を検知できるセンサである。第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bは、検出した振動の振幅および周波数に応じた電気信号を検知信号として信号処理部120に入力する。より具体的には、第1の振動検出部110Aは、構造物を伝搬する振動を、第1の振動として検出する。そして、第1の振動検出部110Aは、第1の振動を信号処理部120に入力する。また、第2の振動検出部110Bは、構造物を伝搬する振動を、第2の振動として検出する。そして、第2の振動検出部110Bは、第2の振動を信号処理部120に入力する。なお、第1または第2の振動には、弾性波も含まれる。
The first
第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bには、例えば、圧電式振動センサや電磁式振動センサ、静電容量型加速度センサ、光学式速度センサ、動ひずみセンサ、超音波センサ、マイクなどを用いることができる。
The first
図1に示されるように、信号処理部120は、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bと、無線または有線により、接続されている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示されるように、信号処理部120は、少なくとも、相関関数算出部122と、音速算出部123と、指標設定部125とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
相関関数算出部122は、第1の振動と前記第2の振動の間で相関関数を算出する。相関関数算出部122の動作の詳細は、動作説明内で説明する。
The correlation
音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、後述の指標設定部125により設定された指標とに基づいて、構造物の音速cを算出する。音速算出部123の動作の詳細は、動作説明内で説明する。
The sound
指標設定部125は、相関関数算出部122により算出された相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する。指標設定部125の動作の詳細は、動作説明内で説明する。
The
次に、本発明の第1の実施の形態における音速算出装置100の動作について説明する。
Next, the operation of the sound
図2は、音速算出装置100の動作フローを示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation flow of the sound
図2に示されるように、まず、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bを、配管等の構造物に設置する(ステップ(STEP:以下、Sと称する)S1)。ここでは、構造物は、配管900であるとする。配管900は、例えば地中に埋設されている。また、配管900の内部には、流体(水など)が流れている。なお、ここでは、構造物を配管900として説明するが、構造物は配管900に限定されない。
As shown in FIG. 2, first, the first
図3は、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bを配管900に設置した状態を示す図である。図3に示されるように、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bは、互いに離間して配管900に設けられている。ここでは、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離は、Dとした。第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bは、道路(不図示)上のマンホール(不図示)を開けて、配管900に取り付けられる。また、好ましくは、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bは、信号処理部120を介して、互いに同期されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state where the first vibration detection unit 110 </ b> A and the second vibration detection unit 110 </ b> B are installed in the
図2に戻って、次に、ハンマリングの処理を行う(S2)。すなわち、図3に示されるように、インパルスハンマ130で配管900を叩いて、配管900を強制的に加振する。インパルスハンマ130は、本発明の加振部に相当する。
Returning to FIG. 2, the hammering process is performed (S2). That is, as shown in FIG. 3, the
図2に戻って、次に、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの各々が、構造物を伝搬する振動を、第1の振動W10および第2の振動W20として、それぞれ取得する(S3)。なお、S3の処理は、本発明の第1の振動検出ステップおよび第2の振動検出ステップに対応する。
Returning to FIG. 2, next, each of the first
なお、第1の振動W10と第2の振動W20の波形の例は、後の実施の形態の説明中で示す。 Note that examples of waveforms of the first vibration W10 and the second vibration W20 will be described later in the description of the embodiment.
次に、指標設定部125は、相関関数算出部122により算出された相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する。なお、S4の処理は、本発明の指標設定ステップに対応する。
Next, the
次に、相関関数算出部122が、第1の振動W10および第2の振動W20の波形の切り出し処理を行い(S5)、相関処理を行う(S6)。なお、S6の処理は、本発明の相関関数算出ステップに対応する。なお、S5およびS6の処理の詳細は、後の実施の形態の説明中で説明する。
Next, the correlation
次に、音速算出部123が、配管900(構造物)の音速を算出する(S7)。
Next, the sound
具体的には、音速算出装置100では、音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、後述の指標設定部125により設定された指標とに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。
Specifically, in the sound
以上、本発明の第1の実施の形態における音速算出装置100の動作について、説明した。
Heretofore, the operation of the sound
音速算出装置100により算出された音速cを用いて、次のように、配管900に生じた漏洩孔(不図示)の位置を算出することができる。この算出方法の詳細は、後の実施の形態の説明中で説明する。
Using the sound speed c calculated by the sound
なお、第1の振動検出部110A、第2の振動検出部110B、指標設定部125、相関関数算出部122および音速算出部123へ指示信号を出力する制御装置140を新たに設けてもよい。
Note that a
図4は、制御装置140の信号出力関係を示す図である。図4に示されるように、制御装置140は、第1の振動検出部110Aに向けて、配管900を伝搬する振動を第1の振動として、第1の振動検出部に検出させる第1の振動検出指示信号を出力する。制御装置140は、第2の振動検出部110Bに向けて、配管900(構造物)を伝搬する振動を第2の振動として、第2の振動検出部に検出させる第2の振動検出指示信号を出力する。制御装置140は、指標設定部125に向けて、前記指標を設定させる指標設定指示信号を出力する。制御装置140は、相関関数算出部122に向けて、第1および第2の振動検出指示信号に従って検出された第1および第2の振動W10、W20の間で相関関数を算出させる相関関数算出指示信号を出力する。制御装置140は、相関関数算出指示信号に従って算出された相関関数と、指標設定指示信号に従って算出された指標と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出させる音速算出指示信号を出力する。これにより、前述した音速算出装置100の主要な機能を動作させる指示処理を、制御装置140に集約することができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a signal output relationship of the
以上のように、本発明の第1の実施の形態における音速算出装置100は、第1の振動検出部110A(第1の振動検出手段)と、第2の振動検出部110B(第2の振動検出手段)と、相関関数算出部122(相関関数算出手段)と、指標設定部125(指標設定手段)と、音速算出部123(音速算出手段)とを備えている。第1の振動検出部110Aは、構造物(例えば、配管900)を伝搬する振動を、第1の振動W10として検出する。第2の振動検出部110Bは、構造物を伝搬する振動を、第2の振動W20として検出する。相関関数算出部122は、第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。指標設定部125は、相関関数算出部122により算出された相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する。音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、指標設定部125により設定された指標と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、構造物の音速cを算出する。
As described above, the sound
このように、指標設定部125は、相関関数算出部122により算出された相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する。これにより、相関関数で示される第1の振動W10と第2の振動W20の間の位相差との比較対象として、指標を準備できる。また、相関関数算出部122は、第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。そして、音速算出部123は、相関関数で示される第1の振動W10と第2の振動W20の間の位相差と、指標とを対比する。相関関数は、第1の振動W10と第2の振動W20の間の位相差に対応する複数のピークを有する場合がある。このとき、音速算出部123は、複数のピークに対応する位相差のうちで、指標に最も近い位相差を選択する。これにより、第1の振動W10と第2の振動W20の間の位相差をより正確に算出することができる。そして、音速算出部123は、選択した位相差と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。この結果、音速算出装置100は、構造物(配管900)の音速cをより正確に算出することができる。
As described above, the
本発明の第1の実施の形態における制御装置140は、構造物(配管900)を伝搬する振動を第1および第2の振動検出部110A、110Bに第1および第2の振動W10、W20として検出させる第1および第2の振動検出指示信号を出力する。また、制御装置140は、第1および第2の振動検出指示信号に従って検出された第1および第2の振動W10、W20の間で相関関数を算出させる相関関数算出指示信号を出力する。制御装置140は、相関関数算出指示信号に従って算出された相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定させる指標設定指示信号を出力する。制御装置140は、相関関数算出指示信号に従って算出された相関関数と、指標設定指示信号に従って算出された前記指標と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、構造物(配管900)の音速cを算出させる音速算出指示信号を出力する。これにより、前述した音速算出装置100の主要な機能を動作させる指示処理を、制御装置140に集約することができる。
The
本発明の第1の実施の形態における信号処理装置は、相関関数算出部122と、指標設定部125と、音速算出部123とを備えている。相関関数算出部122は、第1および第2の振動検出部110A、110Bから入力される第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。指標設定部125は、相関関数算出部122により算出された相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する。音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、指標設定部125により設定された指標と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、構造物の音速cを算出する。本発明の信号処理装置は、信号処理部120に対応する。この信号処理装置によっても、前述した音速算出装置100と同様の効果を奏する。
The signal processing apparatus according to the first embodiment of the present invention includes a correlation
本発明の第1の実施の形態における音速算出方法は、第1の振動検出ステップと、第2の振動検出ステップと、相関関数算出ステップと、指標設定ステップと、音速算出ステップとを含んでいる。第1の振動検出ステップでは、構造物を伝搬する振動を第1の振動W10として、第1の振動検出部110Aにより検出する。第2の振動検出ステップでは、構造物を伝搬する振動を第2の振動W20として、第2の振動検出部110Bにより検出する。相関関数算出ステップでは、第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。指標設定ステップでは、相関関数算出ステップにより算出された相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する。音速算出ステップでは、相関関数算出ステップにより算出された相関関数と、前記指標設定ステップにより算出された前記指標と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、構造物の音速を算出する。この方法によっても、前述した音速算出装置100と同様の効果を奏する。
The sound speed calculation method according to the first embodiment of the present invention includes a first vibration detection step, a second vibration detection step, a correlation function calculation step, an index setting step, and a sound speed calculation step. . In the first vibration detection step, the vibration propagating through the structure is detected as the first vibration W10 by the first
本発明の第1の実施の形態における音速算出プログラムは、前述の音速算出方法で示したステップをコンピュータに行わせる。このプログラムによっても、前述した音速算出装置100と同様の効果を奏する。また、本発明の第1の実施の形態における記憶媒体は、前述の音速算出方法で示したステップをコンピュータに行わせるプログラムを記憶する。この記憶媒体によっても、前述した音速算出装置100と同様の効果を奏する。
The sound speed calculation program according to the first embodiment of the present invention causes a computer to perform the steps shown in the sound speed calculation method described above. This program also provides the same effects as the sound
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aの構成について説明する。<Second Embodiment>
The configuration of the sound
図5は、本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aのブロック図である。なお、図5では、図1で示した各構成要素と同等の構成要素には、図1に示した符号と同等の符号を付している。
FIG. 5 is a block diagram of a sound
図5に示されるように、音速算出装置100aは、少なくとも第1の振動検出部110Aと、第2の振動検出部110Bと、信号処理部120aとを備えている。
As shown in FIG. 5, the sound
ここで、図1と図5を対比する。図1では、信号処理部120は、相関関数算出部122と、音速算出部123と、指標設定部125とを備えていた。これに対して、図5では、信号処理部120aは、相関関数算出部122と、音速算出部123と、立ち上がり時間差算出部121とを備えている。この点で、図1と図5は互いに相違する。すなわち、図5に示される信号処理部120aは、図1の指標設定部125に代えて、立ち上がり時間差算出部121を備えている。
Here, FIG. 1 and FIG. 5 are compared. In FIG. 1, the
図5に示されるように、信号処理部120aは、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bと、無線または有線により、接続されている。
As shown in FIG. 5, the
図5に示されるように、信号処理部120aは、少なくとも、立ち上がり時間差算出部121と、相関関数算出部122と、音速算出部123とを備えている。
As shown in FIG. 5, the
立ち上がり時間差算出部121は、信号処理部120aから、第1の振動と、第2の振動を受け取る。そして、立ち上がり時間差算出部121は、第1の振動が立ち上がる時間(時刻)である第1の立ち上がり時間taと、第2の振動が立ち上がる時間(時刻)である第2の立ち上がり時間tbとの時間差である立ち上がり時間差Δtを算出する。立ち上がり時間差算出部121の動作の詳細は、動作説明内で説明する。なお、第1の立ち上がり時間taは、第1の振動の大きさが所定の閾値以上になった時をいう。同様に、第2の立ち上がり時間tbは、第2の振動の大きさが所定の閾値以上になった時をいう。
The rise time
音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、立ち上がり時間差算出部121により算出された立ち上がり時間差Δtとに基づいて、構造物の音速cを算出する。音速算出部123の動作の詳細は、動作説明内で説明する。
The sound
次に、本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aの動作について説明する。
Next, the operation of the sound
図6は、音速算出装置100aの動作フローを示す図である。なお、以下の説明では、図2の説明と同様の処理については、詳しい説明を省略し、簡潔に説明する。
FIG. 6 is a diagram showing an operation flow of the sound
図6に示されるように、まず、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bを、配管等の構造物に設置する(S1)。
As shown in FIG. 6, first, the first
次に、ハンマリングの処理を行う(S2)。 Next, a hammering process is performed (S2).
次に、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの各々が、構造物を伝搬する振動を、第1の振動W10および第2の振動W20として、第1の振動W10および第2の振動W20をそれぞれ取得する(S3)。
Next, each of the first
図7は、第1の振動W10と第2の振動W20の波形を示す図である。図7では、横軸を時間tとし、縦軸を振動レベル(例えば、振動加速度)とした。 FIG. 7 is a diagram illustrating waveforms of the first vibration W10 and the second vibration W20. In FIG. 7, the horizontal axis is time t, and the vertical axis is the vibration level (for example, vibration acceleration).
図6に戻って、次に、立ち上がり時間差算出部121が、立ち上がり時間差Δtを算出する(S8)。すなわち、立ち上がり時間差算出部121は、第1の振動が立ち上がる時間である第1の立ち上がり時間taと、第2の振動が立ち上がる第2の立ち上がり時間tbとの時間差である立ち上がり時間差Δtを算出する。なお、S8の処理は、本発明の立ち上がり時間差算出ステップに対応する。
Returning to FIG. 6, next, the rise time
ここで、第1の振動検出部110Aにより検出された第1の振動W10の立ち上がり時間taから、第2の振動検出部110Bにより検出された第2の振動W20の立ち上がり時間tbまでの間に、配管900や外環境での振動の減衰が生じる場合がある。第1の振動検出部110Aと第2の振動検出部110Bに同じように振動が伝搬するとは限らない。このため、立ち上がり時間差算出部121は、立ち上がり時間差Δtを算出するに際して、同じ伝搬振動の立ち上がりを見ているとは限らない。
Here, between the rise time ta of the first vibration W10 detected by the first
そこで、ここでは、第1および第2の振動W10、W20の立ち上がり時間ta、tbは、次の通り、設定されている。すなわち、まず、第1および第2の振動検出部110A、110Bにより検出される第1および第2の振動W10、W20に含まれる信号出力の暗振動の振動振幅レベルの平均値を取得する。この暗振動の振動レベルの平均値の2倍の値を閾値に設定する。そして、第1および第2の振動W10、W20の振動レベルのピークが5回連続で、設定した閾値を超えた場合、閾値を最初(1回目)に超えた時間を、第1および第2の振動W10、W20の立ち上がり時間ta、tbとする。なお、この時の閾値は、暗振動の振動振幅レベル平均値の2倍でなくても良い。また、閾値を超える回数は5回に限らないが、3回以上であることが望ましい。なお、ここでの閾値は、0(ゼロ)を振動の中心基準として振動を規定する場合、正値または負値のいずれであって構わない。
Therefore, here, the rising times ta and tb of the first and second vibrations W10 and W20 are set as follows. That is, first, an average value of the vibration amplitude levels of the dark vibration of the signal output included in the first and second vibrations W10 and W20 detected by the first and second
次に、相関関数算出部122が、第1の振動W10および第2の振動W20の波形の切り出し処理を行い(S5)、相関処理を行う(S6)。なお、S6の処理は、本発明の相関関数算出ステップに対応する。
Next, the correlation
ここで、図7に示されるように、第1の振動W10および第2の振動W20において、立ち上った直後の振動波形には様々な高次の振動モードや、高調波が多く含まれることがある。このため、異なる伝搬振動の観測が原因で、相互相関関数に誤差が生じ、精確な時間差を算出することが困難である場合がある。 Here, as shown in FIG. 7, in the first vibration W <b> 10 and the second vibration W <b> 20, the vibration waveform immediately after rising may include many high-order vibration modes and many harmonics. . For this reason, due to the observation of different propagation vibrations, an error occurs in the cross-correlation function, and it may be difficult to calculate an accurate time difference.
そこで、音速算出装置100aでは、相関関数算出部122は、時間を同期した第2の振動検出部110Bの立ち上がり時間tbから時間tmだけ経過した後の低次モードの減衰信号のみを相互相関処理する。なお、低次モードとは、例えば、減衰しない状態の最高次モード以下のモードをいう。これにより、高調波および高次モードの重畳による誤差を減らし、音速算出の精度を高めることができる。
Therefore, in the sound
まず、第1の振動W10および第2の振動W20の波形の切り出し処理(S5)について、説明する。 First, the waveform cut-out process (S5) of the first vibration W10 and the second vibration W20 will be described.
ここでは、相関処理(S6)で用いる波形の終端を決定する。強制加振後の振動において、第1の振動W10および第2の振動W20の振動が完全に減衰するまでの時間tv、twは、次のように算出される。まず、相関関数算出部122は、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bで検知した信号出力の暗振動の振動振幅レベルの平均値を取得する。相関関数算出部122は、この平均値の2倍とする閾値に設定する。そして、相関関数算出部122は、第1の振動W10および第2の振動W20の振動振幅レベルのピークが5回連続で閾値を下回った場合に、その5回目を各振動の減衰時間tv、twとする。この時の閾値は、暗振動の振動振幅レベル平均値の2倍でなくても良い。また、閾値を下回る回数は5回に限らないが、3回以上であることが望ましい。
Here, the end of the waveform used in the correlation process (S6) is determined. In the vibration after the forced excitation, the times tv and tw until the vibrations of the first vibration W10 and the second vibration W20 are completely attenuated are calculated as follows. First, the correlation
また、上述の通り、好ましくは、相関関数算出部122は、時刻を同期した第2の振動検出部110Bの立ち上がり時間tbから時間tm(図7を参照)だけ経過した後の低次モードの減衰信号のみを相互相関処理する。
In addition, as described above, preferably, the correlation
このときの時間tmは、相関関数算出部122により、次のように算出される。すなわち、高次モード、高調波が減衰した後の減衰波形を抽出するために、相関関数算出部122は、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bにより取得された第1の振動W10および第2の振動W20のピークを取っていく。そして、低次モードのみが残り、各ピークの時間間隔が一定となった波形が、相関関数算出部122により減衰振動と設定される。例えば、ある時間tが経過した後の第1および第2の振動W10、W20の振動波形の時間間隔が5回連続で一定値になった時、相関関数算出部122は、始めのピークを立ち上がりからの時間tmとする。時間tmを設定するための閾値の回数は5回に限らないが、3回以上であることが好ましい。
The time tm at this time is calculated by the
図7の説明では、時間tmの決め方は、立ち上がり時間tbを基準に設定した。一方、減衰波形の終端から遡って決定することも可能である。例えば、次の通り、時間tmを設定できる。上記に記述した第1および第2の振動W10、W20の信号出力の暗振動の振動振幅レベルの平均値の2倍を閾値とする。第1および第2の振動W10、W20の振幅レベルのピークが5回連続で下回った場合に、その5回目を振動の減衰時間とする。そして、その減衰波形終端からピークを遡り低次モードのみが残り、ピークの時間間隔が5回連続で一定とならなくなったピークを、立ち上がりからの時間tmに設定できる。 In the description of FIG. 7, the method of determining the time tm is set based on the rise time tb. On the other hand, it is also possible to determine retroactively from the end of the attenuation waveform. For example, the time tm can be set as follows. The threshold value is twice the average value of the vibration amplitude level of the dark vibration of the signal output of the first and second vibrations W10 and W20 described above. When the peak of the amplitude level of the first and second vibrations W10 and W20 falls continuously five times, the fifth time is set as the vibration attenuation time. A peak in which only the low-order mode remains after going back from the end of the attenuation waveform and the peak time interval is not constant for five consecutive times can be set as the time tm from the rising edge.
次に、相関関数算出部122の相関処理(S6)について説明する。
Next, the correlation process (S6) of the correlation
図8は、第1の振動W10および第2の振動W20の間の相関関数の一例を示す図である。図8では、横軸を時間tとし、縦軸を相互相関係数とした。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a correlation function between the first vibration W10 and the second vibration W20. In FIG. 8, the horizontal axis is time t, and the vertical axis is the cross-correlation coefficient.
図8は、第1の振動W10および第2の振動W20の波形の切り出し処理(図6のS5)により切り出された波形に対して、相関関数算出部122により算出された相関関数を示す。すなわち、図7で示したように、相関関数算出部122は、第2の振動W20の立ち上がり時間tbから時間tmまでの間の波形に対して、相関関数を算出する。
FIG. 8 shows the correlation function calculated by the correlation
次に、図6に戻って、音速算出部123が、配管900(構造物)の音速を算出する(S7)。図8に示されるように、相関関数は、同等レベルの複数のピーク501を有する。このとき、第1の振動W10と第2の振動W20との位相がどの位ずれているのかを判別することが難しい。このため、配管900の音速を算出するにあたり、どのピークを採用すべきかを判別する必要がある。なお、S7の処理は、本発明の音速算出ステップに対応する。
Next, returning to FIG. 6, the sound
ここで、図8に示された複数のピーク501は、低次モードでの相互相関処理によって現れたものである。このため、複数のピーク501は、高次モードが重畳した波形と比較して、波長が長い。したがって、1波長分の位相ずれが大きく、1波長ずれたことによって真値から大きく離れることになる。このように、高次モードのような短い波長であれば変化しないが、低次モードでは本来のピークよりも大きくずれることになる。
Here, the plurality of
そこで、音速算出装置100aでは、音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、立ち上がり時間差算出部121により算出された立ち上がり時間差Δtとに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。すなわち、まず、音速算出部123は、立ち上がり時間差算出部121により算出された立ち上がり時間差Δt(第1の立ち上がり時間taと第2の立ち上がり時間tbとの時間差)と、複数のピーク501に対応する位相差とを対比する。次に、音速算出部123は、複数のピーク501に対応する位相差のうちで、立ち上がり時間差Δtに最も近い位相差を選択する。そして、音速算出部123は、選択した位相差と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。
Therefore, in the sound
以上、本発明の第1の実施の形態における音速算出装置100aの動作について、説明した。
The operation of the sound
音速算出装置100aにより算出された音速cを用いて、次のように、配管900に生じた漏洩孔(不図示)の位置を算出することができる。
Using the sound speed c calculated by the sound
配管900に漏洩孔が生じると、配管900内を流れる流体が漏洩孔から漏洩する。このとき、漏洩孔の状態(形状、大きさ等)に応じた周波数の振動が、その漏洩孔から発生し、配管900や配管900内を流れる流体を介して伝搬する。
When a leak hole is generated in the
第1および第2の振動検出部110A、110Bを配管900に設置することにより、漏洩孔が形成されたことが検出でき、また、漏洩孔の位置を検出することができる。このとき、漏洩孔が第1の振動検出部110Aと第2の振動検出部110Bの間に配置されるように、第1および第2の振動検出部110A、110Bを配管900に設置する。
By installing the first and second
そして、例えば、第1および第2の振動検出部110A、110Bで検出した振動(信号)の中に漏洩孔が形成されていない成分(特定の周波数におけるピーク)が表れていないか確認する。これにより、配管900に漏洩孔が形成されていないか知ることができる。
Then, for example, it is confirmed whether or not a component (peak at a specific frequency) in which a leak hole is not formed appears in the vibration (signal) detected by the first and second
また、第1および第2の振動検出部110A、110Bで漏洩振動を検知することで、例えば相関法を用いて漏洩孔の位置を特定することができる。
Further, by detecting the leakage vibration with the first and second
ここで、相関法での漏洩位置(漏洩孔の位置)の特定には、時刻を同期して、第1および第2の振動検出部110A、110Bに振動が伝搬するまでの時間差、および第1および第2の振動検出部110A、110Bを設置した配管900の音速を事前に知っておくことが必要である。なお、第1および第2の振動検出部110A、110Bに振動が伝搬するまでの時間差は、第1および第2の振動検出部110A、110Bの周囲を強制加振してから計測してもよい。
Here, for specifying the leakage position (position of the leakage hole) by the correlation method, the time difference until the vibration propagates to the first and second
配管900の音速は、一般的には、次のように算出されていた。すなわち、まず、配管900を強制的に加振する。次に、第1および第2の振動検出部110A、110Bへの加振振動の伝搬時間差と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110B間の距離D(既知の距離)から音速を算出する。
The speed of sound of the
しかし、この場合、配管900自身の材質や形状、埋設等に伴う周囲環境の変化によって、配管900の音速が大きく異なる場合があった。
However, in this case, the sound speed of the
そこで、音速算出装置100aでは、音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、立ち上がり時間差算出部121により算出された立ち上がり時間差Δtとに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出している。これにより、配管900自身の材質や形状、埋設等に伴う周囲環境の変化の影響を受けることなく、より正確な音速cを算出できる。したがって、音速算出装置100により算出された音速cを用いることで、漏洩位置をより正確に特定することができる。
Therefore, in the sound
なお、第1の振動検出部110A、第2の振動検出部110B、立ち上がり時間差算出部121、相関関数算出部122および音速算出部123へ指示信号を出力する制御装置140aを新たに設けてもよい。
Note that a
図9は、制御装置140aの信号出力関係を示す図である。図9に示されるように、制御装置140aは、第1の振動検出部110Aに向けて、配管900を伝搬する振動を第1の振動として、第1の振動検出部に検出させる第1の振動検出指示信号を出力する。制御装置140aは、第2の振動検出部110Bに向けて、配管900(構造物)を伝搬する振動を第2の振動として、第2の振動検出部に検出させる第2の振動検出指示信号を出力する。制御装置140aは、立ち上がり時間差算出部121に向けて、第1の立ち上がり時間taと、第2の立ち上がり時間tbとの時間差である立ち上がり時間差Δtを算出させる立ち上がり時間差算出指示信号を出力する。制御装置140aは、相関関数算出部122に向けて、第1および第2の振動検出指示信号に従って検出された第1および第2の振動W10、W20の間で相関関数を算出させる相関関数算出指示信号を出力する。制御装置140aは、相関関数算出指示信号に従って算出された相関関数と、立ち上がり時間差算出指示信号に従って算出された立ち上がり時間差Δtと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出させる音速算出指示信号を出力する。これにより、前述した音速算出装置100aの主要な機能を動作させる指示処理を、制御装置140に集約することができる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a signal output relationship of the
以上のように、本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aは、第1の振動検出部110A(第1の振動検出手段)と、第2の振動検出部110B(第2の振動検出手段)と、立ち上がり時間差算出部121(立ち上がり時間差算出手段)と、相関関数算出部122(相関関数算出手段)と、音速算出部123(音速算出手段)とを備えている。第1の振動検出部110Aは、構造物(例えば、配管900)を伝搬する振動を第1の振動W10として検出する。第2の振動検出部110Bは、構造物を伝搬する振動を第2の振動W20として検出する。立ち上がり時間差算出部121は、第1の振動W10が立ち上がる時間である第1の立ち上がり時間taと、第2の振動W20が立ち上がる時間である第2の立ち上がり時間tbとの時間差である立ち上がり時間差Δtを算出する。相関関数算出部122は、第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、立ち上がり時間差算出部121により算出された立ち上がり時間差Δtと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、構造物の音速cを算出する。
As described above, the sound
このように、立ち上がり時間差算出部121は、第1の立ち上がり時間taと、第2の立ち上がり時間tbとの時間差である立ち上がり時間差Δtを算出する。これにより、相関関数で示される第1の振動W10と第2の振動W20の間の位相差との比較対象として、立ち上がり時間差Δtを準備できる。また、相関関数算出部122は、第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。そして、音速算出部123は、相関関数で示される第1の振動W10と第2の振動W20の間の位相差と、立ち上がり時間差Δtとを対比する。相関関数は、第1の振動W10と第2の振動W20の間の位相差に対応する複数のピーク501を有する場合がある。このとき、音速算出部123は、複数のピーク501に対応する位相差のうちで、立ち上がり時間差Δtも最も近い位相差を選択する。これにより、第1の振動W10と第2の振動W20の間の位相差をより正確に算出することができる。そして、音速算出部123は、選択した位相差と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。この結果、音速算出装置100aは、構造物(配管900)の音速cをより正確に算出することができる。
As described above, the rise time
また、本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aにおいて、相関関数算出部122は、第1および第2の立ち上がり時間ta、tbのうち遅い時間から所定時間tm経過した後の第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。これにより、高調波および高次モードの重畳による誤差を減らし、音速算出の精度を高めることができる。
In addition, in the sound
すなわち、図7に示したように、第1の振動W10および第2の振動において、立ち上った直後の振動形には様々な高次の振動モードや、高調波が多く含まれることがある。このため、異なる伝搬振動の観測が原因で、相互相関関数に誤差が生じ、精確な時間差を算出することが困難である場合がある。そこで、音速算出装置100aでは、相関関数算出部122は、時刻を同期した第2の振動検出部110Bの立ち上がり時間tbから時間tmだけ経過した後の低次モードの減衰信号のみを相互相関処理する。これにより、高調波および高次モードの重畳による誤差を減らし、音速算出の精度を高めることができる。
That is, as shown in FIG. 7, in the first vibration W10 and the second vibration, the vibration shape immediately after rising may include many high-order vibration modes and many harmonics. For this reason, due to the observation of different propagation vibrations, an error occurs in the cross-correlation function, and it may be difficult to calculate an accurate time difference. Therefore, in the sound
本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aにおいて、相関関数算出部122は、第1および第2の立ち上がり時間ta、tbのうち遅い時間から、第1および第2の立ち上がり時間ta、tbのうち遅い時間から生じる相関関数の振幅のピークが所定数表れたときまでの時間を、所定時間tmとして、相関関数を算出する。これにより、高調波および高次モードの重畳による誤差をより効率よく減らし、音速算出の精度をより高めることができる。
In the sound
本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aは、構造物に振動を加える加振部(加振手段)を備えている。これにより、第1の振動W10および第2の振動W20の振動レベルを増幅することができる。この結果、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bが、第1の振動W10および第2の振動W20をより簡単に検出することができる。
The sound
本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aにおいて、相関関数算出部122は、加振部により構造物に振動を加えられた後の振動の振幅の大きさが、加振部により構造物に振動を加えられる前の相関関数の振幅の平均値よりも、所定回下回ったときの時間を、所定時間tmの終了時間として、相関関数を算出する。これにより、高調波および高次モードの重畳による誤差をより効率よく減らし、音速算出の精度をより高めることができる。
In the sound
本発明の第2の実施の形態における制御装置140aは、構造物(配管900)を伝搬する振動を第1および第2の振動W10、W20として第1および第2の振動検出部110A、110Bに検出させる第1および第2の振動検出指示信号を出力する。また、制御装置140aは、第1の振動W10が立ち上がる時間である第1の立ち上がり時間taおよび第2の振動W20が立ち上がる時間である第2の立ち上がり時間tbの間の時間差である立ち上がり時間差Δtを算出させる立ち上がり時間差算出指示信号を出力する。制御装置140aは、第1および第2の振動検出指示信号に従って検出された第1および第2の振動W10、W20の間で相関関数を算出させる相関関数算出指示信号を出力する。制御装置140aは、相関関数算出指示信号に従って算出された相関関数と、立ち上がり時間差算出指示信号に従って算出された立ち上がり時間差Δtと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、構造物(配管900)の音速cを算出させる音速算出指示信号を出力する。これにより、前述した音速算出装置100aの主要な機能を動作させる指示処理を、制御装置140aに集約することができる。
The
本発明の第2の実施の形態における音速算出方法は、第1の振動検出ステップと、第2の振動検出ステップと、立ち上がり時間差算出ステップと、相関関数算出ステップと、音速算出ステップとを含んでいる。第1の振動検出ステップでは、構造物を伝搬する振動を第1の振動W10として第1の振動検出部110Aにより検出する。第2の振動検出ステップでは、構造物を伝搬する振動を第2の振動W20として第2の振動検出部110Bにより検出する。立ち上がり時間差算出ステップでは、第1の振動W10が立ち上がる時間である第1の立ち上がり時間taおよび第2の振動W20が立ち上がる時間である第2の立ち上がり時間tbの間の時間差である立ち上がり時間差Δtを算出する。相関関数算出ステップでは、第1の振動W10と第2の振動W20の間で相関関数を算出する。音速算出ステップでは、相関関数算出ステップにより算出された相関関数と、立ち上がり時間差算出ステップにより算出された立ち上がり時間差Δtと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、構造物の音速を算出する。この方法によっても、前述した音速算出装置100aと同様の効果を奏する。
The sound speed calculation method according to the second embodiment of the present invention includes a first vibration detection step, a second vibration detection step, a rise time difference calculation step, a correlation function calculation step, and a sound speed calculation step. Yes. In the first vibration detection step, the vibration propagating through the structure is detected as the first vibration W10 by the first
本発明の第2の実施の形態における音速算出プログラムは、前述の音速算出方法で示したステップをコンピュータに行わせる。このプログラムによっても、前述した音速算出装置100aと同様の効果を奏する。また、本発明の第2の実施の形態における記憶媒体は、前述の音速算出方法で示したステップをコンピュータに行わせるプログラムを記憶する。この記憶媒体によっても、前述した音速算出装置100aと同様の効果を奏する。
The sound speed calculation program according to the second embodiment of the present invention causes a computer to perform the steps shown in the sound speed calculation method described above. This program also has the same effect as the sound
<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態における音速算出装置100bの構成について説明する。<Third Embodiment>
The configuration of the sound
図10は、本発明の第3の実施の形態における音速算出装置100bのブロック図である。なお、図10では、図1でおよび図5に示した各構成要素と同等の構成要素には、図1および図5に示した符号と同等の符号を付している。
FIG. 10 is a block diagram of a sound
図10に示されるように、音速算出装置100bは、第1の振動検出部110Aと、第2の振動検出部110Bと、信号処理部120bとを備えている。
As illustrated in FIG. 10, the sound
図10に示されるように、信号処理部120bは、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bと、無線または有線により、接続されている。
As shown in FIG. 10, the
ここで、図1と図10を対比する。図1に示されるように、信号処理部120は、相関関数算出部122と、音速算出部123と、指標設定部125とを備えていた。これに対して、図10に示されるように、信号処理部120bは、相関関数算出部122と、音速算出部123と、音速データテーブル124とを備えている。すなわち、図10に示される信号処理部120bは、図1の指標設定部125に代えて、音速データテーブル124を備えている。
Here, FIG. 1 and FIG. 10 are compared. As shown in FIG. 1, the
音速データテーブル124は、配管900(構造物)の音速参考値csを周波数毎に記憶する。 The sound speed data table 124 stores the sound speed reference value cs of the pipe 900 (structure) for each frequency.
また、ここでは、音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、音速データテーブル124に記憶された配管900(構造物)の音速参考値csと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dとに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。
In addition, here, the sound
次に、本発明の第3の実施の形態における音速算出装置100bの動作について説明する。
Next, the operation of the sound
図11は、音速算出装置100bの動作フローを示す図である。なお、以下の説明では、図2の説明と同様の処理については、詳しい説明を省略し、簡潔に説明する。
FIG. 11 is a diagram illustrating an operation flow of the sound
図11に示されるように、まず、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bを、配管等の配管900(構造物)に設置する(S1)。
As shown in FIG. 11, first, the first
次に、ハンマリングの処理を行う(S2)。 Next, a hammering process is performed (S2).
次に、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの各々が、構造物を伝搬する振動を、第1の振動W10および第2の振動W20として、それぞれ取得する(S3)。
Next, each of the first
次に、相関関数算出部122が、第1の振動W10および第2の振動W20の波形の切り出し処理を行い(S5)、相関処理を行う(S6)。なお、S6の処理は、本発明の相関関数算出ステップに対応する。S5およびS6の処理は、前述した通りである。
Next, the correlation
次に、相関処理(S6)で算出された相関関数から複数の音速と、音速データテーブル124に記憶された配管900(構造物)の音速参考値csとを対比する(S9)。 Next, a plurality of sound speeds are compared with the sound speed reference value cs of the pipe 900 (structure) stored in the sound speed data table 124 from the correlation function calculated in the correlation process (S6) (S9).
図12は、相関関数の一例を示す図である。ここでは、図12に示されるように、まず、相関処理(S6)で算出された相関関数から、複数のピークP1、P2、P3を抽出する。次に、複数のピークP1、P2、P3に対応する位相差ΔT1、ΔT2、ΔT3を算出する。次に、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dと、位相差ΔT1、ΔT2、ΔT3とに基づいて、ピークP1、P2、P3に対応する音速c1、c2、c3を算出する。そして、ピークP1、P2、P3に対応する音速c1、c2、c3と、音速データテーブル124に記憶された配管900(構造物)の音速参考値csを対比する。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a correlation function. Here, as shown in FIG. 12, first, a plurality of peaks P1, P2, and P3 are extracted from the correlation function calculated in the correlation processing (S6). Next, phase differences ΔT1, ΔT2, and ΔT3 corresponding to the plurality of peaks P1, P2, and P3 are calculated. Next, based on the distance D between the first
次に、音速算出部123が、配管900(構造物)の音速の算出をする(S10)。音速算出部123は、S8の対比処理に基づいて、ピークP1、P2、P3に対応する音速c1、c2、c3のうちで、配管900(構造物)の音速参考値csに最も近い音速を、配管900(構造物)の音速cとして算出する。
Next, the sound
以上、本発明の第3の実施の形態における音速算出装置100bの動作について、説明した。
The operation of the sound
なお、第1の振動検出部110A、第2の振動検出部110B、相関関数算出部122および音速算出部123へ指示信号を出力する制御装置140bを新たに設けてもよい。
Note that a
図13は、制御装置140bの信号出力関係を示す図である。図13に示されるように、制御装置140bは、第1の振動検出部110Aに向けて、配管900を伝搬する振動を第1の振動として、第1の振動検出部に検出させる第1の振動検出指示信号を出力する。制御装置140bは、第2の振動検出部110Bに向けて、配管900(構造物)を伝搬する振動を第2の振動として、第2の振動検出部に検出させる第2の振動検出指示信号を出力する。制御装置140bは、相関関数算出部122に向けて、第1および第2の振動検出指示信号に従って検出された第1および第2の振動W10、W20の間で相関関数を算出させる相関関数算出指示信号を出力する。制御装置140bは、相関関数算出指示信号に従って算出された相関関数と、音速データテーブル124に記憶された配管900(構造物)の音速参考値csと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出させる音速算出指示信号を出力する。これにより、前述した音速算出装置100bの主要な機能を動作させる指示処理を、制御装置140bに集約することができる。
FIG. 13 is a diagram illustrating a signal output relationship of the
以上の通り、本発明の第3の実施の形態における音速算出装置100bは、第1の実施の形態における指標設定部125に代えて、音速データテーブル124を備えている。この音速データテーブル124は、配管900(構造物)の音速参考値csを記憶する。また、音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、音速データテーブル124に記憶された配管900(構造物)の音速参考値csと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dとに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。
As described above, the sound
このように、配管900(構造物)の音速参考値csが音速データテーブル124に記憶されている。また、音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数と、音速データテーブル124に記憶された配管900(構造物)の音速参考値csと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dとに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。すなわち、音速算出部123は、相関関数算出部122により算出された相関関数の複数のピーク(例えば図12のP1、P2、P3)を抽出し、これら複数のピークP1、P2、P3に対応する位相差(第1の振動W10と第2の振動W20の位相差)を算出する。また、音速算出部123は、複数のピークP1、P2、P3に対応する位相差と前記距離Dとから、複数の音速候補値(例えば、c1、c2、c3)を算出する。音速算出部123は、算出された複数の音速候補値c1、c2、c3と、音速データテーブル124に記憶されている配管900(構造物)の音速参考値csとを対比する。そして、音速算出部123は、S9の対比処理に基づいて、ピークP1、P2、P3に対応する音速c1、c2、c3のうちで、配管900(構造物)の音速参考値csに最も近い音速を、配管900(構造物)の音速cとして算出する。これにより、音速算出装置100bは、常に配管900(構造物)の音速参考値csを参照しながら、配管900(構造物)の音速cを算出することができる。この結果、音速算出装置100bは、構造物(配管900)の音速cをより正確に算出することができる。
As described above, the sound speed reference value cs of the pipe 900 (structure) is stored in the sound speed data table 124. In addition, the sound
また、本発明の第3の実施の形態における音速算出方法では、第1の実施の形態における指標設定ステップを省略する。また、音速算出ステップでは、相関関数算出ステップにより算出された相関関数と、音速データテーブル124に記憶された配管900(構造物)の音速参考値csと、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの間の距離Dとに基づいて、配管900(構造物)の音速cを算出する。この方法によっても、前述した音速算出装置100bと同様の効果を奏する。
In the sound speed calculation method according to the third embodiment of the present invention, the index setting step according to the first embodiment is omitted. In the sound speed calculation step, the correlation function calculated in the correlation function calculation step, the sound speed reference value cs of the pipe 900 (structure) stored in the sound speed data table 124, the first
また、本発明の第3の実施の形態における音速算出プログラムは、前述の音速算出方法で示したステップをコンピュータに行わせる。このプログラムによっても、前述した音速算出装置100、100aと同様の効果を奏する。また、本発明の第3の実施の形態における記憶媒体は、前述の音速算出方法で示したステップをコンピュータに行わせるプログラムを記憶する。この記憶媒体によっても、前述した音速算出装置100、100aと同様の効果を奏する。
The sound speed calculation program according to the third embodiment of the present invention causes a computer to perform the steps shown in the sound speed calculation method described above. This program also provides the same effects as the sound
[実施例]
本発明の第2の実施の形態における音速算出装置100aを用いて、内部に流体の流れる配管900の音速cを算出した。[Example]
The sound speed c of the
以下の評価では、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの出力波形全体を用いて算出した音速c(A)と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの減衰波形のみを用いて算出した音速c(B)と比較する。
In the following evaluation, the sound velocity c (A) calculated using the entire output waveforms of the first
ここでは、配管900には、ポリ塩化ビニール配管(PVC(polyvinyl chloride)配管)を用いた。また、配管900内には、水を流した。また、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bを、配管900に5m離れた位置に、取り付けた。
Here, a polyvinyl chloride pipe (PVC (polyvinyl chloride) pipe) is used for the
そして、第1の振動検出部110Aから2m離れた位置を、インパルスハンマ130でインパルス加振した。
Then, the
なお、ここでは、配管900の材質をPVCとし、第1および第2の振動検出部110A、110Bに一軸方向のみを検出する圧電型振動センサを用いたが、この限りではない。
Here, the material of the
上述の通り、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの出力波形全体を用いて算出した音速c(A)と、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの減衰波形のみを用いて算出した音速c(B)は、以下の手法で算出した。
As described above, the sound velocity c (A) calculated using the entire output waveforms of the first
(手法1)インパルス加振した信号から暗振動レベルまで振動が減衰するまでの波形全体を用いて、音速c(A)を算出する。 (Method 1) The sound velocity c (A) is calculated using the entire waveform from when the impulse vibration is applied until the vibration is attenuated to the dark vibration level.
(手法2)インパルス加振した信号から減衰信号までの一定時間0.4msec後の波形から暗振動レベルに振動が減衰するまでの波形を相関処置して、音速c(B)を算出する。 (Method 2) The sound velocity c (B) is calculated by correlating the waveform from the waveform after the impulse excitation to the attenuation signal until the vibration is attenuated to the dark vibration level after a fixed time of 0.4 msec.
図14Aおよび図14Bは、実施例で得られた相関関数を示す図である。図14Aは、手法1により得られた相関関数である。図14Bは、手法2により得られた相関関数である。図14Aおよび図14Bでは、横軸を時間tとし、縦軸を相互相関係数とした。
14A and 14B are diagrams showing the correlation function obtained in the example. FIG. 14A is a correlation function obtained by
図14Aに示されるように、手法1により得られた相関関数では、3つのピークP111、P112、P113が、現われている。図14Bに示されるように、手法2により得られた相関関数では、3つのピークP114、P115、P116が、現われている。
As shown in FIG. 14A, in the correlation function obtained by the
図15は、実施例の手法1および手法2により算出した相関関数のピークから算出した音速と、第1および第2の振動W10、W20の立ち上がり時間差Δtから算出した音速を示す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating the sound speed calculated from the peak of the correlation function calculated by the
図15のピークNo.1(波形全体)は図14AのP111に対応し、ピークNo.1(波形全体)の音速c(A1)は約2000(m/s)であった。図15のピークNo.2(波形全体)は図14AのP112に対応し、ピークNo.2(波形全体)の音速c(A2)は約1040(m/s)であった。図15のピークNo.3(波形全体)は図14AのP113に対応し、ピークNo.3(波形全体)の音速c(A3)は約5000(m/s)であった。 In FIG. 1 (whole waveform) corresponds to P111 in FIG. The sound velocity c (A1) of 1 (whole waveform) was about 2000 (m / s). In FIG. 2 (whole waveform) corresponds to P112 in FIG. The sound speed c (A2) of 2 (whole waveform) was about 1040 (m / s). In FIG. 3 (whole waveform) corresponds to P113 in FIG. The sound velocity c (A3) of 3 (whole waveform) was about 5000 (m / s).
また、図15のピークNo.1(減衰波形のみ)は図14BのP114に対応し、ピークNo.1(減衰波形のみ)の音速c(B1)は約173(m/s)であった。図15のピークNo.2(減衰波形のみ)は図14BのP115に対応し、ピークNo.2(減衰波形のみ)の音速c(B2)は約372(m/s)であった。図15のピークNo.3(減衰波形のみ)は図14BのP116に対応し、ピークNo.3(減衰波形のみ)の音速c(B3)は−6000(m/s)であった。 Further, the peak No. in FIG. 1 (attenuation waveform only) corresponds to P114 in FIG. The sound velocity c (B1) of 1 (only the decay waveform) was about 173 (m / s). In FIG. 2 (attenuation waveform only) corresponds to P115 in FIG. The sound velocity c (B2) of 2 (only the decay waveform) was about 372 (m / s). In FIG. 3 (only the attenuation waveform) corresponds to P116 in FIG. The sound velocity c (B3) of 3 (only the attenuation waveform) was −6000 (m / s).
また、図15に示されるように、時刻同期した第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの立ち上がり時間差Δtから算出した音速c(C)は、約500(m/s)であった。
Further, as shown in FIG. 15, the sound velocity c (C) calculated from the rise time difference Δt between the first
図15に示されるように、手法1により算出された音速c(A)に関して、ピークNo.1(波形全体)、ピークNo.2(波形全体)およびピークNo.3(波形全体)の音速c(A1)、c(A2)およびc(A3)のうちで、前記立ち上がり時間差Δtから算出した音速c(C)に最も近いものは、ピークNo.2(波形全体)の音速c(A2)(=1040(m/s))であった。
As shown in FIG. 15, regarding the sound speed c (A) calculated by the
これに対して、図15に示されるように、手法2により算出された音速c(B)に関して、ピークNo.1(減衰波形のみ)、ピークNo.2(減衰波形のみ)およびピークNo.3(減衰波形のみ)の音速c(B1)、c(B2)およびc(B3)のうちで、前記立ち上がり時間差Δtから算出した音速c(C)に最も近いものは、ピークNo.2(減衰波形のみ)の音速c(B2)(=372(m/s))であった。
On the other hand, as shown in FIG. 15, with respect to the sound speed c (B) calculated by the
このことから、手法2の方がより尤もらしい値であることから、精確な音速の算出が可能であることが判る。
From this, it can be seen that since the
また、音速cを算出するために必要な比較するための音速は、第1の振動検出部110Aおよび第2の振動検出部110Bの立ち上がり時間ta、tbの代わりに、既知のPVC材についての既知の音速テーブル(例:文献値400m/s)を用いてもよい。
In addition, the speed of sound for comparison required for calculating the speed of sound c is known for a known PVC material instead of the rising times ta and tb of the first
なお、本発明の各実施形態の装置は、任意のコンピュータのCPU(Central Processing Unit)、メモリ、メモリにロードされたプログラム(あらかじめ装置を出荷する段階からメモリ内に格納されているプログラムのほか、CD(Compact Disc)等の記憶媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムも含む)、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェイスを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。 The apparatus of each embodiment of the present invention includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, and a program loaded in the memory (a program stored in the memory from the stage of shipping the apparatus in advance, (Including programs downloaded from storage media such as CDs (Compact Discs) and servers on the Internet, etc.), storage units such as hard disks that store the programs, and network connection interfaces. Realized by combination. It will be understood by those skilled in the art that there are various modifications to the implementation method and apparatus.
また、本発明の各実施形態の説明において利用するブロック図は、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。これらの図においては、各装置は1つの機器により実現されるよう記載されているが、その実現手段はこれに限定されない。すなわち、物理的に分かれた構成であっても、論理的に分かれた構成であっても構わない。 In addition, the block diagram used in the description of each embodiment of the present invention shows functional unit blocks rather than hardware unit configurations. In these drawings, each device is described as being realized by one device, but the means for realizing it is not limited to this. That is, it may be a physically separated configuration or a logically separated configuration.
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。 The present invention has been described above using the above-described embodiment as an exemplary example. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment. That is, the present invention can apply various modes that can be understood by those skilled in the art within the scope of the present invention.
この出願は、2014年3月17日に出願された日本出願特願2014−053292を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2014-053292 for which it applied on March 17, 2014, and takes in those the indications of all here.
100、100a、100b 音速算出装置
110A 第1の振動検出部
110B 第2の振動検出部
120、120a、120b 信号処理部
121 立ち上がり時間差算出部
122 相関関数算出部
123 音速算出部
124 音速データテーブル
125 指標設定部
130 インパルスハンマ
140、140a、140b 制御装置
900 配管100, 100a, 100b Sound
Claims (17)
前記構造物を伝搬する振動を第2の振動をとして検出する第2の振動検出手段と、
前記第1の振動と前記第2の振動の間で相関関数を算出する相関関数算出手段と、
前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する指標設定手段と、
前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数と、前記指標設定手段により算出された前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する音速算出手段とを備えた音速算出装置。First vibration detecting means for detecting vibration propagating through the structure as the first vibration;
Second vibration detection means for detecting vibration propagating through the structure as second vibration;
Correlation function calculating means for calculating a correlation function between the first vibration and the second vibration;
Index setting means for setting an index for selecting any one of a plurality of peak values included in the correlation function calculated by the correlation function calculating means;
Based on the correlation function calculated by the correlation function calculating means, the index calculated by the index setting means, and the distance between the first vibration detecting means and the second vibration detecting means, A sound speed calculation device comprising sound speed calculation means for calculating the sound speed of a structure.
前記第1の振動が立ち上がる時間である第1の立ち上がり時間および前記第2の振動が立ち上がる時間である第2の立ち上がり時間の間の時間差である立ち上がり時間差を、前記指標として、算出する立ち上がり時間差算出手段であり、
前記音速算出手段は、
前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数と、前記立ち上がり時間差算出手段により算出された前記立ち上がり時間差と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する請求項1に音速算出装置。The index setting means includes
Rise time difference calculation that calculates a rise time difference that is a time difference between a first rise time that is a rise time of the first vibration and a second rise time that is a time of rise of the second vibration as the index. Means,
The sound speed calculating means is
Based on the correlation function calculated by the correlation function calculation means, the rise time difference calculated by the rise time difference calculation means, and a distance between the first vibration detection means and the second vibration detection means. The sound speed calculation device according to claim 1, wherein the sound speed of the structure is calculated.
前記構造物の音速参考値を記憶する音速データテーブルを備え、
前記音速算出手段は、
前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数と、前記音速データテーブルに記憶された前記構造物の音速参考値と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離とに基づいて、前記構造物の音速を算出する請求項1に記載の音速算出装置。Instead of the index setting means,
A sound speed data table for storing a sound speed reference value of the structure;
The sound speed calculating means is
The correlation function calculated by the correlation function calculation means, the sound speed reference value of the structure stored in the sound speed data table, and the distance between the first vibration detection means and the second vibration detection means The sound speed calculation device according to claim 1, wherein the sound speed of the structure is calculated based on
前記第1および第2の振動検出指示信号に従って検出された前記第1および前記第2の振動の間で相関関数を算出させる相関関数算出指示信号を出力し、
前記相関関数算出指示信号に従って算出された前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定させる指標設定指示信号を出力し、
前記相関関数算出指示信号に従って算出された前記相関関数と、前記指標設定指示信号に従って算出された前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出させる音速算出指示信号を出力する制御装置。Outputting first and second vibration detection instruction signals for causing the first and second vibration detecting means to detect the vibration propagating through the structure as the first and second vibrations;
Outputting a correlation function calculation instruction signal for calculating a correlation function between the first and second vibrations detected according to the first and second vibration detection instruction signals;
Outputting an index setting instruction signal for setting an index for selecting any one of a plurality of peak values included in the correlation function calculated according to the correlation function calculation instruction signal;
Based on the correlation function calculated according to the correlation function calculation instruction signal, the index calculated according to the index setting instruction signal, and the distance between the first vibration detection means and the second vibration detection means. A control device for outputting a sound speed calculation instruction signal for calculating the sound speed of the structure.
前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定する指標設定手段と、
前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数と、前記指標設定部により算出された前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する音速算出手段とを備えた信号処理装置。Correlation function calculating means for calculating a correlation function between the first and second vibrations input from the first and second vibration detection units;
Index setting means for setting an index for selecting any one of a plurality of peak values included in the correlation function calculated by the correlation function calculating means;
Based on the correlation function calculated by the correlation function calculating unit, the index calculated by the index setting unit, and the distance between the first vibration detecting unit and the second vibration detecting unit, the structure A signal processing device comprising: a sound speed calculating means for calculating the sound speed of an object.
前記第1の振動が立ち上がる時間である第1の立ち上がり時間および前記第2の振動が立ち上がる時間である第2の立ち上がり時間の間の時間差である立ち上がり時間差を、前記指標として、算出する立ち上がり時間差算出手段であり、
前記音速算出手段は、
前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数と、前記立ち上がり時間差算出手段により算出された前記立ち上がり時間差と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する請求項9に記載の信号処理装置。The index setting means includes
Rise time difference calculation that calculates a rise time difference that is a time difference between a first rise time that is a rise time of the first vibration and a second rise time that is a time of rise of the second vibration as the index. Means,
The sound speed calculating means is
Based on the correlation function calculated by the correlation function calculation means, the rise time difference calculated by the rise time difference calculation means, and a distance between the first vibration detection means and the second vibration detection means. The signal processing device according to claim 9, wherein a sound speed of the structure is calculated.
前記構造物の音速参考値を記憶する音速データテーブルを備え、
前記音速算出手段は、
前記相関関数算出手段により算出された前記相関関数と、前記音速データテーブルに記憶された前記構造物の音速参考値と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離とに基づいて、前記構造物の音速を算出する請求項9に記載の信号処理装置。Instead of the index setting means,
A sound speed data table for storing a sound speed reference value of the structure;
The sound speed calculating means is
The correlation function calculated by the correlation function calculation means, the sound speed reference value of the structure stored in the sound speed data table, and the distance between the first vibration detection means and the second vibration detection means The signal processing device according to claim 9, wherein the speed of sound of the structure is calculated based on:
前記構造物を伝搬する振動を第2の振動として第2の振動検出手段により検出し、
前記第1の振動と前記第2の振動の間で相関関数を算出し、
前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定し、
前記相関関数と、前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する音速算出方法。The vibration propagating through the structure is detected as the first vibration by the first vibration detecting means,
The vibration propagating through the structure is detected as the second vibration by the second vibration detecting means,
Calculating a correlation function between the first vibration and the second vibration;
Setting an index for selecting any one of the plurality of peak values included in the correlation function;
A sound speed calculation method for calculating a sound speed of the structure based on the correlation function, the index, and a distance between the first vibration detection unit and the second vibration detection unit.
前記構造物の音速の算出は、前記相関関数と、前記立ち上がり時間差と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離とに基づいて、行われる請求項12に記載の音速算出方法。The index is set based on a rise time difference that is a time difference between a first rise time that is a time when the first vibration rises and a second rise time that is a time when the second vibration rises,
The sound speed of the structure is calculated based on the correlation function, the rise time difference, and the distance between the first vibration detection unit and the second vibration detection unit. The sound speed calculation method.
前記構造物の音速の算出は、前記相関関数と、音速データテーブルに記憶された前記構造物の音速参考値と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離とに基づいて、行われる請求項12に記載の音速算出方法。Omit the process of setting the indicator,
The sound speed of the structure is calculated by calculating the correlation function, the sound speed reference value of the structure stored in the sound speed data table, and the distance between the first vibration detecting means and the second vibration detecting means. The sound speed calculation method according to claim 12, which is performed based on the following.
前記構造物を伝搬する振動を第2の振動として第2の振動検出手段により検出し、
前記第1の振動と前記第2の振動の間で相関関数を算出し、
前記相関関数に含まれる複数のピーク値のうちいずれか1つのピーク値を選択するための指標を設定し、
前記相関関数と、前記指標と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離に基づいて、前記構造物の音速を算出する処理をコンピュータに行わせるプログラムを記憶する記憶媒体。The vibration propagating through the structure is detected as the first vibration by the first vibration detecting means,
The vibration propagating through the structure is detected as the second vibration by the second vibration detecting means,
Calculating a correlation function between the first vibration and the second vibration;
Setting an index for selecting any one of the plurality of peak values included in the correlation function;
A program for causing a computer to perform a process of calculating a sound speed of the structure based on the correlation function, the index, and a distance between the first vibration detection unit and the second vibration detection unit is stored. Storage medium.
前記構造物の音速の算出は、前記相関関数と、前記立ち上がり時間差と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離とに基づいて、行われる請求項15に記載の記憶媒体。The index is set based on a rise time difference that is a time difference between a first rise time that is a time when the first vibration rises and a second rise time that is a time when the second vibration rises,
The sound speed of the structure is calculated based on the correlation function, the rise time difference, and the distance between the first vibration detection unit and the second vibration detection unit. Storage media.
前記構造物の音速の算出は、前記相関関数と、音速データテーブルに記憶された前記構造物の音速参考値と、前記第1の振動検出手段および前記第2の振動検出手段の間の距離とに基づいて、行われる請求項15に記載の記憶媒体。Omit the process of setting the indicator,
The sound speed of the structure is calculated by calculating the correlation function, the sound speed reference value of the structure stored in the sound speed data table, and the distance between the first vibration detecting means and the second vibration detecting means. The storage medium according to claim 15, which is performed based on
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