特開 2024-12907 漏れ検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024012907

(43)【公開日】2024-01-31

(54)【発明の名称】漏れ検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01H 17/00 20060101AFI20240124BHJP

【ＦＩ】

G01H17/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022114719

(22)【出願日】2022-07-19

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】勝間田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】大島 裕太

【テーマコード（参考）】

2G064

【Ｆターム（参考）】

2G064AA01

2G064AA11

2G064AB01

2G064AB02

2G064AB24

2G064BA02

2G064BD02

2G064CC02

2G064CC41

2G064DD02

(57)【要約】

【解決手段】圧縮気体の漏れを検出する漏れ検出装置１０であって、超音波信号を収集し、前記超音波信号を電気信号に変換して出力するマイクロフォン２０と、前記電気信号に基づいて、前記漏れに対応する特定周波数Ｆ０の信号を抽出するロックインアンプ３６および３８と、前記特定周波数の前記信号の振幅値Ａ０に対応する物理量を算出する算出回路４０と、前記算出回路が算出した前記物理量に応じてユーザへの報知を行う報知装置２４と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮気体の漏れを検出する漏れ検出装置であって、
超音波信号を収集し、前記超音波信号を電気信号に変換して出力するマイクロフォンと、
前記電気信号に基づいて、前記漏れに対応する特定周波数の信号を抽出するロックインアンプと、
前記特定周波数の前記信号の振幅値に対応する物理量を算出する算出回路と、
前記算出回路が算出した前記物理量に応じてユーザへの報知を行う報知装置と、
を備える、漏れ検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の漏れ検出装置であって、
前記ロックインアンプは、位相検波器と第１フィルタとを含み、
前記位相検波器は、前記電気信号と、前記電気信号の反転信号とを、前記特定周波数の前記信号の周期に応じて切換えることにより、前記電気信号と前記反転信号とのうちの一方の信号を出力し、
前記第１フィルタは、前記位相検波器からの出力信号のうちの直流成分を抽出することにより、前記特定周波数の前記信号を抽出するローパスフィルタである、漏れ検出装置。

【請求項3】

請求項２に記載の漏れ検出装置であって、
前記ロックインアンプは、第１ロックインアンプと第２ロックインアンプとを含み、
前記第１ロックインアンプが有する前記位相検波器は、前記電気信号と前記反転信号とを、前記特定周波数の前記信号と同一の周期で切換えることにより、前記一方の信号を出力し、
前記第２ロックインアンプが有する前記位相検波器は、前記電気信号と前記反転信号とを、前記特定周波数の前記信号と同一の前記周期で切換えることにより、前記一方の信号を出力し、
前記第２ロックインアンプが有する前記位相検波器による、前記電気信号と前記反転信号との周期的な切換の第１位相は、前記第１ロックインアンプが有する前記位相検波器による、前記電気信号と前記反転信号との周期的な切換の第２位相に対して、９０度シフトした位相であり、
前記算出回路は、前記第１ロックインアンプが有する前記第１フィルタにより抽出された前記特定周波数の前記信号と、前記第２ロックインアンプが有する前記第１フィルタにより抽出された前記特定周波数の前記信号とに基づいて、前記特定周波数の前記信号の前記物理量を算出する、漏れ検出装置。

【請求項4】

請求項１に記載の漏れ検出装置であって、
前記マイクロフォンが出力した前記電気信号から、前記特定周波数を含む所定周波数帯域の成分を抽出する第２フィルタと、
前記所定周波数帯域の前記成分を増幅する増幅器をさらに備え、
前記ロックインアンプは、前記増幅器が増幅した前記所定周波数帯域の前記成分に基づいて、前記特定周波数の前記信号を抽出する、漏れ検出装置。

【請求項5】

請求項４に記載の漏れ検出装置であって、
電池を収容可能な電池収容部をさらに備え、
前記漏れ検出装置は携帯可能である、漏れ検出装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の漏れ検出装置であって、
前記物理量を所定閾値と比較する比較器をさらに備え、
前記報知装置は振動装置であり、
前記物理量が前記所定閾値よりも大きい場合、前記振動装置は、所定時間振動することにより、前記ユーザへの前記報知を行う、漏れ検出装置。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか１項に記載の漏れ検出装置であって、
前記報知装置は複数の表示灯であり、
前記複数の表示灯は、前記複数の表示灯のうちの前記物理量に応じた少なくとも一部の表示灯が点灯することにより、前記ユーザへの前記報知を行う、漏れ検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、漏れ検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、狭帯域のバンドパスフィルタを有する超音波式漏れ検査装置が開示されている。そのバンドパスフィルタは、漏れにより発生する超音波の周波数帯域のみを通過させる。超音波式漏れ検査装置は、バンドパスフィルタを通過した信号を用いて圧縮気体が漏れている漏出位置を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－１４２２７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

バンドパスフィルタを狭帯域化することは困難である。したがって、特許文献１の開示によると、バンドパスフィルタは、漏れにより発生する超音波の周波数帯域のみならず、周辺の周波数帯域の信号も通過させる。このため、圧縮気体の漏出位置を精度良く検出できないという問題がある。

【0005】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、圧縮気体の漏れを検出する漏れ検出装置であって、超音波信号を収集し、前記超音波信号を電気信号に変換して出力するマイクロフォンと、前記電気信号に基づいて、前記漏れに対応する特定周波数の信号を抽出するロックインアンプと、前記特定周波数の前記信号の振幅値に対応する物理量を算出する算出回路と、前記算出回路が算出した前記物理量に応じてユーザへの報知を行う報知装置と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、圧縮気体の漏出位置を精度良く検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施の形態に係る漏れ検出装置が配管からの圧縮気体の漏れを検出する様子を例示する図である。

【図2】図２は、漏れ検出装置の構成を、信号処理の流れに沿って模式的に示すブロック図である。

【図3】図３は、第１ロックインアンプおよび第２ロックインアンプがそれぞれ有するスイッチの切換周期を示すタイムチャートである。

【図4】図４は、第１ロックインアンプおよび第２ロックインアンプの各々により抽出される周波数成分毎の振幅値を例示するグラフである。

【図5】図５は、漏れ検出装置の全体構成を例示する図である。

【図6】図６は、振動制御回路が行う振動制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

【図7】図７は、表示制御回路が行う表示制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、一実施の形態に係る漏れ検出装置１０が配管１２からの圧縮気体の漏れを検出する様子を例示する図である。図１に例示する配管１２は、２本の配管部品１２Ａ、１２Ｂと、継手１４とを含む。２本の配管部品１２Ａおよび１２Ｂが、継手１４を介して互いに接続されている。

【0010】

配管１２内を、圧縮気体が流通する。配管１２から外部へ圧縮気体が漏れる場合がある。図１に示す例では、配管部品１２Ａと継手１４との接続部分に圧縮気体の漏出位置１６がある。圧縮気体の漏れを検出するためには、漏出位置１６を特定する必要がある。漏出位置１６を肉眼で特定するのは困難な場合が多い。また、例えば圧縮気体の供給対象装置内の狭い空間で圧縮気体が漏出しているために、漏出位置１６を肉眼で特定することが困難な場合もある。

【0011】

圧縮気体が漏出するとき、特定周波数Ｆ０を含む周波数帯域の超音波信号が発生する。そこで、本実施の形態に係る漏れ検出装置１０は、超音波信号を収集する。漏れ検出装置１０は、収集した超音波信号から抽出した特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０に応じて、ユーザへの報知を行う。特定周波数Ｆ０は、例えば４０ｋＨｚである。

【0012】

ユーザは、漏れ検出装置１０を携帯する。圧縮気体の漏出をチェックするために、ユーザは、漏れ検出装置１０を把持して、配管１２に漏れ検出装置１０を近づける。ユーザは、配管１２の近くで配管１２をなぞるように、漏れ検出装置１０を移動させる。漏れ検出装置１０が圧縮気体の漏出位置１６に接近すると、抽出される特定周波数Ｆ０の信号の振幅値が大きくなる。この振幅値に応じた報知がユーザに対して行われることにより、ユーザは、漏出位置１６を特定することができる。なお、圧縮気体は、配管１２以外の圧縮気体の流路から漏れる場合もある。漏れ検出装置１０は、配管１２以外の流路に対しても適用できる。

【0013】

図２は、漏れ検出装置１０の構成を、信号処理の流れに沿って模式的に示すブロック図である。漏れ検出装置１０は、マイクロフォン２０と、回路基板２２と、回路基板２２上に実装された複数の回路部品と、報知装置２４とを有する。本実施の形態において、報知装置２４は、振動装置２６と、複数の表示灯２８とを含む。

【0014】

マイクロフォン２０は、超音波信号を含む音波信号を収集し、音波信号を電気信号に変換して出力する。マイクロフォン２０は、ＭＥＭＳで実現することにより小型化できる。回路基板２２上に実装された複数の回路部品は、前処理回路３０と、変換回路３２と、ＤＣ成分除去回路３４と、第１ロックインアンプ３６と、第２ロックインアンプ３８と、算出回路４０と、振動制御回路４２と、表示制御回路４４とを含む。

【0015】

前処理回路３０は、フィルタ４６と、増幅器４８とを含む。フィルタ４６は、マイクロフォン２０が出力した電気信号から、特定周波数Ｆ０を含む所定周波数帯域の成分を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。本実施の形態においては、特定周波数Ｆ０が４０ｋＨｚの場合、例えば４０ｋＨｚ±４ｋＨｚの範囲の帯域の成分が、フィルタ４６により抽出される。フィルタ４６により、可聴域を含む低周波数帯域の成分と、高周波数帯域の成分とが除去される。

【0016】

なお、フィルタ４６は、バンドパスフィルタに代えて、特定周波数Ｆ０の信号を透過させるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）であってもよい。その場合、ハイパスフィルタにより、可聴域を含む低周波数帯域の成分が除去される。

【0017】

増幅器４８は、フィルタ４６が抽出した所定周波数帯域の成分を増幅する。特定周波数Ｆ０が例えば４０ｋＨｚであるとする。４０ｋＨｚの信号は、他の周波数成分に比べ振幅値Ａ０が小さい傾向にある。そのため、マイクロフォン２０が出力した電気信号がフィルタ４６を経由せずに増幅器４８により増幅されると、４０ｋＨｚ以外の周波数帯域の成分が、より大きく増幅される。

【0018】

特に、工場での周囲雑音等に起因する低周波数帯域の成分は、音源からの距離が比較的長くても減衰しにくい。そのため、低周波数帯域の成分の振幅値は、４０ｋＨｚの信号の振幅値Ａ０よりも極めて大きい場合がある。４０ｋＨｚ以外の周波数帯域の成分が増幅されることにより、増幅後の信号が電源電圧の範囲で飽和する可能性がある。

【0019】

信号が飽和した場合、波形が変形するため、その後に行われる信号処理で４０ｋＨｚの信号を正確に抽出することができない。したがって、フィルタ４６により、４０ｋＨｚを含む所定周波数帯域が抽出され、所定周波数帯域以外の周波数帯域の成分が除去されることが好ましい。フィルタ４６により、特に振幅値が大きくなりやすい低周波数帯域の成分が除去されるため、増幅器４８により、４０ｋＨｚの信号を適切なレベルに増幅することができる。

【0020】

変換回路３２は、マイクロフォン２０が出力した電気信号に基づいて増幅器４８から出力された信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。これにより、増幅器４８から出力された信号を、第１ロックインアンプ３６と第２ロックインアンプ３８とに、デジタル信号に変換してから入力することができる。変換回路３２のサンプリングレートは、例えば１６０ｋｓｐｓである。ＤＣ成分除去回路３４は、変換回路３２における信号の変換処理で発生したＤＣオフセット成分を除去する。

【0021】

第１ロックインアンプ３６は、位相検波器（ＰＳＤ）５０と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５２とを含む。位相検波器５０は、乗算回路５４、５６と、スイッチ５８とを有する。スイッチ５８が乗算回路５４に接続されているとき、乗算回路５４は、ＤＣオフセット成分が除去されたデジタル信号を＋１倍して得られるデジタル信号を、スイッチ５８に出力する。スイッチ５８が乗算回路５６に接続されているとき、乗算回路５６は、そのデジタル信号を－１倍して得られる、デジタル信号の反転信号を、スイッチ５８に出力する。

【0022】

スイッチ５８は、乗算回路５４からのデジタル信号と、乗算回路５６からの反転信号とのうちのいずれか一方を、ローパスフィルタ５２に出力する。スイッチ５８は、ローパスフィルタ５２に出力する信号を、乗算回路５４からのデジタル信号にするか、乗算回路５６からの反転信号にするかを、特定周波数Ｆ０の信号の周期Ｃ０と同一の周期で切換える。スイッチ５８の切換動作により、位相検波器５０は、ＤＣ成分除去回路３４の出力端子から出力されたデジタル信号と、その反転信号とを、特定周波数Ｆ０の信号の周期Ｃ０と同一の周期で切換えることができる。

【0023】

なお、乗算回路５４は設けられなくてもよい。この場合、スイッチ５８は、ＤＣ成分除去回路３４の出力端子からのデジタル信号と、乗算回路５６からの反転信号とのうちのいずれか一方を、ローパスフィルタ５２に出力する。

【0024】

ローパスフィルタ５２は、位相検波器５０から出力された信号から、直流成分を抽出する。スイッチ５８は、特定周波数Ｆ０の信号の周期Ｃ０と同一の周期で切換動作を行うので、ローパスフィルタ５２により抽出された直流成分は、特定周波数Ｆ０の信号に対応する。

【0025】

ローパスフィルタ５２の時定数が長くなるほど、特定周波数Ｆ０以外の周波数成分が除去されやすくなる。ただし、時定数が長過ぎると、ユーザが、圧縮気体の漏出位置１６を探しながら漏れ検出装置１０を移動させる際の漏れ検出装置１０の移動速度に追従できないおそれがある。したがって、適切な時定数を決定する必要がある。本実施の形態において、ローパスフィルタ５２の時定数は、例えば１６０ｍｓである。

【0026】

第２ロックインアンプ３８は、位相検波器（ＰＳＤ）６０と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）６２とを含む。位相検波器６０は、乗算回路６４、６６と、スイッチ６８とを有する。スイッチ６８が乗算回路６４に接続されているとき、乗算回路６４は、ＤＣオフセット成分が除去されたデジタル信号を＋１倍して得られるデジタル信号を、スイッチ６８に出力する。スイッチ６８が乗算回路６６に接続されているとき、乗算回路６６は、そのデジタル信号を－１倍して得られる、デジタル信号の反転信号を、スイッチ６８に出力する。

【0027】

スイッチ６８は、乗算回路６４からのデジタル信号と、乗算回路６６からの反転信号とのうちのいずれか一方を、ローパスフィルタ６２に出力する。スイッチ６８は、ローパスフィルタ６２に出力する信号を、乗算回路６４からのデジタル信号にするか、乗算回路６６からの反転信号にするかを、特定周波数Ｆ０の信号の周期Ｃ０と同一の周期で切換える。スイッチ６８の切換動作により、位相検波器６０は、ＤＣ成分除去回路３４の出力端子から出力されたデジタル信号と、その反転信号とを、特定周波数Ｆ０の信号の周期Ｃ０と同一の周期で切換えることができる。

【0028】

ただし、第２ロックインアンプ３８が有する位相検波器６０による、デジタル信号と反転信号との周期的な切換の第１位相は、第１ロックインアンプ３６が有する位相検波器５０による、デジタル信号と反転信号との周期的な切換の第２位相に対して、９０度（１／４周期）シフトした位相である。

【0029】

なお、乗算回路６４は設けられなくてもよい。この場合、スイッチ６８は、ＤＣ成分除去回路３４の出力端子からのデジタル信号と、乗算回路６６からの反転信号とのうちのいずれか一方を、ローパスフィルタ６２に出力する。

【0030】

ローパスフィルタ６２は、位相検波器６０から出力された信号から、直流成分を抽出する。スイッチ６８は、特定周波数Ｆ０の信号の周期Ｃ０と同一の周期で切換動作を行うので、ローパスフィルタ６２により抽出された直流成分は、特定周波数Ｆ０の信号に対応する。ローパスフィルタ５２と同様に、ローパスフィルタ６２の時定数として、適切な時定数を決定する必要がある。本実施の形態において、ローパスフィルタ６２の時定数は、例えば１６０ｍｓである。

【0031】

上述した第１位相と第２位相との間には、９０度のズレがある。したがって、第１ロックインアンプ３６のローパスフィルタ５２により抽出された直流成分の位相と、第２ロックインアンプ３８のローパスフィルタ６２により抽出された直流成分の位相との間には、９０度のズレがある。

【0032】

すなわち、第１ロックインアンプ３６のローパスフィルタ５２により抽出された直流成分は、特定周波数Ｆ０の信号の余弦成分Ｘに対応する。第２ロックインアンプ３８のローパスフィルタ６２により抽出された直流成分は、特定周波数Ｆ０の信号の正弦成分Ｙに対応する。

【0033】

算出回路４０は、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０に対応する物理量を算出する。本実施の形態において、算出回路４０により算出される物理量は、振幅値Ａ０である。この場合、算出回路４０は、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０として、特定周波数Ｆ０の信号の余弦成分Ｘと正弦成分Ｙとの２乗和の平方根を算出する（Ａ０＝√（Ｘ^２＋Ｙ^２））。なお、算出回路４０により算出される物理量は、振幅値Ａ０に対応する物理量であればよいので、振幅値Ａ０以外に、例えば振幅値の２乗値Ａ０^２または音圧であってもよい。

【0034】

振動制御回路４２および表示制御回路４４は、処理回路および記憶装置（いずれも不図示）を有する。処理回路は、ＣＰＵまたはＧＰＵ等のプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＡＭ等の揮発性メモリと、ＲＯＭまたはフラッシュメモリ等の不揮発性メモリとを含む。揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして用いられる。不揮発性メモリは、プロセッサが実行するプログラムと、その他必要なデータとを記憶する。

【0035】

処理回路がプロセッサの場合、処理回路は、記憶装置に保存されたプログラムを実行することにより、報知装置２４を制御する。なお、処理回路は、ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ等の集積回路、或いはディスクリートデバイスを含む電子回路によって実現されてもよい。

【0036】

振動制御回路４２の処理回路は、比較器７０と、ワンショットディレイ回路７２とを含む。比較器７０は、算出回路４０により算出された振幅値Ａ０を所定閾値ＡＴと比較する。所定閾値ＡＴは、例えば、圧縮気体の漏出位置から３０ｃｍ離れた位置で毎分５００ｍｌの気体の漏出が発生している場合の、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値として定められる。この所定閾値ＡＴは、上述した記憶装置に保存されている。

【0037】

比較器７０による比較の結果、その振幅値Ａ０が所定閾値ＡＴよりも大きい場合、処理回路は、振動装置２６を所定時間振動させる。その所定時間は、ワンショットディレイ回路７２がオンの状態を維持する時間であり、例えば５００ｍｓである。

【0038】

振動装置２６は、例えば振動モータである。振動制御回路４２の処理回路が振動モータを駆動すると、振動モータが振動する。振動モータが所定時間振動することにより、ユーザへの報知が行われる。漏れ検出装置１０を把持するユーザの手に振動モータの振動が伝わることにより、ユーザは圧縮気体の漏出位置１６を特定することができる。

【0039】

表示灯２８は、例えばＬＥＤランプである。表示制御回路４４の処理回路は、複数のＬＥＤランプの点灯を制御する。表示制御回路４４の処理回路は、複数のＬＥＤランプの中から、算出回路４０により算出された振幅値Ａ０に応じて点灯させるＬＥＤランプを決定する。その振幅値Ａ０に応じて点灯するＬＥＤランプの個体は予め設定されている。

【0040】

点灯したＬＥＤランプの数が、その振幅値Ａ０に応じた数となる。その振幅値Ａ０に応じた数のＬＥＤランプが点灯することにより、ユーザへの報知が行われる。点灯するＬＥＤランプの数が変化することにより、ユーザは圧縮気体の漏出位置１６を特定することができる。

【0041】

図３は、第１ロックインアンプ３６および第２ロックインアンプ３８がそれぞれ有するスイッチ５８および６８の切換周期を示すタイムチャートである。図３の方形波Ｓ１にしたがって、スイッチ５８は、ローパスフィルタ５２に出力する信号を、＋１倍の乗算回路５４からのデジタル信号にするか、－１倍の乗算回路５６からの反転信号にするかを、周期的に切換える。方形波Ｓ１の周期は、特定周波数Ｆ０の周期Ｃ０と等しい。

【0042】

図３に示す時刻Ｔ１において、スイッチ５８の接続先が、＋１倍の乗算回路５４の出力端子から－１倍の乗算回路５６の出力端子に切換わる。時刻Ｔ１からＴ３までの期間、スイッチ５８は、－１倍の乗算回路５６の出力端子に接続する。時刻Ｔ３において、スイッチ５８の接続先が、－１倍の乗算回路５６の出力端子から＋１倍の乗算回路５４の出力端子に切換わる。

【0043】

時刻Ｔ３からＴ５までの期間、スイッチ５８は、＋１倍の乗算回路５４の出力端子に接続する。時刻Ｔ５において、スイッチ５８の接続先が、＋１倍の乗算回路５４の出力端子から－１倍の乗算回路５６の出力端子に切換わる。

【0044】

図３の方形波Ｓ２にしたがって、スイッチ６８は、ローパスフィルタ６２に出力する信号を、＋１倍の乗算回路６４からのデジタル信号にするか、－１倍の乗算回路６６からの反転信号にするかを、周期的に切換える。方形波Ｓ２の周期は、特定周波数Ｆ０の周期Ｃ０と等しい。

【0045】

図３に示す時刻Ｔ２において、スイッチ６８の接続先が、＋１倍の乗算回路６４の出力端子から－１倍の乗算回路６６の出力端子に切換わる。時刻Ｔ２からＴ４までの期間、スイッチ６８は、－１倍の乗算回路６６の出力端子に接続する。時刻Ｔ４において、スイッチ６８の接続先が、－１倍の乗算回路６６の出力端子から＋１倍の乗算回路６４の出力端子に切換わる。

【0046】

時刻Ｔ４からＴ６までの期間、スイッチ６８は、＋１倍の乗算回路６４の出力端子に接続する。時刻Ｔ６において、スイッチ６８の接続先が、＋１倍の乗算回路６４の出力端子から－１倍の乗算回路６６の出力端子に切換わる。

【0047】

上述したように、方形波Ｓ１の周期および方形波Ｓ２の周期は、いずれも特定周波数Ｆ０の周期Ｃ０と等しい。また、図３に示すように、方形波Ｓ２の位相は、方形波Ｓ１の位相から９０度（１／４・Ｃ０）遅れる方向にシフトしている。方形波Ｓ１の位相は上述した第１位相に対応し、方形波Ｓ２の位相は上述した第２位相に対応する。すなわち、第２位相は、第１位相に対して９０度（１／４・Ｃ０）遅れる方向にシフトしている。

【0048】

したがって、第１ロックインアンプ３６からは特定周波数Ｆ０の信号の余弦成分Ｘが得られ、第２ロックインアンプ３８からは特定周波数Ｆ０の信号の正弦成分Ｙが得られる。上述したように、特定周波数Ｆ０の信号の余弦成分Ｘと正弦成分Ｙとに基づいて、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０が算出される。

【0049】

図４は、第１ロックインアンプ３６および第２ロックインアンプ３８の各々により抽出される周波数成分毎の振幅値Ａを例示するグラフである。特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０のみが観測されるのが理想的である。しかし、実際には図４に示すように、特定周波数Ｆ０の近傍の周波数の振幅値も抽出される。その原因の一つは、図３に示す方形波Ｓ１およびＳ２が奇数次高調波を含むことにある。

【0050】

ただし、フィルタ４６により、特定周波数Ｆ０を含む所定周波数帯域の成分に限定して抽出されるため、図４に示すように、振幅値Ａが観測される周波数帯域は狭く限られる。特定周波数Ｆ０が４０ｋＨｚの場合、振幅値Ａが観測される周波数帯域は、例えば４０ｋＨｚ±４ｋＨｚの範囲の帯域である。そのため、この狭い周波数帯域に周囲雑音が含まれる可能性は低く抑えられる。さらに、フィルタ４６の後段に配置されたローパスフィルタ５２、６２の時定数が、例えば１６０ｍｓ等の適切な値に決定されている。そのため、第１ロックインアンプ３６および第２ロックインアンプ３８の各々により抽出される周波数成分は、極めて狭い範囲に限られる。

【0051】

したがって、配管１２から圧縮気体が漏出している場合、図４に例示するように、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａｚが際立って高い値を示し、支配的になる。そのため、算出回路４０により算出される特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０は、図４に示す特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａｚに略等しいとみなせる。

【0052】

なお、図４に示す例では、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａｚ（≒Ａ０）が所定閾値ＡＴを超過している。報知装置２４は、算出回路４０が算出した特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０に応じてユーザへの報知を行う。具体的には、振動装置２６は、所定時間振動する。また、複数の表示灯２８のうち、算出回路４０が算出した特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０に応じた表示灯２８が点灯する。

【0053】

図５は、漏れ検出装置１０の全体構成を例示する図である。本実施の形態による漏れ検出装置１０は、一部が湾曲した形状の樹脂製の筐体を有する。図２を用いて上述したように、漏れ検出装置１０は、マイクロフォン２０と、回路基板２２と、回路基板２２上に実装された複数の回路部品と、振動装置２６と、複数の表示灯２８とを有する。

【0054】

漏れ検出装置１０は、さらに電池収容部１００を有する。図５には、電池収容部１００に電池１０２が収容されている様子が示されている。本実施の形態による漏れ検出装置１０に用いられる電池１０２の電圧は例えば９ボルトである。

【0055】

なお、電池１０２の電圧は商用電源の電圧に比べると極めて小さい。そのため、特定周波数Ｆ０以外の周波数成分の振幅値が大きい場合、この周波数成分が増幅器４８により増幅されると、電池１０２の小さな電圧の範囲で飽和が生じやすい。したがって、上述したように、フィルタ４６により、特に低周波数帯域の成分が除去されることが好ましい。

【0056】

ユーザは、漏れ検出装置１０を把持するとき、筐体のグリップ１１０の部分を手で握る。ユーザは、グリップ１１０を握る手の指のうち、１本の指（例えば人差し指）をトリガ式スイッチ１１２にあてがう。ユーザがその指でトリガ式スイッチ１１２を押し込むと、電池１０２からの電力供給により、漏れ検出装置１０が通電状態となる。

【0057】

ユーザが指をトリガ式スイッチ１１２から離すと、トリガ式スイッチ１１２が、押し込まれる前の初期位置に戻る。この場合、電池１０２からの電力供給は停止する。したがって、電池１０２の電力使用を抑えることができる。

【0058】

なお、トリガ式スイッチ１１２の裏には、振動装置２６が配置されている。ユーザがトリガ式スイッチ１１２を押し込むと、振動装置２６も移動する。漏れ検出装置１０が通電状態であって、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０が所定閾値ＡＴよりも大きい場合、振動装置２６は所定時間振動する。振動装置２６の振動は、トリガ式スイッチ１１２を押し込んでいるユーザの指に伝わる。こうして、ユーザへの報知が行われる。

【0059】

これにより、ユーザは、工場のような騒がしい場所であっても、圧縮気体の漏出に関する報知に気づきやすくなる。また、ユーザは、漏れ検出装置１０の付近に圧縮気体の漏出位置１６が存在する可能性に気づくことができるため、漏出位置１６を特定しやすい。

【0060】

図５に例示する漏れ検出装置１０は、８個の表示灯２８を有する。８個の表示灯２８は、筐体の湾曲部分に沿って１列に並んで配置されている。ユーザがトリガ式スイッチ１１２を押し込むと、漏れ検出装置１０が通電状態になる。その場合、表示制御回路４４の処理回路が特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０に応じて決定した表示灯２８に対して、電池１０２からの電力が供給される。電力が供給された表示灯２８が点灯する。

【0061】

例えば、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０が所定閾値ＡＴよりも十分小さい場合、振幅値Ａ０に応じて、端から並び順に１～６個目までの表示灯２８のうちの１～Ｎ個目が点灯する（１≦Ｎ≦６）。これら６個の表示灯２８から出射される光の色は、すべて同じ第１の色（例えば緑色）である。なお、特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０が極めて小さい場合、すべての表示灯２８が消灯されてもよい。

【0062】

振幅値Ａ０が、所定閾値ＡＴより小さく且つ所定閾値ＡＴに近い警告基準値を超過した場合、並び順で７個目の表示灯２８が点灯する。７個目の表示灯２８から出射される光の色は、第１の色とは異なる第２の色（例えば赤色）である。振幅値Ａ０が所定閾値ＡＴよりも大きい場合は、８個すべての表示灯２８が点灯する。８個目の表示灯２８から出射される光の色は、７個目の表示灯２８と同じ第２の色である。こうして、ユーザへの報知が行われる。

【0063】

７個目および８個目の表示灯２８から出射される光の色（第２の色）は、１～６個目までの表示灯２８から出射される光の色（第１の色）とは異なる。そのため、ユーザは、７個目の表示灯２８が点灯したことに気づきやすい。この場合、ユーザは、漏れ検出装置１０が、圧縮気体の漏出位置１６に接近している可能性に気づくことができる。その後、ユーザは、さらに漏れ検出装置１０を移動させて、８個すべての表示灯２８が点灯することにより、漏れ検出装置１０が、漏出位置１６に、より接近したことが分かる。そのため、ユーザは漏出位置１６を特定しやすい。

【0064】

図５に示す漏れ検出装置１０には、感度変更用のスライド式スイッチ１１８が設けられている。ユーザがスライド式スイッチ１１８を操作することで、アッテネータによる超音波信号の減衰レベルを調節することができる。こうして、超音波信号に対するマイクロフォン２０の感度を引き下げることができる。

【0065】

図５に示す漏れ検出装置１０には、ノズルの装着部１２０が設けられている。狭い空間内に配置された配管１２に漏れ検出装置１０を近づけることが困難な場合がある。しかし、装着部１２０に細いノズルが装着されることにより、細いノズルを配管１２に近づけることができる。こうして、狭い空間に配置された配管１２においても、漏出位置１６を特定することができる。

【0066】

図６は、振動制御回路４２が行う振動制御処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理手順は、振動制御回路４２が有する処理回路が、記憶装置に保存されたプログラムを実行することにより行われる。本処理手順が開始されると、ステップＳ１０において、比較器７０は、算出回路４０により算出された特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０を、所定閾値ＡＴと比較する。

【0067】

ステップＳ２０において、処理回路は、比較器７０による比較結果に基づいて、振幅値Ａ０が所定閾値ＡＴを超過したか否かを判定する。ステップＳ２０でＹＥＳとなった場合、本処理手順はステップＳ３０へ進む。ステップＳ２０でＮＯとなった場合、本処理手順はステップＳ１０へ戻る。ステップＳ３０において、処理回路は、ワンショットディレイ回路７２をオンの状態にする。ステップＳ４０において、処理回路は、振動装置２６の駆動を開始する。振動装置２６は振動を開始する。

【0068】

ステップＳ５０において、処理回路は、振動装置２６が振動を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。ワンショットディレイ回路７２がオンの状態の間は、所定時間がまだ経過していない。所定時間が経過すると、ワンショットディレイ回路７２がオンの状態からオフの状態に転じる。このとき、処理回路は、振動装置２６が振動を開始してから所定時間が経過したと判定する。ステップＳ５０でＹＥＳとなった場合、本処理手順はステップＳ６０へ進む。ステップＳ５０でＮＯとなった場合、本処理手順はステップＳ５０の処理を繰り返す。

【0069】

ステップＳ６０において、処理回路は、振動装置２６の駆動を停止する。この時点で振幅値Ａ０が所定閾値ＡＴを超過した状態が継続していた場合であっても、振動装置２６の振動は停止する。これにより、電池１０２の電力使用を抑えることができる。ステップＳ６０の処理が完了すると、本処理手順は終了する。

【0070】

図７は、表示制御回路４４が行う表示制御処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理手順は、表示制御回路４４が有する処理回路が、記憶装置に保存されたプログラムを実行することにより行われる。本処理手順が開始されると、ステップＳ１１０において、処理回路は、複数の表示灯２８の中から、算出回路４０により算出された特定周波数Ｆ０の信号の振幅値Ａ０に応じて点灯させる表示灯２８を決定する。ステップＳ１２０において、処理回路は、決定した表示灯２８を点灯させる。ステップＳ１２０の処理が完了すると、本処理手順は終了する。

【0071】

［変形例］
上記実施の形態は、以下のように変形されてもよい。

【0072】

上記実施の形態において、第１ロックインアンプ３６および第２ロックインアンプ３８には、デジタル信号が入力される。すなわち、第１ロックインアンプ３６および第２ロックインアンプ３８は、デジタルロックインアンプである。

【0073】

しかし、第１ロックインアンプ３６および第２ロックインアンプ３８は、アナログロックインアンプであってもよい。その場合、変換回路３２およびＤＣ成分除去回路３４は用いられない。マイクロフォン２０が出力した電気信号に基づいて増幅器４８から出力された信号（アナログ信号）が、第１ロックインアンプ３６および第２ロックインアンプ３８に入力する。

【0074】

［実施の形態から得られる発明］
上記実施の形態および変形例から把握しうる発明について、以下に記載する。

【0075】

（１）圧縮気体の漏れを検出する漏れ検出装置（１０）は、超音波信号を収集し、前記超音波信号を電気信号に変換して出力するマイクロフォン（２０）と、前記電気信号に基づいて、前記漏れに対応する特定周波数（Ｆ０）の信号（Ｘ、Ｙ）を抽出するロックインアンプ（３６、３８）と、前記特定周波数の前記信号の振幅値（Ａ０）に対応する物理量を算出する算出回路（４０）と、前記算出回路が算出した前記物理量に応じてユーザへの報知を行う報知装置（２４）と、を備える。これにより、ユーザは圧縮気体の漏出位置を特定しやすくなる。

【0076】

（２）前記ロックインアンプは、位相検波器（５０、６０）と第１フィルタ（５２、６２）とを含み、前記位相検波器は、前記電気信号と、前記電気信号の反転信号とを、前記特定周波数の前記信号の周期（Ｃ０）に応じて切換えることにより、前記電気信号と前記反転信号とのうちの一方の信号を出力し、前記第１フィルタは、前記位相検波器からの出力信号のうちの直流成分を抽出することにより、前記特定周波数の前記信号を抽出するローパスフィルタであってもよい。これにより、特定周波数の信号を精度良く抽出することができる。

【0077】

（３）前記ロックインアンプは、第１ロックインアンプ（３６）と第２ロックインアンプ（３８）とを含み、前記第１ロックインアンプが有する前記位相検波器は、前記電気信号と前記反転信号とを、前記特定周波数の前記信号と同一の周期で切換えることにより、前記一方の信号を出力し、前記第２ロックインアンプが有する前記位相検波器は、前記電気信号と前記反転信号とを、前記特定周波数の前記信号と同一の前記周期で切換えることにより、前記一方の信号を出力し、前記第２ロックインアンプが有する前記位相検波器による、前記電気信号と前記反転信号との周期的な切換の第１位相は、前記第１ロックインアンプが有する前記位相検波器による、前記電気信号と前記反転信号との周期的な切換の第２位相に対して、９０度シフトした位相であり、前記算出回路は、前記第１ロックインアンプが有する前記第１フィルタにより抽出された前記特定周波数の前記信号と、前記第２ロックインアンプが有する前記第１フィルタにより抽出された前記特定周波数の前記信号とに基づいて、前記特定周波数の前記信号の前記物理量を算出してもよい。これにより、特定周波数の信号を簡便に抽出することができる。

【0078】

（４）前記漏れ検出装置は、前記マイクロフォンが出力した前記電気信号から、前記特定周波数を含む所定周波数帯域の成分を抽出する第２フィルタ（４６）と、前記所定周波数帯域の前記成分を増幅する増幅器（４８）をさらに備え、前記ロックインアンプは、前記増幅器が増幅した前記所定周波数帯域の前記成分に基づいて、前記特定周波数の前記信号を抽出してもよい。これにより、微小な特定周波数の信号を、比較的大きな周囲雑音から分離して抽出することができる。

【0079】

（５）前記漏れ検出装置は、電池（１０２）を収容可能な電池収容部（１００）をさらに備え、前記漏れ検出装置は携帯可能であってもよい。これにより、給電ケーブルの長さに影響されることなく、圧縮気体の漏出位置を特定することができる。

【0080】

（６）前記漏れ検出装置は、前記物理量を所定閾値（ＡＴ）と比較する比較器（７０）をさらに備え、前記報知装置は振動装置（２６）であり、前記物理量が前記所定閾値（ＡＴ）よりも大きい場合、前記振動装置は、所定時間振動することにより、前記ユーザへの前記報知を行ってもよい。これにより、ユーザは、圧縮気体の漏出に関する報知に気づきやすくなる。

【0081】

（７）前記漏れ検出装置は、前記報知装置は複数の表示灯（２８）であり、前記複数の表示灯は、前記複数の表示灯のうちの前記物理量に応じた少なくとも一部の表示灯が点灯することにより、前記ユーザへの前記報知を行ってもよい。これにより、ユーザは、漏れ検出装置を把持して移動させている間に、漏れ検出装置が圧縮気体の漏出位置へ接近していることに気づきやすくなる。

【0082】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0083】

１０…漏れ検出装置 １２…配管
１４…継手 １６…漏出位置
２０…マイクロフォン ２２…回路基板
２４…報知装置 ２６…振動装置
２８…表示灯 ３０…前処理回路
３２…変換回路 ３４…ＤＣ成分除去回路
３６…第１ロックインアンプ ３８…第２ロックインアンプ
４０…算出回路 ４２…振動制御回路
４４…表示制御回路 ４６…フィルタ（第２フィルタ）
４８…増幅器 ５０、６０…位相検波器
５２、６２…ローパスフィルタ（第１フィルタ）
５４、５６、６４、６６…乗算回路 ５８、６８…スイッチ
７０…比較器 ７２…ワンショットディレイ回路
１００…電池収容部 １０２…電池
１１０…グリップ １１２…トリガ式スイッチ
１１８…スライド式スイッチ １２０…装着部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】