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JPS5856822B2 - Fluid leak detection device - Google Patents
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JPS5856822B2 - Fluid leak detection device - Google Patents

Fluid leak detection device

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Publication number
JPS5856822B2
JPS5856822B2 JP54099150A JP9915079A JPS5856822B2 JP S5856822 B2 JPS5856822 B2 JP S5856822B2 JP 54099150 A JP54099150 A JP 54099150A JP 9915079 A JP9915079 A JP 9915079A JP S5856822 B2 JPS5856822 B2 JP S5856822B2
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JP
Japan
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point
leakage
reflectance
cable
output
Prior art date
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Expired
Application number
JP54099150A
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Japanese (ja)
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JPS5622923A (en
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謙一 大西
均 内藤
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパイプラインや石油タンク等からの肢体の漏洩
を検知する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a device for detecting leakage of limbs from pipelines, oil tanks, etc.

液体の漏洩を検知する方法としては、従来第1図に示す
ようなパルス反射を観測するTDR(Time Dom
a in Ref 1ecto、ry )方式が発表さ
れている。
Conventional methods for detecting liquid leakage include TDR (Time Dom), which observes pulse reflections as shown in Figure 1.
A in Ref 1ecto, ry) method has been announced.

検知センサとして、液体の含浸により特性インピダンス
ZOが変化する漏洩検知ケーブル1を用い、その端末に
終端抵抗器2を接続してインピダンス整合し、パイプラ
インやタンクに沿って配設する。
As a detection sensor, a leakage detection cable 1 whose characteristic impedance ZO changes due to liquid impregnation is used, a termination resistor 2 is connected to its terminal for impedance matching, and the cable is disposed along a pipeline or a tank.

そして観測点POより短形波パルスの入射波を流し、そ
の反射波の変化をオシロスコープAで観測し、漏洩位置
距離と漏洩幅を測定するのである。
Then, an incident wave of a rectangular pulse is sent from the observation point PO, and changes in the reflected wave are observed with an oscilloscope A to measure the leakage position distance and leakage width.

ケーブルのPL、P2間にわたって漏洩がおこっている
と、第2図の波形図に示すように、POでの入射波、P
lでの反射波、P2での反射波はそれぞれa、b、cの
ようになり、オンロスコープにそれらの合成波dが観測
される。
If leakage occurs between PL and P2 of the cable, the incident wave at PO, P
The reflected wave at l and the reflected wave at P2 become a, b, and c, respectively, and their composite wave d is observed on the onroscope.

この観測波形から時間TI、T2を測定すれば入射波の
位相速度Veが分っているので、漏洩位置距離11と漏
洩幅12は、 より求まるというのである。
Since the phase velocity Ve of the incident wave is known by measuring the times TI and T2 from this observed waveform, the leakage position distance 11 and the leakage width 12 can be determined as follows.

ところが位相速度そのものが実はあいまいな値なのであ
る。
However, the phase velocity itself is actually an ambiguous value.

位相速度は、信号のケーブル内での進行速度であるが、
厳密に述べると、ある一つの周波数成分のみをもつ信号
のケーブル内での進行速度である。
Phase velocity is the speed at which the signal travels within the cable,
Strictly speaking, it is the speed at which a signal having only one frequency component travels within the cable.

同一のケーブルでは、周波数に応じて位相速度が異なる
The same cable has different phase velocities depending on the frequency.

従って、入射波が短形波パルスの場合には、そのパルス
には多くの周波数成分が含まれるから位相速度も一意的
に決らない。
Therefore, when the incident wave is a rectangular wave pulse, the pulse contains many frequency components, so the phase velocity is not uniquely determined.

よって上記(1)、(2)式は厳密に定義できないもの
である。
Therefore, the above equations (1) and (2) cannot be defined strictly.

(1)、(2)式は全ての周波数成分について位相速度
が一定になるものと仮定した上で取立するものである。
Equations (1) and (2) are taken on the assumption that the phase velocity is constant for all frequency components.

例えば、位相速度がVe=0.2m/nSといわれるケ
ーブルにおいて、位相速度に1%の誤差がありT 1.
= 10 μsecであれば、l 1 ニハまた、漏
洩区間と漏洩していない区間とでは位相速度が異なり、
この点からも11,12を正確に求めることはできない
For example, in a cable whose phase velocity is said to be Ve=0.2 m/nS, there is a 1% error in the phase velocity and T1.
= 10 μsec, then l 1 Niha Also, the phase velocity is different between the leakage section and the non-leakage section,
From this point as well, 11 and 12 cannot be determined accurately.

さらにまた、ケーブル内の信号の減衰率は信号の周波数
によってそれぞれ異なるため、入射波として短形波パル
スを用いると入射波の各周波数成分に応じて減衰をうけ
入射波は歪んで進行する。
Furthermore, since the attenuation rate of a signal in a cable differs depending on the frequency of the signal, when a rectangular wave pulse is used as an incident wave, the incident wave is attenuated according to each frequency component of the incident wave, and the incident wave progresses in a distorted manner.

その影響は反射波に及ぶ。The effect extends to reflected waves.

従って漏洩位置が観測点より遠くなると、ますます歪み
が大きくなり、第2図eのようになる。
Therefore, as the leakage position becomes farther away from the observation point, the distortion becomes larger and larger, as shown in Figure 2e.

こうした歪み波形からは正確な漏洩地点P 1.P 2
と決定てきず、これがためTI、T2も正確に測定し得
ない。
From these distorted waveforms, the exact leakage point P1. P2
Therefore, TI and T2 cannot be measured accurately.

例えば位相速度が0.2 m/ n Sであって時間T
lに100nSの誤差があれば11には対電圧は数mV
〜数10mV程度と低く、S/N比も小さいのであるが
、漏洩幅が小さい場合には、41点での反射波と42点
での反射波が重なり、その結果全体の反射電圧とS/N
比がますます小さくなり、遠距離で、小さな漏洩が生じ
ても実際上測定はほとんど不可能であった。
For example, if the phase velocity is 0.2 m/n S and the time T
If there is an error of 100 nS in l, the voltage to 11 will be several mV.
The S/N ratio is low at ~ several tens of mV, but if the leakage width is small, the reflected waves at 41 points and the reflected waves at 42 points overlap, and as a result, the overall reflected voltage and S/N ratio are low. N
As the ratio became smaller and smaller, it became practically impossible to measure even small leaks over long distances.

また、全ケーブルにわたって各点での反射波形を前もっ
て記憶しておき、その反射波形から漏洩がある時の反射
波形を差引くことにより漏洩位置を算出する方法も発表
されているが、反射波形の記憶装置の容量に大きなもの
を要するという欠点があるばかりか実際にこの方法で行
ってみると理論通りに正確な値が求められないというこ
とが判明した。
In addition, a method has been announced in which the reflected waveform at each point across all cables is memorized in advance, and the leakage position is calculated by subtracting the reflected waveform at the time of leakage from the reflected waveform. Not only does this method have the disadvantage of requiring a large capacity storage device, but it has also been found that when this method is used in practice, it is not possible to obtain accurate values as in theory.

このように従来の検知方式によれは、おおまかな漏洩位
置と漏洩幅が知れるだけで、遠距離になるとそれすらで
きないという欠点があった。
As described above, the conventional detection method has the disadvantage that only the approximate leak location and leak width can be known, but it is not possible to do this at long distances.

本発明は従来方法のこうした欠点を克服したもので、た
とえ遠距離で僅かの漏洩がおきても適確にその位置、幅
を検知できる液体漏洩検知方式を提供することにある。
The present invention overcomes these drawbacks of the conventional methods, and aims to provide a liquid leakage detection method that can accurately detect the position and width of even a small leakage occurring over a long distance.

その概略は、漏洩検知ケーブルを複数個の小区間に分け
て考え、入射波の入射端における入射波と反射波のサン
プル値から各小区間での電圧反射率を求め、その反射率
の極大になる位置または極小になる位置から、漏洩開始
位置を求め、反射率の数値より漏洩区間での位相速度を
算出し、その位相速度から漏洩幅を検出するものである
The general idea is to divide the leakage detection cable into multiple small sections, find the voltage reflectance in each small section from the sample values of the incident wave and reflected wave at the input end of the incident wave, and then find the maximum reflectance. The leakage start position is determined from the position where the reflectance becomes the minimum or the position where the leakage starts, the phase velocity in the leakage section is calculated from the numerical value of the reflectance, and the leakage width is detected from the phase velocity.

以下本発明について詳しく説明するが、まず検知方式の
原理を明らかにした後、検知方式の一実施例に言及する
The present invention will be described in detail below. First, the principle of the detection method will be clarified, and then one embodiment of the detection method will be described.

特性インピダンスZoのケーブルに特性インピダンスZ
rのケーブルを接続すると、その接続部分で反射が生じ
入射電圧に対する反射電圧の比すなわち電圧反射率r(
以下反射率と略する)は、となることが知られている。
Characteristic impedance Z for cable with characteristic impedance Zo
When a cable of r is connected, reflection occurs at the connected part and the ratio of the reflected voltage to the incident voltage, that is, the voltage reflectance r (
It is known that the reflectance (hereinafter abbreviated as reflectance) is as follows.

したがって第1図の場合には区間POPI 。Therefore, in the case of FIG. 1, the interval POPI.

PIP2 、P2P3 、の各特性インピダンスをそれ
ぞれZo、Zr、Zoとすると、区間POPI(点P1
は除く)、区間PIP2(点PIP2は除く)、区間P
2P3 (点P2は除く)の中では反射率はゼロであり
、点PL、P2での反射率rP1 、rP2はそれぞれ
、 となる。
If the characteristic impedances of PIP2 and P2P3 are Zo, Zr, and Zo, respectively, then the section POPI (point P1
(excluding point PIP2), section PIP2 (excluding point PIP2), section P
2P3 (excluding point P2), the reflectance is zero, and the reflectances rP1 and rP2 at points PL and P2 are as follows.

そこで入射点での入射電圧、反射電圧より各地点での反
射率を求め、反射率がゼロでない点、つまり特性1ンピ
ダンスの変化している地点が分れば、液体の漏洩地点、
漏洩区間が求まることになる。
Therefore, calculate the reflectance at each point from the incident voltage and reflected voltage at the incident point, and if you find the points where the reflectance is not zero, that is, the points where the characteristic 1 impedance changes, you can find the liquid leakage point.
The leakage section will be found.

そこで第3図aのケーブルを第3図すに示すように大区
間POQ1と1個の小区間QIQ2゜Q2Q3 、・・
・・・・、QIQI+1、および大区間QI+IP3の
計I+2個が直列に接続されたものと考えてみる。
Therefore, the cable in Fig. 3a is divided into a large section POQ1 and one small section QIQ2゜Q2Q3, as shown in Fig. 3.
..., QIQI+1, and large section QI+IP3, a total of I+2, are considered to be connected in series.

ここで点PL、P2は点Q1〜QI+1のいづれかの点
に一致するように分割されるものとする。
Here, it is assumed that points PL and P2 are divided so as to coincide with any one of points Q1 to QI+1.

大区間POQI 、QI+IP3はケーブル内部での反
射は無視できる程少ないが、区間が長いため減数率位相
速度が周波数により変化腰小区間QIQ2.・・・・・
・、QIQI+1は理想的なケーブル、すなわち区間内
では内部反射はゼロで全ての周波数帯域で位相速度は一
定、減衰率はゼロと仮定する。
In the large section POQI, QI+IP3, the reflection inside the cable is negligible, but because the section is long, the reduction rate phase velocity changes depending on the frequency.The small section QIQ2.・・・・・・
It is assumed that QIQI+1 is an ideal cable, that is, internal reflection is zero within the section, the phase velocity is constant in all frequency bands, and the attenuation rate is zero.

この仮定は小区間では十分成立すると考えてよい。This assumption can be considered to be valid for small intervals.

この時各区間毎の特性インピダンスが異なるならば、反
射は点Ql、Q2.・・・・・・Q I −1−1等で
発生するであろう。
At this time, if the characteristic impedance of each section is different, the reflection will occur at points Ql, Q2, . ...It will occur in Q I -1-1 etc.

こう考えることにより次の2つの関係が導かれる。Thinking like this leads to the following two relationships.

(4)点POにおける入射電圧、反射電圧のサンプル値
と点POにおける等価的反射係数との関係。
(4) Relationship between sample values of incident voltage and reflected voltage at point PO and equivalent reflection coefficient at point PO.

(B) 点poにおける等価的反射係数と各点におけ
る反射率との関係。
(B) Relationship between the equivalent reflection coefficient at point po and the reflectance at each point.

ここで入射電圧、反射電圧のサンプル値とは、入射電圧
、反射電圧をそれぞれ時間的にサンプリングして得られ
る値をいい、点POでの等価的反射係数とは各点Ql、
Q2.・・・・・・、QI+1での反射が点POで発生
するものと仮定した時の点POの反射率である。
Here, the sample values of the incident voltage and reflected voltage refer to the values obtained by temporally sampling the incident voltage and reflected voltage, respectively, and the equivalent reflection coefficient at point PO means each point Ql,
Q2. . . . is the reflectance at point PO when it is assumed that the reflection at QI+1 occurs at point PO.

上の2つの関係のうち、(4)は一般にアルマ(ARM
A)モデルと呼ばれる関係式で表わされ、後述のように
例えばカルマンフィルタの原理を応用することによって
求めることができる。
Of the above two relationships, (4) is generally expressed by ARM
A) It is expressed by a relational expression called a model, and can be obtained by applying, for example, the principle of a Kalman filter, as described later.

また(B)は後述するが、Z(ゼット)変換論を展開す
ることにより近似的に代数方程式におきかえることがで
きる。
As will be described later, (B) can be approximately replaced with an algebraic equation by developing Z (Z) conversion theory.

さらに各点の反射率が分れば、漏洩区間での位相速度が
求まり、この位相速度とサンプル時間より漏洩位置と漏
洩幅が求まる。
Furthermore, if the reflectance at each point is known, the phase velocity in the leakage section can be determined, and the leakage position and leakage width can be determined from this phase velocity and sample time.

上述した事柄をまとめると以下に示す手順になる。The above-mentioned matters can be summarized as follows.

(a) ケーブルを大区間POQI 、I個の小区間QIQ2
、Q2Q3 、・・・・・・、QIQI+1、大区間Q
I+IP3に分割し、各点Ql、Q2.・・・・・・Q
I+1での反射率を未知数とする。
(a) Cable large section POQI, I small sections QIQ2
,Q2Q3 ,...,QIQI+1, large interval Q
Divided into I+IP3, each point Ql, Q2 .・・・・・・Q
Let the reflectance at I+1 be an unknown quantity.

ここで点Q1は漏洩開始点P1より入力端POに近い点
にすること、点QI+1は漏洩終了点P2より端末P3
に近い点に選ぶことが必要である。
Here, the point Q1 should be a point closer to the input terminal PO than the leakage start point P1, and the point QI+1 should be a point closer to the terminal P3 than the leakage end point P2.
It is necessary to choose a point close to .

点PI、P2が不明の時には点Q1が点POに点QI+
1が点P3になるように分割し、おおまかに点PL、P
2を求めて、次に上記の条件に合致するように点Ql、
QI+1を定めて再度同一手段で点PL、P2を求める
When points PI and P2 are unknown, point Q1 becomes point PO and point QI+
Divide it so that 1 becomes point P3, roughly point PL, P
2, and then set the point Ql, so that it meets the above conditions.
After determining QI+1, points PL and P2 are determined again using the same method.

(b) 入射電圧、反射電圧のサンプル値を観測し、
例えばカルマンフィルタを応用して点POの等価的反射
係数を求める。
(b) Observe sample values of incident voltage and reflected voltage,
For example, a Kalman filter is applied to find the equivalent reflection coefficient at point PO.

(C) 点POの等価的反射係数より、各点での反射
率を算出する。
(C) Calculate the reflectance at each point from the equivalent reflection coefficient at point PO.

(d) 各点での反射率のうちゼロでない点を抽出す
る。
(d) Extract points that are not zero among the reflectance at each point.

この点はインピダンスの変化のある地点に対応する。This point corresponds to a point where the impedance changes.

(e) 各点での反射率より各小区間での位相速度を
算出する。
(e) Calculate the phase velocity in each small section from the reflectance at each point.

(f) 位相速度と反射率のゼロでない点、およびサ
ンプル時間より漏洩幅を算出する。
(f) Calculate the leakage width from the non-zero points of the phase velocity and reflectance, and the sample time.

以上の手順により区間POQIの長さは既知であり、(
f)により漏洩幅が求まるから、点POからインピダン
ス変化点までの距離、すなわち漏洩位置、漏洩幅が算出
される。
Through the above procedure, the length of the section POQI is known, and (
Since the leakage width is determined by f), the distance from the point PO to the impedance change point, that is, the leakage position and leakage width are calculated.

なお、Z変換は一般にサンプル値変換と呼ばれるように
観測値がサンプル値で与えられるシステムのラプラス変
換である。
Note that the Z transformation is generally called a sample value transformation, and is a Laplace transformation of a system in which observed values are given as sample values.

ラプラス変換が対象システムの完全な記述を与える。The Laplace transform gives a complete description of the target system.

すなわち、すべての周波数領域に対する表現であるのに
対し、Z変換ではサンプル時間間隔をTとすると、周波
数帯域テアまでしか対象システムを表現することができ
ないが、サンプル時間間隔Tをゼロにした時は通常のラ
プラス変換に一致することから、Tを十分小さく選べは
対象システムのほぼ完全な記述を与えることができると
考えてよい。
In other words, while it is an expression for all frequency domains, in Z-transform, if the sample time interval is T, the target system can only be expressed up to the frequency band tear, but when the sample time interval T is set to zero, Since it matches the usual Laplace transform, it can be considered that if T is chosen sufficiently small, it is possible to provide an almost complete description of the target system.

したがって従来のTDR法で問題となった周波数による
位相速度、減衰率の変化にともなう計算誤差はほとんど
無くなる。
Therefore, calculation errors caused by changes in phase velocity and attenuation rate due to frequency, which were a problem with the conventional TDR method, are almost eliminated.

さらに観測値にノイズが重畳しているとき、カルマンフ
ィルタの出力は最小2乗誤差の意味での推定値を与える
ことは知られており、入射電圧、反射電圧の観測値にノ
イズが加わっていても点POの等価的反射率としてカル
マンフィルタにより最も確からしい値を得ることができ
る。
Furthermore, it is known that when noise is superimposed on the observed value, the output of the Kalman filter gives an estimated value in the sense of least squares error, and even if noise is added to the observed values of the incident voltage and reflected voltage, The most probable value can be obtained as the equivalent reflectance of point PO using a Kalman filter.

このためたとえ遠距離での僅かな漏洩であって、反射電
圧が小さく、観測ノイズが大きくても適確に漏洩位置、
漏洩幅が算出される。
Therefore, even if there is a slight leak over a long distance, the reflected voltage is small, and the observation noise is large, the leak location can be accurately determined.
The leakage width is calculated.

さて、第3図にたちもどりケーブルの各地点での特性イ
ンピダンスと反射率との関係をさらに詳しく述べよう。
Now, let's go back to Figure 3 and explain in more detail the relationship between characteristic impedance and reflectance at each point on the cable.

第3図すのように(1+2)個に分割されたケーブルで
区間POQI 、QIQ2 、・・・・・・、QIQI
+1 、QI+IP3での各特性インピダンスをWO、
Wl 、W2・・・・・・、WI+1とすると、各点に
おける反射率r1.r2.・・・・・・、rI+1はで
ある。
As shown in Figure 3, the cable is divided into (1+2) sections POQI, QIQ2, ......, QIQI.
+1, each characteristic impedance at QI+IP3 is WO,
When Wl , W2 . . . , WI+1, the reflectance r1 . r2. ..., rI+1 is.

例えば特性インピダンス50βのケーブルで点Q3から
点Q6まで肢体が含浸して特性インピダンスが40Qに
なったとすると、WOW1=W2=50!2.W3=W
4=W5=4CI。
For example, if a cable with a characteristic impedance of 50β impregnates the limb from point Q3 to point Q6 and the characteristic impedance becomes 40Q, then WOW1=W2=50!2. W3=W
4=W5=4CI.

W6=W7−・・・・・・−WI+1=50Qであるか
らこの値を(6)式に代入して、rl = r 2 =
0 +r3−−0.11.r4=r5=o、r6−+
0゜11 、 r 7= r 8== r I+1 =
0となる。
Since W6=W7-...-WI+1=50Q, substitute this value into equation (6) and get rl=r2=
0 +r3--0.11. r4=r5=o, r6-+
0゜11, r 7= r 8== r I+1 =
It becomes 0.

これを第4図のようにグラフで表わしてみると、よく分
るように漏洩開始点Q3において反射率は極小値を、漏
洩終了点Q6でそれは極大値をもつ。
When this is expressed graphically as shown in FIG. 4, it is clearly seen that the reflectance has a minimum value at the leakage start point Q3 and a maximum value at the leakage end point Q6.

したがって、逆に各地点の反射率が算出されたならば極
小値、極大値を求め、それに対応する地点を求めると、
漏洩開始点漏洩終了点が判明する。
Therefore, if the reflectance of each point is calculated, then the minimum value and maximum value are found, and the corresponding point is found.
The leak start point and leak end point are determined.

また各地点の特性インピダンスは(6)式を変形して、 より求まる。In addition, the characteristic impedance of each point can be calculated by transforming equation (6). More sought after.

次に点POでの等価的反射係数と各点での反射率riと
の関係を求める。
Next, the relationship between the equivalent reflection coefficient at point PO and the reflectance ri at each point is determined.

区間POPIに注目し、点POでの入射電圧がe(t)
の時、点Q1ての入射電圧をel(t)とする。
Focusing on the section POPI, the incident voltage at point PO is e(t)
At this time, let the incident voltage at point Q1 be el(t).

el(t)は点Q1を特性インピダンスで終端した時の
その両端電圧である。
el(t) is the voltage across the point Q1 when it is terminated with a characteristic impedance.

e(t) 、 e 1(t)をラプラス変換したものを
Sをラプラス演算子としてE(S) 、 E 1 (S
)とおき、両者の伝達関数をW O(S)とすると、 が成立する。
The Laplace transform of e(t), e1(t) is converted into E(S), E1(S
) and the transfer function of both is W O (S), then the following holds true.

ここでW O(S)は区間POQ1のケーブル固有の特
性で決定される。
Here, WO(S) is determined by the cable-specific characteristics of section POQ1.

(8)式をZ変換すると、 E 1(Z)=WO(Z)E(Z) ・・・・・・(
9)ここでZはZ(ゼット)演算子、E 1 (Z)、
WO(Z)。
When formula (8) is Z-transformed, E 1 (Z) = WO (Z) E (Z) ...... (
9) Here, Z is the Z (Z) operator, E 1 (Z),
WO(Z).

E(Z)はそれぞれE 1 (S) 、 WO(S)
、 E(S)のZ変換を表わす。
E(Z) are E 1 (S) and WO(S) respectively
, represents the Z transformation of E(S).

反射電圧についても同様に点Q1で反射電圧Vl(t)
であったものが点POでV(t)となるならば、v 1
(t) 、 V(t)のラプラス変換をv 1(S)
、 V(S)とおくと と書ける。
Similarly for the reflected voltage, the reflected voltage Vl(t) at point Q1
If that becomes V(t) at point PO, then v 1
(t), the Laplace transform of V(t) as v 1(S)
, can be written as V(S).

この場合伝達関数は入射電圧のそれと同じである。In this case the transfer function is the same as that of the incident voltage.

(10)式をZ変換すると、ここでV(Z) 、 V
1 (Z)はそれぞれV(S) 、 V 1 (S)の
Z変換である。
When formula (10) is Z-transformed, here V(Z), V
1 (Z) are the Z transformations of V(S) and V 1 (S), respectively.

点Q1での入力インピダンス(Qlでの入力電圧を電流
で割った値)をZQlとし、そのラプラス変換をZ Q
1 (S)とすると、WOは区間POQ1の特性イン
ピダンスとして、 と書ける式においてFl(S)は点Q1以降での反射が
すべて点Q1で発生すると考えたときの等価的反射係数
のラプラス変換による表示である。
The input impedance at point Q1 (the value obtained by dividing the input voltage at Ql by the current) is ZQl, and its Laplace transform is Z Q
1 (S), WO is the characteristic impedance of the section POQ1, and in the equation that can be written as It is a display.

点Q1での入射電圧、反射電圧はE 1 (S)、 V
1(S)であるから が成立する。
The incident voltage and reflected voltage at point Q1 are E 1 (S), V
1(S), this holds true.

同様に点Q2での入射電圧、反射電圧、等価的反射係数
のラプラス変換による表示をそれぞれE 2(S) 、
r 2(S) 、 F(2)とした時、が成立つ。
Similarly, the incident voltage, reflected voltage, and equivalent reflection coefficient at point Q2 are expressed by Laplace transform as E 2 (S), respectively.
When r 2 (S) and F (2), holds true.

ところで点Q1での反射率はrlであるから点Q1では
rlel(t)なる反射が発生する。
By the way, since the reflectance at point Q1 is rl, reflection rel(t) occurs at point Q1.

さらに点Q2での反射電圧はV2(t)としてこの電圧
が点Q1に達した時は、区間QIQ2が理想的なケーブ
ルならば一定時間τだけ遅れV2(t−τ)となる。
Furthermore, the reflected voltage at point Q2 is assumed to be V2(t), and when this voltage reaches point Q1, if section QIQ2 is an ideal cable, there will be a delay of a certain time τ, V2(t-τ).

点Qlに達した電圧は一部分−r1■2(t−7)は再
反射し、残り(1−r 1 )V2 (t−τ)は通過
する。
Part of the voltage that has reached point Ql -r12 (t-7) is reflected again, and the remaining (1-r1)V2 (t-τ) passes through.

したがって点Q1での反射電圧は V 1 (t)−r 1 e 1(t)+(1−rl
)V2(t−τ)・(15)となる。
Therefore, the reflected voltage at point Q1 is V1(t)-r1e1(t)+(1-rl
)V2(t-τ)·(15).

次に点Q1に入射した電圧el(t)は点Q1を通過す
ると(1+r 1 ) e 1(t)となり、これと再
反射rlV2(t−τ)とを加えたものが一定時間τだ
け遅れて点Q2にあられれる。
Next, when the voltage el(t) incident on point Q1 passes through point Q1, it becomes (1+r 1 ) e 1(t), and the sum of this and the re-reflection rlV2(t-τ) is delayed by a certain time τ. It will appear at point Q2.

よって点Q2での入射電圧をe2(t)として、(15
) 、 (16)式をそれぞれラプラス変換すると(1
3) 、 (14) 、 (17) 、 (18)式よ
りを得る。
Therefore, if the incident voltage at point Q2 is e2(t), (15
) and (16) are respectively Laplace transformed, (1
3) Obtain from equations (14), (17), and (18).

Z変換部によれば(19)式のサンプル時間間隔T2τ
のZ変換は ヤで表わされ
る。
According to the Z conversion unit, the sample time interval T2τ of equation (19)
The Z transformation of is expressed as .

z−1は逆Z変換である。従って(13)式よりFl(
S)のZ変換をF 1 (Z)とするとが成立つ。
z-1 is the inverse Z-transform. Therefore, from equation (13), Fl(
Let F 1 (Z) be the Z transformation of S).

Fl(Z)は、点Q1での等価的反射係数のZ変換によ
る表示である。
Fl(Z) is the Z-transformed representation of the equivalent reflection coefficient at point Q1.

(21)式より、一般に、点Qiおける等価的反射係数
Fi(Z)は、 と ることが示される。
Equation (21) shows that, in general, the equivalent reflection coefficient Fi(Z) at point Qi is as follows.

ここで、点Qi+1での入力インピーダンスZQi+1
+1(力であるから、Fi+1(Z)を市民に代入して
、1 ril < 1 、IFil <に注意して、(
21)式を2次項まで近似すると、 となる。
Here, the input impedance ZQi+1 at point Qi+1
+1 (since it is a force, substitute Fi+1(Z) for the citizen and note that 1 ril < 1, IFil <, (
21) Approximating the equation to a quadratic term results in the following.

つぎに、点POでの入射電圧e(t)、点Q1での入射
電圧el(t)との関係はサンプル時間間隔をTとした
とき、近似的に で表わされることが知られている。
Next, it is known that the relationship between the incident voltage e(t) at point PO and the incident voltage el(t) at point Q1 is approximately expressed by where T is the sampling time interval.

ここに、Kは、サンプル回数、Gj+1 j=0 、1
、・・・・・・、Jはインパルス応答と呼ばれるスカ
ラー量で、ケーブル個有の情報であり、周波数による減
衰率、位相速度の情報が含まれている。
Here, K is the number of samples, Gj+1 j=0, 1
,..., J is a scalar quantity called an impulse response, which is information specific to the cable, and includes information on the attenuation rate and phase velocity depending on the frequency.

Jは、インパルス応答の次数である。J is the order of the impulse response.

また、(23)式のZ変換は*で表わされるから、 (9)、(11)式のWO(Z)は で表わされる。Also, since the Z transformation in equation (23) is represented by *, WO(Z) in equations (9) and (11) is It is expressed as

一方、(9)、(11)、(20)、(21)式よりと
なるから とにより、 F(Z) F 1 (Z) (WO(Z) )2 とおくこ と表わされる。
On the other hand, from equations (9), (11), (20), and (21), it can be expressed as F(Z) F 1 (Z) (WO(Z) ) 2 .

ここに、F(Z)は入射点POにおける等価的反射係数
である。
Here, F(Z) is the equivalent reflection coefficient at the point of incidence PO.

さらに、 (23) 、 (25) 、 (27)よりとなるが、 これを次のように表わそう。moreover, From (23), (25), and (27), Let us express this as follows.

すなわちal 、 −aN+1 、b2.−、b I+
14&1 が成立つような数値とする。
That is, al, -aN+1, b2. −, b I+
The numerical value shall be such that 14 & 1 holds true.

そうすると(28)式は、 すなイつち、(29) 、 (32)式は、入射点PO
における等価的反射係数と、入射電圧、反射電圧との関
係を表わし、(30)、(31)式は等価的反射係数と
各坤*地点での反射率の関係を表わす。
Then, equation (28) becomes, and equation (29) and (32) become the point of incidence PO.
Expressions (30) and (31) express the relationship between the equivalent reflection coefficient and the reflectance at each point.

つぎに、入射電圧、反射電圧のサンプル値から点POに
おける等価的反射係数を求めよう。
Next, let us find the equivalent reflection coefficient at point PO from the sample values of the incident voltage and reflected voltage.

Z変換部によれは、(32)式を逆Z変換すると、次式
となることが知られている。
It is known that when the Z-transformer performs inverse Z-transformation of equation (32), the following equation is obtained.

ここに、Tはサンプル時間間隔、Kは、K番目のサンプ
ルを表わす。
Here, T represents the sample time interval and K represents the Kth sample.

(33)式は一般に、AI(MAモデルと呼はれる関係
式である。
Equation (33) is generally a relational expression called an AI (MA model).

簡単のために、v(KT) =vk 、 e((k−j
)T)−ek−j 、 とおき、N+1−1− I次
元ベクトルΦに、fkをΦに′−〔al、・・・・・・
aN+1.b2.・・−・・bl+1) 、 fk’=
(ek、−、e k−N 、 v k、・・・・・・v
k−1〕とおく。
For simplicity, v(KT) = vk, e((k−j
)T)-ek-j, N+1-1- I-dimensional vector Φ, fk to Φ'-[al,...
aN+1. b2.・・・−・bl+1), fk'=
(ek, -, e k-N, v k,...v
k-1].

ただし、 ′は転置ベクトルを表わす。However, ′ represents the transposed vector.

このとき(33)式は、となる。At this time, equation (33) becomes.

一般に、(34)式のようなベクトル方程式で、vk、
Φkが既知である場合に、fk’を求める手法とじて、
最急勾配法、学習同定法、カルマンフィルター等の手法
があるが、ここではカルマンフィルターによる手法を述
べる。
Generally, in a vector equation such as equation (34), vk,
When Φk is known, the method for finding fk' is as follows:
There are methods such as steepest gradient method, learning identification method, Kalman filter, etc., but here we will describe the method using Kalman filter.

vk、ek jは、それぞれに番目、k−j番にサン
プルされた観測値であるから、ノイズが含まれていると
考えなけれはならない。
Since vk and ek j are the observed values sampled at the th and k-jth, respectively, they must be considered to contain noise.

したがって(34)式はノイズnkを加えて、 と表わされる。Therefore, equation (34) adds noise nk, It is expressed as

(35)式は観測方程式と呼ばれる。一方、(30)、
(31)式から、反射率が時間的に変化しないと考える
(実際に、サンプル時間間隔は数ns〜数10nsであ
り、KTは数10μsのオーダーであるからこの時間内
に反射率は変化しないと仮定してもよい)とa 1 r
a N + 1 + b 2 +・・・・・・bl+
1は定数であるから、である。
Equation (35) is called the observation equation. On the other hand, (30),
From equation (31), it is assumed that the reflectance does not change over time (actually, the sample time interval is several ns to several tens of ns, and KT is on the order of several tens of microseconds, so the reflectance does not change within this time. ) and a 1 r
a N + 1 + b 2 +...bl+
This is because 1 is a constant.

(36)式はシステム方程式と呼ばれる。(35) 、
(36)式のように、システム方程式、観測方程式が
差分方程式で与えられる場合、離散時間カルマンフィル
ターが適用できて、Φには次の一連の漸化式により、最
小2乗誤差の意味で推定されることが知られている。
Equation (36) is called a system equation. (35),
When the system equation and observation equation are given as difference equations, as in equation (36), a discrete-time Kalman filter can be applied, and Φ can be estimated in the sense of least square error using the following series of recurrence equations. It is known that

Akは(N+1+I)XIのカルマンフィルタゲイン行
列ΦにはΦにの推定値、Ckは(N+1+I)X(N+
1+1)の推定誤差の共分散行列、R,には、ノイズn
kの分散である。
Ak is the (N+1+I)XI Kalman filter gain matrix Φ is the estimated value of Φ, and Ck is (N+1+I)X(N+
1+1), the covariance matrix, R, of the estimation error has a noise n
It is the variance of k.

(37)(39)式よ八
八りΦkを求めるには、k−−1
における推定値の1および、推定誤差の共分散行列C−
1,を仮定する。
(37) (39) Formula 8
To find Φk, k--1
1 of the estimated value in and the covariance matrix of the estimation error C-
1, is assumed.

台−1としては最初各点での各点での反射率をゼロと仮
定すると、a 1 s・・・・・・aN−1−1、b2
・・・・・・bI−1−1はゼロとなるから台−1は0
ベクトルとするのが適蟲であり、このことの推定誤差と
しては、(39)式で、rl +”””+r I+1
、 gl 、−−、g I+1が1より小さいからal
、 、−−゛・aN+1.b2.・・・・・・b1+1
の推定誤差とじて、1以上を考えれはよいことになりC
−1として対角要素が1以上の(N+1+I)X(N+
1+1)? トリクスを取るのが適当であろう。
Assuming that the reflectance at each point is initially zero for platform-1, a 1 s...aN-1-1, b2
...bI-1-1 is zero, so platform-1 is 0
It is appropriate to use it as a vector, and the estimation error for this is given by equation (39), rl + """ + r I + 1
, gl , --, g I+1 is smaller than 1, so al
, , −−゛・aN+1. b2.・・・・・・b1+1
It is good to consider the estimation error to be 1 or more, so C
-1, the diagonal elements are 1 or more (N+1+I)X(N+
1+1)? It would be appropriate to take Trix.

このようにQ−1,CIを仮定するとに=1のとき(3
7)式より、A1゜(38)AヨリQl 、 (39)
式ヨリC1カ求tす、K2のときはC1を(37)式に
代入してA2が求まり以下順次Ak 、Gk、Ckが求
まる。
Assuming Q-1, CI in this way, when = 1 (3
From formula 7), A1゜(38) A-ori Ql, (39)
Calculate C1 from the formula. When K2, substitute C1 into formula (37) to find A2, and then sequentially find Ak, Gk, and Ck.

このように求めていったとき、Ckの各要素が十分小さ
くなると、Ckは推定誤差の共分散行列であるから、こ
のときのekは、十分推定誤差が小さいことになりした
がってQkは、Ckによって与えられる誤差の範囲で求
まり、ekの各要素al、・・・・・・八 aN+1 、b2 、・−・・b I+1の推定値、a
l。
When calculated in this way, if each element of Ck becomes sufficiently small, Ck is a covariance matrix of estimation errors, so ek at this time means that the estimation error is sufficiently small. Therefore, Qk can be calculated by Ck. Each element of ek is found within the given error range, al,...8aN+1, b2,...b Estimated value of I+1, a
l.

八 八 八 ・・・・・・+ a N + 1. r b 2 、・
・・・・・b I+1が求まることになる。
Eight eight eight...+ a N + 1. r b 2 ,・
...b I+1 will be found.

ekの要素のうち、al・・・・・・aN+1八八 は、(30)式により、11 、 r2、−・−、r
I+1八 八 へ の推定値をrl 、 r 2 +・・・・・・rJ+1
とおくとの関係があるから、hl、h2.・・・・・・
、hL+1.L2J+1を(gl+g2Z ’+・・・
+g J+I Z ’ ) 2=h1+h2Z−’+・
・・・・・+hL+IZ L・・・・・・(41)威
立つ数値とすると、rl、r2.・・・・・・rI+1
は順すなわち、(37) 、 (38) 、 (39)
式により点P6の等価的反射係数が求まり(42)式よ
り各点の反射率が求まる。
Among the elements of ek, al...aN+188 is 11, r2, ---, r
The estimated value to I+188 is rl, r2+...rJ+1
Since there is a relationship between hl and h2.・・・・・・
, hL+1. L2J+1 (gl+g2Z '+...
+g J+I Z') 2=h1+h2Z-'+・
・・・・・・+hL+IZ L・・・・・・(41) If it is an impressive numerical value, rl, r2.・・・・・・rI+1
are in the order, i.e. (37), (38), (39)
The equivalent reflection coefficient of the point P6 is determined by the formula, and the reflectance of each point is determined by the formula (42).

また、点POでの等価的反射係数を求めないで、(28
)、(29)式より直接各点での反射率を求めることが
できるので、その方法を述べよう。
Also, without finding the equivalent reflection coefficient at point PO, (28
), the reflectance at each point can be directly determined from equation (29), so we will describe the method.

(28)、(29)、(31)、(41)式よりとなる
が、 (43)式を逆Z変換することにより次*本式を得る。
From equations (28), (29), (31), and (41), the following *main equation is obtained by inverse Z-transforming equation (43).

上式で、v(KT)−vk、(2I+1)次元ベクトル
ΦkをΦに′−〔rl、r2.・・・・・・、r1+1
゜b2.・・−・・b I+1 )、(21+1)次元
ベクトルfkL
Lfk′−〔Σ hl+1e((k−#)T)、
−、Σ hzA=0
1=0+xe((K−1−l)T)、v((K−1)
T)、−。
In the above equation, v(KT)-vk, (2I+1)-dimensional vector Φk is set to Φ'-[rl, r2. ......, r1+1
゜b2.・・・b I+1 ), (21+1) dimensional vector fkL
Lfk′−[Σ hl+1e((k−#)T),
−, Σ hzA=0
1=0+xe((K-1-l)T), v((K-1)
T), -.

v((KI)T))とおきノイズnkを加えることによ
り、 観測方程式 が導かれる。
By setting v((KI)T)) and adding noise nk, the observation equation is derived.

システム方程式はΦ′にの各要素が定数であることから
、 とおくことができる。
Since each element in Φ′ is a constant, the system equation can be set as follows.

(45) 、 (46)式は、 (35)、(36)式
と同じ関係式であるからカルマンフィルタの順化式(3
7) 、(38) 、 (39)を使用すイtよ、Φに
の推定値必kが求まることになるが、79にの(1+1
)個へ へ の要素は、rllr21・・・・・・+ r I +
1であるから、この場合、各点の反射率が直接求まるこ
とになる。
Since equations (45) and (46) are the same relational equations as equations (35) and (36), the Kalman filter adaptation equation (3
7) Using , (38) and (39), the estimated value of Φ must be found, but (1+1 in 79)
) to the elements are rllr21...+ r I +
1, so in this case, the reflectance of each point can be directly determined.

最後に、各区間の接続点における反射率より漏洩位置、
漏洩幅を算出する方法を述べる。
Finally, the leakage position is determined from the reflectance at the connection point of each section.
We will explain how to calculate the leakage width.

ここでは同軸ケーブルの場合について述べる。Here, we will discuss the case of coaxial cable.

特性インピーダンスZOおよび位相速度Veは外部導体
径をd2、内部導体径をdl、導体の透磁率をμ、絶縁
体の誘電率をεとした時、 で表わされる事が知られている。
It is known that the characteristic impedance ZO and the phase velocity Ve are expressed as follows, where the outer conductor diameter is d2, the inner conductor diameter is dl, the magnetic permeability of the conductor is μ, and the dielectric constant of the insulator is ε.

となって同一形状では誘電率が変化しても乙me 一定となる。Therefore, even if the dielectric constant changes with the same shape, becomes constant.

さて、各点での反射率は点Qilて極小値をとりその値
を■12点Qi2で極大値をとりその値をVi2とする
Now, the reflectance at each point takes a minimum value at the point Qil, and that value is taken as a maximum value at the 12 point Qi2, and that value is defined as Vi2.

! 1 < 12である。! 1 < 12.

そしてその他の点では反射率はゼロもしくはゼロに近い
値とする。
At other points, the reflectance is set to zero or a value close to zero.

この時区間QIQi 1までは特性インピダンスの変化
はなく、W]、=W2Wil−1=ZOである。
Until this time interval QIQi 1, there is no change in the characteristic impedance, and W],=W2Wil-1=ZO.

ZOは(47)式で与えられる値である。ZO is a value given by equation (47).

区間QilQi2では特性インピダンスは変化し、Wi
1 =Wi 1−1−1−・・・・・・W i 2−
1\20である。
In the section QilQi2, the characteristic impedance changes and Wi
1 = Wi 1-1-1-...Wi 2-
It is 1\20.

(7)式と同様に て表わされる。Similar to equation (7), It is expressed as

従って(49)式より区間QilQi2での位相速度V
e(QilQi2)は となる。
Therefore, from equation (49), the phase velocity V in the interval QilQi2
e(QilQi2) becomes.

一方、区間QIQ2での信号の遅れ時間がτであること
から区間QIQ2の長さQIQ2は、の間の位相速度が
Veとして こ サンプル時間間隔が 2τであるから となる。
On the other hand, since the signal delay time in section QIQ2 is τ, the length QIQ2 of section QIQ2 is because the sample time interval is 2τ when the phase velocity is Ve.

一般式で表わすと区間Q i I Q i 2では(51)式より となる。Expressed as a general formula, the interval Q i I Q i 2, from equation (51) becomes.

したがって点POから漏洩開始点Q i 1 (第1図
ではPl)までの距離11及び点Qi 1から漏洩終了
点Q i 2 (第1図ではP2)までの距離12は として算出される。
Therefore, the distance 11 from the point PO to the leakage start point Q i 1 (Pl in FIG. 1) and the distance 12 from the point Qi 1 to the leakage end point Q i 2 (P2 in FIG. 1) are calculated as follows.

反射率が極太値又は極小値のみの場合はそれぞれケーブ
ル断またはケーブル短絡を意味し12は意味をもたない
If the reflectance is only a very thick value or a very small value, it means a cable break or a cable short circuit, respectively, and 12 has no meaning.

なお、サンプル時間間隔Tについて補足説明すると、一
般に周波数帯域fHz以下の信号をサンプルするには、
サンプル時間間隔は上坂下であf ることか必要である。
In addition, to provide a supplementary explanation about the sampling time interval T, in general, to sample a signal with a frequency band of fHz or less,
It is necessary that the sample time interval be upward and downward.

一方(53)式よりサンプル時間間隔Tの時の小区間の
長さはVeTとなるから漏洩位置の検出精度■eT
2 は 以下となる。
On the other hand, from equation (53), the length of the small section when the sampling time interval T is VeT, so the leakage position detection accuracy ■eT
2 is as follows.

2− したがってTの選び方は入射電圧反射電圧の周波数帯域
と漏洩位置の検出精度により決まる。
2- Therefore, how to select T is determined by the frequency band of the incident voltage reflected voltage and the detection accuracy of the leakage position.

例えば、Ve=0.2m/nSで信号の周波数帯域が2
0MHz1漏洩位置の検出精度を3mとす1
2A るならばTく一−50nS T<w7−30f nSとなって、Tとして30nS以下を選べばよい。
For example, when Ve=0.2m/nS, the frequency band of the signal is 2
0MHz1 Assuming that the detection accuracy of the leakage position is 3m1
2A, then T<w7-30f nS, and T should be selected to be 30 nS or less.

第5図は本発明の検知方式を実現するための構成の一例
である。
FIG. 5 shows an example of a configuration for realizing the detection method of the present invention.

1は漏洩検知ケーブル、2,3はそれぞれ終端抵抗であ
る。
1 is a leakage detection cable, and 2 and 3 are terminal resistors, respectively.

4はパルス発生器5は受信アンプ、6はAD変換器、I
は4に対し、パルス発生指令を出し、6に対し一定時間
間隔のサンプル指令信号を出すタイミング発生器、この
サンプル時間間隔は前述のように入射点での電圧の周波
数帯域および、漏洩検出に必要な位置精度等によって決
められる。
4 is a pulse generator, 5 is a receiving amplifier, 6 is an AD converter, I
is a timing generator that issues a pulse generation command to 4 and a sample command signal at a fixed time interval to 6. This sampling time interval is necessary for the frequency band of the voltage at the input point and leakage detection as described above. It is determined by the positional accuracy, etc.

8は、マイクロプロセッサで構成される演算制御装置、
9は、8を定められた手順に従って動作させるプログラ
ムを記憶する装置、10は、ケーブルのインパルス応答
を記憶する装置、11は漏洩があった場合のモニタ表示
装置、12は漏洩情報を収集する中央制御装置である。
8 is an arithmetic control unit composed of a microprocessor;
9 is a device that stores a program for operating 8 according to a predetermined procedure; 10 is a device that stores the impulse response of the cable; 11 is a monitor display device in the event of a leak; and 12 is a central device that collects leak information. It is a control device.

本構成では、例えば、中央制御装置12からの指令によ
り演算制御装置8は漏洩検出の動作を開始する。
In this configuration, for example, the arithmetic and control device 8 starts the leakage detection operation in response to a command from the central control device 12.

まず、8はタイミング発生器7にパルス状電圧の送出指
令を発し、7はパルス発生器4に対し、第6図gに示す
パルス発生指令信号を送出し、同時に、A/D変換器6
に対し同図すに示すように一定時間間隔Tの、サンプル
指令信号を送出する。
First, 8 issues a pulse voltage sending command to the timing generator 7, 7 sends a pulse generation command signal shown in FIG. 6g to the pulse generator 4, and at the same time, the A/D converter 6
As shown in the figure, sample command signals are sent out at fixed time intervals T.

4はパルス発生指令信号に従い、ケーブルにパルス状電
圧を入射すると、入射点には、入射電圧と反射電圧とが
同図Cの様にあられれる。
4, when a pulsed voltage is applied to the cable in accordance with a pulse generation command signal, an incident voltage and a reflected voltage appear at the input point as shown in C in the figure.

受信アンプ5は、入射点の電圧を増幅し、6はその電圧
をサンプル指令信号にしたがいサンプルして、ディジク
ル量に変換し、8に入力する。
A receiving amplifier 5 amplifies the voltage at the point of incidence, and 6 samples the voltage in accordance with a sample command signal, converts it into a digital quantity, and inputs it to 8.

このようにして得られた入射点での電圧のサンプル値を
同図dに示す。
The sample value of the voltage at the incident point obtained in this manner is shown in d of the same figure.

8はdのサンプル値を同図e。fに示すように、入射電
圧のサンプル値、反射電圧のサンプル値に分離する。
8 is the sample value of d in the same figure e. As shown in f, it is separated into a sample value of the incident voltage and a sample value of the reflected voltage.

つぎにケーブルを第3図すに示すように大区間POQI
、小区間QIQ2 、Q2Q3 、・・・・・・QIQ
1+1、大区間QI→−IP3に分割し、各点Ql、・
・・・・・Ql+1での反射率をrl、・・・・・・r
l+1と仮定する。
Next, connect the cable to the large section POQI as shown in Figure 3.
, small interval QIQ2 , Q2Q3 , ...QIQ
1+1, divided into large section QI → -IP3, and each point Ql,・
...Reflectance at Ql+1 rl, ...r
Assume l+1.

ここで漏洩区間PIP2は、区間QIQI+1内に入る
ことが必要である。
Here, the leakage section PIP2 needs to fall within the section QIQI+1.

このような点Ql、QI+1が不明のときは、後述の方
法によることができる。
When such points Ql and QI+1 are unknown, the method described later can be used.

大区間POQIのインパルス応答は記憶装置10に記憶
されているので、このインパルス応答と、第6図e、f
の入射電圧、反射電圧のサンプル値を入力情報として観
測方程式(45)とシステム方程式(46A構成するこ
とができるからカルマンフィルタを使用するときには、
(37)、(38)、(39)式を9に格納されている
演算プログラム等によって解くと、第6図gのように、
各点の反射率が求まる。
Since the impulse response of the large interval POQI is stored in the storage device 10, this impulse response and FIG.
When using the Kalman filter, the observation equation (45) and the system equation (46A) can be constructed using sample values of the incident voltage and reflected voltage as input information.
When equations (37), (38), and (39) are solved using the arithmetic program stored in 9, as shown in Figure 6g,
Find the reflectance of each point.

gの例では、反対車はQ3を極小値r3Q6で極太値r
6をもつから、漏洩位置は(56)式より 1=POQ
1て求まる。
In the example of g, the opposite car has Q3 at the minimum value r3Q6 and the maximum value r
6, the leakage position is from equation (56): 1=POQ
1 is found.

この情報はモニタ表示装置11に表示されるか中央制御
装置12に送出される。
This information is displayed on the monitor display device 11 or sent to the central control device 12.

さて、前述のケーブルの分割で、点Ql、Ql+1が不
明のときはつぎのような方法をとることができる。
Now, when the points Ql and Ql+1 are unknown in the above-mentioned cable division, the following method can be used.

点Ql 、QI+1が点PO、P3に一致するように分
割、すなわちケーブルを小区間に分割して、前述と同様
の方法で各点の反射率を求めてみよう。
Let us divide the cable so that the points Ql and QI+1 coincide with the points PO and P3, that is, divide the cable into small sections, and calculate the reflectance of each point using the same method as described above.

その結果が第6図iであるとする。このとき得られた反
射率とケーブルが理想的なものと仮定したときの各点の
反射率となる。
Assume that the result is shown in Figure 6i. The reflectance obtained at this time is the reflectance at each point assuming that the cable is ideal.

したがって1で点P1において極小値ailをとり点P
2′で極太値をとったとしても、区間P 1’P 2’
が正確な漏洩区間になることは保証できないが、区間x
(il−1)、区間PIP2′の長さはP OP 2’
■eT(12−1)であるから、点Q1.QI+1のと
り方として、POQI<POPI’。
Therefore, take the minimum value ail at point P1 and point P
Even if it takes an extremely thick value at 2', the interval P 1'P 2'
Although it cannot be guaranteed that is an accurate leakage interval, the interval x
(il-1), the length of section PIP2' is POP2'
■Since eT(12-1), point Q1. As a way to take QI+1, POQI<POPI'.

POQI+1>PIP2’としなければならないことが
わかる。
It can be seen that POQI+1>PIP2' must be satisfied.

そこで、経験的に計算誤差△11゜△12を求めて、 POQ1=POPIL△11.POQI+1−POP2
′l−△12となるように、点Ql 、QI+1を決め
れば、区間QIQI+1の中に、実際の漏洩区間PIP
2が入いるようにすることができる。
Therefore, we empirically calculated the calculation error △11°△12 and obtained POQ1=POPIL△11. POQI+1-POP2
If the points Ql and QI+1 are determined so that
2 can be entered.

以上述べたように本発明の検知方式は、ケーブルを複数
個の小区間が接続されたものと考え、入射パルスと反射
パルスの一定時間間隔のサンプル値を観測し、これらサ
ンプル値を入力情報としてマイクロプロセッサで演算す
ることにより、上記小区間の各接続点における反射率と
反射率が極小および極大になる位置を算出し、反射率の
極小または極大をとる位置より漏洩開始位置を求め、反
射率の数値より漏洩区間での位相速度を算出しその位相
速度より漏洩幅を求めるようにしている。
As described above, the detection method of the present invention considers a cable as having multiple small sections connected, observes sample values of incident pulses and reflected pulses at fixed time intervals, and uses these sample values as input information. By calculating with a microprocessor, the positions where the reflectance and reflectance at each connection point of the above-mentioned small section are minimum and maximum are calculated, the leakage start position is determined from the position where the reflectance is minimum or maximum, and the reflectance is calculated. The phase velocity in the leakage section is calculated from the value of , and the leakage width is determined from the phase velocity.

従って、従来知られている検知方式に比較して次の利点
を有している。
Therefore, it has the following advantages compared to conventionally known detection methods.

■ 計算方法として例えばカルマンフィルタを利用でき
るから観測値にノイズが加わっても確に検出し得ること
■ As a calculation method, for example, Kalman filter can be used, so even if noise is added to the observed values, it can be detected reliably.

■ ケーブルを大区間といくつかの小区間に分けて考え
た場合大区間に対してはケーブルのインパルス応答が考
慮されるため従来のTI)R法のように計算結果のあい
まいさが少なくなること。
■ When considering the cable as a large section and several small sections, the impulse response of the cable is taken into account for the large section, which reduces the ambiguity of the calculation results as in the conventional TI)R method. .

■ TDR法で漏洩のない時の反射波形をケーブル全長
にわたってベースデークとして記憶する方式に比較した
場合には、本方式ではケーブル長に関係なくケーブル固
有のインパルス応答を記憶しておけばよいので使用する
メモリ容量が少なくてすむこと。
■ When compared to the TDR method, which stores the reflected waveform when there is no leakage as a base data over the entire length of the cable, this method can be used because it is only necessary to store the impulse response specific to the cable regardless of the cable length. Requires less memory capacity.

■ 従来のTDR法では不可能であった漏洩区間での位
相速度が算出されることにより漏洩区間が正確に求まる
こと。
■ The leakage section can be accurately determined by calculating the phase velocity in the leakage section, which was impossible with the conventional TDR method.

■ 入射・ぐルスは正確なパルス波形でなくてもよく、
入射点における電圧波形のみが正確に測定できればよい
のでパルス発生器の回路設計が簡単になること。
■ The incident/glucose does not have to be an exact pulse waveform,
Since it is only necessary to accurately measure the voltage waveform at the point of incidence, the circuit design of the pulse generator is simplified.

■ ケーブルの反射率が連続して徐々に変化する場合に
も、各地点の反射率、特にインピダンスが求まること。
■ Even if the reflectance of the cable changes continuously and gradually, the reflectance at each point, especially the impedance, can be determined.

■ ■の効果により各種液体の含浸による特性インピダ
ンスが前もって判っているならば、漏洩液体の種類を判
別することができる。
(2) Due to the effect of (2), if the characteristic impedance due to impregnation with various liquids is known in advance, the type of leaked liquid can be determined.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来例の測定原理図、第2図は第1図の動作で
得られる各パルス波形図、第3図は本発明方式に用いる
ケーブルの構造概念図、第4図は第3図のケーブルの各
接続点における反射率の実例を示すグラフ、第5図は本
発明による検知方式の実施の一例を示す基本構成図、第
6図は第5図の実施例が動作して得られる各波形図。 1・・・・・・漏洩検知ケーブル、2・・・・・・イン
上ダンス整合用紙端抵抗器、4・・・・・・入射パルス
発生器、5・・・・・・受信アンプ、7・・・・・・サ
ンプル指令信号を出すタイミング発生器、8・・・・・
・マイクロプロセッサ、9・・・・・・プログラム記憶
装置、10・・・・・・ケーブルのインパルス応答記憶
装置。
Figure 1 is a diagram of the measurement principle of the conventional example, Figure 2 is a diagram of each pulse waveform obtained by the operation of Figure 1, Figure 3 is a conceptual diagram of the structure of the cable used in the method of the present invention, and Figure 4 is the diagram of Figure 3. 5 is a basic configuration diagram showing an example of implementation of the detection method according to the present invention, and FIG. 6 is obtained by operating the embodiment of FIG. 5. Each waveform diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Leakage detection cable, 2... Upper dance matching paper end resistor, 4... Incident pulse generator, 5... Receiving amplifier, 7 ... Timing generator that outputs sample command signal, 8...
Microprocessor, 9...Program storage device, 10...Cable impulse response storage device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被検知流体の輸送路に沿って配設されるとともに、
終端がインピーダンス整合されかつ前記被検知流体の浸
透によって特性インピーダンスが変化する漏洩検知ケー
ブルと、この漏洩検知ケーブルに入射パルスを印加する
パルス発生器と、前記漏洩検知ケーブルの始端側に設け
られ反射パルスを受信する受信装置と、前記パルス発生
器に前記入射パルスの送出を指令するとともに前記受信
装置の出力を一定期間毎にサンプリングすることを指令
するタイミング発生器と、このタイミング発生器の指令
に応じて前記受信装置の出力をAI)変換して出力する
AD変換器と、このAD変換器のAD変換出力の変化か
ら前記漏洩検知ケーブルの反射率を算出する反射率算出
手段と、この反射率算出手段の出力にもとづき前記漏洩
検知ケーブルの位相速度の変化を検出する検出位相速度
手段と、前記反射率算出手段の出力により前記反射率の
極小または極太値を検出する極値検出手段と、この極値
検出手段からの出力により漏洩開始位置を算出するとと
もに、前記位相速度検出手段からの出力で漏洩幅を算出
する漏洩個所算出手段とを有する流体漏洩検出装置。
1 Disposed along the transport path of the fluid to be detected,
a leak detection cable whose terminal end is impedance matched and whose characteristic impedance changes due to penetration of the fluid to be detected; a pulse generator that applies an incident pulse to the leak detection cable; and a reflected pulse provided at the starting end of the leak detection cable. a receiving device that receives the incident pulse; a timing generator that instructs the pulse generator to send out the incident pulse and samples the output of the receiving device at regular intervals; an AD converter that converts the output of the receiving device into AI) and outputs it; a reflectance calculation means that calculates the reflectance of the leakage detection cable from a change in the AD conversion output of the AD converter; detection phase velocity means for detecting a change in the phase velocity of the leakage detection cable based on the output of the means; extreme value detection means for detecting a minimum or thick value of the reflectance based on the output of the reflectance calculation means; A fluid leakage detection device comprising a leakage point calculation means for calculating a leakage start position based on the output from the value detection means and a leakage width based on the output from the phase velocity detection means.
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