JPH0627676B2 - 蒸気もれ検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は，各種プラントの点検に利用可能な蒸気もれ
検出装置，特に検出手段に光を用いた蒸気もれ検出装置
に関するものである。

［従来の技術］ 同一出願人は，この発明と同時に「蒸気もれ検出装置」
を出願した。

これによると，第５図は，蒸気もれ検出装置の投光部お
よび受光部の概略図である。図において，(１)はプラン
ト内に配管された蒸気搬送用パイプ，(２)はパイプ(１)
からもれた蒸気，(３)はレーザー，(３-１)はレーザ
(３)より発射したレーザービーム，(４１)はレーザー
(３)は蒸気(２)を照射したことによって生じた散乱光，
(４２)はレーザー(３)が壁に当たったことにより発生し
た散乱光，(５)は同一シーンを２つの窓から取り込みそ
れぞれの窓からの光を１つの撮像素子面上に独立に結像
させるステレオミラー，(５１)および(５２)はそれぞれ
の画面を取り込むための第１および第２の窓，(６１)は
第１の窓(５１)に取り付けられた照射レーザーと平行な
偏光方向を持つ第１の検光子，(６２)は第２の窓(５２)
に取り付けられた照射レーザーと偏光方向が直交する第
２の検光子，(７１)および(７２)はステレオミラー(５)
内に取り付けられたミラー，(８)はテレビカメラであ
る。

第６図はテレビカメラ(８)により得られた画像の一例を
示す図である。図において，(９)はテレビカメラ(８)か
らの出力画像，(９１)，(９２)はそれぞれ画像(９)の左
右半画面，(１０-１)，(１０-２)は壁からの散乱光によ
って発生した輝点，(１１)は蒸気からの散乱光によって
発生した輝点，(１２)は画面の中心線，(１３-１)，(１
３-２)はそれぞれ輝点(１０-１)，(１０-２)を通る水平
走査線，(１４-１)は輝点(１１)を通る水平走査線であ
る。

第７図は従来の蒸気もれ検出装置における信号処理部の
ブロック図である。図において，(８)はテレビカメラ，
(１５)はローパスフィルタ，(１６)はコンパレータであ
って，テレビカメラ(８)から得られるビデオ信号を２値
化する。(１７-１)，(１７-２)は第１および第２のゲー
ト回路であって，ビデオ信号を水平走査周期の半周期毎
に振り分ける。(１８)は同期信号分離回路であって，ビ
デオ信号より同期信号のみを分離する。(１９)はクロッ
ク信号を発生するクロック発生回路，(２０)は信号処理
部のゲートをコントロールするゲートコントロール回
路，(２１-１)，(２１-２)は第１および第２のカウンタ
であって，画像(９)の左右それぞれの半画面における輝
点の発生した水平走査線の本数を計数する。(２２)は判
定回路であつて，第１および第２のカウンタ(２１-
１)，(２１-２)のそれぞれの計数値を所定値と比較して
判定する。

従来の蒸気もれ検出装置は上記のように構成され，直線
偏光特性を持つレーザービーム(３-１)をブラント内に
配管されている蒸気搬送用パイプ(１)からもれた蒸気
(２)に照射すると蒸気から散乱光(４１)が発生すると共
に突き抜けたレーザービーム(３-１)が照射する壁やパ
イプ等からも散乱光(４２)が発生する。これらの散乱光
はステレオミラー(５)の第１および第２の窓(５１)，
(５２)から取り込まれ，それぞれミラー(７１)，(７２)
を介してテレビカメラ(８)内の撮像素子面上に，独立
に，かつ互いに重複することなく結像される。ステレオ
ミラー(５)の第１の窓(５１)にはレーザービーム(３-
１)と偏光方向が平行な第１の検光子(６１)が，第２の
窓(５２)にはレーザービーム(３-１)と偏光方向が直交
した第２の検光子(６２)がそれぞれ取り付けられてい
る。一方，蒸気からの散乱光(４１)は，照射レーザー光
の直線偏光特性を保持し，壁からの散乱光(４２)は照射
レーザー光の直線偏光特性を保持しないことは，先に同
一出願人により出願された特願昭６１−３８２０５号
「蒸気もれ検出装置」に記載されている。この結果，蒸
気もれからの散乱光(４１)はステレオミラー(５)の第１
の窓(５１)のみを通過し，壁からの散乱光(４２)は第１
および第２の窓(５１)，(５２)を共に通過する。テレビ
カメラ(８)により得られる画像(９)は，壁からの散乱光
による輝点が画面の中心線(１２)に対して左右両画面
(９１)，(９２)の対称な位置にそれぞれ発生し，蒸気か
らの散乱光による輝点が左半画面(９１)のみに発生す
る。テレビカメラ(８)からのビデオ信号は，ローパスフ
ィルタ(１５)によってノイズが除去され，コンパレータ
(１６)によって２値化された後，第１および第２のゲー
ト回路(１７-１)，(１７-２)に入力される。一方，ゲー
トコントロール回路(２０)は同期信号分離回路(１８)か
ら発生した同期信号とクロック発生回路(１９)より発生
したクロック信号とを用い，信号処理部内のゲートのコ
ントロールを行う。第１および第２ゲート回路(１７-
１)，(１７-２)に入力した２値化ビデオ信号は，ゲート
コントロール信号により，一水平走査時間の中点を境に
して左右それぞれ半画面に相当する区間に分けられる。
その結果，左半画面に相当する２値化ビデオ信号は第１
のカウンタ(２１-１)へ，右半画面に相当する２値化ビ
デオ信号は第２のカウンタ(２１-２)へそれぞれ送られ
る。第１および第２のカウンタ(２１-１)，(２１-２)は
それぞれ入力された２値化ビデオ信号の内パルスの発生
した水平走査線の本数を計数する。一画面にわたって同
様な動作が繰り返し行われた後，それぞれのカウンタの
計数結果は判定回路(２２)へ送られ，計数値が比較され
る。判定回路(２２)は，２つのカウンタの出力である計
数値が予め設定されたきしい値で分離可能である場合，
蒸気もれが発生したと判定する。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような従来の蒸気もれ検出装置では，得られた画
像の左右それぞれの半画面において輝点の発生した水平
走査線の本数を計数し，この走査線数を所定値と比較す
ることによって蒸気もれの判定をおこなっていることか
ら，蒸気もれの発生を有無のみしか検出できず，蒸気も
れの発生位置は測定できないという問題点があつた。

この発明は，かかる問題点を解決するためになされたも
ので，蒸気もれの発生位置を三次元的に検出できる蒸気
もれ検出装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る蒸気もれ検出装置は，直線偏光特性を有
する光を測定対象に照射する投光手段と，測定対象のシ
ーンを第１の検光子を通して受光する第１の窓および前
記シーンを前記第１の窓と異なる偏向方向を有する第２
の検光子を通して受光する第２の窓を有し，前記第１の
窓と前記第２の窓から取り込んだシーンを同一の撮像素
子面上に独立して結像させる受光手段と，前記受光手段
から得られた画像上の輝点の発生位置の左右対称性を検
出する回路手段と，前記画像上の輝点の発生位置を検出
する回路手段と，前記両回路手段からの出力信号から蒸
気もれを検出する機能と共に蒸気もれ発生位置を検出す
る機能を併せ持つ回路手段とを備えたものである。

［作用］ この発明においては，受光部を上部のごとく設置するこ
とによっれ，レーザービーム上での散乱光の発生位置と
画面内の輝点の発生位置とを対応させることが可能とな
り，蒸気もれによる輝点を検出すると共にこの輝点の画
面上での発生位置を検出することにより，蒸気もれの有
無と共に発生位置までの距離を検出することが可能とな
る。

［実施例］ 第１図はこの発明による蒸気もれ検出装置の一実施例を
示す光学部（投光部および受光部）の設置状況を示す図
である。図において，(２３-１)，(２３-２)はそれぞれ
ステレオミラー(５)の第１および第２の窓(５１)，(５
２)が持つ第１および第２の視野，(２４)はテレビカメ
ラ(８)の光軸がレーザービーム(３-１)に対して持つあ
おり角，(２５)は側方から見たステレオミラー(５)の視
野，(８-１)は受光部の中心軸である。

第２図はこの発明の一実施例による結像作用を模式的に
示す図である。図において，(８１)は結像レンズ，(２
６-１-１)は撮像素子面上の左半画面に相当する部分，
(３-１-０)は測定視野内にあるレーザー軌跡，(３-１-
１)は撮像素子面(２６-１-１)上に結像されたレーザー
軌跡(３-１-０)の投撮像である。

第３図はこの発明の一実施例によるテレビカメラ(８)か
らの出力画像を示す図である。図において，(２６-１)
は得られた画像の左半画面，(２６-２)は得られた画面
の右半画面，(１０-１)，(１０-２)は壁からの散乱光に
よって生じた輝点，(３-１-１)，(３-１-２)はレーザー
ビーム(３-１)が示す軌跡，(２７-１)，(２７-２)は画
像上の一水平走査に相当する画素列，(２８)は画像の起
点から蒸気もれによる輝点が発生した水平走査線までの
水平走査線の本数(Ｎ₁)である。

第４図はこの発明の蒸気もれ検出装置の一実施例による
信号処理部のブロック図である。図において，(１５)は
コンパレータであって，テレビカメラ(８)からのビデオ
信号を２値化する。(１８)はビデオ信号から同期信号を
分離する同期信号分離回路，(２９)は切り換え回路であ
って，２値化されたビデオ信号を画像の左右各半画面に
相当する区間毎に分離し，２つ異なるビデオメモリにそ
れぞれ送り込む。(３０)は信号処理部内の各回路の動作
を制御するコントロール回路，(３１)はアドレスカウン
タであって，輝点の発生した水平走査線の画像垂直方向
の位置を計数する。(３２-１)，(３２-２)は得られた画
像の左右各半画面のビデオ信号を記憶する第１および第
２のビデオメモリ，(３３)は比較回路であって，各第１
および第２のビデオメモリ(３２-１)，(３２-２)に蓄積
された同一水平走査線上の内容を比較する。(３４)は判
定回路であって，比較回路(３３)の出力およびアドレス
カウンタ(３１)の出力から蒸気もれの有無を検出すると
共に蒸気もれによる輝点の発生位置を測定する。

上記のように構成された蒸気もれ検出装置において，プ
ラント内の蒸気搬送用パイプからもれた蒸気(２)にレー
ザー(３)から発射された直線偏光特性を持つレーザービ
ーム(３-１)を照射すると蒸気から散乱光(４１)から発
生すると共に壁やパイプ等からも散乱光(４２)が発生す
る。受光部は同一の構成をなしており，上記のシーンを
観測すると第３図に示すようにテレビカメラ(８)から蒸
気による輝点(１１)が左半画面(２６-１)にのみ発生
し，壁やパイプ等から生じる輝点(１０-１)，(１０-２)
が左右両半画面(２６-１)，(２６-２)に発生する画像が
得られる。第１図(ｂ)に示すようにステレオミラー(５)
の中心軸と照射レーザービーム(３-１)とが同一平面上
にあるようにレーザー(３)の上方に受光部を設置すると
共にレーザー(３)の照射側で受光部の中心軸(８-１)が
照射レーザービーム(３-１)に対してあおり角(２４)も
つて交差するようにレーザー(３)とテレビカメラ(８)を
設置する。このように投光部および受光部の位置関係を
定めることにより，第２図に模式的に示すように測定視
野内にあるレーザー軌跡(３-１-０)は結像レンズ(８１)
を介して撮像素子面上の左半画面相当部分(２６-１-１)
上に結像され，その投影画像(３-１-１)は撮像素子面の
左半画面相当部分(２６-１-１)の対角線方向に伸びた直
線となる。

一方，壁やパイプ等による輝点(１０-１)，(１０-２)
は，左右両半画面(２６-１)，(２６-２)上の画面中心線
に対して対称な位置な発生し，蒸気による輝点(１１)は
左半画面(２６-１)にのみ発生する。さらに，第２図に
示したように照射レーザービーム(３-１)は，左半画面
(２６-１)では軌跡(３-１-１)に，右半画面(２６-２)で
は軌跡(３-１-２)にそれぞれ撮影されることから壁から
の散乱光による輝点および蒸気からの散乱光による輝点
のいずれもこれらの軌跡上に発生する。また，軌跡(３-
１-１)の起点(３-２-１)から輝点の発生位置までの長さ
は，テレビカメラ(８)から散乱光の発生した位置までの
距離に相当し，画面内の軌跡(３-１-１)，(３-１-２)が
直線でかつ斜め方向に伸びていることから，輝点の画面
内における垂直方向の発生位置とテレビカメラ(８)から
散乱光の発生位置までの距離とを対応させることが可能
となる。第４図に示すように，テレビカメラ(８)から出
力されたビデオ信号はコンパレータ(１５)によって２値
化され，切り換え回路(２９)に入力される。一方，コン
ロール回路(３０)は同期信号分離回路(１８)から得られ
た同期信号およびクロック信号を用い，信号処理部内の
各回路の制御を行う。切り換え回路(２９)に入力された
２値化ビデオ信号はコンロール回路(３０)からのコント
ロール信号によって左右の両半画面に対応して分けら
れ，左半画面(２６-１)のビデオ信号は第１のビデオメ
モリ(３２-１)に，右半画面(２６-２)のビデオ信号は第
２のビデオメモリ(３２-２)にそれぞれ送られる。一画
面のビデオ信号がビデオメモリに送られた後，それぞれ
のビデオメモリの同じ水平走査線上の信号が比較回路
(３３)で順次比較され，左右各部の輝点の発生位置が左
右対称であれば壁やパイプ等からの散乱光による輝点左
半画面にのみに発生しておれば蒸気からの散乱光による
ものと判定する。一方，アドレスカウンタ(３１)は，比
較回路(３３)で比較している水平走査線の本数を計数し
ており，逐次，計数結果を判定回路(３４)に出力する。
その判定回路(３４)では比較回路(３３)の出力から，蒸
気もれの有無を判定すると共に蒸気もれ有りと判定され
た水平走査線のアドレスカウンタ(３１)の計数結果を抽
出し，蒸気による輝点が発生した画面内の発生位置を検
出することによって蒸気もれの発生位置までの距離を検
出する。

なお，上記実施例では蒸気もれの位置を検出するにあた
って，画面内に発生した輝点の画面内垂直方向の発生位
置に着目したが，水平方向の発生位置を検出することに
よって同等の効果が得られていることは明らかである。

また，上記実施例では画像データの蓄積手段として一画
面の容量を持つビデオメモリを用いたが，一水平走査分
の容量を持つシフトレジスタを用いてもよく，同一の水
平走査線の左右各部分の画像データを画像中心に対して
対称に順次比較し，蒸気もれによる輝点の画面内の水平
方向の位置を検出することによって，上記実例例と同様
な効果が得られる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり，直線偏光特性を有する
光を測定対象に照射する投光手段と，測定対象のシーン
を第１の検光子を通して受光する第１の窓および前記シ
ーンを前記第１の窓と異なる偏向方向を有する第２の検
光子を通して受光する第２の窓を有し，前記第１の窓と
前記第２の窓から取り込んだシーンを同一の撮像素子面
上に独立して結像させる受光手段と，前記受光手段から
得られた画像上の輝点の発生位置の左右対称性を検出す
る回路手段と，前記画像上の輝点の発生位置に検出する
回路手段と，前記両回路手段からの出力信号から蒸気も
れを検出する機能と共に蒸気もれ発生位置を検出する機
能を併せ持つ回路手段とを備え，画面上の輝点の発生位
置と照射レーザービーム上での散乱光の発生位置とを一
対一に対応させられるよう投光部と受光部との位置関係
を設定すると共に蒸気もれによる輝点を検出し，かつ画
像内での発生位置を算出できるように信号処理部を構成
することにより，蒸気もれの位置検出も可能になるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による蒸気もれ検出装置の
光学部（投光部および受光部）の設置状況図，第２図は
第１図の光学部の結像作用の模式図，第３図は第１図の
テレビカメラ(８)からの出力画像図，第４図はこの発明
の蒸気もれ検出装置の信号処理部のブロック図，第５図
は蒸気もれ検出装置の投光部および受光部の概観図，第
６図は第５図の受光部で得られた出力画像図，第７図は
従来の信号処理部のブロック図である。 図において，(３)……レーザー，(５)……ステレオミラ
ー，(８)……テレビカメラ，(１５)……コンパレータ，
(２９)……切り換え回路，(１８)……同期信号分離回
路，(３０)……コントロール回路，(３１)……アドレス
カウンタ，(３２-１)および(３２-２)……第１および第
２のビデオメモリ，(３３)……比較回路，(３４)……判
定回路，(６１)および(６２)は第１および第２の検光子
である。 なお，各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線偏光特性を有する光を測定対象に照射
   する投光手段と，測定対象のシーンを第１の検光子を通
   して受光する第１の窓および前記シーンを前記第１の窓
   と異なる偏向方向を有する第２の検光子を通して受光す
   る第２の窓を有し，前記第１の窓と前記第２の窓から取
   り込んだシーンを同一の撮像素子面上に独立して結像さ
   せる受光手段と，前記受光手段から得られた画像上の輝
   点の発生位置の左右対称性を検出する回路手段と，前記
   画像上の輝点の発生位置を検出する回路手段と，両前記
   回路手段からの出力信号から蒸気もれを検出する機能と
   共に蒸気もれ発生位置を検出する機能を併せ持つ回路手
   段とを備え，前記投光手段および前記受光手段の位置
   は，前記投光手段の光軸と前記受光手段の中心軸とが同
   一平面上にあり，かつ前記光軸と前記中心軸とが前記投
   光手段の前方にて交差するように固定されたことを特徴
   とする蒸気もれ検出装置。
2. 【請求項２】画像上の輝点の発生位置を検出する回路手
   段はアドレスカウンタであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の蒸気もれ検出装置。
3. 【請求項３】受光手段はテレビカメラであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の蒸気もれ検出装置。
4. 【請求項４】直線偏光特性を有する光はレーザーである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蒸気もれ
   検出装置。