物体の位置の測定方法
パイプライン内の２つの物体の相互距離を測定するための方法である。方法は、パイプラインの材料および／またはパイプラインの外に存在する媒体の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされたパイプラインを設けるステップと、２つの物体のそれぞれにクロックを設けるステップと、クロックの時間を同期させるステップと、２つの物体のうち第１の物体から第２の物体へ音波信号を周期的に送信するステップと、音波信号の受信時刻を測定するステップと、第１の物体から第２の物体までの遅延時間を決定するステップと、２つの物体間での信号の移動距離を、媒体における音波信号の伝播速度および音波信号の測定された遅延時間に基づいて計算するステップと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプライン内の２つの物体間の相互距離を測定するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石油やガスなどの鉱物を採取するために使用される掘削パイプなどの、パイプラインの架設およびメンテナンスにおいては、これらのパイプラインの内部を点検して内部の断裂および／または腐食を検出したり、温度や圧力などの環境ファクタを記録したり、現場の物質の測定を行ったりする必要がある。この目的のために、プローブが開発され、プローブは、パイプラインに送り込まれるとともに、関心のあるデータの検出および記録のためのデータ取得システムを備えている。
【０００３】
このような検出において、パイプライン内のセンサの位置を正確に測定できることは、データが記録された位置の信頼性の高い写真を得て、例えば、パイプライン内にあることが確定している欠陥の場所の有意義な寸法を取れるようにするために、重要である。
【０００４】
この目的のために、多くの解決法が知られており、なかでも最もよく知られるのは、ケーブル上のプローブを繰り出すこと、および内壁上を移動する測定車輪を使用して回転数が変位を記録していくこと、である。更に、ドイツ特許明細書第ＤＥ３１３９７３３号は、音波測定システムを使用して位置検出が行われる装置を公開している。音波測定システムは、音波ソースをともなって設計されたプローブを含み、レシーバは、管の壁に沿って外側を移動し、最大振幅が検出された位置が、プローブの位置を示す。従来の方法は、固有の欠点を有する。例えば、ドイツ特許明細書の位置検出を使用して、地中に掘削して入れられたパイプライン内のプローブの位置を決定することは、明らかに不可能であり、更に、ケーブルや、測定車輪（オドメータ）による距離の記録は、プローブがパイプライン内で動かなくなったり、測定車輪がすべったりするかもしれないという欠点がある。更に、パイプラインに含まれる媒体が上方に流れるパイプラインでは、この手順で信頼性の高い測定を行うことは、非常に困難である。近年、測定システム（いわゆるオイルスポアプローブ）が開発され、その測定システムは、大量に、掘削パイプラインの深い場所から上方に移動する媒体とともに運ばれて、個々のプローブが、多様な情報を記録するものであり、同時に、パイプライン内でのプローブの信頼性の高い位置測定を行えることが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、言及された欠点を解決するとともに、パイプライン内の２つの物体の相対位置、特に測定点とプローブの間の距離を、高い信頼性で容易に測定できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、上記のタイプの方法によって達成され、方法は、
パイプラインの材料および／またはパイプラインの外に存在する媒体の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされたパイプラインを設けるステップと、
２つの物体のそれぞれにクロックを設けるステップと、
クロックの時間を同期させるステップと、
２つの物体のうち第１の物体から第２の物体へ音波信号を周期的に送信するステップと、
音波信号の受信時刻を測定するステップと、
第１の物体から第２の物体までの遅延時間を決定するステップと、
２つの物体間での信号の移動距離を、媒体における音波信号の伝播速度および音波信号の測定された遅延時間に基づいて計算するステップと、を備える。
【０００７】
本発明の方法を通じて、パイプラインの導波特性を有効に用いながら、信頼性の高い位置検出を行うことが可能である。パイプライン内の媒体からパイプライン壁の材料への音響インピーダンスの遷移が、比較的明確であるため、音波のエネルギーは、高い集中を保ったままであり、壁から音波エネルギーが分散することによって生じる損失は、比較的小さい。音波信号は、パイプラインの誘導特性に合わせられ、生じるスミアリングの程度が比較的低い周波数で構成されており、その結果、音波信号の振幅型において明確な上昇のフランクが維持され、これにより、音波信号を的確に検出することができる。このような信号は、チャープと呼ばれ、長時間にわたって乱されることなくパイプライン内を移動することができ、妨害となる散乱やスミアリングが発生しない。適用される周波数の好ましい周波帯は、約８ｋＨｚの比較的低いレンジである。
【０００８】
本発明は、パイプラインに対して自在に移動可能な２つの物体間の相互距離を測定するために使用することができるが、好ましい実施形態では、２つの物体のうち一方の物体のパイプラインに対する既知の位置関係から、およびパイプラインの既知の座標位置から、２つの物体のうち他方の物体の３次元座標位置を得ることができる。ここでは、鉱物を掘削する際に慣習になっているようにパイプラインの３次元座標位置が既知である場合には、プローブのパイプラインに沿った１次元位置だけでなく、プローブの絶対３次元座標位置も決定することが可能である。ここでは、地層からの環境情報を検出することが可能であり、それには、例えば、米国特許明細書第３，８１７，３４５号に述べられているような、多数のレシーバによる複雑な地震検出によってプローブに打診することは、必要とされない。
【０００９】
更に好ましい実施形態では、移動距離は、周期的な音波信号の連続する周期間の、音波信号の増分移動距離の和として計算され、増分移動距離は、周期の期間と、音波信号の計算された局部的な伝播速度との積から決定される。このような決定は、信号の伝播速度が媒体内の場所によって変化する場合に、有利に適用され、例えば、掘削パイプのような、増加する圧力および温度に起因して伝播速度が大きく変化する縦に延びるパイプラインの場合に、有利に適用される。
【００１０】
時間分解能を増加させるために、レシーバには、所定の時間レンジでパルスを記録するためのフィルタが備え付けられていてもよい。その後、定義された制限の中で、どのパルスが受信されたかを厳密に決定することができ、したがって、受信パルスの送信時刻も正確に知ることができる。その結果、欠けているパルスを考慮に入れることが可能であり、特定のレンジ内にパルスが全く受信されない場合、次に受信されたパルスは１（またはそれ以上）周期先に受信されたとみなされる。
【００１１】
本発明は、２つの物体のうち一方の物体が、パイプラインの上または中に取り付けられた音波ソースであり、２つの物体のうち他方の物体が、パイプラインを自在に移動可能なプローブである場合に、有利に適用される。パイプラインは、石油やガスなどの鉱物を掘削して採取するための掘削パイプラインであってもよい。
【００１２】
好ましくは、方法は、実質的に、パイプラインに包囲された媒体を通じて伝播する、音波信号を利用する。比較的大きな音波エネルギーが供給されることによるキャビテーションを防止するために、音波ソースは、好ましくは、パイプラインの中心線に隣接して比較的深いところに取り付けられる。別の実施形態では、音波ソースは、パイプラインの中心軸に対して鋭角に、側壁を介して、パイプラインに音波信号を配信する。更に別の実施形態では、音波ソースは、パイプラインの縦軸を横断するように位置する端部に配置され、音波信号は、パイプラインの縦軸と実質的に平行な媒体に配信される。端部は、鉱物を供給および／または排出するための供給および／または排出部との接続を有してもよい。しかしながら、この実施形態では、パイプには端部まで液体が満たされて、音波エネルギーを十分に液体に発射できるようになっていなくてはならない。
【００１３】
更に別の実施形態では、プローブは、円盤型のセンサ素子を有する音波センサを備え、センサ素子は、ホルダの壁に達する円周を有する。円盤型の音波センサ素子は、圧電素子であってもよい。音波センサ素子には、開口が設けられていてもよい。
【００１４】
本発明は、更に、パイプラインの材料の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされるパイプライン内の２つの物体間の相互距離を測定するための装置に関し、装置は、
前記パイプラインに対して所定の関係の位置を保つことができ、周期的な音波信号を送信するための音波ソースが設けられている、第１の物体と、
パイプラインを自在に移動可能で、送信された音波信号を受信するための音波レシーバおよび受信された音波信号の受信時刻を計時して記録するためのタイマが設けられている、少なくとも１つの第２の物体であって、２つの物体には相互に同期したクロックが設けられている、少なくとも１つの第２の物体と、
音波信号の伝播速度および音波信号の測定された遅延時間に基づいて、媒体における信号の局部的な伝播速度を計算するとともに、２つの物体間での信号の移動距離を計算するための、計算ユニットと、を備える。
【００１５】
また、本発明は、パイプラインの材料の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされるパイプラインを自在に移動するためのプローブに関し、プローブは、球形ホルダと、検出手段と、クロックと、記録手段と、を備え、検出手段は、円盤型のセンサ素子を有する音波センサを備え、センサ素子は、ホルダの壁に達して接触する円周を有する。壁に接触するこのように比較的大きな音波検出面を有するセンサは、音波信号の適切な検出を達成できることが見出されている。好ましくは、音波センサ素子は、圧電素子である。感度を高めるために、音波センサ素子に開口が設けられてもよい。この素子は、より広い周波数レンジをスキャンすることができ、プローブの重量がより軽い、という長所を更に有する。特に、このような開口によって、プローブの特定の重さを、プローブが活動する媒体に合わせることが可能である。好ましくは、音波センサ素子は、６〜１２ｋＨｚの感度レンジを有する。プローブは、好ましくは、アクティブモードおよび非アクティブの節電モードを有し、アクティブモードで、プローブは、所定の時間間隔で音波測定を行う。このような非アクティブのスリープモードの使用によって、必須の電池ユニットは、より小型で軽量の設計にすることができ、これがプローブの総重量に影響を及ぼして、プローブはより長時間の測定を行うことができる。好ましくは、アクティブモードは、音波信号を受信するとすぐにクローズされる。音波信号が認められなかった場合は、エラーメッセージを記録してもよい。所定の時間間隔の周期および／または期間は、所望の測定の期間に依存して設定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図1には、現在、本発明に係る方法を使用することができるセットアップが示されている。セットアップは、例えば、石油、ガスまたは他の鉱物を採取するために、掘削して地中に入れられた、パイプライン１を備える。パイプライン内には、音波ソース２が配置され、パイプのより深い部分に信号を送信する。これらの信号は、波パッケージ３の形でパイプ内を移動し、パイプは、音波の導波管として機能する。パイプの音波特性により、送信ロスは比較的小さく、波パッケージは、長距離にわたって損なわれない。その結果、総距離５０００メートル以下で２０メートルの位置精度を得ることができる。パイプ内には、更にプローブ４が含まれており、プローブ４は図５を参照して詳細に説明される。プローブ４は、ソース２からの音波信号を受信するためのレシーバ(図１には図示せず)を含み、媒体５（例えば、石油、ガスおよび水の混合物）で満たされたパイプライン１内を移動することができる。媒体は、パイプライン１の材料（主に鉄）の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有し、そのためパイプラインは、音波信号の導波管として機能することが可能になる。
【００１７】
ソース２およびプローブ４には、同期クロック(図示せず)が備え付けてある。連続パルスの到着時刻を記録することにより、連続パルスの遅延時間を計算することができる。図面は、プローブ４に含まれるメモリ(図４を参照して説明される)からデータを読み取ることができる、データ取得システム６を模式的に示している。データ取得システム６には計算ユニットが設けられており、計算ユニットは、音波信号の伝播速度および音波信号の計測された受信時刻に基づいて、媒体内での信号の局部的な伝播速度を計算するとともに２つの物体間の信号の移動距離を計算する。
【００１８】
図面において、ソース２は、パイプラインの端部７に隣接して入れられており、好ましくは、パイプ内に存在する媒体の液体面の下に少なくとも数十メートルの深さに入れられて、音波エネルギーの送信によるキャビテーションの発生を防止する。キャビテーション効果は、雰囲気圧が低すぎて音波の送信を妨げる場合に発生する。パイプライン１の座標位置が分かっている場合、パイプラインに対する音波ソース２の既知の位置関係に基づいて、パイプ内でのプローブ４の１次元移動距離から、プローブ４の３次元座標位置を決定することが可能である。
【００１９】
図２には、プローブ４からソース２までの距離が、信号の遅延時間からどのようにして決定できるかが、模式的に示されている。ソース２は、音波信号３を送信し、音波信号３は、伝播速度Ｃで音波媒体５を通って伝播して、プローブ４に含まれるレシーバ８によって記録される。伝播速度は、体積弾性率Ｂ、比重ｐ、温度Ｔおよび圧力Ｐに依存する。トランスミッタ２およびレシーバ８の間の距離ｘは、このとき、信号の伝播速度と遅延時間の積として計算され、遅延時間は、送信および受信時刻ｔ１およびｔ０の差によって示される。
【００２０】
液体における伝播速度は、
【数１】
によって表され、ｒは熱容量の割合であり、Ｂは体積弾性率であり、ｐは液体の比重である。この式は、ジョン・ウィレー・アンド・サン社（John Wiley & Sons）、ローレンス・Ｅ．キンスラー（Laurence E. Kinsler）著の「音響学の基礎」（Fundamentals of acoustics）を研究することにより、更に理解することができる。
【００２１】
図３には、ソースおよびレシーバが、互いに対して一定速度で離れていくという想定で、一定時間の経過後すぐに周期的に送信される連続パルスが、どのようにしてレシーバによって記録されるかが、示されている。結果は、ドップラーシフトによって、すなわち、周知のように、ｖがソースとレシーバの相対速度でありｃが媒体を通過する伝播速度である因数（１＋ｖ／ｃ）によって、信号周期が延長するように見える。レシーバ８で記録されたクロックパルスの数を数え、送信時刻（同期クロックによって計算が可能）からの差を得ることにより、図２を参照して説明される式に従って、信号の遅延時間を決定することができる。
【００２２】
図４には、媒体の伝播速度が、外挿法によってどのようにして決定できるのかが示される。測定プローブが、移動経路の始点で測定を行わなかった場合、その経路の音波伝播速度を直接的に決定することはできない。これらの速度が、残りの測定経路の計算位置に寄与するため、これらの速度は、非直接的な方法で決定する必要がある。これは、直接測定点から得られる伝播速度の三次多項式への嵌め込みを実行することによってなされる。この嵌め込みは、移動経路の始点まで、外挿が可能である。次いで、この外挿法に基づき、一定の距離で、平均伝播速度が決定される。「＋」印の点は、遅延時間の間に計算された送信速度を示し、次に続く測定点は、クロックパルスで計算された速度によって、局部的な気圧および温度に依存して、形成される。嵌め込みによって、測定レンジ外における速度（「○」印の点で示される）も決定でき、それにより中間のレンジでの速度の信頼性の高い予測が可能になり、測定レンジの周辺の点での速度を計算できる。測定点は、プローブによって決定できるが、パイプ内に存在する、おそらく固定の、既知の位置に配置される他の検出要素によっても決定でき、または、深さ、圧力および温度の間の理論的関係から、おそらく概算で、得ることすら可能である。
【００２３】
最後に、図５は、本発明に係る音波レシーバが設けられた測定プローブ４を示す。この目的のために、プローブ４は、３００バール以上の比較的高い圧力に耐えるのに適した球形ホルダ９を含む。ホルダは、合成樹脂の保護アウターシェル１０およびインナーシェル１１からなる。インナーシェル１１の内壁には、インナーシェル１１の壁に達して接触する円周を有する圧電素子１２が接触している。その結果、測定プローブ４に影響を与える音波圧力波が、素子１２に送信され、その結果、素子１２は、変形する。変形の影響で、素子は、電荷を発生し、電荷は、プローブに配置されている電子回路１３において測定される。この電子回路は、圧力や温度などの環境ファクタを記録するためのセンサ１４と更に連通しており、記録データを記憶するための記憶素子を有する。このように、プローブ４は、音波センサをともなって円盤型に形成され、好ましくは、例えば中央の開口などの開口を更に備えて、局部的な変形を大きくし、それにより圧電素子の記録電圧が高くなって、より優れた分解能で検出することができる。このとき、感度レンジは、６〜１２ｋＨｚ程度である。
【００２４】
図６は、プローブの好ましい実施形態による音波パルスの受信を模式的に示したものである。この好ましい実施形態によれば、プローブにはタイマ回路が設けられ、タイマ回路は、プローブをアクティブな測定モードにさせ、所定の間隔が経過した後に、プローブを受動的な節電モードに戻すことができる。このような非アクティブのスリープモードの使用によって、必須の電池ユニットは、より小型で軽量の設計にすることができ、これがプローブの総重量に影響を及ぼして、プローブはより長時間の測定を行うことができる。好ましくは、アクティブモードは、音波信号を受信するとすぐにクローズされる。音波信号が認められなかった場合は、エラーメッセージを記録することができる。図６において、下の方の線１５は、時刻線を示し、周期的音波パルス１６は、基準クロックによって決定された時刻１７に送信される。この基準クロックは、非常に正確であることが好ましい。プローブも同様に、クロックをともなって設計される。このクロックの誤差１８は、通常、数十ミリ秒になり得る。時刻線１９は、プローブがいつアクティブモードになったかを表す。例えば、測定間隔２０が示され、そこに音波測定の時刻登録２１がなされる。
【００２５】
更に、幾つかのパルスが、バリアの発生に起因して欠けることが起こり得る。全体的な測定経路を通過した後、プローブに記憶されたデータが読み出される。次に、どの音波パルス（パルス番号）が受信されたかが、決定される。これは、プローブ内のクロックの既知の誤差と、固定基準クロックの既知の誤差と、連続して送信される２つの音波パルス間の周期と、測定間隔のプログラムされた期間と、に基づいて行われる。このため、パルスの正しい送信時刻、したがって、遅延時間および移動経路を計算することができ、最大誤差を、上述した不正確性に基づいて決定することができる。しかしながら、音波パルスの送信周期は、内部の測定プローブクロックの最大絶対時間エラーより短くてはならないという制限がある。通常、これは問題にならず、その理由は、送信周期は典型的に１〜数秒程度の大きさであり、最大絶対時間エラーは３６〜１８０ミリ秒程度の大きさであるためである。
【００２６】
本発明は、好ましい実施形態に基づいて説明されたが、本発明はこれに限定されず、基本理念から逸脱することなく、変形または修正を備えることも可能である。したがって、局部的な速度は、圧力や温度などの単独の記録パラメータから計算することができ、速度は、理論的関係を介して得ることができる。更に、プローブには、第２の音波トランシーバユニットが配置されてもよく、第２の音波トランシーバユニットは、パイプライン壁での反射を通じて局部的な伝播速度を計算することができる。地上の水平な配送および輸送ラインは、圧力が十分に一定であると想定され、単一の平均圧力の測定で十分であるかもしれない。温度が十分に一定であるパイプ機構では、単一の平均温度の測定で十分であるかもしれない。
【００２７】
このような変形は、添付される請求項で定義される本発明の範囲に入るものと理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明は、図面を参照して、更に説明される。
【図１】図１は、本発明に係る音波ソースおよびプローブを有するパイプラインのセットアップの模式的な表示である。
【図２】図２は、音波媒体を通じて移動する波の模式的な表示である。
【図３】図３は、一定の遅延時間の後にレシーバで記録される、周期的に送信される連続パルスを示す。
【図４】図４は、外挿法によって得られる伝播速度を座標で示す図である。
【図５】図５は、本発明に係るプローブの模式的な表示である。
【図６】図６は、本発明に係るプローブによる音波パルスの受信の模式的な表示である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプライン内の２つの物体間の相互距離を測定するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、石油やガスなどの鉱物を採取するために使用される掘削パイプなどの、パイプラインの架設およびメンテナンスにおいては、これらのパイプラインの内部を点検して内部の断裂および／または腐食を検出したり、温度や圧力などの環境ファクタを記録したり、現場の物質の測定を行ったりする必要がある。この目的のために、プローブが開発され、プローブは、パイプラインに送り込まれるとともに、関心のあるデータの検出および記録のためのデータ取得システムを備えている。
【０００３】
このような検出において、パイプライン内のセンサの位置を正確に測定できることは、データが記録された位置の信頼性の高い写真を得て、例えば、パイプライン内にあることが確定している欠陥の場所の有意義な寸法を取れるようにするために、重要である。
【０００４】
この目的のために、多くの解決法が知られており、なかでも最もよく知られるのは、ケーブル上のプローブを繰り出すこと、および内壁上を移動する測定車輪を使用して回転数が変位を記録していくこと、である。更に、ドイツ特許明細書第ＤＥ３１３９７３３号は、音波測定システムを使用して位置検出が行われる装置を公開している。音波測定システムは、音波ソースをともなって設計されたプローブを含み、レシーバは、管の壁に沿って外側を移動し、最大振幅が検出された位置が、プローブの位置を示す。従来の方法は、固有の欠点を有する。例えば、ドイツ特許明細書の位置検出を使用して、地中に掘削して入れられたパイプライン内のプローブの位置を決定することは、明らかに不可能であり、更に、ケーブルや、測定車輪（オドメータ）による距離の記録は、プローブがパイプライン内で動かなくなったり、測定車輪がすべったりするかもしれないという欠点がある。更に、パイプラインに含まれる媒体が上方に流れるパイプラインでは、この手順で信頼性の高い測定を行うことは、非常に困難である。近年、測定システム（いわゆるオイルスポアプローブ）が開発され、その測定システムは、大量に、掘削パイプラインの深い場所から上方に移動する媒体とともに運ばれて、個々のプローブが、多様な情報を記録するものであり、同時に、パイプライン内でのプローブの信頼性の高い位置測定を行えることが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、言及された欠点を解決するとともに、パイプライン内の２つの物体の相対位置、特に測定点とプローブの間の距離を、高い信頼性で容易に測定できる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、上記のタイプの方法によって達成され、方法は、
パイプラインの材料および／またはパイプラインの外に存在する媒体の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされたパイプラインを設けるステップと、
２つの物体のそれぞれにクロックを設けるステップと、
クロックの時間を同期させるステップと、
２つの物体のうち第１の物体から第２の物体へ音波信号を周期的に送信するステップと、
音波信号の受信時刻を測定するステップと、
第１の物体から第２の物体までの遅延時間を決定するステップと、
２つの物体間での信号の移動距離を、媒体における音波信号の伝播速度および音波信号の測定された遅延時間に基づいて計算するステップと、を備える。
【０００７】
本発明の方法を通じて、パイプラインの導波特性を有効に用いながら、信頼性の高い位置検出を行うことが可能である。パイプライン内の媒体からパイプライン壁の材料への音響インピーダンスの遷移が、比較的明確であるため、音波のエネルギーは、高い集中を保ったままであり、壁から音波エネルギーが分散することによって生じる損失は、比較的小さい。音波信号は、パイプラインの誘導特性に合わせられ、生じるスミアリングの程度が比較的低い周波数で構成されており、その結果、音波信号の振幅型において明確な上昇のフランクが維持され、これにより、音波信号を的確に検出することができる。このような信号は、チャープと呼ばれ、長時間にわたって乱されることなくパイプライン内を移動することができ、妨害となる散乱やスミアリングが発生しない。適用される周波数の好ましい周波帯は、約８ｋＨｚの比較的低いレンジである。
【０００８】
本発明は、パイプラインに対して自在に移動可能な２つの物体間の相互距離を測定するために使用することができるが、好ましい実施形態では、２つの物体のうち一方の物体のパイプラインに対する既知の位置関係から、およびパイプラインの既知の座標位置から、２つの物体のうち他方の物体の３次元座標位置を得ることができる。ここでは、鉱物を掘削する際に慣習になっているようにパイプラインの３次元座標位置が既知である場合には、プローブのパイプラインに沿った１次元位置だけでなく、プローブの絶対３次元座標位置も決定することが可能である。ここでは、地層からの環境情報を検出することが可能であり、それには、例えば、米国特許明細書第３，８１７，３４５号に述べられているような、多数のレシーバによる複雑な地震検出によってプローブに打診することは、必要とされない。
【０００９】
更に好ましい実施形態では、移動距離は、周期的な音波信号の連続する周期間の、音波信号の増分移動距離の和として計算され、増分移動距離は、周期の期間と、音波信号の計算された局部的な伝播速度との積から決定される。このような決定は、信号の伝播速度が媒体内の場所によって変化する場合に、有利に適用され、例えば、掘削パイプのような、増加する圧力および温度に起因して伝播速度が大きく変化する縦に延びるパイプラインの場合に、有利に適用される。
【００１０】
時間分解能を増加させるために、レシーバには、所定の時間レンジでパルスを記録するためのフィルタが備え付けられていてもよい。その後、定義された制限の中で、どのパルスが受信されたかを厳密に決定することができ、したがって、受信パルスの送信時刻も正確に知ることができる。その結果、欠けているパルスを考慮に入れることが可能であり、特定のレンジ内にパルスが全く受信されない場合、次に受信されたパルスは１（またはそれ以上）周期先に受信されたとみなされる。
【００１１】
本発明は、２つの物体のうち一方の物体が、パイプラインの上または中に取り付けられた音波ソースであり、２つの物体のうち他方の物体が、パイプラインを自在に移動可能なプローブである場合に、有利に適用される。パイプラインは、石油やガスなどの鉱物を掘削して採取するための掘削パイプラインであってもよい。
【００１２】
好ましくは、方法は、実質的に、パイプラインに包囲された媒体を通じて伝播する、音波信号を利用する。比較的大きな音波エネルギーが供給されることによるキャビテーションを防止するために、音波ソースは、好ましくは、パイプラインの中心線に隣接して比較的深いところに取り付けられる。別の実施形態では、音波ソースは、パイプラインの中心軸に対して鋭角に、側壁を介して、パイプラインに音波信号を配信する。更に別の実施形態では、音波ソースは、パイプラインの縦軸を横断するように位置する端部に配置され、音波信号は、パイプラインの縦軸と実質的に平行な媒体に配信される。端部は、鉱物を供給および／または排出するための供給および／または排出部との接続を有してもよい。しかしながら、この実施形態では、パイプには端部まで液体が満たされて、音波エネルギーを十分に液体に発射できるようになっていなくてはならない。
【００１３】
更に別の実施形態では、プローブは、円盤型のセンサ素子を有する音波センサを備え、センサ素子は、ホルダの壁に達する円周を有する。円盤型の音波センサ素子は、圧電素子であってもよい。音波センサ素子には、開口が設けられていてもよい。
【００１４】
本発明は、更に、パイプラインの材料の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされるパイプライン内の２つの物体間の相互距離を測定するための装置に関し、装置は、
前記パイプラインに対して所定の関係の位置を保つことができ、周期的な音波信号を送信するための音波ソースが設けられている、第１の物体と、
パイプラインを自在に移動可能で、送信された音波信号を受信するための音波レシーバおよび受信された音波信号の受信時刻を計時して記録するためのタイマが設けられている、少なくとも１つの第２の物体であって、２つの物体には相互に同期したクロックが設けられている、少なくとも１つの第２の物体と、
音波信号の伝播速度および音波信号の測定された遅延時間に基づいて、媒体における信号の局部的な伝播速度を計算するとともに、２つの物体間での信号の移動距離を計算するための、計算ユニットと、を備える。
【００１５】
また、本発明は、パイプラインの材料の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされるパイプラインを自在に移動するためのプローブに関し、プローブは、球形ホルダと、検出手段と、クロックと、記録手段と、を備え、検出手段は、円盤型のセンサ素子を有する音波センサを備え、センサ素子は、ホルダの壁に達して接触する円周を有する。壁に接触するこのように比較的大きな音波検出面を有するセンサは、音波信号の適切な検出を達成できることが見出されている。好ましくは、音波センサ素子は、圧電素子である。感度を高めるために、音波センサ素子に開口が設けられてもよい。この素子は、より広い周波数レンジをスキャンすることができ、プローブの重量がより軽い、という長所を更に有する。特に、このような開口によって、プローブの特定の重さを、プローブが活動する媒体に合わせることが可能である。好ましくは、音波センサ素子は、６〜１２ｋＨｚの感度レンジを有する。プローブは、好ましくは、アクティブモードおよび非アクティブの節電モードを有し、アクティブモードで、プローブは、所定の時間間隔で音波測定を行う。このような非アクティブのスリープモードの使用によって、必須の電池ユニットは、より小型で軽量の設計にすることができ、これがプローブの総重量に影響を及ぼして、プローブはより長時間の測定を行うことができる。好ましくは、アクティブモードは、音波信号を受信するとすぐにクローズされる。音波信号が認められなかった場合は、エラーメッセージを記録してもよい。所定の時間間隔の周期および／または期間は、所望の測定の期間に依存して設定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図1には、現在、本発明に係る方法を使用することができるセットアップが示されている。セットアップは、例えば、石油、ガスまたは他の鉱物を採取するために、掘削して地中に入れられた、パイプライン１を備える。パイプライン内には、音波ソース２が配置され、パイプのより深い部分に信号を送信する。これらの信号は、波パッケージ３の形でパイプ内を移動し、パイプは、音波の導波管として機能する。パイプの音波特性により、送信ロスは比較的小さく、波パッケージは、長距離にわたって損なわれない。その結果、総距離５０００メートル以下で２０メートルの位置精度を得ることができる。パイプ内には、更にプローブ４が含まれており、プローブ４は図５を参照して詳細に説明される。プローブ４は、ソース２からの音波信号を受信するためのレシーバ(図１には図示せず)を含み、媒体５（例えば、石油、ガスおよび水の混合物）で満たされたパイプライン１内を移動することができる。媒体は、パイプライン１の材料（主に鉄）の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有し、そのためパイプラインは、音波信号の導波管として機能することが可能になる。
【００１７】
ソース２およびプローブ４には、同期クロック(図示せず)が備え付けてある。連続パルスの到着時刻を記録することにより、連続パルスの遅延時間を計算することができる。図面は、プローブ４に含まれるメモリ(図４を参照して説明される)からデータを読み取ることができる、データ取得システム６を模式的に示している。データ取得システム６には計算ユニットが設けられており、計算ユニットは、音波信号の伝播速度および音波信号の計測された受信時刻に基づいて、媒体内での信号の局部的な伝播速度を計算するとともに２つの物体間の信号の移動距離を計算する。
【００１８】
図面において、ソース２は、パイプラインの端部７に隣接して入れられており、好ましくは、パイプ内に存在する媒体の液体面の下に少なくとも数十メートルの深さに入れられて、音波エネルギーの送信によるキャビテーションの発生を防止する。キャビテーション効果は、雰囲気圧が低すぎて音波の送信を妨げる場合に発生する。パイプライン１の座標位置が分かっている場合、パイプラインに対する音波ソース２の既知の位置関係に基づいて、パイプ内でのプローブ４の１次元移動距離から、プローブ４の３次元座標位置を決定することが可能である。
【００１９】
図２には、プローブ４からソース２までの距離が、信号の遅延時間からどのようにして決定できるかが、模式的に示されている。ソース２は、音波信号３を送信し、音波信号３は、伝播速度Ｃで音波媒体５を通って伝播して、プローブ４に含まれるレシーバ８によって記録される。伝播速度は、体積弾性率Ｂ、比重ｐ、温度Ｔおよび圧力Ｐに依存する。トランスミッタ２およびレシーバ８の間の距離ｘは、このとき、信号の伝播速度と遅延時間の積として計算され、遅延時間は、送信および受信時刻ｔ１およびｔ０の差によって示される。
【００２０】
液体における伝播速度は、
【数１】
によって表され、ｒは熱容量の割合であり、Ｂは体積弾性率であり、ｐは液体の比重である。この式は、ジョン・ウィレー・アンド・サン社（John Wiley & Sons）、ローレンス・Ｅ．キンスラー（Laurence E. Kinsler）著の「音響学の基礎」（Fundamentals of acoustics）を研究することにより、更に理解することができる。
【００２１】
図３には、ソースおよびレシーバが、互いに対して一定速度で離れていくという想定で、一定時間の経過後すぐに周期的に送信される連続パルスが、どのようにしてレシーバによって記録されるかが、示されている。結果は、ドップラーシフトによって、すなわち、周知のように、ｖがソースとレシーバの相対速度でありｃが媒体を通過する伝播速度である因数（１＋ｖ／ｃ）によって、信号周期が延長するように見える。レシーバ８で記録されたクロックパルスの数を数え、送信時刻（同期クロックによって計算が可能）からの差を得ることにより、図２を参照して説明される式に従って、信号の遅延時間を決定することができる。
【００２２】
図４には、媒体の伝播速度が、外挿法によってどのようにして決定できるのかが示される。測定プローブが、移動経路の始点で測定を行わなかった場合、その経路の音波伝播速度を直接的に決定することはできない。これらの速度が、残りの測定経路の計算位置に寄与するため、これらの速度は、非直接的な方法で決定する必要がある。これは、直接測定点から得られる伝播速度の三次多項式への嵌め込みを実行することによってなされる。この嵌め込みは、移動経路の始点まで、外挿が可能である。次いで、この外挿法に基づき、一定の距離で、平均伝播速度が決定される。「＋」印の点は、遅延時間の間に計算された送信速度を示し、次に続く測定点は、クロックパルスで計算された速度によって、局部的な気圧および温度に依存して、形成される。嵌め込みによって、測定レンジ外における速度（「○」印の点で示される）も決定でき、それにより中間のレンジでの速度の信頼性の高い予測が可能になり、測定レンジの周辺の点での速度を計算できる。測定点は、プローブによって決定できるが、パイプ内に存在する、おそらく固定の、既知の位置に配置される他の検出要素によっても決定でき、または、深さ、圧力および温度の間の理論的関係から、おそらく概算で、得ることすら可能である。
【００２３】
最後に、図５は、本発明に係る音波レシーバが設けられた測定プローブ４を示す。この目的のために、プローブ４は、３００バール以上の比較的高い圧力に耐えるのに適した球形ホルダ９を含む。ホルダは、合成樹脂の保護アウターシェル１０およびインナーシェル１１からなる。インナーシェル１１の内壁には、インナーシェル１１の壁に達して接触する円周を有する圧電素子１２が接触している。その結果、測定プローブ４に影響を与える音波圧力波が、素子１２に送信され、その結果、素子１２は、変形する。変形の影響で、素子は、電荷を発生し、電荷は、プローブに配置されている電子回路１３において測定される。この電子回路は、圧力や温度などの環境ファクタを記録するためのセンサ１４と更に連通しており、記録データを記憶するための記憶素子を有する。このように、プローブ４は、音波センサをともなって円盤型に形成され、好ましくは、例えば中央の開口などの開口を更に備えて、局部的な変形を大きくし、それにより圧電素子の記録電圧が高くなって、より優れた分解能で検出することができる。このとき、感度レンジは、６〜１２ｋＨｚ程度である。
【００２４】
図６は、プローブの好ましい実施形態による音波パルスの受信を模式的に示したものである。この好ましい実施形態によれば、プローブにはタイマ回路が設けられ、タイマ回路は、プローブをアクティブな測定モードにさせ、所定の間隔が経過した後に、プローブを受動的な節電モードに戻すことができる。このような非アクティブのスリープモードの使用によって、必須の電池ユニットは、より小型で軽量の設計にすることができ、これがプローブの総重量に影響を及ぼして、プローブはより長時間の測定を行うことができる。好ましくは、アクティブモードは、音波信号を受信するとすぐにクローズされる。音波信号が認められなかった場合は、エラーメッセージを記録することができる。図６において、下の方の線１５は、時刻線を示し、周期的音波パルス１６は、基準クロックによって決定された時刻１７に送信される。この基準クロックは、非常に正確であることが好ましい。プローブも同様に、クロックをともなって設計される。このクロックの誤差１８は、通常、数十ミリ秒になり得る。時刻線１９は、プローブがいつアクティブモードになったかを表す。例えば、測定間隔２０が示され、そこに音波測定の時刻登録２１がなされる。
【００２５】
更に、幾つかのパルスが、バリアの発生に起因して欠けることが起こり得る。全体的な測定経路を通過した後、プローブに記憶されたデータが読み出される。次に、どの音波パルス（パルス番号）が受信されたかが、決定される。これは、プローブ内のクロックの既知の誤差と、固定基準クロックの既知の誤差と、連続して送信される２つの音波パルス間の周期と、測定間隔のプログラムされた期間と、に基づいて行われる。このため、パルスの正しい送信時刻、したがって、遅延時間および移動経路を計算することができ、最大誤差を、上述した不正確性に基づいて決定することができる。しかしながら、音波パルスの送信周期は、内部の測定プローブクロックの最大絶対時間エラーより短くてはならないという制限がある。通常、これは問題にならず、その理由は、送信周期は典型的に１〜数秒程度の大きさであり、最大絶対時間エラーは３６〜１８０ミリ秒程度の大きさであるためである。
【００２６】
本発明は、好ましい実施形態に基づいて説明されたが、本発明はこれに限定されず、基本理念から逸脱することなく、変形または修正を備えることも可能である。したがって、局部的な速度は、圧力や温度などの単独の記録パラメータから計算することができ、速度は、理論的関係を介して得ることができる。更に、プローブには、第２の音波トランシーバユニットが配置されてもよく、第２の音波トランシーバユニットは、パイプライン壁での反射を通じて局部的な伝播速度を計算することができる。地上の水平な配送および輸送ラインは、圧力が十分に一定であると想定され、単一の平均圧力の測定で十分であるかもしれない。温度が十分に一定であるパイプ機構では、単一の平均温度の測定で十分であるかもしれない。
【００２７】
このような変形は、添付される請求項で定義される本発明の範囲に入るものと理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明は、図面を参照して、更に説明される。
【図１】図１は、本発明に係る音波ソースおよびプローブを有するパイプラインのセットアップの模式的な表示である。
【図２】図２は、音波媒体を通じて移動する波の模式的な表示である。
【図３】図３は、一定の遅延時間の後にレシーバで記録される、周期的に送信される連続パルスを示す。
【図４】図４は、外挿法によって得られる伝播速度を座標で示す図である。
【図５】図５は、本発明に係るプローブの模式的な表示である。
【図６】図６は、本発明に係るプローブによる音波パルスの受信の模式的な表示である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプライン内の２つの物体間の相互距離を測定するための方法であって、
パイプラインの材料および／またはパイプラインの外に存在する媒体の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされたパイプラインを設けるステップと、
２つの物体のそれぞれにクロックを設けるステップと、
前記クロックの時間を同期させるステップと、
２つの物体のうち第１の物体から第２の物体へ音波信号を周期的に送信するステップと、
前記音波信号の受信時刻を測定するステップと、
前記第１の物体から前記第２の物体までの遅延時間を決定するステップと、
前記２つの物体間での前記信号の移動距離を、前記媒体における音波信号の伝播速度および前記音波信号の測定された遅延時間に基づいて、計算するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記２つの物体のうち一方の物体の前記パイプラインに対する既知の位置関係から、および前記パイプラインの既知の座標位置から、前記２つの物体のうち他方の物体の３次元座標位置を得るステップを更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動距離は、前記周期的な音波信号の連続する周期の間における、前記音波信号の増分移動距離の和として計算され、増分移動距離は、周期の期間と前記音波信号の計算された局部的な移動速度との積から決定される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項２の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項４】
レシーバには、所定の時間レンジでパルスを記録するためのフィルタが備え付けられている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記２つの物体のうち一方の物体が、前記パイプラインの上または中に取り付けられた音波ソースであり、前記２つの物体のうち他方の物体が、前記パイプラインを自在に移動可能なプローブである、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記パイプラインは、原油やガスなどの鉱物を掘削して採取するための掘削パイプラインである、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記音波ソースは、音波信号が、実質的に、前記パイプラインに囲まれた前記媒体を通じて伝播するように配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記音波ソースは、前記パイプラインの中心軸に隣接して比較的深いところに取り付けられる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記音波ソースは、前記パイプラインの中心軸に対して鋭角に、側壁を介して、音波信号を前記パイプラインに配信する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記音波ソースは、前記パイプラインの縦軸を横断するように位置する端部に配置され、音波信号は、前記パイプラインの縦軸と実質的に平行な媒体に配信される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記端部は、鉱物を供給および／または排出するための供給および／または排出部との接続を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プローブは、円盤型のセンサ素子を有する音波センサを備え、センサ素子は、ホルダの壁に達する円周を有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記円盤型の音波センサ素子は、圧電素子である、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記音波センサ素子には、開口が設けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
パイプラインの材料の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされるパイプライン内の２つの物体間の相互距離を測定するための装置であって、
前記パイプラインに対して所定の関係の位置を保つことができ、周期的な音波信号を送信するための音波ソースが設けられている、第１の物体と、
前記パイプラインを自在に移動可能で、送信された音波信号を受信するための音波レシーバおよび前記受信された音波信号の受信時刻を計時して記録するためのタイマが設けられており、前記２つの物体には相互に同期したクロックが設けられている、少なくとも１つの第２の物体と、
前記音波信号の伝播速度および前記音波信号の測定された遅延時間に基づいて、前記媒体における前記信号の局部的な伝播速度を計算するとともに、２つの物体間での前記信号の移動距離を計算するための、計算ユニットと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
パイプラインの材料の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされるパイプラインを自在に移動するためのプローブであって、球形ホルダと、検出手段と、クロックユニットと、記録手段と、を備え、前記検出手段は、円盤型のセンサ素子を有する音波センサを備え、前記センサ素子は、ホルダの壁に達して接触する円周を有する、プローブ。
【請求項１７】
前記音波センサは、圧電素子である、ことを特徴とする請求項１６に記載のプローブ。
【請求項１８】
前記音波センサ素子には、開口が設けられている、ことを特徴とする請求項１６乃至請求項１７のいずれか１つに記載のプローブ。
【請求項１９】
前記音波センサ素子は、６〜１２ｋＨｚの感度レンジを有する、ことを特徴とする請求項１６乃至請求項１８のいずれか１つに記載のプローブ。
【請求項２０】
前記プローブは、アクティブモードおよび非アクティブの節電モードを有し、前記アクティブモードで、前記プローブは、所定の時間間隔で音波測定を行う、ことを特徴とする請求項１６乃至請求項１９のいずれか１つに記載のプローブ。
【請求項２１】
前記アクティブモードは、音波信号を受信するとすぐにクローズされる、ことを特徴とする請求項２０に記載のプローブ。
【請求項２２】
前記アクティブモードは、所定の時間間隔の経過後すぐにクローズされる一方、音波信号が受信されなかった場合は、エラーメッセージが記録される、ことを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載のプローブ。
【請求項２３】
前記所定の時間間隔の周期および／または期間は、設定可能である、ことを特徴とする請求項２０乃至請求項２２のいずれか１つに記載のプローブ。
【請求項１】
パイプライン内の２つの物体間の相互距離を測定するための方法であって、
パイプラインの材料および／またはパイプラインの外に存在する媒体の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされたパイプラインを設けるステップと、
２つの物体のそれぞれにクロックを設けるステップと、
前記クロックの時間を同期させるステップと、
２つの物体のうち第１の物体から第２の物体へ音波信号を周期的に送信するステップと、
前記音波信号の受信時刻を測定するステップと、
前記第１の物体から前記第２の物体までの遅延時間を決定するステップと、
前記２つの物体間での前記信号の移動距離を、前記媒体における音波信号の伝播速度および前記音波信号の測定された遅延時間に基づいて、計算するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記２つの物体のうち一方の物体の前記パイプラインに対する既知の位置関係から、および前記パイプラインの既知の座標位置から、前記２つの物体のうち他方の物体の３次元座標位置を得るステップを更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記移動距離は、前記周期的な音波信号の連続する周期の間における、前記音波信号の増分移動距離の和として計算され、増分移動距離は、周期の期間と前記音波信号の計算された局部的な移動速度との積から決定される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項２の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項４】
レシーバには、所定の時間レンジでパルスを記録するためのフィルタが備え付けられている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
前記２つの物体のうち一方の物体が、前記パイプラインの上または中に取り付けられた音波ソースであり、前記２つの物体のうち他方の物体が、前記パイプラインを自在に移動可能なプローブである、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記パイプラインは、原油やガスなどの鉱物を掘削して採取するための掘削パイプラインである、ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記音波ソースは、音波信号が、実質的に、前記パイプラインに囲まれた前記媒体を通じて伝播するように配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記音波ソースは、前記パイプラインの中心軸に隣接して比較的深いところに取り付けられる、ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記音波ソースは、前記パイプラインの中心軸に対して鋭角に、側壁を介して、音波信号を前記パイプラインに配信する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記音波ソースは、前記パイプラインの縦軸を横断するように位置する端部に配置され、音波信号は、前記パイプラインの縦軸と実質的に平行な媒体に配信される、ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記端部は、鉱物を供給および／または排出するための供給および／または排出部との接続を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プローブは、円盤型のセンサ素子を有する音波センサを備え、センサ素子は、ホルダの壁に達する円周を有する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１の少なくとも１つに記載の方法。
【請求項１３】
前記円盤型の音波センサ素子は、圧電素子である、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記音波センサ素子には、開口が設けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
パイプラインの材料の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされるパイプライン内の２つの物体間の相互距離を測定するための装置であって、
前記パイプラインに対して所定の関係の位置を保つことができ、周期的な音波信号を送信するための音波ソースが設けられている、第１の物体と、
前記パイプラインを自在に移動可能で、送信された音波信号を受信するための音波レシーバおよび前記受信された音波信号の受信時刻を計時して記録するためのタイマが設けられており、前記２つの物体には相互に同期したクロックが設けられている、少なくとも１つの第２の物体と、
前記音波信号の伝播速度および前記音波信号の測定された遅延時間に基づいて、前記媒体における前記信号の局部的な伝播速度を計算するとともに、２つの物体間での前記信号の移動距離を計算するための、計算ユニットと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１６】
パイプラインの材料の音響インピーダンスとは異なる音響インピーダンスを有する媒体で満たされるパイプラインを自在に移動するためのプローブであって、球形ホルダと、検出手段と、クロックユニットと、記録手段と、を備え、前記検出手段は、円盤型のセンサ素子を有する音波センサを備え、前記センサ素子は、ホルダの壁に達して接触する円周を有する、プローブ。
【請求項１７】
前記音波センサは、圧電素子である、ことを特徴とする請求項１６に記載のプローブ。
【請求項１８】
前記音波センサ素子には、開口が設けられている、ことを特徴とする請求項１６乃至請求項１７のいずれか１つに記載のプローブ。
【請求項１９】
前記音波センサ素子は、６〜１２ｋＨｚの感度レンジを有する、ことを特徴とする請求項１６乃至請求項１８のいずれか１つに記載のプローブ。
【請求項２０】
前記プローブは、アクティブモードおよび非アクティブの節電モードを有し、前記アクティブモードで、前記プローブは、所定の時間間隔で音波測定を行う、ことを特徴とする請求項１６乃至請求項１９のいずれか１つに記載のプローブ。
【請求項２１】
前記アクティブモードは、音波信号を受信するとすぐにクローズされる、ことを特徴とする請求項２０に記載のプローブ。
【請求項２２】
前記アクティブモードは、所定の時間間隔の経過後すぐにクローズされる一方、音波信号が受信されなかった場合は、エラーメッセージが記録される、ことを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載のプローブ。
【請求項２３】
前記所定の時間間隔の周期および／または期間は、設定可能である、ことを特徴とする請求項２０乃至請求項２２のいずれか１つに記載のプローブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２００６−５２１５４０（Ｐ２００６−５２１５４０Ａ）
【公表日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０２７５２（Ｐ２００６−５０２７５２）
【出願日】平成１６年２月２３日（２００４．２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＬ２００４／０００１３３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７４６３３
【国際公開日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【出願人】（５０１２５９６６２）ネイダーランゼ、オルガニザティー、ボー、トゥーゲパストナトゥールウェテンシャッペルーク、オンダーツォーク、ティーエヌオー (28)
【氏名又は名称原語表記】ＮＥＤＥＲＬＡＮＤＳＥ ＯＲＧＡＮＩＳＡＴＩＥ ＶＯＯＲ ＴＯＥＧＥＰＡＳＴＮＡＴＵＵＲＷＥＴＥＮＳＣＨＡＰＰＥＬＩＪＫ ＯＮＤＥＲＺＯＥＫ ＴＮＯ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年２月２３日（２００４．２．２３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＮＬ２００４／０００１３３
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０７４６３３
【国際公開日】平成１６年９月２日（２００４．９．２）
【出願人】（５０１２５９６６２）ネイダーランゼ、オルガニザティー、ボー、トゥーゲパストナトゥールウェテンシャッペルーク、オンダーツォーク、ティーエヌオー (28)
【氏名又は名称原語表記】ＮＥＤＥＲＬＡＮＤＳＥ ＯＲＧＡＮＩＳＡＴＩＥ ＶＯＯＲ ＴＯＥＧＥＰＡＳＴＮＡＴＵＵＲＷＥＴＥＮＳＣＨＡＰＰＥＬＩＪＫ ＯＮＤＥＲＺＯＥＫ ＴＮＯ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]