広帯域電磁波群遅延特性を用いた金属配管異常の遠隔検査法

従来の金属配管異常検出試験では、計測媒体として電磁波を検査に用いることはなかった。しかし、金属配管を“電磁波用円形導波管”とすると、電磁波は金属配管内部を良好に伝搬するため、金属配管全体を対象とした異常検出法として最適な媒体である。そこで本研究テーマでは、広帯域電磁波の金属管内における群遅延特性を異常検出法として利用した。これは、広帯域電磁波の位相情報から得られる群遅延特性は、金属配管内の各所（湾曲部、分岐部など）で生じる反射波の影響を受けにくく、本研究テーマで目的とする計測方法として最適なためである。令和４年度には、多数の分岐部を有する金属配管内の広帯域電磁波群遅延特性の基本的な解析をおこなった。そのための第一段階として、多数の分岐部を有する金属配管内を伝搬する広帯域電磁波の群遅延特性を解析した。被検査対象である金属配管の端部に計測器（ベクトルネットワークアナライザ：VNA）を接続し、両端間を伝搬する電磁波の位相特性を解析した。そして、位相情報から広帯域電磁波群遅延特性を算出した。実際の金属配管内には、電磁波の反射を生じる分岐が多数存在するが、それらが群遅延特性に及ぼす影響について定量的に評価した。これは、異常が存在しない場合であっても、金属配管内の電磁波群遅延特性がどれほど影響を受けるかを解明することが目的であり、金属配管の異常の有無を判定する基礎データとした。また、金属配管の異常判定を正確かつ客観的に評価するために、統計学的な判定方法を導入した。これは、正常な金属配管を多数用意して多くの正常値データを取得しておき、統計的判定方法として3σ法とHampel Identifier法を導入することで、ロバスト性の高い異常判定をおこなった。そしてこれらの統計的手法をプログラム化し、効率的に異常判定がおこなえる実験環境を構築した。

従来の金属配管異常検出試験では、計測媒体として電磁波を検査に用いることはなかった。しかし、金属配管を“電磁波用円形導波管”とすると、電磁波は金属配管内部を良好に伝搬するため、金属配管全体を対象とした異常検出法として最適な媒体である。そこで本研究テーマでは、広帯域電磁波の金属管内における群遅延特性を異常検出法として利用した。これは、広帯域電磁波の位相情報から得られる群遅延特性は、金属配管内の各所（湾曲部、分岐部など）で生じる反射波の影響を受けにくく、本研究テーマで目的とする計測方法として最適なためである。令和４年度には、多数の分岐部を有する金属配管内の広帯域電磁波群遅延特性の基本的な解析をおこなった。そのための第一段階として、多数の分岐部を有する金属配管内を伝搬する広帯域電磁波の群遅延特性を解析した。被検査対象である金属配管の端部に計測器（ベクトルネットワークアナライザ：VNA）を接続し、両端間を伝搬する電磁波の位相特性を解析した。そして、位相情報から広帯域電磁波群遅延特性を算出した。実際の金属配管内には、電磁波の反射を生じる分岐が多数存在するが、それらが群遅延特性に及ぼす影響について定量的に評価した。これは、異常が存在しない場合であっても、金属配管内の電磁波群遅延特性がどれほど影響を受けるかを解明することが目的であり、金属配管の異常の有無を判定する基礎データとした。また、金属配管の異常判定を正確かつ客観的に評価するために、統計学的な判定方法を導入した。これは、正常な金属配管を多数用意して多くの正常値データを取得しておき、統計的判定方法として3σ法とHampel Identifier法を導入することで、ロバスト性の高い異常判定をおこなった。そしてこれらの統計的手法をプログラム化し、効率的に異常判定がおこなえる実験環境を構築した。