CN105247335A - 泄露检测器、泄露检测方法及配管网的监视装置 - Google Patents

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    • G01P13/0006—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances
    • G01P13/0073—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement of fluids or of granulous or powder-like substances by using vibrations generated by the fluid

Abstract

提供对于由合成树脂管的漏水产生的振动声灵敏度高、且能够将设置间距取得较长，所以能够实现更高效的合成树脂管的漏水调查的泄露检测器。泄露检测器(6)具备：基座(11)；压电元件(9)，被支承于基座(21)而将振动声转换为电信号；重物(28)，被层叠于压电元件(9)。压电元件(9)由高分子压电材料形成。压电元件(9)的一端部被支承于支柱(27)的上端部，重物(28)被层叠于压电元件(9)的另一端部。

Description

泄露检测器、泄露检测方法及配管网的监视装置
技术领域
本发明涉及泄露检测器、泄露检测方法及配管网的监视装置，特别涉及在由自来水管、建筑物配管、工厂内配管等形成的各种配管中高精度地检测是否有流体泄露的泄露检测器、使用这样的泄露检测器的泄露检测方法、及使用这样的泄露检测器在由自来水管、煤气管、建筑物配管、工厂内配管等形成的各种配管网中进行流量监视、异常检测等的配管网的监视装置。
背景技术
以往以来，一般是用传感器检测由漏水产生的自来水管的振动。例如，在专利文献1中公开了用橡胶材料将内置有压电元件的检测部和由刚性材料形成的基座部连结而成的泄露检测器。据此，能够通过共振使传递到合成树脂管的低频振动放大。另外，在自来水管路中的灭火栓等处设置2个检测器，通过对所得的相关波形进行解析，能够确定漏水部位。
另外，以往以来，存在如公众住宅等中的自来水的集中用量检查系统那样能够在远处对流量进行管理的系统。例如专利文献2中公开了：通过消除无线分机的不必要的接收，延长电池寿命的无线用量检查系统。该系统使用电池以无线方式将流量信息向远处发送。
专利文献3中公开了使用压电型超声波转换器的配管检查装置。如果是该方法则能够从配管的外部检查管线的布设状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第3223337号公报
专利文献2:日本特开2001-319284号公报
专利文献3:日本特开2003-294718号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述专利文献1的泄露检测器中，对于合成树脂管中的微小振动声的灵敏度不够充分，设置于灭火栓等处的检测器的设置间距短，所以要进行大范围的漏水调查则存在工作量巨大这一问题。
另外，在上述专利文献2的配管网的监视装置中，因为使用电池，所以若电池消耗殆尽则必须进行更换。如果是公众住宅用的，则更换比较容易完成，但是对于埋设于地下的配管、设置于高处的配管等，就存在电池更换困难这一问题。
另外，也可以在配管的中途中设置涡轮机等发电机，对其电力进行蓄电并用于无线信号的发送接收。但是，若将涡轮机等设置于配管的中途中，则其成为障害物而被减压，而且若因夹杂有异物等各种情况而导致涡轮机破损，则作为配管的功能恐会受损。
另外，在专利文献3的配管网的监视装置中，为了进行检查，由人工完成的作业是必需的，在埋设于地下的配管和处于高处的配管等中，存在不容易检查这一问题。
本发明的目的在于提供对于由合成树脂管的漏水产生的振动声灵敏度高且能够将设置间距取得较长、所以能够实现更高效的合成树脂管的流体泄露调查的泄露检测器。
另外，本发明的目的在于提供容易检查埋设于地下的配管、处于高处的配管等那样的难以通过人工进行检查的配管、且不需要更换电池的配管网的监视装置。
用于解决课题的技术方案
本发明涉及的泄露检测器，检测由于来自配管的流体泄露而产生的振动声，其特征在于，具备：基座；压电元件，被支承于基座而将振动声转换为电信号；重物，被负载于压电元件，压电元件由高分子压电材料形成。
以往，这种检测器所用的压电材料，一般是钛酸钡、锆钛酸铅等压电性陶瓷。根据本发明的泄露检测器，压电元件由高分子压电材料形成，由此，压电元件的弹性常数变低、将重物负载于压电元件的系统的共振频率也变低。因此，对由合成树脂管的流体泄露产生的振动声而言灵敏度变高，能够将设置间距取得较长，所以能够实现更高效的合成树脂管的漏水调查。
关于将重物负载于压电元件的系统的共振频率进行说明。
将弹性常数为k(N/m)的弹簧的一端固定并对另一端附加质量M(kg)的重物时的共振频率fo由fo＝√(k/M)/2π表示。
在此，能够将压电元件视为弹簧。若将压电元件的弹性常数设为E，则弹性常数的k能够用k＝E·A/t表示(A表示压电元件的截面积(m2)、t表示压电元件的厚度(m)。)。聚偏氟乙烯(高分子压电材料)的弹性常数E为2～5×109(N/m2)。相对于此，锆钛酸铅(陶瓷压电材料)的弹性常数为2～10×1010(N/m2)，大一位数。因此，使用陶瓷系压电元件的振动传感器，容易设定为高共振频率，多将共振频率设为数kHz。若要降低共振频率就必需减少重物，但是如果这样作则施加于压电元件的应力会变小，得不到大的输出。也可以如专利文献1那样、使用橡胶材料使共振频率变换为低频，但是振动由于橡胶材料而衰减，所以无法高效地将振动传递到压电元件。本发明涉及的泄露检测器中，通过用高分子压电材料构成压电元件，从而降低压电材料自身的弹性常数、成为低共振频率。根据需要，在高分子压电材料上安装银、镍铜等的电极。
高分子压电材料的压电元件，与陶瓷系的压电元件相比较，压电输出常数高。例如，聚偏氟乙烯的压电输出常数g33为300×10－3(Vm/N)左右，相对于此，锆钛酸铅的压电输出常数g33为20×10－3(Vm/N)左右。这表明高分子压电材料在施加恒定的力F时输出电压V较高。
V＝F·g33·t/A
V：输出电压g33：压电输出常数F：施加于压电材料的力t：厚度A：截面积。
本发明中的高分子压电材料没有特别限定，可以列举聚偏氟乙烯的拉伸膜和多孔质的聚丙烯拉伸膜等。其中，聚偏氟乙烯，耐久性高而适合。另外，压电材料通过多个层叠这样等等，能够进一步提高灵敏度。通过将重物负载于压电膜之上而对其付与厚度方向的变形，从而能够产生电位差。此外，膜的厚度没有特别限定，也可以是被称为“片”的厚度。
优选，压电元件仅一部分被支承于基座，重物被负载于压电元件的未被支承于基座的部分。
例如，若通过支承膜的一端或两端并对膜施加弯曲变形而产生电位差，则因能够减小弹性常数、能够进一步降低共振频率，由于这一点而优选。
在支承压电元件的一端的情况下，弹性常数k可如下这样表示。
k＝3EJ/L3(J＝bh3/12)
E：压电材料的弹性常数J：截面惯性矩L：长度b：宽度h：高度。
支承压电元件的一端的结构，例如设为：在基座上设置有支承压电元件的一端部的支承机构，压电元件的一端部被支承于支承机构，重物被负载于压电元件的另一端部。
在支承压电元件的两端的情况下，弹性常数k可如下这样表示。
k＝192EJ/L3(J＝bh3/12)
支承压电元件的两端的结构，例如设为：在基座上设置有支承压电元件的两个端部的支承机构，压电元件的各端部被支承于所对应的各支承机构，重物被负载于压电元件的中央部。
支承压电元件的一端或两端，根据上述弹性常数计算式和上述共振频率的计算式，能够按所期望的共振频率来设定检测器。
优选，将重物负载于压电元件的系统的共振频率被设定为10Hz～1000Hz之间。通过使得压电元件仅一部分被支承于基座、重物被负载于压电元件的未由基座支承的部分，从而容易将共振频率设为1000Hz以下。通过这样设定，能够使本发明的泄露检测器适于上述那样的合成树脂管的流体泄露调查。
优选，压电元件层叠于加强材料层的上下的至少一个面。
通过这样设置，压电元件层的位置从层叠体的中立轴离开，能够使灵敏度变高。因此，对于由合成树脂管的流体泄露产生的振动声、灵敏度变高，能够将设定间距取得较长，所以变得适于合成树脂管的流体泄露调查之用。
为了使得层叠体仅一部分被支承于基座、重物被负载于层叠体的未被支承于基座的部分，例如，只要对层叠有膜状的压电元件与片状的加强材料层的层叠体的一端或两端进行支承、并通过重物的负载对压电元件层施加弯曲变形(弹性变形)从而产生电流、电位差即可。由此，压电元件层的弹性常数变小、共振频率变低。
若对膜状的压电元件沿面方向施加拉伸应力、压缩应力则在厚度方向上产生电位差。在膜状的压电元件中，在施加拉伸应力时和在拉伸应力被释放而施加压缩应力时，电位差的产生方向不同。也就是，被转换为交流电。在弯曲应力施加于层叠体时，在层叠体的比中立轴靠一侧的面施加拉伸应力，在另一侧的面施加压缩应力。中立轴是应力为零的位置，越远离中立轴拉伸应力和压缩应力越大。
通过使层叠体弯曲变形从而在压电元件产生大的应力，与此相伴，在压电元件所得的电信号也变大。
在此，在中立轴位于压电元件的厚度内的情况下，在同一压电元件的内部分为承受拉伸应力的部分和承受压缩应力的部分，抵消电流和电位差、信号强度急剧降低。在压电元件层层叠于加强材料层的上下的至少一个面的结构中，压电元件的位置从层叠体的中立轴离开，能够增大电信号输出(灵敏度)。
例如关于聚偏氟乙烯的拉伸膜，厚度为100μm左右，为了提高灵敏度，优选，设为由在上下两面设置有薄膜电极的多个膜状压电元件形成的层叠构造。通过将压电元件层设为层叠构造，能够增大承受拉伸应力和压缩应力的膜状压电元件的面积，能得到高输出。
在将膜状压电元件设为层叠构造时，既可以隔着绝缘层1枚1枚地贴合短条状的(具有1层量的宽度及长度)膜状压电元件而按每层提取电信号，也可以通过将在上下两面设置有薄膜电极的长条状的(具有1层量的宽度及多层量的长度)膜状压电元件折叠成曲折状来形成压电元件层。
当将带薄膜电极的膜状压电元件折叠为曲折状时，薄膜电极不会短路，所以无需绝缘层、无需将各个薄膜电极连接，所以能够简单地得到层叠构造。
在压电元件层层叠于加强材料层的上下两面的情况下，以不抵消电信号的方式，上侧的压电元件层的一个薄膜电极和与其对应的下侧的压电元件层的一个薄膜电极连接，电信号从上侧的压电元件层的另一个薄膜电极和与其相对应的下侧的压电元件层的另一个薄膜电极被提取出来。
在压电元件层被层叠于加强材料层的上下两面的情况下，关于原本的压电元件层的一个薄膜电极和另一个薄膜电极，哪一个为上下都可以，在将薄膜电极彼此连接时，以不抵消电信号的方式相连接。例如，在上侧的压电元件层的最上侧的面的薄膜电极与下侧的压电元件层的最下侧的面的薄膜电极是一个薄膜电极、且上侧的压电元件层的最下侧的面的薄膜电极与下侧的压电元件层的最上侧的面的薄膜电极是另一个薄膜电极的情况下，只要将另一个薄膜电极彼此用连结线(用于连结的电线)连接、将一个薄膜电极彼此用引线(用于提取信号的电线)连接即可。
在将压电元件层配置于中立轴的上侧和下侧时，在上下产生的应力方向不同。此时通过以不抵消电信号的方式将薄膜电极彼此连结，能够得到大的电信号。
优选，加强材料层的弯曲弹性模量比压电元件层的弯曲弹性模量大。
在重叠有多种材料时中立轴的位置靠近弹性模量高的材料侧。在层叠压电元件层与加强材料层、且作成规定厚度的层叠体的情况下，若加强材料层的弹性模量高则能够增大压电元件层的比例。
通过使加强材料层的厚度比压电元件层的厚度大、且使加强材料层的弯曲弹性模量比压电元件层的弯曲弹性模量大，从而能够使得在压电元件层的内部不存在容易弯曲的中立轴。
如果压电元件材料是高分子，则比较而言能够减小弹性模量，容易使中立轴靠近加强材料层侧。另外，在折叠地层叠的情况下，如果也是高分子则柔软、不会在折叠时破损。在压电元件材料为高分子的情况下，优选，加强材料层也是高分子，例如，作为加强材料层使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，将厚度设为比压电元件层的厚度大，因此得到优选的层叠体。
优选，通过将压电元件的由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置的距离设为能够以机械方式改变，从而使共振频率成为可变。
通过这样设置，因为具备将振动声转换为电信号的压电元件、支承压电元件的一端部的支承机构、将荷重负载于压电元件的另一端部的重物，所以弹性常数变小、共振频率变低。因此，针对由合成树脂管的流体泄露产生的振动声灵敏度变高、能够将设定间距取得较长，所以能够实现更高效的合成树脂管的漏水调查。
进一步，压电元件的由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置的距离被设为能够以机械方式改变，从而能够自由地控制共振频率。因此，使用同一泄露检测器，对于不同的配管部件，仅靠改变由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置的距离就能够应对。
根据本发明的泄露检测方法，使用共振频率可变的泄露检测器，根据配管部件的材料和管的口径，无需改变泄露检测器，通过改变其共振频率就能够进行高精度的泄露检测。因此，与根据配管部件的材料和管的口径改变泄露检测器的泄露检测方法相比，能够简化系统。
为了使得压电元件的一端部被支承于基座、重物被负载于压电元件的另一端部(未被支承于基座的部分)，例如，只要支承膜状(或片状)压电元件的一端、并通过重物的负载对压电元件施加弯曲变形而产生电位差，即可。由此，弹性常数变小、共振频率变低。因此，对于由合成树脂管的流体泄露产生的振动声的灵敏度变高、能够将设定间距取得较长，所以能够实现更高效的合成树脂管的漏水调查。
在成为流体泄露的检测对象的配管部件中，除金属管还是合成树脂管的材料差别外，按口径也分各种类型，共振频率因这些不同点而不同。根据本发明涉及的泄露检测器，在泄露检测器侧能够使共振频率变化，所以使用同一泄露检测器，通过改变其共振频率能够对各种配管部件中的流体泄露进行检测。
如上所述，将重物负载于压电元件的系统的共振频率fo用fo＝√(k/M)/2π表示，在支承压电元件的一端的情况下，弹性常数k用k＝3EJ/L3(J＝bh3/12)表示。
这里，L是悬臂梁的长度，压电元件的由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置的距离与之相对应。即、通过改变支承位置与重物的负载位置的距离，能够使得共振频率成为可变。
若增大梁的长度L则共振频率fo变低，若减小L则fo变高。根据上式，可知fo与L的3/2次方成反比例。
由配管的泄露产生的泄露振动，成为高峰的频率因配管的材质和口径而不同。根据本发明涉及的泄露检测器，能够配合配管的材质和口径以机械方式改变梁的长度，自如地控制共振频率。
距压电元件中的重物的负载位置的距离设为能够以机械方式改变的结构，没有特别限定，但是，例如支承机构被设为具备：被固定于基座的支承机构；滑块，从上下两侧夹着压电元件的处于一端侧的部分而在基座上移动从改变压电元件的被支承部分的长度。
通过这样设定，能够以简单的结构改变支承位置与重物的负载位置的距离，另外，能够使用于改变支承位置与重物的负载位置的距离的操作变得容易。
优选，支承位置与重物的负载位置的距离最大时的泄露检测器的共振频率被设定为150Hz以下，支承位置与重物的负载位置的距离最小时的泄露检测器的共振频率被设定为400Hz以上。
共振频率为150Hz以下的泄露检测器，适于泄露检测对象的配管部件为合成树脂制且口径相对而言较大的情况，共振频率为400Hz以上的泄露检测器适于泄露检测对象的配管部件为金属制且口径相对而言较小的情况。通过设为能够应用于共振频率为150Hz以下及400Hz以上的任一情况，即使在例如作为对象的自来水管路中使用不同的配管部件，使用同一泄露检测器，仅靠改变压电元件的由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置的距离就能够应用。
本发明涉及的泄露检测方法，其特征在于，将上述任一泄露检测器设置于配管部件的附近，检测由来自配管的流体泄露而产生的振动，从而判定有无流体泄露。
在本发明涉及的泄露检测方法中，优选，与泄露检测对象的配管部件为合成树脂制或金属制相对应地，对于合成树脂制的配管部件，将泄露检测器的共振频率设为可变范围中的相对而言较低的值，对于金属制的配管部件，将泄露检测器的共振频率设为可变范围中的相对而言较高的值，另外，优选，与泄露检测对象的配管部件的管的口径相对较大或较小相对应地，对于口径相对而言较大的配管部件，将泄露检测器的共振频率设为可变范围中的相对而言较低的值，对于口径相对而言较小的配管部件，将泄露检测器的共振频率设为可变范围中的相对而言较高的值。
这样，使用共振频率可变的泄露检测器，不根据配管部件的材料和管的口径而改变泄露检测器，通过改变其共振频率，就能够进行高精度的泄露检测。因此，与根据配管部件的材料和管的口径改变泄露检测器的泄露检测方法相比，能够简化系统。
本发明涉及的配管网的监视装置，其特征在于，具备：多个泄露检测器，其分别安装于由管及接头形成的配管网的多个部位，将伴随配管内流体的移动产生的压力变动转换为电荷信号；通信机，其将在各泄露检测器所得的电荷信号发送；和显示装置，其在远处接收来自通信机的发发送息并予以显示，泄露检测器具备基座、被支承于基座而将振动声转换为电信号的压电元件和被负载于压电元件的重物，压电元件由高分子压电材料形成。
作为压电元件，使用由锆钛酸铅、钛酸钡等陶瓷材料形成的元件、或由聚偏氟乙烯等树脂材料形成的元件，等等。
管及接头承受来自在配管网内流动的流体的力，设置于管或接头的压电元件由于微小的振动、应变而变形，产生电压与电荷。产生的电压既可以原样作为信号发送，也可以暂时将电荷蓄积于蓄电元件并作为发送信号的通信机所用的电源。信号的发送既可以是有线方式也可以是无线方式，但是优选，不会在地震等灾害中断路的无线方式。信号的发送既可以始终进行，也可以间歇地进行。另外，也可以：正常时不进行信号的发送，仅限于超过了恒定规格范围的情况才进行信号发送。
按各个压电元件设定地址信息，将其与电荷信号信息一起发送。由此，能够确定地点，多个压电元件的电荷信号信息的管理变得容易。
正常时，蓄积于蓄电元件的电荷既可以是全部，也可以是仅一部分原样作为信号使用而蓄积余量。另外，获取电信号信息的压电元件与将电荷蓄积于蓄电元件的压电元件也可以不是同一个压电元件。作为蓄电元件，使用例如电双层电容器等电容器，但是也不限定于此。
压电元件经由充电放大器连接于控制电路，有时在控制电路设置有判定在压电元件所得的电荷信号是否正常的判定单元。
一般说来，上述压电元件的输出阻抗非常大，所以为了减小噪声的影响、作为信号正确地进行提取，优选，通过充电放大器使电荷放大并将其转换为电压输出。
用于根据信号判定异常的正常范围，只要按电压输出的上下限和、振动的频带等预先设定即可。是否在正常范围内，既可以在接收侧判别，也可以在发送侧组装控制电路进行判别。通过在发送侧设置控制电路以判定是否异常，从而将不需要的信息删除，不会有如果该不需要的信息与在先记录了的地址信息一起信息化又要进行不需要的无线通信的情况，因此适合。
作为显示装置，使用例如计算机，但是不限定于此。在异常时，优选，通过声或光发出警报。不是必须显示数值信息等，也可以仅设为异常时的警报。
优选，压电元件设为聚偏氟乙烯的拉伸膜，并设置于接头。
聚偏氟乙烯的拉伸膜，因具备柔性且耐冲击性优异、化学性质稳定这一点，而适于作为压电元件材料。
安装压电元件的地点，只要是管和接头等的配管网的一部分即可，没有特别限定，但是优先，插入按恒定间隔设置且在施工时无切断等加工的接头中。另外，在地震等大的外力施加于配管网的情况下，因为应力容易施加于接头，所以也容易检测配管网是否异常，很合适。
构成配管网的管和接头的材质也可以使用不锈钢、铸铁、混凝土、纤维增强塑料、聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、氟系树脂等，没有特别限定。
另外，在配管网流动的流体的种类也可以是水、煤气、药液、油、泥浆等，没有特别限定。
发明的效果
根据本发明的泄露检测器，压电元件由高分子压电材料形成，所以压电元件的弹性常数变低，将重物负载于压电元件的系统的共振频率也变低。因此，对于由合成树脂管的流体泄露产生的振动声灵敏度变高，能够将设置间距取得较长，所以能够实现更高效的合成树脂管的流体泄露调查。
根据本发明的配管网的监视装置，从压电元件所得的电荷信号被显示于处于远处的显示装置，该电荷信号信息在配管网正常时和异常时不同，从而能够监视配管网是否正常。
附图说明
图1是示意性表示本发明涉及的配管网的监视装置的1例的图。
图2是表示本发明涉及的配管网的监视装置中使用的泄露检测器的框图。
图3是表示泄露检测器安装于接头的1例的图。
图4是表示泄露检测器安装于管的1例的图。
图5是表示配管网的监视装置的正常时的输出状态的1例的图。
图6是表示配管网的监视装置的异常时的输出状态的1例的图。
图7是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第1实施方式的图。
图8是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第2实施方式的图。
图9是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第3实施方式的图。
图10是图9的俯视图。
图11是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第4实施方式的图。
图12是图11的俯视图。
图13是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第5实施方式的图。
图14是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第6实施方式的图。
图15是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第7实施方式的图。
图16是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第8实施方式的图。
图17示意性表示相对于第8实施方式的泄露检测器的比较例的作用的图。
图18是示意性表示第8实施方式的泄露检测器的作用的图。
图19是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第9实施方式的图。
图20是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第10实施方式的图。
图21表示第8实施方式的泄露检测器中的中立轴的求解方法的图。
图22是示意性表示本发明涉及的泄露检测器的第11实施方式的图。
图23是表示使滑块从图22的状态开始移动时的状态的图。
图24是表示使用本发明中的泄露检测器所得的漏水音的1例的图。
图25是表示使用以往的泄露检测器所得的漏水音的1例的图。
符号说明
(1)：配管网的监视装置、(2)：配管网、(3)：合成树脂管、(4)(5)：接头、(6)：泄露检测器、(7)；无线通信机、(8)：解析装置、(9)：压电元件、(11)：电容器(蓄电元件)、(13)：控制电路、(21)(34)(38)(41)：基座、(24)(28)(31)(33)(36)(37)(40)：重物、(27)(29)(30)(32)：支柱(支承机构)、(35)(39)：支承机构、(41d)：侧壁(支承机构)、(51)：层叠体、(52)：加强材料层、(61)：支承机构、(63)：滑块
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1表示本发明涉及的配管网的监视装置的1个实施方式。
配管网的监视装置(1)具备：由多个管(3)及多个接头(4)(5)构成的配管网(图示为自来水管路网)(2)；设置于各接头(4)(5)的泄露检测器(6)；分别连接于各泄露检测器(6)的无线通信机(7)；接受从各无线通信机(7)送来的信息并予以解析的解析装置(8)。
如图2及图3所示，泄露检测器(6)包括：压电元件(9)；电连接于压电元件(9)的控制基板(10)。压电元件(9)设为聚偏氟乙烯拉伸膜(PVDF膜)。
当流体在配管网(2)内流动时，在管(3)及接头(4)(5)，由于来自流体作用的力而产生细小的振动、应变。与此相伴，对贴附在接头(4)(5)的压电元件(9)付与的压力发生变动，在压电元件(9)中压力变动被转换为电荷信号。
如图3所示，在控制基板(10)设置有电源用电容器(蓄电元件)(11)、充电放大器(12)、控制电路(13)、无线电路(14)等。
在压电元件(9)所得的电荷，其一部分被送到电容器(11)，余部被送到充电放大器(12)。
电容器(11)蓄积电荷，以将规定的电压供给到泄露检测器(6)的各部分(充电放大器(12)、控制电路(13)、无线电路(14)等)。
此外，也可以使用外部电源而省略电容器(11)。在作为电源使用电池的情况下，必需更换电池，而通过将在压电元件(9)所得的电荷用作电源，就不需要进行电池交换。
在充电放大器(12)中，在压电元件(9)所得的电荷信号被放大。压电元件(9)，其输出阻抗非常大，所以容易出现噪声的影响，而通过使用充电放大器(12)就能够使电荷信号放大并作为电压信号予以正确地取出。
从充电放大器(12)输出的电压信号，在控制电路(13)中被处理后，作为监视信息经由无线电路(14)被发送到解析装置(8)。各泄露检测器(6)附带有地址信息，通过计算机等解析装置(8)能够监视配管网(2)的固定部位的压力变动。
压力变动中有由正常的流体流动产生的和在异常时产生的，所以能够通过在控制电路(13)上预先设置适宜的判定单元，从而能够使得仅在发生异常时，输出监视信息(异常信息)。
在图1中，A、B及C所示位置的正常的电荷信号，例如变为图5所示那样的电荷信号。假设在图1中P所示位置管(3)破损而发生漏水的情况下，电荷信号例如变为图6所示那样的电荷信号。即，处于破损部位附近(位置B及位置C)的泄露检测器(6)的电压信号，由于流体流动而超出正常范围较大地振动，处于最接近破损部位的位置(位置C)的泄露检测器(6)的电压信号变动最大(不仅是电压的大小还包括振动的频率)。
因此，关于从充电放大器(12)输出的电压信号，能够预先设定电压输出的上下限、振动的频带的基准值，将电压信号与基准值进行比较，在电压信号超过基准值的情况下判定为异常。这样，能够检测到由漏水产生的过度振动，能够确定漏水部位。
解析装置(8)设置在中央处理室等处，即使是由埋设于地下的配管和处于高处的配管等那样的难以通过人工进行检测的配管形成的配管网(2)，也能够容易地检测到其异常。
泄露检测器(6)也可以安装于管(3)而取代接头(4)(5)，该情况下，只要如图4所示、将由聚偏氟乙烯的拉伸膜形成的压电元件(9)贴附于管(3)周围并将该压电元件(9)与控制基板(10)连接即可。
此外，上述实施方式中，通过在控制电路(13)预先设置适宜的判定单元，从而使得仅在发生异常时输出监视信息(异常信息)，但也可以将判定单元设置于解析装置(8)，从泄露检测器(6)将从充电放大器(12)输出的电压信号原样向解析装置(8)发送。
下面示出泄露检测器(6)的优选实施方式。
如图7所示，泄露检测器(6)的第1实施方式具备：铁制的基座(21)；被设置于基座(21)上的压电元件(9)；在压电元件(9)的两面涂敷银糊而形成的上下一对薄膜电极(22)(23)；被层叠于上侧的薄膜电极(22)之上的重物(24)。在基座(21)与重物(24)分别安装有引线(25)(26)。在引线(25)(26)连接有构成解析装置(8)的示波器和数据记录器等，由此，测定基座(21)与重物(24)之间的电位差并记录于解析装置(8)。
压电元件(9)由作为高分子压电材料的聚偏氟乙烯的拉伸膜(PVDF膜)形成。由压电元件(9)与重物(24)形成的系统的共振频率fo＝√(k/M)/2π(k为压电元件的弹性常数，M为重物的质量)被设定为10Hz～1000Hz。
当在配管(2)内发生漏水时，在合成树脂管(3)及合成树脂接头(4)(5)产生振动声。相伴于此，对贴附在合成树脂接头(4)(5)的泄露检测器(6)的压电元件(9)付与的压力发生变动，在压电元件(9)中压力变动转换成电荷信号。
实验性地，将口径75mm的聚氯乙烯制的配管(2)固定于基座(21)，在据此10m的地点以恒定的力用锤敲击聚氯乙烯制的合成树脂管(3)。将此时的波形(漏水音)的频谱示于图24。在低于1000Hz的低频侧的频带记录到较大的信号。
作为比较，将压电材料为锆钛酸铅的情况下的波形(漏水音)的频谱示于图25。可知，图25中几乎没有包含在图24所得的合成树脂管(3)的特征性振动即低频区域的信号。
即，根据图7所示的泄露检测器(6)，对于由以往检测宽度的聚氯乙烯制合成树脂管(3)的漏水产生的振动声，灵敏度变高。因此，能够将泄露检测器(6)的设置间距取得较长，所以能够实现有效的合成树脂管(3)的漏水调查。
在图7中，压电元件(9)的整个面被支承于基座(21)，但是支承方法并不限定于此，也可以设为以下所示那样的实施方式。
如图8所示，泄露检测器(6)的第2实施方式具备：铁制的基座(21)；被设置于基座(21)上的压电元件(9)；下端部被固定于基座(21)而用上端部支承压电元件(9)的支柱(支承机构)(27)；在压电元件(9)的两面涂敷银糊而形成的上下一对薄膜电极(22)(23)；被层叠于上侧的薄膜电极(22)之上的重物(28)。支柱(27)与上侧及下侧的薄膜电极(22)(23)之间绝缘，在各薄膜电极(22)(23)安装有引线(25)(26)。在引线(25)(26)连接有解析装置(8)，由此，测定上侧的薄膜电极(22)与下侧的薄膜电极(23)之间的电位差并记录于解析装置(8)。
该实施方式中，支柱(27)对压电元件(9)的支承设为悬臂支承，压电元件(9)的一端部被支承于支柱(27)的上端部，重物(28)被层叠于压电元件(9)的另一端部。
压电元件(9)由作为高分子压电材料的聚偏氟乙烯的拉伸膜(PVDF膜)形成。压电元件(9)的一端被支承，从而弹性常数k可如下这样表示。
k＝3EJ/L3(J＝bh3/12)
E：压电材料的弹性常数J：截面惯性矩L：长度(图8的左右方向的尺寸)b：宽度(图8的纸面表里方向的尺寸)h：高度(图8的上下方向的尺寸)
由压电元件(9)与重物(28)形成的系统的共振频率fo＝√(k/M)/2π被设定为10Hz～1000Hz。
该实施方式中，通过从引线(25)(26)上测定电位差，也能够与图24所示同样地，计测合成树脂管(3)的特征性振动即低频区域的信号。
上述内容中示出了对1个支承机构固定1个压电元件的例子，但是不限定于此，也可以通过对1个支承机构固定多个压电元件并具备与其相应的重物，而成为具有多个悬臂梁的结构。
如图9所示，泄露检测器(6)的第3实施方式具备：铁制的基座(21)；被设置于基座(21)上的压电元件(9)；下端部被支承于基座(21)而用上端部支承压电元件(9)的一对支柱(支承机构)(29)(30)；在压电元件(9)的两面涂敷银糊而形成的上下一对薄膜电极(22)(23)；被层叠于上侧的薄膜电极(22)之上的重物(31)。各支柱(29)(30)与上侧及下侧的薄膜电极(22)(23)之间绝缘，在各薄膜电极(22)(23)安装有引线(25)(26)。在引线(25)(26)连接有解析装置(8)，由此，测定上下一对薄膜电极(22)(23)之间的电位差并记录于解析装置(8)。
该实施方式中，支柱(29)(30)对压电元件(9)的支承设为双臂支承，压电元件(9)的两个端部被支承于支柱(29)(30)的上端部，重物(31)被层叠于压电元件(9)的中央部。
压电元件(9)由聚偏氟乙烯的拉伸膜(PVDF膜)形成。压电元件(9)的两端被支承，从而弹性常数k可如下这样表示。
k＝192EJ/L3(J＝bh3/12)
E：压电材料的弹性常数J：截面惯性矩L：长度(图9的左右方向的尺寸)b：宽度(图9的纸面表里方向的尺寸)h：高度(图9的上下方向的尺寸)
由压电元件(9)与重物(31)形成的系统的共振频率fo＝√(k/M)/2π被设定为10Hz～1000Hz。
该实施方式中，通过从引线(25)(26)上测定电位差，也能够与图24所示同样地，计测合成树脂管(3)的特征性振动即低频区域的信号。
上述第3实施方式的泄露检测器(6)中的压电元件(9)及薄膜电极(22)(23)的形状，未特别限定，通过如图10所示设为与支柱(29)(30)间的距离相对应的长度比与之垂直的宽度长的长方形，能够将弯曲变形量设定地较大。在想减小共振频率的情况下，可以通过设为更细长的长方形来应对。图10中示出了与第3实施方式相对应的图，但是关于图8所示的第2实施方式的泄露检测器(6)中的压电元件(9)及薄膜电极(22)(23)的形状也是同样的。
在图9及图10所示的第3实施方式中，关于长方形的压电元件(9)的支承位置与重物(31)的负载位置的关系，压电元件(9)在两端部被被支承(即双臂支承)、重物(31)的重量被负载与压电元件(9)的中央部，但是也可以设为压电元件的中央部被支承、重物被负载于两端部，在该情况下，压电元件的支承能够视为有2个悬臂支承，能够与第2实施方式同等程度地将弹性常数k设定得较大。
另外，在图9及图10所示的第3实施方式中，长方形的压电元件(9)的两端部被支承，但是即使将压电元件的形状设为正方形或圆形，支承压电元件(9)的(不是两端部)周缘部而将重物(33)层叠于压电元件(9)的中央部，也能够得到同样的效果。将该实施方式示于图11及图12。
在图11及图12中，泄露检测器(6)的第4实施方式具备：铁制的基座(21)；被设置于基座(21)上的圆形的压电元件(9)；下端部被固定于基座(21)而用上端部支承压电元件(9)的圆筒状的支柱(支承机构)(32)；在压电元件(9)的两面涂敷银糊而形成的上下一对薄膜电极(22)(23)；被层叠于上侧的薄膜电极(22)之上的重物(33)。支柱(32)与上侧及下侧的薄膜电极(22)(23)之间绝缘，在各薄膜电极(22)(23)安装有引线(25)(26)。在引线(25)(26)连接有解析装置(8)，由此，测定上下一对薄膜电极(22)(23)之间的电位差并记录于解析装置(8)。
该实施方式中，支柱(32)对压电元件(9)的支承被设为周缘部支承，压电元件(9)的周缘部(成为环状)被支承于支柱(32)的上端部。另外，重物(33)被层叠于圆形的压电元件(9)的中心部分。
压电元件(9)由聚偏氟乙烯的拉伸膜(PVDF膜)形成。压电元件(9)的周缘部被支承，从而压缩变形变小、弯曲变形变大，能够与双臂支承同等程度地将弹性常数k设定得较大。
虽然省略了图示，但是也可以在第4实施方式中的压电元件(9)的周缘部支承·中心部分使重物(33)的关系逆转，用圆柱状的支承机构支承压电元件(9)的中央部，并且在压电元件(9)的周缘部层叠环状的重物。通过用圆柱状的支承机构支承压电元件(9)的中央部，并且在压电元件(9)的中央部支承·周缘部层叠重物，从而压缩变形变小、弯曲变形变大，能够与双臂支承同等程度地将弹性常数k设定得较大。
上述各实施方式中，通过在压电元件(9)的上表面层叠重物(24)(28)(31)(33)而施加负载，但是也可以将重物以悬挂的方式固定于压电元件的下表面，以对压电元件施加负载。另外，也可以取代用作为支承机构的支柱(27)(29)(30)(32)的上端部支承压电元件(9)的方式，而将压电元件以悬挂的方式支承于支承机构的下端部。将该例子示于图13到图15。
图13所示的第5实施方式的泄露检测器(6)中，基座(34)设为具有底壁(34a)、顶壁(34b)及侧壁(34c)的立方体的中空状，在顶壁(34b)下垂状地设置有柱状的支承机构(35)。压电元件(9)设为图10所示的长方形。在压电元件(9)的两面通过涂敷银糊而形成有上下一对薄膜电极(22)(23)。压电元件(9)隔着上侧的薄膜电极(22)，其中央部上表面被固定于支承机构(35)的下端面。重物(36)(37)使用2个立方体状的重物，其上表面分别粘接于下侧的薄膜电极(23)的两端部的下表面。支承机构(35)的下端部与上侧的薄膜电极(22)之间绝缘，在各薄膜电极(22)(23)安装有引线(25)(26)。在引线(25)(26)连接有解析装置(8)，由此，测定上下一对薄膜电极(22)(23)间的电位差并记录于解析装置(8)。
该实施方式(第5实施方式)中，支承压电元件(9)的中央部而将重物(36)(37)负载与压电元件(9)的两端部，能够与第2～第4实施方式同样地将弹性常数k设定得较大。
此外，图13中，也可以设为，将压电元件(9)变更为圆形状或方形状并且将重物(36)(37)变更为圆筒状或棱筒状的实施方式(与图11及图12所示的第4实施方式相似的实施方式)。
图14中示出悬臂支承的情况下变形例。在该图所示的第6实施方式的泄露检测器(6)中，基座(38)设为具有底壁(38a)、顶壁(38b)及侧壁(38c)的立方体的中空状，在顶壁(38b)的端部附近垂下状地设置有柱状的支承机构(39)。压电元件(9)设为图10所示的长方形。在压电元件(9)的两面通过涂敷银糊而形成有上下一对薄膜电极(22)(23)。压电元件(9)为被悬臂支承、即、一端部隔着上侧的薄膜电极(22)被固定于支承机构(39)的下表面而另一端成为自由端。重物(40)设为立方体状并层叠于压电元件(9)的另一端。支承机构(39)的下端部与上侧的薄膜电极(22)之间绝缘，在各薄膜电极(22)(23)安装有引线(25)(26)。在引线(25)(26)连接有解析装置(8)，由此，测定上下一对薄膜电极(22)(23)间的电位差并记录于解析装置(8)。
该实施方式(第6实施方式)中，支承压电元件(9)的一端部而将重物(40)负载于压电元件(9)的另一端，也能够起到与图8所示的第2实施方式同样的特性。
图15中示出悬臂支承的情况下的其他变形例。在该图所示的第7实施方式的泄露检测器(6)中，基座(41)设为具有底壁(41a)、顶壁(41b)及侧壁(41c)(41d)的立方体的中空状。而且，设为不在顶壁(41b)设置支承机构而将任一侧壁(41d)作为支承机构使用的结构，压电元件(9)设为图10所示的长方形，其一端部被固定于侧壁(支承机构)(41d)。
在压电元件(9)的两面，通过涂敷银糊而形成有上下一对薄膜电极(22)(23)。重物(42)设为立方体状，其上表面粘接于下侧的薄膜电极(23)的另一端的下表面。被设为支承机构的侧壁(41d)与上下的薄膜电极(22)(23)之间绝缘，在各薄膜电极(22)(23)安装有引线(25)(26)。在引线(25)(26)连接有解析装置(8)，由此，测定上下一对薄膜电极(22)(23)间的电位差并记录于解析装置(8)。
该实施方式(第7实施方式)中，支承压电元件(9)的一端部而将重物(42)负载于压电元件(82)的另一端，也能够起到与图8所示的第2实施方式同样的特性。
根据第2到第7实施方式，压电元件(9)仅一部分被支承于基座(21)(34)(38)(41)，重物(28)(31)(36)(37)(40)(43)被负载于压电元件(9)的未被基座(21)(34)(38)(41)的部分，能够利用弯曲变形，从而能够容易地将重物(28)(31)(36)(37)(40)(43)负载于压电元件(9)的系统的共振频率设定为所期望的较小的值，在这一点上，与第1实施方式的压电元件(9)的整个面被支承而整个面地被重物(24)负载的方式相比，是有利的。
如图16所示，泄露检测器(6)的第8实施方式具备：铁制的基座(21)；层叠体(51)，由上下压电元件层(9A)(9B)及介于上下压电元件层(9A)(9B)之间的加强材料层(52)形成；下端部被固定于基座(21)而用上端部支承层叠体(51)的支柱(支承机构)(27)；被层叠于层叠体(51)的反固定侧的端部上的重物(28)。
在压电元件层(9A)(9B)，通过在上下两面涂敷银糊而形成有薄膜电极(22A)(23A)(22B)(23B)。
支柱(27)与薄膜电极(22A)(23A)(22B)(23B)之间绝缘，在上侧压电元件层(9A)的上侧的薄膜电极(22A)与下侧压电元件层(9B)的下侧的薄膜电极(23B)安装有信号提取用的引线(25)(26)。上侧压电元件层(9A)的下侧的薄膜电极(23A)与下侧压电元件层(9B)的上侧的薄膜电极(22B)通过电线(53)而连接。在引线(25)(26)连接有解析装置(8)，由此，测定上侧的薄膜电极(22A)与下侧的薄膜电极(23B)之间的电位差并记录于解析装置(8)。
该实施方式中，支柱(27)对层叠体(51)的支承被设为悬臂支承，层叠体(51)的一端部被支承于支柱(27)的上端部，重物(28)被层叠于层叠体(51)的另一端部。
压电元件层(9A)(9B)由聚偏氟乙烯的拉伸膜形成。压电元件层(9A)(9B)的一端被支承，从而弹性常数k可如下这样表示：k＝3EJ/L3(J＝bh3/12)E：压电材料的弹性常数J：截面惯性矩L：长度(图16的左右方向的尺寸)b：宽度(图16的纸面表里方向的尺寸)h：高度(图16的上下方向的尺寸)。
由层叠体(51)与重物(28)形成的系统的共振频率fo＝√(k/M)/2π被设定为10Hz～1000Hz。由此，根据该实施方式的泄露检测器(6)，能够设为对于由聚氯乙烯制这样的合成树脂管的漏水产生的振动声的灵敏度高的泄露检测器。
在上述泄露检测器(6)中，压电元件层(9A)(9B)被层叠于加强材料层(52)。关于其作用效果，参照图17及图18进行说明。
首先，如图17(a)所示，在无加强材料层的压电元件层(9)仅为1层的情况下，若对其施加振动，则反复图17(b)所示的向上凸的状态和图17(c)所示的向下凹的状态。图17(b)中，上表面被拉伸、下表面被压缩，图17(c)中，上表面被压缩、下表面被拉伸。这样，通过在压电元件层(9)的面方向上作用拉伸应力或压缩应力，从而在厚度方向上产生于拉伸或压缩相应的正或负的电位差。因此，通过提取该电位差作为信号，能够检测出振动的大小。
在此，图17中，用单点划线所示的压电元件层(9)的中立轴与压电元件层(9)的中心面一致，而位于压电元件层(9)的厚度内。因此，有在压电元件层(9)内部产生的正负的电位相互消减、电位差被抵消且信号强度降低这一问题。
相对于此，如图18(a)所示，在加强材料层(52)的上下面层叠有上下压电元件层(9A)(9B)的情况下，若对施加振动，则反复图18(b)所示向上凸的状态和图18(c)所示向下凹的状态。由此，与图17的情况相同地，通过在压电元件层(9A)(9B)的面方向上作用拉伸应力或压缩应力，在厚度方向上产生与拉伸或压缩相应的正或负的电位差。图18中，不同于图17的情况之处在于：不是在各压电元件层(9A)(9B)的内部产生正及负的两种电位，而是在上侧的压电元件层(9A)整体产生正(或负)的电位差、并且在下侧的压电元件层(9B)整体产生负(或正)的电位差。因此，使在压电元件层内部产生的正负的电位相互消减、电位相互消减而使电位差抵消且信号强度降低这一问题得到消除，通过提取该电位差作为信号，从而高灵敏度地检测出振动的大小。
即、根据图16所示的泄露检测器(6)，上下压电元件层(9A)(9B)的位置从层叠体(51)的中立轴(该实施方式中，与加强材料层(52)的中心面一致)离开，能够使电位差信号输出(灵敏度)变大。
图16所示的泄露检测器(6)中，在加强材料层(52)的上下两方设置有压电元件层(9A)(9B)，但是也可以在上下任一方设置有压电元件层(9A)(9B)。另外，图中，将上下压电元件层(9A)(9B)分别用1层来表示，但是各压电元件层(9A)(9B)并不限定于用1枚膜状压电元件形成，优选，通过重叠多枚膜状压电元件而形成。
不管怎样，层叠体(51)的中立轴与上下压电元件层(9A)(9B)离得越远越好。优选，上下压电元件层(9A)(9B)与加强材料层(52)的边界面距中立轴的距离为层叠体(51)的总厚度的1/10以上，更优选设为1/6以上。
关于层叠体(51)的中立轴，将压电元件层(9A)(9B)的弹性模量设为E1、将厚度设为h1、将加强层(52)的弹性模量设为E2、将厚度设为h2，如图21所示按下式求解从层叠体(51)的上表面到中立轴的距离hna。
hna＝{(E1/E2)h1(h1/2)+h2(h1+h2/2)}/{(E1/E2)h1+h2}
在层叠多枚膜状压电元件的情况下，只要隔着绝缘层1枚1枚地层叠在上下两面形成有薄膜电极的膜状压电元件、并按每个上下对应的压电元件层的组来设置引线而提取信号即可。
在层叠多枚膜状压电元件的情况下，也可以如图19(第2实施方式)所示，将在上下两面形成有薄膜电极的膜状压电元件设为长条状，将其折叠成曲折状从而成为由3层带薄膜电极(22a)(22b)(22c)的膜状压电元件(9a)(9b)(9c)形成的层叠构造。引线(25)(26)设置为将最上侧的薄膜电极(22a)与最下侧的薄膜电极(用符号(22c)所示的薄膜电极的里侧的薄膜电极)相连接。该情况下，例如，使用符号(22b)所示的薄膜电极与用符号(22c)所示的薄膜电极重合，两者分别是原本处于压电元件层(9)的同一侧的薄膜电极，所以不会短路。因此，无需绝缘层，无需将各个薄膜电极连接，所以与隔着绝缘层1枚1枚地层叠膜状压电元件的情况相比，能够简单地得到层叠构造。
图20中示出：相对于加强材料层(52)的中心面上下对称地在下侧也配置有图19所示的由折叠成曲折状的3层膜状压电元件(9a)(9b)(9c)形成的层叠构造的实施方式(第10实施方式)。
图20中，上侧的压电元件层(9A)中与加强材料层(52)接触的膜状压电元件(9c)的下侧的薄膜电极(用符号(22c)表示的薄膜电极的里侧的薄膜电极)与、下侧的压电元件层(9B)中与加强材料层(52)接触的膜状压电元件(9f)的上侧的薄膜电极(22f)，分别是处于原本的长条状压电元件膜的同一侧的薄膜电极，它们通过电线(53)相连接。另外，上侧的压电元件层(9A)中处于最上侧的膜状压电元件(9a)的上侧的薄膜电极(22a)与、下侧的压电元件层(9B)中处于最下侧的膜状压电元件(9d)的下侧的薄膜电极(用符号(22d)表示的薄膜电极的里侧的薄膜电极)分别是与处于原本的长条状压电元件膜的同一侧且用上述电线(53)相连接薄膜电极相反的薄膜电极，引线(25)(26)与它们相连。
该实施方式中，通过将膜状压电元件(9a)(9b)(9c)(9d)(9e)(9f)折叠成曲折状，从而能够使得薄膜电极(22b)(22c)(22d)(22e)不会短路，所以无需绝缘层，只靠将上下的薄膜电极彼此连接即可，因此能够简单地得到层叠构造。
根据上述从第8到第10实施方式的泄露检测器(6)，由压电元件层(9A)(9B)及加强材料层(52)形成的层叠体(51)，仅一部分被支承于基座(21)，重物(28)被负载于层叠体(51)的未被支承于基座(21)的部分，所以能够与第2实施方式等同样地，使共振频率降低。
而且，能够支承压电元件的一端或两端，并根据上述弹性常数计算式和上述共振频率的计算式，按所期望的共振频率设定检测器。
将重物负载于压电元件的系统的共振频，优选，被设定为10Hz～1000Hz之间。通过设为压电元件的仅一部分被支承于基座而重物被负载于压电元件的未被支承于基座的部分，从而容易将共振频率设为1000Hz以下。通过这样设定，能够使上述泄露检测器(6)适于合成树脂管的流体泄露调查。
使压电元件弯曲变形的结构，除上述实施方式(与第2实施方式相对应)外，也可以设为与从第3到第7实施方式相对应的实施方式。
作为图19所示的泄露检测器的1例(实施例1)，加强材料层(52)设为由长度(图16的左右方向尺寸)为40mm、宽度(图16的纸面方向尺寸)为25mm、厚度700μm的PET片形成，压电元件层(9A)(9B)设为通过将厚度110μm的PVDF制的膜层叠3枚而形成。通过将薄膜电极设置于压电元件层(9A)(9B)，压电元件层(9A)(9B)的1层量的厚度变为122μm。
带薄膜电极(22a)(22b)(22c)的压电元件层(9a)(9b)(9c)的弯曲弹性模量为21GPa，加强材料层(52)的弯曲弹性模量为3.0GPa。重物(28)的质量为1.2g。
压电元件层(9A)(9B)的厚度为3层量的合计厚度即366μm，层叠体(51)的总厚度为1066μm。此时的中立轴，使用图21所示的关系被计算为距层叠体(51)上表面673μm的位置，该位置处于由PET片形成的加强材料层(52)的内部。从层叠体(51)的中立轴到压电元件层(9A)(9B)的下表面，离开207μm。这相当于层叠体(51)的厚度的约1/5。
该实施例1的泄露检测器中，能够得到图24所示那样的检测漏水音所必需的大信号。
作为图20所示的泄露检测器的1例(实施例2)，加强材料层(23)设为与实施例1的相同，上下压电元件层(9A)(9B)设为均是与实施例1的上下压电元件层(9A)(9B)从同一膜切割出来的。因此，层叠体(51)的总厚度为1432μm。中立轴的位置是距层叠体(51)的上表面716μm的位置，处于由PET片形成的加强材料层(52)的内部。从层叠体(51)的中立轴到各压电元件层(9A)(9B)与加强材料层(52)的边界面离开350μm。这相当于厚度的约1/4。
根据实施例2的泄露检测器，能够得到图24所示那样的检测漏水音所需的大信号，另外，与实施例1相比也能得到大信号。
根据上述泄露检测器(6)，对于振动，能够利用弯曲变形，从而能够将重物(28)负载于压电元件层(9A)(9B)的系统的共振频率容易地设定为所期望的较小的值。即，根据上述各实施方式的泄露检测器(6)，能够在比1000Hz低的低频侧的频带记录到大信号，对于以往难以检测的由聚氯乙烯制那样的合成树脂管的漏水产生的振动声，灵敏度变高。另外，在利用弯曲变形的情况下，在仅由压电元件层形成的泄露检测器中，在内部压缩与拉伸相互削减，但通过设为压电元件层(9A)(9B)与加强材料层(52)的层叠体(51)，从而压电元件层(9A)(9B)的位置能够从层叠体(51)的中立轴离开，在上侧或下侧的各压电元件层(9A)(9B)内仅发生压缩与拉伸中的某一个，能够大幅度地提高灵敏度。
因此，通过使用该泄露检测器(6)，对于由合成树脂管的流体泄露产生的振动声灵敏度变高、能够将设置间距取得较长，所以能够实现更高效的合成树脂管的漏水调查。
图22及图23表示本发明涉及的泄露检测器(6)的第11实施方式，泄露检测器(6)具备：铁制的基座(21)；被设置于基座(21)上的膜状压电元件(9)；支承压电元件(9)的支承机构(61)；在压电元件(9)的两面涂敷银糊而形成的上下一对薄膜电极(22)(23)；被层叠于上侧的薄膜电极(22)之上的重物(28)。
支承机构(61)具备：下端部被固定于基座(21)而用上端部支承压电元件(9)的支柱(62)；在基座(21)上移动的滑块(63)。
该实施方式是在图8所示的第2实施方式中追加滑块(63)而成的。
支柱(62)与上侧及下侧的薄膜电极(14)(15)之间绝缘，在各薄膜电极(14)(15)安装有引线(17)(18)。在引线(17)(18)连接有解析装置(8)，由此，测定上侧的薄膜电极(14)与下侧的薄膜电极(15)之间的电位差并发送到解析装置(8)。
与第2实施方式同样地，支柱(62)对压电元件(9)的支承被设为悬臂支承，压电元件(9)的一端部被支承于支柱(62)的上端部，重物(28)被层叠于压电元件(9)的他一端部。
滑块(63)由上下夹持板(64)(65)和连结上下夹持板(64)(65)的连结板(66)形成，所述上下夹持板(64)(65)从上下两侧夹着被设为悬臂支承的压电元件(9)及薄膜电极(22)(23)的接近支柱(62)侧的部分而相对。
为了针对由合成树脂管(3)的流体泄露产生的振动声提高灵敏度，优选，设为能够对合成树脂管(3)的特征性振动即低频区域的信号进行计测，通过设为悬臂构造，针对由合成树脂管(3)的流体泄露产生的振动声、灵敏度变高。由此，在配管的监视装置(1)中，能够将泄露检测器(6)的设置间距取得较长，所以能够实现更高效的合成树脂管(3)的漏水调查。
滑块(63)在处于图22所示的初始位置的情况下从压电元件(9)离开。滑块(63)设为能够从图22所示的初始位置向图的右方移动，此时，如图23所示，能够从上下两侧夹着压电元件(9)及薄膜电极(22)(23)的接近支柱(62)侧的部分而在基座(21)上移动。由此，压电元件(9)的被支承的部分的长度变长，悬臂梁的长度(即、上述式中的长度L)变短。
因此，泄露检测器(6)，作为共振频率的最小值，在滑块(63)处于图22所示的初始位置的情况下，具有与图8所示的泄露检测器(6)相同的共振频率，并且具有随着滑块(63)向右方移动共振频率变大的可变的共振频率。
由配管的泄露产生的泄露振动，其成为高峰的频率因配管的材质和/口径而不同。例如，合成树脂管有与金属管相比较频率小的倾向，有口径越大频率越小的倾向。例如，如果是的氯乙烯制配管，则泄露频率的高峰多出现在10～200Hz，如果是的铸铁管则泄露频率的高峰多出现在300～500Hz。如果是的铸铁管则泄露频率的高峰多出现在100～300Hz。这样泄露频率的高峰多种多样，而如果实现上述泄露检测器(6)，则能够利用共振现象，配合配管的材质和口径以机械方式变更梁的长度，自如地控制共振频率。
在的氯乙烯制配管与的铸铁管为对象的情况下，只要支承机构(13)进行支承的支承位置与重物(16)的负载位置的距离最大时(图22的状态下)泄露检测器(6)的共振频率被设定为150Hz以下，支承机构(13)进行支承的支承位置与重物(16)的负载位置的距离最小时(从图23状态滑块(20)进一步向右方移动而连结板(33)抵接于支承机构(19)的状态)的泄露检测器(6)的共振频率被设定为400Hz以上，即可。
将泄露检测器(6)的压电元件(12)的厚度设为2mm、将长度设为60mm、将宽度设为25mm，将作为梁的弹性模量设为3GPa、将重物(16)的重量设为1g(实施例3)。此时图22所示的状态的泄露检测器(6)的共振频率变为133Hz。若将该泄露检测器(6)设为图23的状态，将梁的长度设为35mm，则共振频率变为298Hz，若将梁的长度设为25mm，则共振频率变为493Hz。
根据该实施例3，即使是的氯乙烯制配管、的铸铁管及的铸铁管任一，泄露频率也处于泄露检测器(6)的共振频率的可变范围内，也能够通过变更共振频率来应对。
通过变更压电元件(9)的厚度、长度、宽度及弹性模量还有重物(28)重量，能够变更泄露检测器(6)的共振频率的最小值即可变范围。这样一来，根据该泄露检测器(6)，使用同一泄露检测器(6)，通过使其共振频率改变，从而能够进行对各种配管部件中的流体泄露的检测。
上述各实施方式的泄露检测器(6)，除检测来自自来水的配管装置的漏水的用于外，也可以用于检测自来水以外的各种配管内的漏水用途、和检测例如工厂内的药液等配管中的药液等流体的泄露的用途等。
产业上的应用可能性
根据该发明，在由自来水管、建筑物配管、工厂内配管等形成的各种配管中，能够高精度地检测流体泄露，所以能够提高配管中的流量监视和异常检测等的精度。

Claims (8)

1.一种泄露检测器，检测由于来自配管的流体泄露而产生的振动声，其特征在于，具备：基座；压电元件，被支承于基座而将振动声转换为电信号；重物，被负载于压电元件，压电元件由高分子压电材料形成。
2.根据权利要求1所述的泄露检测器，其特征在于，
压电元件仅一部分被支承于基座，重物被负载于压电元件的未被支承于基座的部分。
3.根据权利要求1或2所述的泄露检测器，其特征在于，
将重物负载于压电元件的系统中的共振频率被设定为10Hz～1000HZ之间。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的泄露检测器，其特征在于，
压电元件层叠于加强材料层的上下的至少一个面。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的泄露检测器，其特征在于，
通过将压电元件的由支承机构支承的支承位置与重物的负载位置的距离设为能够以机械方式改变，从而使共振频率成为可变。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的泄露检测器，其特征在于，
压电元件为聚偏氟乙烯的拉伸膜。
7.一种泄露检测方法，其特征在于，
通过将权利要求1到6中任一项所述的泄露检测器设置于配管部件的附近，检测由于来自配管的流体泄露而产生的振动，从而判定有无流体泄露。
8.一种配管网的监视装置，其特征在于，具备：
多个泄露检测器，其分别安装于由管及接头形成的配管网的多个部位，将伴随配管内流体的移动产生的压力变动转换为电荷信号；
通信机，其将在各泄露检测器所得的电荷信号发送；和
显示装置，其在远处接收来自通信机的发发送息并予以显示，
泄露检测器具备基座、被支承于基座而将振动声转换为电信号的压电元件和被负载于压电元件的重物，压电元件由高分子压电材料形成。
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