JP2000088819A - Ultrasonic detecting device and computer-readable record medium memolizing program for supersonic detection - Google Patents

Ultrasonic detecting device and computer-readable record medium memolizing program for supersonic detection

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a deep position of a material to be detected and a detection and a flaw- detection of a porous material at a high accuracy by setting a transmitting and receiving ultrasonic wave strength to a predetermined value or more and sweeping-processing and then, natural number-multiplicating a time series wave. SOLUTION: A transmitting probe 2a transmits a ultrasonic wave to a substance to be detected by a pulse wave from a pulse generating device 1 and a reflection wave is received by a receiving probe 2b to convert it to an electric signal. The electric signal is amplified by an external amplifier 3 and is analyzed by an analyzer 4. That is, the electric signal inputted is further amplified by an amplifier circuit 4a and is filtered by a filter circuit 4b. The signal is A/D converted by an ADC 4c and an addition average of a received wave at the same point is calculated by a gate array 4d. At this time, the transmitting/receiving original wave is converted to an input ultrasonic wave and a received ultrasonic wave of a high strength very broad band area by a first processing filter with a processing program of a memory device connected to CPU or DSP 4e. A time series wave obtained by a sweeping calculation processing the ultrasonic wave by a second processing filter is natural number- multiplicated by a third processing to remove a scattering wave, etc. Thereby, a significant reflection wave is clearly obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波を使用して鋼
材等の内部欠陥などを検出する際等に使用される超音波
探知装置及び超音波探知用プログラムを記憶したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、コンクリ
ート構造物内に複雑に配設された鉄筋及びひび割れ深さ
等の探知が可能な超音波探知装置及び超音波探知用プロ
グラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic detecting apparatus and a computer-readable recording medium for storing an ultrasonic detecting program used for detecting an internal defect of a steel material or the like using ultrasonic waves. In particular, the present invention relates to an ultrasonic detection device capable of detecting a reinforcing bar and a crack depth, etc., which are arranged in a concrete structure in a complicated manner, and a computer-readable recording medium storing an ultrasonic detection program.

【0002】[0002]

【従来の技術】超音波を使用した鋼等の内部欠陥及び溶
接部の傷の有無等を探傷する技術の高精度化、迅速化及
び容易化が検討されている。これらの研究及び発明の多
くは超音波の直進性、その高い指向性、ホイヘンスの原
理及びスネルの定理を基本として微細なキズの探知等を
目的とするものである。
2. Description of the Related Art High-precision, rapid, and easy techniques for detecting internal defects in steel or the like and the presence or absence of flaws in welds using ultrasonic waves are being studied. Many of these studies and inventions are directed to the detection of minute flaws based on the straightness of ultrasonic waves, their high directivity, Huygens' principle, and Snell's theorem.

【0003】従来の一般的な探傷方法においては、1乃
至100MHzの周波数の中から広帯域の超音波を選
び、これを鋼等の表面より入力し同一点又はその近傍に
おける他点で鋼内部からの反射波(多くはよこ波)を取得
し、その起生時刻と被探傷体の音速より超音波入力点及
び受信点と内部欠陥との伝達径路長が計算される。内部
欠陥等の位置は超音波の入力方向とその直進性より決め
られる。
In a conventional general flaw detection method, a wideband ultrasonic wave is selected from a frequency of 1 to 100 MHz, input from a surface of steel or the like, and is transmitted from the inside of the steel at another point at or near the same point. A reflected wave (often a horizontal wave) is acquired, and a transmission path length between an ultrasonic input point and a receiving point and an internal defect is calculated from the time of occurrence of the reflected wave and the sound speed of the object to be inspected. The position of an internal defect or the like is determined by the input direction of the ultrasonic wave and its straightness.

【0004】このような従来の高周波広帯域の超音波を
使用した内部欠陥探知方法は、伝達距離の短い位置にあ
る鋼のキズ等を探知するものであり微視的探知と位置ず
けることができる。
[0004] Such a conventional method for detecting an internal defect using high-frequency broadband ultrasonic waves detects a flaw or the like in steel at a position where the transmission distance is short, and can be regarded as microscopic detection. .

【0005】しかし、近時、弾性体の内部探知を巨視的
に行う探知方法及び探知装置が要望されている。この巨
視的探知とは、超音波発信及び受信位置から極めて離れ
た位置、例えば、10m離れた位置に存在する反射物の
探知を可能とするもである。また、反射波が複数得られ
た場合、その個々の意味するところを特定するものであ
る。更に、被探知物は鉄、鋼、プラステック等に限定さ
れないことが望まれる。
However, recently, there has been a demand for a detection method and a detection device for macroscopically detecting the inside of an elastic body. This macroscopic detection enables detection of a reflector present at a position extremely distant from the ultrasonic transmission and reception positions, for example, at a position 10 m away. When a plurality of reflected waves are obtained, the meaning of each is specified. Further, it is desired that the object to be detected is not limited to iron, steel, plastic and the like.

【0006】また、コンクリ−ト構造物に複雑に配され
ている鉄筋又は鉄骨の位置及びサイズの計測、ひび割れ
状況とその深さ、内部空隙及びコンクリ−ト厚も超高精
度に探知することが可能であり、鋳物、土、地盤の内部
探査等にも利用可能な巨視的探知が望まれている。即
ち、被探知体が多孔質若しくは幾つかの材質の異なる複
合体又は材質粒子の結晶が1方向であるインゴットであ
っても、その内部探知が可能であることが望ましい。
In addition, it is possible to measure the position and size of a reinforcing bar or a steel frame which is arranged in a complex structure in a complicated manner, and to detect the state of cracks and their depth, the internal voids and the thickness of the concrete with ultra-high accuracy. There is a need for macroscopic detection that is possible and can also be used for internal exploration of castings, soil, and ground. That is, even if the object to be detected is porous or a composite of several different materials or an ingot in which the crystal of the material particles is in one direction, it is desirable that the inside can be detected.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
探知装置及び探知方法は、前述のように、超音波はその
入力方向に向かって直進しその指向性が高いという性質
及び超音波はホイヘンスの原理及びスネルの定理に基づ
いて材質の異なる境界等で反射、屈接及びモ−ド変換を
行うという性質のみを利用するものであるため、鋼及び
鉄等の均質弾性体の微視的探傷を高精度に行うことはで
きるが、コンクリ−ト等の内部に骨材とよばれる1乃至
2cm程度の多量の細石及び微細な空隙を無数に有する
多孔質材では、その内部探知は困難であり多くの場合不
可能である。図113(a)は均質弾性体における超音
波の直進性及び指向性を示す断面図、(b)は多孔質弾
性体における超音波の直進性、指向性及び散乱を示す断
面図である。
However, as described above, the conventional detecting device and the conventional detecting method are characterized in that the ultrasonic waves travel straight in the input direction and have high directivity, and the ultrasonic waves are based on Huygens' principle. Because it utilizes only the property of reflecting, bending, and modulating at different boundaries based on Snell's theorem, it can improve the microscopic inspection of homogeneous elastic materials such as steel and iron. Although it can be performed with high precision, it is difficult to detect the interior of a concrete or the like with a porous material having a large amount of fine stones of about 1 to 2 cm and an infinite number of fine voids called an aggregate, which is difficult. If not possible. FIG. 113A is a cross-sectional view showing the straightness and directivity of ultrasonic waves in a homogeneous elastic body, and FIG. 113B is a cross-sectional view showing the straightness, directivity and scattering of ultrasonic waves in a porous elastic body.

【0008】図113(a)に示すように、鋼等の均質
弾性体の探知においては、直下に入力されたたて波はそ
の入力方向に直進し、その指向性が高い。しかし、図1
13(b)に示すように、コンクリ−ト等の多孔質弾性
体材においては、内部の細石及び空隙の存在により超音
波が散乱され、その直進性及び指向性が極めて低い。こ
のため、入力超音波は、図113(b)に示すように、
扇状に多孔質弾性体材内部へ拡散される。この現象は、
入力波がよこ波の場合でも同様である。
As shown in FIG. 113 (a), when detecting a homogeneous elastic body such as steel, a vertical wave input immediately below travels straight in the input direction and has high directivity. However, FIG.
As shown in FIG. 13B, in a porous elastic material such as concrete, ultrasonic waves are scattered due to the presence of fine stones and voids therein, and the straightness and directivity thereof are extremely low. For this reason, the input ultrasonic wave, as shown in FIG.
It is diffused into the porous elastic material in a fan shape. This phenomenon is
The same applies to the case where the input wave is a horizontal wave.

【0009】このように、多孔質弾性体材の探知及び探
傷においては、超音波の直進性及び指向性が低減し、探
知目標に達る径路の超音波の強度が大きく減衰してしま
う。場合によっては、見かけ上、消滅することもある。
更に、計測点近傍に大きな勢力を持った表面波及び散乱
現象による大きな勢力の直接波が生じ、これ等の波の中
に探知目標からの反射波が埋もれてしまう。また、この
表面波及び直接波が探知目標からの反射波と誤認される
ことがある。更にまた、指向方向にない伝達径路の短い
反射波等も起生する。そして、多数の細石による反射及
び屈接時にモ−ド変換等も起こり、発信子の直下にたて
波を入力した場合であっても、多孔質弾性体材内にたて
波だけでなく、勢力が大きいよこ波が起生してくる。逆
によこ波が入力された場合には、勢力が大きいたて波が
起生する。
As described above, in the detection and flaw detection of the porous elastic material, the directivity and directivity of the ultrasonic wave are reduced, and the intensity of the ultrasonic wave on the path reaching the detection target is greatly attenuated. In some cases, they may disappear in appearance.
Furthermore, a surface wave having a large power and a direct wave of a large power due to the scattering phenomenon are generated near the measurement point, and the reflected wave from the detection target is buried in these waves. Further, the surface wave and the direct wave may be erroneously recognized as a reflected wave from the detection target. Furthermore, a reflected wave or the like having a short transmission path that is not in the directivity direction also occurs. Mode conversion and the like also occur at the time of reflection and bending contact by a large number of fine stones. Even if a vertical wave is input directly below the transmitter, not only a vertical wave in the porous elastic material, A wide wave of waves is emerging. When a reverse zigzag wave is input, a strong wave is generated.

【0010】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、被探知材の深い位置での探知及び探傷並び
に多孔質材の探知及び探傷を高精度で行うことができる
超音波探知装置及び超音波探知用プログラムを記憶した
コンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is an ultrasonic detecting apparatus capable of detecting and detecting flaws of a detection target material at a deep position and detecting and detecting a porous material with high accuracy. And a computer-readable recording medium storing an ultrasonic detection program.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波探知
装置は、超音波を発信し受信した超音波の解析を行う超
音波探知装置において、発信された発信超音波及び受信
された受信超音波に第1のフィルタをかけることにより
前記超音波の強度を所定の周波数帯域以上で所定値以上
のものとする第1の処理と、この第1の処理を受けた超
音波に第2のフィルタをかけることにより前記超音波の
掃引処理を行う第2の処理と、この第2の処理を受けた
超音波の時系列波を自然数乗する第3の処理と、を含む
処理を実行する演算装置を有することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An ultrasonic detecting apparatus according to the present invention is an ultrasonic detecting apparatus for transmitting an ultrasonic wave and analyzing the received ultrasonic wave. A first process for applying a first filter to the sound wave so that the intensity of the ultrasonic wave is equal to or more than a predetermined value in a predetermined frequency band or more, and a second filter for the ultrasonic wave subjected to the first process. Arithmetic processing unit for executing a process including a second process of performing the sweep process of the ultrasonic wave by applying the second process, and a third process of raising the time-series wave of the ultrasonic wave subjected to the second process to a natural number. It is characterized by having.

【0012】本発明に係る他の超音波探知装置は、超音
波を発信し受信した超音波の解析を行う超音波探知装置
において、発信された発信超音波をこの発信超音波で除
したもの及び受信された受信超音波をこの受信超音波で
除したものに第1のフィルタをかけることにより前記超
音波の強度を所定の周波数帯域以上で所定値以上のもの
とする第1の処理と、この第1の処理を受けた超音波に
第2のフィルタをかけることにより前記超音波の掃引処
理を行う第2の処理と、この第2の処理を受けた超音波
の時系列波を自然数乗する第3の処理と、を含む処理を
実行する演算装置を有することを特徴とする。
Another ultrasonic detecting apparatus according to the present invention is an ultrasonic detecting apparatus for transmitting an ultrasonic wave and analyzing the received ultrasonic wave, wherein the transmitted ultrasonic wave is divided by the transmitted ultrasonic wave. A first process of applying a first filter to the received ultrasonic wave divided by the received ultrasonic wave to make the intensity of the ultrasonic wave not less than a predetermined value in a predetermined frequency band or more; A second process of performing a sweep process of the ultrasonic wave by applying a second filter to the ultrasonic wave subjected to the first process, and raising a time series wave of the ultrasonic wave subjected to the second process to a natural number power And a processing device that executes a process including the third process.

【0013】本発明においては、発信された発信超音波
及び受信された受信超音波が第1の処理により高強度で
超広帯域の超音波とされる。次いで、第2の処理により
掃引処理が行われて任意の周波数帯域において広帯域の
超音波が取り出される。そして、これが自然数乗される
ことにより、所望の波が鋭敏に現れる。
In the present invention, the transmitted transmitted ultrasonic waves and the received received ultrasonic waves are converted into high-intensity and ultra-wideband ultrasonic waves by the first processing. Next, a sweep process is performed by the second process, and a wideband ultrasonic wave is extracted in an arbitrary frequency band. Then, when this is raised to a natural number power, a desired wave appears sharply.

【0014】なお、前記演算装置は、前記第2の処理に
より変動した前記発信超音波の発信時刻に関連付けて前
記受信超音波の起生時刻の補正を行う第4の処理と、前
記被探知材中の目標探知物からの起生時刻の概略値が解
っている場合に前記概略値に関連付けて前記受信超音波
の時系列波の所定の領域を選択する第5の処理と、前記
被探知材中の目標探知物による影響を受ける場合に受信
される超音波と前記目標探知物による影響を受けない場
合に受信される超音波との差を求める第6の処理と、複
数点の計測により得られた複数個の受信波の加算平均を
求める第7の処理と、同一点での複数回の計測により得
られた複数個の受信波の加算平均を求める第8の処理
と、発信される超音波が適当であるか不適当であるかを
判別する第9の処理と、を含む処理を実行することが望
ましい。
The arithmetic unit includes a fourth process for correcting the occurrence time of the reception ultrasonic wave in association with the transmission time of the transmission ultrasonic wave changed by the second process; A fifth process of selecting a predetermined area of the time-series wave of the received ultrasonic wave in association with the approximate value when the approximate value of the birth time from the target detection object is known; and A sixth process for obtaining a difference between an ultrasonic wave received when the target object is affected by the target object and an ultrasonic wave received when the target object is not affected by the target object, and measurement at a plurality of points. A seventh process for obtaining an average of a plurality of received waves obtained, an eighth process for obtaining an average of a plurality of received waves obtained by performing a plurality of measurements at the same point, Ninth processing for determining whether the sound wave is appropriate or inappropriate It is desirable to perform processing including.

【0015】探知及び探傷の環境等により誤差が生じる
ことがあるので、第4乃至第9のプログラムによる処理
により、その誤差が排除され高い精度の探知及び探傷が
行われる。
Since an error may occur due to the environment of the detection and the flaw detection, the error is eliminated by the processing by the fourth to ninth programs, and the detection and the flaw detection with high accuracy are performed.

【0016】また、前記演算装置に接続され被探知材に
超音波を発信する発信子と、前記演算装置に接続され前
記被探知材からの超音波を受信する受信子と、を有し、
前記発信子は、板状の基材と、この基材の両表面の中央
部に形成された電極と、を有してもよい。更に、前記受
信子が、板状の基材と、この基材の両表面の中央部に形
成された電極と、を有してもよい。
A transmitter connected to the arithmetic unit for transmitting ultrasonic waves to the object to be detected; and a receiver connected to the arithmetic unit for receiving ultrasonic waves from the object to be detected.
The transmitter may have a plate-shaped substrate and electrodes formed at the center of both surfaces of the substrate. Further, the receiver may have a plate-shaped base material and electrodes formed at central portions of both surfaces of the base material.

【0017】更にまた、前記演算装置に接続され被探知
材に超音波を発信し前記被探知材からの超音波を受信す
る発信受信探触子を有し、この発信受信探触子は、板状
の基材と、この基材の両表面の中央部に形成された電極
と、を有してもよい。このような発信子、受信子及び発
信受信探触子を用いれば、バックリング等の不必要な振
動が抑制されるので、超音波の発信及び受信が高精度で
行われる。
[0017] Further, there is provided a transmission / reception probe connected to the arithmetic unit for transmitting ultrasonic waves to the detection target material and receiving ultrasonic waves from the detection target material. The substrate may have a shape of a base, and electrodes formed at the center of both surfaces of the base. By using such a transmitter, a receiver, and a transmitter / receiver probe, unnecessary vibration such as buckling is suppressed, so that transmission and reception of ultrasonic waves are performed with high accuracy.

【0018】また、前記第1のフィルタは、m及びnを
0以上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の余弦
関数との積で表される第3のフィルタを有することが望
ましい。更に、前記第1のフィルタは、前記発信超音波
に含まれていない振動数の波を前記受信超音波より除去
する第4のフィルタを有することが望ましい。
The first filter may include a third filter represented by a product of an m-order sine function and an n-order cosine function, where m and n are integers of 0 or more. desirable. Further, it is preferable that the first filter includes a fourth filter that removes a wave having a frequency not included in the transmitted ultrasonic wave from the received ultrasonic wave.

【0019】更にまた、前記第2のフィルタは、m及び
nを0以上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の
余弦関数との積で表される第5のフィルタを有すること
が望ましく、m及びnを0以上の整数としたとき、m次
の正弦関数とn次の余弦関数との積で表され極大値を与
える周波数が所望の周波数にある第6のフィルタを有す
ることがより一層望ましい。
Still further, the second filter has a fifth filter represented by a product of an m-order sine function and an n-order cosine function, where m and n are integers of 0 or more. It is desirable to have a sixth filter in which, when m and n are integers greater than or equal to 0, the frequency giving the maximum value represented by the product of the m-th sine function and the n-th cosine function is the desired frequency. Is even more desirable.

【0020】本発明に係る超音波探知用プログラムを記
憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、超音波
探知装置から発信された発信超音波及び前記超音波探知
装置に受信された受信超音波に第1のフィルタをかける
ことにより前記超音波の強度を所定の周波数帯域以上で
所定値以上のものとする第1の処理と、この第1の処理
を受けた超音波に第2のフィルタをかけることにより前
記超音波の掃引処理を行う第2の処理と、この第2の処
理を受けた超音波の時系列波を自然数乗する第3の処理
と、を含む処理をコンピュータに実行させることを特徴
とする。
The computer-readable recording medium storing the ultrasonic detection program according to the present invention includes first and second transmission ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic detection apparatus and reception ultrasonic waves received by the ultrasonic detection apparatus. A first process of making the intensity of the ultrasonic wave equal to or more than a predetermined value in a predetermined frequency band or more by applying a filter, and applying a second filter to the ultrasonic wave subjected to the first process. And causing the computer to execute a process including a second process of performing the ultrasound sweep process and a third process of raising the time-series wave of the ultrasound that has undergone the second process to a natural number. I do.

【0021】本発明に係る他の超音波探知用プログラム
を記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、超
音波探知装置から発信された発信超音波をこの発信超音
波で除したもの及び前記超音波探知装置に受信された受
信超音波をこの受信超音波で除したものに第1のフィル
タをかけることにより前記超音波の強度を所定の周波数
帯域以上で所定値以上のものとする第1の処理と、この
第1の処理を受けた超音波に第2のフィルタをかけるこ
とにより前記超音波の掃引処理を行う第2の処理と、こ
の第2の処理を受けた超音波の時系列波を自然数乗する
第3の処理と、を含む処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする。
A computer-readable recording medium storing another ultrasonic detecting program according to the present invention is a computer-readable recording medium obtained by dividing an ultrasonic wave transmitted from an ultrasonic detecting device by the transmitted ultrasonic wave and the ultrasonic detecting method. A first process in which the intensity of the ultrasonic wave is equal to or more than a predetermined value in a predetermined frequency band or more by applying a first filter to a signal obtained by dividing the received ultrasonic wave received by the device by the received ultrasonic wave; A second process for performing a sweep process of the ultrasonic wave by applying a second filter to the ultrasonic wave subjected to the first process, and converting a time-series wave of the ultrasonic wave subjected to the second process into a natural number. And causing the computer to execute a process including a third process of riding.

【0022】なお、前記超音波探知用プログラムは、前
記第2の処理により変動した前記発信超音波の発信時刻
に関連付けて前記受信超音波の起生時刻の補正を行う第
4の処理と、前記被探知材中の目標探知物からの起生時
刻の概略値が解っている場合に前記概略値に関連付けて
前記受信超音波の時系列波の所定の領域を選択する第5
の処理と、前記被探知材中の目標探知物による影響を受
ける場合に受信される超音波と前記目標探知物による影
響を受けない場合に受信される超音波との差を求める第
6の処理と、複数点の計測により得られた複数個の受信
波の加算平均を求める第7の処理と、同一点での複数回
の計測により得られた複数個の受信波の加算平均を求め
る第8の処理と、発信される超音波が適当であるか不適
当であるかを判別する第9の処理と、を含む処理をコン
ピュータに実行させることが望ましい。
The ultrasonic detection program includes a fourth processing for correcting the occurrence time of the reception ultrasonic wave in association with the transmission time of the transmission ultrasonic wave fluctuated by the second processing; When the approximate value of the birth time from the target object in the object to be detected is known, a predetermined area of the time-series wave of the received ultrasonic wave is selected in association with the approximate value.
And a sixth process of calculating a difference between an ultrasonic wave received when the ultrasonic wave is affected by the target object in the object to be detected and an ultrasonic wave received when the ultrasonic wave is not affected by the target object. And a seventh process for calculating an average of a plurality of received waves obtained by measuring a plurality of points, and an eighth process for obtaining an average of a plurality of received waves obtained by performing a plurality of measurements at the same point. And a ninth process of determining whether the transmitted ultrasonic wave is appropriate or inappropriate.

【0023】また、前記第1のフィルタは、m及びnを
0以上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の余弦
関数との積で表される第3のフィルタを有することが望
ましい。更に、前記第1のフィルタは、前記発信超音波
に含まれていない振動数の波を前記受信超音波より除去
する第4のフィルタを有することが望ましい。
The first filter may include a third filter represented by a product of an m-th sine function and an n-th cosine function, where m and n are integers of 0 or more. desirable. Further, it is preferable that the first filter includes a fourth filter that removes a wave having a frequency not included in the transmitted ultrasonic wave from the received ultrasonic wave.

【0024】更にまた、前記第2のフィルタは、m及び
nを0以上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の
余弦関数との積で表される第5のフィルタを有すること
が望ましく、m及びnを0以上の整数としたとき、m次
の正弦関数とn次の余弦関数との積で表され極大値を与
える周波数が所望の周波数にある第6のフィルタを有す
ることがより一層望ましい。
Still further, the second filter has a fifth filter represented by a product of an m-th sine function and an n-th cosine function, where m and n are integers of 0 or more. It is desirable to have a sixth filter in which, when m and n are integers greater than or equal to 0, the frequency giving the maximum value represented by the product of the m-th sine function and the n-th cosine function is the desired frequency. Is even more desirable.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本願発明者等が前記課題を解決す
べく、鋭意実験研究を重ねた結果、従来の超音波探知装
置で利用されている2つの超音波伝達特性に加え新たな
3つの超音波伝達特性をも利用することにより巨視的に
探知及び探傷を行うことができることを見い出した。従
来の超音波探知装置で利用されている2つの超音波伝達
特性とは、超音波はその入力方向に向かって直進しその
指向性が高いという特性、ホイヘンスの原理及びスネル
の定理に基づいて材質の異なる境界等で超音波は反射、
屈接及びモード変換するという特性である。また、新た
に加えられる3つの超音波伝達特性とは、多孔質材内で
超音波は散乱現象で扇状に拡散し多孔質材内にたて波及
びよこ波を生じさせその拡散超音波の強度は超音波の周
波数によって大きく変化するという性質、超音波強度の
変化は伝達距離dと周波数fにより大きく異なりその減
衰率αは伝達距離d及び周波数fに依存する関数α
(d、f)となるという性質及び多孔質体表面から超音
波のたて波及びよこ波を入力すると散乱現象等により直
接波、たて波、よこ波及び表面波が生じこれらの伝達速
度は相違するという性質である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of intensive experiments and research conducted by the present inventors in order to solve the above-mentioned problems, in addition to the two ultrasonic transmission characteristics used in the conventional ultrasonic detection device, three new ultrasonic transmission characteristics are used. It has been found that macroscopic detection and flaw detection can be performed by also utilizing the ultrasonic transmission characteristics. The two ultrasonic transmission characteristics used in conventional ultrasonic detection devices are the characteristics that ultrasonic waves travel straight in the input direction and have high directivity, and are based on Huygens' principle and Snell's theorem. Ultrasound is reflected at different boundaries of
This is a characteristic of bending and mode conversion. In addition, the three newly added ultrasonic transmission characteristics are as follows: ultrasonic waves are diffused in a porous material in a fan-like manner by a scattering phenomenon to generate vertical waves and side waves in the porous material, and the intensity of the diffused ultrasonic waves. Is a property that changes greatly depending on the frequency of the ultrasonic wave. The change in the ultrasonic intensity greatly depends on the transmission distance d and the frequency f, and the attenuation rate α is a function α that depends on the transmission distance d and the frequency f.
(D, f) and when a vertical wave and a transverse wave of an ultrasonic wave are inputted from the surface of the porous body, a direct wave, a vertical wave, a transverse wave and a surface wave are generated due to a scattering phenomenon, and the transmission speed of these waves is It is the nature of being different.

【0026】図1は多孔質弾性体における周波数の変化
による扇状拡散超音波の強度を示す図であって、(a)
は低周波における模式図、(b)は高周波における模式
図である。また、図2は均質弾性体における周波数の変
化による扇状拡散超音波の強度を示す図であって、
(a)は低周波における模式図、(b)は高周波におけ
る模式図である。超音波を均質及び多孔質弾性体表面よ
り直下に入力した場合、その指向方向の強度を1.0で
あるベクトルで表現すると指向方向からθ度傾斜した方
向における超音波強度は実線包絡線と伝達距離dで描が
れる円弧によりP(θ)で表される。均質弾性体での強度
P(θ)は角度θが90度に近づくのに伴って無視できる
ほど小さなものとなるが、多孔質弾性体では非常に勢力
の大きい超音波が残存する。そして、低周波ではこの傾
向は特に顕著である。
FIG. 1 is a diagram showing the intensity of a fan-shaped diffused ultrasonic wave due to a change in frequency in a porous elastic body.
Is a schematic diagram at a low frequency, and (b) is a schematic diagram at a high frequency. FIG. 2 is a diagram showing the intensity of fan-shaped diffused ultrasonic waves due to a change in frequency in a homogeneous elastic body,
(A) is a schematic diagram at a low frequency, and (b) is a schematic diagram at a high frequency. When the ultrasonic wave is input directly below the surface of the homogeneous and porous elastic body, the intensity in the directing direction is expressed by a vector of 1.0, and the ultrasonic intensity in the direction inclined by θ degrees from the directing direction is transmitted as a solid line envelope. It is represented by P (θ) by an arc drawn at a distance d. The intensity P (θ) of the homogeneous elastic body becomes negligibly small as the angle θ approaches 90 degrees, but an ultrasonic wave having a very large power remains in the porous elastic body. This tendency is particularly remarkable at low frequencies.

【0027】また、図3は横軸に伝達距離をとり、多孔
質弾性体材内の超音波の減衰率を模式的に示すグラフ図
である。周波数が高くなるほど、また伝達距離が長くな
るほど減衰率α(d、f)は加速度的に大きくなってい
る。
FIG. 3 is a graph schematically showing the attenuation rate of ultrasonic waves in the porous elastic material with the transmission distance on the horizontal axis. As the frequency increases and the transmission distance increases, the attenuation rate α (d, f) increases at an accelerated rate.

【0028】以下、本発明の実施例に係る超音波探知装
置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
図4は本発明の実施例に係る超音波探知装置を示すブロ
ック図である。
Hereinafter, an ultrasonic detecting apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an ultrasonic detection device according to an embodiment of the present invention.

【0029】本実施例に係る超音波探知装置には、電圧
パルス発生器1、このパルス発生器1から発生されたパ
ルス波を受け被検知物に超音波を発信する発信探触子2
a、被検的物内部からの反射波等を受信しこれを電気信
号に変換する受信探触子2b、この受信探触子2bによ
り得られた電気信号を増幅する外付アンプ3、この外付
アンプ3により増幅された電気信号を解析する解析装置
4及びこの解析装置4による解析結果及びパルス発生器
1により発生されたパルス波を表示する表示装置5が設
けられている。
The ultrasonic detecting apparatus according to the present embodiment includes a voltage pulse generator 1, a transmitting probe 2 which receives a pulse wave generated from the pulse generator 1 and transmits an ultrasonic wave to an object to be detected.
a, a receiving probe 2b that receives a reflected wave or the like from the inside of the object and converts it into an electric signal, an external amplifier 3 that amplifies the electric signal obtained by the receiving probe 2b, An analysis device 4 for analyzing the electric signal amplified by the amplifier 3 and a display device 5 for displaying an analysis result by the analysis device 4 and a pulse wave generated by the pulse generator 1 are provided.

【0030】パルス発生器1には、パルス波を発生させ
るパルス発生回路1a、このパルス波の発生間隔を変更
するパルス間隔変更回路1b及びこれらに接続されパル
ス波をパルス発生器1の外部に送り出すパルス駆動回路
1cが設けられている。
The pulse generator 1 includes a pulse generation circuit 1a for generating a pulse wave, a pulse interval change circuit 1b for changing the generation interval of the pulse wave, and a pulse wave connected to these and sending out the pulse wave to the outside of the pulse generator 1. A pulse drive circuit 1c is provided.

【0031】また、解析装置4には、入力された電気信
号を更に増幅するアンプ回路4a、増幅された信号にフ
ィルタをかけるフィルタ回路4b、フィルタをかけられ
た信号を変換するアナログ/デジタルコンバータ(AD
C)4c並びにゲートアレイ4d及びCPU又はDSP
4eが設けられている。ゲートアレイ4dは同一点受信
波の加算平均の算出を行うものである。
The analyzer 4 further includes an amplifier circuit 4a for further amplifying the input electric signal, a filter circuit 4b for filtering the amplified signal, and an analog / digital converter (A / D converter) for converting the filtered signal. AD
C) 4c and gate array 4d and CPU or DSP
4e is provided. The gate array 4d calculates the average of the received waves at the same point.

【0032】更に、CPU又はDSP4eには、読み取
り可能な記憶装置(図示せず)が接続されており、この
記憶装置内に以下の9種の処理プログラムが記憶されて
いる。また、パルス発生器1、アンプ回路4a、フィル
タ回路4b及びADC4cはCPU又はDSP4eによ
り制御される。なお、受信波に混入する電気的ノイズを
除去又は低減するために外付アンプ3を本体の外側に設
けている。
Further, a readable storage device (not shown) is connected to the CPU or the DSP 4e, and the following nine processing programs are stored in the storage device. The pulse generator 1, the amplifier circuit 4a, the filter circuit 4b, and the ADC 4c are controlled by a CPU or a DSP 4e. Note that an external amplifier 3 is provided outside the main body in order to remove or reduce electric noise mixed into the received wave.

【0033】なお、図4に示す本実施例に係る超音波探
知装置では2探触子法で表現しているが、1探触子法を
採用してもよい。図10は1探触子法が採用された例を
示す模式図である。この場合には、1個の探触子が発信
探触子及び受信探触子として機能する。
Although the ultrasonic detector according to the present embodiment shown in FIG. 4 is represented by the two-probe method, the one-probe method may be employed. FIG. 10 is a schematic diagram showing an example in which the one-probe method is adopted. In this case, one probe functions as a transmission probe and a reception probe.

【0034】第1の処理プログラムは、発信原波及び受
信原波にローパスフィルタ若しくはハイパスフィルタ又
は正弦関数若しくは余弦関数により表される特殊なフィ
ルタをかけたり、発信原波をその発信原波で除したもの
及び受信原波をその受信原波で除したものにローパスフ
ィルタ若しくはハイパスフィルタ又は正弦関数若しくは
余弦関数により表される特殊なフィルタ(第3のフィル
タ)等をかけることにより、高強度超広帯域の入力超音
波及び受信超音波を得るためのものである。
The first processing program applies a low-pass filter, a high-pass filter, a special filter represented by a sine function or a cosine function to the transmission source wave and the reception source wave, and divides the transmission source wave by the transmission source wave. High-intensity ultra-wide band by applying a low-pass filter, a high-pass filter, or a special filter (third filter) represented by a sine function or a cosine function to the filtered signal and the received signal divided by the received signal. To obtain the input ultrasonic wave and the received ultrasonic wave.

【0035】第2の処理プログラムは、第1の処理プロ
グラムにより得られた超音波に更にフィルタをかけるこ
とにより、任意の周波数帯域で時系列波を取り出すため
の掃引計算処理である。
The second processing program is a sweep calculation processing for extracting a time series wave in an arbitrary frequency band by further filtering the ultrasonic wave obtained by the first processing program.

【0036】第3の処理プログラムは、第1の処理プロ
グラム及び第2の処理プログラムにより得られた時系列
波をm乗(m;自然数)することにより、散乱波等を除
去し有意の反射波等を明敏に取得するためのものであ
る。
The third processing program removes a scattered wave and the like and removes a significant reflected wave by raising the time series wave obtained by the first processing program and the second processing program to the m-th power (m: natural number). And so on to obtain such information clearly.

【0037】第4の処理プログラムは、第2の処理プロ
グラムで入力超音波の中心周波数の変化に伴って変化す
る発信時刻を用いて反射波の起生時刻を補正するもので
ある。
The fourth processing program is to correct the occurrence time of the reflected wave by using the transmission time that changes with the change of the center frequency of the input ultrasonic wave in the second processing program.

【0038】第5の処理プログラムは、予め探知目標物
からの反射波等の起生時刻が類推可能である場合又はそ
の起生時刻の概算値が求められている場合に、これらの
概略の起生時刻に関連付けて時系列波の必要な部分を切
り出すものである。
[0038] The fifth processing program is used to generate the approximate time of occurrence of the reflected wave or the like from the detection target object when the time of occurrence can be estimated in advance or when the approximate value of the time of occurrence is found. The necessary part of the time-series wave is cut out in association with the raw time.

【0039】第6の処理プログラムは、表面から比較的
浅い位置に探知目標物がある場合に、その探知目標物が
ある位置での受信波と、ない位置での受信波との差をと
るものである。
The sixth processing program calculates a difference between a reception wave at a position where the detection target is located and a reception wave at a position where the detection target is not located where the detection target is located relatively shallow from the surface. It is.

【0040】第7の処理プログラムは、多点計測により
得られた受信波から合成波を得るものである。
The seventh processing program is for obtaining a composite wave from the received waves obtained by the multi-point measurement.

【0041】第8の処理プログラムは、現場等における
外乱の影響を排除するものである。
The eighth processing program eliminates the influence of disturbance at the site or the like.

【0042】第9の処理プログラムは、任意の中心周波
数を有する広帯域周波数帯域において反射波等を抽出す
るときに同一の中心周波数及び周波数帯域で入力超音波
を求め、この入力超音波の波形を検定することにより、
不適当な入力超音波に対応する受信波を解析の対象から
排除するものである。
In the ninth processing program, when extracting a reflected wave or the like in a broadband frequency band having an arbitrary center frequency, an input ultrasonic wave is obtained at the same center frequency and frequency band, and the waveform of the input ultrasonic wave is examined. By doing
This is to exclude a reception wave corresponding to an inappropriate input ultrasonic wave from an analysis target.

【0043】次に、発信探触子2a及び受信探触子2b
について説明する。図5(a)は本発明の実施例に使用
されるセラミックス製探触子を示す平面図、(b)は同
じく探触子を示す断面図、(c)は市販されている従来
のセラミックス製探触子を示す平面図、(d)は同じく
探触子を示す断面図、(e)は市販されている他の従来
のセラミックス製探触子を示す平面図、(f)は同じく
探触子を示す断面図である。
Next, the transmitting probe 2a and the receiving probe 2b
Will be described. 5A is a plan view showing a ceramic probe used in the embodiment of the present invention, FIG. 5B is a cross-sectional view showing the same probe, and FIG. 5C is a conventional ceramic probe commercially available. FIG. 3D is a plan view showing the probe, FIG. 4D is a cross-sectional view showing the same probe, FIG. 4E is a plan view showing another conventional ceramic probe on the market, and FIG. It is sectional drawing which shows a child.

【0044】本実施例において使用される探触子11
は、図5(a)及び(b)に示すように、直径が30m
m、厚さが2mmの円板形状に縁部12が設けられた形
状を有している。縁部12が設けられいない領域の直径
は23mmである。そして、この縁部12が設けられい
ない領域の両面にのみ電極13として白金が焼き付けら
れいる。
The probe 11 used in this embodiment
Has a diameter of 30 m as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b).
m, and has a shape in which the edge 12 is provided in a disk shape having a thickness of 2 mm. The diameter of the region where the edge 12 is not provided is 23 mm. Then, platinum is baked as the electrode 13 only on both surfaces of the region where the edge 12 is not provided.

【0045】一方、従来のセラミックス製探触子21a
又は21bは、図5(c)乃至(f)に示すように、直
径が30mm、厚さが2又は3mmの円板形状を有して
いる。そして、その両面には、電極23として全面に白
金が焼き付けられている。
On the other hand, the conventional ceramic probe 21a
Or, 21b has a disk shape with a diameter of 30 mm and a thickness of 2 or 3 mm, as shown in FIGS. Then, platinum is baked on the entire surface as electrodes 23 on both surfaces thereof.

【0046】このように構成された探触子の動作につい
て説明する。図6(a)乃至(c)は種々の振動形態に
おける本発明の実施例に使用されるセラミックス製探触
子の動作を示す断面図、(d)乃至(g)は種々の振動
形態における従来のセラミックス製探触子の動作を示す
断面図である。
The operation of the probe thus configured will be described. 6A to 6C are cross-sectional views showing the operation of the ceramic probe used in the embodiments of the present invention in various vibration modes, and FIGS. 6D to 6G are conventional sectional views in various vibration modes. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the operation of the ceramic probe of FIG.

【0047】本実施例において使用される探触子11に
おいては、縁部12により異常な振動の発生が抑制され
る。つまり、バックリングによる振動及び円周方向の振
動が拘束された入力超音波を得ることができる。
In the probe 11 used in the present embodiment, the occurrence of abnormal vibration is suppressed by the edge portion 12. That is, it is possible to obtain an input ultrasonic wave in which vibration due to buckling and vibration in the circumferential direction are restricted.

【0048】一方、従来の探触子21a又は21bにお
いては、図6(d)及び(e)に示すように、円周方向
の振動が発生しやすいと共に、積荷電圧が臨界値を超え
ると、その構造的及び物性的な限界を超えてバックリン
グが突如発生する。このバックリングは、半径方向又は
厚さ方向への振動と比して若干遅れて起生する。このた
め、積荷電圧が高圧の場合、発信超音波に問題が生じる
ことがある。
On the other hand, in the conventional probe 21a or 21b, as shown in FIGS. 6 (d) and 6 (e), vibration in the circumferential direction is likely to occur, and when the load voltage exceeds the critical value, Buckling occurs suddenly beyond its structural and physical limits. This buckling occurs slightly later than the vibration in the radial direction or the thickness direction. Therefore, when the load voltage is high, a problem may occur in the transmitted ultrasonic waves.

【0049】図7(a)は探触子11により得られるス
ペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を
示すグラフ図、図8(a)は探触子21aにより得られ
るスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波
形を示すグラフ図、図9(a)は探触子21bにより得
られるスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系
列波形を示すグラフ図である。なお、図7乃至9は探触
子に500Vの電圧を微小時間積荷したときの発信超音
波(AEセンサにより収集)にsin3((π/2)×
(f/(2.5×106))のフィルタをかけ、これを
X・exp(iωxt)とし、X/X・exp(iω
xt)を求め、これに後述の第1の処理プログラムの第
4例によるC1・C2のフィルタをかけたものである。
FIG. 7A is a graph showing a spectrum obtained by the probe 11, FIG. 7B is a graph showing a time-series waveform, and FIG. 8A is a graph showing a spectrum obtained by the probe 21a. 9B is a graph showing a time-series waveform, FIG. 9A is a graph showing a spectrum obtained by the probe 21b, and FIG. 9B is a graph showing a time-series waveform. . 7 to 9 show that the transmitted ultrasonic wave (collected by the AE sensor) when a voltage of 500 V is loaded on the probe for a short time is sin 3 ((π / 2) ×
(F / (2.5 × 10 6 )) multiplied by the filter, which was a X · exp (iω x t) , X / X · exp (iω
x t) is obtained by applying a C 1 · C 2 filter according to a fourth example of a first processing program described later.

【0050】探触子11による発信波は、波数が少なく
入力超音波として好適である。一方、探触子21a又は
21bによる発信波においては、複数の波が重畳してい
るため、入力超音波に好適とはいえない。
The wave transmitted from the probe 11 has a small wave number and is suitable as an input ultrasonic wave. On the other hand, in the transmitted wave from the probe 21a or 21b, since a plurality of waves are superimposed, it is not suitable for the input ultrasonic wave.

【0051】また、図5(a)及び(b)においては、
縁部12が設けられているが、このような縁部12がな
くセラミックス板が平板であっても電極がセラミックス
板の中心部分のみに設けられていれば十分な効果が得ら
れる。つまり、セラミックス板の周縁部に電極が形成さ
れていなければよい。
In FIGS. 5 (a) and 5 (b),
Although the edge portion 12 is provided, even if the ceramic plate is flat without such an edge portion 12, a sufficient effect can be obtained if the electrode is provided only in the center portion of the ceramic plate. That is, it is only necessary that the electrode is not formed on the peripheral portion of the ceramic plate.

【0052】次に、前述の各処理プログラムについて、
適宜、実測データを使用して具体的に説明する。図11
(a)及び(b)は実測に使用される鉄筋が埋め込まれ
たコンクリート塊を示す断面図である。実測に使用され
るコンクリート塊31は、一辺の長さが500mm、高
さが300mmの正方柱形状を有する。その中には、表
面又は裏面から50mm離れた位置に6本の直径が19
mmの鉄筋32が150mmの間隔で埋め込まれてい
る。また、表面から200mmの深さまで幅が2mmの
ひび割れが形成されている。
Next, for each of the above-described processing programs,
A specific description will be given using actual measurement data as appropriate. FIG.
(A) And (b) is sectional drawing which shows the concrete block in which the rebar used for actual measurement was embedded. The concrete mass 31 used for the actual measurement has a square pillar shape with a side length of 500 mm and a height of 300 mm. Among them, six diameters are 19 mm at a position 50 mm away from the front or back surface.
Reinforcing bars 32 of mm are embedded at intervals of 150 mm. Further, a crack having a width of 2 mm is formed from the surface to a depth of 200 mm.

【0053】このようなコンクリート塊31の超音波探
知測定を行った場合、鉄筋径路のたて波、よこ波及び直
接波33、ひび割れ径路のたて波及び表面波34、鉄筋
からの反射径路のたて波35a及び35b、コンクリー
ト塊底面からの反射径路のたて波36並びにコンクリー
ト塊底面角部からの反射径路のたて波37等が受信され
る。図12(a)はAEセンサにより測定した発信超音
波原波形のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)
は同じく時系列波形を示すグラフ図である。また、図1
3(a)は鉄筋の直上計測で発信探触子と、受信探触子
としてのAEセンサをひび割れを挟んで配置して測定し
た受信超音波原波形のフーリエスペクトルを示すグラフ
図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
When the ultrasonic detection measurement of such a concrete mass 31 is performed, the vertical wave, the side wave and the direct wave 33 on the reinforcing rod path, the vertical wave and the surface wave 34 on the cracking path, and the reflection path from the reinforcing rod. The vertical waves 35a and 35b, the vertical wave 36 of the reflection path from the bottom of the concrete block, and the vertical waves 37 of the reflection path from the corner of the bottom of the concrete block are received. FIG. 12A is a graph showing the Fourier spectrum of the transmitted ultrasonic original waveform measured by the AE sensor, and FIG.
FIG. 4 is a graph showing a time-series waveform. FIG.
3 (a) is a graph showing a Fourier spectrum of an original waveform of a received ultrasonic wave measured by arranging a transmitting probe and an AE sensor as a receiving probe with a crack interposed therebetween in a measurement directly above a reinforcing bar, and (b). FIG. 4 is a graph showing a time-series waveform.

【0054】先ず、第1の処理プログラムについて鉄筋
の直上位置での受信波を用いて説明する。第1の処理プ
ログラムは、前述のように、発信原波及び受信原波にロ
ーパスフィルタ及びハイパスフィルタ、又は正弦関数及
び余弦関数により表される特殊なフィルタをかけたり、
発信原波をその発信原波で除したもの及び受信原波をそ
の受信原波で除したものにローパスフィルタ及びハイパ
スフィルタ、又は正弦関数及び余弦関数により表される
特殊なフィルタ等をかけることにより、高強度超広帯域
の入力超音波及び受信超音波又は略受信超音波を得るた
めのものである。また、第1の処理プログラムには、以
下の5種類がある。
First, the first processing program will be described using a received wave at a position immediately above a reinforcing bar. As described above, the first processing program applies a special filter represented by a low-pass filter and a high-pass filter, or a sine function and a cosine function to the transmitted original wave and the received original wave,
By applying a low-pass filter and a high-pass filter, or a special filter represented by a sine function and a cosine function, to the transmission original wave divided by the transmission original wave and the reception original wave divided by the reception original wave , For obtaining input ultrasonic waves and received ultrasonic waves or nearly received ultrasonic waves of high intensity and ultra-wide band. The first processing program has the following five types.

【0055】第1例は、一般的なローパスフィルタ及び
ハイパスフィルタを入力波及び受信原波にかけるもので
ある。図14(a)はハイパスフィルタを示すグラフ
図、(b)はローパスフィルタを示すグラフ図である。
なお、図14(a)及び(b)において、フィルタの縦
軸最大値は1.0に規準化されている。ハイパスフィル
タFHは、図14(a)に示すように、例えば、110
kHzまでは単調に増加し、それ以上では一定である。
一方、ローパスフィルタFLは、図14(b)に示すよ
うに、例えば、120kHzまでは一定であり、それ以
上では単調に減少する。このようなハイパスフィルタ及
びローパスフィルタを入力超音波及び受信超音波にかけ
ることにより、任意の周波数帯で入力超音波に対応する
受信超音波を得ることが可能となる。図15(a)は前
記フィルタFH及びFLを入力超音波にかけた後、更にF
H1なるハイパスフィルタをかけて得られた入力超音波の
フーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時
系列波形を示すグラフ図である。また、図16(a)は
同様のフィルタリング処理で得られた受信波のフーリエ
スペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形
を示すグラフ図である。但し、図15(b)及び図16
(b)は後述の第3の処理プログラム(m=6)を適用
して表示されている。
In the first example, general low-pass filters and high-pass filters are applied to an input wave and a received original wave. FIG. 14A is a graph showing a high-pass filter, and FIG. 14B is a graph showing a low-pass filter.
In FIGS. 14A and 14B, the maximum value on the vertical axis of the filter is normalized to 1.0. As shown in FIG. 14A, the high-pass filter F H is, for example, 110
It increases monotonically up to kHz and remains constant above that frequency.
On the other hand, the low-pass filter F L, as shown in FIG. 14 (b), for example, is constant until 120 kHz, monotonically decreasing at higher. By applying such a high-pass filter and a low-pass filter to the input ultrasonic waves and the received ultrasonic waves, it is possible to obtain the received ultrasonic waves corresponding to the input ultrasonic waves in an arbitrary frequency band. FIG. 15A shows that after the filters F H and F L have been subjected to input ultrasonic waves,
FIG. 7 is a graph showing a Fourier spectrum of an input ultrasonic wave obtained by applying a high-pass filter H1 , and FIG. 7B is a graph showing a time-series waveform. FIG. 16A is a graph showing a Fourier spectrum of a received wave obtained by the same filtering process, and FIG. 16B is a graph showing a time-series waveform. However, FIGS. 15B and 16
(B) is displayed by applying a third processing program (m = 6) described later.

【0056】図15(b)に示すように、急峻で波数の
少ない入力超音波となっている。そして、図16(b)
に示す受信波では、急峻で波数の少ない反射波等の起生
が確認されるが、探触子直下の鉄筋を径路する (反射波
ではない)たて波、表面波及び直接波等は見かけ上消滅
している。また、ひび割れ底部を迂回するたて波を示す
ピークA1及び表面波を示すピークE1が大きく卓越し
ている。更に、コンクリ−ト底面側鉄筋からのたて波反
射波B1及びコンクリ−ト底面からのたて波反射波を示
すピークD1は他の起生波に比して若干小さい。これ
は,コンクリ−ト表面側鉄筋により超音波が遮断された
ことが原因である。更にまた、コンクリ−ト底面側斜方
向鉄筋からのたて波反射波を示すピークC1が大きく起
生している。これは、表面側鉄筋により超音波の指向方
向が変化させられたためである。
As shown in FIG. 15B, the input ultrasonic waves are steep and have a small wave number. Then, FIG.
In the received waves shown in (1), the occurrence of reflected waves with a steep and low wave number is confirmed, but vertical waves (not reflected waves), surface waves, direct waves, etc. that pass through the reinforcing bar directly under the probe (not reflected waves) are apparent. Has disappeared above. Further, a peak A1 indicating a vertical wave bypassing the bottom of the crack and a peak E1 indicating a surface wave are significantly prominent. Further, the reflected wave B1 from the reinforcing bar on the bottom side of the concrete and the peak D1 indicating the reflected wave from the bottom of the concrete are slightly smaller than the other generated waves. This is because the ultrasonic waves were cut off by the reinforcing bar on the concrete surface side. Furthermore, a peak C1 indicating a reflected wave reflected from the oblique reinforcing bar on the bottom side of the concrete is large. This is because the directivity direction of the ultrasonic wave was changed by the front-side rebar.

【0057】第2例は、sin曲線及びcos曲線から
構成される特殊関数によるフィルタ(第3のフィルタ)
を入力波及び受信原波にかけるものである。特殊関数フ
ィルタは、フィルタを特定する定数をfHLとしたとき、
例えば、下記数式1で示される。
The second example is a filter using a special function composed of a sin curve and a cos curve (third filter).
Is applied to the input wave and the received original wave. The special function filter, when the constant that specifies the filter is fHL ,
For example, it is represented by the following Equation 1.

【0058】[0058]

【数1】sin((π/2)×(f/(fHL/2)))
=2×sin((π/2)×(f/fHL))・cos
((π/2)×(f/fHL))
## EQU1 ## sin ((π / 2) × (f / ( fHL / 2)))
= 2 × sin ((π / 2) × (f / f HL )) · cos
((Π / 2) × (f / f HL ))

【0059】図17は特殊関数フィルタの一例を示すグ
ラフ図である。図17では、定数f HLは2.5×106
(Hz)とされ、全周波数帯において1.0のスペクト
ル値を有する関数に特殊関数フィルタがかけられてい
る。なお、図17に示す曲線は規格化されている。ま
た、特殊関数フィルタの他の例として、上述の関数をn
回乗じたものも使用することができる。つまり、特殊関
数は下記数式2で示される。
FIG. 17 is a graph showing an example of a special function filter.
It is a rough figure. In FIG. 17, the constant f HLIs 2.5 × 106
(Hz), and a spectrum of 1.0 in all frequency bands
Functions with special values are filtered by a special function
You. The curve shown in FIG. 17 is standardized. Ma
Further, as another example of the special function filter, the above function is represented by n
Multipliers can also be used. In other words,
The number is represented by the following equation (2).

【0060】[0060]

【数2】 sinn((π/2)×(f/(fHL/2)))## EQU2 ## sin n ((π / 2) × (f / ( fHL / 2)))

【0061】図18は特殊関数フィルタ(第3のフィル
タ)の他の例(n=8)を示すグラフ図である。このよ
うな特殊関数フィルタを入力超音波及び受信超音波にか
けることにより、任意の周波数帯で入力超音波に対応す
る受信超音波を得ることが可能となる。以下、sin
((π/2)×(f/fHL))をC1、cos((π/
2)×(f/fHL))をC2と記す。
FIG. 18 is a graph showing another example (n = 8) of the special function filter (third filter). By applying such a special function filter to the input ultrasonic wave and the received ultrasonic wave, it is possible to obtain a received ultrasonic wave corresponding to the input ultrasonic wave in an arbitrary frequency band. Below, sin
((Π / 2) × (f / f HL )) is converted to C 1 , cos ((π /
2) × a (f / f HL)) referred to as C 2.

【0062】第3例は、入力波X・exp(iωxt)
及び受信原波Y・exp(iωyt)の代わりに、X/
X・exp(iωxt)及びY/Y・exp(iωyt)
を夫々入力波及び略受信波とし、これらに一般的なロ−
パスフィルタ又はハイパスフィルタを周波数軸上でかけ
るものである。なお、略受信波とは、受信波Y・exp
(iωyt)に対してY/Y・exp(iωyt)をいう
ものとする。図19(a)は鉄筋直上計測における入力
超音波X及び受信原波Yを示すグラフ図、(b)は鉄筋
直上計測における入力超音波X及び伝達関数Y/Xを示
すグラフ図である。図19(a)及び(b)に示すよう
に、受信原波Yを入力波Xで除した場合、入力波スペク
トルXの谷に該当する周波数帯で鋭いピ−クを持ったス
ペクトルが多数生じている。これは伝達関数Y/Xの計
算により必然的に生ずる誤ったスペクトルである。そし
て、この誤ったスペクトルは反射波の特定に悪い影響を
与える。従って、この誤ったスペクトルを取り除いた略
受信波を求めて、反射波の起生時刻を特定するわけであ
る。
[0062] The third example, the input wave X · exp (iω x t)
And instead of the received original wave Y · exp (iω y t), X /
X · exp (iω x t) and Y / Y · exp (iω y t)
Are the input wave and the substantially received wave, respectively.
A pass filter or a high-pass filter is applied on the frequency axis. Note that the substantially received wave is the received wave Y · exp
We shall refer to a Y / Y · exp (iω y t) relative (iω y t). FIG. 19A is a graph showing the input ultrasonic wave X and the received original wave Y in the measurement directly above the reinforcing bar, and FIG. 19B is a graph showing the input ultrasonic wave X and the transfer function Y / X in the measurement just above the reinforcing bar. As shown in FIGS. 19A and 19B, when the received original wave Y is divided by the input wave X, many spectra having sharp peaks occur in the frequency band corresponding to the valley of the input wave spectrum X. ing. This is an erroneous spectrum necessarily resulting from the calculation of the transfer function Y / X. This wrong spectrum has a bad influence on the identification of the reflected wave. Therefore, the occurrence time of the reflected wave is specified by obtaining a substantially received wave from which the erroneous spectrum has been removed.

【0063】そこで、伝達関数Y/Xでその伝達関数を
除することにより、入力超音波X/X・exp(iωx
t)に対する略受信波をY/Y・exp(iωyt)と
し、これらに一般的ローパスフィルタ/ハイパスフィル
タを適用し任意の周波数帯で高強度広帯域の入力超音波
と対応する略受信波を得ることを考える。この場合、波
Y/X・exp(iωyt)と波Y/Y・exp(iωy
t)とでは、各反射波の振幅に相違はあるが、その起生
時刻は一致しているので、何ら問題なく起生時刻を特定
することができる。
Therefore, by dividing the transfer function by the transfer function Y / X, the input ultrasonic wave X / X · exp (iω x
The substantially received wave corresponding to t) is set to Y / Y · exp (iω y t), and a general low-pass filter / high-pass filter is applied to these, and a substantially received wave corresponding to a high-intensity broadband input ultrasonic wave in an arbitrary frequency band is obtained. Think about getting. In this case, the wave Y / X · exp (iω y t) and the wave Y / Y · exp (iω y
In t), although the amplitudes of the reflected waves are different, the birth times coincide, so that the birth times can be specified without any problem.

【0064】次に、第4例について説明する。第4例
は、第3例におけるローパスフィルタ及びハイパスフィ
ルタの代わりに、第2例で説明したsin関数及びco
s関数から構成される特殊関数をフィルタ(第3のフィ
ルタ)として使用するものである。図20(a)はAE
(アコースティックエミッション)センサによる受信波
のスペクトルYに第1の処理プログラムの第4例を適用
して得たF・Y/Yを示すグラフ図、(b)は同じく時
系列波形を示すグラフ図である。受信原波は、図20に
示すように、多数の林立するスペクトル成分を有する。
これらのスペクトル成分は反射波等のその伝達距離に応
じた共振振動数に対応するものである。しかし、第4例
では、Y・exp(iωyt)をY/Y・exp(iωy
t)と変換しているので、共振振動数におけるスペクト
ル値及び非共振振動数におけるスペクトル値の双方が
1.0となる。このため、広帯域略受信波スペクトル
(F・Y/Y)において、非共振の波が卓越して認識さ
れるようになり、起生時刻が遅い反射波及び遠方からの
反射波等の振幅が減少し、第1例の共振波を用いた図1
6の解析結果と、反射波等の起生状況が異なってくる。
Next, a fourth example will be described. In the fourth example, instead of the low-pass filter and the high-pass filter in the third example, the sine function and the co function described in the second example are used.
A special function composed of the s function is used as a filter (third filter). FIG. 20A shows AE
(Acoustic emission) A graph showing FY / Y obtained by applying the fourth example of the first processing program to the spectrum Y of the wave received by the sensor, and (b) is a graph showing the time-series waveform. is there. As shown in FIG. 20, the received original wave has a large number of standing spectral components.
These spectral components correspond to the resonance frequency corresponding to the transmission distance of the reflected wave or the like. However, in the fourth example, Y · exp (iω y t) is changed to Y / Y · exp (iω y
t), both the spectrum value at the resonance frequency and the spectrum value at the non-resonance frequency are 1.0. For this reason, in the broadband substantially received wave spectrum (FY / Y), non-resonant waves are recognized more prominently, and the amplitudes of reflected waves having a late onset time and reflected waves from a distance are reduced. FIG. 1 using the resonance wave of the first example.
The analysis result of No. 6 differs from the occurrence of reflected waves.

【0065】即ち、ひび割れ底部を迂回するたて波のピ
ークA1が卓越し、これより遠方からの反射波は、径路
35bからのたて波反射のピークC1が残存しているこ
とを除き、全て消滅している。そして、近距離径路の波
のうち、鉄筋を介する径路33の直接波のピークF1が
浮かび上がっている。
That is, the peak A1 of the vertical wave bypassing the bottom of the crack is dominant, and the reflected waves from farther than this are all except that the peak C1 of the vertical wave reflection from the path 35b remains. Has disappeared. The peak F1 of the direct wave of the path 33 via the reinforcing bar among the waves of the short-range path emerges.

【0066】また、第5例は、第3例又は第4例をより
高精度化するものである。図21(a)はAEセンサに
より収録された入力波Xに第2例のフィルタC1を乗じ
て高周波成分を増幅した超音波のスペクトルを示すグラ
フ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図であ
る。また、図22(a)はX/Xのスペクトルを示すグ
ラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図であ
る。図21(b)と図22(b)との時系列波形を比較
すると、後者では実際の入力波の前後にX/Xの計算に
より生じた波が起生している。
The fifth example is to improve the accuracy of the third or fourth example. FIG. 21 (a) graph showing the spectrum of ultrasonic waves amplify a high frequency component by multiplying the filter C 1 of the second example in the recorded input wave X by the AE sensor, indicating the (b) is also a time-series waveform FIG. FIG. 22A is a graph showing an X / X spectrum, and FIG. 22B is a graph showing a time-series waveform. Comparing the time-series waveforms of FIG. 21B and FIG. 22B, in the latter case, a wave generated by the calculation of X / X occurs before and after the actual input wave.

【0067】X/Xの計算が行われた波には、入力波に
はほとんど含まれていない振動数成分の波が多量に含ま
れている。従って、略受信波Y/Y・exp(iω
yt)の中にもこの振動数成分の波が多量に含まれるこ
とになる。このような振動数成分の波をできるだけ略受
信波より除去することができれば、反射波等の抽出精度
を向上できる。第5例はかかる振動数成分の波を除去し
ようとするものである。図23(a)は後述の第5の処
理プログラムによる時系列波の切り出しにより不要な起
生波を人為的に取り除くことで、入力超音波にもともと
含まれていない、又は微小であったスペクトル成分を小
さく、含まれていた成分をより大きくしたスペクトルを
示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ
図である。この処理によりX/X=1.0で表される関
数がFeのようなC1・Xにある程度相似した関数(第4
のフィルタ)に変化する。即ち、入力超音波に含まれて
いない振動数成分がより小さくなり含まれている成分が
より大きくなった関数が得られる。
The wave subjected to the calculation of X / X contains a large amount of waves of frequency components which are hardly contained in the input wave. Therefore, the substantially received wave Y / Y · exp (iω
yt ) also contains a large amount of this frequency component wave. If the wave of such a frequency component can be substantially removed from the received wave as much as possible, the extraction accuracy of the reflected wave and the like can be improved. The fifth example is to remove such a frequency component wave. FIG. 23 (a) shows a spectral component which was originally not included in the input ultrasonic wave or was minute by removing unnecessary generated waves artificially by cutting out a time-series wave by a fifth processing program described later. Is a graph showing a spectrum in which is smaller and the contained component is larger, and FIG. 4B is a graph showing a time-series waveform. Function function represented by X / X = 1.0 This process is somewhat similar to C 1 · X, such as F e (Fourth
Filter). That is, a function is obtained in which the frequency component not included in the input ultrasonic wave is smaller and the component included therein is larger.

【0068】従って、第3例及び第4例におけるY/Y
・exp(iωyt)の替わりにFe・Y/Y・exp
(iωyt)を略受信波とすれば、入力超音波が持たな
い振動数成分又は持っても微小な振動数成分が略受信波
から除去される。
Therefore, Y / Y in the third and fourth examples
・ F e・ Y / Y ・ exp instead of exp (iω y t)
Assuming that (iω y t) is a substantially received wave, a frequency component that the input ultrasonic wave does not have or a minute frequency component that does have is removed from the substantially received wave.

【0069】解析装置4での実際の処理方法としては、
探知で使用する超音波発信探触子毎にあらかじめこの関
数Feをフィルタとして数値デ−タで準備しておきFe
X/X・exp(iωyt)及びFe・Y/Y・exp
(iωyt)の計算がCPU又はDSP4eにより行わ
れる。
The actual processing method in the analyzer 4 is as follows.
This function F e is prepared in advance as a filter with numerical data for each ultrasonic transmission probe used in the detection, and F e.
X / X · exp (iω y t) and F e · Y / Y · exp
The calculation of (iω y t) is performed by the CPU or the DSP 4e.

【0070】以上、第1の処理プログラムを整理すると
以下のようになる。ここでは、入力超音波をX・exp
(iωxt)、受信原波をY・exp(iωyt)とす
る。
The first processing program is arranged as follows. Here, the input ultrasonic wave is X · exp
(Iω x t), the received original wave and Y · exp (iω y t) .

【0071】第1例は、X・exp(iωxt)及びY
・exp(iωyt)にローパスフィルタ又はハイパス
フィルタをかけるものである。
[0071] The first example, X · exp (iω x t ) and Y
A low-pass filter or a high-pass filter is applied to exp (iω y t).

【0072】第2例は、X・exp(iωxt)及びY
・exp(iωyt)にsin関数又はcos関数から
なるフィルタ(第3のフィルタ)をかけるものである。
[0072] The second example, X · exp (iω x t ) and Y
A filter (third filter) composed of a sin function or a cos function is applied to exp (iω y t).

【0073】第3例は、X/X・exp(iωxt)及
びY/Y・exp(iωyt)にローパスフィルタ又は
ハイパスフィルタをかけるものである。
[0073] The third example is intended to apply a low-pass filter or high pass filter to the X / X · exp (iω x t) and Y / Y · exp (iω y t).

【0074】第4例は、X/X・exp(iωxt)及
びY/Y・exp(iωyt)にsin関数又はcos
関数からなるフィルタ(第3のフィルタ)をかけるもの
である。
In the fourth example, the sine function or cos is used for X / X · exp (iω x t) and Y / Y · exp (iω y t).
This is to apply a filter composed of functions (third filter).

【0075】第5例は、第4のフィルタFEを用いて得
られるFE・X/X・exp(iωxt)及びFE・Y/
Y・exp(iωyt)に、例えばsin関数又はco
s関数からなるフィルタ(第3のフィルタ)をかけるも
のである。
[0075] The fifth example, the fourth filter obtained using F E F E · X / X · exp (iω x t) and F E · Y /
In Y · exp (iω y t), for example, sin function or co
A filter (third filter) composed of an s function is applied.

【0076】次に、第2の処理プログラムについて説明
する。第2の処理プログラムは、前述のように、掃引処
理である。そして、第2の処理プログラムには、以下の
4種類がある。
Next, the second processing program will be described. The second processing program is a sweep processing as described above. The second processing program has the following four types.

【0077】第1例は、一般的なローパスフィルタ及び
ハイパスフィルタを入力原波X・exp(iωxt)及
び受信原波Y・exp(iωyt)又は入力原波をこの
入力原波で除したX/X・exp(iωxt)及び略受
信波Y/Y・exp(iωyt)にかけ、これらのフィ
ルタの開始周波数を逐次変更するものである。図24は
ハイパスフィルタ及びローパスフィルタを示すグラフ図
である。なお、フィルタの開始周波数は任意に決定され
る。
[0077] The first example, enter a common low-pass and high-pass filters HaraNami X · exp (iω x t) and the reception HaraNami Y · exp (iω y t) or the input original waves in this original input wave subjected to dividing the X / X · exp (iω x t) and substantially received wave Y / Y · exp (iω y t), it is to change the starting frequency of these filters sequentially. FIG. 24 is a graph showing a high-pass filter and a low-pass filter. Note that the start frequency of the filter is arbitrarily determined.

【0078】第2例は、周波数の全領域で1.0となる
スペクトル値を有する関数にsin k((π/2)×
(f/fHL))及びcosk((π/2)×(f/
HL))を乗じて得た関数の最大値を1.0に基準化し
sink((π/2)×(f/(fHL/2)))を求
め、これにcosn((π/2)×(f/fHL))又は
sinn((π/2)×(f/fHL))を乗じた下記数
式3又は数式4に示す関数をフィルタ(第5のフィル
タ)として使用する。
In the second example, the value is 1.0 in the entire frequency range.
Sin to a function with spectral values k((Π / 2) ×
(F / fHL)) And cosk((Π / 2) × (f /
fHLThe maximum value of the function obtained by multiplying by)) is normalized to 1.0.
sink((Π / 2) × (f / (fHL/ 2)))
This, this is cosn((Π / 2) × (f / fHL)) Or
sinn((Π / 2) × (f / fHL)) Multiplied by
Filter the function shown in Equation 3 or Equation 4 (fifth filter
To use as

【0079】[0079]

【数3】sink((π/2)×(f/(fHL
2)))・cosn((π/2)×(f/fHL))
## EQU3 ## sin k ((π / 2) × (f / (f HL /
2))) · cos n ((π / 2) × (f / f HL ))

【0080】[0080]

【数4】sink((π/2)×(f/(fHL
2)))・sinn((π/2)×(f/fHL))
## EQU4 ## sin k ((π / 2) × (f / (f HL /
2))) · sin n ((π / 2) × (f / f HL ))

【0081】図25は数式3に示す関数によるフィルタ
を示すグラフ図であり、その最大値を1.0に基準化し
て示している。図25において、kは4、fHLは2.5
×106Hzである。また、nを1乃至405の間で任
意に変化させることにより、フィルタ関数を高周波側か
ら低周波側へと推移させている。数式4を用いれば、フ
ィルタ関数を低周波側から高周波側へと推移させたもの
となる。そして、第1の処理プログラムにより求められ
た入力波並びにこれに対応する受信波及び略受信波に上
述のフィルタ関数を周波数軸上でかけることにより、任
意の周波数帯において高強度かつ広帯域の入力超音波及
び(略)受信波を得ることができる。
FIG. 25 is a graph showing a filter based on the function shown in Equation 3, with the maximum value being normalized to 1.0. In FIG. 25, k is 4, f HL is 2.5
× 10 6 Hz. Also, the filter function is shifted from the high frequency side to the low frequency side by arbitrarily changing n between 1 and 405. Using Expression 4, the filter function is shifted from the low frequency side to the high frequency side. Then, by applying the above-described filter function on the frequency axis to the input wave obtained by the first processing program and the corresponding received wave and substantially received wave, a high-intensity and wide-band input ultrasonic wave in an arbitrary frequency band is obtained. And (substantially) a received wave.

【0082】なお、CPU又はDSP4eにより計測毎
に上述のフィルタ関数を求めることも可能であるが、処
理時間を短縮させるために以下の方法を採ることが望ま
しい。予め、1乃至30個程度のjに対してフィルタ関
数FiLT(j)を用意しておく。次に、広帯域入力超
音波に対してはFiLT(j)・X・exp(iω
xt)、広帯域受信超音波に対してはFiLT(j)・
Y・exp(iωyt)、広帯域略受信波に対してはF
iLT(j)・Y/Y・exp(iωyt)で表される
掃引計算をCPU又はDSP4eに計算させる。そし
て、これらの時系列波をリアルタイムで表示させる。
Although the above-described filter function can be obtained for each measurement by the CPU or the DSP 4e, the following method is desirably employed to reduce the processing time. A filter function FiLT (j) is prepared for about 1 to 30 j in advance. Next, for a broadband input ultrasonic wave, FiLT (j) · X · exp (iω
x t), FiLT (j) · for broadband receiving ultrasonic
Y · exp (iω y t), F for broadband substantially received waves
iLT (j) · Y / Y · exp sweep calculations represented by (iω y t) to be calculated in CPU or DSP4e. Then, these time series waves are displayed in real time.

【0083】第3例は、周波数の全領域で1.0のスペ
クトル値を有する関数に下記数式5に示す関数を乗じ、
その最大値を1.0に規格化した関数をフィルタ(第5
のフィルタ)として使用する。
In the third example, a function having a spectrum value of 1.0 in the entire frequency range is multiplied by a function expressed by the following equation (5).
A function whose maximum value is normalized to 1.0 is filtered (No. 5).
Filter).

【0084】[0084]

【数5】sinn((π/2)×(f/fHL))・co
n((π/2)×(f/fHL))
## EQU5 ## sin n ((π / 2) × (f / f HL )) · co
s n ((π / 2) × (f / f HL ))

【0085】第3例においては、fHLの値を変化させる
ことにより、高周波側から低周波側又はその反対方向に
掃引を行うことが可能である。図26はnが2であると
きの種々のfHLにおけるフィルタ関数を示すグラフ図で
ある。
In the third example, it is possible to sweep from the high frequency side to the low frequency side or the opposite direction by changing the value of f HL . FIG. 26 is a graph showing filter functions at various f HL when n is 2.

【0086】そして、第4例は、第2例、第3例で説明
したフィルタ関数から任意に極大値を与える周波数が所
望の周波数にある関数を取り出しそれ(第6のフィル
タ)を高周波側から低周波側の方向又はその逆方向に自
由自在に移動させ掃引を行う。図27はフィルタ関数の
掃引を示すグラフ図である。
In the fourth example, a function having a frequency at which a local maximum value is arbitrarily given at a desired frequency is extracted from the filter functions described in the second and third examples, and the function (sixth filter) is extracted from the high frequency side. Sweep is performed by freely moving in the direction on the low frequency side or in the opposite direction. FIG. 27 is a graph showing sweeping of the filter function.

【0087】第2例、第3例及び第4例においては、s
in関数又はcos関数からなる特殊関数により掃引が
行われるので、反射波の前後に山及び谷の数の多い波が
起生しない。又は、起生していてもその数は少ない。こ
の現象について説明する。
In the second, third and fourth examples, s
Since the sweep is performed by the special function including the in function or the cos function, a wave having a large number of peaks and valleys does not occur before and after the reflected wave. Or, even if it has occurred, its number is small. This phenomenon will be described.

【0088】入力超音波並びに受信波及び略受信波は、
時系列上での加減算でも求めることができる。ここで
は、下記数式6で示される時系列波y(t)を使用して
説明する。
The input ultrasonic wave and the reception wave and the substantially reception wave are:
It can also be obtained by addition and subtraction on a time series. Here, the description will be made using a time-series wave y (t) represented by the following Expression 6.

【0089】[0089]

【数6】y(t)=a0+Σn=1 kncos(nωt)+
Σn=1 knsin(nωt)
Y (t) = a 0 + Σ n = 1 k a n cos (nωt) +
Σ n = 1 k b n sin (nωt)

【0090】但し、tは時間、ωは角速度、a0、an
びbnは係数、k及びnは正数である。そして、上記関
数y(t)について下記数式7及び8の加減算を行う。
[0090] However, t is time, ω is the angular velocity, is a 0, a n and b n coefficient, k and n is a positive number. Then, addition and subtraction of the following equations 7 and 8 are performed on the function y (t).

【0091】[0091]

【数7】 g1(t)=1/2×(y(t)−y(t+Δt))G 1 (t) = 1 / × (y (t) −y (t + Δt))

【0092】[0092]

【数8】 g2(t)=1/2×(y(t)+y(t−Δt))G 2 (t) = 1 / × (y (t) + y (t−Δt))

【0093】更に、簡単のためnωがRである成分を取
り出し、数式6をy(t)=aRcos(Rt)+bR
in(Rt)とする。更にまた、Δtを1/2fHL=1
/(2×2.5×106)とすると、数式7及び8は下
記数式9乃至12で示される。
Further, for simplicity, a component in which nω is R is extracted, and Expression 6 is converted to y (t) = a R cos (Rt) + b R s
in (Rt). Furthermore, Δt is set to 1 / 2f HL = 1
Assuming /(2×2.5×10 6 ), Equations 7 and 8 are represented by Equations 9 to 12 below.

【0094】[0094]

【数9】g1(t)=C1(aRcos(Rt)+bRsi
n(Rt))
G 1 (t) = C 1 (a R cos (Rt) + b R si
n (Rt))

【0095】[0095]

【数10】g2(t)=C2(aRcos(Rt)+bR
in(Rt))
G 2 (t) = C 2 (a R cos (Rt) + b R s
in (Rt))

【0096】[0096]

【数11】C1=sin((π/2)×(R/(2.5
×106)))
C 1 = sin ((π / 2) × (R / (2.5
× 10 6 )))

【0097】[0097]

【数12】C2=cos((π/2)×(R/(2.5
×106)))
C 2 = cos ((π / 2) × (R / (2.5
× 10 6 )))

【0098】このC1及びC2が第1の処理プログラムの
第2例、第4例及び第5例並びに第2の処理プログラム
の第2例、第3例及び第4例で示したフィルタ関数であ
る。
C 1 and C 2 are the filter functions shown in the second, fourth, and fifth examples of the first processing program and the second, third, and fourth examples of the second processing program. It is.

【0099】次に、このC1及びC2関数を用いて得られ
る入力超音波及び略受信超音波の特性について時系列波
上で説明する。図28(a)は関数y(t)を示すグラ
フ図、(b)は関数y(t−Δt)を示すグラフ図、
(c)は関数y(t)と関数y(t−Δt)との和を示
すグラフ図である。
Next, the characteristics of the input ultrasonic wave and the substantially received ultrasonic wave obtained by using the C 1 and C 2 functions will be described on a time-series wave. FIG. 28A is a graph showing a function y (t), FIG. 28B is a graph showing a function y (t−Δt),
(C) is a graph showing the sum of the function y (t) and the function y (t−Δt).

【0100】関数y(t)に2C2フィルタをかける場
合、波形の演算においては、関数y(t)とこれを微小
時間(Δt)だけ右側にずらせた関数y(t−Δt)との
和であるg(t)=y(t)+y(t−Δt)を計算す
ればよい。Δtは小さいほど好ましいが、ここでは、簡
単のため、波の周期をt0としてΔtをt0/4としてい
る。
When applying a 2C 2 filter to the function y (t), in the calculation of the waveform, the sum of the function y (t) and the function y (t−Δt) shifted to the right by a small time (Δt) is used. G (t) = y (t) + y (t- [Delta] t) may be calculated. Although Δt is preferably as small as, here, for simplicity, has a Δt period of the wave as t 0 and t 0/4.

【0101】図29(a)は関数g(t)を示すグラフ
図、(b)は関数g(t+Δt)を示すグラフ図、
(c)は関数g(t)と関数g(t+Δt)との和を示
すグラフ図である。
FIG. 29A is a graph showing a function g (t), FIG. 29B is a graph showing a function g (t + Δt),
(C) is a graph showing the sum of the function g (t) and the function g (t + Δt).

【0102】更に、関数y(t)に2C2フィルタをか
けることは、関数g(t)とこれを微小時間(Δt)だけ
左側にずらせた関数g(t+Δt)との和であるh
(t)=g(t)+g(t+Δt)を計算することを意
味する。
Further, applying a 2C 2 filter to the function y (t) is equivalent to the sum of a function g (t) and a function g (t + Δt) obtained by shifting the function g (t) to the left by a short time (Δt).
This means calculating (t) = g (t) + g (t + Δt).

【0103】この関数h(t)を求める演算をn回繰り
返すと、周期がt0であったy(t)で示される関数は
0+2n・Δtの周期が支配的な低周期の波に変化
し、その振幅は増幅される。
When the operation for obtaining the function h (t) is repeated n times, the function represented by y (t) having a period of t 0 becomes a low-period wave in which the period of t 0 + 2n · Δt is dominant. And its amplitude is amplified.

【0104】また、2C2フィルタの替わりに2C1フィ
ルタをかけることは、前述の波の加算の替わりに減算を
行い、g(t)=y(t)−y(t−Δt)及びh
(t)=g(t)−g(t+Δt)を計算することを意
味する。
[0104] Furthermore, applying a 2C 1 filter instead of 2C 2 filter performs subtraction instead of addition of the wave above, g (t) = y ( t) -y (t-Δt) and h
This means calculating (t) = g (t) -g (t + Δt).

【0105】この場合、関数h(t)を求める演算をn
回繰り返すと、y(t)なる波は高周波の波に逐次変化
していき、その振幅が増幅してくる。
In this case, the operation for finding the function h (t) is n
When it is repeated twice, the wave y (t) changes sequentially to a high-frequency wave, and its amplitude is amplified.

【0106】次に、Δtを極めて小さくした場合の例に
ついて説明する。図30(a)は中心周波数が1.25
MHzの広帯域の周波数を有する反射波のスペクトルを
示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ
図である。この波にC2関数をフィルタとした場合のh
(t)を求める演算をΔt=0.2μ秒として複数回行
う。図31は図30の反射波に図28と図29の演算を
1つの組としてn回行ったグラフ図であって、(a)は
n=0回、(b)はn=5回、(c)はn=20回、
(d)はn=100回の演算を行ったものである。図3
1(a)乃至(d)に示すように、演算回数nが大きく
なるほど、反射波の周期がt0+n・Δtの如く長周期
側に徐々に推移し、その起生時刻が早くなる。
Next, an example in which Δt is made extremely small will be described. FIG. 30A shows that the center frequency is 1.25.
FIG. 4 is a graph showing a spectrum of a reflected wave having a wide frequency band of MHz, and FIG. 4B is a graph showing a time-series waveform. H when a C 2 function is used as a filter for this wave
The calculation for (t) is performed a plurality of times with Δt = 0.2 μsec. FIG. 31 is a graph in which the calculations of FIGS. 28 and 29 are performed n times on the reflected wave of FIG. 30 as one set, where (a) is n = 0 times, (b) is n = 5 times, c) is n = 20 times,
(D) is obtained by performing n = 100 calculations. FIG.
As shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d), as the number of operations n increases, the period of the reflected wave gradually transitions to the longer period side such as t 0 + n · Δt, and the time of occurrence thereof becomes earlier.

【0107】次に、図32は図31に示す時系列波形の
反射波のスペクトルを示すグラフ図であり、図31
(a)に対応するスペクトルにC2 2n=cos2n((π
/2)×(f/(2.5×106)))を乗じたものと
なっている。従って、ΔtとfHLとの間には、Δt=1
6/2fHL(μ秒)の関係が成り立つ。
FIG. 32 is a graph showing the spectrum of the reflected wave of the time-series waveform shown in FIG.
In the spectrum corresponding to (a), C 2 2n = cos 2n ((π
/2)×(f/(2.5×10 6 ))). Therefore, between Δt and f HL , Δt = 1
0 6 / relationship 2f HL (μ s) is established.

【0108】図33(a)は図30に示す反射波に62
5MHzのローパスフィルタをかけた結果のスペクトル
を示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラ
フ図である。また、図34(a)は図30に示す反射波
に625MHzのカッティングをかけた結果のスペクト
ルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグ
ラフ図である。これらの処理によれば、当初1周期分の
波形であったものが多くの山谷を持った波に変化してい
る。一方、先述の特殊関数の掃引ではこの様な現象は生
じていなかった。また、初め高周波の反射波であったも
のが中心周波数が低周波側に移動していくに連れて、こ
の反射波が徐々に低周波の波に変化して行きその振幅が
増幅していた。
FIG. 33A shows that the reflected wave shown in FIG.
FIG. 6 is a graph showing a spectrum obtained by applying a low-pass filter of 5 MHz, and FIG. 7B is a graph showing a time-series waveform. FIG. 34A is a graph showing a spectrum obtained by cutting the reflected wave shown in FIG. 30 at 625 MHz, and FIG. 34B is a graph showing a time-series waveform. According to these processes, a waveform having one cycle at the beginning is changed into a wave having many peaks and valleys. On the other hand, such a phenomenon did not occur in the sweep of the special function described above. In addition, as the center frequency of a reflected wave of high frequency initially shifted to the lower frequency side, the reflected wave gradually changed to a lower frequency wave and the amplitude thereof was amplified.

【0109】但し、上述の事柄は一般的なローパス/ハ
イパスフィルタが使用不可能であることを示すものでは
ない。後述の第3の処理プログラムを適用することによ
り、一般的なローパス/ハイパスフィルタも使用可能と
なる。図35はローパスフィルタを使用した場合の時系
列波形ym(t)を示すグラフ図であって、(a)はm
=1、(b)はm=2、(c)はm=4である。また、
図36はカッティングを使用した場合の時系列波形ym
(t)を示すグラフ図であって、(a)はm=1、
(b)はm=2、(c)はm=4である。
However, the above does not mean that a general low-pass / high-pass filter cannot be used. By applying a third processing program described later, a general low-pass / high-pass filter can be used. FIG. 35 is a graph showing a time-series waveform y m (t) when a low-pass filter is used.
= 1, (b) is m = 2, and (c) is m = 4. Also,
FIG. 36 shows a time-series waveform y m when cutting is used.
It is a graph which shows (t), (a) is m = 1,
(B) is m = 2, and (c) is m = 4.

【0110】図35及び36に示すように、mが大きく
なるに連れて、見かけ上、波数の少ない波が発現してい
る。つまり、一般的ローパスフィルタ/ハイパスフィル
タもコンクリート厚等のミリ単位の精度を必要としない
探知には十分利用できる。
As shown in FIGS. 35 and 36, as m becomes larger, apparently smaller waves appear. In other words, a general low-pass filter / high-pass filter can be sufficiently used for detection that does not require the accuracy of millimeters such as concrete thickness.

【0111】次に、第2の処理プログラムの第3例を使
用した計測例について説明する。ここでは、前述の図2
0(b)に示す反射波に第2の処理プログラムの第3例
を適用する。図37は第3例における略受信波スペクト
ルを示すグラフ図である。また、図38は図37に対応
する時系列波形を示すグラフ図であって、(a)はf HL
が1.25×106、(b)はfHLが0.625×1
6、(c)はfHLが0.3125×106である。な
お、図中に表示する数値は超音波の発信時刻で補正され
たものである。
Next, the third example of the second processing program is used.
A measurement example used will be described. Here, FIG.
Third example of the second processing program for the reflected wave shown in FIG.
Apply FIG. 37 shows a substantially received wave spectrum in the third example.
FIG. FIG. 38 corresponds to FIG.
FIG. 7 is a graph showing a time-series waveform of the waveforms shown in FIG. HL
Is 1.25 × 106, (B) is fHLIs 0.625 × 1
06, (C) is fHLIs 0.3125 × 106It is. What
Note that the values displayed in the figure are corrected by the ultrasonic transmission time.
It is a thing.

【0112】fHL=1.25×106Hzでは、75.
9μ秒に大きな振幅の起生波のピークが、そしてそのす
ぐ後方 89.0μ秒に小さな振幅の起生波のピークが
生じている。前者が貫通鉄筋を介して迂回する波33を
示すピークF2であり、後者が波34を示すピークA2
である。
At f HL = 1.25 × 10 6 Hz, 75.
There is a large amplitude wake wave peak at 9 μs and a small amplitude wake wave peak immediately 89.0 μs behind it. The former is a peak F2 indicating a wave 33 detouring through a penetrating rebar, and the latter is a peak A2 indicating a wave 34.
It is.

【0113】また、fHL=0.625×106Hzで
は、ピークF2とA2とでその振幅が逆転し、fHL
0.3125×106Hzでは、ピークF2が消滅して
いる。これは、前述のように、高周波の波は、より遠方
から伝達する波の振幅は大きく減小し、少しでも近場か
ら伝達する波の振幅が相対的に大きく増幅し、低周波の
波になると、もともと勢力の大きい遠方からの波が減衰
することなく浮かび上がってくるからである。
[0113] In the f HL = 0.625 × 10 6 Hz , the amplitude is reversed between the peaks F2 and A2, f HL =
At 0.3125 × 10 6 Hz, the peak F2 has disappeared. This is because, as described above, the high-frequency wave greatly reduces the amplitude of the wave transmitted from a far distance, and the amplitude of the wave transmitted from the near field is amplified relatively large even if it is a little. This is because waves from far away, where power is originally large, emerge without attenuation.

【0114】次に、第3の処理プログラムについて説明
する。第3の処理プログラムは、前述のように、第2の
処理プログラムにより得られた時系列波をm乗するもの
である。
Next, the third processing program will be described. As described above, the third processing program is for raising the time-series wave obtained by the second processing program to the m-th power.

【0115】図39(a)は第1の処理プログラムの第
2例及び第2の処理プログラムの第2例によるフィルタ
をかけられた300kHz近傍を中心周波数とする広帯
域受信波のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)
はその時系列波形を示すグラフ図である。ここでは、鉄
筋直上位置における受信波Yに、第1の処理プログラム
の第2例によるフィルタC1 4(fHL=2.5×106
z)及び第2の処理プログラムの第2例によるフィルタ
2 60(fHL=2.5×106Hz)がかけられている。
図39(b)においては、振幅が大きい波の起生が確認
できる。これらの波はいずれかの境界からの反射波又は
迂回波である。また、中心周波数300kHzという比
較的低周波での波の取り出しであるため、各反射波等は
数回の繰り返しの波となり、これ等の波が重畳したもの
として起生していることになる。
FIG. 39 (a) is a graph showing the Fourier spectrum of a broadband received wave having a center frequency around 300 kHz filtered by the second example of the first processing program and the second example of the second processing program. Figure, (b)
Is a graph showing the time-series waveform. Here, the received wave Y in rebar position directly above, the first processing filter C 1 4 according to the second example of the program (f HL = 2.5 × 10 6 H
Filter C 2 60 according to a second example of z) and a second processing program (f HL = 2.5 × 10 6 Hz) is applied.
In FIG. 39B, generation of a wave having a large amplitude can be confirmed. These waves are reflected waves or detour waves from either boundary. In addition, since the wave is extracted at a relatively low frequency of 300 kHz center frequency, each reflected wave or the like is a wave that is repeated several times, and is generated as a superposition of these waves.

【0116】図40(a)乃至(c)は第3の処理プロ
グラムにより処理した結果の時系列波形を示すグラフ図
であって、(a)はmが2であるとき、(b)はmが4
であるとき、(c)はmが6であるときを夫々示してい
る。図40(a)乃至(c)に示すように、mの値が大
きくなるに連れて、図39(b)において振幅が大きい
波は増幅され、振幅が小さい波は消滅していく。特に、
mが6である場合にはその結果が顕著であり、鉄筋径路
の直接波33を示すピークF3、ひび割れ径路のたて波
迂回波34を示すピークA3、鉄筋からの反射波(たて
波)35aを示すピークB3及び鉄筋からの反射波(た
て波)35bを示すピークC3が明敏に特定される。な
お、図中の数値(起生時刻)は超音波の発信時刻で補正
されたものである。
FIGS. 40A to 40C are graphs showing time-series waveforms obtained as a result of processing by the third processing program. FIG. 40A shows a case where m is 2, and FIG. Is 4
, (C) shows the case where m is 6. As shown in FIGS. 40 (a) to 40 (c), as the value of m increases, the wave having a large amplitude in FIG. 39 (b) is amplified, and the wave having a small amplitude disappears. In particular,
The result is remarkable when m is 6, the peak F3 indicating the direct wave 33 in the reinforcing bar path, the peak A3 indicating the bypass wave 34 in the cracked path, and the reflected wave (vertical wave) from the reinforcing bar. A peak B3 indicating 35a and a peak C3 indicating a reflected wave (vertical wave) 35b from a reinforcing bar are clearly identified. It should be noted that the numerical values (occurrence times) in the figure are corrected by the transmission times of the ultrasonic waves.

【0117】また、図41(a)は第1の処理プログラ
ムの第4例及び第2の処理プログラムの第2例によるフ
ィルタをかけられた300kHz近傍を中心周波数とす
る広帯域受信波のフーリエスペクトルを示すグラフ図、
(b)はその時系列波形を示すグラフ図である。ここで
は、鉄筋直上位置における略受信波Y/Yに、第1の処
理プログラムの第4例によるフィルタsin4((π/
2)×(f/2.5×106))及び第2の処理プログ
ラムの第2例によるフィルタcos130((π/2)×
(f/2.5×106))がかけられている。そして、
図42(a)乃至(c)は図41(b)に示す時系列波
を第3の処理プログラムにより処理した結果の時系列波
形を示すグラフ図であって、(a)はmが2であると
き、(b)はmが4であるとき、(c)はmが6である
ときを夫々示している。図40(a)乃至(c)と同様
に、mの値が大きくなるに連れて、図41(b)におい
て振幅が大きい波は増幅され、振幅が小さい波は消滅し
ている。
FIG. 41A shows the Fourier spectrum of a broadband received wave centered around 300 kHz filtered by the fourth example of the first processing program and the second example of the second processing program. Graph diagram,
(B) is a graph showing the time-series waveform. Here, the filter sin 4 ((π / π) according to the fourth example of the first processing program is added to the substantially received wave Y / Y at the position immediately above the reinforcing bar.
2) × (f / 2.5 × 10 6 )) and the filter cos 130 ((π / 2) ×
(F / 2.5 × 10 6 )). And
FIGS. 42A to 42C are graphs showing time-series waveforms obtained as a result of processing the time-series wave shown in FIG. 41B by the third processing program, and FIG. At some point, (b) shows when m is 4, and (c) shows when m is 6. As in the case of FIGS. 40A to 40C, as the value of m increases, the wave having a large amplitude in FIG. 41B is amplified and the wave having a small amplitude disappears.

【0118】このように、第3の処理プログラムによれ
ば、勢力の大きい反射波又は迂回波を明敏に浮き上がら
せることができる。つまり、コンクリ−ト内部の探知を
邪魔する散乱波の存在があったとしても、有意の反射波
及び迂回波よりその振幅が小さいため、mの値が大きく
なると散乱波等は見かけ上消滅する。この結果、探知目
的とする反射波及び迂回波等が増幅して顕著なものとな
る。
As described above, according to the third processing program, a reflected wave or a detour wave having a large power can be raised clearly. That is, even if there is a scattered wave that hinders the detection inside the concrete, the amplitude is smaller than that of the significant reflected wave and the detour wave. As a result, the reflected wave, the bypass wave, and the like to be detected are amplified and become remarkable.

【0119】なお、前述の説明においては、第1の処理
プログラムの第2例又は第4例と、第2の処理プログラ
ムの第2例との組み合わせによりフィルタリングされた
受信波又は略受信波が第3の処理プログラムにより処理
されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他
の例の組み合わせによっても実現可能である。
In the above description, the received wave or the substantially received wave filtered by the combination of the second example or the fourth example of the first processing program and the second example of the second processing program is referred to as the second example. Although the processing is performed by the processing program of No. 3, the present invention is not limited to this, and can be realized by a combination of other examples.

【0120】次に、第4の処理プログラムについて説明
する。第4の処理プログラムは、前述のように、起生時
刻を補正するものである。
Next, the fourth processing program will be described. The fourth processing program corrects the birth time as described above.

【0121】例えば、入力超音波X・exp(iω
xt)に第1の処理プログラムの第4例によりフィルタ
1 2・C2 2(fHL=2.5×106Hz)を適用し、こ
れに第2の処理プログラムの第2例によるフィルタC2 n
を適用すると、下記数式13で示されるスペクトルが得
られる。
For example, the input ultrasonic wave X.exp (iω
applying filters C 1 2 · C 2 2 ( f HL = 2.5 × 10 6 Hz) by the fourth example of the first processing program x t), according to the second example of the second processing program to Filter C 2 n
Is applied, a spectrum represented by the following Expression 13 is obtained.

【0122】[0122]

【数13】C2 n・C1 2・C2 2・X/X[Number 13] C 2 n · C 1 2 · C 2 2 · X / X

【0123】ここで、nを0、2、12又は92とする
と、順に1.25MHz、0.98MHz、0.57M
Hz、0.23MHzを中心周波数とする広帯域入力超
音波スペクトルが得られる。図43は広帯域入力超音波
のスペクトルを示すグラフ図である。また、これらの広
帯域入力超音波における時系列波の起生時刻を下記表1
に示す。
Here, assuming that n is 0, 2, 12, or 92, 1.25 MHz, 0.98 MHz, 0.57M
Hz, a broadband input ultrasonic spectrum having a center frequency of 0.23 MHz is obtained. FIG. 43 is a graph showing a spectrum of a broadband input ultrasonic wave. Table 1 below shows the occurrence times of the time series waves in these broadband input ultrasonic waves.
Shown in

【0124】[0124]

【表1】 [Table 1]

【0125】上記表1に示すように、nの値が増加して
中心周波数が低周波になるに従って、入力超音波の起生
時刻は早まっている。例えば、1.25MHz(n=
0)と0.23MHz(n=92)とでは、3.2μ秒
の差異が生じている。このため、コンクリート内での超
音波の伝播速度を4(mm/μ秒)とすると、伝達長さ
で12.8mmの誤差が生じることになる。
As shown in Table 1, as the value of n increases and the center frequency becomes lower, the generation time of the input ultrasonic wave is advanced. For example, 1.25 MHz (n =
0) and 0.23 MHz (n = 92) have a difference of 3.2 μs. Therefore, assuming that the propagation speed of the ultrasonic wave in the concrete is 4 (mm / μsec), an error of 12.8 mm occurs in the transmission length.

【0126】そこで、第4の処理プログラムでは、本実
施例に使用される超音波発信子毎に各フィルタの中心周
波数での入力超音波発信時刻を予め計算しておき、受信
波における反射波等の起生時刻を補正する。この補正
は、入力超音波発信時刻の計算値をCAL値tcal、測
定された反射波等の起生時刻をthとしたとき、(th
cal)により行われる。また、この補正は以下のよう
にして実行される。
Therefore, in the fourth processing program, the input ultrasonic wave transmission time at the center frequency of each filter is calculated in advance for each ultrasonic transmitter used in the present embodiment, and the reflected wave and the like of the received wave are calculated. Is corrected. This correction when the input ultrasonic wave transmission time CAL value t cal calculated values, the measured Okoshisei time of the reflected waves and the like were set to t h, (t h -
t cal ). This correction is performed as follows.

【0127】第1の方法として、超音波発信子毎、各フ
ィルタの中心周波数毎にCAL値を計算しておき,同一
の中心周波数で取り出した受信波に、該当するCAL値
を適用し反射波等の起生時刻を補正する方法が挙げられ
る。
As a first method, a CAL value is calculated for each ultrasonic transmitter and for each center frequency of each filter, and the corresponding CAL value is applied to a received wave extracted at the same center frequency to obtain a reflected wave. And the like.

【0128】第2の方法として、各中心周波数で受信波
を取り出すときにこれと同時に入力波も取り出すことに
より、CAL値を認識し補正する方法が挙げられる。
As a second method, there is a method of recognizing and correcting a CAL value by extracting an input wave at the same time when a received wave is extracted at each center frequency.

【0129】次に、第5の処理プログラムについて説明
する。第5の処理プログラムは、前述のように、探知目
標からの反射波等の概略の起生時刻を利用して、必要な
部分の時系列波のみを切り出すものである。
Next, a fifth processing program will be described. As described above, the fifth processing program cuts out only the necessary portion of the time-series wave using the approximate occurrence time of the reflected wave or the like from the detection target.

【0130】第5の処理プログラムでは、下記数式14
乃至17のいずれか1式に該当する時系列フィルタを受
信波にかける。なお、時系列フィルタとは、時間軸上で
連続的に変化する関数である。
In the fifth processing program, the following equation 14
A time-series filter corresponding to any one of formulas (1) to (17) is applied to the received wave. The time-series filter is a function that changes continuously on the time axis.

【0131】[0131]

【数14】 sin((π/2)×((t−a1)/(a1−a2))Sin ((π / 2) × ((t−a 1 ) / (a 1 −a 2 ))

【0132】[0132]

【数15】 cos((π/2)×((t−a1)/(a1−a2))Cos ((π / 2) × ((t−a 1 ) / (a 1 −a 2 ))

【0133】[0133]

【数16】 sin2((π/2)×((t−a1)/(a1−a2))Sin 2 ((π / 2) × ((t−a 1 ) / (a 1 −a 2 ))

【0134】[0134]

【数17】 cos2((π/2)×((t−a1)/(a1−a2))Cos 2 ((π / 2) × ((t−a 1 ) / (a 1 −a 2 ))

【0135】但し、探知目標からの概略の起生時刻をt
h、任意の値をαとしたとき、a1=th−α、a2=th
+αである。以下、数式14で示される関数をE1、数
式15で示される関数をE2とする。また、時系列フィ
ルタE1は、t≦a1の下で0、t≧a2の下で1.0と
なる。一方、時系列フィルタE2は、t≦a1の下で1.
0、t≧a2の下で0となる。
Here, the approximate birth time from the detection target is t
h , when an arbitrary value is α, a 1 = t h −α, a 2 = t h
+ Α. Hereinafter, the function represented by Expression 14 is referred to as E 1 , and the function represented by Expression 15 is referred to as E 2 . The time-series filter E 1 is 0 under t ≦ a 1 and 1.0 under t ≧ a 2 . On the other hand, the time series filter E 2 is 1 under t ≦ a 1.
0, and becomes 0 under t ≧ a 2 .

【0136】次に、第5の処理プログラムを適用したコ
ンクリート厚等の探知例について説明する。図44
(a)及び(b)は実測に使用される鉄筋が埋め込まれ
たコンクリート塊を示す断面図である。実測に使用され
るコンクリート塊71は、一辺の長さが500mm、高
さが300mmの正方柱形状を有する。その中には、表
面又は裏面から50mm離れた位置に6本の直径が19
mmの鉄筋(丸鋼)72が150mmの間隔で埋め込ま
れている。
Next, a description will be given of an example of detecting a concrete thickness or the like to which the fifth processing program is applied. FIG.
(A) And (b) is sectional drawing which shows the concrete block in which the rebar used for actual measurement was embedded. The concrete mass 71 used for the actual measurement has a square pillar shape with a side length of 500 mm and a height of 300 mm. Among them, six diameters are 19 mm at a position 50 mm away from the front or back surface.
Reinforcing bars (round steel) 72 mm are embedded at intervals of 150 mm.

【0137】先ず、コンクリート底部からのたて波反射
の起生時刻の概略値を求める実施例について説明する。
50乃至1500kHzの振動数成分を有する超音波を
発信する発信探触子73aと受信探触子又はAEセンサ
73bとを、コンクリート塊71の表面上で300mm
の間隔をあけて配置する。図45(a)はAEセンサで
の受信波のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)
は同じく時系列波形を示すグラフ図である。なお、図中
に表示する数値は超音波の発信時刻で補正されたもので
ある。
First, a description will be given of an embodiment for obtaining an approximate value of the occurrence time of the vertical wave reflection from the concrete bottom.
A transmitting probe 73a for transmitting an ultrasonic wave having a frequency component of 50 to 1500 kHz and a receiving probe or an AE sensor 73b are placed on the surface of the concrete block 71 by 300 mm.
At intervals. FIG. 45 (a) is a graph showing a Fourier spectrum of a wave received by the AE sensor, and (b)
FIG. 4 is a graph showing a time-series waveform. It should be noted that the numerical values displayed in the figure are corrected by the transmission time of the ultrasonic wave.

【0138】測定により得られた波形には、計測場所周
辺の交通事情により生じた外乱による起生波、鉄筋を介
して伝達する屈接波等を含む直接波及び鉄筋からのたて
波反射波等が重畳した振幅が比較的小さい起生波が先ず
現れている。
The waveform obtained by the measurement includes a direct wave including a wave generated by a disturbance caused by traffic conditions around the measurement location, a bending wave transmitted through a reinforcing bar, and a reflected wave from a reinforcing bar. A generated wave having a relatively small amplitude on which the superimposed wave is superimposed first appears.

【0139】そして、最左の点線カ−ソルが示している
時刻で振幅が急激に大きくなってくる。この時刻をコン
クリ−ト底部からの反射波の起生時刻の概略値として特
定する。
At the time indicated by the leftmost dotted-line cursor, the amplitude suddenly increases. This time is specified as an approximate value of the time of occurrence of the reflected wave from the concrete bottom.

【0140】なお、図45(b)に示す時系列波形に前
述の第3の処理プログラムによる処理を施すことによ
り、より容易に視覚的に起生時刻の概略値を得ることが
できる。図46はmを2として第3の処理プログラムに
より処理した時系列波形を示すグラフ図である。なお、
図中に表示する数値は超音波の発信時刻で補正されたも
のである。視覚的により明敏にコンクリート底部からの
反射波の起生が177μ秒付近にあると判断できる。
By applying the processing according to the third processing program to the time-series waveform shown in FIG. 45B, it is possible to more easily and visually obtain the approximate value of the occurrence time. FIG. 46 is a graph showing a time-series waveform processed by the third processing program, where m is 2. In addition,
The numerical values displayed in the figure are those corrected by the transmission time of the ultrasonic wave. Visually, it can be determined that the occurrence of the reflected wave from the concrete bottom portion is near 177 μsec.

【0141】また、このコンクリート塊71中の音速は
3.85mm/μ秒である。従って、コンクリートの厚
さは下記数式18で求められる。
The speed of sound in the concrete mass 71 is 3.85 mm / μsec. Therefore, the thickness of the concrete is obtained by the following equation (18).

【0142】[0142]

【数18】((3.85×177/2)2−1502
1/2=306mm
(18) ((3.85 × 177/2) 2 −150 2 )
1/2 = 306mm

【0143】この値は、実際の値300mmと近似して
いるといえる。ただし、この付近にはコンクリ−ト底面
側の鉄筋からの反射波及びコンクリート底面隅部からの
反射波等も存在しているため、306mmという値はこ
れらの波が重畳した波の起生時刻に他ならない。従っ
て、第5の処理プログラムが必要となっているのであ
る。図47は切り出された時系列波形を示すグラフ図で
ある。
It can be said that this value is close to the actual value of 300 mm. However, since there are reflected waves from the reinforcing bar on the concrete bottom side and reflected waves from the corners of the concrete bottom near this area, the value of 306 mm is the time when these waves are superimposed. Nothing else. Therefore, a fifth processing program is required. FIG. 47 is a graph showing the extracted time-series waveform.

【0144】図45(b)に示す時系列波形に、α=4
0として、数式14及び15で表される式を掛け合わせ
た関数E1・E2を乗じた後、第1の処理プログラムの第
4例の処理を行い、第2の処理プログラムの第2例とし
てC1 2・C2 44(fHL=1.25×106Hz)のフィル
タをかけて低周波側へ掃引し、最後に第3の処理プログ
ラムによる処理を行った例について説明する。図48
(a)はmが1の場合の時系列波形を示すグラフ図、
(b)はmが4の場合の時系列波形を示すグラフ図であ
る。なお、図中に表示する数値は超音波の発信時刻で補
正されたものである。コンクリート底面からの反射波を
示すピークE4以外に下方の鉄筋の上端からの波を示す
ピークA4、その下端からの波を示すピークB4、鉄筋
からの波とコンクリート底面からの波とが重複した反射
波を示すピークC4及びコンクリートの角部からの波を
示すピークD4が読みとれる。
In the time series waveform shown in FIG.
After multiplying by a function E 1 · E 2 obtained by multiplying the expressions represented by Expressions 14 and 15 as 0, the processing of the fourth example of the first processing program is performed, and the second example of the second processing program is performed. C 1 2 · C 2 44 sweeps over the filter (f HL = 1.25 × 10 6 Hz) to the low frequency side, finally a third processing example program was due to treatment is described as. FIG.
(A) is a graph showing a time-series waveform when m is 1;
(B) is a graph showing a time-series waveform when m is 4. It should be noted that the numerical values displayed in the figure are corrected by the transmission time of the ultrasonic wave. In addition to the peak E4 indicating a reflected wave from the concrete bottom, a peak A4 indicating a wave from the upper end of the lower reinforcing bar, a peak B4 indicating a wave from the lower end thereof, and a reflection in which the wave from the reinforcing bar and the wave from the concrete bottom overlap. A peak C4 indicating a wave and a peak D4 indicating a wave from a corner of the concrete can be read.

【0145】上述の処理は、中心周波数を488kHz
とし、0乃至1000kHzの周波数帯の波を非共振の
波が支配的である状態で取り出されたものである。そし
て、起生時刻として175μ秒が得られるので、コンク
リート塊の厚さは下記数式19で求められる。
In the above processing, the center frequency is set to 488 kHz.
In this case, a wave in a frequency band of 0 to 1000 kHz is extracted in a state where non-resonant waves are dominant. Then, since 175 μs is obtained as the birth time, the thickness of the concrete block is obtained by the following equation (19).

【0146】[0146]

【数19】((3.85×175/2)2−1502
1/2=301.5mm
(19) ((3.85 × 175/2) 2 −150 2 )
1/2 = 301.5mm

【0147】従って、より高精度での測定がなされたと
いえる。
Therefore, it can be said that the measurement was performed with higher accuracy.

【0148】なお、上述の例では、中心周波数が488
kHzであったが、中心周波数は、例えば、200、3
00又は600kHzであってもよい。これらの場合、
各反射波の振幅に若干の変動が現れるが、コンクリート
塊の厚さとして、同様の結果を得ることができる。但
し、中心周波数を高周波側へ移行させると、鉄筋からの
反射が浮かび上がってくる。これは前述した超音波の伝
達特性より、伝達径路の長いコンクリ−ト底面からの反
射波が高周波領域になればなるほど加速度的に減衰する
ことに起因する。図49(a)は中心周波数が1250
kHzである場合の時系列波形を示すグラフ図、(b)
は中心周波数が1090kHzである場合の時系列波形
を示すグラフ図、(c)は中心周波数が980kHzで
ある場合の時系列波形を示すグラフ図、(d)は中心周
波数が900kHzである場合の時系列波形を示すグラ
フ図、(e)は中心周波数が833kHzである場合の
時系列波形を示すグラフ図、(f)は中心周波数が74
0kHzである場合の時系列波形を示すグラフ図であ
る。中心周波数が1250又は1090kHzである図
49(a)及び(b)ではコンクリート下面側鉄筋の裏
面からのたて波反射のピークB5が卓越しているが、中
心周波数が低周波に掃引されるにしたがい、ピークB5
等は徐々に消滅し、図49(f)の場合で、コンクリー
ト底面からのたて波反射のピークE5のみが得られてい
る。この現象は低周波方向へ掃引することにより、より
遠方からの反射波もその減衰が緩和されるのことより、
コンクリ−ト底面からの反射波が卓越してきたわけであ
る。
In the above example, the center frequency is 488.
kHz, but the center frequency is, for example, 200, 3
It may be 00 or 600 kHz. In these cases,
Although a slight variation appears in the amplitude of each reflected wave, similar results can be obtained as the thickness of the concrete block. However, when the center frequency is shifted to the high frequency side, the reflection from the reinforcing bar emerges. This is due to the fact that the reflected wave from the concrete bottom having a long transmission path is acceleratedly attenuated as the frequency becomes higher in the high frequency region due to the transmission characteristics of the ultrasonic waves described above. FIG. 49A shows that the center frequency is 1250.
FIG. 5B is a graph showing a time-series waveform when the frequency is kHz, and FIG.
Is a graph showing a time-series waveform when the center frequency is 1090 kHz, (c) is a graph showing a time-series waveform when the center frequency is 980 kHz, and (d) is a graph when the center frequency is 900 kHz. FIG. 7E is a graph showing a series waveform, FIG. 9E is a graph showing a time series waveform when the center frequency is 833 kHz, and FIG.
FIG. 5 is a graph showing a time-series waveform when the frequency is 0 kHz. In FIGS. 49 (a) and (b) in which the center frequency is 1250 or 1090 kHz, the peak B5 of the vertical wave reflection from the back surface of the reinforcing steel on the lower surface side of the concrete is dominant, but the center frequency is swept to a low frequency. Therefore, peak B5
Etc. gradually disappear, and in the case of FIG. 49 (f), only the peak E5 of the vertical wave reflection from the concrete bottom surface is obtained. This phenomenon is due to the fact that by sweeping in the low frequency direction, the attenuation of reflected waves from more distant places is alleviated,
The reflected waves from the bottom of the concrete have become dominant.

【0149】このように、反射波を取り出す周波数帯で
の反射波の起生の変化から、得られた反射波が鉄筋から
のものなのか、コンクリ−ト底部からのものかが判断可
能である。
As described above, it is possible to judge whether the obtained reflected wave is from the reinforcing bar or the bottom of the concrete from the change in the occurrence of the reflected wave in the frequency band from which the reflected wave is extracted. .

【0150】なお、特に解析例として示さないが、第1
及び第2の処理プログラムの他の例を使用しても同様の
探知結果を得ることができる。また、上述の実際の解析
例では、先述の第3の処理プログラム(m=4)並びに
後述の第8及び第9の処理プログラムによる処理も行わ
れている。
Although not particularly shown as an analysis example, the first
A similar detection result can be obtained by using another example of the second processing program. Further, in the above-described actual analysis example, the processing by the above-described third processing program (m = 4) and the later-described eighth and ninth processing programs are also performed.

【0151】更にまた、本処理プログラムは鉄筋径等の
高精度な探知にも、後述する如く効力を発揮するもので
もある。
Furthermore, the present processing program is also effective for detecting a diameter of a reinforcing bar or the like with high accuracy as described later.

【0152】次に、第6の処理プログラムについて説明
する。第6の処理プログラムは、前述のように、探知目
標物が計測点近傍にある場合の波形と、ない場合の波形
との差をとるものである。この差をとることにより、直
接波及び表面波をある程度時系列波形から排除すること
を可能とする。
Next, the sixth processing program will be described. As described above, the sixth processing program calculates the difference between the waveform when the detection target object is near the measurement point and the waveform when the detection target object does not exist. By taking this difference, it is possible to exclude the direct wave and the surface wave to some extent from the time-series waveform.

【0153】図50は実測に使用される鉄筋が埋め込ま
れたコンクリート塊を示す断面図である。実測に使用さ
れるコンクリート塊81の中には、表面から50mm離
れた位置に、直径が19mmの鉄筋(丸鋼)82が埋め
込まれている。そして、直径が20mmの発信子83a
と受信子83bとが鉄筋82上に30mmの間隔で配置
されている。このようなコンクリート塊81において
は、有意の反射波等として鉄筋82の上端からの反射波
84、その下端からの反射波85、直接波86及び表面
波87が受信子83bに受信される。
FIG. 50 is a sectional view showing a concrete block in which a reinforcing bar used for actual measurement is embedded. In a concrete block 81 used for actual measurement, a reinforcing bar (round steel) 82 having a diameter of 19 mm is embedded at a position 50 mm away from the surface. And the transmitter 83a having a diameter of 20 mm
And the receiver 83b are arranged on the reinforcing bar 82 at an interval of 30 mm. In such a concrete mass 81, a reflected wave 84 from the upper end of the reinforcing bar 82, a reflected wave 85 from the lower end thereof, a direct wave 86 and a surface wave 87 are received by the receiver 83b as significant reflected waves and the like.

【0154】図51(a)はコンクリート塊中の鉄筋が
計測点近傍に埋め込まれている場合の時系列波形を示す
グラフ図、(b)は計測点近傍に鉄筋が埋め込まれてい
ない場合の時系列波形を示すグラフ図である。そして、
図52は図51(a)の時系列波と図51(b)の時系
列波との差を示すグラフ図である。なお、超音波の発信
時刻は86.8μ秒である。また、図53はこのときの
フーリエスペクトルを示すグラフ図である。上述の時系
列波では比較的低い周波数が卓越したものとなってい
る。
FIG. 51A is a graph showing a time-series waveform when a reinforcing bar in a concrete block is embedded near a measuring point, and FIG. 51B is a graph when a reinforcing bar is not embedded near a measuring point. FIG. 4 is a graph showing a sequence waveform. And
FIG. 52 is a graph showing a difference between the time series wave of FIG. 51 (a) and the time series wave of FIG. 51 (b). The transmission time of the ultrasonic wave is 86.8 μsec. FIG. 53 is a graph showing a Fourier spectrum at this time. In the time-series waves described above, relatively low frequencies are dominant.

【0155】コンクリート塊中の鉄筋が計測点近傍に埋
め込まれている場合の時系列波と埋め込まれていない場
合の時系列波との差を示す図52の波において、カーソ
ルで示す時刻116.7μ秒(CAL値を考慮していな
い)を鉄筋からの反射波の概略起生時刻とし、α=10
として時系列フィルタE1・E2を乗じた後、第2の処理
プログラムの第2例によるフィルタC1 n(fHL=2.5
×106Hz)を適用すると、nの値を大きくするに連
れて鉄筋表面からの反射波が浮かび上がってくる。図5
4はフィルタC1 nを示すグラフ図である。また、図55
(a)はnが12のときの時系列波形を示すグラフ図、
(b)はnが18のときの時系列波形を示すグラフ図、
(c)はnが32のときの時系列波形を示すグラフ図、
(d)はnが52のときの時系列波形を示すグラフ図で
ある。
In the wave of FIG. 52 showing the difference between the time series wave when the reinforcing bar in the concrete block is embedded near the measurement point and the time series wave when it is not embedded, the time indicated by the cursor is 116.7 μm. The second (not considering the CAL value) is the approximate occurrence time of the reflected wave from the reinforcing bar, and α = 10
After multiplying by the time series filters E 1 and E 2 , the filter C 1 n (f HL = 2.5) according to the second example of the second processing program
When (10 6 Hz) is applied, the reflected wave from the rebar surface emerges as the value of n increases. FIG.
FIG. 4 is a graph showing the filter C 1 n . FIG.
(A) is a graph showing a time-series waveform when n is 12,
(B) is a graph showing a time-series waveform when n is 18;
(C) is a graph showing a time-series waveform when n is 32,
(D) is a graph which shows the time-sequential waveform when n is 52.

【0156】nが12又は18のときには、直接波86
を示すピークC6及び鉄筋下端からの反射波85を示す
ピークB6が卓越している。一方、nが大きくなり高周
波領域側に掃引されると、鉄筋上端からの反射波84を
示すピークA6が卓越してくる。
When n is 12 or 18, the direct wave 86
And the peak B6 indicating the reflected wave 85 from the lower end of the reinforcing bar are dominant. On the other hand, when n becomes large and is swept toward the high frequency region, the peak A6 indicating the reflected wave 84 from the upper end of the reinforcing bar becomes prominent.

【0157】この現象は前述の超音波は散乱現象で扇状
に拡散するときに多孔質材内にたて波及びよこ波を生じ
させその強度は超音波の周波数によって大きく変化する
という性質及び超音波強度の変化は伝達距離dと周波数
fにより大きく異なりその減衰率αは伝達距離d及び周
波数fに依存する関数α(d、f)となるという性質の
みならず、鉄筋が円断面を持つということにより生じた
ものであるが、理論的理由は未解明である。
This phenomenon is a phenomenon that the above-mentioned ultrasonic waves generate a vertical wave and a transverse wave when diffused in a fan shape by a scattering phenomenon, and the intensity thereof largely changes depending on the frequency of the ultrasonic waves. The change in strength varies greatly depending on the transmission distance d and the frequency f, and not only the property that the attenuation rate α becomes a function α (d, f) depending on the transmission distance d and the frequency f, but also that the reinforcing bar has a circular cross section. However, the theoretical reason is unclear.

【0158】なお、図55(d)に示すn=52のとき
の起生波は図54を参照すると従来の超音波探傷器によ
る周波数2.5MHzの広帯域入力波による受信波に、
本装置で具備する第3、第5の処理プログラムによる処
理を行ったものに相当する。従って、従来法による高周
波数広帯域入力超音波を使用した鉄筋の探知では、もし
鉄筋の表面からの反射波がそこそこ得られても、裏面か
らの反射波を取得することが難しいことになる。
Referring to FIG. 54, the generated wave when n = 52 shown in FIG. 55 (d) is the received wave of the conventional ultrasonic flaw detector which is a broadband input wave having a frequency of 2.5 MHz.
This corresponds to processing performed by the third and fifth processing programs provided in the present apparatus. Therefore, in the detection of the reinforcing bar using the high-frequency broadband input ultrasonic wave according to the conventional method, even if the reflected wave from the front surface of the reinforcing bar is obtained, it is difficult to obtain the reflected wave from the back surface.

【0159】図55で得られた反射波のピークA6及び
B6の起生時刻を超音波の発信時刻86.8μ秒を用い
て補正すると、鉄筋上端からの反射波の起生時刻は11
0.5−86.8=23.7μ秒、下端からの起生時刻
は117.1−86.8=30.3μ秒と算出される。
When the occurrence times of the peaks A6 and B6 of the reflected waves obtained in FIG. 55 are corrected using the transmission time of the ultrasonic wave of 86.8 μs, the occurrence time of the reflected wave from the upper end of the reinforcing bar becomes 11
0.5-86.8 = 23.7 μsec, and the originating time from the lower end is calculated as 117.1-86.8 = 30.3 μsec.

【0160】そして、別途の計測により得られたコンク
リート塊の超音波(たて波)の速度は4.3mm/μ秒
であった。従って、スネルの定理で作図される探触子か
ら鉄筋上端までの径路長は4.3×23.7/2=5
1.0mm、鉄筋表側から裏側までの径路長は6×(3
0.3−23.7)/2=19.8となる。これより、
コンクリートのかぶり厚及び鉄筋径は、下記数式20及
び21として求められる。
The velocity of the ultrasonic wave (vertical wave) of the concrete block obtained by a separate measurement was 4.3 mm / μsec. Therefore, the path length from the probe drawn by Snell's theorem to the upper end of the rebar is 4.3 × 23.7 / 2 = 5.
1.0 mm, and the path length from the front side to the back side of the reinforcing steel is 6 × (3
0.3−23.7) /2=19.8. Than this,
The cover thickness and the reinforcing bar diameter of the concrete are obtained as the following Expressions 20 and 21.

【0161】[0161]

【数20】 (51.02−(30/2)21/2=49.0(51.0 2 − (30/2) 2 ) 1/2 = 49.0

【0162】[0162]

【数21】 (19.82−(15−9.5)21/2=19.0(19.8 2 − (15−9.5) 2 ) 1/2 = 19.0

【0163】なお、数式21において、15は探触子間
距離の半分の値であり、9.5は発信子から、鉄筋に入
射した波の入射点までの水平距離である。
In Equation 21, 15 is a half value of the inter-probe distance, and 9.5 is the horizontal distance from the transmitter to the incident point of the wave incident on the reinforcing bar.

【0164】実際のかぶり厚は50mmであり、鉄筋径
は19mmであるので、極めて高精度で測定されている
といえる。
Since the actual cover thickness is 50 mm and the rebar diameter is 19 mm, it can be said that the measurement is performed with extremely high accuracy.

【0165】なお、一般に2探触方法においては、探触
子間距離を適正な値とする必要がある。探触子間距離が
大きすぎると、鉄筋の上端又は下端からの反射波(たて
波)の強度が小さくなり、探知が困難になる場合がある
からである。多くの計測実験での経験値として、鉄筋の
かぶり厚が3乃至10cm程度の場合、探触子間距離は
かぶり厚の0.5乃至0.8倍程度であることが望まし
い。
In general, in the two-search method, it is necessary to set the distance between the probes to an appropriate value. If the distance between the probes is too large, the intensity of the reflected wave (vertical wave) from the upper end or the lower end of the reinforcing bar becomes small, which may make it difficult to detect. As an empirical value in many measurement experiments, when the cover thickness of the rebar is about 3 to 10 cm, the distance between the probes is preferably about 0.5 to 0.8 times the cover thickness.

【0166】次に、第7の処理プログラムについて説明
する。第7の処理プログラムは、前述のように、多点計
測により得られた受信波から合成波を求めるものであ
る。つまり、多点計測により得られたk個の受信波をy
i(t) (i=1、2、・・・、k)とするとき、下
記数式22で表される合成波y(t)を求めるものであ
る。
Next, the seventh processing program will be described. As described above, the seventh processing program is for obtaining a composite wave from the received waves obtained by the multipoint measurement. That is, k received waves obtained by the multi-point measurement are represented by y
When i (t) (i = 1, 2,..., k), a composite wave y (t) represented by the following Expression 22 is obtained.

【0167】[0167]

【数22】y(t)=(1/k)×Σi=1 k i(t)Y (t) = (1 / k) × Σ i = 1 k y i (t)

【0168】このように、合成波として受信波の加算平
均を取ることにより、コンクリート塊中の細石等からの
反射波及び散乱波等が時系列波形から消滅する。
As described above, by taking the average of the received waves as the composite wave, the reflected waves and scattered waves from the fine stones in the concrete block disappear from the time-series waveform.

【0169】図56は大きな細石を含むコンクリート塊
を示す断面図である。探知対象であるコンクリート塊9
1中に大きな細石92等が運悪く図56に示すように存
在する場合、この細石を経由する直接波(細石表面で反
射するたて波及びよこ波)は受信子まで伝達される。こ
のため、その伝達径路が短くその勢力が探知目標である
鉄筋93からの反射波よりはるかに大きい場合がある。
このような場合には探知目標を探知することが極めて困
難である。
FIG. 56 is a sectional view showing a concrete block containing large fine stones. Concrete mass 9 to be detected
If a large stone 92 or the like is unfortunately present in 1 as shown in FIG. 56, a direct wave (a vertical wave and a side wave reflected on the surface of the stone) passing through the stone is transmitted to the receiver. For this reason, the transmission path may be short and the power may be much larger than the reflected wave from the reinforcing bar 93 which is the detection target.
In such a case, it is extremely difficult to detect the detection target.

【0170】なお、従来探傷器を用いた各種探傷におい
ても複数点の計測により得られた複数個の受信波の加算
平均を求めるという事例が存在する。例えば、成功して
いるとはとても見なせないが、コンクリートの厚さ計測
で複数の受信波を加算することでコンクリート底面から
の反射波を増幅させ、コンクリート厚を計測使用という
こころみである。
It should be noted that in various types of flaw detection using a conventional flaw detector, there is a case in which an average of a plurality of received waves obtained by measuring a plurality of points is obtained. For example, although it cannot be considered successful, the purpose is to use the concrete thickness measurement by amplifying the reflected wave from the concrete bottom by adding a plurality of received waves in concrete thickness measurement.

【0171】しかしながら、本装置での、この加算平均
は、その機能が異なる。多孔質弾性体の内部探知で邪魔
となる直接波の削除を目的としている。特に、図56に
示す細石等からの反射波を除去するためのものである。
However, the function of this averaging in the present apparatus is different. The purpose is to remove the direct waves that hinder the internal detection of the porous elastic body. In particular, it is for removing reflected waves from fine stones and the like shown in FIG.

【0172】実際の解析においては、本処理プログラム
により得られた合成波に第1の処理プログラムの、例え
ば、第4例を施す。そして、これを第2の処理プログラ
ムによるフィルタC1 n12 n2(fHL=2.5×106
にかける。図57はn1が2、n2が20(中心周波
数;480kHz)、30(中心周波数;400kH
z)又は50(中心周波数;315kHz)であるとき
のスペクトルを示すグラフ図である。n2の値が高くな
るにつれてスペクトルは低周波側へと掃引される。更
に、これにmの値を4として第3の処理プログラムによ
る処理を行う。図58(a)はn2が20であるときの
時系列波形を示すグラフ図、(b)はn2が30である
ときの時系列波形を示すグラフ図、(c)はn2が50
であるときの時系列波形を示すグラフ図である。なお、
図中に表示する数値は超音波の発信時刻で補正されたも
のである。図中の点線カーソルは直下の鉄筋の表側、裏
側からの反射波の重畳波の起生時刻を示しており、早時
刻側がたて波(超音波発信後31.6μ秒)を示し、遅
時刻側がよこ波を示している。速度比は、後者が前者の
63%程度である。なお、図58(c)に示すように、
nが50である場合には、探触子直下の鉄筋だけでな
く、直下からずれた位置に埋め込まれた鉄筋からのたて
波での反射波を示すピークA7が明敏に示される。その
他、探触子直下の鉄筋からのたて波を示すピークB7、
よこ波を示すピークC7、表面波を示すD7及び直接波
を示すE7が現れている。なお、この計算は中心周波数
500kHz以下での反射波の取り出しといえる。低周
波の取り出しであるため、鉄筋の上端及び下端からの反
射波が重畳したものとなっている。多くの探知計測での
経験として、図58の点線カーソルが示す起生時刻は鉄
筋の下端からの反射波の起生時刻により近いものとなっ
ている。
In the actual analysis, for example, the fourth example of the first processing program is applied to the synthesized wave obtained by the present processing program. Then, this is converted to a filter C 1 n1 C 2 n2 (f HL = 2.5 × 10 6 ) by the second processing program.
To FIG. 57 shows that n1 is 2, n2 is 20 (center frequency; 480 kHz), 30 (center frequency; 400 kHz).
FIG. 7 is a graph showing a spectrum when z) or 50 (center frequency; 315 kHz). As the value of n2 becomes higher, the spectrum is swept toward the lower frequency side. Further, the value of m is set to 4 and the processing by the third processing program is performed. FIG. 58A is a graph showing a time-series waveform when n2 is 20, FIG. 58B is a graph showing a time-series waveform when n2 is 30, and FIG.
FIG. 7 is a graph showing a time-series waveform when. In addition,
The numerical values displayed in the figure are those corrected by the transmission time of the ultrasonic wave. The dotted line cursor in the figure indicates the time of occurrence of the superimposed wave of the reflected wave from the front side and the back side of the reinforcing bar immediately below, the early time side indicates a vertical wave (31.6 μsec after transmission of the ultrasonic wave), and the late time The side shows the surf. The speed ratio of the latter is about 63% of the former. In addition, as shown in FIG.
When n is 50, not only the reinforcing bar immediately below the probe but also a peak A7 indicating a reflected wave as a vertical wave from a reinforcing bar embedded at a position shifted from immediately below is clearly shown. In addition, a peak B7 indicating a vertical wave from a reinforcing bar immediately below the probe,
A peak C7 indicating a transverse wave, D7 indicating a surface wave, and E7 indicating a direct wave appear. This calculation can be said to be the extraction of a reflected wave at a center frequency of 500 kHz or less. Since the low frequency is taken out, the reflected waves from the upper and lower ends of the reinforcing bar are superimposed. As experience in many detection measurements, the birth time indicated by the dotted cursor in FIG. 58 is closer to the birth time of the reflected wave from the lower end of the reinforcing bar.

【0173】次に、直下の鉄筋の計測を高精度に行う方
法について説明する。先ず、鉄筋表側からの反射波の起
生時刻の概略値を、入力波発信時刻86.8μ秒を用
い、且つ鉄筋径の仮定値を20mm、音速を6mm/μ
秒として86.8+31.6−2×20/6より11
0.0μ秒と求める。次に、前述の第5の処理プログラ
ムによりαを20として数式22の合成波y(t)より
時系列波を切り出す。ここでは、E1・E2を使用する。
更に、これに第2の処理プログラムの第2例によりC1 n
(但し、fHL=2.5×106Hz)フィルタをかけ、
m=4として第3の処理プログラムによる処理を行う。
図59(a)はnが6のときの時系列波形を示すグラフ
図、(b)はnが10のときの時系列波形を示すグラフ
図、(c)はnが14のときの時系列波形を示すグラフ
図、(d)はnが20のときの時系列波形を示すグラフ
図である。なお、図中に表示する数値は超音波の発信時
刻で補正されたものである。
Next, a method for measuring the reinforcing bar immediately below with high accuracy will be described. First, the approximate value of the birth time of the reflected wave from the front side of the rebar was calculated using the input wave transmission time of 86.8 μs, the assumed value of the rebar diameter was 20 mm, and the sound speed was 6 mm / μ.
11 from 86.8 + 31.6-2 × 20/6 as seconds
It is determined as 0.0 μsec. Next, a time-series wave is cut out from the composite wave y (t) of Expression 22 by setting α to 20 by the above-described fifth processing program. Here, E 1 and E 2 are used.
Further, C 1 n is added to this by the second example of the second processing program.
(However, f HL = 2.5 × 10 6 Hz)
The processing according to the third processing program is performed with m = 4.
FIG. 59 (a) is a graph showing a time series waveform when n is 6, (b) is a graph showing a time series waveform when n is 10, and (c) is a time series when n is 14. FIG. 4D is a graph showing a waveform, and FIG. 4D is a graph showing a time-series waveform when n is 20. It should be noted that the numerical values displayed in the figure are corrected by the transmission time of the ultrasonic wave.

【0174】図55と比較すると、直接波のピークC8
の起生がほとんど生じていない。また、nが6又は10
の比較的低周波領域の取り出しであるときには、鉄筋下
端からの反射波を示すピークA8が、nが14又は20
の高周波領域の取り出しであるときには、鉄筋上端から
の反射波を示すピークB8が卓越している。
As compared with FIG. 55, the peak C8 of the direct wave
Almost no occurrence has occurred. Also, n is 6 or 10
Is a relatively low-frequency region, a peak A8 indicating a reflected wave from the lower end of the reinforcing bar indicates that n is 14 or 20.
When the high frequency region is taken out, the peak B8 indicating the reflected wave from the upper end of the reinforcing bar is dominant.

【0175】このような多点計測による受信波の収録方
法は過去にも見うけられるが、これ等の合成波を作るこ
とで、探知に悪影響を及ぼす図56に示す大きい細石か
らの強度が大きい反射波、直接波、表面波及び散乱波を
除去する方法としての事例は見当たらない。更に、第
1、第2及び第3の処理プログラムによる処理を併用す
ることで、低周波での広帯域振動数帯で鉄筋等からの反
射波を取得できる。この反射波の起生時刻は、多くの同
様の計測例より鉄筋裏側からの起生時刻に概略等しい。
低周波での反射波であるため精度的な問題が若干残り、
鉄筋径等の探知はできないが、この反射波の起生時刻を
利用して第5の処理プログラムによる処理後に再度第2
の処理プログラムにより時系列の取り出し周波数を高周
波方向へ掃引すれば、極めて高精度に鉄筋等の上端及び
下端からの反射波を取得することができる。
Although such a recording method of the received wave by the multi-point measurement can be seen in the past, by producing these composite waves, the intensity from the large fine stone shown in FIG. There is no example of a method for removing reflected waves, direct waves, surface waves, and scattered waves. Furthermore, by using the processing of the first, second, and third processing programs in combination, it is possible to acquire a reflected wave from a reinforcing bar or the like in a wide frequency band at a low frequency. The onset time of this reflected wave is approximately equal to the onset time from the back side of the rebar according to many similar measurement examples.
Because it is a reflected wave at a low frequency, some accuracy problems remain,
Although it is not possible to detect the reinforcing bar diameter or the like, the second time after the processing by the fifth processing program is performed using the time of occurrence of the reflected wave.
If the time series extraction frequency is swept in the high frequency direction by the processing program of (1), reflected waves from the upper end and the lower end of a reinforcing bar or the like can be acquired with extremely high accuracy.

【0176】また、この計測分析法は厚さが一定なコン
クリート厚の計測にも極めて有効なものである。
This measuring and analyzing method is also extremely effective for measuring a concrete thickness having a constant thickness.

【0177】次に、第8の処理プログラムについて説明
する。第8の処理プログラムは、前述のように、同一点
で多数回連続して受信波を収集し、これを加算平均する
ものである。
Next, the eighth processing program will be described. As described above, the eighth processing program collects received waves many times continuously at the same point, and averages the received waves.

【0178】なお、従来の超音波探傷器においても受信
波の加算平均を求める機能を持ったものがある。しかし
ながら、これらは鋼の内部の微細な傷の探知等を目的と
するため、5MHz、10MHzの振動数の超音波を用
いるものであった。このため、この振動数付近の電気的
雑音を除去することが、加算平均の目的とするところで
ある。
Note that some conventional ultrasonic flaw detectors also have a function of obtaining an average of received waves. However, these methods use ultrasonic waves having a frequency of 5 MHz or 10 MHz for the purpose of detecting minute flaws in steel. Therefore, the purpose of the averaging is to remove the electrical noise near the frequency.

【0179】一方、本発明による超音波探知装置波巨視
的探知を目指すものであり、0.1乃至2MHz程度の
低周波の超音波も用いる。このため、従来装置では用い
る超音波が高周波故に考慮せずとも良かった交通雑音等
を無視できなくなる。即ち、本装置で計測される受信波
には、求めようとする反射波等の振幅と同程度の振幅を
持った外乱が混在することになる。このような外乱を除
去するのが第8の処理プログラムが目的とするところで
ある。
On the other hand, the ultrasonic detecting device according to the present invention aims at macroscopic detection of waves, and uses low-frequency ultrasonic waves of about 0.1 to 2 MHz. For this reason, in the conventional apparatus, traffic noise and the like which would not have to be considered because the ultrasonic waves used are high frequencies cannot be ignored. That is, a disturbance having the same amplitude as the amplitude of the reflected wave or the like to be obtained is mixed in the reception wave measured by the present apparatus. The purpose of the eighth processing program is to eliminate such disturbances.

【0180】図60(a)は外乱の影響がある受信波の
時系列波形を示すグラフ図、(b)は外乱の影響がある
受信波の1000回の加算平均をとった結果の時系列波
形を示すグラフ図である。また、図61はこのときのフ
ーリエスペクトルを示すグラフ図である。ここで使用さ
れる受信波は、図61に示すように、0乃至700kH
zの範囲で略一様に励起されている。また、図60
(a)及び(b)に示すように、1000回の加算平均
をとることにより、ほぼ外乱の影響が除去されている。
FIG. 60A is a graph showing a time-series waveform of a received wave affected by a disturbance, and FIG. 60B is a time-series waveform obtained by averaging 1000 times of the received wave affected by a disturbance. FIG. FIG. 61 is a graph showing a Fourier spectrum at this time. The received wave used here is 0 to 700 kHz as shown in FIG.
It is excited almost uniformly in the range of z. FIG.
As shown in (a) and (b), the influence of disturbance is almost eliminated by averaging 1000 times.

【0181】他の例として、入力超音波を被探知体に入
力せずに外乱のみを受信しこれに第1の処理プログラム
の第2例及び第2の処理プログラムの第2例による処理
が施された中心周波数が843kHzの広帯域周波数帯
における測定について説明する。図62(a)は中心周
波数が843kHzの受信波(外乱)のフーリエスペク
トルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を第3
の処理プログラムを用いm=2で示したグラフ図であ
る。大きな振幅を有する外乱が起生している。図63は
図62の外乱を1000回加算平均した時系列波形を示
すグラフ図である。1000回の加算平均により、大き
な振幅を有する外乱も時系列波形から完全に除去されて
いる。従って、土木又は建築構造物等の極めて大きな外
乱が生じている現場での計測においても、その内部検知
は高精度で行われる。
As another example, only the disturbance is received without inputting the ultrasonic wave to the object to be detected, and the processing is performed by the second example of the first processing program and the second example of the second processing program. The measurement in the broadband frequency band having the center frequency of 843 kHz will be described. FIG. 62A is a graph showing a Fourier spectrum of a received wave (disturbance) having a center frequency of 843 kHz, and FIG.
FIG. 6 is a graph showing m = 2 using the processing program of FIG. A disturbance having a large amplitude has occurred. FIG. 63 is a graph showing a time-series waveform obtained by averaging the disturbance of FIG. 62 1000 times. By the averaging of 1000 times, the disturbance having a large amplitude is completely removed from the time-series waveform. Therefore, even in a measurement at a site where an extremely large disturbance such as civil engineering or a building structure occurs, the internal detection is performed with high accuracy.

【0182】但し、従来の電気的雑音等の除去のための
加算平均と異なり、大量の加算平均を超高速で計算する
必要があるので、本実施例においては、ゲートアレイ4
d又は内蔵CPU4eによりこの加算平均の処理を極め
て高速に行っている。
However, unlike the conventional averaging for removing electrical noise and the like, it is necessary to calculate a large amount of averaging at a very high speed.
d or the built-in CPU 4e performs the averaging process at an extremely high speed.

【0183】なお、従来、コンクリート等の多孔質材内
部では、超音波が散乱し、大きな勢力の散乱波が生じ、
その内部探知が不能になるというのが定説であった。こ
の現象は事実である。しかしながら、図62(b)に示
す外乱を散乱波の起生と誤認識していたことも事実であ
る。このような誤認識がコンクリート等の内部探知を不
能としていた理由の1つでもあった。
Conventionally, ultrasonic waves are scattered inside a porous material such as concrete, and scattered waves of large power are generated.
It was a common wisdom that its internal detection would be impossible. This phenomenon is true. However, it is true that the disturbance shown in FIG. 62 (b) was erroneously recognized as the occurrence of a scattered wave. Such erroneous recognition was one of the reasons why it was impossible to detect the inside of concrete or the like.

【0184】更に、巨視的探知では100kHz程度の
低周波超音波が利用されることもある。このような低周
波の波は減衰しにくく,比較的長時間継続する。このた
め、超音波発信間隔を著しく長く設定する必要がある。
これは、平均化処理を行うときに、直前の超音波発信で
被探知体内部に起生する波が完全に消滅した段階で次の
入力超音波を発信する必要があるからである。経験によ
れば発信間隔は5乃至10m秒程度であることが望まし
い。しかし、超高深度の探知を行う場合には、さらに発
信間隔を大きくする必要がある。そこで、本実施例にお
いては、コンピュータの制御によりパルス発生回路をこ
のような緩長な時間間隔で電圧積荷が可能なようにして
いる。
Further, in macroscopic detection, a low frequency ultrasonic wave of about 100 kHz may be used. Such low-frequency waves are hard to attenuate and last for a relatively long time. For this reason, it is necessary to set the ultrasonic transmission interval extremely long.
This is because, when performing the averaging process, it is necessary to transmit the next input ultrasonic wave when the wave generated inside the object to be detected has completely disappeared by the immediately preceding ultrasonic transmission. According to experience, the transmission interval is desirably about 5 to 10 msec. However, when detecting at a very high depth, it is necessary to further increase the transmission interval. Therefore, in this embodiment, the pulse generation circuit is made capable of loading the voltage at such a gradual time interval under the control of the computer.

【0185】次に、第9の処理プログラムについて説明
する。第9の処理プログラムは、前述のように、不適当
な入力超音波に対応する受信超音波を排除するものであ
る。
Next, the ninth processing program will be described. As described above, the ninth processing program eliminates received ultrasonic waves corresponding to inappropriate input ultrasonic waves.

【0186】本実施例に使用される探触子11を使用す
る場合、その入力波は基本振動数をf1とすると、2
1、3f1、・・・の高次の共振振動数を有する。図6
4は高次の共振振動数を有する波のフーリエスペクトル
を示すグラフ図である。図64には1乃至3次の共振振
動数を有する波が描かれている。図65(a)乃至
(c)は各共振スペクトルによる時系列波形を示すグラ
フ図である。図65(a)乃至(c)に示すように、1
乃至3次の共振振動数を有する波の起生時刻は同一であ
るとみなすことができる。図66は図65(a)乃至
(c)に示す時系列波を重畳させた合成波を示すグラフ
図である。複数種の共振振動数を有する波が重畳された
場合、夫々の起生時刻は一致しているにも拘わらず、図
66に示すように、起生時刻が異なる波が存在している
ように見受けられてしまう。
In the case where the probe 11 used in this embodiment is used, the input wave is 2 if the fundamental frequency is f 1.
have higher resonance frequencies of f 1 , 3f 1 ,... FIG.
FIG. 4 is a graph showing the Fourier spectrum of a wave having a higher-order resonance frequency. FIG. 64 illustrates waves having first to third-order resonance frequencies. FIGS. 65A to 65C are graphs showing time-series waveforms based on each resonance spectrum. As shown in FIGS. 65 (a) to 65 (c), 1
The occurrence times of the waves having the third to third resonance frequencies can be considered to be the same. FIG. 66 is a graph showing a composite wave on which the time-series waves shown in FIGS. 65A to 65C are superimposed. When waves having a plurality of types of resonance frequencies are superimposed, as shown in FIG. 66, there is a wave having a different birth time even though the respective birth times coincide with each other. Will be seen.

【0187】図67(a)は入力超音波の原波X・ex
p(iωxt)が第1の処理プログラムの第2例による
フィルタをかけられた結果のフーリエスペクトルを示す
グラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図で
ある。ここでは、第1の処理プログラムの第2例による
フィルタとして、C1 5(fHL=2.5×106Hz)が
採用されている。図67(b)に示すように、時系列波
に2個の波の起生が確認される。従って、このような波
を入力波とした場合、1箇所の反射境界から2個の反射
波が生ずるため、このような波は入力超音波として不適
であり排除する必要がある。
FIG. 67A shows the original wave X.ex of the input ultrasonic wave.
FIG. 7 is a graph showing a Fourier spectrum of a result of p (iω x t) being filtered according to a second example of the first processing program, and FIG. 7B is a graph showing a time-series waveform. Here, as a filter of the second example of the first processing program, C 1 5 (f HL = 2.5 × 10 6 Hz) is adopted. As shown in FIG. 67 (b), occurrence of two waves is confirmed in the time-series wave. Therefore, when such a wave is used as an input wave, two reflected waves are generated from one reflection boundary, and such a wave is inappropriate as an input ultrasonic wave and needs to be eliminated.

【0188】そこで、第9の処理プログラムでは、受信
原波から広帯域周波数帯での反射波を抽出する場合に、
入力超音波の適/不適を検定する。この検定では、時系
列波に離散的に2以上のピークが生じているときを不適
とし、これ以外を適とする。
Therefore, in the ninth processing program, when a reflected wave in a wide band frequency band is extracted from a received original wave,
The suitability of the input ultrasound is checked. In this test, when two or more peaks are discretely generated in the time series wave, it is unsuitable, and other times are appropriate.

【0189】図67(a)及び(b)に示す入力波にC
1 2・C2 6(fHL=2.5×106Hz)のフィルタをか
けた場合には、使用可能な入力波を得ることができる。
図68(a)はC1 2・C2 6のフィルタ及びこのフィルタ
をかけられた入力超音波のフーリエスペクトルを示すグ
ラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図であ
る。なお、図67(b)及び図68(b)には、第3の
処理プログラム(m=6)が適用されている。
The input wave shown in FIGS.
1 when multiplied by the filter 2 · C 2 6 (f HL = 2.5 × 10 6 Hz), it is possible to obtain a usable input wave.
Figure 68 (a) is a graph illustrating the filter and Fourier spectrum of the input ultrasound applied to the filter of C 1 2 · C 2 6, is a graph showing (b) is also a time-series waveform. Note that the third processing program (m = 6) is applied to FIGS. 67 (b) and 68 (b).

【0190】図68(b)に示すような波形である場合
には、離散的に2以上のピークが発現していないので、
その入力超音波は使用可能であり、適と検定される。
In the case of the waveform shown in FIG. 68B, since two or more peaks do not appear discretely,
The input ultrasound is usable and qualified.

【0191】なお、第2の処理プログラムにより、中心
周波数帯を高周波側又は低周波側に掃引する場合にも、
この検定は必要である。
Note that, even when the center frequency band is swept to the high frequency side or the low frequency side by the second processing program,
This test is necessary.

【0192】また、検定方法としては、例えば、反射波
を抽出する度に対応する入力波を計算して求めこの適/
不適を検定する方法が挙げられる。また、計測に使用さ
れる超音波発信子の入力波特性から各中心周波数及び周
波数帯毎に適/不適を検定しておき、入力波が不適であ
る場合にそれに対応する反射波の抽出を解析対象から除
外してもよい。
As a test method, for example, each time a reflected wave is extracted, an input wave corresponding to the reflected wave is calculated and obtained.
There is a method of testing for inappropriateness. In addition, the suitability / inappropriateness of each center frequency and each frequency band is examined based on the input wave characteristics of the ultrasonic transmitter used for measurement, and when the input wave is inappropriate, the reflected wave corresponding thereto is extracted. It may be excluded from analysis.

【0193】次に、上述のように構成され処理プログラ
ムが組み込まれた本実施例に係る探知装置を使用したコ
ンクリート塊中の反射物の探知方法について説明する。
Next, a description will be given of a method for detecting a reflection object in a concrete block using the detection apparatus according to the present embodiment, which is configured as described above and incorporates a processing program.

【0194】図69は被探知材を示す断面図である。多
孔質弾性体材41中に反射物42が埋め込まれている。
FIG. 69 is a cross-sectional view showing the detection target material. A reflector 42 is embedded in the porous elastic material 41.

【0195】このような被探知材の表面から直下にたて
波を入力すると、前述のように、散乱現象により超音波
の指向性が大きく崩れる。つまり、図69に示すよう
に、扇状に入力波の指向方向が拡大し、直下方向から傾
斜した方向にも大きな勢力を持ったたて波及びよこ波が
起生する。即ち、細石等との境界で散乱される反射波に
はモ−ド変換を生じるものもあり、よこ波又はたて波に
変換される。そして、無数の細石等で複雑に反射、屈接
及びモ−ド変換を繰り返した波は浅い径路から深い径路
の直接波として円弧状に発信点から受信点に伝達され
る。また、多孔質弾性体材41の表面には表面波が起生
する。
When a wave is input immediately below the surface of the detection target material, as described above, the directivity of the ultrasonic wave is largely lost due to the scattering phenomenon. That is, as shown in FIG. 69, the directivity direction of the input wave expands in a fan shape, and a vertical wave and a side wave having a large power are generated also in a direction inclined from a direction directly below. That is, some reflected waves scattered at the boundary with fine stones or the like cause mode conversion, and are converted into side waves or vertical waves. Waves that have been repeatedly reflected, bent, and changed in mode by a myriad of fine stones and the like are transmitted from the transmitting point to the receiving point in an arc as direct waves from a shallow path to a deep path. Further, a surface wave is generated on the surface of the porous elastic material 41.

【0196】図70(a)は計測点近傍に反射物がない
場合に発信点と受信点との間隔を35mmとしたときの
受信波のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)は
同じく時系列波形を示すグラフ図である。また、図71
(a)は計測点近傍に反射物がない場合に発信点と受信
点との間隔を100mmとしたときの受信波のフーリエ
スペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形
を示すグラフ図である。但し、被探知材中に反射物42
は存在していないが、反射源として大きさが1乃至2c
m程度の多数の細石が存在している。図70(b)と図
71(b)とを比較することにより、発信点と受信点と
の間を伝達される表面波と直接波とが重畳された波を比
較することが可能となる。なお、図中に表示する数値は
超音波の発信時刻で補正されたものである。
FIG. 70 (a) is a graph showing the Fourier spectrum of a received wave when the distance between the transmitting point and the receiving point is 35 mm when there is no reflector near the measuring point, and FIG. It is a graph which shows a waveform. FIG. 71
(A) is a graph showing a Fourier spectrum of a received wave when an interval between a transmission point and a reception point is set to 100 mm when there is no reflector near a measurement point, and (b) is a graph showing a time-series waveform. It is. However, the reflection object 42
Does not exist, but has a size of 1 to 2c as a reflection source.
There are many fine stones of about m. By comparing FIG. 70 (b) with FIG. 71 (b), it is possible to compare a surface wave transmitted between a transmission point and a reception point and a wave in which a direct wave is superimposed. It should be noted that the numerical values displayed in the figure are corrected by the transmission time of the ultrasonic wave.

【0197】発信点と受信点との間隔が35mmである
場合、最も早い波の起生は超音波入力より15μ秒後に
生じている。これにより、直接波の第1波での等価音速
として35/15=2.3(mm/μ秒)が得られる。
なお,この計測における被探知材のたて波の音速は4.
3(mm/μ秒)である。また、表面波はその音速がた
て波の60%程度の値であるから、この直接波の第1波
より後方に起生している。
When the distance between the transmitting point and the receiving point is 35 mm, the earliest wave generation occurs 15 μs after the input of the ultrasonic wave. Thereby, 35/15 = 2.3 (mm / μsec) is obtained as the equivalent sound speed of the first wave of the direct wave.
Note that the sound speed of the vertical wave of the detected material in this measurement is 4.
3 (mm / μsec). Further, since the surface wave has a sound velocity of about 60% of the vertical wave, the surface wave is generated behind the first wave of the direct wave.

【0198】一方、発信点と受信点との間隔が100m
mである場合、最も早い波の起生は超音波入力より5
1.3μ秒後に生じている。従って、等価音速は、10
0/51.3=1.95(mm/μ秒)となる。このと
き、勢力の大きい直接波はさらに後の時刻に生ずること
となる。
On the other hand, the distance between the transmitting point and the receiving point is 100 m
m, the earliest wave onset is 5 from the ultrasonic input
It occurs after 1.3 μs. Therefore, the equivalent sound speed is 10
0 / 51.3 = 1.95 (mm / μsec). At this time, a direct wave having a large power is generated at a later time.

【0199】従って、発信点と受信点との間隔を調節し
ながら受信波に第1、第2及び第3の処理プログラムに
よる処理を施すことにより、計測点に近い位置の探知目
標からの反射波、表面波及び直接波の起生を相互に重畳
しない状態で計測することができる。図72は表面波、
探知目標からのたて波反射波及び直接波が重畳しないで
現れた時系列波形を示すグラフ図である。
Therefore, by processing the received wave by the first, second and third processing programs while adjusting the distance between the transmitting point and the receiving point, the reflected wave from the detection target at a position close to the measuring point can be obtained. , Surface waves and direct waves can be measured without overlapping each other. FIG. 72 shows a surface wave,
FIG. 9 is a graph showing a time-series waveform in which a vertical reflected wave and a direct wave from a detection target appear without being superimposed.

【0200】更に、限度はあるが発信点と受信点との間
隔を長くすると、反射波の勢力に対して直接波の勢力が
より小さくなってくる性質を持つことが多くの計測例で
確認されている。この性質は,反射波を取り出すうえ
で、極めて好都合な現象であるといえる。なお、このよ
うな計測は、図69において、超音波を入力する直下方
向から若干傾斜する方向に起生するたて波又は斜め方向
に入力されるたて波を利用することで可能となる。
Further, it has been confirmed in many measurement examples that although there is a limit, when the distance between the transmitting point and the receiving point is increased, the power of the direct wave becomes smaller than the power of the reflected wave. ing. This property can be said to be a very advantageous phenomenon in extracting reflected waves. In FIG. 69, such measurement can be performed by using a vertical wave generated in a direction slightly inclined from a direction directly below the input of the ultrasonic wave or a vertical wave input in an oblique direction.

【0201】そして、発信点から直下又は若干傾斜する
方向にたて波超音波を入力し、受信点で受信波を得る計
測において、これらの間隔を徐々に長く変化させながら
受信波の推移を即時に表示させることにより、発信点又
は受信点から近い位置に鉄筋等の反射境界があれば、直
接波の起生の前にこの反射境界からの反射波が必ず浮び
上ってくる。また、発信点と受信点との間隔及びコンク
リートの音速によって表面波及び直接波の起生時刻は予
め予測することが可能であるので、浮び上った波が鉄筋
等の反射境界からの反射波であるのか表面波又は直接波
であるのかの識別は極めて容易である。
Then, in a measurement in which a wave ultrasonic wave is input immediately below or slightly inclined from the transmission point and a reception wave is obtained at the reception point, the transition of the reception wave is immediately changed while gradually changing these intervals. When there is a reflection boundary such as a reinforcing bar near the transmission point or the reception point, the reflected wave from this reflection boundary always emerges before the generation of the direct wave. In addition, the time of occurrence of surface waves and direct waves can be predicted in advance based on the distance between the transmitting point and the receiving point and the sound speed of concrete, so that the rising waves are reflected waves from the reflection boundary such as reinforcing bars. It is very easy to discriminate between surface waves and surface waves or direct waves.

【0202】更に、コンクリ−ト内の鉄筋の探知におい
ては、コンクリ−ト構造物における設計思想を利用する
と、その効果は大きい。つまり、コンクリ−ト構造物の
配筋方向は、多くの場合、予測可能である。従って、こ
の予測を利用して反射波の往路と復路との長さがたて波
反射で同一となるように発信点及び受信点を配筋方向と
平行に配置する。
Further, in the detection of the reinforcing bars in the concrete, if the design concept of the concrete structure is utilized, the effect is great. That is, the arrangement direction of the concrete structure can be predicted in many cases. Therefore, using this prediction, the transmitting point and the receiving point are arranged in parallel with the direction of the reinforcement so that the length of the forward path and the return path of the reflected wave becomes the same in the vertical wave reflection.

【0203】次に、具体的な解析方法について説明す
る。図73(a)及び(b)は被探知材を示す断面図で
ある。ここで探知される被探知材であるコンクリート塊
51は、一辺の長さが300mm、高さが350mmの
正方形角柱形状を有する。そして、表面から100mm
の位置に幅が30mm、高さが20mmの角柱状の鉄棒
52が埋め込まれている。丸鋼ではなく角柱状の鉄棒と
したのは、分析結果と実測値とを詳細に比較するためで
ある。
Next, a specific analysis method will be described. FIGS. 73A and 73B are cross-sectional views showing the detection target material. The concrete mass 51, which is the material to be detected, has a square prism shape with a side length of 300 mm and a height of 350 mm. And 100mm from the surface
A rectangular column-shaped iron bar 52 having a width of 30 mm and a height of 20 mm is embedded at the position of the square. The reason why the rod-shaped iron rod was used instead of the round steel was to compare the analysis result and the actually measured value in detail.

【0204】図74は超音波の主な径路を示す断面図で
ある。図74において実線はたて波を示し、破線は横波
を示す。100mmの間隔で配置された発信センサ及び
受信センサを有する探知装置による計測で、上述のよう
に構成されたコンクリート塊51中を伝達する超音波の
主な径路は以下の6径路である。
FIG. 74 is a sectional view showing a main path of an ultrasonic wave. In FIG. 74, a solid line indicates a vertical wave, and a broken line indicates a transverse wave. The main paths of the ultrasonic waves transmitted through the concrete mass 51 configured as described above by measurement by the detection device having the transmission sensor and the reception sensor arranged at intervals of 100 mm are the following six paths.

【0205】散乱現象により発信センサ53aから斜方
向に起生したたて波が鉄棒52の上端で反射され受信セ
ンサ53bまでたて波で伝達する径路54。散乱現象に
より発信センサ53aから斜方向に起生したたて波が鉄
棒52の上端で屈接し、たて波で鉄棒52の下端に達
し、ここでたて波反射し、鉄棒52の上端で更に屈接
し、コンクリート塊51内をたて波で受信センサ53b
まで伝達する径路55。径路55と同一の反射径路にお
いて、鉄棒52内をよこ波で伝達する径路56。散乱現
象により発信センサ53aから斜方向に起生したたて波
及びよこ波が鉄棒52の上端で反射及びモ−ド変換し、
コンクリ−ト塊51内を夫々よこ波、たて波で受信セン
サ53bまで伝達する2つ径路57。発信センサ53a
から発信されたたて波によりコンクリ−ト塊51の表面
で発生した表面波が受信センサ53bまで伝達する径路
58。浅い径路又は深い径路で発信センサ53aから受
信センサ53bまで伝達される直接波の径路59。な
お、直接波の音速は振幅は小さいが浅い径路のたて波に
近い等価音速を持つものから深い径路で勢力が大きくた
て波の1/4乃至1/2程度の等価音速を持つものまで
種々雑多である。
A path 54 in which a vertical wave generated obliquely from the transmission sensor 53a due to the scattering phenomenon is reflected by the upper end of the iron bar 52 and transmitted to the reception sensor 53b by a vertical wave. A vertical wave generated obliquely from the transmission sensor 53a due to the scattering phenomenon bends at the upper end of the horizontal bar 52, reaches the lower end of the vertical bar 52 with the vertical wave, reflects the vertical wave here, and further at the upper end of the vertical bar 52. The sensor 53b squats and makes a vertical wave inside the concrete block 51.
Path 55 for transmission to A path 56 for transmitting waves within the iron rod 52 in the same reflection path as the path 55. A vertical wave and a wake wave generated in the oblique direction from the transmission sensor 53a due to the scattering phenomenon are reflected and changed in mode at the upper end of the iron bar 52,
Two paths 57 for transmitting the concrete block 51 to the receiving sensor 53b by means of a vertical wave and a vertical wave. Transmission sensor 53a
A path 58 through which a surface wave generated on the surface of the concrete mass 51 by the vertical wave transmitted from the surface is transmitted to the receiving sensor 53b. A path 59 of a direct wave transmitted from the transmission sensor 53a to the reception sensor 53b in a shallow path or a deep path. In addition, the sound velocity of a direct wave has a small amplitude but has an equivalent sound velocity close to a vertical wave on a shallow path, and a sound path with a large power on a deep path and has an equivalent sound velocity of about 1/4 to 1/2 of a vertical wave. Miscellaneous.

【0206】下記表2に以降に説明する解析例を示す。The following Table 2 shows an example of analysis described below.

【0207】[0207]

【表2】 [Table 2]

【0208】解析例1では、先ず、受信センサ53bに
より得られた受信原波に100kHzのハイパスフィル
タをかける。これをy1(t)=Y1・exp(iω
yt)とする。
In the first analysis example, first, a high-pass filter of 100 kHz is applied to the received original wave obtained by the reception sensor 53b. This is expressed as y 1 (t) = Y 1 · exp (iω
y t).

【0209】次に、図71(b)より直接波の起生は5
1.3+CAL値≒133μ秒(CAL値=81)以降
であるから、第5の処理プログラムにより133μ秒以
降の波、即ち直接波等を削除低減する。具体的には、関
数E2 2(a1=133、a2=300)をy1(t)に
乗じることにより、関数y2(t)を得た。
Next, from FIG. 71 (b), the generation of the direct wave is 5
Since 1.3 + CAL value ≒ 133 μsec (CAL value = 81) or later, a wave after 133 μsec, that is, a direct wave is deleted and reduced by the fifth processing program. Specifically, by multiplying the function E 2 2 (a1 = 133, a2 = 300) to y 1 (t), a function to obtain y 2 a (t).

【0210】次いで、第2の処理プログラムの第2例に
よりC1 2・C2 4(fHL=2.5MHz)のフィルタを周
波数軸上で乗じ、これをy3(t)とする。これによ
り、中心周波数340kHz、周波数帯域が0乃至62
5kHzの広帯域受信波が得られる。図75は上記処理
により得られたフーリエスペクトルを示すグラフ図であ
る。
[0210] Then, the filter of C 1 2 · C 2 4 by the second example of the second processing program (f HL = 2.5MHz) multiplied on the frequency axis, which is referred to as y 3 (t). Thereby, the center frequency is 340 kHz and the frequency band is 0 to 62.
A broadband received wave of 5 kHz is obtained. FIG. 75 is a graph showing a Fourier spectrum obtained by the above processing.

【0211】更に、第3の処理プログラムにより関数y
3(t)よりy3 m(t)(m=4)を得る。図76は第
3の処理プログラムにより得られる時系列波形を示すグ
ラフ図である。なお、図中に表示する数値は超音波の発
信時刻で補正されたものである。t=54.4μ秒に大
きな振幅の起生波が確認される。これが鉄筋からの反射
波である。しかし、この取り出しは中心周波数340k
Hzの低周波で行われているので、精度が高いとはいえ
ない。即ち、径路54、55及び56等の反射波が重畳
したものであり分析精度が悪い。また、以降に起生して
いる波は他の径路の反射波及び直接波の残存が重畳した
ものである。
Further, the function y is calculated by the third processing program.
Y 3 m (t) (m = 4) is obtained from 3 (t). FIG. 76 is a graph showing a time-series waveform obtained by the third processing program. It should be noted that the numerical values displayed in the figure are corrected by the transmission time of the ultrasonic wave. At t = 54.4 μs, a large amplitude generated wave is observed. This is the reflected wave from the rebar. However, this extraction has a center frequency of 340k
Since it is performed at a low frequency of Hz, it cannot be said that the accuracy is high. That is, the reflected waves of the paths 54, 55, 56, etc. are superimposed, and the analysis accuracy is poor. Further, the waves generated thereafter are the superimposition of the reflected waves of other paths and the remaining direct waves.

【0212】そこで、解析例2においては、y3(t)
から第5の処理プログラムにより時系列波y4(t)を
切り出す。図76より54.4+81+10≒145μ
秒の近傍に鉄棒52の下端からの反射波が存在している
と推定し、この部分の波をa 1=145−α=95、a2
=145+α(α=50)として切り出したものがy 4
(t)である。図77はy4 m(t)(m=4)を示す時
系列波形を示すグラフ図である。なお、図中に表示する
数値は超音波の発信時刻で補正されたものである。y4
(t)は中心周波数340kHzで取り出した波である
ので、分析精度に問題がある。このため、第2の処理プ
ログラムの第2例を再度適用し中心周波数を高周波方向
へ掃引し1.5MHzとする。図78は第5の処理プロ
グラムが適用されたフーリエスペクトルY4に第2の処
理プログラムの第2例を用い、C2 6(fHL=2.5×1
6Hz)なるフィルタをかけたフーリエスペクトルY5
を示すグラフ図である。図79はy5 m(t)(m=4)
の時系列波形を示すグラフ図である。なお、図中に表示
する数値は超音波の発信時刻で補正されたものである。
Therefore, in analysis example 2, yThree(T)
From the fifth processing program to the time-series wave yFour(T)
cut. From FIG. 76, 54.4 + 81 + 10 ≒ 145 μ
A reflected wave from the lower end of the iron bar 52 exists near the second.
And the wave of this part is a 1= 145-α = 95, aTwo
= 145 + α (α = 50) is y Four
(T). FIG. 77 shows yFour m(T) (m = 4)
FIG. 4 is a graph showing a sequence waveform. Displayed in the figure
The numerical value is corrected by the transmission time of the ultrasonic wave. yFour
(T) is a wave extracted at a center frequency of 340 kHz.
Therefore, there is a problem in the analysis accuracy. For this reason, the second processing
Apply the second example of the program again to increase the center frequency in the high frequency direction.
To 1.5 MHz. FIG. 78 shows the fifth processing procedure.
Fourier spectrum Y to which the gram is appliedFourThe second processing
Using the second example of theTwo 6(FHL= 2.5 × 1
06Hz) filtered Fourier spectrum YFive
FIG. FIG. 79 shows yFive m(T) (m = 4)
3 is a graph showing a time-series waveform of FIG. It is displayed in the figure.
The value to be corrected is corrected by the transmission time of the ultrasonic wave.

【0213】解析例2によれば、図79に示すように、
分析精度が向上し、解析例1では埋もれていた鉄棒52
の下端からの反射波が浮き上っている。そして、径路5
4における鉄棒52の上端からの反射波の起生時刻は5
0.2μ秒、径路55における鉄棒52の下端からの反
射波の起生時刻は57.6μ秒と測定される。なお、7
4.7μ秒での起生波も有意の反射波であるが、これに
ついては後述する。
According to the second analysis example, as shown in FIG.
The analysis accuracy is improved, and the iron rod 52 buried in the analysis example 1
The reflected wave from the lower end of is rising. And path 5
In FIG. 4, the time of occurrence of the reflected wave from the upper end of the iron bar 52 is 5
The occurrence time of the reflected wave from the lower end of the iron bar 52 in the path 55 is measured to be 57.6 μsec. Note that 7
The generated wave at 4.7 μs is also a significant reflected wave, which will be described later.

【0214】次に、解析例3について説明する。解析例
3では、解析例1と同様に受信原波に100kHzのハ
イパスフィルタをかけた波で第5の処理プログラムによ
る切り出しを行った後、第1の処理プログラムの第4例
によりX/X・exp(iω xt)に対する略受信波y2
(t)=Y2/Y2・exp(iωyt)を求める。
Next, analysis example 3 will be described. Analysis example
In the third example, as in the first analysis example, a 100 kHz
In the fifth processing program, the wave subjected to the
4th example of the first processing program after cutting out
X / X · exp (iω xapproximately received wave y for t)Two
(T) = YTwo/ YTwo・ Exp (iωyFind t).

【0215】そして、第2の処理プログラムによりC1 2
・C2 4フィルタ及びC1 2・C2 44フィルタ(fHL=2.
5MHz)をY2/Y2に乗じることにより、y3(t)
=C1 2・C2 44・Y2/Y2・exp(iωyt)及びy4
(t)=C1 2・C2 4・Y2/Y2・exp(iωyt)を
求める。図80はy3(t)及びy4(t)のフーリエス
ペクトルY3及びY4を示すグラフ図である。
Then, C is obtained by the second processing program.1 Two
・ CTwo FourFilter and C1 Two・ CTwo 44Filter (fHL= 2.
5MHz) to YTwo/ YTwoBy multiplying byThree(T)
= C1 Two・ CTwo 44・ YTwo/ YTwo・ Exp (iωyt) and yFour
(T) = C1 Two・ CTwo Four・ YTwo/ YTwo・ Exp (iωyt)
Ask. FIG. 80 shows yThree(T) and yFourFouriers of (t)
Vector YThreeAnd YFourFIG.

【0216】次いで、第3の処理プログラムを用いて、
3(t)及びy4(t)よりy3 m(t)及びy4 m(t)
(m=4)を得る。図81(a)はy3 4(t)の時系列
波形を示すグラフ図、(b)はy4 4(t)の時系列波形
を示すグラフ図である。なお、図中に表示する数値は超
音波の発信時刻で補正されたものである。
Next, using the third processing program,
From y 3 (t) and y 4 (t), y 3 m (t) and y 4 m (t)
(M = 4). Figure 81 (a) is a graph showing a time-series waveform of y 3 4 (t), is a graph showing a time-series waveform of (b) is y 4 4 (t). It should be noted that the numerical values displayed in the figure are corrected by the transmission time of the ultrasonic wave.

【0217】y3 4(t)の中心周波数は340kHzで
あり、解析例1と大きな相違は見られない。一方、y4 4
(t)の中心周波数は940kHzであり、y3 4(t)
には現れていない起生波が確認される。図81(b)に
おいて、大きな起生波で1番目に早期なものは入力超音
波、2番目に早期な起生波は発信センサと受信センサと
の間を伝達する径路58の表面波、3番目に早期な起生
波は径路54における鉄棒52の上端からの反射波、小
さな起生波で4番目に早期な起生波は径路55における
鉄棒52の下端からの反射波、5番目に早期な起生波は
径路59における直接波の残存を夫々示している。
[0217] the center frequency of the y 3 4 (t) is 340 kHz, no significant difference was observed and analysis Example 1. On the other hand, y 4 4
The center frequency of (t) is 940 kHz, and y 3 4 (t)
A wake wave that does not appear in is observed. In FIG. 81 (b), the first earliest of the large generated waves is the input ultrasonic wave, and the second earliest generated wave is the surface wave of the path 58 transmitting between the transmitting sensor and the receiving sensor. The earliest generated wave is a reflected wave from the upper end of the rod 52 in the path 54, and the fourth earliest generated wave in the small path is a reflected wave from the lower end of the rod 52 in the path 55. The generated waves each indicate a direct wave remaining on the path 59.

【0218】解析例4では、解析例3における中心周波
数が940kHzの取り出し波Y4に第5の処理プログ
ラムを適用する。これにより、y4(t)から入力超音
波及び径路58の表面波を取り除くと共に、径路55に
おける鉄筋52の下端からの反射波の近傍を増幅させ
る。即ち、表2に示す解析例2の2番目の第5の処理と
同一の処理を行う。図82(a)は解析例4におけるフ
ーリエスペクトルY5を示すグラフ図、(b)は同じく
時系列波形Y5・exp(iωyt)を示すグラフ図であ
る。径路54又は55における鉄棒52の上端からの反
射波を示すピークA9及び下端からの反射波を示すピー
クB9が明敏に読み取れる。
In the analysis example 4, the fifth processing program is applied to the extracted wave Y 4 having the center frequency of 940 kHz in the analysis example 3. Thereby, the input ultrasonic wave and the surface wave of the path 58 are removed from y 4 (t), and the vicinity of the reflected wave from the lower end of the reinforcing bar 52 in the path 55 is amplified. That is, the same process as the second fifth process of the analysis example 2 shown in Table 2 is performed. Figure 82 (a) is a graph showing the Fourier spectrum Y 5 in the analysis Example 4 is a graph showing the (b) is also a time-series waveform Y 5 · exp (iω y t ). A peak A9 indicating a reflected wave from the upper end of the iron bar 52 and a peak B9 indicating a reflected wave from the lower end of the path 54 or 55 can be read clearly.

【0219】しかしながら、これらの反射波には、第1
の処理プログラムの第4例の処理により、発信超音波に
ほとんど含まれていない振動数の波が多量に含まれてい
る。これより、解析例5では、第1の処理プログラムの
第5例を用いて、この不必要に増幅された波を除去する
ためのフィルタFEをY5にかけ、Y6を求める。
However, these reflected waves include the first
By the processing of the fourth example of the processing program, a large amount of waves having a frequency that is hardly included in the transmitted ultrasonic waves is included. This, in analysis example 5, using a fifth example of the first processing program, filters F E for removing the unnecessary amplified waves Y 5, obtains the Y 6.

【0220】図83(a)は解析例5におけるフーリエ
スペクトルY6を示すグラフ図、(b)は同じく時系列
波形Y6・exp(iωyt)を示すグラフ図である。解
析例5では、上述の不要な波を除去することにより、微
細ではあるが、鉄棒52の下端からの反射波で鉄棒52
内をよこ波で伝達される径路56をとる波を示すピーク
A10も確認される。
FIG. 83 (a) is a graph showing the Fourier spectrum Y 6 in Analysis Example 5, and FIG. 83 (b) is a graph showing the time-series waveform Y 6 · exp (iω y t). In the analysis example 5, by removing the above-mentioned unnecessary waves, the reflected waves from the lower end of the iron rod 52, although fine, are removed.
A peak A10, which indicates a wave taking the path 56 that is transmitted by the transverse wave inside, is also confirmed.

【0221】また、解析例6では、解析例5のY6スペ
クトルに、更に第2の処理プログラムを適用する。例え
ば、C1 6(fHL=2.5×106Hz)フィルタを使用
する。これにより、中心周波数が1500kHz付近の
高周波側へと推移する。
In the analysis example 6, the second processing program is further applied to the Y 6 spectrum of the analysis example 5. For example, using a C 1 6 (f HL = 2.5 × 10 6 Hz) filter. As a result, the center frequency shifts to a high frequency side near 1500 kHz.

【0222】図84(a)はこの処理で得られたフーリ
エスペクトルY7を示すグラフ図、(b)は時系列波形
7・exp(iωyt)を示すグラフ図である。ここで
は、m=4として第3の処理プログラムが適用されてい
る。解析例6では、径路55における鉄筋52の下端か
らの反射波を示すピークB11が卓越し、鉄筋52の上
端からの径路54の反射波を示すピークA11が相対的
に減少している。これは、たて波発信方向に対する傾き
は径路54の方が大きいためである。つまり、散乱現象
下における指向性の低い超音波の伝達でも高周波になれ
ばなるほど指向性が高くなるのは従来の超音波理論と同
様である。従って、傾きが大きい径路54の反射波の振
幅が小さくなっている。また、径路56をとる波を示す
ピークC11も確認される。
FIG. 84 (a) is a graph showing the Fourier spectrum Y 7 obtained by this processing, and FIG. 84 (b) is a graph showing the time-series waveform Y 7 · exp (iω y t). Here, the third processing program is applied with m = 4. In Analysis Example 6, the peak B11 indicating the reflected wave from the lower end of the reinforcing bar 52 in the path 55 is dominant, and the peak A11 indicating the reflected wave of the path 54 from the upper end of the reinforcing bar 52 is relatively reduced. This is because the inclination with respect to the vertical wave transmission direction is larger in the path 54. That is, even in the transmission of an ultrasonic wave having low directivity under the scattering phenomenon, the higher the frequency becomes, the higher the directivity becomes, as in the conventional ultrasonic theory. Therefore, the amplitude of the reflected wave on the path 54 having a large inclination is small. Further, a peak C11 indicating a wave taking the path 56 is also confirmed.

【0223】解析例7では、解析例6で得られたスペク
トルY7に、第1の処理プログラムの第4例を適用し、
更に第2の処理プログラムの第2例によるC1 10・C2 4
(fH L=2.5×106Hz)フィルタを使用する。こ
れにより、解析例6では共振振動数成分が卓越している
反射波Y7を非共振振動数成分が卓越する反射波Y8に変
換する。図85(a)は解析例7における反射波Y8
フーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時
系列波形Y8・exp(iωyt)を示すグラフ図であ
る。また、図86は図85(b)を拡大したグラフ図で
ある。なお、図中に表示する数値は超音波の発信時刻で
補正されたものである。
In Analysis Example 7, the fourth example of the first processing program is applied to the spectrum Y 7 obtained in Analysis Example 6,
Furthermore C 1 10 · C 2 4 according to the second example of the second processing program
(F H L = 2.5 × 10 6 Hz) Use a filter. Accordingly, the resonance frequency component in analysis example 6 is non-resonant frequency component reflected wave Y 7 which are distinguished converts the reflected wave Y 8 to excellence. FIG. 85A is a graph showing the Fourier spectrum of the reflected wave Y 8 in the analysis example 7, and FIG. 85B is a graph showing the time-series waveform Y 8 · exp (iω y t). FIG. 86 is an enlarged graph of FIG. 85 (b). It should be noted that the numerical values displayed in the figure are corrected by the transmission time of the ultrasonic wave.

【0224】図86においては、鉄筋上端からのたて波
反射波を示すピークA12(径路54)、下端からのた
て波反射波(径路55)を示すピークB12、鉄筋内の
みよこ波で伝達する下端からの反射波(径路56)を示
すピークC12、鉄筋上端でたて波からよこ波又はよこ
波からたて波へモード変換し上端から反射された反射波
(径路57)を示すピークD12並びにピークE12、
F12及びG12の総計7個の起生波を示すピークが確
認される。これらの7個の起生波は全て鉄棒52からの
反射波である。鉄棒52からの反射波には、図74に示
す主な径路54乃至57以外に、発信センサ53aから
鉄棒52に到るまでたて波で伝達し鉄棒52の上端で屈
折し、そして下端で反射し、鉄棒52から受信センサ5
3bまでの間をよこ波で伝達する4個の径路60a乃至
60dがある。図87は反射波の径路を示す断面図であ
る。なお、実線でたて波を、点線でよこ波を表記してい
る。また、コンクリ−トが有する超音波の散乱特性によ
り発信センサ53aから鉄棒52までをよこ波で鉄棒5
2から受信センサ53bまでをたて波で伝達する波も存
在する。この径路の波は図87の紙面を返転させたもの
となる。これらの2種類の反射波の受信センサに到達す
る時間は同一となる。従って、図74における5個の径
路、図87における4×2個の径路の計13個の反射波
の径路が発信センサ53aから受信センサ53bまでに
鉄棒52を経由して存在することとなる。
In FIG. 86, a peak A12 (path 54) indicating a reflected wave reflected from the upper end of the reinforcing bar, a peak B12 indicating a reflected wave reflected in the path (path 55) from the lower end, and a horizontal wave transmitted only inside the reinforcing bar. A peak C12 indicating a reflected wave (path 56) from the lower end of the reinforcing bar, and a peak D12 indicating a reflected wave (path 57) reflected from the upper end of the rebar at the upper end of the reinforcing bar and converted from a vertical wave to a vertical wave or a vertical wave to a vertical wave. And peak E12,
Peaks indicating a total of seven generated waves of F12 and G12 are confirmed. These seven generated waves are all reflected waves from the iron bar 52. In addition to the main paths 54 to 57 shown in FIG. 74, the reflected wave from the horizontal bar 52 is transmitted as a vertical wave from the transmission sensor 53a to the horizontal bar 52, refracted at the upper end of the horizontal bar 52, and reflected at the lower end. And the receiving sensor 5
There are four paths 60a to 60d that transmit the waves up to 3b. FIG. 87 is a sectional view showing the path of the reflected wave. In addition, a vertical wave is indicated by a solid line and a horizontal wave is indicated by a dotted line. Also, due to the ultrasonic scattering characteristics of the concrete, the wave from the transmission sensor 53a to the iron bar 52 is changed by the horizontal wave.
There is also a wave that transmits from the second to the reception sensor 53b as a vertical wave. The wave of this path is obtained by turning over the paper surface of FIG. The time for these two types of reflected waves to reach the receiving sensor is the same. Accordingly, a total of thirteen paths of reflected waves, including five paths in FIG. 74 and 4 × 2 paths in FIG. 87, exist from the transmission sensor 53a to the reception sensor 53b via the iron bar 52.

【0225】そして、これらの13個の反射波の径路の
うち、受信センサ53bへ同一時刻に到達する波がある
ことを考慮すると、起生する反射波の数は7個存在する
ことになる。即ち、径路60aの反射波がピークE12
を、径路60c、60dの反射波がピークF12を、径
路60bの反射波がピークG12である。下記表3に各
径路における起生時刻の計測値及び実測値を比較して示
す。
In consideration of the fact that among the paths of these 13 reflected waves, there are waves arriving at the same time at the receiving sensor 53b, there are 7 reflected waves that occur. That is, the reflected wave of the path 60a has a peak E12.
The reflected waves on the paths 60c and 60d have a peak F12, and the reflected waves on the path 60b have a peak G12. Table 3 below shows a comparison between the measured value and the measured value of the occurrence time on each path.

【0226】[0226]

【表3】 [Table 3]

【0227】ここでは、コンクリート塊51中のたて波
の音速V1は4.3mm/μ秒、よこ波の音速は0.63
1、表面波の音速は0.60V1であり、鉄棒52中の
たて波の音速V2は6.0mm/μ秒、よこ波の音速は
0.55V2とした。上記表3中の計算式はスネルの定
理を使用して作図した図74及び図87内の伝達径路長
を夫々コンクリートの超音波速度又は鉄の超音波速度で
除して得られる伝達時間を加算したものである。なお、
表3の径路58の計算式中10、13の値は、夫々発信
子、受信子の径である。
Here, the sound velocity V 1 of the vertical waves in the concrete block 51 is 4.3 mm / μsec, and the sound velocity of the side waves is 0.63
V 1, the acoustic velocity of the surface wave is 0.60 V 1, the acoustic velocity V 2 of the vertical wave in the horizontal bar 52 is 6.0 mm / mu sec, the acoustic velocity of the transverse wave was 0.55 V 2. The calculation formulas in Table 3 above add the transmission time obtained by dividing the transmission path length in FIGS. 74 and 87 drawn using Snell's theorem by the ultrasonic speed of concrete or the ultrasonic speed of iron, respectively. It was done. In addition,
The values of 10 and 13 in the calculation formula of the path 58 in Table 3 are the diameters of the transmitter and the receiver, respectively.

【0228】表3に示すように、1乃至2%以内の誤差
で各反射波の起生時刻が特定されており、極めて高精度
な計測結果といえる。
As shown in Table 3, the occurrence time of each reflected wave is specified with an error within 1 to 2%, and it can be said that the measurement result is extremely accurate.

【0229】なお、図示した反射径路以外にもコンクリ
−ト塊51内の往路及び復路をともによこ波で伝達する
計5個の反射波も存在する。しかし、この5個の反射波
は受信センサに達する時刻が他の反射波に比して著しく
遅くなるため、直接波の中に埋もれる。従って、計測対
象から除外した。
In addition to the reflection paths shown in the figure, there are a total of five reflection waves that are transmitted by both the forward path and the return path in the concrete lump 51 as a tortuous wave. However, these five reflected waves are buried in the direct waves because the time to reach the receiving sensor is significantly slower than other reflected waves. Therefore, it was excluded from the measurement target.

【0230】次に、ひび割れ深さの探知方法について説
明する。図88(a)及び(b)は計測されるひび割れ
を模擬したコンクリートモデルを示す断面図である。計
測されるコンクリート塊61には、コンクリート塊61
の表面及び裏面から50mmの深さに夫々3本、合計で
6本の鉄筋62が150mmの間隔で埋め込まれてお
り、深さが100、150又は200mmのひび割れが
1本ずつ形成されている。100mmのひび割れと15
0mmのひび割れとの間隔は121mmであり、150
mmのひび割れと200mmのひび割れとの間隔は13
5mmである。また、100mmのひび割れはコンクリ
ート塊61の端部から104mmの位置に形成されてお
り、200mmのひび割れは他方の端部から140mm
の位置に形成されている。
Next, a method for detecting the crack depth will be described. FIGS. 88 (a) and (b) are cross-sectional views showing concrete models simulating cracks to be measured. The concrete mass 61 to be measured includes the concrete mass 61
A total of six reinforcing bars 62 are embedded at an interval of 150 mm, three at a depth of 50 mm from the front surface and the rear surface, respectively, and one crack having a depth of 100, 150 or 200 mm is formed. 100mm crack and 15
The distance from a crack of 0 mm is 121 mm and 150 mm.
The distance between a crack of 200 mm and a crack of 200 mm is 13
5 mm. Also, a crack of 100 mm is formed at a position 104 mm from the end of the concrete mass 61, and a crack of 200 mm is 140 mm from the other end.
Is formed at the position.

【0231】先ず、3種類の測定タイプにより150m
mの深さのひび割れの深さの計測を行った場合を示す。
第1タイプでは、探触子の間隔を70mmとして2つの
探触子の中間にひび割れが位置するように配置した。第
2タイプでは、探触子の間隔を115mmとして2つの
探触子の中間にひび割れが位置するように配置した。ま
た、第3タイプでは、探触子の間隔を115mmとし、
受信子をひび割れの近傍に配置し、発信子をひび割れか
ら離れた位置に配置した。図89(a)は第1タイプに
より測定された受信原波の時系列波形を示すグラフ図、
(b)は第2タイプにより測定された受信原波の時系列
波形を示すグラフ図、(c)は第3タイプにより測定さ
れた受信原波の時系列波形を示すグラフ図である。な
お、図中に表示する数値は超音波の発信時刻で補正され
たものである。
First, 150 m was measured using three measurement types.
This shows a case where the depth of a crack having a depth of m was measured.
In the first type, the distance between the probes was 70 mm, and the probe was arranged so that a crack was located between the two probes. In the second type, the distance between the probes was 115 mm, and the probe was arranged so that a crack was located between the two probes. In the third type, the interval between the probes is 115 mm,
The receiver was placed near the crack, and the transmitter was placed away from the crack. FIG. 89 (a) is a graph showing a time-series waveform of a received original wave measured by the first type,
(B) is a graph showing a time-series waveform of the received original wave measured by the second type, and (c) is a graph showing a time-series waveform of the received original wave measured by the third type. It should be noted that the numerical values displayed in the figure are corrected by the transmission time of the ultrasonic wave.

【0232】図90は第1及び第2タイプにおけるコン
クリート底面からのたて波反射の伝達径路を示す断面図
である。これらのタイプでは、コンクリート底部からの
反射波は受信探触子へ直接伝達している。このため、第
1及び第2タイプにおける受信波にはコンクリート底部
及びその近傍の鉄筋等からの反射波が多量に含まれてい
る。特に、第1タイプではセンサ間距離が他のタイプに
比して短いので、コンクリート底面からの反射波のたて
波強度が大きくなる。
FIG. 90 is a cross-sectional view showing a transmission path of vertical wave reflection from the concrete bottom in the first and second types. In these types, the reflected wave from the concrete bottom is directly transmitted to the receiving probe. For this reason, the received waves in the first and second types contain a large amount of reflected waves from the concrete bottom and reinforcing bars and the like in the vicinity thereof. In particular, in the first type, the inter-sensor distance is shorter than in other types, so that the strength of the reflected wave from the concrete bottom surface increases.

【0233】図91及び92は第3タイプにおけるコン
クリート底面からのたて波反射の伝達径路を示す断面図
である。図92では、入力波は一度近接するひび割れ面
で反射し、次にコンクリート底部で2度目の反射を行っ
ている。しかしながら、受信探触子が計測対象のひび割
れ面の影に隠れ、コンクリート底部からの反射波が受信
子に直接伝達していない。但し、強度は小さいが、コン
クリートの散乱現象により、破線で示す径路のたて波が
存在する。
FIGS. 91 and 92 are sectional views showing transmission paths of vertical wave reflection from the concrete bottom surface in the third type. In FIG. 92, the input wave is reflected once at the adjacent cracked surface, and then reflected at the concrete bottom for the second time. However, the receiving probe is hidden by the shadow of the cracked surface to be measured, and the reflected wave from the concrete bottom is not directly transmitted to the receiving element. However, although the strength is small, there is a vertical wave on the path indicated by the broken line due to the scattering phenomenon of concrete.

【0234】図93は第3タイプにおいて貫通鉄筋を介
して伝達する直接波及び反射波等を示す断面図である。
第3タイプではひび割れの存在により受信子まで達する
直接波の強度は微小となる。そして、鉄筋からの反射波
もひび割れ部で遮断される。しかし、第1及び第2タイ
プでは、この直接波の強度が第3タイプと比して大きく
なる。
FIG. 93 is a sectional view showing a direct wave, a reflected wave, and the like transmitted through a penetrating rebar in the third type.
In the third type, the intensity of the direct wave reaching the receiver becomes very small due to the presence of cracks. And the reflected wave from the rebar is also cut off at the cracked portion. However, in the first and second types, the intensity of the direct wave is higher than in the third type.

【0235】このように、第1タイプ乃至第3タイプに
おいて受信波形状に相違が生じている。以上より、図8
9の第1、第2、第3タイプの受信波のカーソルで示し
た位置付近にひび割れ底部を迂回するたて波の起生があ
ると予想できる。
As described above, there is a difference between the first to third types in the received wave shapes. From the above, FIG.
In the vicinity of the position indicated by the cursor of the first, second and third types of received waves of No. 9, it can be expected that there is a vertical wave bypassing the bottom of the crack.

【0236】また、図94及び図95は第3タイプにお
いてひび割れ底部を回折及び迂回するたて波の径路を示
す断面図である。図95では、入力波は一度近接する計
測対象外のひび割れ面で反射し、この反射波が当該ひび
割れ底部で回折及び迂回している。一方、回折波はひび
割れ底部に入射した波に対して90゜その進行方向が変
化した波であるが、コンクリートが有する散乱現象によ
り扇状に拡散する。そして、径路111乃至113へと
その指向方向が変化した波が受信子により受信される。
図94での対応する径路は径路101乃至103とな
る。
FIGS. 94 and 95 are cross-sectional views showing the path of a vertical wave diffracting and bypassing the crack bottom in the third type. In FIG. 95, the input wave is reflected once on a cracked surface outside the object to be measured, and the reflected wave is diffracted and bypassed at the bottom of the crack. On the other hand, the diffracted wave is a wave whose traveling direction changes by 90 ° with respect to the wave incident on the bottom of the crack, but is diffused in a fan shape due to the scattering phenomenon of concrete. Then, the waves whose directivity changes to the paths 111 to 113 are received by the receiver.
The corresponding paths in FIG. 94 are paths 101 to 103.

【0237】図89(c)の第3タイプの受信波を用
い、ひび割れ底部を回折及び迂回する径路111、11
2の波の起生時刻の概略値を167μ秒(80+(CA
L値86))とし、第5の処理プログラムにおけるth
をこの概略値+10の177μ秒とし、且つαの値を5
0とし、E1 2・E2 2の処理を行う。次いで、第1の処理
プログラムの第4例によりC1 2・C2 10(fHL=2.5
×106Hz)のフィルタをかける。更に、第2の処理
プログラムの第2例によりC2 n(fHL=2.5×106
Hz)のフィルタをかける。図96は以上の処理で得ら
れたフーリエスペクトルを示すグラフ図である。
Using the third type of reception wave shown in FIG. 89 (c), paths 111 and 11 diffracting and bypassing the bottom of the crack are used.
The approximate value of the birth time of the second wave is 167 μsec (80+ (CA
L value 86)) and t h in the fifth processing program
Is set to this approximate value +10, ie, 177 μsec, and the value of α is set to 5
0, and the processing of E 1 2 · E 2 2. Then, the fourth example of the first processing program C 1 2 · C 2 10 ( f HL = 2.5
X 10 6 Hz). Further, according to the second example of the second processing program, C 2 n (f HL = 2.5 × 10 6
Hz). FIG. 96 is a graph showing a Fourier spectrum obtained by the above processing.

【0238】次に、mの値を4として第3の処理プログ
ラムによる処理を行う。図97(a)乃至(f)は時系
列波形を示すグラフ図であって、(a)はnが0のと
き、(b)はnが4のとき、(c)はnが8のとき、
(d)はnが16のとき、(e)はnが32のとき、
(f)はnが60のときをそれぞれ示している。なお、
図中に表示する数値は超音波の発信時刻で補正されたも
のである。
Next, the processing of the third processing program is performed with the value of m set to 4. FIGS. 97 (a) to 97 (f) are graphs showing time-series waveforms. FIG. 97 (a) shows a case where n is 0, FIG. 97 (b) shows a case where n is 4 and FIG. ,
(D) when n is 16; (e) when n is 32;
(F) shows the case where n is 60. In addition,
The numerical values displayed in the figure are those corrected by the transmission time of the ultrasonic wave.

【0239】図97(a)に示すnが0のとき(中心周
波数;980kHz)には、分析精度が極めて高く、1
50mmのひび割れ底部で迂回する径路101の迂回波
はピークA13であり、その起生時刻は78.4μ秒、
径路102の迂回波はピークB13であり、その起生時
刻は81.6μ秒、更に、200mmのひび割れで一度
反射した後、150mmのひび割れ底部で迂回する径路
111の波はピークC13であり、その起生時刻は9
0.1μ秒、径路112の波はピークD13であり、そ
の起生時刻は93.3μ秒と測定される。
When n shown in FIG. 97 (a) is 0 (center frequency: 980 kHz), the analysis accuracy is extremely high and 1
The detour wave of the path 101 detouring at the bottom of the 50 mm crack is a peak A13, and its occurrence time is 78.4 μsec.
The detour wave of the path 102 is a peak B13, its occurrence time is 81.6 μs, and after being reflected once by a crack of 200 mm, the wave of the path 111 detouring at the bottom of the crack of 150 mm is a peak C13. Birth time is 9
The wave on the path 112 is at a peak D13 for 0.1 μsec, and its onset time is measured as 93.3 μsec.

【0240】また、低周波側に掃引された図97(d)
に示すnが16のとき(中心周波数;490kHz)に
は、径路102の迂回波(ピークB13)及び径路10
3の迂回波(ピークE13)が出現している。夫々の起
生時刻は81.6μ秒、103μ秒と測定される。
FIG. 97 (d) swept to the low frequency side.
Is 16 (center frequency; 490 kHz), the bypass wave (peak B13) of the path 102 and the path 10
Three detour waves (peak E13) appear. The respective birth times are measured as 81.6 μs and 103 μs.

【0241】更に低周波側に掃引すると、計測の目的と
する150mmの深さのひび割れ底部からの径路波10
2は徐々に消滅し、計測対象のひび割れに隣接する他の
ひび割れで反射して伝達する長い径路の回折及び迂回波
が浮かび上がってくる。即ち、150mmの深さのひび
割れ底部で迂回し、且つ100mmの深さのひび割れ底
部で反射する径路103の反射波(ピークE13)、そ
して、一度200mmの深さのひび割れで反射し150
mmの深さのひび割れ底部で迂回し、且つ100mmの
深さのひび割れで反射する径路113の反射波(ピーク
F13)が浮かび上がってくる。その起生時刻は、夫々
103μ秒、122.1μ秒と測定される。
Further sweeping to the low frequency side, the path wave 10 from the bottom of the crack having a depth of 150 mm, which is the object of measurement, was measured.
2 gradually disappears, and diffraction and detour waves on a long path reflected and transmitted by other cracks adjacent to the crack to be measured emerge. That is, a reflected wave (peak E13) of the path 103 that is detoured at the crack bottom having a depth of 150 mm and reflected at the bottom of the crack having a depth of 100 mm, and is reflected once by a crack having a depth of 200 mm.
A reflected wave (peak F13) of the path 113 that circumvents at the bottom of the crack having a depth of mm and is reflected by the crack having a depth of 100 mm emerges. The occurrence times are measured as 103 μsec and 122.1 μsec, respectively.

【0242】以上の現象は以下の理由で生ずる。本探知
例で取り出した略受信波は、第1の処理プログラムの第
4例を使用したことより非共振波が多量に含まれたもの
となっている。これにより、高周波になればなるほど、
伝達径路の長い回折及び迂回波が加速度的に減衰する。
その一方で、低周波の波は高周波の波に比較しその減衰
率が極端に小さい。このため、低周波領域の波では伝達
径路が長くても、もともと勢力の強い波が減衰すること
なく浮かび上がっているのである。下記表4に測定結果
と、図94、図95で作図された伝達径路長を理論値と
して比較して示す。
The above phenomenon occurs for the following reasons. The substantially received wave extracted in this detection example contains a large amount of non-resonant waves due to the use of the fourth example of the first processing program. As a result, the higher the frequency, the more
Long diffraction and detour waves in the transmission path are attenuated at an accelerated rate.
On the other hand, the low-frequency wave has an extremely small attenuation rate compared to the high-frequency wave. For this reason, even in the case of a wave in the low-frequency region, even when the transmission path is long, a wave that is originally strong is emerging without attenuation. In Table 4 below, the measurement results are compared with the transmission path lengths plotted in FIGS. 94 and 95 as theoretical values.

【0243】[0243]

【表4】 [Table 4]

【0244】なお、前述の解析では第1の処理プログラ
ムの第4例を使用したが、第2例を使用することも可能
である。図98(a)は第1の処理プログラムの第2例
により受信原波にC1 6・C2 6をかけ、第2の処理プログ
ラムの第2例により、C2 14を乗じたフーリエスペクト
ルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグ
ラフ図である。
In the above-described analysis, the fourth example of the first processing program is used. However, the second example may be used. Figure 98 (a) is multiplied by C 1 6 · C 2 6 to receive the original wave by the second example of the first processing program, the second example of the second processing program, the Fourier spectrum obtained by multiplying the C 2 14 FIG. 7B is a graph showing a time-series waveform.

【0245】この場合、150mmの深さのひび割れ底
部で迂回する径路の反射波(ピークB13)及び一度2
00mmの深さのひび割れで反射し150mmの深さの
ひび割れ底部で回折及び迂回する径路の反射波(ピーク
D13)が出現している。夫々の起生時刻は、81.0
μ秒、93.0μ秒と測定される。なお、ピークD13
が明敏に浮かび上がっているのは、共振波を使用してい
るためである。
In this case, the reflected wave (peak B13) of the path detouring at the bottom of the crack having a depth of 150 mm
A reflected wave (peak D <b> 13) of a path that is reflected by a crack having a depth of 00 mm and diffracted and bypassed at the bottom of the crack having a depth of 150 mm appears. Each birth time is 81.0
μs, 93.0 μs. The peak D13
The reason why is clearly emerged is that a resonance wave is used.

【0246】なお、このような解析を行うためには、第
9の処理プログラムにより入力波が適正なものであるか
否かが検定されている必要がある。図99(a)は図9
8の受信波に対応する入力超音波のフーリエスペクトル
を示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラ
フ図である。これらは、入力波の適/不適の検定のため
に発信探触子の発信超音波より得られたものである。入
力超音波としては最適な形状であるといえる。従って、
上述の計測結果は適正なものであると確認できる。
To perform such an analysis, it is necessary that the ninth processing program has verified whether or not the input wave is appropriate. FIG. 99A shows FIG.
8 is a graph showing a Fourier spectrum of an input ultrasonic wave corresponding to the received wave No. 8, and FIG. These are obtained from the transmitted ultrasonic waves of the transmitting probe for the verification of the suitability of the input wave. It can be said that the shape is optimal for input ultrasonic waves. Therefore,
It can be confirmed that the above measurement results are appropriate.

【0247】また、説明してはいないが、第4及び8の
処理プログラムが適宜使用されている。
Although not described, the fourth and eighth processing programs are appropriately used.

【0248】図97の解析結果は、図94、図95に示
すひび割れ底部で回折及び迂回する多数の径路の波を分
析周波数帯を変化させることで特定するものであった。
即ち、高周波の波の取り出しで、より短い径路の回折波
及び迂回波を、低周波の波の取り出しで、より長い径路
の回折波及び迂回波の特定を行っている。これより、得
られた迂回波等がどの径路のものであるかの特定には、
ある程度の工学的判断を必要とする。しかしながら、工
学的判断を分析用ソフトウェアに組み込むのは至難であ
る。これより、ひび割れ深さ計測の自動化ソフトウェア
では、以下の巧妙な分析法を用いて、上記の工学的判断
を不用のものとしている。
The analysis results shown in FIG. 97 were obtained by specifying the waves of a number of paths diffracting and bypassing at the bottom of the crack shown in FIGS. 94 and 95 by changing the analysis frequency band.
That is, the extraction of the high-frequency wave specifies the diffraction wave and the bypass wave of a shorter path, and the extraction of the low-frequency wave specifies the diffraction wave and the bypass wave of the longer path. From this, to specify which path the obtained detour wave etc. is,
Requires some engineering judgment. However, it is very difficult to incorporate engineering decisions into analytical software. Thus, the software for automated crack depth measurement uses the following clever analysis method to make the above engineering judgment unnecessary.

【0249】このような分析法について説明する。[0249] Such an analysis method will be described.

【0250】図114は、図88の第3タイプ計測で、
A点で直下に超音波を発信したとき、鉄筋径路とひび割
れ底部を迂回する超音波のB点に至る伝達径路を示す模
式図である。図114(a)で、鉄筋を径路する浅い径
路201及び深い径路202並びにひび割れ底部を迂回
する最短経路101を示している。従来の超音波探知装
置では用いられていない図1乃至3の新たなる超音波伝
達特性によれば、径路201及び202と径路101の
伝達径路の超音波強度は、超音波の周波数により大きく
変化する。
FIG. 114 shows the third type of measurement shown in FIG. 88.
It is a schematic diagram which shows the transmission path | route which reaches the point B of the ultrasonic wave which bypasses a rebar path | route and a crack bottom when transmitting an ultrasonic wave immediately below at the point A. FIG. 114 (a) shows a shallow path 201 and a deep path 202 passing through a reinforcing bar, and a shortest path 101 bypassing a crack bottom. According to the new ultrasonic transmission characteristics shown in FIGS. 1 to 3 which are not used in the conventional ultrasonic detection device, the ultrasonic intensity of the transmission paths of the paths 201 and 202 and the path 101 greatly changes depending on the frequency of the ultrasonic waves. .

【0251】図114(b)は高周波超音波の強度の変
化を各径路毎にベクトルで表現したものであり、長い径
路101の波は減衰し、短い径路201及び202の波
の強度が卓越したものとなる。
FIG. 114 (b) shows the change in the intensity of the high-frequency ultrasonic wave as a vector for each path. The wave of the long path 101 is attenuated, and the strength of the waves of the short paths 201 and 202 is excellent. It will be.

【0252】図114(c)は低周波超音波の強度の変
化を各径路毎にベクトルで表現したものであり、長い径
路101の波が減衰することなくB点に達している。
FIG. 114 (c) shows the change in the intensity of the low-frequency ultrasonic wave as a vector for each path, and the wave on the long path 101 reaches point B without attenuation.

【0253】以上、図114(b)、(c)でA点での
入力超音波の強度(ベクトル)は、図1(a)によって
定性的に作図している。
As described above, the intensity (vector) of the input ultrasonic wave at point A in FIGS. 114 (b) and (c) is qualitatively plotted according to FIG. 1 (a).

【0254】以上より、図114の鉄筋径路201及び
202並びにひび割れ底部迂回径路101の波を含む時
系列波を、受信原波の微小な振幅の立ち上がり部の時刻
をt sとし、急激に振幅が大きくなる時刻をtcとし、t
h=(ts+tc)/2を求め、この時刻thを第5の処理
プログラムに適用して、分析用時系列波を切り出し、こ
れに第1の処理プログラムを適用し広帯域超音波を求
め、更に、第2の処理プログラムを用いて、低周波側に
掃引又は高周波側に掃引して得られた時系列波を第3の
処理プログラムでm乗表示すれば、径路201及び20
2並びに径路101の波を何らの工学的判断を要するこ
となく確定できる。図115はts、tc及びthの関係
を示す図である。
As described above, the reinforcing rod path 201 and the
When including the waves of the bypass route 202 and the bottom of the crack 101
The time of the rising edge of the minute amplitude of the received original wave
To t sAnd the time at which the amplitude suddenly increases is tcAnd t
h= (Ts+ Tc) / 2 at this time thTo the fifth processing
Apply to the program, cut out the time series wave for analysis, and
Applying the first processing program to obtain a broadband ultrasonic wave
In addition, by using the second processing program,
The time series wave obtained by sweeping or sweeping to the high frequency side is
If the processing program displays m-th power, paths 201 and 20
2 and the waves on path 101 require any engineering judgment.
Can be determined without delay. FIG. 115 shows ts, TcAnd thconnection of
FIG.

【0255】図116は図88の第3タイプの場合で探
触子間距離を135mmとしたときの解析結果である。
FIG. 116 shows the result of analysis when the distance between the probes is 135 mm in the case of the third type shown in FIG.

【0256】ts及びtcを図115に示す如く読み取
り、第5の処理プログラムを用いa1=th−50、a2
=th+50とし、y1(t)=Y1・exp(iωyt)
=E1・E2・y(t)を求めた。
[0256] read as indicating the t s and t c in Figure 115, a 1 = t h -50 using a fifth processing program, a 2
= T h +50, y 1 (t) = Y 1 · exp (iω y t)
= E 1 · E 2 · y (t).

【0257】次に、第1の処理プログラムの第4例を用
いて非共振波が支配的な波としてy 1,1(t)=Y1,1
exp(iωyt)、Y1,1=C1 n1・C2 n1・Y1/Y1
作成する。但し、fHL=2.5×106Hzである。
Next, the fourth example of the first processing program is used.
And the non-resonant wave is dominant y 1,1(T) = Y1,1
exp (iωyt), Y1,1= C1 n1・ CTwo n1・ Y1/ Y1To
create. Where fHL= 2.5 × 106Hz.

【0258】次に、第2の処理プログラムを用い、低周
波側へ掃引したC2 n3・Y1,1、高周波側へ掃引したC1
n2・Y1,1のスペクトルを取り出す。但し、fHL=2.
5×106Hzである。
[0258] Then, C 1 where the second processing program used, C 2 n3 · Y 1, 1 were swept to a lower frequency, sweeping the frequency side
Extract the spectrum of n2 · Y 1,1 . However, f HL = 2.
5 × 10 6 Hz.

【0259】次に、第3の処理プログラムを用い、y
1,2 m=(C1 n2・Y1,1m・exp(imωyt)、y
2,2 m=(C2 n3・Y1,1m・exp(imωyt)を計算
した。
Next, using the third processing program, y
1,2 m = (C 1 n2 · Y 1,1 ) m · exp (imω y t), y
2,2 m = (C 2 n3 · Y 1,1 ) m · exp (imω y t) was calculated.

【0260】図116(a)はY1,1、C1 n2・Y1,1
びC2 n3・Y1,1のスペクトル、(b)はy1,2 m(高周波
取り出し波)、(c)はy2,2 m(低周波取り出し波)で
ある。なお、本図はn1=1、n2=15、n3=2
0、m=4として作成した。図中の数値は超音波発信時
刻で補正している。以上、図116(b)の高周波取り
出し波で鉄筋径路201及び202の波の起生を、
(c)の低周波取り出し波でひび割れ底部迂回波の最短
経路101の波の起生を何らかの工学的判断を加えるこ
となく求め得ることを示した。
[0260] spectrum of FIG. 116 (a) is Y 1,1, C 1 n2 · Y 1,1 and C 2 n3 · Y 1,1, ( b) is y 1, 2 m (frequency extraction waves), ( c) is y 2,2 m (low frequency extracted wave). In this figure, n1 = 1, n2 = 15, n3 = 2
0, m = 4. The numerical values in the figure are corrected based on the ultrasonic transmission time. As described above, the generation of the waves of the rebar paths 201 and 202 by the high-frequency extraction wave of FIG.
It has been shown that the origin of the shortest path 101 of the bypass wave at the bottom of the crack can be obtained without any engineering judgment from the low frequency extracted wave of (c).

【0261】次に、他のひび割れ深さの探知方法につい
て説明する。ここでは、2種類の測定タイプにより図8
8(a)及び(b)のコンクリート塊61中のひび割れ
の深さ計測を表面のひび割れにそって、多点計測する。
第4タイプでは、探触子の間隔を115mmとし、受信
子をひび割れ近傍に配置し、発信子をひび割れから受信
子より離れた位置に配置した。また、第5タイプでは、
探触子の間隔を35mmとして2つの探触子の中間にひ
び割れが位置するように配置した。そして、ひび割れに
沿って順次2つの探触子を移動させて受信原波を個々に
計測し、これら受信波に第2の処理プログラムの第4例
を適用し時系列波を求め、この時系列波の最初の起生時
刻を計測した。図100は第5タイプの計測で得られた
各時系列波での前記起生時刻をプロットした図(以下、
起生時刻図という。)である。
Next, another method of detecting the crack depth will be described. Here, FIG. 8 shows two types of measurement.
8 (a) and 8 (b), the depth of the cracks in the concrete block 61 is measured at multiple points along the cracks on the surface.
In the fourth type, the interval between the probes was 115 mm, the receiver was arranged near the crack, and the transmitter was arranged at a position away from the receiver from the crack. In the fifth type,
The distance between the probes was set to 35 mm, and the probes were arranged so that a crack was located between the two probes. Then, the two probes are sequentially moved along the crack to individually measure the received original waves, and the fourth example of the second processing program is applied to these received waves to obtain a time-series wave. The first wake time of the wave was measured. FIG. 100 is a diagram in which the occurrence times in the respective time-series waves obtained by the fifth type of measurement are plotted (hereinafter, referred to as “the occurrence times”).
It is called the birth time chart. ).

【0262】なお、本解析では、第2の処理プログラム
の第4例のフィルタを以下のようにして求めた。全周波
数帯にわたって1.0なるスペクトル値を持った関数に
2 n 1・C1 n2・C2 n3(ここで、n1=408、n2=
4、n3=4、fHL=1.25×106Hz)をかける
という第1、第2の処理プログラムを用いて作成した。
第2の処理プログラム第4例は、このフィルタを周波数
帯で自由に移動させることができるわけだが、図100
を求めたときのこのフィルタの中心周波数は300kH
zであった。
In this analysis, the filter of the fourth example of the second processing program was obtained as follows. C 2 n 1 · C 1 n 2 · C 2 n 3 (where n 1 = 408, n 2 =
4, n3 = 4, f HL = 1.25 × 10 6 Hz).
In the fourth example of the second processing program, this filter can be freely moved in the frequency band.
Is obtained, the center frequency of this filter is 300 kHz.
z.

【0263】図100には、貫通鉄筋の直上受信波で極
大値を貫通鉄筋の中間点で極小値を持つ曲線が描かれて
いる。各計測点でのこれら起生時刻は各々貫通鉄筋を径
路とする波の起生時刻を示すものであり、ひび割れ深さ
は上記極小値より深いところに存在することとなる。従
って、ひび割れ深さが浅いか深いかにより3種の起生時
刻図のいずれかが得られる。図101(a)はひび割れ
が深い場合の起生時刻図、(b)はひび割れの深さが中
程度でる場合の起生時刻図、(c)はひび割れが浅い場
合の起生時刻図である。図101(b)、(c)の起生
時刻図が得られれば、容易にひび割れ深さは特定でき
る。
FIG. 100 shows a curve having a local maximum value at the received wave immediately above the penetrating rebar and a local minimum value at the midpoint of the penetrating rebar. These onset times at the respective measurement points indicate the onset times of the waves with the penetrating rebar as the path, and the crack depth exists at a depth deeper than the minimum value. Therefore, one of three types of occurrence time diagrams is obtained depending on whether the crack depth is shallow or deep. FIG. 101 (a) is an occurrence time diagram when the crack is deep, (b) is an occurrence time diagram when the depth of the crack is medium, and (c) is an occurrence time diagram when the crack is shallow. . If the occurrence time diagrams of FIGS. 101 (b) and (c) are obtained, the crack depth can be easily specified.

【0264】しかしながら、ひび割れが深い場合又は貫
通鉄筋の間隔が狭い場合には、図101(a)に示す起
生時刻図が得られるので、ひび割れ深さは解らない。こ
れより、従来、市場にあるコンクリートのひび割れ深さ
計測装置なるものは全て、無筋コンクリート、貫通鉄筋
があってもその配筋間隔が30又は40cm以上という
ように極端に広い場合か又は極めて浅いひび割れ深さの
計測にしか利用できない。
However, when the crack is deep or the interval between the penetrating rebars is narrow, the occurrence time chart shown in FIG. 101A is obtained, and the depth of the crack is not known. From this, conventionally, all the concrete crack depth measuring devices on the market are unreinforced concrete, even if there is a penetrating rebar, the arrangement interval of the rebar is extremely large such as 30 or 40 cm or extremely shallow. It can only be used to measure crack depth.

【0265】そこで、図16及び20に示すような貫通
鉄筋直上受信波を用いたひび割れ深さ計測値又は図97
に示した貫通鉄筋中間点受信波で求めたひび割れ深さ、
場合によっては図89(c)のひび割れ深さの概略値を
初期値として、表面のひび割れにそって多点計測された
全ての計測点位置でのひび割れ深さの計測を考える。も
ちろん、前述の自動化計測ソフトウェアにより受信波形
の分析を行っても良いが、ここでは、他の分析法を適用
した解析例を示す。
Therefore, the measured crack depth using the received wave immediately above the penetrating rebar as shown in FIGS.
Crack depth determined from the penetration wave at the midpoint of the penetrating rebar shown in
In some cases, with the approximate value of the crack depth in FIG. 89 (c) as an initial value, measurement of the crack depth at all measurement point positions measured at multiple points along the surface crack is considered. Of course, the received waveform may be analyzed by the above-mentioned automated measurement software, but here, an analysis example to which another analysis method is applied will be described.

【0266】ひび割れ底部を迂回する径路波の概略起生
時刻を、例えば、図89(c)よりth=80μ秒と
し、第5の処理プログラムによりE1 m・E2 m(m=2、
α=50)として時系列波を切り出す。更に、第1の処
理プログラムの第4例によりフィルタC1 n1・C2 n2(n
1=1、n2=1、fHL=2.5×106Hz)をかけ
る。そして、第2の処理プログラムの第2例によりフィ
ルタC1 n3(fHL=2.5×106Hz、n3=5)をか
け、第3の処理プログラム(m=4)を施す。
The approximate occurrence time of the path wave bypassing the bottom of the crack is, for example, t h = 80 μs from FIG. 89 (c), and E 1 m · E 2 m (m = 2,
α = 50) and cut out a time-series wave. Further, according to the fourth example of the first processing program, the filters C 1 n1 and C 2 n2 (n
1 = 1, n2 = 1, f HL = 2.5 × 10 6 Hz). Then, according to the second example of the second processing program, a filter C 1 n3 (f HL = 2.5 × 10 6 Hz, n3 = 5) is applied, and a third processing program (m = 4) is applied.

【0267】図102は上記の処理により得られた計測
結果を示す図である。計測点にそって完全にひび割れの
深さが測定されている。なお、n1、n2及びn3の値
は上記の値に限定されるものではない。図102の各計
測点のひび割れ深さの変化がよりなめらかになるように
この係数の値を変化させてもよい。
FIG. 102 is a diagram showing the measurement results obtained by the above processing. The depth of the crack is completely measured along the measurement point. The values of n1, n2, and n3 are not limited to the above values. The value of this coefficient may be changed so that the change in the crack depth at each measurement point in FIG. 102 becomes smoother.

【0268】なお、以上の計測は任意の計測点に隣接す
る他の計測点でのひび割れ深さがほとんど同一であると
の仮定条件下でなされたものである。即ち、任意計測点
位置での受信波の解析時に採用する概略起生時刻t
hを、隣りの位置のすでに解として得られている時刻th
とする方法である。また、第4タイプの場合、ひび割れ
底部を回折する波の指向が受信子へ向いてくるので、迂
回波の勢力が大きくなってくる。従って、第5タイプの
場合より計測が容易になる。
The above measurement is performed under the assumption that the crack depths at other measurement points adjacent to an arbitrary measurement point are almost the same. That is, the approximate birth time t adopted when analyzing a received wave at an arbitrary measurement point position
h is the time t h already obtained as the solution at the next position
It is a method. In the case of the fourth type, the direction of the wave diffracted at the bottom of the crack is directed to the receiver, so that the power of the detour wave increases. Therefore, measurement becomes easier than in the case of the fifth type.

【0269】なお、図102にはひび割れ底部からの迂
回波の起生のみしか示していないが、ひび割れ底部を迂
回する径路波の概略起生時刻th=80μ秒の替わり
に、例えば、図116の鉄筋径路波の概略起生時刻ts
を用いて同様の処理を行えば、説明するまでもなく各計
測点における鉄筋径路波の起生時刻及び伝達距離も高精
度に得ることができる。
[0269] Note that although only shown only Okoshisei detour wave from cracking bottom in FIG. 102, instead of the schematic Okoshisei time t h = 80 [mu] s path wave bypassing cracking bottoms, for example, FIG. 116 Approximate occurrence time t s of rebar path wave
If the same processing is performed by using, the occurrence time and the transmission distance of the rebar path wave at each measurement point can be obtained with high accuracy, needless to say.

【0270】次に、コンクリート表面で、幅が0.01
乃至0.1mm程度と極めて狭いひび割れの深さの探知
方法について説明する。図103(a)乃至(c)は極
めて狭いひび割れを有するコンクリート版を示す模式図
であり、発信及び受信探触子をひび割れを挟んで、極近
傍に配置した計測である。
Next, on the concrete surface, a width of 0.01
A method of detecting a crack depth as extremely small as about 0.1 mm to 0.1 mm will be described. FIGS. 103 (a) to 103 (c) are schematic diagrams showing concrete plates having extremely narrow cracks, in which the transmitting and receiving probes are arranged very close to each other with the cracks interposed therebetween.

【0271】本探知方法により探知される被探知材12
1は、以下のようにして作製されたものである。幅が1
00cm、厚さが23cm、長さが420cmのコンク
リート板に異形鉄筋D20を長手方向及び幅方向に15
cm間隔で上面及び下面からのかぶり厚を3cmとして
2段配筋した。
Detected material 12 detected by the present detection method
No. 1 was produced as follows. Width 1
A deformed reinforcing bar D20 is placed on a concrete plate having a size of 00 cm, a thickness of 23 cm and a length of 420 cm in a length direction and a width direction by 15 cm.
The cover thickness from the upper surface and the lower surface was set to 3 cm at intervals of 2 cm, and two-step reinforcement was arranged.

【0272】次に、コンクリート板の長手方向の2箇所
を支持した状態で中央部分に荷重を繰り返し印加し人為
的に微細な幅を有し深いひび割れを生じさせる。板表面
でのひび割れ幅は約0.05mm以下である。
Next, a load is repeatedly applied to the central portion of the concrete plate in a state where it is supported at two places in the longitudinal direction, thereby artificially having a fine width and deep cracks. The width of cracks on the plate surface is about 0.05 mm or less.

【0273】このように形成されたひび割れの探知は以
下のようにして行われる。
The detection of the crack thus formed is performed as follows.

【0274】先ず、受信波y(t)=Y・exp(iω
yt)に第1の処理プログラムの第4例を適用し、y
1(t)=Y/Y・exp(iωyt)を求める。
First, the received wave y (t) = Y · exp (iω
Applying the fourth example of the first processing program to y t), y
1 (t) = Y / Y · exp (iω y t) is obtained.

【0275】次に、C1及びC2を使用して作製された中
心周波数が730kHzのフィルタFをy1(t)に乗
じることにより、y2(t)=F・Y/Y・exp(i
ωyt)を求める。そして、第3の処理プログラム(m
=4)を適用する。図104(a)はF・Y/Yのフー
リエスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列
波形を示すグラフ図である。
Next, by multiplying y 1 (t) by a filter F having a center frequency of 730 kHz manufactured using C 1 and C 2 , y 2 (t) = FY / Yexp ( i
ω y t). Then, the third processing program (m
= 4) is applied. FIG. 104 (a) is a graph showing the Fourier spectrum of FYY / Y, and FIG. 104 (b) is a graph showing the time-series waveform.

【0276】図104(b)において、1番目に早い起
生波が入力超音波、2番目に早い起生波が鉄筋表面から
のたて波反射波、3番目に早い起生波が鉄筋裏面からの
たて波反射波、4又は5番目に早い起生波が鉄筋を介し
て伝達される直接波及びひび割れ面に生ずる表面波であ
る。なお、点線カーソルが2本表示されているが、早い
時刻のカーソルがたて波、遅い時刻のカーソルが表面波
の起生時刻を示す。ここでは、表面波の速度をたて波の
0.6倍としている。
In FIG. 104 (b), the first earliest generated wave is an input ultrasonic wave, the second earliest generated wave is a reflected wave from the rebar surface, and the third earliest generated wave is a back surface of the rebar. The fourth and fifth earliest generated waves are direct waves transmitted through the rebar and surface waves generated on the cracked surface. In addition, although two dotted-line cursors are displayed, a cursor at an earlier time indicates a vertical wave, and a cursor at a later time indicates an onset time of a surface wave. Here, the speed of the surface wave is set to be 0.6 times the vertical wave.

【0277】そして、コンクリート及び鉄筋中のたて波
の音速は夫々4.15(mm/μ秒)、6.0(mm/
μ秒)であるので、1又は2番目に早い起生波から、鉄
筋のかぶり厚及び鉄筋径は次の値となる。かぶり厚は、
4.15×(28.8−13.2)/2より32.3m
m、鉄筋径は、6.0×(34.1−28.8)/2よ
り16mmである。図105は異形鉄筋D20の形状を
示す模式図である。異形鉄筋D20の表面には、輪状の
凸部が長手方向に複数形成されており、凸部の尖端にお
ける径が20mm、凹部における径が16mmである。
従って、上記の計測精度は極めて高いといえる。また、
かぶり厚の実測値は32mmであるので、この精度も高
い。
The sound velocities of the vertical waves in concrete and reinforcing steel were 4.15 (mm / μsec) and 6.0 (mm / μsec), respectively.
μs), the cover thickness and the rebar diameter of the rebar take the following values from the first or second earliest generated wave. The cover thickness is
32.3m from 4.15 x (28.8-13.2) / 2
m, the rebar diameter is 16 mm from 6.0 x (34.1-28.8) / 2. FIG. 105 is a schematic view showing the shape of the deformed reinforcing bar D20. On the surface of the deformed reinforcing bar D20, a plurality of ring-shaped convex portions are formed in the longitudinal direction, and the diameter of the convex portion at the tip is 20 mm, and the diameter of the concave portion is 16 mm.
Therefore, it can be said that the above measurement accuracy is extremely high. Also,
Since the actual measurement value of the cover thickness is 32 mm, this accuracy is also high.

【0278】しかし、ひび割れ底部からの迂回波並びに
下側鉄筋及びコンクリート底面からの反射波の起生は散
乱波等の林立の中に混在して図104(b)からは読み
取れない。
However, the detour wave from the crack bottom and the generation of the reflected wave from the lower reinforcing bar and the concrete bottom are mixed in forests such as scattered waves and cannot be read from FIG. 104 (b).

【0279】そこで、第2の処理プログラムの第2例に
より、周波数掃引用のフィルタFiを使用する。図10
6はフィルタFiを示すグラフ図である。なお、フィル
タFiは全周波数領域で1.0のスペクトル値を有する
関数にフィルタC1・C2 n(fH L=2.5×106Hz)
を乗じて作成したものである。また、図107(a)乃
至(f)はこれらフィルタをY/Y・exp(iω
yt)にかけて得た時系列波形を示すグラフ図であっ
て、(a)はiが1でnが4のとき、(b)はiが2で
nが6のとき、(c)はiが3でnが10のとき、
(d)はiが4でnが16のとき、(e)はiが5でn
が24のとき、(f)はiが6でnが36のときを夫々
示している。
Therefore, according to the second example of the second processing program, a filter F i for frequency sweeping is used. FIG.
6 is a graph showing the filter F i. Note that the filter F i is a filter C 1 · C 2 n (f H L = 2.5 × 10 6 Hz) having a spectrum value of 1.0 in the entire frequency domain.
Multiplied by. FIGS. 107A to 107F show these filters as Y / Y · exp (iω
7A and 7B are graphs showing time-series waveforms obtained over y t), where FIG. 7A shows a case where i is 1 and n is 4; FIG. 7B shows a case where i is 2 and n is 6; Is 3 and n is 10,
(D) is when i is 4 and n is 16, (e) is when i is 5 and n
Is 24, and (f) shows the case where i is 6 and n is 36, respectively.

【0280】図107(a)乃至(f)での起生波の意
味するところは、最左のカーソル位置の起生波がひび割
れ迂回波(たて波)、2番号のカーソル位置の起生波が
ひび割れ迂回波(表面波)、×印が下側にある鉄筋の表
側からの反射波(たて波)、○印が下側にある鉄筋の裏
側からの反射波(たて波)、△印がコンクリート底面か
らの反射波(たて波)である。これらの起生波の振幅は
図107(a)乃至(f)で変化している。また、低周
波の取り出しに移行することで散乱波が消滅し、最左の
カーソルでその位置を示すひび割れ迂回波(たて波)、
下側にある鉄筋の裏側からのたて波反射(○印)、コン
クリート底面からのたて波反射(△印)が卓越してくる
様子を見ることができる。
In FIG. 107 (a) to FIG. 107 (f), the meaning of the generated wave is that the generated wave at the leftmost cursor position is a crack bypass wave (vertical wave), and the generated wave at the second cursor position. Waves are cracked detour waves (surface waves), X marks are reflected waves from the front side of the reinforcing bar below (vertical waves), ○ marks are reflected waves from the back side of reinforcing bars below (vertical waves), The mark Δ represents a reflected wave (vertical wave) from the concrete bottom surface. The amplitudes of these generated waves change in FIGS. 107 (a) to 107 (f). In addition, the scattered wave disappears by shifting to low-frequency extraction, and the leftmost cursor indicates the position of the scattered wave (vertical wave),
You can see how the vertical wave reflection from the back side of the lower reinforcing bar (marked by ○) and the vertical wave reflection from the concrete bottom (marked by Δ) are dominant.

【0281】なお、図107(a)、(b)で卓越して
いた下側にある鉄筋の表側からのたて波反射(×印)は
低周波の取り出しで消滅し、裏側からの反射波(○印)
が増幅している。コンクリート内の鉄筋の探知におい
て、多くの同種の計測例によれば、高周波領域(1.2
乃至2.5MHz)の波の取り出しでは、鉄筋表側から
の反射波が、低周波領域(200乃至600kHz)の
波の取り出しでは、鉄筋裏面からの反射波が卓越してい
る。この現象は、第6の処理プログラムの説明で用いた
図55の解析例でも示したが、鉄筋が円断面を持つこと
に起因していることが種々の計測実験で明らかとなって
いる。しかしながら、その理論的、物理的根拠は未解明
である。今後の研究テーマの1つである。
Note that the vertical wave reflection (marked by “x”) from the front side of the lower reinforcing bar, which was outstanding in FIGS. 107 (a) and 107 (b), disappears due to the extraction of the low frequency, and the reflected wave from the rear side. (Circle ○)
Is amplified. In the detection of rebar in concrete, according to many similar measurements, the high frequency range (1.2
2 to 2.5 MHz), the reflected wave from the front side of the reinforcing bar is dominant, and the wave from the low frequency region (200 to 600 kHz) is dominant in the extracting side. Although this phenomenon is also shown in the analysis example of FIG. 55 used in the description of the sixth processing program, it has been clarified by various measurement experiments that the rebar has a circular cross section. However, its theoretical and physical grounds are unclear. This is one of the future research themes.

【0282】なお、△印で示すコンクリート底部からの
反射波が小さい理由は、本計測が鉄筋直上で行われたこ
とより、超音波が鉄筋により遮断され、且つひび割れに
よりその伝達が妨げられているからである。
[0282] The reason that the reflected wave from the concrete bottom indicated by the mark "小 さ い" is small is that the ultrasonic wave is cut off by the reinforcing bar and the transmission is hindered by cracks because the main measurement was performed immediately above the reinforcing bar. Because.

【0283】以上より、ひび割れ深さは、最左のカーソ
ルが示す時刻(99.2μ秒)、超音波発信時刻(1
3.2μ秒)及びこのモデルのコンクリート音速(4.
15mm/μ秒)を用いて、4.15×(99.2−1
3.2)/2=178mmと求められる。なお、実測値
は175mmであった。
As described above, the crack depth is determined by the time indicated by the leftmost cursor (99.2 μsec) and the ultrasonic wave transmission time (1
3.2 μs) and the concrete sound velocity of this model (4.
Using 15 mm / μsec), 4.15 × (99.2-1)
3.2) / 2 = 178 mm. Note that the actually measured value was 175 mm.

【0284】更に、略受信波y1(t)=Y/Y・ex
p(iωyt)に開始周波数が185kHzのハイパス
フィルター及び開始周波数が340kHzの比較的緩や
かなローパスフィルタを乗ずるという第1の処理プログ
ラムの第3例を適用すれば、図108(a)の如く図1
06のピークF6と類似したスペクトルが得られる。こ
れより、第3の処理プログラム(m=4)を適用する
と、図108(b)の如く図107(f)と類似した結
果が得られる。図108(a)は第1の処理プログラム
の第3例により得られた波のフーリエスペクトルを示す
グラフ図、(b)はこれに対応する時系列波形を第3の
処理プログラムを適用して表示するグラフ図である。若
干波の数が増加しているが、図107(f)とほぼ同一
であるといえる。
Further, the substantially received wave y 1 (t) = Y / Y · ex
If a third example of the first processing program of multiplying p (iω y t) by a high-pass filter having a start frequency of 185 kHz and a relatively gentle low-pass filter having a start frequency of 340 kHz is applied, as shown in FIG. FIG.
A spectrum similar to the peak F6 at 06 is obtained. Thus, when the third processing program (m = 4) is applied, a result similar to FIG. 107 (f) is obtained as shown in FIG. 108 (b). FIG. 108 (a) is a graph showing a Fourier spectrum of a wave obtained by the third example of the first processing program, and FIG. 108 (b) shows a corresponding time-series waveform by applying the third processing program. FIG. Although the number of waves slightly increases, it can be said that it is almost the same as FIG. 107 (f).

【0285】なお、図107(f)においては、下側鉄
筋の上端からの反射波が消滅している。そこで、この反
射波を明敏に確認する方法について説明する。
[0285] In Fig. 107 (f), the reflected wave from the upper end of the lower reinforcing bar has disappeared. Therefore, a method for clearly confirming the reflected wave will be described.

【0286】先ず、図107(f)の時系列波に第5の
処理プログラムを適用する。図109は第5の処理プロ
グラムによる時系列フィルタを示すグラフ図である。ま
た、図110は第5の処理プログラムにより得られた波
のフーリエスペクトルを示すグラフ図である。ここで
は、a1を66μ秒、a2を166μ秒とした。
First, the fifth processing program is applied to the time series wave shown in FIG. 107 (f). FIG. 109 is a graph showing a time series filter according to the fifth processing program. FIG. 110 is a graph showing a Fourier spectrum of a wave obtained by the fifth processing program. Here, a 1 was set to 66 μs and a 2 was set to 166 μs.

【0287】次いで、第2の処理プログラムの第2例に
よりフィルタC1 4(fHL=2.5×106Hz)をかけ
ることにより、高周波側に掃引する。図111(a)は
第2の処理プログラムにより掃引された波のフーリエス
ペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を
示すグラフ図である。
[0287] Then, by the second example of the second processing program to filter C 1 4 (f HL = 2.5 × 10 6 Hz), sweeps to the high frequency side. FIG. 111A is a graph showing a Fourier spectrum of a wave swept by the second processing program, and FIG. 111B is a graph showing a time-series waveform.

【0288】これにより、下側鉄筋の上端からの反射波
を示すピークA14が明敏に確認できる。また、下側鉄
筋の下端からの反射波を示すピークB14及びひび割れ
深さを示すピークC14も確認される。
Thus, the peak A14 indicating the reflected wave from the upper end of the lower reinforcing bar can be clearly confirmed. Further, a peak B14 indicating a reflected wave from the lower end of the lower reinforcing bar and a peak C14 indicating the crack depth are also confirmed.

【0289】なお、前述の実施例においては、解析装置
4内に設けられた記憶装置に各処理プログラムが記憶さ
れているが、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に前
記各処理プログラムをルーチンとして構成されたプログ
ラムが記憶されていてもよい。
In the above-described embodiment, each processing program is stored in the storage device provided in the analyzer 4, but each processing program is configured as a routine in a computer-readable storage medium. A program may be stored.

【0290】また、複数個の受信探触子及び発信探触子
を直列に並べてもよい。これにより、多点計測を一括し
て行うことができる。図112(a)乃至(c)は多点
計測用探触子による探知例を示す断面図である。図11
2(a)では、1個の発信受信探触子131から発信さ
れた超音波は隣接する発信受信探触子131に受信され
る。また、図112(b)では、1個の発信受信探触子
132から発信された超音波は2個目に位置する発信受
信探触子132に受信される。図112(c)では、1
個の発信受信探触子133から発信された超音波は3個
目に位置する発信受信探触子133に受信される。
Also, a plurality of receiving probes and transmitting probes may be arranged in series. Thereby, multipoint measurement can be performed collectively. FIGS. 112A to 112C are cross-sectional views showing examples of detection by the multipoint measurement probe. FIG.
In 2 (a), the ultrasonic wave transmitted from one transmission / reception probe 131 is received by the adjacent transmission / reception probe 131. In FIG. 112B, the ultrasonic wave transmitted from one transmission / reception probe 132 is received by the transmission / reception probe 132 located at the second position. In FIG. 112 (c), 1
The ultrasonic waves transmitted from the transmission / reception probes 133 are received by the transmission / reception probe 133 located at the third position.

【0291】[0291]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
被探知材の深い位置での探知及び探傷を行うことができ
る。また、複数個の反射波が得られた場合であっても、
その個々の意味するところを容易に特定することができ
る。更に、探知可能な被探知材は、鉄、鋼及びプラステ
ック等の均質的な弾性体だけでなく、コンクリ−ト構造
物に複雑に配設されている鉄筋又は鉄骨の位置及びサイ
ズの計測、ひび割れ状況及びその深さ、内部空隙の有無
並びにコンクリ−ト厚の探知も超高精度に行うことがで
きる。更にまた、鋳物、土又は地盤の内部探査等にも利
用可能である。つまり、被探知材が多孔質若しくは複数
種の材質の異なる複合体又は材質粒子の結晶が1方向で
あるインゴットであっても、その内部探知を行うことが
できる。
As described in detail above, according to the present invention,
Detection and flaw detection at a deep position of the detection target material can be performed. Also, even when a plurality of reflected waves are obtained,
The individual meanings can be easily specified. Furthermore, the detectable material to be detected is not only a homogeneous elastic body such as iron, steel and plastic, but also the position and size measurement of a reinforcing bar or a steel frame that is intricately arranged in a concrete structure. It is also possible to detect the crack status and its depth, the presence or absence of internal voids, and the thickness of the concrete with ultra-high accuracy. Furthermore, it can also be used for internal exploration of castings, soil or ground. In other words, even if the material to be detected is porous or a composite of a plurality of different materials or an ingot in which the crystal of the material particles is in one direction, the inside can be detected.

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

【図1】多孔質弾性体における周波数の変化による扇状
拡散超音波の強度を示す図であって、(a)は低周波に
おける模式図、(b)は高周波における模式図である。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing the intensity of fan-shaped diffused ultrasonic waves due to a change in frequency in a porous elastic body. FIG. 1A is a schematic diagram at a low frequency, and FIG. 1B is a schematic diagram at a high frequency.

【図2】均質弾性体における周波数の変化による扇状拡
散超音波の強度を示す図であって、(a)は低周波にお
ける模式図、(b)は高周波における模式図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the intensity of fan-shaped diffused ultrasonic waves due to a change in frequency in a homogeneous elastic body, wherein FIG. 2A is a schematic diagram at a low frequency, and FIG.

【図3】横軸に伝達距離をとり、多孔質弾性体材内の超
音波の減衰率を模式的に示すグラフ図である。
FIG. 3 is a graph schematically showing the attenuation rate of ultrasonic waves in a porous elastic material, with the transmission distance on the horizontal axis.

【図4】本発明の実施例に係る超音波探知装置を示すブ
ロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an ultrasonic detection device according to an embodiment of the present invention.

【図5】(a)は本発明の実施例に使用されるセラミッ
クス製探触子を示す平面図、(b)は同じく探触子を示
す断面図、(c)は市販されている従来のセラミックス
製探触子を示す平面図、(d)は同じく探触子を示す断
面図、(e)は市販されている他の従来のセラミックス
製探触子を示す平面図、(f)は同じく探触子を示す断
面図である。
5A is a plan view showing a ceramic probe used in the embodiment of the present invention, FIG. 5B is a sectional view showing the same probe, and FIG. 5C is a conventional commercially available probe. A plan view showing a ceramic probe, (d) is a sectional view showing the same probe, (e) is a plan view showing another conventional ceramic probe on the market, and (f) is the same. It is sectional drawing which shows a probe.

【図6】(a)乃至(c)は種々の振動形態における本
発明の実施例に使用されるセラミックス製探触子の動作
を示す断面図、(d)乃至(g)は種々の振動形態にお
ける従来のセラミックス製探触子の動作を示す断面図で
ある。
6A to 6C are cross-sectional views showing the operation of the ceramic probe used in the embodiment of the present invention in various vibration modes, and FIGS. 6D to 6G are various vibration modes. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the operation of the conventional ceramic probe in FIG.

【図7】(a)は探触子11により得られるスペクトル
を示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラ
フ図である。
7A is a graph showing a spectrum obtained by a probe 11, and FIG. 7B is a graph showing a time-series waveform.

【図8】(a)は探触子21aにより得られるスペクト
ルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグ
ラフ図である。
8A is a graph showing a spectrum obtained by a probe 21a, and FIG. 8B is a graph showing a time-series waveform.

【図9】(a)は探触子21bにより得られるスペクト
ルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグ
ラフ図である。
9A is a graph showing a spectrum obtained by a probe 21b, and FIG. 9B is a graph showing a time-series waveform.

【図10】1探触子法が採用された例を示す模式図であ
る。
FIG. 10 is a schematic view showing an example in which the one-probe method is adopted.

【図11】(a)及び(b)は実測に使用される鉄筋が
埋め込まれた且つひび割れを模擬したコンクリート塊を
示す断面図である。
FIGS. 11 (a) and 11 (b) are cross-sectional views showing a concrete mass in which a reinforcing bar used for actual measurement is embedded and a crack is simulated.

【図12】(a)はAEセンサにより測定した入力超音
波原波形のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)
は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
12A is a graph showing a Fourier spectrum of an input ultrasonic original waveform measured by an AE sensor, and FIG.
FIG. 4 is a graph showing a time-series waveform.

【図13】(a)は図11のコンクリートモデルを用い
た鉄筋の直上計測でAEセンサにより測定した受信超音
波原波形のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)
は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
13A is a graph showing a Fourier spectrum of a received ultrasonic original waveform measured by an AE sensor in a measurement directly above a reinforcing bar using the concrete model of FIG. 11; FIG.
FIG. 4 is a graph showing a time-series waveform.

【図14】(a)はハイパスフィルタを示すグラフ図、
(b)はローパスフィルタを示すグラフ図である。
FIG. 14A is a graph showing a high-pass filter;
(B) is a graph showing a low-pass filter.

【図15】(a)はフィルタFH及びFLを入力超音波に
かけた後、更にFH1なるハイパスフィルタをかけて得ら
れた入力超音波のフーリエスペクトルを示すグラフ図、
(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 15A is a graph showing a Fourier spectrum of input ultrasonic waves obtained by applying filters F H and F L to input ultrasonic waves and then applying a high-pass filter F H1 to the input ultrasonic waves;
(B) is a graph showing a time-series waveform in the same manner.

【図16】(a)は図15を得たと同様のフィルタリン
グ処理で得られた受信波のフーリエスペクトルを示すグ
ラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図であ
る。
16A is a graph showing a Fourier spectrum of a received wave obtained by the same filtering processing as that shown in FIG. 15, and FIG. 16B is a graph showing a time-series waveform.

【図17】特殊関数フィルタ(第3のフィルタ)の一例
を示すグラフ図である。
FIG. 17 is a graph showing an example of a special function filter (third filter).

【図18】特殊関数フィルタ(第3のフィルタ)の他の
例(n=8)を示すグラフ図である。
FIG. 18 is a graph showing another example (n = 8) of the special function filter (third filter).

【図19】(a)は鉄筋直上における入力超音波X及び
受信原波Yを示すグラフ図、(b)は鉄筋直上における
入力超音波X及び伝達関数Y/Xを示すグラフ図であ
る。
FIG. 19A is a graph showing an input ultrasonic wave X and a received original wave Y just above a reinforcing bar, and FIG. 19B is a graph showing an input ultrasonic wave X and a transfer function Y / X just above a reinforcing bar.

【図20】(a)はAE(アコースティックエミッショ
ン)センサによる受信波のスペクトルYに、第1の処理
プログラムの第4例を適用して得たF・Y/Yを示すグ
ラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図であ
る。
FIG. 20A is a graph showing FYY / Y obtained by applying the fourth example of the first processing program to the spectrum Y of the received wave by the AE (acoustic emission) sensor, and FIG. FIG. 4 is a graph showing a time-series waveform.

【図21】(a)はAEセンサにより収録された入力波
Xに第2例のフィルタC1を乗じて高周波成分を増幅し
た超音波のスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく
時系列波形を示すグラフ図である。
[Figure 21 (a) is a graph showing the spectrum of the ultrasonic wave obtained by amplifying the high-frequency component is multiplied by a filter C 1 of the second example in the recorded input wave X by the AE sensor, (b) the same time-series waveform FIG.

【図22】(a)はX/Xのスペクトルを示すグラフ
図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
22 (a) is a graph showing an X / X spectrum, and FIG. 22 (b) is a graph showing a time-series waveform.

【図23】(a)は後述の第5の処理プログラムによる
時系列波の切り出しにより不要な起生波を人為的に取り
除いて得たスペクトル(第4のフィルタ)を示すグラフ
図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
23A is a graph showing a spectrum (fourth filter) obtained by artificially removing unnecessary generated waves by extracting a time-series wave by a fifth processing program described later, and FIG. FIG. 4 is a graph showing a time-series waveform.

【図24】ハイパスフィルタ及びローパスフィルタを示
すグラフ図である。
FIG. 24 is a graph showing a high-pass filter and a low-pass filter.

【図25】数式3に示す関数(第5のフィルタ)による
フィルタを示すグラフ図である。
FIG. 25 is a graph showing a filter using a function (fifth filter) shown in Expression 3.

【図26】nが2であるときの種々のfHLにおけるフィ
ルタ関数を示すグラフ図である。
FIG. 26 is a graph showing filter functions at various f HL when n is 2.

【図27】フィルタ関数(第5のフィルタ)の掃引を示
すグラフ図である。
FIG. 27 is a graph showing sweeping of a filter function (fifth filter).

【図28】(a)は関数y(t)を示すグラフ図、
(b)は関数y(t−Δt)を示すグラフ図、(c)は
関数y(t)と関数y(t−Δt)との和を示すグラフ
図である。
FIG. 28A is a graph showing a function y (t).
(B) is a graph showing the function y (t−Δt), and (c) is a graph showing the sum of the function y (t) and the function y (t−Δt).

【図29】(a)は関数g(t)を示すグラフ図、
(b)は関数g(t+Δt)を示すグラフ図、(c)は
関数g(t)と関数g(t+Δt)との和を示すグラフ
図である。
29A is a graph showing a function g (t), FIG.
(B) is a graph showing the function g (t + Δt), and (c) is a graph showing the sum of the function g (t) and the function g (t + Δt).

【図30】(a)は中心周波数が1.25MHzの広帯
域の周波数を有する反射波のスペクトルを示すグラフ
図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 30 (a) is a graph showing a spectrum of a reflected wave having a broadband frequency with a center frequency of 1.25 MHz, and FIG. 30 (b) is a graph showing a time-series waveform.

【図31】演算が行われた反射波の時系列波形を示すグ
ラフ図であって、(a)は0回、(b)は5回、(c)
は20回、(d)は100回の演算を行ったものであ
る。
31A and 31B are graphs showing a time-series waveform of a reflected wave on which calculation has been performed, where FIG. 31A is 0 times, FIG. 31B is 5 times, and FIG.
Is a calculation performed 20 times, and (d) is a calculation performed 100 times.

【図32】図31に示す時系列波形が示す反射波のスペ
クトルを示すグラフ図である。
FIG. 32 is a graph showing a spectrum of a reflected wave indicated by the time-series waveform shown in FIG. 31;

【図33】(a)は図30に示す反射波に625MHz
のローパスフィルタをかけた結果のスペクトルを示すグ
ラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図であ
る。
FIG. 33 (a) shows 625 MHz for the reflected wave shown in FIG. 30;
FIG. 7B is a graph showing a spectrum obtained as a result of applying the low-pass filter of FIG.

【図34】(a)は図30に示す反射波に625MHz
のカッティングをかけた結果のスペクトルを示すグラフ
図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 34 (a) shows the reflected wave shown in FIG.
FIG. 7B is a graph showing a spectrum as a result of cutting, and FIG. 7B is a graph showing a time-series waveform.

【図35】ローパスフィルタを使用した場合の時系列波
形ym(t)を示すグラフ図であって、(a)はm=
1、(b)はm=2、(c)はm=4である。
FIG. 35 is a graph showing a time-series waveform y m (t) when a low-pass filter is used.
1, (b) is m = 2, and (c) is m = 4.

【図36】カッティングを使用した場合の時系列波形y
m(t)を示すグラフ図であって、(a)はm=1、
(b)はm=2、(c)はm=4である。
FIG. 36 shows a time-series waveform y when cutting is used.
FIG. 8 is a graph showing m (t), where (a) is m = 1,
(B) is m = 2, and (c) is m = 4.

【図37】第2の処理プログラムの第3例における略受
信波スペクトルを示すグラフ図である。
FIG. 37 is a graph showing a substantially received wave spectrum in a third example of the second processing program.

【図38】図37に対応する時系列波形を示すグラフ図
であって、(a)はfHLが1.25×106Hz、
(b)はfHLが0.625×106Hz、(c)はfHL
が0.3125×106Hzである。
38 is a graph showing a time-series waveform corresponding to FIG. 37, where (a) shows that fHL is 1.25 × 10 6 Hz,
(B) is f HL is 0.625 × 10 6 Hz, (c ) is f HL
Is 0.3125 × 10 6 Hz.

【図39】(a)は第1の処理プログラムの第2例及び
第2の処理プログラムの第2例によるフィルタをかけら
れた300kHz近傍を中心周波数とする広帯域受信波
のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)はその時
系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 39 (a) is a graph showing a Fourier spectrum of a broadband received wave having a center frequency around 300 kHz filtered by the second example of the first processing program and the second example of the second processing program. And (b) are graphs showing the time-series waveforms.

【図40】(a)乃至(c)は第3の処理プログラムに
より処理した結果の時系列波形を示すグラフ図であっ
て、(a)はmが2であるとき、(b)はmが4である
とき、(c)はmが6であるときを夫々示している。
40 (a) to (c) are graphs showing time-series waveforms obtained as a result of processing by the third processing program, where (a) is 2 and (b) is m When it is 4, (c) shows the case where m is 6.

【図41】(a)は第1の処理プログラムの第4例及び
第2の処理プログラムの第2例によるフィルタをかけら
れた300kHz近傍を中心周波数とする広帯域受信波
のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)はその時
系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 41 (a) is a graph showing a Fourier spectrum of a broadband reception wave having a center frequency around 300 kHz filtered by a fourth example of the first processing program and a second example of the second processing program. And (b) are graphs showing the time-series waveforms.

【図42】(a)乃至(c)は図41(b)に示す時系
列波を第3の処理プログラムにより処理した結果の時系
列波形を示すグラフ図であって、(a)はmが2である
とき、(b)はmが4であるとき、(c)はmが6であ
るときを夫々示している。
42 (a) to (c) are graphs showing time-series waveforms obtained by processing the time-series wave shown in FIG. 41 (b) by a third processing program. 2, (b) shows when m is 4, and (c) shows when m is 6.

【図43】広帯域入力超音波のスペクトルを示すグラフ
図である。
FIG. 43 is a graph showing a spectrum of a broadband input ultrasonic wave.

【図44】(a)及び(b)は実測に使用される鉄筋が
埋め込まれたコンクリート塊を示す断面図である。
FIGS. 44 (a) and (b) are cross-sectional views showing concrete blocks in which reinforcing steel used for actual measurement is embedded.

【図45】(a)は低周波領域での受信波のフーリエス
ペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を
示すグラフ図である。
FIG. 45A is a graph showing a Fourier spectrum of a received wave in a low frequency region, and FIG. 45B is a graph showing a time-series waveform.

【図46】mを2として第3の処理プログラムにより処
理した時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 46 is a graph showing a time-series waveform processed by a third processing program with m set to 2;

【図47】切り出された時系列波形を示すグラフ図であ
る。
FIG. 47 is a graph showing cut-out time-series waveforms.

【図48】(a)はmが1の場合の時系列波形を示すグ
ラフ図、(b)はmが4の場合の時系列波形を示すグラ
フ図である。
48A is a graph showing a time-series waveform when m is 1, and FIG. 48B is a graph showing a time-series waveform when m is 4. FIG.

【図49】(a)は中心周波数が1250kHzである
場合の時系列波形を示すグラフ図、(b)は中心周波数
が1090kHzである場合の時系列波形を示すグラフ
図、(c)は中心周波数が980kHzである場合の時
系列波形を示すグラフ図、(d)は中心周波数が900
kHzである場合の時系列波形を示すグラフ図、(e)
は中心周波数が833kHzである場合の時系列波形を
示すグラフ図、(f)は中心周波数が740kHzであ
る場合の時系列波形を示すグラフ図である。
49A is a graph showing a time-series waveform when the center frequency is 1250 kHz, FIG. 49B is a graph showing a time-series waveform when the center frequency is 1090 kHz, and FIG. Is a graph showing a time-series waveform when the frequency is 980 kHz, and FIG.
FIG. 5E is a graph showing a time-series waveform when the frequency is kHz.
7 is a graph showing a time-series waveform when the center frequency is 833 kHz, and FIG. 7F is a graph showing a time-series waveform when the center frequency is 740 kHz.

【図50】実測に使用される鉄筋が埋め込まれたコンク
リート塊を示す断面図である。
FIG. 50 is a sectional view showing a concrete mass in which a reinforcing bar used for actual measurement is embedded.

【図51】(a)はコンクリート塊中の鉄筋が計測点近
傍に埋め込まれている場合の時系列波形を示すグラフ
図、(b)は計測点近傍に鉄筋が埋め込まれていない場
合の時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 51 (a) is a graph showing a time-series waveform when a reinforcing bar in a concrete block is embedded near a measuring point, and (b) is a time series when a reinforcing bar is not embedded near a measuring point. It is a graph which shows a waveform.

【図52】図51(a)の時系列波と図51(b)の時
系列波との差を示すグラフ図である。
FIG. 52 is a graph showing a difference between the time series wave of FIG. 51 (a) and the time series wave of FIG. 51 (b).

【図53】図52に対応するフーリエスペクトルを示す
グラフ図である。
FIG. 53 is a graph showing a Fourier spectrum corresponding to FIG. 52;

【図54】フィルタC1 nを示すグラフ図である。FIG. 54 is a graph showing a filter C 1 n ;

【図55】(a)はnが12のときの時系列波形を示す
グラフ図、(b)はnが18のときの時系列波形を示す
グラフ図、(c)はnが32のときの時系列波形を示す
グラフ図、(d)はnが52のときの時系列波形を示す
グラフ図である。
FIG. 55 (a) is a graph showing a time-series waveform when n is 12, FIG. 55 (b) is a graph showing a time-series waveform when n is 18, and FIG. FIG. 8D is a graph showing a time-series waveform, and FIG. 9D is a graph showing a time-series waveform when n is 52.

【図56】大きな細石を含むコンクリート塊を示す断面
図である。
FIG. 56 is a cross-sectional view showing a concrete block including large fine stones.

【図57】n1が2、n2が20(中心周波数;480
kHz)、30(中心周波数;400kHz)又は50
(中心周波数;315kHz)であるときのスペクトル
を示すグラフ図である。
FIG. 57: n1 is 2, n2 is 20 (center frequency; 480)
kHz), 30 (center frequency; 400 kHz) or 50
It is a graph which shows the spectrum at the time of (center frequency; 315kHz).

【図58】(a)はn2が20であるときの時系列波形
を示すグラフ図、(b)はn2が30であるときの時系
列波形を示すグラフ図、(c)はn2が50であるとき
の時系列波形を示すグラフ図である。
58A is a graph showing a time-series waveform when n2 is 20, FIG. 58B is a graph showing a time-series waveform when n2 is 30, and FIG. FIG. 6 is a graph showing a time-series waveform at a certain time.

【図59】(a)はnが6のときの時系列波形を示すグ
ラフ図、(b)はnが10のときの時系列波形を示すグ
ラフ図、(c)はnが14のときの時系列波形を示すグ
ラフ図、(d)はnが20のときの時系列波形を示すグ
ラフ図である。
59A is a graph showing a time-series waveform when n is 6, FIG. 59B is a graph showing a time-series waveform when n is 10, and FIG. FIG. 4D is a graph showing a time-series waveform, and FIG. 4D is a graph showing a time-series waveform when n is 20.

【図60】(a)は外乱の影響がある受信波の時系列波
形を示すグラフ図、(b)は外乱の影響がある受信波の
1000回の加算平均をとった結果の時系列波形を示す
グラフ図である。
60A is a graph showing a time-series waveform of a received wave affected by disturbance, and FIG. 60B is a graph showing a time-series waveform obtained by averaging 1000 times of a received wave affected by disturbance. FIG.

【図61】図60に対応するフーリエスペクトルを示す
グラフ図である。
FIG. 61 is a graph showing a Fourier spectrum corresponding to FIG. 60;

【図62】(a)は中心周波数が843kHzの受信波
(外乱)のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)
は同じく時系列波形を第3の処理プログラムを用いm=
2で示したグラフ図である。
62A is a graph showing a Fourier spectrum of a received wave (disturbance) having a center frequency of 843 kHz, and FIG.
Also uses the third processing program to convert the time-series waveform to m =
FIG. 2 is a graph diagram indicated by 2.

【図63】1000回の加算平均が行われた時系列波形
を示すグラフ図である。
FIG. 63 is a graph showing a time-series waveform obtained by performing averaging 1000 times.

【図64】高次の共振振動数を有する波のフーリエスペ
クトルを示すグラフ図である。
FIG. 64 is a graph showing a Fourier spectrum of a wave having a higher-order resonance frequency.

【図65】(a)乃至(c)は各共振スペクトルによる
時系列波形を示すグラフ図である。
FIGS. 65 (a) to (c) are graphs showing time-series waveforms based on respective resonance spectra.

【図66】図65(a)乃至(c)に示す時系列波を重
畳させた合成波を示すグラフ図である。
FIG. 66 is a graph showing a composite wave obtained by superimposing the time-series waves shown in FIGS. 65 (a) to (c).

【図67】(a)は入力超音波の原波X・exp(iω
xt)が第1の処理プログラムの第2例によるフィルタ
をかけられた結果のフーリエスペクトルを示すグラフ
図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 67 (a) is an original wave X · exp (iω) of an input ultrasonic wave;
x t) is a graph showing the Fourier spectrum of the results of the filtered according to the second example of the first processing program, is a graph showing (b) is also a time-series waveform.

【図68】(a)はC1 2・C2 6のフィルタ及びこのフィ
ルタをかけられた入力超音波のフーリエスペクトルを示
すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図
である。
[Figure 68 (a) is a graph illustrating the filter and Fourier spectrum of the input ultrasound applied to the filter of C 1 2 · C 2 6, is a graph showing (b) is also a time-series waveform.

【図69】被探知材を示す断面図である。FIG. 69 is a cross-sectional view showing a detection target material.

【図70】(a)は計測点近傍に反射物がない場合に発
信点と受信点との間隔を35mmとしたときの受信波の
フーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時
系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 70 (a) is a graph showing a Fourier spectrum of a received wave when the distance between the transmitting point and the receiving point is 35 mm when there is no reflector near the measuring point, and FIG. FIG.

【図71】(a)は計測点近傍に反射物がない場合に発
信点と受信点との間隔を100mmとしたときの受信波
のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく
時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 71 (a) is a graph showing a Fourier spectrum of a received wave when an interval between a transmitting point and a receiving point is set to 100 mm when there is no reflective object near a measuring point, and (b) is a time-series waveform; FIG.

【図72】表面波、探知目標からのたて波反射波及び直
接波が重畳しないで現れた時系列波形を示すグラフ図で
ある。
FIG. 72 is a graph showing a time-series waveform in which a surface wave, a reflected wave reflected from a detection target, and a direct wave appear without being superimposed.

【図73】(a)及び(b)は被探知材を示す断面図で
ある。
73 (a) and 73 (b) are cross-sectional views showing a detection target material.

【図74】超音波の主な径路を示す断面図である。FIG. 74 is a cross-sectional view showing main paths of ultrasonic waves.

【図75】表2の解析例1のフーリエスペクトルを示す
グラフ図である。
75 is a graph showing a Fourier spectrum of Analysis Example 1 in Table 2. FIG.

【図76】票2の解析例1の時系列波形を示すグラフ図
である。
FIG. 76 is a graph showing a time-series waveform of Analysis Example 1 of Vote 2.

【図77】y4 m(t)(m=4)を示す時系列波形を示
すグラフ図である。
FIG. 77 is a graph showing a time-series waveform indicating y 4 m (t) (m = 4).

【図78】第5の処理プログラムが適用されたフーリエ
スペクトルY4に第2の処理プログラムの第2例を用
い、C2 6(fHL=2.5×106Hz)なるフィルタを
かけたフーリエスペクトルY5(表2の解析例2)を示
すグラフ図である。
[Figure 78] The second example of the second processing program used in the Fourier spectrum Y 4 which fifth processing program is applied, multiplied by C 2 6 (f HL = 2.5 × 10 6 Hz) becomes the filter FIG. 9 is a graph showing a Fourier spectrum Y 5 (analysis example 2 in Table 2).

【図79】y5 m(t)(m=4)の時系列波形(表2の
解析例2)を示すグラフ図である。
FIG. 79 is a graph showing a time-series waveform of y 5 m (t) (m = 4) (analysis example 2 in Table 2).

【図80】y3(t)及びy4(t)のフーリエスペクト
ルY3及びY4(表2の解析例3)を示すグラフ図であ
る。
FIG. 80 is a graph showing Fourier spectra Y 3 and Y 4 of y 3 (t) and y 4 (t) (analysis example 3 in Table 2).

【図81】(a)はy3 4(t)、(b)はy4 4(t)
(表2の解析例3)の時系列波形を示すグラフ図であ
る。
[Figure 81 (a) is y 3 4 (t), ( b) is y 4 4 (t)
FIG. 8 is a graph showing a time-series waveform of (Example 3 of Table 2).

【図82】(a)は表2の解析例4におけるフーリエス
ペクトルY5を示すグラフ図、(b)は同じく時系列波
形を示すグラフ図である。
[Figure 82 (a) is a graph showing the Fourier spectrum Y 5 in the analysis Example 4 of Table 2 is a graph showing (b) is also a time-series waveform.

【図83】(a)は表2の解析例5におけるフーリエス
ペクトルY6を示すグラフ図、(b)は同じく時系列波
形Y6・exp(iωyt)を示すグラフ図である。
83 (a) is a graph showing a Fourier spectrum Y 6 in Analysis Example 5 of Table 2, and FIG. 83 (b) is a graph showing a time-series waveform Y 6 · exp (iω y t).

【図84】(a)は表2の解析例6の適用前のフーリエ
スペクトルY6及び適用後のフーリエスペクトルY7を示
すグラフ図、(b)は時系列波形Y7・exp(iω
yt)を示すグラフ図である。
84 (a) is a graph showing a Fourier spectrum Y 6 before application of Analysis Example 6 in Table 2 and a Fourier spectrum Y 7 after application thereof, and FIG. 84 (b) is a time series waveform Y 7 · exp (iω
It is a graph showing y t).

【図85】(a)は表2の解析例7における反射波Y8
のフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく
時系列波形Y8・exp(iωyt)を示すグラフ図であ
る。
FIG. 85 (a) shows a reflected wave Y 8 in Analysis Example 7 of Table 2;
FIG. 4B is a graph showing a time series waveform Y 8 · exp (iω y t).

【図86】図85(b)を拡大したグラフ図である。FIG. 86 is an enlarged graph of FIG. 85 (b).

【図87】他の径路の反射波の径路を示す断面図であ
る。
FIG. 87 is a cross-sectional view showing a path of a reflected wave in another path.

【図88】(a)及び(b)は計測されるひび割れを模
擬したコンクリートモデルを示す断面図である。
FIGS. 88 (a) and (b) are cross-sectional views showing concrete models simulating measured cracks.

【図89】(a)は第1タイプにより測定された受信原
波の時系列波形を示すグラフ図、(b)は第2タイプに
より測定された受信原波の時系列波形を示すグラフ図、
(c)は第3タイプにより測定された受信原波の時系列
波形を示すグラフ図である。
89A is a graph showing a time-series waveform of a received original wave measured by the first type, FIG. 89B is a graph showing a time-series waveform of the received original wave measured by the second type, FIG.
(C) is a graph showing a time-series waveform of the received original wave measured by the third type.

【図90】第1及び第2タイプにおけるコンクリート底
面からのたて波反射の伝達径路を示す断面図である。
FIG. 90 is a cross-sectional view showing a transmission path of vertical wave reflection from the concrete bottom surface in the first and second types.

【図91】第3タイプにおけるコンクリート底面からの
たて波反射の伝達径路を示す断面図である。
FIG. 91 is a cross-sectional view showing a transmission path of vertical wave reflection from the concrete bottom surface in the third type.

【図92】同じく第3タイプにおけるコンクリート底面
からのたて波反射の伝達径路を示す断面図である。
FIG. 92 is a sectional view showing a transmission path of vertical wave reflection from the concrete bottom surface in the third type.

【図93】第3タイプにおいて貫通鉄筋を介して伝達す
る直接波及び反射波等を示す断面図である。
FIG. 93 is a cross-sectional view showing a direct wave, a reflected wave, and the like transmitted through a penetrating rebar in the third type.

【図94】第3タイプにおいてひび割れ底部を回折及び
迂回するたて波の径路を示す断面図である。
FIG. 94 is a cross-sectional view showing a path of a vertical wave diffracting and bypassing a crack bottom in the third type.

【図95】同じく第3タイプにおいてひび割れ底部を回
折及び迂回するたて波の径路を示す断面図である。
FIG. 95 is a cross-sectional view showing a path of a vertical wave diffracting and bypassing a crack bottom in the third type.

【図96】第3タイプの受信波に第5の処理プログラ
ム、第1の処理プログラムの第4例及び第2の処理プロ
グラムの第2例を順に適用して得たフーリエスペクトル
を示すグラフ図である。
FIG. 96 is a graph showing a Fourier spectrum obtained by sequentially applying a fifth processing program, a fourth example of the first processing program, and a second example of the second processing program to the third type of received wave; is there.

【図97】(a)乃至(f)は図96のフーリエスペク
トルに対応する時系列波形を第3の処理プログラムでm
=4として示すグラフ図であって、(a)はnが0のと
き、(b)はnが4のとき、(c)はnが8のとき、
(d)はnが16のとき、(e)はnが32のとき、
(f)はnが60のときをそれぞれ示している。
97 (a) to (f) show a time series waveform corresponding to the Fourier spectrum of FIG.
FIG. 7 is a graph showing the case where n is 0, (b) is when n is 4, (c) is when n is 8,
(D) when n is 16; (e) when n is 32;
(F) shows the case where n is 60.

【図98】(a)は第1の処理プログラムの第4例を受
信原波に適用し、次に第2の処理プログラムの第2例に
より得られたフーリエスペクトルを示すグラフ図、
(b)は同じく時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 98 (a) is a graph showing a Fourier spectrum obtained by applying the fourth example of the first processing program to the received original wave and then obtaining the second example of the second processing program;
(B) is a graph showing a time-series waveform in the same manner.

【図99】(a)は受信波に対応する入力超音波のフー
リエスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく時系列
波形を示すグラフ図である。
FIG. 99 (a) is a graph showing a Fourier spectrum of an input ultrasonic wave corresponding to a received wave, and FIG. 99 (b) is a graph showing a time-series waveform.

【図100】ひび割れにそって第5タイプで計測された
受信波毎に第2の処理プログラムの第4例を適用し、得
られた時系列波の最初の起生時刻をプロットした図であ
る。
FIG. 100 is a diagram in which the fourth example of the second processing program is applied to each of the received waves measured by the fifth type along the crack, and the first occurrence times of the obtained time-series waves are plotted. .

【図101】(a)はひび割れが深い場合の起生時刻
図、(b)はひび割れの深さが中程度でる場合の起生時
刻図、(c)はひび割れが浅い場合の起生時刻図であ
る。
FIG. 101 (a) is an occurrence time diagram when a crack is deep, (b) is an occurrence time diagram when the crack depth is medium, and (c) is an occurrence time diagram when the crack is shallow. It is.

【図102】ひび割れにそって計測点毎に、ひび割れ底
部からのたて波迂回波を求めた計測結果を示す図であ
る。
FIG. 102 is a diagram showing measurement results obtained for each of the measurement points along the crack, and a detour wave from the bottom of the crack is obtained.

【図103】(a)乃至(c)は極めて狭いひび割れを
有するコンクリート版を示す模式図である。
FIGS. 103 (a) to (c) are schematic views showing concrete plates having extremely narrow cracks.

【図104】(a)はF・Y/Yのフーリエスペクトル
を示すグラフ図、(b)は同じく時系列波形を示すグラ
フ図である。
FIG. 104 (a) is a graph showing the Fourier spectrum of FYY / Y, and FIG. 104 (b) is a graph showing the same time-series waveform.

【図105】異形鉄筋D20の形状を示す模式図であ
る。
FIG. 105 is a schematic view showing the shape of a deformed reinforcing bar D20.

【図106】フィルタFiを示すグラフ図である。FIG. 106 is a graph showing a filter F i .

【図107】(a)乃至(f)はフィルタFiをY/Y
・exp(iωyt)にかけて得られた時系列波形を示
すグラフ図であって、(a)はiが1でnが4のとき、
(b)はiが2でnが6のとき、(c)はiが3でnが
10のとき、(d)はiが4でnが16のとき、(e)
はiが5でnが24のとき、(f)はiが6でnが36
のときを夫々示している。
[Figure 107] (a) to (f) is a filter F i Y / Y
FIG. 7 is a graph showing a time-series waveform obtained over exp (iω y t), where (a) shows a case where i is 1 and n is 4;
(B) when i is 2 and n is 6, (c) when i is 3 and n is 10, (d) when i is 4 and n is 16, (e)
Is when i is 5 and n is 24, (f) is when i is 6 and n is 36
Respectively.

【図108】(a)はy1(t)=Y/Y・exp(i
ωyt)に第1の処理プログラムの第3例を適用して得
たフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)はこれに
対応する時系列波形を第3の処理プログラムを適用して
表示するグラフ図である。
FIG. 108 (a) shows y 1 (t) = Y / Y · exp (i
( y )) is a graph showing a Fourier spectrum obtained by applying the third example of the first processing program to (ω y t), and (b) displays a time-series waveform corresponding thereto by applying the third processing program. FIG.

【図109】第5の処理プログラムによる時系列フィル
タを示すグラフ図である。
FIG. 109 is a graph showing a time-series filter according to a fifth processing program.

【図110】第5の処理プログラムにより得られた波の
フーリエスペクトルを示すグラフ図である。
FIG. 110 is a graph showing a Fourier spectrum of a wave obtained by a fifth processing program;

【図111】(a)は図107(f)の時系列波に図1
09に示す第5の処理プログラムを適用し、且つ第2の
処理プログラムの第2例により高周波方向へ掃引して得
たフーリエスペクトルを示すグラフ図、(b)は同じく
時系列波形を示すグラフ図である。
FIG. 111 (a) shows the time series wave of FIG. 107 (f) in FIG.
09 is a graph showing a Fourier spectrum obtained by applying a fifth processing program and sweeping in the high frequency direction by a second example of the second processing program, and FIG. 9B is a graph showing a time-series waveform. It is.

【図112】(a)乃至(c)は多点計測用探触子によ
る探知例を示す断面図である。
FIGS. 112 (a) to (c) are cross-sectional views showing examples of detection by a multipoint measuring probe.

【図113】(a)は均質弾性体における超音波の直進
性及び指向性を示す断面図、(b)は多孔質弾性体にお
ける超音波の直進性、指向性及び散乱を示す断面図であ
る。
FIG. 113 (a) is a cross-sectional view showing the directivity and directivity of ultrasonic waves in a homogeneous elastic body, and FIG. 113 (b) is a cross-sectional view showing the directivity, directivity and scattering of ultrasonic waves in a porous elastic body. .

【図114】図88の第3タイプ計測で、A点で直下に
超音波を発信したとき、鉄筋径路とひび割れ底部を迂回
する超音波のB点に至る伝達径路を示す模式図である。
FIG. 114 is a schematic diagram showing a transmission path of the ultrasonic wave that reaches the point B when the ultrasonic wave is transmitted immediately below the point A in the third type measurement of FIG. 88 and bypasses the rebar path and the crack bottom.

【図115】ts、tc及びthの関係を示す模式図であ
る。
[Figure 115] t s, is a schematic diagram showing the relationship between t c and t h.

【図116】図88の第3タイプの場合で探触子間距離
を135mmとしたときの解析結果である。
FIG. 116 shows an analysis result when the distance between the probes is 135 mm in the case of the third type shown in FIG. 88.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;パルス発生器 1a;パルス発生回路 1b;パルス間隔変更回路 1c;パルス駆動回路 2a;発信探触子 2b;受信探触子 3;外付アンプ 4;解析装置 4a;アンプ回路 4b;フィルタ回路 4c;アナログ/デジタルコンバータ 4d;ゲートアレイ 4e;CPU又はDSP 5;表示装置 11、21a、21b、73a、73b、83a、83
b;探触子 12;縁部 13、23;電極 31、51、61、71、81、91;コンクリート塊 32、62、72、82、93;鉄筋 33.34、35a、35b、36、37;波 41;多孔質弾性体材 42;反射物 52;鉄棒 53a;発信センサ 53b;受信センサ 54、55、56、57、58、59、60a、60
b、60c、60d、111、112、113;径路 92;細石 121;被探知材 131、132、133;発信受信探触子
Reference Signs List 1: pulse generator 1a; pulse generation circuit 1b; pulse interval change circuit 1c; pulse drive circuit 2a; transmission probe 2b; reception probe 3; external amplifier 4: analysis device 4a; amplifier circuit 4b; 4c; analog / digital converter 4d; gate array 4e; CPU or DSP 5; display device 11, 21a, 21b, 73a, 73b, 83a, 83
b; probe 12; edge 13, 23; electrode 31, 51, 61, 71, 81, 91; concrete mass 32, 62, 72, 82, 93; reinforcing bar 33.34, 35a, 35b, 36, 37 Wave 41; porous elastic material 42; reflector 52; iron bar 53a; transmission sensor 53b; reception sensor 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60a, 60
b, 60c, 60d, 111, 112, 113; path 92; fine stone 121; detected material 131, 132, 133;

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 史 傑平 東京都新宿区西新宿三丁目17番7号TOK ビル9階株式会社エッチアンドビーシステ ム新宿事務所内 Fターム(参考) 2F068 AA49 BB26 CC11 DD00 DD09 EE02 FF03 FF12 GG01 KK12 KK14 LL02 LL13 LL29 QQ12 2G047 AA10 BA04 BC03 BC04 BC07 BC10 EA10 GF06 GF11 GG09 GG12 GG17 GG19 GG24 GG33 GG34 GG38 GJ28  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Jinpei 3F, Nishi Shinjuku 3-chome, Shinjuku-ku, Tokyo 3-17-7 TOK Bldg. 9F F-term in etch and b system Shinjuku office (reference) 2F068 AA49 BB26 CC11 DD00 DD09 EE02 FF03 FF12 GG01 KK12 KK14 LL02 LL13 LL29 QQ12 2G047 AA10 BA04 BC03 BC04 BC07 BC10 EA10 GF06 GF11 GG09 GG12 GG17 GG19 GG24 GG33 GG34 GG38 GJ28

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波を発信し受信した超音波の解析を
行う超音波探知装置において、発信された発信超音波及
び受信された受信超音波に第1のフィルタをかけること
により前記超音波の強度を所定の周波数帯域以上で所定
値以上のものとする第1の処理と、この第1の処理を受
けた超音波に第2のフィルタをかけることにより前記超
音波の掃引処理を行う第2の処理と、この第2の処理を
受けた超音波の時系列波を自然数乗する第3の処理と、
を含む処理を実行する演算装置を有することを特徴とす
る超音波探知装置。
1. An ultrasonic detecting apparatus for transmitting an ultrasonic wave and analyzing the received ultrasonic wave, wherein a first filter is applied to the transmitted transmitted ultrasonic wave and the received received ultrasonic wave, whereby the ultrasonic wave is detected. A first process for setting the intensity to a value equal to or more than a predetermined value in a predetermined frequency band or more, and a second process for performing the ultrasonic wave sweeping process by applying a second filter to the ultrasonic wave subjected to the first process. And a third process of raising the time-series wave of the ultrasonic wave subjected to the second process to a power of a natural number,
An ultrasonic detection device comprising an arithmetic device that executes processing including:
【請求項2】 超音波を発信し受信した超音波の解析を
行う超音波探知装置において、発信された発信超音波を
この発信超音波で除したもの及び受信された受信超音波
をこの受信超音波で除したものに第1のフィルタをかけ
ることにより前記超音波の強度を所定の周波数帯域以上
で所定値以上のものとする第1の処理と、この第1の処
理を受けた超音波に第2のフィルタをかけることにより
前記超音波の掃引処理を行う第2の処理と、この第2の
処理を受けた超音波の時系列波を自然数乗する第3の処
理と、を含む処理を実行する演算装置を有することを特
徴とする超音波探知装置。
2. An ultrasonic detecting apparatus for transmitting an ultrasonic wave and analyzing the received ultrasonic wave, wherein the transmitted ultrasonic wave is divided by the transmitted ultrasonic wave and the received ultrasonic wave is received by the received ultrasonic wave. A first process for applying a first filter to the product divided by the sound wave to make the intensity of the ultrasonic wave equal to or more than a predetermined value in a predetermined frequency band or more; A second process for performing the ultrasonic sweep process by applying a second filter, and a third process for raising a time-series wave of the ultrasonic wave subjected to the second process to a natural number are described. An ultrasonic detection device having an arithmetic device for executing.
【請求項3】 前記演算装置は、前記第2の処理により
変動した前記発信超音波の発信時刻に関連付けて前記受
信超音波の起生時刻の補正を行う第4の処理と、前記被
探知材中の目標探知物からの起生時刻の概略値が解って
いる場合に前記概略値に関連付けて前記受信超音波の時
系列波の所定の領域を選択する第5の処理と、前記被探
知材中の目標探知物による影響を受ける場合に受信され
る超音波と前記目標探知物による影響を受けない場合に
受信される超音波との差を求める第6の処理と、複数点
の計測により得られた複数個の受信波の加算平均を求め
る第7の処理と、同一点での複数回の計測により得られ
た複数個の受信波の加算平均を求める第8の処理と、発
信される超音波が適当であるか不適当であるかを判別す
る第9の処理と、を含む処理を実行することを特徴とす
る請求項1又は2に記載の超音波探知装置。
3. The processing device includes: a fourth process for correcting the occurrence time of the reception ultrasonic wave in association with the transmission time of the transmission ultrasonic wave that fluctuates by the second processing; A fifth process of selecting a predetermined area of the time-series wave of the received ultrasonic wave in association with the approximate value when the approximate value of the birth time from the target detection object is known; and A sixth process for obtaining a difference between an ultrasonic wave received when the target object is affected by the target object and an ultrasonic wave received when the target object is not affected by the target object, and measurement at a plurality of points. A seventh process for obtaining an average of a plurality of received waves obtained, an eighth process for obtaining an average of a plurality of received waves obtained by performing a plurality of measurements at the same point, A ninth process for determining whether the sound wave is appropriate or inappropriate. The ultrasonic detection device according to claim 1, wherein the ultrasonic detection device performs a process including the operation.
【請求項4】 前記演算装置に接続され被探知材に超音
波を発信する発信子と、前記演算装置に接続され前記被
探知材からの超音波を受信する受信子と、を有し、前記
発信子は、板状の基材と、この基材の両表面の中央部に
形成された電極と、を有することを特徴とする請求項1
乃至3のいずれか1項に記載の超音波探知装置。
4. An oscillator connected to the arithmetic unit and transmitting an ultrasonic wave to the object to be detected, and a receiver connected to the arithmetic unit and receiving an ultrasonic wave from the object to be detected, 2. The transmitter according to claim 1, wherein the transmitter has a plate-shaped substrate and electrodes formed at central portions of both surfaces of the substrate.
The ultrasonic detection device according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 前記受信子は、板状の基材と、この基材
の両表面の中央部に形成された電極と、を有することを
特徴とする請求項4に記載の超音波探知装置。
5. The ultrasonic detection device according to claim 4, wherein the receiver has a plate-shaped base material and electrodes formed at the center of both surfaces of the base material. .
【請求項6】 前記演算装置に接続され被探知材に超音
波を発信し前記被探知材からの超音波を受信する発信受
信探触子を有し、この発信受信探触子は、板状の基材
と、この基材の両表面の中央部に形成された電極と、を
有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項
に記載の超音波探知装置。
6. A transmission / reception probe connected to the arithmetic unit for transmitting an ultrasonic wave to the detection target and receiving an ultrasonic wave from the detection target, wherein the transmission / reception probe has a plate shape. The ultrasonic detection device according to any one of claims 1 to 3, further comprising: a base material; and electrodes formed at central portions of both surfaces of the base material.
【請求項7】 前記第1のフィルタは、m及びnを0以
上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の余弦関数
との積で表される第3のフィルタを有することを特徴と
する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超音波探知
装置。
7. The method according to claim 1, wherein the first filter has a third filter represented by a product of an m-th sine function and an n-th cosine function, where m and n are integers of 0 or more. The ultrasonic detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein:
【請求項8】 前記第1のフィルタは、前記発信超音波
に含まれていない振動数の波を前記受信超音波より除去
する第4のフィルタを有することを特徴とする請求項2
乃至7のいずれか1項に記載の超音波探知装置。
8. The apparatus according to claim 2, wherein the first filter includes a fourth filter that removes a wave having a frequency not included in the transmitted ultrasonic wave from the received ultrasonic wave.
The ultrasonic detection device according to any one of claims 1 to 7.
【請求項9】 前記第2のフィルタは、m及びnを0以
上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の余弦関数
との積で表される第5のフィルタを有することを特徴と
する請求項1乃至8のいずれか1項に記載の超音波探知
装置。
9. The second filter has a fifth filter represented by a product of an m-th sine function and an n-th cosine function, where m and n are integers of 0 or more. The ultrasonic detection device according to any one of claims 1 to 8, wherein:
【請求項10】 前記第2のフィルタは、m及びnを0
以上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の余弦関
数との積で表され極大値を与える周波数が所望の周波数
にある第6のフィルタを有することを特徴とする請求項
1乃至9のいずれか1項に記載の超音波探知装置。
10. The second filter sets m and n to 0.
6. The method according to claim 1, wherein, when the integer is equal to or more than the integer, a sixth filter having a desired frequency, which is represented by a product of an mth-order sine function and an nth-order cosine function, and which gives a maximum value, is provided. 10. The ultrasonic detection device according to claim 9.
【請求項11】 超音波探知装置から発信された発信超
音波及び前記超音波探知装置に受信された受信超音波に
第1のフィルタをかけることにより前記超音波の強度を
所定の周波数帯域以上で所定値以上のものとする第1の
処理と、この第1の処理を受けた超音波に第2のフィル
タをかけることにより前記超音波の掃引処理を行う第2
の処理と、この第2の処理を受けた超音波の時系列波を
自然数乗する第3の処理と、を含む処理をコンピュータ
に実行させることを特徴とする超音波探知用プログラム
を記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
11. A first filter is applied to the transmission ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic detection device and the reception ultrasonic wave received by the ultrasonic detection device so that the intensity of the ultrasonic wave is equal to or higher than a predetermined frequency band. A first process that is equal to or more than a predetermined value, and a second process that performs the ultrasonic sweep process by applying a second filter to the ultrasonic wave that has undergone the first process.
And a third process for raising the time-series wave of the ultrasonic wave subjected to the second process to a power of a natural number, and causing the computer to execute the process. A readable recording medium.
【請求項12】 超音波探知装置から発信された発信超
音波をこの発信超音波で除したもの及び前記超音波探知
装置に受信された受信超音波をこの受信超音波で除した
ものに第1のフィルタをかけることにより前記超音波の
強度を所定の周波数帯域以上で所定値以上のものとする
第1の処理と、この第1の処理を受けた超音波に第2の
フィルタをかけることにより前記超音波の掃引処理を行
う第2の処理と、この第2の処理を受けた超音波の時系
列波を自然数乗する第3の処理と、を含む処理をコンピ
ュータに実行させることを特徴とする超音波探知用プロ
グラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体。
12. A first divided ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic detection device by the transmitted ultrasonic wave and a divided ultrasonic wave received by the ultrasonic detection device by the received ultrasonic wave. A first process of making the intensity of the ultrasonic wave equal to or more than a predetermined value in a predetermined frequency band or more by applying a filter, and applying a second filter to the ultrasonic wave subjected to the first process. And causing the computer to execute a process including a second process of performing the ultrasound sweep process and a third process of raising the time-series wave of the ultrasound that has undergone the second process to a natural number. A computer-readable recording medium storing an ultrasonic detection program.
【請求項13】 前記超音波探知用プログラムは、前記
第2の処理により変動した前記発信超音波の発信時刻に
関連付けて前記受信超音波の起生時刻の補正を行う第4
の処理と、前記被探知材中の目標探知物からの起生時刻
の概略値が解っている場合に前記概略値に関連付けて前
記受信超音波の時系列波の所定の領域を選択する第5の
処理と、前記被探知材中の目標探知物による影響を受け
る場合に受信される超音波と前記目標探知物による影響
を受けない場合に受信される超音波との差を求める第6
の処理と、複数点の計測により得られた複数個の受信波
の加算平均を求める第7の処理と、同一点での複数回の
計測により得られた複数個の受信波の加算平均を求める
第8の処理と、発信される超音波が適当であるか不適当
であるかを判別する第9の処理と、を含む処理をコンピ
ュータに実行させることを特徴とする請求項11又は1
2に記載の超音波探知用プログラムを記憶したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体。
13. The ultrasonic detecting program according to claim 4, wherein the program corrects the occurrence time of the received ultrasonic wave in association with the transmission time of the transmitted ultrasonic wave which fluctuated by the second processing.
And selecting a predetermined area of the time series wave of the received ultrasonic wave in association with the approximate value when the approximate value of the birth time from the target object in the object to be detected is known. And calculating a difference between an ultrasonic wave received when the ultrasonic wave is not affected by the target object and an ultrasonic wave received when the ultrasonic wave is not affected by the target object in the object to be detected.
, A seventh process of calculating the average of a plurality of received waves obtained by measurement at a plurality of points, and obtaining an average of a plurality of received waves obtained by measurement of a plurality of times at the same point 12. The computer according to claim 11, further comprising: executing a process including an eighth process and a ninth process for determining whether the transmitted ultrasonic wave is appropriate or inappropriate.
3. A computer-readable recording medium storing the ultrasonic detection program according to 2.
【請求項14】 前記第1のフィルタは、m及びnを0
以上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の余弦関
数との積で表される第3のフィルタを有することを特徴
とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の超音
波探知用プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可
能な記録媒体。
14. The first filter sets m and n to 0.
14. The super filter according to claim 11, further comprising a third filter represented by a product of an m-th order sine function and an n-th order cosine function when the integers are equal to or larger than the integer. A computer-readable recording medium storing a sound detection program.
【請求項15】 前記第1のフィルタは、前記発信超音
波に含まれていない振動数の波を前記受信超音波より除
去する第4のフィルタを有することを特徴とする請求項
12乃至14のいずれか1項に記載の超音波探知用プロ
グラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体。
15. The apparatus according to claim 12, wherein the first filter includes a fourth filter that removes a wave having a frequency not included in the transmitted ultrasonic wave from the received ultrasonic wave. A computer-readable recording medium storing the ultrasonic detection program according to claim 1.
【請求項16】 前記第2のフィルタは、m及びnを0
以上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の余弦関
数との積で表される第5のフィルタを有することを特徴
とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載の超音
波探知用プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可
能な記録媒体。
16. The second filter sets m and n to 0.
The super filter according to any one of claims 11 to 15, further comprising a fifth filter represented by a product of an m-th order sine function and an n-th cosine function when the integers are equal to or larger than the integer. A computer-readable recording medium storing a sound detection program.
【請求項17】 前記第2のフィルタは、m及びnを0
以上の整数としたとき、m次の正弦関数とn次の余弦関
数との積で表され極大値を与える周波数が所望の周波数
にある第6のフィルタを有することを特徴とする請求項
11乃至16のいずれか1項に記載の超音波探知用プロ
グラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒
体。
17. The second filter sets m and n to 0.
12. The method according to claim 11, wherein, when the integer is equal to or greater than the integer, a sixth filter having a desired frequency whose frequency giving a local maximum value is represented by a product of an m-order sine function and an n-th cosine function is provided. A computer-readable recording medium storing the ultrasonic detection program according to any one of Claims 16 to 16.
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