CN105784841A - 构造物变形检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种构造物变形检测装置，包括：激振部，以非接触方式对作为测量对象物的构造物的规定激振位置进行激振；第一振动测量部，以非接触方式在任意位置检测出所述测量对象物所产生的振动；机箱，将所述激振部和所述第一振动测量部具有规定距离进行配置；以及时间计量部，计量到所述第一振动测量部检测出通过所述激振部使所述测量对象物产生的振动的时间。

Description

构造物变形检测装置
本申请主张申请日为2015年01月14日、申请号为JP2015-004959的日本申请为优先权，并引用上述申请的内容。
技术领域
本发明涉及一种以非接触方式检测出桥梁、隧道等的构造物(建筑物)的变形(裂缝、裂纹、内部的缺陷)的技术的构造物变形检测装置。
背景技术
目前，提案有一种以非接触方式检测出桥梁、隧道等的构造物的龟裂(裂纹)等变形的检测装置。
这样的非接触方式的构造物变形检测装置包括以非接触方式向作为检查对象的构造物(以下，称为测量对象物)发射通过超声波振荡器产生的超声波从而进行激振的激振部、以及用激光多普勒振动计计量通过所述激振部激振的所述测量对象物的振动的振动测量部。
该构造物变形检测装置在离开测量对象物的地点配置所述激振部，朝向测量对象物表面的检测点及包含该检测点的规定区域发射超声波，以非接触方式对测量对象物进行激振。此外，所述振动测量部配置在离开测量对象物的地点。所述振动测量部向处于激振状态的测量对象物的变形检测点照射激光束，接收其反射光，并通过基于接收光计量变形检测点的振动从而判定该变形检测点有无变形。
另外，作为检测有无变形的方法，将测量对象物的激振点和照射有来自振动测量部的激光束的照射点之间的距离视为规定距离。而且，根据传输所述规定距离的振动的传输时间与规定时间是否不同来检测出有无变形。
不过，所述激振部和所述振动测量部分别作为一个独立的装置存在，相对于测量对象物各个独立设定在超声波的照射位置和激光束的照射位置。因此，随着测量点的移动，需要有总是固定地调整激光束和超声波的照射位置关系那样的调整步骤。
此外，假设有来自远距离的高精度的测量，激振部及振动计量部都为大型了。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种构造物变形检测装置，即使移动测量点，也无需在激振部和振动测量部所进行照射的超声波及激光束的照射位置之间的调整，并能谋求小型化。
为解决上述问题，本发明第一方面涉及的构造物变形检测装置，包括：激振部，以非接触方式对作为测量对象物的构造物的规定激振位置进行激振；第一振动测量部，以非接触方式在任意位置检测出所述测量对象物所产生的振动；机箱，将所述激振部和所述第一振动测量部具有规定距离进行配置；以及时间计量部，计量到所述第一振动测量部检测出通过所述激振部使所述测量对象物产生的振动的时间。
附图说明
下面，参照附图对本发明所涉及的构造物变形检测装置进行说明。当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1是表示第一实施例的构造物变形检测装置的概略主视图；
图2a及图2b是分别表示图1所示的激振部的参量扬声器的构成的图；
图3是图1所示的构造物变形检测装置的侧视图，示出构造物未变形的状态；
图4是图1所示的构造物变形检测装置的侧视图，示出构造物有变形的状态；
图5是对图1所示的构造物变形检测装置的检测动作的基本流程进行说明的流程图；
图6是图1所示的激振部的参量扬声器的控制电路图；
图7是表示构成图1所示的振动测量部的二维扫描型激光多普勒振动计的电路图；
图8是表示图1所示的构造物变形检测装置的系统构成的电路图；
图9是对图1所示的构造物变形检测装置的扫描动作进行说明的图；
图10是对图1所示的构造物变形检测装置中的变形检测动作的作为基准的基准时间测量动作的流程进行说明的流程图；
图11是表示第二实施例的构造物变形检测装置的概略主视图；
图12是图11所示的构造物变形检测装置的侧视图，示出构造物有变形的状态；
图13是构成图11所示的振动测量部的自混合干涉型激光多普勒振动计的电路图；
图14是表示第二实施例的构造物变形检测装置的系统构成的电路图；
图15是对第二实施例的变形检测进行说明的时序图；
图16是第三实施例的构造物变形检测装置的概略主视图；
图17是图16所示的构造物变形检测装置的侧视图，示出构造物有变形的状态；
图18是表示第三实施例的构造物变形检测装置的系统构成的电路图；以及
图19是对图16所示的构造物变形检测装置的检测动作的流程进行说明的流程图。
附图标记说明
1激振部2振动测量部
2A第一振动测量部2B、2C第二振动测量部
3机箱4测量对象物
10构造物变形检测装置401激光部
402半导体激光器403光电二极管
420检流计扫描仪800参量扬声器
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。
第一实施例
图1是表示第一实施例的构造物变形检测装置的概略主视图、图2(a)及图2(b)是表示图1所示的激振部的参量扬声器的构成的图、图3是图1所示的构造物变形检测装置的侧视图，并示出构造物未变形的状态。图4是图1所示的构造物变形检测装置的侧视图，并示出构造物有变形的状态。图5是对图1所示的构造物变形检测装置的检测动作的基本流程进行说明的流程图、图6是图1所示的激振部的参量扬声器的控制电路图、图7是表示构成图1所示的振动测量部的二维扫描式激光多普勒振动计的电路图、图8是表示图1所示的构造物变形检测装置的系统构成的电路图。图9是对图1所示的构造物变形检测装置的扫描动作进行说明的图、图10是对图1所示的构造物变形检测装置中的作为变形检测动作的基准的基准时间测量动作的流程进行说明的流程图。
在图1中，构造物变形检测装置10包括具有扬声器800的激振部1以及在前面配置了透镜部430的振动测量部2。激振部1和振动测量部2以将从激振部1输出的声波的输出方向的轴线和从振动测量部2射出的激光束的轴线朝向相同方向(前方)的方式被配置在机箱3中。当将从激振部1输出的声波的输出中心视为O1、将从振动测量部2输出的激光束的射出中心视为O2时，则激振部1和振动测量部2以将输出中心O1和射出中心O2之间的距离作为规定间隔L0的方式被固定在机箱3上，并被一体化。
如图3所示，构造物变形检测装置10相对于由混凝土、灰浆等形成的测量对象物4，隔开某一定的设定距离对置配置，以非接触方式测量测量点的振动。
所述设定距离考虑了构成振动测量部2的激光多普勒振动计的焦点距离、激振部1所输出的声波的到达距离等后决定。本实施例中，假定是作业者能携带构造物变形检测装置10那样的小型的装置，所以假定数m(米)左右的近距离。
在图1中，作为激振部1的扬声器800，诸如只要是参量扬声器、平板扬声器、扩音器或者气管、冲击波管等的以非接触方式可对测量对象物进行激振的装置就行。以下，在本实施例中，作为激振部1的扬声器以参量扬声器800为例进行说明。
另一方面，振动测量部2由二维激光多普勒振动计构成，在机箱3的前面配置有透镜部430，该透镜部430是二维激光多普勒振动计的激光束的入射出射口。
如图2(a)及图2(b)所示，作为参量扬声器800的构成，为将多个变送器(例如，超声波压电元件)801排列成平面的构成。虽然单个变送器801具有大约60～70度的定向性，但是当为图2(a)所示构成时则定向性提高。因而，从参量扬声器800发出的超声波以数度的角度的定向性大体一条直线地照射到测量对象物4(图3)。也就是说，参量扬声器800的中心部和从参量扬声器发出的超声波的中心部O1大体一致。
另一方面，二维扫描式的激光多普勒振动计，在本实施例中应用自混合干涉型的激光多普勒振动计。自混合干涉法，是使激光的输出光和来自被激振后的测量对象物的散射光在激光器内部干涉，测量测量对象物的运动(振动)的方法。也就是说，能够测量激光束所照射的测量对象物的振动。
激振部1对由混凝土、灰浆等形成的测量对象物4照射超声波并进行激振。通过向测量对象物4照射(触碰)的超声波使测量对象物4所产生的超声波振动，在测量对象物4的表面上进行传输，并在激光多普勒振动计2的激光束所照射的测量点被激光多普勒振动计检测出。
测量对象物4的表面诸如是混凝土。激振部1进行照射而产生的超声波振动的振动波6在混凝土表面笔直(最短距离)地进行传输。而且，对到被激光多普勒振动计2检测出的时间(传输时间)T进行测量，并事先记录在存储器中。只要是没有产生裂缝或裂纹、浮动、脱落等的变形的稳固的混凝土，则该时间为超声波传输了距离L0的时间(图3)。
另一方面，图4是示出测量对象物为产生裂缝的混凝土时的图。这时，测量对象物4所产生的超声波振动7由于在裂缝部分不能传输，所以以沿裂缝的深度D方向的顶点的方式绕行传输，并到达到激光多普勒振动计的测量点。
也就是说，当是发生有裂缝或裂纹、脱落等的混凝土时，超声波不能在混凝土的表面进行传输，所以就会长距离进行传输。在混凝土内传输的超声波的速度大体固定，所以与稳固的混凝土的传送时间相比，需要较长时间被激光多普勒振动计2计量。将在测量点的传输时间视为t。
也就是说，预先在稳固的混凝土测量传输时间T(校准)，并记录好该传输时间T，只要作为对测量对象物进行了测量的结果的传输时间t与稳固的混凝土相比是较长的时间，则就会产生有某些变形(裂缝、裂纹、脱落等)。
在图3中，激光多普勒振动计2从激光部401的半导体激光器402输出的激光通过光学单元408在测量对象物4上被聚光。聚光后的激光束在测量对象物4上进行反射，其散射光通过光路在半导体激光器402内部进行干涉，通过激光部401内部的光电二极管403测量其光。
在图3中，当测量对象物4所产生的超声波振动6的前进方向朝向箭头进行振动时，则产生有多普勒偏移，散射光的频率稍有变化。该散射光与激光部401内部的原始光(背光束)引发干涉，并将该散射光通过内置光电二极管403进行检测出。当在光电二极管403上进行干涉时，则其频率差作为差拍信号被检测出。
参照图5所示的流程图，对变形检测的流程进行说明。
在Act1中，间隔距离L0并向稳固的混凝土的表面通过激振部1照射超声波，而且通过振动测量部2照射激光束。而且，计量从开始超声波的照射，到振动测量部2检测出振动的时间(传输时间T)，前进到Act2。
在Act2中，将作为基准的传输时间T记录在存储器中，前进到Act3。Act1及Act2的处理是基准时间测量的处理。
在Act3中，通过在振动测量部2的激光束所照射的测量点从开始激振后检测出振动，从而测量传输时间t，前进到Act4。
在Act4中，将传输时间t记录在存储器中，前进到Act5。
在Act5中，对基准的传送时间T和测量传输时间t进行比较。当测量传输时间t超过基准传输时间时(t＞T)，前进到Act6，当测量传输时间t小于基准传输时间时(t<T)，前进到Act7。
在Act6中，当t＞T时为图4所示的状态，所以判定为有变形，前进到Act8并返回原位。
在Act7中，当为t<T时处于图3所示的状态，所以判定为无变形，前进到Act8。
接着，参照图6，对参量扬声器800的控制电路进行说明。
参量扬声器800是将多个变送器801排成平面的装置，所以驱动电路部(DRV00、DRV01、……DRVn)600、601……610也对应有变送器801的数量。例如，当是图2(a)的参量扬声器800时，由于由9个变送器801构成，所以驱动电路部也需要9个(DRV00～DRV08)。
控制装置整体的CPU511，能够使用数据线513、指定变送器801的地址线515及时钟线514，驱动任意的变送器801。但是，在本实施例中，总共驱动9个。向与门电路520从时钟线514输入有时钟信号和从地址线515输入有地址信号时，则触发电路560的FF00输出有信号1。触发电路560从所有输出端子输出有信号1，驱动电路部(DRV00～DRV08)同时被驱动。
接着，参照图7，对二维激光多普勒振动计2的构成进行详细说明。
二维激光多普勒振动计2当将测量对象物4的测量面视为相互正交的X-Y平面时，则就能够朝向X-Y平面上的任意测量点照射激光束。
在本实施例中，向可以围绕X轴和Y轴旋转的检流计扫描仪420照射激光束，通过检流计扫描仪420、光学单元408在激光部401中接收来自测量对象物的反射光。
激光部401内置有功率监控器用的光电二极管403。半导体激光器402通过电流驱动器404被恒流驱动。监控器二极管403的输出通过电流-电压转换放大器405转换及放大后，通过低通滤波器406高频成分的噪音被过滤。该信号409是差拍信号，通过监控该信号可知是否产生了多普勒偏移。而且，通过FFT407进行傅里叶变换，能够获得激光强度的功率谱。
选择了本方法是因为由于不需要象现有的对光进行外差式检测法那样的参照光，所以能够使光学系统的构成简单化，并能够实现低成本且小型装置的缘故。
使测量用激光束光扫描的二维扫描部是所谓的检流计扫描仪420。测量用的激光束光通过光学单元408被检流计扫描仪420的反射镜面聚光。当以图9的纵轴(y轴)为中心使反射镜旋转时则向x轴方向扫描激光束光，当以图9的横轴(x轴)为中心使反射镜旋转时则向y轴方向扫描激光束光。通过该动作，能够在由图9的x轴方向的座标和y轴方向的座标确定的任意位置上自如地移动测量用激光束光。
检流计扫描仪420的反射镜，通过围绕x轴驱动用的x轴驱动器(未图示)和围绕y轴驱动用的y轴驱动器(未图示)在围绕x轴和围绕y轴上分别被旋转驱动。当从CPU511有测量点的座标(X、Y)指示时，则从y轴座标数据部421和x轴座标数据部422分别向y轴驱动器423和x轴驱动器424被输出驱动信号。而且，所述y轴驱动器和所述x轴驱动器被驱动。其结果，激光束被照射到测量点。
参照图8所示的电路图，对构造物变形检测装置的系统构成进行说明。另外，详细构成已在图6及图7中进行了说明，所以省略其说明。
构造物变形检测装置的系统构成，通过CPU511驱动扬声器驱动部810，并从参量扬声器800输出超声波。扬声器驱动部810将驱动信号输出给定时器830的开始端子。
另一方面，CPU511驱动激光多普勒振动计820，将计量结果的数据信号输出给定时器830的停止端子和CPU511。
定时器830当向开始端子输入有扬声器驱动信号时则开始计时，当输入有激光多普勒振动计820的计量结果的数据信号时则停止计时。而且，使存储器840记录计量结果的数据。
这时，参量扬声器800向测量对象物4照射的超声波的照射点是一处。针对于此，检流计扫描仪420向x-y座标上的任意测量点照射激光束，激光多普勒振动计820在设定为诸如矩阵状的测量点中检测出振动。
图9是对检测出构造物变形检测装置的裂缝等的变形的方法进行说明的概略图。
将从激振部1的参量扬声器800输出的超声波的照射位置用O表示。另一方面，将从振动测量部2射出的激光束光的照射位置用●表示。振动测量部2是在图7中说明的二维扫描式激光多普勒振动计820。作为x轴和y轴的交点的附图中央位置作为起始(静止)位置(HP)。通过指定(x、y)座标，能够将测量用激光束光在测量对象物的任意位置上自由地进行移动。在图9中，向x轴上和y轴上分别照射了测量用激光束光时的图像用●表现。x轴上的x0～x10的各点的座标间隔(L0～L4)是等间隔。此外，y轴上的y0～y10的各点的座标间隔(L0～L4)是等间隔。例如，点O1和测量点(x5、y4)的直线距离通过L02+L42的平方根可求得。
通过能够将振动测量部2的测量位置在测量对象物4上的任意位置自由移动，可检测出激振部1的激振位置、和振动计量部的振动计量位置间的裂缝。也就是说，后述的能够计量裂缝的延长。
图9是用于对通过本构造物变形检测装置10检测出诸如用混凝土形成的隧道的覆盖部上所产生的裂缝900的状况进行说明的图。作为变形的一例，裂缝的延长未必在直线上产生，如图9所示，边改变方向变延长。此外，裂缝虽然也有是能肉眼确认的，但是也有不是能看见的。在图9中，为了方便用黑粗线表现，但在本装置中能够检测出肉眼不能确认那样的裂缝。
图9是在隧道的覆盖部上投影有构造物变形检测装置10的激振部1的激振点和振动测量部2的激光束照射点的图形图。例如，座标(x0、y5)是从激振部1的参量扬声器800输出的超声波被投影、并照射有其超声波输出的位置。
同样地，(x5、y5)是作为振动测量部的激光多普勒振动计的起始位置(HP)，并是照射有测量用激光束光的位置(距离为L0)。此外，(x0、y5)、(x1、y5)、(x2、y5)、(x3、y5)、(x4、y5)、(x6、y5)、(x7、y5)、(x8、y5)、(x9、y5)、(x10、y5)是从起始位置在x轴的左右方向上使测量用激光束光移动照射的图形图。
同样地，(x5、y0)、(x5、y1、(x5、y2)、(x5、y3)、(x5、y4)、(x5、y5)、(x5、y6)、(x5、y7)、(x5、y8)、(x5、y9)、(x5、y10)是在y轴的左右方向上使测量用激光束光移动照射的图形图。
振动测量部2的激光多普勒振动计的测量用激光束光被投影的区域是本构造物变形检测装置的检测范围。
接着，参照图10的流程图对裂缝检测进行说明。
首先，如图3所示，用本装置在稳固状态的混凝土上进行测量(图5的Act1-Act3)，并记录在存储器840中(图5的Act4)。
在Act11中，在m_max＝10(x轴最大值)、n_init＝5(y轴起始位置)中设定激光束的照射位置，前进到Act12。
在Act12中，使半导体激光器402发光，前进到Act13。
在Act13中，设置测量点的座标(x、y)，前进到Act14。
在Act14中，CPU511使检流计扫描仪420的反射镜移动到设置了激光多普勒振动计820的测量用激光束的照射位置的座标位置(x10、y5)，并前进到Act15。激光束通过透镜408在检流计扫描仪420的反射镜面上被聚焦，进一步通过反射镜面进行反射，并通过透镜430在作为测量点的混凝土上被聚焦。通过该动作对座标(x10、y5)的测量点的振动进行计量。
在Act15中，使参量扬声器800导通，将超声波照射在照射位置上，并前进到Act16。CPU511对数据线513(参照图6)置位“000111111111”，对地址线置位“1”。而且，通过使时钟线514产生时钟(脉冲)，从而使DRV00～DRV08驱动器有效，使其产生超声波(测量时间开始)。
在Act16中，取得测量点的超声波振动的传输时间t(xm、yn)，前进到Act17，将传输时间t记录在存储器840中，前进到Act18。超声波对混凝土进行激振，并在混凝土的表面上传输，在到达到作为激光多普勒振动计的测量位置的(x10、y5)的时刻，被激光多普勒振动计检测出(测量时间结束)。将该测量时间作为传输时间t(x10、y5)存储在存储器840中。
在Act18中，使x轴的座标位置降低1(m＝m-1)，前进到Act19。
在Act19中，当x轴的座标位置已经从x10到达到x0时(m<0的是)，前进到Act20，当m＞0时(否)返回到Act13。
在Act20中，判定y轴的座标位置n是否小于0，若为小于0则结束，若为大于等于0则前进到Act21。
在Act21中，使y轴的座标位置降低1(n＝n-1)，返回到Act13。
也就是说，在Act18～Act21中，CPU511通过检流计扫描仪420使激光多普勒振动计的测量用激光束的照射位置移动到(x9、y5)，使激光半导体402发光。激光束通过透镜408在检流计扫描仪420的反射镜面上被聚焦，而且通过反射镜面进行反射，通过透镜430在作为测量点的混凝土上被聚焦。通过该动作能计量(x9、y5)的测量点的振动。
与刚才同样地，从参量扬声器产生超声波(测量时间开始)。超声波对混凝土进行激振，并在混凝土的表面上进行传输，在到达到作为激光多普勒振动计的测量位置的(x9、y5)的时刻，被激光多普勒振动计检测出(测量时间结束)。将该测量时间T(x9、y5)存储在存储器840中。
以下同样地，使激光多普勒振动计的测量用激光束光移动到下述位置，照射参量扬声器的超声波，测量超声波的照射位置和激光多普勒振动计的测量位置间的传输时间t(x、y)，存储在存储器中。
座标位置的变更，诸如在Act18、19、20、21中，在(x8、y5)～(x1、y5)之后，按照(x10、y4)～(x0、y4)、(x10、y3)～(x0、y3)、(x10、y2)～(x0、y2)、(x10、y1)～(x0、y1)、(x10、y0)～(x0、y0)依次执行。
另外，为了便于说明，视为了上述座标，但只要能够进一步详细地表现检流计扫描仪420的反射镜的移动位置，则也可以计量在激振点(x0、y5)和测量点(x10、yn)之间以直线连接的线上的测量点的传输时间并使其存储在存储器中。
根据上述动作，判明在稳固状态的混凝土中的超声波的传输时间。
在图9及图10中，当使测量对象物发生超声波振动(测量时间开始)，并从测量时间开始振动到达到作为激光多普勒振动计的测量位置(x10、y5)时，则激光多普勒振动计检测出振动(测量时间结束)。将该测量时间t(x10、y5)存储在存储器840中。当为图9时，由于x0和x10之间存在裂缝，所以测量时间与稳固时的测量时间T(x10、y5)相比变长(t(x10、y5)＞T(x10、y5))。CPU511根据测量时间的大小关系来检测出裂缝的存在。
为了检测出详细的裂缝位置，将测量点靠近激振点O1进行同样的动作。将测量点移动到(x9、y5)。
CPU511进一步使其产生超声波(测量时间开始)。超声波振动对混凝土进行激振，在其表面进行传输并在到达到了作为激光多普勒振动计的测量位置的(x9、y5)时刻，被激光多普勒振动计检测出(测量时间结束)。将该测量时间t(x9、y5)存储在存储器840中。当为图10时，由于在x0和x9之间存在有裂缝，所以测量时间与稳固时的测量时间T(x9、y5)相比变长(t(x9、y5)＞T(x9、y5))。
以下，同样地，选择测量点为(x8、y5)、(x7、y5)、(x6、y5)、(x5、y5)、(x4、y5)、(x3、y5)、(x2、y5)，重复上述测量。在本实施例中，由于(x2、y5)的测量时间大致与基准时间相等，所以裂缝位置被判定为存在于(x3、y5)和(x2、y5)之间。
而且，使激光多普勒振动计的测量点按照(x10、y4)、(x10、y3)、(x10、y2)、(x10、y3)、(x10、y2)、(x10、y1)、(x10、y0)顺序移动，通过进行同样的测量能够检测出裂缝位置。
第二实施例
图11是表示第二实施例的构造物变形检测装置的概略主视图、图12是图11所示的构造物变形检测装置的侧视图，示出构造物中有变形的状态。图13是构成图11所示的振动测量部的自混合干涉型激光多普勒振动计的电路图、图14是表示第二实施例的构造物变形检测装置的系统构成的电路图、图15是对第二实施例的变形检测进行说明的时序图。另外，在图11、图12、图13、图14中，对与图1、2、3、4、7、8所示的部件相同部件附加相同符号并省略其说明。
第二实施例设置产生计量时间开始定时的专用振动测量部，并能够在从激振部1照射的超声波对混凝土等测量对象物进行了激振的瞬间开始计量时间。
通过这样，完全消除成为误差主要原因的超声波被照射到对测量对象物4进行激振的时间，能够只测量本应测量的时间，所以能够高精度计量裂缝等变形。
在图11中，激振部800只要是参量扬声器、平板扬声器、扩音器或者气管、冲击波管等的以非接触方式可对测量对象物4进行激振的装置就行。以下，在本实施例中，作为一实施例，以参量扬声器为例进行说明。
在图11中，构造物变形检测装置10在机箱3的前面配置有作为二维激光多普勒振动计的激光束的入射出射口的透镜部430的情况与第一实施例同样，该二维激光多普勒振动计是振动测量部2(以下视为第一振动测量部2A)。而且，配置有作为激光多普勒振动计的激光束的入射出射口的透镜部431，该激光多普勒振动计是第二振动测量部2B。
在本实施例中，在作为第二振动测量部2B、即激光多普勒振动计的激光束入射出射口部的透镜部431的周围配置有构成激振部1的参量扬声器800。根据本构成，从参量扬声器800发射的超声波的中心部O1和从作为第二振动测量部2B的激光多普勒振动计射出的激光束光的中心部大致一致。因此，能够通过作为第二振动测量部2B的激光多普勒振动计来测量作为激振对象的测量对象物4的混凝土表面部的激振点。
在图12及图13中，第二振动测量部2B在本例中适用自混合干涉型的激光多普勒振动计。自混合干涉法是使激光的输出光和来自测量对象的散射光在激光器内部进行干涉，并测量测量对象的运动的方法。
在图12及图13中，从激光半导体1402输出的激光束通过光学单元1408在测量对象物4上被聚光。已被聚光的激光束在测量对象物4上进行反射，其散射光通过光路在激光半导体1402的内部中进行干涉，并通过半导体激光器内部的光电二极管1403测量该光。也就是说，当测量对象物朝向图13的箭头方向进行振动时，则产生多普勒偏移，散射光的频率略微变化。该散射光与激光半导体1402内部的原光(背光)引发干涉，并将其通过内置光电二极管1403检测出。当在光电二极管1403上进行干涉时，则其频率差被作为差拍信号检测出。
半导体激光部1401内置有半导体激光器1402和功率监控器用的光电二极管1403。半导体激光器1402通过电流驱动器1404被恒流驱动。作为监控器二极管的光电二极管1403的输出，通过电流-电压转换放大器1405转换及放大后，通过低通滤波器1406滤掉高频成分的噪音。该信号1409是差拍信号，通过监测该信号，可知是否产生多普勒偏移。而且，通过FFT1407进行傅里叶转换，能够获得激光强度的功率谱。
另一方面，关于作为第一振动测量部2A的二维扫描型的激光多普勒振动计，由于与第一实施例的振动测量部2同样，所以省略说明。
图14表示第二实施例的构造物变形检测装置10的系统构成。
本实施例在稳固的混凝土部中测量基准时间时和实际测量裂缝时有特征。
首先，将第二振动测量部2B的激光束照射到混凝土或灰浆上。
接着，通过激振部1的扬声器800向由混凝土、灰浆等形成的测量对象物4照射超声波。也就是说，CPU511在数据线513中置位“000011111111”，在地址线515中置位“1”。而且，通过使时钟线产生时钟，从而产生超声波。已照射的超声波到达到混凝土，对混凝土进行激振。
这时，第二振动测量部2B检测出混凝土的振动，向定时器830输出测量开始信号1409。定时器830接收该测量开始信号1409，对基准时钟开始计时。
通过激振部1被照射到混凝土上的超声波，在混凝土表面进行传输，在到达到激光多普勒振动计的测量位置的时刻，被作为第一振动测量部2A的激光多普勒振动计检测出。检测出混凝土的振动的第一激光多普勒振动计2A，向定时器830输出测量结束信号。定时器830接收该测量结束信号1409停止计时，并将计时值存储在存储器840中。
图15是上述的时序图。激振部1的开始超声波照射的信号被输入给驱动器，实际上开始超声波振荡，其在到达到混凝土之前的时间(t_err)容易产生偏差。例如，构成参量扬声器800的压电变送器801的起动时间各个有偏差。
不过，第二振动测量部2B检测从激振部1照射的超声波对作为激振对象的混凝土进行了激振的瞬间，并由定时器840开始时间测量，所以能够计量不包含上述偏差的精度高的时间。因此，在测量基准时间时、及在实际测量裂缝时可精度好的计量，能够高精度地进行裂缝检测。
第三实施例
图16是第三实施例的构造物变形检测装置的概略主视图、图17是图16所示的构造物变形检测装置的侧视图，示出构造物有变形的状态。图18是表示第三实施例的构造物变形检测装置的系统构成的电路图、图19是对图16所示的构造物变形检测装置的检测动作的流程进行说明的流程图。
第三实施例示出第二实施例的变形例。
图16是第三实施例的构造物变形检测装置的概略主视图、图17是图16所示的构造物变形检测装置的侧视图，示出构造物有变形的状态。图18是表示第三实施例的构造物变形检测装置的系统构成的电路图、图19是对图16所示的构造物变形检测装置的检测动作的基本流程进行说明的流程图。
第三实施例与第二实施例同样地，通过第二振动测量部2C检测出由激振部1对测量对象4的在激振点O1的激振。不过，本实施例的第二振动测量部2C与第一振动测量部2A同样地具有检流计扫描仪2420。第二振动测量部2C的透镜431的透镜中心配置在与通过激振部1的扬声器800激振的中心(扬声器800的输出中心O1)不同的位置。另外，在图17中，在构成第二振动测量部2C的部件中，对与构成第一振动测量部2A的部件相同部件在第一振动测量部2A的部件的符号前附加2并省略其说明。此外，在图18所示的部件中，对与图14所示的部件相同部件附加相同符号并省略其说明。
在图17所示的配置中，由于测量激振点，所以第二振动测量部2C是二维扫描型的激光多普勒振动计。也就是说，在基准时间测量工序(步骤)及变形(例如裂缝)测量工序之前，加入控制检流计扫描仪2420的反射镜，以使第二振动测量部2C的测量位置与激振位置一致的工序。通过该测量动作，第二振动测量部2C检测通过激振部1混凝土被激振的瞬间，并向定时器830输出测量开始信号。以后的工序由于已经说明所以进行省略。
在图18中，第二振动测量部2C与第一振动测量部2A同样地，从CPU511输入有使检流计扫描仪2420的反射镜移动到规定座标位置的信号。
参照图19所示的流程图，对图16所示的构造物变形检测装置的检测动作的流程进行说明。
在Act31中，使第二振动测量部2C的检流计扫描仪2420的反射镜移动到通过激振部1激振的测量对象物4的激振位置，前进到Act32。
在Act32中，激振部1对稳固的混凝土进行激振，通过第一振动测量部2A测量基准传输时间T的基准时间，前进到Act33。稳固的混凝土存在于测量对象物4。因此，第二振动测量部2C将检流计扫描仪2420的反射镜朝向稳固的混凝土照射激光束。这时，预先求出用于基准传输时间测量的激光束的照射位置和激振点的距离。通过这样，求出基准传输时间T。
在Act33中，将已测量的基准传输时间T记录在存储器840中，前进到Act34。
在Act34中，将第二振动测量部2C的测量位置移动到通过激振部1激振的激振位置，前进到Act35。
在Act35中，驱动第一振动测量部2A的检流计扫描仪420，将照射位置移动到测量位置(振动检测位置)，前进到Act36。
在Act36中，测量在测量位置(振动检测位置)的振动传输时间t，前进到Act37。
在Act37中，将振动传输时间t记录在存储器840中，前进到Act38。
在Act38中，对振动传递时间t和基准传递时间T的大小进行比较。当在Act38中，振动传递时间t超过基准传递时间T时，由于能够推算出存在有图4所示那样的状态，所以前进到Act39判定为有变形，执行在接着测量位置的测量。此外，当振动传递时间t小于基准传递时间T时，前进到Act40判定为无变形，执行在接着的测量位置的测量。
根据本实施例，通过第二振动测量部2C和激振部1的动作，能够测量作为基准的振动的传递时间T。因此，能够在测量对象物4中利用稳固的混凝土部分测量作为基准的振动传递时间T。
在第一实施例～第三实施例中，第一振动测量部2A、第二振动测量部2C具有检流计扫描仪420(2420)。该检流计扫描仪420(2420)通过将反射镜围绕正交的x轴和y轴进行旋转，能够向测量对象物4的任意位置照射激光束。
此外，上述的各实施例在机箱3内配置有激振部1和振动测量部2、2A、2B、2C。机箱3可例示有箱状、框架形状等。
也就是说，振动测量装置具有以下特征。
(1)：振动测量装置包括：激光部，从半导体激光器向测量对象物照射激光束，通过光电二极管检测出在所述半导体激光器内原光和已反射的激光束所产生的干涉；反射镜，使来自所述激光部的激光束向所述测量对象物进行照射，并使通过所述测量对象物反射的激光束入射到所述半导体激光器中；以及驱动部，为使从所述半导体激光器射出的激光束照射到所述测量对象物的任意位置而控制所述反射镜的方向。
(2)：在(1)的振动测量装置中，还包括：判定部，当所述光电二极管检测出干涉时，则判定为检测出所述测量对象物所产生的振动。
本发明只要不脱离其精神或主要特征，可以用其他各种形式实施。因此，上述实施例所有点只不过是例示而已，并没有作限定地解释。本发明的范围是根据权利要求而示出的，并不受说明书正文任何限制。而且，属于权利要求的均等范围的所有变形、各种改进、替代及修改，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种构造物变形检测装置，包括：
激振部，以非接触方式对作为测量对象物的构造物的规定激振位置进行激振；
第一振动测量部，以非接触方式在任意位置检测所述测量对象物所产生的振动；
机箱，将所述激振部和所述第一振动测量部具有规定距离进行配置；以及
时间计量部，计量到所述第一振动测量部检测出通过所述激振部使所述测量对象物产生的振动的时间。
2.根据权利要求1所述的构造物变形检测装置，其特征在于，还包括：
第二振动测量部，以非接触方式检测出通过所述激振部构造物的规定激振位置被激振了的情况，
其中，所述时间计量部当所述第二振动测量部检测出振动时则开始计量时间，当所述第一振动测量部检测出振动时则结束计量时间。
3.根据权利要求2所述的构造物变形检测装置，其特征在于，
所述第二振动测量部和所述激振部将振动测量点的中心和激振中心配置在同一轴线上。
4.根据权利要求2所述的构造物变形检测装置，其特征在于，
所述第二振动测量部，能够在振动测量点与所述激振部的激振点一致的第一位置和间隔开规定距离的不同的第二位置之间移动，所述第二振动测量部当振动测量点为第二位置时，为测量作为基准的振动传输时间而检测在所述激振点所激振的振动。
5.根据权利要求2所述的构造物变形检测装置，其特征在于，
所述激振部配置在所述第二振动测量部的入射出射口的周围。
6.根据权利要求1所述的构造物变形检测装置，其特征在于，
所述机箱为箱状、或者框架形状。
7.根据权利要求1所述的构造物变形检测装置，其特征在于，
所述激振部和所述第一振动测量部将输出中心和射出中心之间的距离作为规定间隔固定在所述机箱上并被一体化。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的构造物变形检测装置，其特征在于，
所述第一振动测量部是激光多普勒振动计量器。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的构造物变形检测装置，其特征在于，
所述激振部是参量扬声器。
10.根据权利要求9所述的构造物变形检测装置，其特征在于，
所述参量扬声器的中心部和从该参量扬声器发出的超声波的中心部一致。
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