CN108076656A - 构造物评价系统、构造物评价装置以及构造物评价方法 - Google Patents

Abstract

实施方式的构造物评价系统具备多个传感器、信号处理部、以及评价部。传感器对由构造物产生的弹性波进行检测。信号处理部取得通过针对上述多个传感器检测到的弹性波进行信号处理所得到的、从上述弹性波的产生源起到上述多个传感器为止的上述弹性波的可靠度。评价部基于所取得的上述可靠度，对上述构造物的健全性进行评价。

Description

构造物评价系统、构造物评价装置以及构造物评价方法

技术领域

本发明的实施方式涉及构造物评价系统、构造物评价装置以及构造物评价方法。

背景技术

近年，伴随着高度经济成长期建设的桥梁等构造物的陈旧的问题越来越显著。由于万一构造物发生事故时的损失不可估量，因此，以往提出一种用于监视构造物的状态的技术。例如，提出利用AE(Acoustic Emission：声发射)方式来检测构造物的损伤的技术，该AE方式是利用高灵敏度传感器来检测内部龟裂的产生或者伴随内部龟裂的发展而产生的弹性波。AE是伴随材料的疲劳龟裂的发展而产生的弹性波。在AE方式中，通过利用压电元件的AE传感器来检测弹性波作为AE信号(电压信号)。

AE信号作为材料的破裂产生前的征兆被检测。因此，AE信号的产生频度以及信号强度作为表示材料的健全性的指标发挥作用。因此，进行通过AE方式对构造物的劣化的预兆进行检测的技术研究。

可是，作为利用了AE信号的构造物的评价方法之一，已知有层析X射线照相术法。所谓层析X射线照相术是，利用在多个传感器间被检测出的音响信号的到达时间差，对计测区域中的内部速度场构造进行估计的逆解析方法之一，能够作为检测损伤部来作为速度场的变化的非破坏检查法进行利用。尤其是，作为AE层析X射线照相术，已知有使用从材料内部产生的AE信号作为其信号源的方式。然而，在以往的方法中，需要在计测行程时间与理论行程时间的行程时间残差收敛于允许误差内之前，利用同时迭代法对要素参数反复进行计算。因此，具有对于构造物的评价需要庞大的计算时间的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-95555号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明所要解决的问题提供一种构造物评价系统、构造物评价装置以及构造物评价方法，能够削减构造物的评价所需要的时间。

用于解决问题的手段

实施方式的构造物评价系统具备多个传感器、信号处理部、以及评价部。

传感器对由构造物产生的弹性波进行检测。信号处理部取得通过针对上述多个传感器检测到的弹性波进行信号处理所得到的、从上述弹性波的产生源起到上述多个传感器为止的上述弹性波的可靠度。评价部基于所取得的上述可靠度，对上述构造物的健全性进行评价。

附图说明

图1是表示第一实施方式中的构造物评价系统100的系统构成的图。

图2是表示信号处理部20的功能的概要框图。

图3是表示评价部31的功能的概要框图。

图4是表示构造物评价系统100的处理的流程的序列图。

图5A是用于说明可靠度映射以及速度场映射的生成处理的图。

图5B是用于说明可靠度映射以及速度场映射的生成处理的图。

图5C是用于说明可靠度映射以及速度场映射的生成处理的图。

图6A是表示由构造物评价装置30得出的仿真结果的图。

图6B是表示由构造物评价装置30得出的仿真结果的图。

图6C是表示由构造物评价装置30得出的仿真结果的图。

图6D是表示由构造物评价装置30得出的仿真结果的图。

图6E是表示由构造物评价装置30得出的仿真结果的图。

图6F是表示由构造物评价装置30得出的仿真结果的图。

图7A是表示新生成的可靠度映射的具体例的图。

图7B是表示到前一次为止的可靠度映射的具体例的图。

图7C是表示更新后的可靠度映射的具体例的图。

图7D是表示更新后的速度场映射的具体例的图。

图8是表示第二实施方式中的构造物评价系统100a的系统构成的图。

图9是表示第三实施方式中的构造物评价系统100b的系统构成的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式的构造物评价系统、构造物评价装置以及构造物评价方法进行说明。

(第一实施方式)

图1是表示第一实施方式中的构造物评价系统100的系统构成的图。构造物评价系统100用于构造物的健全性的评价。另外，在本实施方式中，作为构造物的一个例子，以桥梁为例进行说明，但是构造物无需限定成桥梁。例如，构造物是伴随着龟裂的产生或者发展，或者外界的冲击(例如雨、人工雨等)而产生弹性波的构造物时，还可以是任意的构造物。另外，桥梁不限于在河川、渓谷等之上架设的构造物，还包括在比地面更上方设置的各种构造物(例如高速道路的高架桥)等。

构造物评价系统100具备多个AE传感器10－1～10－n(n为2以上的整数)、多个放大器11－1～11－n、多个A/D转换器12－1～12－n、信号处理部20以及构造物评价装置30。信号处理部20和构造物评价装置30通过有线被连接成能够通信。另外，在以下的说明中，在对于AE传感器10－1～10－n不进行区分时记载为AE传感器10，在对于放大器11－1～11－n不进行区分时记载为放大器11，在对于A/D转换器12－1～12－n不进行区分时记载为A/D转换器12。

AE传感器10设置于构造物。例如，AE传感器10设置于桥梁的混凝土地板(对应日语：床版)。AE传感器10对构造物产生的弹性波(AE波)进行检测，将检测到的弹性波转换成电压信号。对于AE传感器10，使用例如在10kHz～1MHz的范围具有灵敏度的压电元件。AE传感器10具有在频率范围内带有共振峰的共振型、抑制共振的宽频带型等，但是AE传感器10的种类还可以是任意种类。另外，AE传感器10检测弹性波的方法具有电压输出型、电阻变化型以及静电电容型等，但是还可以是任意的检测方法。AE传感器10将电压信号输出至放大器11。

放大器11对从AE传感器10输出的电压信号进行放大，输出到A/D转换器12。

A/D转换器12在接受被放大的信号时，对信号进行量子化并转换成数字信号。A/D转换器12将信号作为数字的时间序列数据输出到信号处理部20。

信号处理部20将从A/D转换器12输出的时间序列的数字信号作为输入。信号处理部20通过相对输入的数字信号进行信号处理，由此按照每个弹性波取得从弹性波的产生源到起AE传感器10为止的弹性波的到达路线上的成为劣化评价的指标的可靠度。信号处理部20将包括取得的各弹性波的可靠度在内的发送数据输出到构造物评价装置30。

构造物评价装置30具备由总线连接的CPU(Central Processing Unit)、存储器、辅助存储装置等，并且执行评价程序。通过评价程序的执行，构造物评价装置30作为具备评价部31、输出部32的装置而发挥作用。另外，构造物评价装置30的各功能的全部或者一部分还可以使用ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、PLD(ProgrammableLogic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等硬件来实现。另外，评价程序还可以被记录在计算机可读取的记录介质中。所谓计算机可读取的记录介质是例如软盘、光磁盘、ROM、CD－ROM等便携介质、以及计算机系统内置的硬盘等存储装置。另外，评价程序还可以经由电信线路被发送接收。

评价部31将从信号处理部20输出的发送数据作为输入。评价部31基于输入的发送数据所含有的可靠度，来评价构造物的健全性。

输出部32是液晶显示器、有机EL(Electro Luminescence)显示器等图像显示装置。输出部32按照评价部31的控制显示评价结果。

输出部32还可以是用于将图像显示装置与构造物评价装置30连接的接口。在这种情况下，输出部32生成用于显示评价结果的影像信号，并将影像信号输出到与自身连接的图像显示装置。

图2是表示信号处理部20的功能的概要框图。如图2所示，信号处理部20具备波形整形滤波器201、栅极生成电路202、可靠度计算部203、到达时刻决定部204、特征量提取部205、发送数据生成部206、存储器207以及输出部208。

波形整形滤波器201是例如数字带通滤波器(BPF)，从被输入的时间序列数据将规定的信号带域外的噪声成分去除。波形整形滤波器201将噪声成分去除后的信号(以下称为“噪声去除AE信号”。)输出到栅极生成电路202、可靠度计算部203、到达时刻决定部204以及特征量提取部205。

栅极生成电路202将从波形整形滤波器201输出的噪声去除AE信号作为输入。栅极生成电路202生成用于表示输入的噪声去除AE信号的波形是否持续的栅极信号。栅极生成电路202由例如包络检测器以及比较器来实现。包络检测器对噪声去除AE信号的包络进行检测。比较器判断噪声去除AE信号的包络是否为规定的阈值以上。由此，栅极生成电路202在噪声去除AE信号的包络成为规定的阈值以上的情况下，将用于表示噪声去除AE信号的波形持续的栅极信号(High)输出到可靠度计算部203、到达时刻决定部204以及特征量提取部205，在噪声去除AE信号的包络变成小于规定的阈值的情况下，将用于表示噪声去除AE信号的波形没有持续的栅极信号(Low)输出到可靠度计算部203、到达时刻决定部204以及特征量提取部205。

可靠度计算部203将从波形整形滤波器201输出的噪声去除AE信号、以及从栅极生成电路202输出的栅极信号作为输入。可靠度计算部203基于输入的栅极信号，计算出在噪声去除AE信号的波形持续期间的噪声去除AE信号的可靠度。

可靠度是对最新数据相对过去的统计数据的意外性的程度进行表示的值。通过参照过去的统计数据，能够求出与正常状态下的信号的大小有关的概率分布。在对从过去的数据求出的概率分布应用最新的数据时，能够求出最新的数据产生的概率。与过去的数据相似的趋势的数据产生的概率高，性质与过去的数据不同的数据产生的概率低。即，能够视为是概率越高(概率的倒数小)，可靠度越低的AE信号，概率越越低(概率的倒数大)，可靠度越高的AE信号。

另一方面，伴随着裂纹的产生·发展等的突发事象即弹性波在其产生源中，由性质与正常状态较大不同的产生源产生(可靠度高的状态)。之后，通过在构造物内部进行传播，受到该内部构造的影响，反复进行衰减·扩散·反射，慢慢地失去其特征(可靠度低的状态)。在将与产生源的情况相近的AE信号考虑为可靠度高的状态，将与噪声相近的状态考虑为可靠度低的状态时，由传感器检测的AE信号的可靠度能够视为是对出传播路线中的内部构造进行体现的结果。在本实施方式中，可靠度计算部203使用与对噪声去除AE信号进行取样后的时间序列数据有关的香农信息量、对香农信息量进行平滑化后的值、针对将香农信息量平滑化后的值再次计算香农信息量并进行平滑化后的值作为可靠度的值。可靠度计算部203将计算出的可靠度的信息输出到发送数据生成部206。

到达时刻决定部204将从波形整形滤波器201输出的噪声去除AE信号、以及从栅极生成电路202输出的栅极信号作为输入。到达时刻决定部204将噪声去除AE信号超过规定的阈值的时刻、数据的可靠度获取最大值的时刻、满足将阈值、可靠度的信息进行组合后的规定的基准的时刻决定为到达时刻。到达时刻表示弹性波的接收时刻。到达时刻决定部204将决定出的时刻信息输出到发送数据生成部206。

特征量提取部205基于栅极信号，提取噪声去除AE信号的波形持续的情况下的噪声去除AE信号的特征量。特征量是表示噪声去除AE信号的特征的信息。特征量例如是噪声去除AE信号的波形的振幅[mV]、栅极信号的上升时间[usec]、栅极信号的持续时间[usec]、噪声去除AE信号的零交计数[times]、噪声去除AE信号的波形的能量[arb.]以及噪声去除AE信号的频率[Hz]等。特征量提取部205将与提取出的特征量相关的参数输出到发送数据生成部206。特征量提取部205在输出与特征量相关的参数时，将与特征量相关的参数与传感器ID建立对应。传感器ID表示用于识别在成为构造物的健全性的评价对象的区域(以下称为“评价区域”。)设置的AE传感器10的识别信息。

在此，噪声去除AE信号的振幅是例如在噪声去除AE信号之中最大振幅的值。栅极信号的上升时间是例如栅极信号从零值到超过预先设定的规定值且上升之前的时间T1。栅极信号的持续时间是例如从栅极信号的上升开始到振幅变得比预先设定的值小之前的时间。噪声去除AE信号的零交计数是例如由噪声去除AE信号横割穿过零值的基准线的次数。噪声去除AE信号的波形的能量是例如对在各时间点对振幅进行平方后得到的振幅进行时间积分后的值。另外，能量的定义不限定于上述例子，还可以是例如使用波形的包络线而被近似后得到的能量。噪声去除AE信号的频率是噪声去除AE信号的频率。

发送数据生成部206将从可靠度计算部203输出的可靠度的信息、从到达时刻决定部204输出的表示接收时刻的时刻信息、以及从特征量提取部205输出的与特征量有关的参数作为输入。发送数据生成部206通过对输入的信息建立对应来生成发送数据。

存储器207是例如双端口RAM(Random Access Memory)。存储器207存储发送数据。

输出部208将被存储器207存储的发送数据依次输出到构造物评价装置30。

图3是表示评价部31的功能的概要框图。如图3所示，评价部31具备取得部311、存储器312、事件提取部313、位置速度计算部314以及图生成部315。

取得部311取得从信号处理部20输出的发送数据。取得部311将取得的发送数据存储到存储器312。

存储器312使用磁性硬盘装置、半导体存储装置等存储装置而构成。存储器312存储由取得部311取得的发送数据。

事件提取部313从被存储器312存储的发送数据之中提取1个事件中的发送数据。所谓事件是表示在构造物产生的某弹性波产生事象。在伴随着构造物中的裂纹的产生等，产生1次的事件的情况下，由多个AE传感器10在大致相同时刻检测到弹性波。即，在存储器312中存储有与在大致相同时刻检测出的弹性波相关的发送数据。于是，事件提取部313提取设置规定的时间窗并且到达时刻存在于该时间窗的范围内的全部的发送数据来作为1个事件中的发送数据。事件提取部313将提取出的1个事件中的发送数据输出至位置速度计算部314以及图生成部315。

时间窗的范围Tw还可以决定为使用作为对象的构造物的弹性波传播速度v以及最大的传感器间隔dmax，变成Tw≥dmax/v的范围。为了避免误检测，将Tw设定成尽可能小的值是所期望的，因此，实质上能够设为Tw＝dmax/v。

位置速度计算部314基于由事件提取部313提取的多个发送数据，标定弹性波的产生源的位置以及构造物的弹性波传播速度。在弹性波的产生源的位置以及构造物的弹性波传播速度的标定中，还可以使用卡尔门滤波器、最小平方法等。位置速度计算部314将标定出的弹性波的产生源的位置以及构造物的弹性波传播速度的信息输出到图生成部315。

图生成部315具备可靠度映射生成部316以及速度场映射生成部317。可靠度映射生成部316基于从事件提取部313输出的1个事件中的发送数据所含有的可靠度的信息、以及弹性波的产生源的位置来生成表示评价区域的健全性的可靠度映射。速度场映射生成部317生成表示由可靠度映射生成部316生成的可靠度映射与构造物的评价区域中的速度及可靠度的关系的速度场映射。

图4是表示构造物评价系统100的处理的流程的序列图。另外，在图4的处理中，使用信号处理部20以及构造物评价装置30仅对特征的处理进行说明。

可靠度计算部203基于输入的栅极信号，计算出在噪声去除AE信号的波形持续期间的噪声去除AE信号的可靠度(步骤S101)。在此，对于可靠度的计算方法进行具体说明。在将时刻t中的数据设为xt，将信号振幅的随机模型设为Pt时，香农信息量Score(xt)是表示现时刻t的数据xt相对基于到时刻t－1为止的过去的数据而得到的过去的随机模型Pt－1的意外性的指标，如以下的式子1所示。

【数式1】

Score(x_t)＝-logP_t-1(x_t) ···(式1)

在此，作为随机模型P，例如假想正规分布模型时，时刻t中的概率密度函数如以下的式子2所示。

【数式2】

在式子2中，μt(在μ上＾)表示平均，σ2t(在σ上＾)表示分散平均。在对香农信息量进行平滑化中，赋予正数T，求出如以下的式子3表示的窗口宽度T的T－平均评分序列yt。

【数式3】

另外，在使用平滑化后的值再次计算出香农信息量的情况下，可靠度计算部203如以下的式子4所示，对于时间序列数据yt再次准备正规分布模型并得到概率密度函数Qt，计算出yt相对于基于过去的数据而得到的过去的模型Qt－1的香农信息量。

【数式4】

而且，赋予正数T′，求出如以下的式子5表示的窗口宽度T′的T′－平均评分。

【数式5】

可靠度计算部203还可以计算出上述的式子1所示的香农信息量，将计算出的香农信息作为可靠度，还可以如上述的式子3所示计算出对香农信息量进行平滑化后的值，将计算出的值设为可靠度，还可以如上述的式子4以及式子5所示再次计算出再度香农信息量，并计算出对计算出的香农信息量进行平滑化后的值，将计算出的值设为可靠度。可靠度的值在构造物产生劣化的情况下，与构造物没有产生劣化的情况情况相比成为更低的值。

随后，到达时刻决定部204基于噪声去除AE信号决定到达时刻(步骤S102)。特征量提取部205基于栅极信号，提取在噪声去除AE信号的波形持续时的噪声去除AE信号的特征量(步骤S103)。发送数据生成部206通过使从步骤S101到步骤S103的处理所取得的信息建立对应来生成发送数据(步骤S104)。

输出部208将生成的发送数据输出到构造物评价装置30(步骤S105)。另外，从步骤S101到步骤S105的处理在AE传感器10中每次检测到弹性波的时候被执行。即，对由各AE传感器10检测到的每个弹性波取得可靠度、到达时刻以及特征量。

取得部311取得从信号处理部20输出的发送数据，将取得的发送数据存储到存储器312(步骤S106)。事件提取部313从被存储器312存储的发送数据之中提取1个事件中的发送数据(步骤S107)。另外，在1个事件中的发送数据的数量比为了标定位置以及速度所需要的数量(例如，2个)少的情况下，事件提取部313提取比为了标定位置以及速度所需要的数量多的1个事件中的发送数据。

位置速度计算部314基于提取的1个事件中的发送数据，标定在1个事件中产生的弹性波的产生源的位置以及速度(步骤S108)。以下，对于弹性波的产生源的位置以及速度的导出方法进行具体说明。考虑多个AE传感器10之中，将1个AE传感器10设为原点的三维坐标系。在将AE传感器10的数量设为n个的情况下，原点的AE传感器S0与其他AE传感器Si(i＝1，2，···，n－1)之间的到达时间差Δti在设定有弹性波的产生源的坐标(xs，ys，zs)、AE传感器Si的坐标(ai，bi，ci)、弹性波传播速度v时如以下的式子6所示。

【数式6】

被观测的值是Δti，相对n个的传感器得到将n－1个(xs，ys，zs，v)设为未知数的非线性连立方程式。能够通过使用各种近似的解法来求出未知数(xs，ys，zs，v)。另外，位置速度计算部314还计算出弹性波传播速度v的平均速度。可靠度映射生成部316基于被标定的弹性波的产生源的位置以及发送数据所包含的可靠度的值来生成可靠度映射(步骤S109)。另外，速度场映射生成部317基于生成的可靠度映射、被标定的弹性波的产生源的位置、弹性波传播速度v以及平均速度来生成速度场映射(步骤S110)。

图5A～图5C是用于说明可靠度映射以及速度场映射的生成处理的图。另外，在图5A～图5C的说明中，设为在构造物的健全性的评价区域40的四个角分别设置有1台AE传感器10(AE传感器10－1～10－4)。另外，图生成部315预先存储设置于评价区域40的AE传感器10的传感器ID以及AE传感器10的设置位置。另外，图生成部315利用来自事件提取部313的输出来保持各AE传感器10中的可靠度，利用来自位置速度计算部314的输出来保持弹性波的产生源的位置、弹性波传播速度v以及平均速度。

首先，对于可靠度映射的生成处理进行说明。可靠度映射生成部316将评价区域40分割成多个区域。由此，评价区域40如图5A所示被分割成多个区域(例如，25个区域)。以下，将分割后的各区域记为分割区域。另外，对于以何种间隔来分割评价区域还可以预先设定。在此，为了说明的简单化，将AE传感器10－1被设置的位置作为基准，以x坐标、y坐标的组合来区分图5A所示的分割区域。这样，分割区域40－1由(x，y)＝(1，1)表示，分割区域40－2由(x，y)＝(5，1)表示，分割区域40－3由(x，y)＝(1，5)表示，分割区域40－4由(x，y)＝(5，5)表示。

随后，可靠度映射生成部316基于AE传感器10的设置位置的信息、弹性波的产生源50的位置、评价区域中的各分割区域的范围(例如，坐标)的信息，来估计在从弹性波的产生源50开始到各AE传感器10为止的弹性波的移动路线上弹性波通过的分割区域。例如，如图5A所示，可靠度映射生成部316将从弹性波的产生源50开始到各AE传感器10为止的弹性波的移动路线假想成直线，估计弹性波通过的分割区域。

具体地讲，可靠度映射生成部316将从弹性波的产生源50开始到AE传感器10－1为止的弹性波的移动路线上弹性波42通过的分割区域估计为由坐标(1，1)，(2，2)，(2，3)，(3，3)表示的4个分割区域。另外，可靠度映射生成部316将从弹性波的产生源50开始到AE传感器10－2为止的弹性波的移动路线上弹性波43通过的分割区域估计为由坐标(5，1)，(5，2)，(4，2)，(4，3)，(3，3)表示的5个分割区域。另外，可靠度映射生成部316将从弹性波的产生源50开始到AE传感器10－3为止的弹性波的移动路线上弹性波44通过的分割区域估计为由坐标(1，5)，(2，4)，(2，5)，(3，4)表示的4个分割区域。另外，可靠度映射生成部316将从弹性波的产生源50开始到AE传感器10－4为止的弹性波的移动路线上弹性波45通过的分割区域估计为由坐标(3，4)，(4，4)，(4，5)，(5，5)表示的4个分割区域。

可靠度映射生成部316通过针对估计出的分割区域，分配与可靠度对应的值来生成可靠度映射。具体地讲，可靠度映射生成部316针对从弹性波的产生源50开始到AE传感器10－1为止的弹性波的移动路线上弹性波42通过的4个分割区域，分配与从AE传感器10－1检测到的弹性波所得到的可靠度对应的值。例如，可靠度映射生成部316还可以将可靠度的值设为该分割区域的值来进行分配，还可以将通过对可靠度的值进行某种处理而得到的值设为分割区域的值来进行分配。可靠度映射生成部316针对弹性波通过的其他分割区域也进行相同的处理。

在此，在图5A的分割区域41(坐标(x，y)＝(4，4))中产生劣化的情况下，从AE传感器10－4检测到的弹性波所得到的可靠度成为比从其他AE传感器10检测到的弹性波所得到的可靠度更低的值。这是因为在弹性波在产生了劣化的区域通过时，速度降低、S/N降低。与这样的情况相同地，图生成部315也针对弹性波45通过的4个分割区域，分配与从AE传感器10－4检测到的弹性波所得到的可靠度对应的值。

另外，在如图5A的坐标(3，4)所表示的分割区域所示，多个弹性波正通过的情况下，图生成部315用以下所示的任意方法，来决定针对多个弹性波正通过的1个分割区域进行分配的值。作为第1个方法，图生成部315计算出从各AE传感器10(在图5A中，为AE传感器10－3以及10－4)检测到的弹性波所得到的多个可靠度的平均值，将计算出的值决定为向多个弹性波正通过的1个分割区域分配的值，该各AE传感器10(在图5A中，为AE传感器10－3以及10－4)是检测出正从多个弹性波正通过的1个分割区域(在图5A中，由坐标(3，4)表示的分割区域)通过的弹性波的传感器。作为第2个方法，图生成部315将在多个弹性波正通过的1个分割区域内中，与各弹性波通过的距离的长度对应得到的值决定为向多个弹性波正通过的1个分割区域分配的值。例如，在2个弹性波正通过1个分割区域的情况下，图生成部315将针对从通过了分割区域的距离长的弹性波所得到的可靠度的加权设定得比针对从通过了分割区域的距离短的弹性波所得到的可靠度的加权更高，将对所得到的各值进行合计后的值决定为向多个弹性波正通过的1个分割区域分配的值。

由图5B来表示如上述所示所生成的可靠度映射。如图5B所示，可知在AE传感器10－4被设置的附近，可靠度低，即，产生了劣化。

随后，对于速度场分布的生成的生成处理进行说明。速度场映射生成部317将根据可靠度对在位置速度计算部314被标定的各弹性波的弹性波传播速度v进行加权后的值，与可靠度映射生成部316的处理相同地向弹性波通过的分割区域分配来生成速度场映射。在此，对于弹性波传播速度v以及可靠度，在弹性波通过构造物损伤了的区域时速度变慢·可靠度变低。

于是，速度场映射生成部317在进行与可靠度对应的加权时，进行例如可靠度越高而速度越快，可靠度越低而速度越慢的那样的加权。作为弹性波传播速度v的快、慢的基准，以平均速度为基准。即，速度场映射生成部317将可靠度越高而比平均速度越快的速度向分割区域分配，将可靠度越低而比平均速度越慢的速度向分割区域分配。

由图5C来表示如上述那样生成的速度场映射。如图5C所示，与图5B相同地，可知在AE传感器10－4被设置的附近，弹性波传播速度v低，即，产生了劣化。之后，可靠度映射生成部316以及速度场映射生成部317将评价结果输出到输出部32。输出部32输出评价结果(步骤S111)。例如，输出部32将可靠度映射作为与可靠度的高低对应的轮廓图表示。另外，输出部32将速度场映射作为与速度场的高低对应的轮廓图表示。

图6A～图6F是表示由构造物评价装置30得出的仿真结果的图。在图6A～图6F的各图中，纵轴以及横轴表示评价区域的大小。图6A以及图6D表示为了仿真用而准备的二个构造物模型。由图6A的虚线表示的区域1以及由图6D的虚线表示的区域2表示假想成产生了损伤的区域(损伤区域)。对此，构造物模型的密度浓的区域表示健全的区域。图6B表示使用图6A的构造物模型，进行仿真后的结果的可靠度映射，图6C表示使用图6A的构造物模型，进行仿真后的结果的速度场映射。另外，图6E表示使用图6D的构造物模型，进行仿真后的结果的可靠度映射，图6F表示使用图6D的构造物模型，进行仿真后的结果的速度场映射。

图6B、图6C、图6E以及图6F所示的仿真结果是，在二个构造物模型中，将AE传感器10分别配置于一边400mm的正方形的四角，针对由AE传感器10包围的400mm×400mm的区域随机地产生100次的弹性波，并进行基于本申请提出的方法的解析后得到的结果。健全的区域和损伤区域的弹性波速度分别是4000m/s、2000m/s。可知根据图6B、图6C、图6E以及图6F所示的仿真结果变成由各个构造物模型图6A、图6B示出的损伤区域所对应的区域在可靠度映射以及速度场映射中体现出的结果。

根据如以上那样构成的构造物评价系统100，能够削减构造物的评价所需要的时间。具体地讲，在构造物评价系统100中，取得从弹性波所得到的可靠度，使用取得的可靠度生成可靠度映射。由此，能够省去利用如以往那样的同时迭代法反复进行计算的过程，因此，能大幅地削减计算时间。因此，能够削减构造物的评价所需要的时间。

进而，不仅构造物的速度场映射，还能够通过生成可靠度映射，来检测无法仅以速度场进行检测的构造物的信息。

以下，对于构造物评价系统100的变形例进行说明。

AE传感器10还可以内置放大器11。在这样构成的情况下，构造物评价系统100还可以不具备放大器11。

在本实施方式中，示出了评价部31是通过生成可靠度映射和速度场映射来进行构造物的评价的构成，但是，评价部31还可以构成为通过仅生成可靠度映射来进行构造物的评价。

评价部31还可以构成为在新生成可靠度映射的情况下，使用到前一次为止所生成的相同评价区域的可靠度映射、以及新生成的可靠度映射来对可靠度映射进行更新。在这样构成的情况下，评价部31例如按照每个分割区域计算出到包括新生成的可靠度映射为止的可靠度映射的分割区域中的可靠度的平均值，将计算出的值作为更新值向各分割区域分配，由此来更新可靠度映射。另外，评价部31在速度场映射中也与可靠度映射相同地，使用从新生成的可靠度映射所得到的速度场映射、以及到前一次为止的速度场映射来更新速度场映射。在这样构成的情况下，评价部31例如按照每个分割区域计算出到包括新生成的速度场映射为止的速度场映射的分割区域中的弹性波传播速度v的平均值，将计算出的值作为更新值向各分割区域分配，由此来更新速度场映射。

由图7A～图7D来表示具体的内容。

图7A是新生成的可靠度映射，图7B是到前一次为止的可靠度映射。在图7B中，作为一个例子，设为到前一次为止仅生成一次可靠度映射，并使用图5B示出的可靠度映射作为到前一次为止的可靠度映射。在图7A中，在与由图5A示出的区域不同的区域存在弹性波的产生源51。另外，在图7A中，生成与图5A相同的评价区域的可靠度映射，因此，在分割区域41中产生了劣化。

可靠度映射生成部316使用图7A所示的可靠度映射、以及图7B所示的可靠度映射，计算出按照每个分割区域向分割区域分配的值的平均值。

而且，可靠度映射生成部316通过将计算出的值作为更新值向各分割区域分配来更新可靠度映射。由图7C来表示被更新的可靠度映射。另外，由图7D来表示被更新的速度场映射。

通过上述那样的构成，在每次更新可靠度映射以及速度场映射时产生劣化的区域的可靠度、弹性波传播速度v与其他区域相比变成更低的值。因此，通过更新可靠度映射以及速度场映射，能够精度良好地检测出产生劣化的区域。

在本实施方式中，示出了图生成部315在更新可靠度映射以及速度场映射时，使用过去生成的可靠度映射以及速度场映射的全部的构成，但是无需限定于此。例如，图生成部315还可以构成为在更新可靠度映射以及速度场映射时，使用到过去数次(例如，过去1次、过去2次等)前所生成的可靠度映射以及速度场映射。

(第二实施方式)

图8是表示第二实施方式中的构造物评价系统100a的系统构成的图。构造物评价系统100a具备多个AE传感器10－1～10－n、多个放大器11－1～11－n、多个A/D转换器12－1～12－n、信号处理部20、无线发送部21以及构造物评价装置30a。构造物评价装置30a具备评价部31、输出部32以及无线接收部33。在第二实施方式中，通过无线通信将信号处理部20与构造物评价装置30a之间连接。在这种情况下，无线发送部21将从信号处理部20输出的发送数据发送到构造物评价装置30a。无线接收部33接收从无线发送部21发送的发送数据，将接收到的发送数据输出到评价部31。无线发送部21与无线接收部33之间的无线的频带能够使用例如2.4GHz、920MHz带(在日本国内为915MHz～928MHz)等所谓ISM频带(IndustryScience Medical Band)。

通过那样构成，能够将AE传感器10、放大器11、A/D转换器12、信号处理部20以及无线发送部21作为传感器节点，设置于成为评价对象的桥梁等构造物，并还能够将构造物评价装置30a设置于监视室，从远程位置对构造物的劣化状态进行监控。

第二实施方式还可以与第一实施方式相同地变形。

(第三实施方式)

图9是表示第三实施方式中的构造物评价系统100b的系统构成的图。构造物评价系统100b具备多个AE传感器10－1～10－n、多个放大器11－1～11－n、多个A/D转换器12－1～12－n、信号处理部20、无线发送部21、选择部22以及构造物评价装置30b。构造物评价装置30b具备评价部31、输出部32以及无线接收部33。选择部22根据信号的可靠度以及特征量的信息，选择利用于评价的发送数据。例如，选择部22仅将信号的特征量中的振幅为规定的阈值以上的发送数据输出到无线发送部21。另外，选择部22仅将信号的可靠度为规定的阈值以上的发送数据输出到无线发送部21。

通过那样构成，能够抑制将无用的噪声信息作为发送数据进行发送的情况，能够削减发送侧的消耗电力。另外，还能够抑制由于将无用的噪声信息作为发送数据进行发送的情况所引起的构造物的评价的劣化。

在构造物评价系统100b中，还可以不具备无线发送部21以及无线接收部33。在这样构成的情况下，选择部22将如上述那样选择出的发送数据输出到构造物评价装置30b。

第三实施方式还可以与第一实施方式相同地变形。

根据以上说明的至少1个实施方式，通过具备对构造物产生的弹性波进行检测的多个AE传感器10、针对弹性波进行信号处理而取得可靠度的信号处理部20、以及基于取得的可靠度，对构造物的健全性进行评价的评价部31，由此，能够削减构造物的评价所需要的时间。

在上述各实施方式中，信号处理部20还可以设置于构造物评价装置30。在这样构成的情况下，在第二实施方式中，信号处理部20以及无线发送部21设置于构造物评价装置30a中。另外，在第三实施方式中，信号处理部20、无线发送部21以及选择部22设置于构造物评价装置30b中。

关于本实施方式示出的构造物评价系统100，公开以下的备注。

(备注1)

一种构造物评价系统，具备：

多个传感器，对由构造物产生的弹性波进行检测；

信号处理部，取得通过针对上述多个传感器检测到的弹性波进行信号处理所得到的、从上述弹性波的产生源起到上述多个传感器为止的上述弹性波的可靠度；以及

评价部，基于上述弹性波的到达时刻标定上述弹性波的速度，并且基于上述速度以及所取得的上述可靠度，对上述构造物的健全性进行评价。

(备注2)

如备注1所述的构造物评价系统，其中，

上述评价部基于上述速度以及所取得的上述可靠度，生成用于表示上述构造物的评价区域中的速度与上述可靠度之间的关系的速度场映射。

(备注3)

如备注2所述的构造物评价系统，其中，

上述评价部以在上述速度场映射上越在可靠度高的区域速度变得越高、越在可靠度低的区域速度变得越低的方式生成上述速度场映射。

(备注4)

如备注1～3中任一项所述的构造物评价系统，其中，

上述评价部在新生成速度场映射的情况下，使用到前一次为止生成的相同评价区域的速度场映射、以及新生成的上述速度场映射来更新速度场映射。

对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并没有意图限定发明的范围。这些实施方式可以以其他各种方式进行实施，在不超出发明主旨的范围内，可进行各种省略、调换以及变更。这些实施方式及其变形包括在发明的范围和主旨内，同样，也包括在专利请求所记载的发明和与其等同的范围内。

符号说明

10(10－1～10－n)…AE传感器，11(11－1～11－n)…放大器，12(12－1～12－n)…A/D转换器，20…信号处理部，30…构造物评价装置，31…评价部，32…输出部，201…波形整形滤波器，202…栅极生成电路，203…可靠度计算部，204…到达时刻决定部，205…特征量提取部，206…发送数据生成部，207…存储器，208…输出部，311…取得部，312…存储器，313…事件提取部，314…位置速度计算部，315…图生成部，316…可靠度映射生成部，317…速度场映射生成部。

Claims (9)

1.一种构造物评价系统，具备：

多个传感器，对由构造物产生的弹性波进行检测；

信号处理部，取得通过针对上述多个传感器检测到的弹性波进行信号处理所得到的、从上述弹性波的产生源起到上述多个传感器为止的上述弹性波的可靠度；以及

评价部，基于所取得的上述可靠度，对上述构造物的健全性进行评价。

2.如权利要求1所述的构造物评价系统，其中，

上述评价部通过将上述构造物的健全性的评价区域分割成多个区域，并针对分割后的区域分配与上述可靠度对应的值，来生成用于表示上述评价区域的健全性的可靠度映射。

3.如权利要求2所述的构造物评价系统，其中，

上述评价部在新生成上述可靠度映射的情况下，使用到前一次为止生成的相同评价区域的可靠度映射、以及新生成的上述可靠度映射来更新可靠度映射。

4.如权利要求1～3中任一项所述的构造物评价系统，其中，

上述评价部基于上述弹性波的到达时刻标定上述弹性波的速度，并且使用上述速度以及可靠度映射，生成用于表示上述构造物的评价区域中的速度与上述可靠度之间的关系的速度场映射。

5.如权利要求4所述的构造物评价系统，其中，

上述评价部以在上述可靠度映射上越在可靠度高的区域，在上述速度场映射上速度变得越高，越在可靠度低的区域，在上述速度场映射上速度变得越低的方式生成上述速度场映射。

6.如权利要求1～5中任一项所述的构造物评价系统，其中，

上述可靠度是表示最新数据相对过去的统计数据的意外性的程度的值。

7.如权利要求1～6中任一项所述的构造物评价系统，其中，

上述构造物评价系统还具备选择部，该选择部根据上述可靠度选择利用于上述评价的弹性波的数据，

上述评价部使用被选择的上述数据对上述构造物的健全性进行评价。

8.一种构造物评价装置，具备：

信号处理部，取得通过针对多个传感器检测到的弹性波进行信号处理所得到的、从上述弹性波的产生源起到上述多个传感器为止的上述弹性波的可靠度，上述多个传感器是对由构造物产生的弹性波进行检测的传感器；以及

评价部，基于所取得的上述可靠度，对上述构造物的健全性进行评价。

9.一种构造物评价方法，具备：

信号处理步骤，取得通过针对多个传感器检测到的弹性波进行信号处理所得到的、从上述弹性波的产生源起到上述多个传感器为止的上述弹性波的可靠度，上述多个传感器是对由构造物产生的弹性波进行检测的传感器；以及

评价步骤，基于所取得的上述可靠度，对上述构造物的健全性进行评价。