CN110418961A - 构造物评价系统以及构造物评价方法 - Google Patents

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Abstract

实施方式的构造物评价系统具有多个传感器、位置标定部、以及评价部。多个传感器检测弹性波。位置标定部使用由所述多个传感器分别检测出的多个弹性波中的、具有超过通过所述多个弹性波的产生源的位置、和所述多个传感器的配置位置决定的阈值的振幅的弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定。评价部根据所述位置标定部对所述弹性波源的位置标定结果，评价所述构造物的劣化状态。

Description

构造物评价系统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以及构造物评价方法。
背景技术
通过在桥梁等构造物的表面设置AE传感器等传感器，能够检测从构造物内部的损伤部位等产生的弹性波。通过进一步设置多个传感器，能够根据传感器之间的弹性波到达时刻的差，标定弹性波的产生源(以下称为“弹性波源”)的位置。另外，通过从外部针对构造物提供冲击，也产生同样的弹性波，所以能够标定弹性波源的位置。但是，在弹性波的传输路径中有损伤的情况下，妨碍弹性波的传输，所以无法用传感器检测弹性波。其结果，无法标定正确的弹性波源的位置。能够利用这样的特性，根据被标定位置的弹性波源的分布的混乱，检测构造物内部的损伤。然而，取决于传感器的配置，即使在不对构造物造成损伤地作为弹性波源从外部对构造物提供均匀地分布的冲击的情况下，也有根据用传感器得到的信号标定的弹性波源的分布不均匀的情况。在这样的情况下，有无法正确地评价构造物的劣化状态的情况。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2004-125721号公报
发明内容
本发明想要解决的课题在于，提供一种能够提高构造物的劣化状态的评价精度的构造物评价系统以及构造物评价方法。
实施方式的构造物评价系统具有多个传感器、位置标定部、以及评价部。多个传感器检测弹性波。位置标定部使用由所述多个传感器分别检测出的多个弹性波中的、具有超过通过所述多个弹性波的产生源的位置、和所述多个传感器的配置位置决定的阈值的振幅的弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定。评价部根据所述位置标定部对所述弹性波源的位置标定结果，评价所述构造物的劣化状态。
附图说明
图1是示出第1实施方式中的构造物评价系统的结构的图。
图2是示出随机地赋予均匀的冲击的位置的图。
图3是示出在被赋予均匀的冲击的情况下进行弹性波源的位置评定而得到的结果的图。
图4是将由4个传感器包围的区域放大的图。
图5A是示出弹性波源的位置与弹性波第4个到达的传感器的位置之间的距离的关系的图。
图5B是示出弹性波源的位置与弹性波第4个到达的传感器的位置之间的距离的关系的图。
图6是用比例示出弹性波源的位置与弹性波第4个到达的传感器的位置之间的距离的图。
图7是示出第1实施方式中的构造物评价系统的处理的流程的时序图。
图8A是用等高线图示出从弹性波源至弹性波第4个到达的传感器的距离的图。
图8B是示出区域分割线的一个例子的图。
图9是用于说明每个区域的阈值的设定方法的图。
图10是示出使用本实施方式中的手法的效果的图。
图11A是示出新的阈值的设定方法的其他例子的图。
图11B是示出新的阈值的设定方法的其他例子的图。
图12是示出第2实施方式中的构造物评价系统的结构的图。
图13A是示出弹性波源分布的一个例子的图。
图13B是示出弹性波源密度分布的一个例子的图。
图14是示出第2实施方式中的构造物评价系统的处理的流程的时序图。
图15是示出第3实施方式中的构造物评价系统的结构的图。
图16是示出第3实施方式中的构造物评价系统的处理的流程的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明实施方式的构造物评价系统以及构造物评价方法。
(第1实施方式)
图1是示出第1实施方式中的构造物评价系统100的结构的图。
构造物评价系统100被用于构造物的健全性的评价。在以下的说明中，评价意味着根据某个基准，决定构造物的健全性的程度、即构造物的劣化状态。此外，在以下的说明中，作为构造物的一个例子，以桥梁为例子进行说明，但构造物无需限定于桥梁。例如，构造物只要是伴随龟裂的产生或者发展、或者外部冲击(例如雨、人工雨等)而产生弹性波的构造物，则可以是任意的例子。此外，桥梁不限于在河川、溪谷等上架设的构造物，还包括设置于地面上方的各种构造物(例如高速公路的高架桥)等。
构造物评价系统100具备冲击赋予部10、多个传感器20-1～20-n(n是2以上的整数)、信号处理部30以及构造物评价装置40。信号处理部30和构造物评价装置40通过有线或者无线方式可通信地连接。此外，在以下的说明中，在不区分传感器20-1～20-n的情况下，记载为传感器20。
冲击赋予部10通过针对构造物50提供冲击11，使构造物内部产生弹性波。冲击赋予部10是设置于例如在构造物50上行驶的车辆等交通工具的装置。冲击赋予部10针对构造物50的路面，以成为均匀的分布的方式，赋予很多冲击11。通过例如水滴、冰粒、固形物的散布、利用榔头等锤子的敲打、利用激光的加热等，进行冲击11的赋予。在冲击赋予部10作为冲击11的赋予散布水滴的情况下，最好通过喷嘴的调整、吐出定时的控制，能够控制碰撞到路面的水滴的尺寸和定时。最好在利用榔头等锤子的敲打中，也能够将冲击11的强度和定时控制为期望的值。
传感器20设置于构造物50。例如，传感器20设置于与冲击赋予部10提供冲击11的面相反的一侧的面。传感器20具有压电元件，检测从构造物50内部产生的弹性波，将检测到的弹性波变换为作为电压信号的AE源信号。传感器20针对AE源信号，实施放大、频率限制等处理，输出到信号处理部30。此外，也可以代替传感器20而使用加速度传感器。在该情况下，加速度传感器通过进行与传感器20同样的处理，将信号处理后的信号输出到信号处理部30。构造物50的厚度是例如15cm以上。
信号处理部30将实施利用传感器20的处理后的AE源信号作为输入。信号处理部30针对输入的AE源信号中的、具有比被决定得比噪声水平高的第1阈值高的振幅值的AE源信号，进行信号处理。具体而言，首先，在检测到比第1阈值大的振动的情况下，信号处理部30将从超过第1阈值的时刻起预定的时间量的信号判断为弹性波波形，保存具有比第1阈值高的振幅值的AE源信号。然后，信号处理部30根据保存的AE源信号表示的弹性波波形的数据，提取包括与弹性波有关的信息的AE特征量。此外，第1阈值预先设定。
信号处理部30进行的信号处理例如是噪声去除、参数提取等。另外，与弹性波有关的信息是指，例如，AE源信号的振幅、能量、上升沿时间、持续时间、频率、零交叉计数的数量等信息。信号处理部30将基于提取的AE特征量的信息作为AE信号，输出到构造物评价装置40。在信号处理部30输出的AE信号中，包括传感器ID、AE探测时刻、AE源信号振幅、能量、上升沿时间以及频率等信息。
在此，AE源信号的振幅是例如在弹性波之中最大振幅的值。能量是例如在各时间点对振幅进行平方运算得到的值进行时间积分而得到的值。此外，能量的定义不限定于上述例子，也可以使用例如波形的包络线来近似的值。上升沿时间是例如弹性波从零值至超过预先设定的预定值而上升为止的时间T1。持续时间是例如从弹性波的上升沿开始至振幅小于预先设定的值为止的时间。频率是弹性波的频率。零交叉计数的数量是例如弹性波横切通过零值的基准线的次数。
构造物评价装置40具备用总线连接的CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、存储器、辅助存储装置等，执行评价程序。通过评价程序的执行，构造物评价装置40作为具备位置标定部401、评价部402、显示部403的装置发挥功能。此外，构造物评价装置40的各功能的全部或者一部分也可以使用ASIC(Application Specific IntegratedCircuit，专用集成电路)、PLD(Programmable Logic Device，可编程逻辑器件)、FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等硬件实现。另外，评价程序也可以记录于计算机可读取的记录介质。计算机可读取的记录介质是指，例如软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。另外，评价程序也可以经由电气通信线路发送接收。
位置标定部401将从信号处理部30输出的AE信号作为输入。另外，位置标定部401将与传感器20在构造物50中的设置位置有关的信息(以下称为“传感器位置信息”)，与传感器ID对应起来预先保持。与设置位置有关的信息是例如纬度以及经度、或者从构造物50的特定位置起的水平方向以及垂直方向的距离等。
位置标定部401根据包含于输入的AE信号的传感器ID、AE探测时刻等信息、和预先保持的传感器位置信息，进行弹性波源的位置标定。具体而言，位置标定部401根据向各传感器20的弹性波的到达时刻、即AE探测时刻的差，评定弹性波源的位置。另外，位置标定部401使用位置标定结果来生成弹性波源分布。弹性波源分布是表示在构造物50中产生的弹性波源的位置的分布。
另外，位置评定部401依照预定的条件，将弹性波源分布内的区域分割为多个区域。位置评定部401针对分割的每个区域，新设定不同的阈值。在以下的说明中，为简化说明，以将弹性波源分布内的区域分割为2个区域的情况为例子进行说明。之后，位置评定部401使用具有比新设定的阈值高的振幅值的AE信号，再次进行弹性波源的位置标定。然后，位置标定部401使用位置标定结果来生成弹性波源分布。位置标定部401将生成的弹性波源分布输出到评价部402。
评价部402将从位置标定部401输出的弹性波源分布作为输入。评价部402根据输入的弹性波源分布，评价构造物50的劣化状态。具体而言，评价部402根据弹性波源分布中的弹性波的特征量，评价构造物50的劣化状态。弹性波源分布中的弹性波的特征量与弹性波源的密度相当。
作为具体的处理，评价部402根据弹性波源分布，将弹性波源的密度小于预先决定的判定阈值的区域，评价为产生构造物50的劣化的区域。弹性波源的密度既可以针对例如由3个传感器20包围的每个区域求出，也可以针对由4个传感器20包围的每个区域求出，还可以用预先决定的区域分割弹性波源分布，针对分割后的每个区域求出。评价部402使评价结果显示于显示部403。
显示部403是液晶显示器、有机EL(Electro Luminescence，电致发光)显示器等图像显示装置。显示部403依照评价部402的控制，显示评价结果。显示部403也可以是用于将图像显示装置连接到构造物评价装置40的接口。在该情况下，显示部403生成用于显示评价结果的影像信号，向连接于自身的图像显示装置输出影像信号。
接下来，如上所述，说明设定新的阈值的理由。
在针对构造物50以均匀的分布赋予冲击11的情况下，如果弹性波源的位置标定结果的分布不均匀，则能够将密度降低的区域判断为损伤的区域。然而，即使在针对无损伤的健全的构造物以均匀的分布赋予冲击11的情况下，也有可能引起被标定的弹性波源的分布变得不均匀的情况。
图2是示出随机地赋予均匀的冲击11的位置的图。在图2中，纵轴以及横轴表示成为测量对象的区域的长度(m)。图2所示的点55表示赋予冲击11的位置。
另外，图3是示出在被赋予如图2所示的均匀的冲击11的情况下进行弹性波源的位置评定而得到的结果的图。在图3中，纵轴以及横轴表示成为测量对象的区域的长度(m)。图3的三角的位置表示传感器20的设置位置。在图3中，示出设置有15个传感器20的情况。图3的点60的位置表示弹性波源的位置。图4示出将由图3的左上的4个传感器20(传感器20-1～传感器20-4)包围的区域放大的图。
在图4中，传感器20附近的弹性波源的密度降低。在比较图3中的由虚线划分的四角的区域61内的密度、和包括传感器20的设置位置的四角的区域61外的密度时，可知在弹性波源的密度中产生差。这是弹性波源的位置、和传感器20的设置位置的距离关系所引起的。一般，根据检测到弹性波的4个传感器20之间的时刻差，计算弹性波源的位置。
图5A以及图5B是示出弹性波源的位置与弹性波第4个到达的传感器20的位置之间的距离的关系的图。在以下的说明中，将弹性波第4个到达的传感器20记载为4th到达传感器。如图5A所示，在弹性波源的位置60处于4个传感器20的中心的情况下，弹性波源的位置60和4th到达传感器的位置的距离与弹性波到达其他传感器20的距离大致相同。在此，其他传感器20是指，弹性波第1个到达的传感器20、弹性波第2个到达的传感器20以及弹性波第3个到达的传感器20。在该情况下，能够由所有传感器20检测出具有大致相同振幅的弹性波。其结果，如果由1个传感器20检测出的弹性波的振幅值超过在信号处理部30中设定的第1阈值，则由所有传感器20检测出的弹性波的振幅值超过第1阈值的可能性变高。在该情况下，能够评定弹性波源的位置。
相对于此，如图5B所示，弹性波源的位置60越接近某1个传感器20(在图5B中为左下的传感器20)，位于与某1个传感器20对角的传感器20(在图5B中为右上的传感器20)和弹性波源的位置60的距离相比于图5A中的弹性波源的位置60和4th到达传感器的位置的距离变得越远。距离越远，路径中的弹性波的衰减越大。在该情况下，弹性波的振幅变小。其结果，不超过在信号处理部30中设定的第1阈值的可能性变高。
在4th到达传感器中未检测到弹性波的情况下，弹性波源的位置难以确定，无法确定弹性波源的位置的弹性波的比值增加。因此，如图3以及图4所示，针对均匀的分布的输入，在弹性波源的位置标定结果中产生密度的差。这样，在健全的构造物50中，在弹性波源中产生密度的偏差的情况下，存在在构造物评价装置40中将密度相对地低的区域错误地评价为产生劣化的区域的可能性。
图6是示出用比例表示图3所示的测量对象区域整体中的弹性波源的位置与4th到达传感器的位置之间的距离的仿真结果的图。如图5A所示，在弹性波源的位置处于4个传感器20的中心的情况下，弹性波源的位置和4th到达传感器的位置的距离变得最小。因此，在图6中，将从弹性波源至4th到达传感器的最小距离表示为“1”。在以区域12为例子时，区域12内的由4个传感器20包围的中央的点的弹性波源至4th到达传感器的距离成为最小距离1。
另外，设置有传感器20的附近的点的弹性波源至4th到达传感器的距离成为最大。例如，设置有传感器20的附近的点的弹性波源至4th到达传感器的距离成为由4个传感器20包围的中央的点的弹性波源至4th到达传感器的距离的约2倍。因此，在图6中，将弹性波源至4th到达传感器的最大距离表示为“2”。在以区域12为例子时，区域12内的4个传感器20中的任意1个传感器20附近的点的弹性波源至4th到达传感器的距离成为最大距离2。
因此，如图6所示，示出弹性波源的位置越接近1个传感器20，则弹性波源和4th到达传感器的距离越远。另外，示出弹性波源的位置越接近4个传感器20的中心，则弹性波源和4th到达传感器的距离越短。
因此，在本实施方式中的构造物评价系统100中，在位置评定部401中将测量对象区域分割为多个区域，针对分割的每个区域，新设定不同的阈值。具体而言，位置评定部401根据弹性波源的位置与4th到达传感器的位置之间的距离，将测量对象区域分割为多个区域。然后，通过位置评定部401使用超过新设定的阈值的AE信号再次进行位置标定，能够抑制上述密度的偏差，进行更正确的诊断。
图7是示出构造物评价系统100的处理的流程的时序图。此外，在图7的处理中，使用信号处理部30以及构造物评价装置40，仅说明特征性的处理。
信号处理部30取得实施利用传感器20的处理后的AE源信号(步骤S101)。信号处理部30比较取得的AE源信号的振幅值、和第1阈值。然后，信号处理部30保存具有比第1阈值高的振幅值的AE源信号(步骤S102)。信号处理部30保存预定的期间量的AE源信号。信号处理部30针对保存的AE源信号进行信号处理(步骤S103)。信号处理部30将基于提取的AE特征量的信息作为AE信号，输出到构造物评价装置40(步骤S104)。
位置标定部401根据包含于输入的AE信号的传感器ID、AE探测时刻等信息、和预先保持的传感器位置信息，进行弹性波源的位置标定(步骤S105)。之后，位置标定部401使用位置标定结果来生成弹性波源分布(步骤S106)。此外，在步骤S106的处理中得到的弹性波源分布成为具有反映了传感器20的配置的偏差的分布。
位置评定部401根据生成的弹性波源分布、和传感器20的配置位置，生成表示弹性波源至4th到达传感器的距离的分布的距离分布(步骤S107)。例如，位置评定部401将图8A所示的等高线图生成为距离分布。图8A是在将传感器20配置有9个的平面内的各位置，用等高线图表示弹性波源至4th到达传感器的距离的图。此外，作为等高线图，还能够进行如图3所示的理论上的标定仿真，计算并利用该标定点的密度。
接下来，位置评定部401使用生成的距离分布，如图8B所示以任意的距离(弹性波源至4th到达传感器的距离)画出等高线21，将等高线21设定为区域分割线(步骤S108)。图8B是示出区域分割线的一个例子的图。成为位置评定部401画出等高线21的基准的距离预先设定。此外，在图8A以及图8B中，用将传感器20配置有9个的情况的图进行了说明，但在如图3所示在测量对象区域中将传感器20配置有15个的情况下，位置标定部401生成与其对应的等高线图。
之后，位置评定部401设定用区域分割线分割的每个区域的阈值(步骤S109)。在此，位置评定部401分别设定区域分割线内的区域的阈值、和区域分割线外的区域的阈值。区域分割线内的区域是指，等高线21内的区域。区域分割线外的区域是指，等高线21外的区域。此外，位置评定部401既可以作为区域分割线直接利用等高线21，也可以按照等高线21、传感器20的配置位置，如图3所示如四边形、椭圆等那样以恰当的形状利用。
说明用区域分割线分割的每个区域的阈值的设定方法。
图9是用于说明每个区域的阈值的设定方法的图。假设测量的弹性波的数量相对振幅具有正态分布。在图9中，纵轴表示弹性波的振幅，横轴表示弹性波源至4th到达传感器的距离。横轴中的D表示根据例如如图8A的等高线图得到的区域分割线的位置。图9所示的线段62表示弹性波的振幅相对于弹性波源至4th到达传感器的距离的上限。图9所示的线段63表示弹性波的振幅相对于弹性波源至4th到达传感器的距离的下限。弹性波的传输距离越长，则弹性波的振幅越衰减，所以检测出的振幅用向右下降的线表示。
例如，能够通过测量对象、与其类似的构造物、健全的供试体等中的事先试验，测量并决定上述衰减特性、弹性波的振幅分布等。另外，还能够根据材料、构造等，事先计算推测值，使用计算出的推测值。在弹性波的测量时，在信号处理部30中设置有第1阈值，所以低于第1阈值的振幅的弹性波不被用于弹性波源的位置标定。因此，弹性波源至4th到达传感器的距离越远，则检测出的具有第1阈值以上的振幅的弹性波越减少，作为结果，弹性波源被标定的密度降低。因此，位置标定部401以距离D的位置为基准，分割区域。
位置评定部401例如将比D近距离的区域的阈值设为第2阈值，将比D远距离的区域的阈值设为第3阈值，以针对每个区域具有不同的阈值的方式，设定各个阈值。比D近距离的区域是区域分割线内的区域。远距离的区域是区域分割线外的区域。例如，位置评定部401调整第2阈值以及第3阈值，以使距离比D短且振幅比第2阈值高的弹性波的数量、和距离比D长且振幅比第3阈值高的弹性波的数量大致均等。由此，能够将近距离区域和远距离区域的弹性波源的标定密度调整得相等。在图9的例子中，位置标定部401以使第2阈值以及第3阈值高于第1阈值并且使第2阈值高于第3阈值的方式进行设定。
位置评定部401从保存的AE信号，挑选超过新设定的第2阈值以及第3阈值的AE信号(步骤S110)。具体而言，位置评定部401从在比D近距离的区域内的弹性波源的位置标定中使用的保存的AE信号中，挑选超过第2阈值的AE信号。位置评定部401从在比D远距离的区域内的弹性波源的位置标定中使用的保存的AE信号中，挑选超过第3阈值的AE信号。
然后，位置评定部401使用挑选的AE信号，再次进行弹性波源的位置标定。之后，位置评定部401使用位置标定结果来生成弹性波源分布(步骤S111)。位置评定部401将生成的弹性波源分布输出到评价部402。得到的弹性波源的分布成为传感器20的配置所引起的偏差被校正的分布。在该分布中，通过评价部402将弹性波源的密度降低的部分诊断为损伤，能够更正确地进行构造物的评价。
评价部402根据从位置评定部401输出的弹性波源分布，评价构造物50的劣化状态(步骤S112)。具体而言，评价部402根据弹性波源分布，判定得到的弹性波源的密度是否均匀。在得到的弹性波源的密度均匀的情况下，评价部402判定为是健全的状态。
另一方面，在得到的弹性波源的密度不均匀的情况下，评价部402判定为产生劣化。在该情况下，评价部402将弹性波源的密度小于预先决定的判定阈值的区域，评价为产生构造物50的劣化的区域。显示部403依照评价部402的控制，显示评价结果(步骤S113)。
图10是示出使用上述所示的手法的效果的图。在图10中，为了简化与图3的比较，用图3所示的虚线61表示区域分割线。另外，设定为区域分割线内的阈值高于区域分割线外的阈值。如图10所示，在图3中针对每个区域密度的差较大，相对于此，在图10中在两个区域中能够比图3减小密度的差。
根据如以上所述构成的构造物评价系统100，能够提高构造物的劣化状态的评价精度。具体而言，首先构造物评价系统100根据弹性波源的位置、和4th到达传感器的距离，将测量对象区域分割为多个区域。接下来，构造物评价系统100针对分割的每个区域，设定不同的阈值。此时，构造物评价系统100将弹性波源的位置和4th到达传感器的距离短的区域的阈值设定得比弹性波源的位置和4th到达传感器的距离长的区域的阈值高。由此，难以检测到弹性波源至4th到达传感器的距离短的区域的弹性波。而且，构造物评价系统100使用超过设定的阈值的振幅的弹性波，进行弹性波源的位置标定。由此，在构造物未具有损伤的情况下，即使对构造物50提供均匀地分布的冲击11，作为位置标定结果，弹性波源的密度也变得均匀。其结果，不会错误地将健全的构造物评价为劣化。因此，能够提高构造物的劣化状态的评价精度。
以下，说明第1实施方式中的构造物评价系统100的变形例。
在本实施方式中，示出位置标定部401将新设定的阈值(例如第2阈值以及第3阈值)设定得高于第1阈值的结构，但新设定的阈值不限于此。例如，位置标定部401也可以将区域分割线内的阈值设定得高于第1阈值，将区域分割线外的阈值设定为与第1阈值相同。图11A是示出新的阈值的设定方法的其他例子的图。如图11A所示，位置评定部401将比D近距离的区域的第2阈值设定得高于第1阈值，将比D远距离的区域的第3阈值设定得与第1阈值相同。
另外，例如，位置标定部401也可以将区域分割线内的阈值设定得高于第1阈值，将区域分割线外的阈值设定得小于第1阈值。图11B是示出新的阈值的设定方法的其他例子的图。如图11B所示，位置评定部401将比D近距离的区域的第2阈值设定得高于第1阈值，将比D远距离的区域的第3阈值设定得小于第1阈值。如图11B所示，在将区域分割线外的阈值设定得小于第1阈值的情况下，位置标定部401需要从信号处理部30还取得未超过第1阈值的AE信号。
位置标定部401分割区域的数量无需是2个，也可以阶梯性地设定多个区域。例如，位置标定部401既可以针对在距离分布中得到的每个距离设定区域分割线并阶梯性地分割区域，也可以针对在距离分布中得到的距离中的每个特定的距离设定区域分割线并阶梯性地分割区域。另外，位置标定部401也可以使区域分割更细，设定与距离对应的连续的阈值。此外，位置标定部401最好针对弹性波源至4th到达传感器的距离越短的区域，将新设定的阈值设定为越高于第1阈值。
构造物评价装置40也可以构成为如在人工性的冲击(例如利用人手施加的冲击、利用冲击赋予部10施加的冲击)输入时和自然降雨时等，冲击的特性不同的情况下，切换模式。在这样构成的情况下，位置标定部401针对每个模式，存储区域分割线的设定基准、新的阈值的设定方法。然后，位置标定部401根据模式切换地进行处理。
(第2实施方式)
在第2实施方式中，构造物评价系统不进行新的阈值的设定，生成弹性波源的密度分布，校正弹性波源的密度分布，从而评价构造物的劣化状态。
图12是示出第2实施方式中的构造物评价系统100a的结构的图。
构造物评价系统100a具备冲击赋予部10、多个传感器20-1～20-n、信号处理部30以及构造物评价装置40a。构造物评价系统100a在代替构造物评价装置40而具备构造物评价装置40a这一点，结构与构造物评价系统100不同。以下，仅说明构造物评价装置40a。
构造物评价装置40a具备用总线连接的CPU、存储器、辅助存储装置等，执行评价程序。通过评价程序的执行，构造物评价装置40a作为具备位置标定部401a、评价部402a、显示部403、密度分布生成部404、校正部405的装置发挥功能。此外，构造物评价装置40a的各功能的全部或者一部分也可以使用ASIC、PLD、FPGA等硬件来实现。另外，评价程序也可以记录于计算机可读取的记录介质。计算机可读取的记录介质是指，例如软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。另外，也可以经由电气通信线路发送接收评价程序。
构造物评价装置40a在代替位置标定部401以及评价部402而具备位置标定部401a以及评价部402a这一点、新具备密度分布生成部404以及校正部405这一点，结构与构造物评价装置40不同。关于其他结构，构造物评价装置40a与构造物评价装置40相同。因此，仅说明位置标定部401a、评价部402a、密度分布生成部404以及校正部405。
位置标定部401a根据包含于输入的AE信号的传感器ID、AE探测时刻等信息、和预先保持的传感器位置信息，进行弹性波源的位置标定。弹性波源的位置标定的方法与第1实施方式相同，所以省略说明。另外，位置标定部401a使用位置标定结果来生成弹性波源分布。位置标定部401a将生成的弹性波源分布输出到密度分布生成部404。
密度分布生成部404使用生成的弹性波源分布，生成弹性波源密度分布。弹性波源密度分布是表示弹性波源的密度的分布。密度分布生成部404将生成的弹性波源密度分布输出到校正部405。
图13A是示出弹性波源分布的一个例子的图，图13B是示出根据图13A所示的弹性波源分布得到的弹性波源密度分布的一个例子的图。在图13A中，纵轴以及横轴表示成为测量对象的区域的长度(m)。在图13A中，可知弹性波源在中心附近集中，越远离中心的位置，弹性波源越少。通过生成如图13B的弹性波源密度分布，能够容易地判定何处的弹性波源的密度高。
校正部405通过对生成的弹性波源密度分布乘以校正系数1/F(x，y)，校正弹性波源密度分布。校正部405将校正后的弹性波源密度分布输出到评价部402a。此外，在健全的构造物50中，以使该校正后的弹性波源密度分布成为均匀的方式决定校正系数。更详细而言，通过例如以下的方法决定校正系数。校正系数是用于校正与传感器20的配置位置对应的弹性波源密度的偏移的系数。因此，针对弹性波源的每个位置，乘以正确地被标定位置的概率F(x，y)的倒数即可。(x，y)的基准位置(0，0)是例如弹性波源密度分布的左上。
弹性波源至4th到达传感器的距离越远，F(x，y)越降低。例如，通过基于如图8所示的等高线图和弹性波的衰减特性等的数值仿真、健全的构造物50中的实验等，预先计算F(x，y)和弹性波源至4th到达传感器的距离的对应关系。
评价部402a根据由校正部405校正后的弹性波源密度分布，评价构造物的劣化状态。评价部402a将评价结果显示于显示部403。
图14是示出构造物评价系统100a的处理的流程的时序图。此外，在图14的处理中，使用信号处理部30以及构造物评价装置40a，仅说明特征性的处理。另外，在图14中，关于与图7同样的处理，附加与图7同样的符号而省略说明。
位置标定部401a将在步骤S106的处理中生成的弹性波源分布输出到密度分布生成部404。密度分布生成部404使用从位置标定部401a输出的弹性波源分布，生成弹性波源密度分布(步骤S201)。密度分布生成部404将生成的弹性波源密度分布输出到校正部405。校正部405通过对生成的弹性波源密度分布乘以校正系数1/F(x，y)，校正弹性波源密度分布(步骤S202)。
校正部405将校正后的弹性波源密度分布输出到评价部402a。评价部402a根据由校正部405校正后的弹性波源密度分布，评价构造物的劣化状态(步骤S203)。具体而言，评价部402a根据校正后的弹性波源密度分布，判定弹性波源密度分布的密度是否均匀。在通过弹性波源密度分布表示的密度均匀的情况下，评价部402a判定为是健全的状态。
另一方面，在通过弹性波源密度分布表示的密度不均匀的情况下，评价部402a判定为产生劣化。在该情况下，评价部402a将通过弹性波源密度分布表示的密度小于预先决定的判定阈值的区域，评价为产生构造物50的劣化的区域。
如以上所述构成的构造物评价系统100a通过用与传感器20的配置对应的校正系数校正从弹性波源分布得到的弹性波源密度分布，评价构造物50的劣化状态。通过利用校正系数校正弹性波源密度分布，在构造物不具有损伤的情况下，通过弹性波源密度分布表示的密度变得大致均匀。其结果，不会错误地将健全的构造物评价为劣化。因此，能够提高构造物的劣化状态的评价精度。
(第3实施方式)
在第3实施方式中，构造物评价系统不进行新的阈值的设定，而对在成为与测量结果的比较对象的健全的构造物50中得到的弹性波源密度分布进行校正，从而评价构造物的劣化状态。
图15是示出第3实施方式中的构造物评价系统100b的结构的图。
构造物评价系统100b具备冲击赋予部10、多个传感器20-1～20-n、信号处理部30以及构造物评价装置40b。构造物评价系统100b在代替构造物评价装置40a而具备构造物评价装置40b这一点，结构与构造物评价系统100a不同。以下，仅说明构造物评价装置40b。
构造物评价装置40b具备用总线连接的CPU、存储器、辅助存储装置等，执行评价程序。通过评价程序的执行，构造物评价装置40a作为具备位置标定部401a、评价部402b、显示部403、密度分布生成部404b、校正部405b的装置发挥功能。此外，构造物评价装置40b的各功能的全部或者一部分也可以使用ASIC、PLD、FPGA等硬件来实现。另外，评价程序也可以记录于计算机可读取的记录介质。计算机可读取的记录介质是指，例如软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。另外，评价程序也可以经由电气通信线路发送接收。
构造物评价装置40b在代替评价部402a、密度分布生成部404a以及校正部405a而具备评价部402b、密度分布生成部404b以及校正部405b这一点，结构与构造物评价装置40a不同。关于其他结构，构造物评价装置40b与构造物评价装置40a相同。因此，仅说明评价部402b、密度分布生成部404b以及校正部405b。
密度分布生成部404b使用生成的弹性波源分布，生成弹性波源密度分布。密度分布生成部404b将生成的弹性波源密度分布输出到评价部402b。
校正部405b对成为比较对象的弹性波源密度分布进行校正。在此，成为比较对象的弹性波源密度分布是在健全的构造物50中得到的弹性波源密度分布。即，成为比较对象的弹性波源密度分布是具有均匀的分布的弹性波源密度分布。校正部405b既可以预先存储成为比较对象的弹性波源密度分布，也可以从存储有成为比较对象的弹性波源密度分布的存储装置取得成为比较对象的弹性波源密度分布。
另外，校正部405b根据预先另外计算的理论上的密度的偏差、或者实验性地验证的密度的偏差，计算弹性波源的每个位置的校正倍率。该校正倍率例如成为如F(x，y)那样的分布。校正部405b通过对成为比较对象的弹性波源密度分布乘以计算出的校正倍率，校正成为比较对象的弹性波源密度分布。以下，将校正后的成为比较对象的弹性波源密度分布记载为校正后基准密度分布。校正部405b将校正后基准密度分布输出到评价部402b。
评价部402b根据从密度分布生成部404b输出的弹性波源密度分布、和从校正部405b输出的校正后基准密度分布，评价构造物的劣化状态。评价部402b将评价结果显示于显示部403。
图16是示出构造物评价系统100b的处理的流程的时序图。此外，在图16的处理中，使用信号处理部30以及构造物评价装置40b，仅说明特征性的处理。另外，在图16中，关于与图14同样的处理，附加与图14同样的符号来省略说明。
密度分布生成部404b使用从位置标定部401a输出的弹性波源分布，生成弹性波源密度分布(步骤S301)。密度分布生成部404b将生成的弹性波源密度分布输出到评价部402b。校正部405b针对成为比较对象的弹性波源密度分布乘以针对弹性波源的每个位置计算的校正倍率来进行校正，从而生成校正后基准密度分布(步骤S302)。密度分布生成部404将生成的校正后基准密度分布输出到评价部402b。
评价部402b根据从密度分布生成部404b输出的弹性波源密度分布、和从校正部405b输出的校正后基准密度分布，评价构造物的劣化状态(步骤S303)。具体而言，评价部402b比较校正后基准密度分布、和弹性波源密度分布，在校正后基准密度分布和弹性波源密度分布大致一致的情况下，判定为是健全的状态。在此，预先设定大致一致的基准。
另一方面，评价部402b比较校正后基准密度分布、和弹性波源密度分布，将密度相对校正后基准密度分布降低的区域评价为产生构造物50的劣化的区域。
如以上所述构成的构造物评价系统100b对成为基准的弹性波源分布进行校正，比较弹性波源密度分布和校正后弹性波源密度分布，从而评价构造物50的劣化状态。在第2实施方式中，成为比较对象的健全时的弹性波源密度分布均匀，但在本实施方式中，对成为比较对象的弹性波源密度分布进行校正。由此，通过成为比较对象的健全的状态的构造物50得到的弹性波源密度分布成为与测量时的传感器20的配置位置对应的弹性波源密度分布。而且，构造物评价装置40b通过比较校正后弹性波源密度分布和利用实际的测量得到的弹性波源密度分布，在弹性波源密度分布与校正后弹性波源密度分布大致一致的情况下，能够评价为是健全的状态。因此，在弹性波源密度分布与校正后弹性波源密度分布大致一致的情况下，即使有通过实际的测量得到的弹性波源密度分布内的密度小于预先决定的判定阈值的区域，也不会错误地将健全的构造物评价为劣化。因此，能够提高构造物的劣化状态的评价精度。
以下，说明对各实施方式共通的变形例。
在构造物评价系统100、100a以及100b中，具备3个以上的传感器20即可。
构造物评价系统100、100a以及100b也可以不具备冲击赋予部10。在这样构成的情况下，用人手提供针对构造物50的冲击11即可。
构造物评价装置40具备的各功能部也可以一部分或者全部设置于另外的框体。例如，也可以构造物评价装置40仅具备评价部402，位置标定部401以及显示部403设置于另外的框体。在这样构成的情况下，评价部402从另外的框体取得弹性波源分布，使用取得的弹性波源分布来评价构造物的健全性。然后，评价部402将评价结果输出到另外的框体具备的显示部403。
通过这样构成，通过在弹性波源分布的导出中使用既存的装置，能够抑制构造物评价装置40的制造成本。
也可以在信号处理部30中不设定第1阈值，信号处理部30将测量期间中的信号全部连续保存。在这样构成的情况下，也可以构成为针对信号处理部30，在测量结束后设定第1阈值。由此，信号处理部30将超过新设定的第1阈值的振幅的弹性波输出到构造物评价装置40(或者构造物评价装置40a、构造物评价装置40b)。其结果，通过保存所有信号，能够在测量结束后，自由地设定用于识别各个弹性波的第1阈值。另外，电平低的信号也全部保存，所以通过之后降低阈值再次重新识别弹性波，一次未达到第1阈值的弹性波波形也能够之后取得。
另外，也可以在信号处理部30中不设定第1阈值，信号处理部30将测量期间中的AE信号全部输出到构造物评价装置40(或者构造物评价装置40a、构造物评价装置40b)。在这样构成的情况下，位置标定部401(或者位置标定部401a、位置标定部401b)使用取得的AE信号，进行各实施方式中的处理。
信号处理部30也可以设置于构造物评价装置40(或者构造物评价装置40a、构造物评价装置40b)。在这样构成的情况下，信号处理部30从传感器20直接或者经由未图示的中继装置，取得实施利用传感器20的处理后的AE源信号。
在图1中，对多个传感器20-1～10-n连接1台信号处理部30，但构造物评价系统100(或者构造物评价系统100a、构造物评价系统100b)也可以构成为具备多台信号处理部30，对各传感器20分别连接信号处理部30而具备多台传感器部件。
另外，评价部402(或者评价部402a、评价部402b)也可以作为输出控制部动作。输出控制部控制输出部来输出评价结果。在此，在输出部中，包括显示部403、通信部以及印刷部。在输出部是通信部的情况下，输出控制部控制通信部，将评价结果发送到其他装置。另外，在输出部是印刷部的情况下，输出控制部控制印刷部来印刷评价结果。此外，构造物评价装置40(或者构造物评价装置40a、构造物评价装置40b)也可以作为输出部，具备显示部403、通信部以及印刷部的一部分或者全部而执行上述动作。
根据以上说明的至少一个实施方式，构造物评价系统100具有多个传感器20-1～20-N、位置标定部401、以及评价部402。多个传感器20-1～20-N检测弹性波。位置标定部401使用由多个传感器20-1～20-N分别检测出的多个弹性波中的、具有超过通过多个弹性波源的位置决定的阈值的振幅的弹性波，标定弹性波源的位置。评价部402根据位置标定部401对弹性波源的位置标定结果，评价构造物的劣化状态。由此，能够提高构造物的劣化状态的评价精度。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式仅为例示，未意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，能够在不脱离发明的要旨的范围内，进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、要旨，同样地包含于权利要求书记载的发明和其等同的范围。

Claims (8)

1.一种构造物评价系统，具备：
多个传感器，检测弹性波；
位置标定部，使用由所述多个传感器分别检测出的多个弹性波中的、具有超过通过所述多个弹性波的产生源的位置和所述多个传感器的配置位置决定的阈值的振幅的弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定；以及
评价部，根据所述位置标定部对所述弹性波的产生源的位置标定结果，评价所述构造物的劣化状态。
2.根据权利要求1所述的构造物评价系统，其中，
所述位置标定部根据所述多个弹性波的产生源的位置和所述多个传感器的配置位置，将测量对象区域分割为多个区域，针对分割的每个区域设定不同的阈值，使用具有超过设定的所述阈值的振幅的弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定。
3.一种构造物评价系统，具备：
多个传感器，检测弹性波；
位置标定部，根据由所述多个传感器分别检测出的多个弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定；
密度分布生成部，根据所述位置标定部对所述弹性波的产生源的位置标定结果，生成表示弹性波的产生源的密度的分布的弹性波源密度分布；
校正部，使用用于根据所述多个传感器的配置位置校正所述弹性波源密度分布的校正系数，校正所述弹性波源密度分布；以及
评价部，根据由所述校正部校正后的所述弹性波源密度分布，评价所述构造物的劣化状态。
4.一种构造物评价系统，具备：
多个传感器，检测弹性波；
位置标定部，根据由所述多个传感器分别检测出的多个弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定；
密度分布生成部，根据所述位置标定部对所述弹性波的产生源的位置标定结果，生成表示弹性波的产生源的密度的分布的弹性波源密度分布；
校正部，根据所述多个传感器的配置位置，使用用于校正预先通过健全的构造物得到的成为比较对象的弹性波源密度分布的校正倍率，校正所述成为比较对象的弹性波源密度分布；以及
评价部，根据由所述密度分布生成部生成的所述弹性波源密度分布、和由所述校正部校正后的所述成为比较对象的弹性波源密度分布，评价所述构造物的劣化状态。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的构造物评价系统，其中，
还具备信号处理部，该信号处理部比较由所述多个传感器分别检测出的多个弹性波的振幅和第1阈值，针对具有比所述第1阈值高的振幅值的弹性波进行信号处理。
6.一种构造物评价方法，具有：
位置标定步骤，使用由检测弹性波的多个传感器分别检测出的多个弹性波中的、具有超过通过所述多个弹性波的产生源的位置和所述多个传感器的配置位置决定的阈值的振幅的弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定；以及
评价步骤，根据通过所述位置标定步骤标定的所述弹性波的产生源的位置标定结果，评价所述构造物的劣化状态。
7.一种构造物评价方法，具有：
位置标定步骤，根据由检测弹性波的多个传感器分别检测出的多个弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定；
密度分布生成步骤，根据通过所述位置标定步骤标定的所述弹性波的产生源的位置标定结果，生成表示弹性波的产生源的密度的分布的弹性波源密度分布；
校正步骤，使用用于根据所述多个传感器的配置位置校正所述弹性波源密度分布的校正系数，校正所述弹性波源密度分布；以及
评价步骤，根据通过所述校正步骤校正后的所述弹性波源密度分布，评价所述构造物的劣化状态。
8.一种构造物评价方法，具有：
位置标定步骤，根据由检测弹性波的多个传感器分别检测出的多个弹性波，对弹性波的产生源的位置进行标定；
密度分布生成步骤，根据通过所述位置标定步骤标定的所述弹性波的产生源的位置标定结果，生成表示弹性波的产生源的密度的分布的弹性波源密度分布；
校正步骤，根据所述多个传感器的配置位置，使用用于校正预先通过健全的构造物得到的成为比较对象的弹性波源密度分布的校正倍率，校正所述成为比较对象的弹性波源密度分布；以及
评价步骤，根据通过所述密度分布生成步骤生成的所述弹性波源密度分布、和通过所述校正步骤校正后的所述成为比较对象的弹性波源密度分布，评价所述构造物的劣化状态。
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