JP2001124744A - コンクリート構造物の検査装置 - Google Patents
コンクリート構造物の検査装置Info
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- JP2001124744A JP2001124744A JP34518999A JP34518999A JP2001124744A JP 2001124744 A JP2001124744 A JP 2001124744A JP 34518999 A JP34518999 A JP 34518999A JP 34518999 A JP34518999 A JP 34518999A JP 2001124744 A JP2001124744 A JP 2001124744A
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】コンクリート構造物の検査を機械化し、衝撃の
大きさに依存することなく簡単で安定した感度の高い検
査装置を提供する。 【解決手段】広い面積を持つ板に磁界の変化を検出する
コイルを面状に設けることにより、コンクリート構造物
の表面に現れる衝撃による固有振動を検出する。均質で
欠陥がなければ固有振動や内部の音波の反射が小さく、
内部の欠陥部の面積が大きければ大きいほど基本波と高
調波成分が大きく減衰時定数も大きい信号であることの
双方の特徴の違いを比較することによって内部欠陥を診
断する。
大きさに依存することなく簡単で安定した感度の高い検
査装置を提供する。 【解決手段】広い面積を持つ板に磁界の変化を検出する
コイルを面状に設けることにより、コンクリート構造物
の表面に現れる衝撃による固有振動を検出する。均質で
欠陥がなければ固有振動や内部の音波の反射が小さく、
内部の欠陥部の面積が大きければ大きいほど基本波と高
調波成分が大きく減衰時定数も大きい信号であることの
双方の特徴の違いを比較することによって内部欠陥を診
断する。
Description
【0001】
【発明が所属する技術分野】業種としてはコンクリート
構造物の非破壊検査装置に関し、技術的には振動検出セ
ンサとインパルス応答の分析技術に関する。
構造物の非破壊検査装置に関し、技術的には振動検出セ
ンサとインパルス応答の分析技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、鉄道や高速道路のコンクリート構
造物の経年変化による欠陥が増加している。構造物が大
きく、欠陥部の面積や体積が大きく、超音波や電磁波な
どの検査では精密過ぎて広域的マクロ的検査が難しい。
依然としてハンマーと手と聴感による打診に頼っている
ケースが多い。検査作業は悪い環境で深夜の重労働とな
るケースが少なくない。
造物の経年変化による欠陥が増加している。構造物が大
きく、欠陥部の面積や体積が大きく、超音波や電磁波な
どの検査では精密過ぎて広域的マクロ的検査が難しい。
依然としてハンマーと手と聴感による打診に頼っている
ケースが多い。検査作業は悪い環境で深夜の重労働とな
るケースが少なくない。
【0003】
【用語の定義】衝撃とは蓄えられた運動エネルギーを短
時間のうちに運動エンルギーとして放出することを意味
するものとする。インパルス応答とは数学的に純粋なも
のではなく、実用的な測定に必要充分な性質の衝撃に対
する応答であるものとする。振動とは衝撃によって生ず
るコンクリート構造物の振動とする。応答とはコンクリ
ート構造物に与えられた衝撃の結果発生する振動もしく
はその振動を検出した電気信号であるものとする。密着
とは、厳密に密着の意味ではなく、接近した状態である
ものとする。基本波成分とはコンクリート構造物が持つ
振動特性で、衝撃を与えたときに発生する固有振動のう
ち、最も低い振動成分とする。コンクリート欠陥とは、
コンクリート構造物内部のひび割れや内面のはがれのこ
ととする。正常振動成分とはコンクリート構造物の内部
状態がひび割れや剥がれなどなく、比較的均質で、一体
構造物である場合の大きな構造物が持つ固有振動とす
る。異常振動成分とは、コンクリート構造物の内部の比
較的表面に近い部分に大きな面積のひび割れや剥がれに
よる不連続面で仕切られた表面側のコンクリート塊が持
つ固有振動とする。
時間のうちに運動エンルギーとして放出することを意味
するものとする。インパルス応答とは数学的に純粋なも
のではなく、実用的な測定に必要充分な性質の衝撃に対
する応答であるものとする。振動とは衝撃によって生ず
るコンクリート構造物の振動とする。応答とはコンクリ
ート構造物に与えられた衝撃の結果発生する振動もしく
はその振動を検出した電気信号であるものとする。密着
とは、厳密に密着の意味ではなく、接近した状態である
ものとする。基本波成分とはコンクリート構造物が持つ
振動特性で、衝撃を与えたときに発生する固有振動のう
ち、最も低い振動成分とする。コンクリート欠陥とは、
コンクリート構造物内部のひび割れや内面のはがれのこ
ととする。正常振動成分とはコンクリート構造物の内部
状態がひび割れや剥がれなどなく、比較的均質で、一体
構造物である場合の大きな構造物が持つ固有振動とす
る。異常振動成分とは、コンクリート構造物の内部の比
較的表面に近い部分に大きな面積のひび割れや剥がれに
よる不連続面で仕切られた表面側のコンクリート塊が持
つ固有振動とする。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】打診は技術的に言
い換えて、機械振動系のインパルス応答の結果を診断す
るのと当価である。コンクリート構造物の場合、表面を
ハンマーでたたくことは容易であるが、表面が形状的に
一様でないことから、表面の振動を安定して検出するこ
とは難しい。通常の音響用のマイクロホンのようなセン
サーでの検出は、局部的な条件の影響を受けて微細に過
ぎ、マクロな測定が難しい。
い換えて、機械振動系のインパルス応答の結果を診断す
るのと当価である。コンクリート構造物の場合、表面を
ハンマーでたたくことは容易であるが、表面が形状的に
一様でないことから、表面の振動を安定して検出するこ
とは難しい。通常の音響用のマイクロホンのようなセン
サーでの検出は、局部的な条件の影響を受けて微細に過
ぎ、マクロな測定が難しい。
【0005】本発明はコンクリートの表面の振動を、コ
ンクリートに広い面積の板またはフィルム(以下検出板
と称する)を押し付けることにより、広範囲な平均的振
動を検出し、その振動を検出板の表面に設けたコイルで
電気的に検出しようとするものである。人の聴感に頼ら
ず、検出した信号の振動成分を分析することにより、正
常の振動と異常の振動とを判別し、コンクリート構造物
の大事故につながる重欠陥を検出する。
ンクリートに広い面積の板またはフィルム(以下検出板
と称する)を押し付けることにより、広範囲な平均的振
動を検出し、その振動を検出板の表面に設けたコイルで
電気的に検出しようとするものである。人の聴感に頼ら
ず、検出した信号の振動成分を分析することにより、正
常の振動と異常の振動とを判別し、コンクリート構造物
の大事故につながる重欠陥を検出する。
【0006】検出信号は、検出板がコンクリート表面の
広い面積の部分の振動のを受け、検出板に設けたコイル
が磁界を横切るよう作用し、コイルの両端に発生する電
気信号を増幅した信号である。この検出信号とコンクリ
ートの内部構造物との関係を分析診断する。分析診断
は、検出信号を正常振動成分と比較することによって行
う。検出した信号が、均質で欠陥のないコンクリート構
造物ならば構造物全体の固有振動が極めて小さく、また
内部の音波の反射が少ない信号であることの特徴と、内
部に欠陥のあるコンクリート構造物はその度合が大きけ
れば大きいほど基本波と高調波成分が多い信号であるこ
との特徴との違いを比較することによってコンクリート
構造物の内部欠陥の度合いを分析診断するものである。
広い面積の部分の振動のを受け、検出板に設けたコイル
が磁界を横切るよう作用し、コイルの両端に発生する電
気信号を増幅した信号である。この検出信号とコンクリ
ートの内部構造物との関係を分析診断する。分析診断
は、検出信号を正常振動成分と比較することによって行
う。検出した信号が、均質で欠陥のないコンクリート構
造物ならば構造物全体の固有振動が極めて小さく、また
内部の音波の反射が少ない信号であることの特徴と、内
部に欠陥のあるコンクリート構造物はその度合が大きけ
れば大きいほど基本波と高調波成分が多い信号であるこ
との特徴との違いを比較することによってコンクリート
構造物の内部欠陥の度合いを分析診断するものである。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明に関する実施例に基
づき、図面で詳細に説明する。図1は本発明の一実施例
を示すブロック図である。CCはコンクリート構造物、
HMDは衝撃を与えるハンマー、IMPULSEはハン
マーをコンクリート表面に打ち付ける時の衝撃のシンボ
ル、Vはコンクリート構造物の振動を示す。PLTはコ
ンクリート表面の振動を広い面積から検出するための検
出板、SCは上記検出板のコンクリート面と反対側に固
定された磁気検出用のコイルである。MGは、磁界発生
用のマグネット。BASEはマグネットを支えると同時
にマグネットの磁界を広げる役割を持第1の一実施例を
図2に示す。PLTは厚みの薄い印刷配線キバンであ
る。SCは印刷配線を応用した検出コイルである。製造
方法が簡単でコストも安く安定した性能が得られる。
づき、図面で詳細に説明する。図1は本発明の一実施例
を示すブロック図である。CCはコンクリート構造物、
HMDは衝撃を与えるハンマー、IMPULSEはハン
マーをコンクリート表面に打ち付ける時の衝撃のシンボ
ル、Vはコンクリート構造物の振動を示す。PLTはコ
ンクリート表面の振動を広い面積から検出するための検
出板、SCは上記検出板のコンクリート面と反対側に固
定された磁気検出用のコイルである。MGは、磁界発生
用のマグネット。BASEはマグネットを支えると同時
にマグネットの磁界を広げる役割を持第1の一実施例を
図2に示す。PLTは厚みの薄い印刷配線キバンであ
る。SCは印刷配線を応用した検出コイルである。製造
方法が簡単でコストも安く安定した性能が得られる。
【0012】第2の方法の一実施例を図3に示すsc
1、sc2、sc3、sc4、はそれぞれ振動検出コイ
ル、mg1、mg2、mg3、mg4、は同方向極性に
配置したマグネットである。検出コイルsc1、sc
2、sc3、sc4、は直列(並列でもよい)に接続さ
れ、一本の出力f(t)を得る。このように、検出コイ
ルの数を増やす方法は検出コイルを検出板に設ける手法
の場合、簡単にクリアできる。
1、sc2、sc3、sc4、はそれぞれ振動検出コイ
ル、mg1、mg2、mg3、mg4、は同方向極性に
配置したマグネットである。検出コイルsc1、sc
2、sc3、sc4、は直列(並列でもよい)に接続さ
れ、一本の出力f(t)を得る。このように、検出コイ
ルの数を増やす方法は検出コイルを検出板に設ける手法
の場合、簡単にクリアできる。
【0013】図4は第2の方法に対し検出精度を上げる
場合の一実施例である。sc1、sc2、sc3、sc
4、はそれぞれ振動検出コイル、mg1、mg2、mg
3、mg4、はマグネットである。mg5、mg6、m
g7、mg8、mg9、mg10、mg11、mg1
2、mg13、はマグネットであるが、mg1、mg
2、mg3、mg4、のグループとは逆方向極性に配置
される。こうすることによって、検出コイルから得られ
る信号の感度と線形性が向上し、分析精度を向上させる
ことができる。検出面積を増やす具体的手法と検出精度
を上げる具体的手法については本発明の本質とするとこ
ろではないので詳細説明を省略する。
場合の一実施例である。sc1、sc2、sc3、sc
4、はそれぞれ振動検出コイル、mg1、mg2、mg
3、mg4、はマグネットである。mg5、mg6、m
g7、mg8、mg9、mg10、mg11、mg1
2、mg13、はマグネットであるが、mg1、mg
2、mg3、mg4、のグループとは逆方向極性に配置
される。こうすることによって、検出コイルから得られ
る信号の感度と線形性が向上し、分析精度を向上させる
ことができる。検出面積を増やす具体的手法と検出精度
を上げる具体的手法については本発明の本質とするとこ
ろではないので詳細説明を省略する。
【0014】図5はコンクリート構造物に欠陥がなく比
較的均質である場合の検出コイルの検出信号の例を示
す。図5(a)は構造図、図5(b)は応答波形を示
す。CCはコンクリート構造物、HMDは衝撃を与える
ハンマー、Vは衝撃によって発生するコンクリート構造
物の固有振動を示す。f(t)はその固有振動の時間変
化、tは時間軸、t0は衝撃により発生した固有振動の
始まり時刻を示す。一般的に、構造物が大きく硬く均質
である場合は衝撃初期の表面波だけのほとんど特徴のな
い微細な信号の応答波形である.fs(t)はその代表
波形例である。正確には時刻t0では打音の初期の微細
な波形が重畳しているが、この波形については本発明の
本質ではないので説明を省略する。また、波形f(t)
には端面からの反射波も含まれるが構造物が巨大である
ほど単位体積当たりのエネルギーが小さく、振動エネル
ギーは波動となって遠くに伝播し、固有振動らしきもの
はほとんど観測できない。
較的均質である場合の検出コイルの検出信号の例を示
す。図5(a)は構造図、図5(b)は応答波形を示
す。CCはコンクリート構造物、HMDは衝撃を与える
ハンマー、Vは衝撃によって発生するコンクリート構造
物の固有振動を示す。f(t)はその固有振動の時間変
化、tは時間軸、t0は衝撃により発生した固有振動の
始まり時刻を示す。一般的に、構造物が大きく硬く均質
である場合は衝撃初期の表面波だけのほとんど特徴のな
い微細な信号の応答波形である.fs(t)はその代表
波形例である。正確には時刻t0では打音の初期の微細
な波形が重畳しているが、この波形については本発明の
本質ではないので説明を省略する。また、波形f(t)
には端面からの反射波も含まれるが構造物が巨大である
ほど単位体積当たりのエネルギーが小さく、振動エネル
ギーは波動となって遠くに伝播し、固有振動らしきもの
はほとんど観測できない。
【0015】図6はコンクリート構造物の表面近くに大
きな不連続面CKがある場合の説明図である。図6
(a)は構造図、図6(b)は応答波形を示す。CCa
は隙間やひび割れや剥がれによる不連続面によって分け
られた表面側のコンクリート塊を、CCbは内部側のコ
ンクリート構造物を示す。HMDは衝撃を与えるハンマ
ー、Vbは内部側のコンクリート塊の固有振動をつ磁石
固定板である。ABSは振動板の振動を吸収し、磁石固
定板に振動を伝えない役割を持つ振動吸収部である。m
gはマグネットMGを図中上面方向から見た図である。
seはSEの検出コイルを図中上面方向から見た図であ
る。LDは検出コイルの信号を引き出すリード線であ
る。f(t)は検出コイルが検出した電気信号、AMP
は微小信号f(t)の増幅部であり、S(t)はその出
力である。ANLは、増幅された検出信号を分析する分
析部である。HSは基準信号を検出する基準信号検出
部、H(t)は基準信号である。CMPは基準信号と検
出信号との比較部である。JDGは異常か正常かその度
合いを判断する判定部である。
きな不連続面CKがある場合の説明図である。図6
(a)は構造図、図6(b)は応答波形を示す。CCa
は隙間やひび割れや剥がれによる不連続面によって分け
られた表面側のコンクリート塊を、CCbは内部側のコ
ンクリート構造物を示す。HMDは衝撃を与えるハンマ
ー、Vbは内部側のコンクリート塊の固有振動をつ磁石
固定板である。ABSは振動板の振動を吸収し、磁石固
定板に振動を伝えない役割を持つ振動吸収部である。m
gはマグネットMGを図中上面方向から見た図である。
seはSEの検出コイルを図中上面方向から見た図であ
る。LDは検出コイルの信号を引き出すリード線であ
る。f(t)は検出コイルが検出した電気信号、AMP
は微小信号f(t)の増幅部であり、S(t)はその出
力である。ANLは、増幅された検出信号を分析する分
析部である。HSは基準信号を検出する基準信号検出
部、H(t)は基準信号である。CMPは基準信号と検
出信号との比較部である。JDGは異常か正常かその度
合いを判断する判定部である。
【0008】ハンマーはコンクリート表面に衝撃を与え
るもので、ハンマーの材料、形状、打音手法については
本発明の本質とするところではないので説明を省略す
る。ハンマーでコンクリート構造物の表面を打つと、衝
撃がコンクリート構造物に伝わる。その衝撃によってコ
ンクリート構造物にはその構造物固有の振動が発生す
る。その振動の一部はコンクリート構造物の表面から空
気中へ放射されるが、空気中では残響やエコーが発生
し、内部構造の分析には適さない。さらに、コンクリー
ト構造物の大事故に繋がる大きな欠陥について診断する
場合、局部的な狭い範囲の振動を検出したのでは、巨視
的な判断が難しい。これはコンクリート表面を伝わる微
細な表面波やコンクリート構造物の微細な不均一性によ
る反射波の影響をうけやすいことによる。大事故につな
がる重欠陥の検出が目的であることから、広い範囲にわ
たるおおざっぱな振動を検出し分析することが望まし
い。
るもので、ハンマーの材料、形状、打音手法については
本発明の本質とするところではないので説明を省略す
る。ハンマーでコンクリート構造物の表面を打つと、衝
撃がコンクリート構造物に伝わる。その衝撃によってコ
ンクリート構造物にはその構造物固有の振動が発生す
る。その振動の一部はコンクリート構造物の表面から空
気中へ放射されるが、空気中では残響やエコーが発生
し、内部構造の分析には適さない。さらに、コンクリー
ト構造物の大事故に繋がる大きな欠陥について診断する
場合、局部的な狭い範囲の振動を検出したのでは、巨視
的な判断が難しい。これはコンクリート表面を伝わる微
細な表面波やコンクリート構造物の微細な不均一性によ
る反射波の影響をうけやすいことによる。大事故につな
がる重欠陥の検出が目的であることから、広い範囲にわ
たるおおざっぱな振動を検出し分析することが望まし
い。
【0009】本発明はコンクリート表面の振動を広い面
積を持つ振動センサーをコンクリート表面に密着した状
態で検出する。この手法が本発明の特徴の一つである。
また、コンクリート表面は粗く、微妙な段差が至るとこ
ろにあり、水気湿気がある環境で使われることから、頑
丈で、測定面の形状に柔軟で、横方向の力に柔軟でかつ
感度に影響を受けず、使いやすく、温度湿度水気などの
悪い環境にも強く、しかも安定して感度が高いセンサが
要求される。本発明特徴の一つである振動検出構造はコ
ンクリート表面の振動が直接検出コイルに伝達されセン
サーとして有効であり、かつ、強度が弱いコイルを保護
し、コンクリート面に対し平行方向の歪みの影響を受け
ず、の手荒な繰り返し使用に耐える自動機械化しやすい
信頼性の高い構造である。
積を持つ振動センサーをコンクリート表面に密着した状
態で検出する。この手法が本発明の特徴の一つである。
また、コンクリート表面は粗く、微妙な段差が至るとこ
ろにあり、水気湿気がある環境で使われることから、頑
丈で、測定面の形状に柔軟で、横方向の力に柔軟でかつ
感度に影響を受けず、使いやすく、温度湿度水気などの
悪い環境にも強く、しかも安定して感度が高いセンサが
要求される。本発明特徴の一つである振動検出構造はコ
ンクリート表面の振動が直接検出コイルに伝達されセン
サーとして有効であり、かつ、強度が弱いコイルを保護
し、コンクリート面に対し平行方向の歪みの影響を受け
ず、の手荒な繰り返し使用に耐える自動機械化しやすい
信頼性の高い構造である。
【0010】広い面積の振動を巨視的に捕らえる方法と
しては、第1に、検出コイルSCの面積を広く取る方法
がある。第2には検出コイルを複数個設ける方法があ
る。
しては、第1に、検出コイルSCの面積を広く取る方法
がある。第2には検出コイルを複数個設ける方法があ
る。
【0011】示す。Va1、Va2、Va3、Va4は
表面側のコンクリート塊の固有振動を示す。fr(t)
は検出コイルの検出信号波形、tは時間軸、t0は衝撃
による固有振動が始まる時刻を示す。一般的に細い線や
薄い膜は太い線や厚い膜に比べて振動が複雑になり、楽
器などの場合、複雑な音色を発生するに都合が良い。大
きくて重い塊は音色を作るには適さない。このことは、
コンクリート構造物においても同様である。実際、一
見、一体構造のコンクリート塊が表面近くで剥がれや隙
間などの不連続面を持っている場合のインパルス応答は
P1、P2、P3のような複雑な反射波の影響を受けて
はっきりとした特徴を持つ振動が発生する。
表面側のコンクリート塊の固有振動を示す。fr(t)
は検出コイルの検出信号波形、tは時間軸、t0は衝撃
による固有振動が始まる時刻を示す。一般的に細い線や
薄い膜は太い線や厚い膜に比べて振動が複雑になり、楽
器などの場合、複雑な音色を発生するに都合が良い。大
きくて重い塊は音色を作るには適さない。このことは、
コンクリート構造物においても同様である。実際、一
見、一体構造のコンクリート塊が表面近くで剥がれや隙
間などの不連続面を持っている場合のインパルス応答は
P1、P2、P3のような複雑な反射波の影響を受けて
はっきりとした特徴を持つ振動が発生する。
【0016】図7は実際のコンクリート塊例についての
検出信号の波形の実測例を示す。いずれも金属ハンマー
で衝撃を与えた場合の応答である。この測定に使ったセ
ンサーは図4に示すの構造のものである。面積が8cm
角のフィルム材に4個の検出コイルと13個のマグネッ
トを配置した検出板と10Hzから15kHzまでが+
−1dB以内の増幅器を使用している。図7(a)は正
常なコンクリート構造物の衝撃に対する応答の実測例で
ある。検出信号Ss(t)は打音開始時には微細な振動
があるものの、大局的には特徴がない減衰振動が発生し
ている。これは構造物が大きいので衝撃エネルギーは進
行波として遠くまで伝播することと、単位体積当たりの
振動エネルギーが小さいことによる。図7(b)は構造
内部に隙間がある場合の実測例である。(a)(b)
共、グラフはフルスケールで表示されているが、(a)
の振幅は(b)の10倍である。検出信号Sr(t)は
打音開始時には微細な振動があるものの、大局的にはは
っきりした特徴を持った波の減衰振動が発生している。
(b)は薄くて広い、あるいは細くて長い材質が、特徴
がはっきりした固有振動を発生することを示している。
検出信号の波形の実測例を示す。いずれも金属ハンマー
で衝撃を与えた場合の応答である。この測定に使ったセ
ンサーは図4に示すの構造のものである。面積が8cm
角のフィルム材に4個の検出コイルと13個のマグネッ
トを配置した検出板と10Hzから15kHzまでが+
−1dB以内の増幅器を使用している。図7(a)は正
常なコンクリート構造物の衝撃に対する応答の実測例で
ある。検出信号Ss(t)は打音開始時には微細な振動
があるものの、大局的には特徴がない減衰振動が発生し
ている。これは構造物が大きいので衝撃エネルギーは進
行波として遠くまで伝播することと、単位体積当たりの
振動エネルギーが小さいことによる。図7(b)は構造
内部に隙間がある場合の実測例である。(a)(b)
共、グラフはフルスケールで表示されているが、(a)
の振幅は(b)の10倍である。検出信号Sr(t)は
打音開始時には微細な振動があるものの、大局的にはは
っきりした特徴を持った波の減衰振動が発生している。
(b)は薄くて広い、あるいは細くて長い材質が、特徴
がはっきりした固有振動を発生することを示している。
【0017】図8は図7示す二つの波形Ss(t)とS
r(t)に含まれる周波数成分を説明する図である。横
軸は周波数で縦軸は強度である。図8(a)は図7
(a)のSs(t)の波形の周波数成分の分布を表す。
Sa1は基本波の、Sa2、Sa3、は高調波の成分の
強度を表している。Sa1、Sa2、Sa3、の強度が
小さいことが特徴でる。Sanは打音初期の微細振動で
あり内部欠陥との関係については重要でない。図8
(b)は図7(b)のSr(t)の波形を構成する周波
数成分の分布を表す。Sb1は基本波の、Sb2、Sb
3、Sb4、Sb5、は高調波の成分の強度を表してい
る。Sb1を含め、Sa2、Sa3、Sb4、Sb5の
強度も強いことが特徴でる。Sanは打音初期の微細振
動であり内部欠陥との関係については重要でない。
r(t)に含まれる周波数成分を説明する図である。横
軸は周波数で縦軸は強度である。図8(a)は図7
(a)のSs(t)の波形の周波数成分の分布を表す。
Sa1は基本波の、Sa2、Sa3、は高調波の成分の
強度を表している。Sa1、Sa2、Sa3、の強度が
小さいことが特徴でる。Sanは打音初期の微細振動で
あり内部欠陥との関係については重要でない。図8
(b)は図7(b)のSr(t)の波形を構成する周波
数成分の分布を表す。Sb1は基本波の、Sb2、Sb
3、Sb4、Sb5、は高調波の成分の強度を表してい
る。Sb1を含め、Sa2、Sa3、Sb4、Sb5の
強度も強いことが特徴でる。Sanは打音初期の微細振
動であり内部欠陥との関係については重要でない。
【0018】振動成分の強度の周波数分布について、均
質で欠陥のないコンクリート構造物の衝撃による固有振
動には、特徴のある固有振動成分が小さく、大きなひび
割れや隙間を持つコンクリート構造物には,衝撃による
固有振動に基本波や高調波が多いという特徴があること
から、与えた衝撃エネルギーとの比較において、両者を
比較分析する。
質で欠陥のないコンクリート構造物の衝撃による固有振
動には、特徴のある固有振動成分が小さく、大きなひび
割れや隙間を持つコンクリート構造物には,衝撃による
固有振動に基本波や高調波が多いという特徴があること
から、与えた衝撃エネルギーとの比較において、両者を
比較分析する。
【0019】本発明の検出方法は極めて簡単で、数1は
その比較部の比較手法の一実施例を示す。Eは評価関数
である。与える衝撃の大きさにバラツキが大きい場合に
有効な実施例である。Ssは大多数のサンプルから得ら
れた代表値である。統計的に処理された平均値が一般的
であるが、代表値を得る方法については本発明の本質で
はないので説明を省略する。また、代表値を設定できる
ということは大多数のサンプルについて欠陥がない信号
であるという事実に基づく暗黙の仮定が基本にある。I
sは衝撃の大きさの代表値である。Reference
{}は{}内の値が基準値であることを示す。Sは検出
値であり、その検出値を得る衝撃はIである。分子は正
常なコンクリート構造物の応答信号と衝撃の大きさの比
であり、分母は検査をしているコンクリート構造物の応
答信号と衝撃の大きさの比である。分母が大きいことが
内部欠陥が大きいことを表している。
その比較部の比較手法の一実施例を示す。Eは評価関数
である。与える衝撃の大きさにバラツキが大きい場合に
有効な実施例である。Ssは大多数のサンプルから得ら
れた代表値である。統計的に処理された平均値が一般的
であるが、代表値を得る方法については本発明の本質で
はないので説明を省略する。また、代表値を設定できる
ということは大多数のサンプルについて欠陥がない信号
であるという事実に基づく暗黙の仮定が基本にある。I
sは衝撃の大きさの代表値である。Reference
{}は{}内の値が基準値であることを示す。Sは検出
値であり、その検出値を得る衝撃はIである。分子は正
常なコンクリート構造物の応答信号と衝撃の大きさの比
であり、分母は検査をしているコンクリート構造物の応
答信号と衝撃の大きさの比である。分母が大きいことが
内部欠陥が大きいことを表している。
【0020】
【数】 E={Reference{Ss/Is}}/
{S/I} E: 評価関数 Reference{}:{}内が代表値であることを
示す。 Ss: 多数の正常サンプルの検出値の大きさ Is: 多数の正常サンプルの衝撃の大きさ S: 検査中のサンプルの検出値の大きさ I: 検査中のサンプルの衝撃の大きさ
{S/I} E: 評価関数 Reference{}:{}内が代表値であることを
示す。 Ss: 多数の正常サンプルの検出値の大きさ Is: 多数の正常サンプルの衝撃の大きさ S: 検査中のサンプルの検出値の大きさ I: 検査中のサンプルの衝撃の大きさ
【0021】数2は比較部の一実施例を示す。与える衝
撃の強さにバラツキが小さい場合の一実施例である。E
は評価関数である。分母Sは検出信号の大きさである。
分子Iは加えた衝撃の大きさである。この値が小さけれ
ば、応答信号が大きく、コンクリート構造物に内部欠陥
を持っていることを示している。
撃の強さにバラツキが小さい場合の一実施例である。E
は評価関数である。分母Sは検出信号の大きさである。
分子Iは加えた衝撃の大きさである。この値が小さけれ
ば、応答信号が大きく、コンクリート構造物に内部欠陥
を持っていることを示している。
【0022】
【数2】 E=I/S E: 評価関数 S: 検査中のサンプルの検出値の大きさ I: 検査中のサンプルの衝撃の大きさ
【0023】数3は比較部の一実施例を示す。振動開始
初期に発生する微細振動がコンクリート構造物の状態の
影響を受け難いことを利用した実施例である。分子LP
F{S}は低域通過フィルタを通過した検出信号であ
る。分母HPF{S}は高域通過フィルタを通過した検
出信号である。この値が小さければ、応答信号が大き
く、コンクリート構造物に内部欠陥を持っていることを
示している。
初期に発生する微細振動がコンクリート構造物の状態の
影響を受け難いことを利用した実施例である。分子LP
F{S}は低域通過フィルタを通過した検出信号であ
る。分母HPF{S}は高域通過フィルタを通過した検
出信号である。この値が小さければ、応答信号が大き
く、コンクリート構造物に内部欠陥を持っていることを
示している。
【0024】
【数3】 E=LPF{S}/HPF{S} E: 評価関数 S: 検査中のサンプルの検出値 LPF{}: {}内の検出値の低域通過フィルタ出力
の大きさ。 HPF{}: {}内の検出値の高域通過フィルタ出力
の大きさ。
の大きさ。 HPF{}: {}内の検出値の高域通過フィルタ出力
の大きさ。
【0025】図9は数1、2、3について、コンクリー
ト構造物の内部欠陥の度合と評価関数の関係を示す。横
軸は欠陥の度合を表す。縦軸は評価値を表す。内部欠陥
の面積が大きくなり、膜振動や弦振動のモードに近づく
ほど、固有振動成分は多くなりEの値が大きくなる。
ト構造物の内部欠陥の度合と評価関数の関係を示す。横
軸は欠陥の度合を表す。縦軸は評価値を表す。内部欠陥
の面積が大きくなり、膜振動や弦振動のモードに近づく
ほど、固有振動成分は多くなりEの値が大きくなる。
【0026】判定は検出信号そのものを構成する周波数
成分から計算してもよいし、欠陥のない状態の検出信号
を基準値として使ってもよい。比較方法と判定方法につ
いての具体的手法については本発明の本質とするところ
ではないので詳細説明を省略する。
成分から計算してもよいし、欠陥のない状態の検出信号
を基準値として使ってもよい。比較方法と判定方法につ
いての具体的手法については本発明の本質とするところ
ではないので詳細説明を省略する。
【0027】
【発明の効果】請求項1に関し、以上の説明の通りコン
クリート構造物の検査の機械化を可能とする。請求項2
に関し、衝撃の大きさに依存することなく状態を評価で
きる。請求項3に関し、簡単な方法で状態を評価でき
る。請求項4に関し、衝撃の大きさに大きく依存するこ
となく状態を評価できる。請求項5に関し、環境に強
く、安定した、感度の高いセンサーを可能とする。請求
項6に関し、コンクリート構造物の検査のシステム化や
集中管理化を可能とする。
クリート構造物の検査の機械化を可能とする。請求項2
に関し、衝撃の大きさに依存することなく状態を評価で
きる。請求項3に関し、簡単な方法で状態を評価でき
る。請求項4に関し、衝撃の大きさに大きく依存するこ
となく状態を評価できる。請求項5に関し、環境に強
く、安定した、感度の高いセンサーを可能とする。請求
項6に関し、コンクリート構造物の検査のシステム化や
集中管理化を可能とする。
【0028】
【図1】本発明の一実施例の説明図。
【図2】検出コイルの構造の一実施例の説明図。
【図3】検出コイルとマグネットの構造の一実施例の説
明図。
明図。
【図4】検出コイルとマグネットの構造の一実施例の説
明図。
明図。
【図5】欠陥がないコンクリート構造の振動の説明図。
【図6】欠陥があるコンクリート構造の振動の説明図。
【図7】実測例についてのの波形説明図。
【図8】周波数成分の分布の説明図。
【図9】評価関数の説明図。
【0029】
【数1】与える衝撃の大きさを考慮した評価の一例。
【数2】与える衝撃の大きさを考慮した評価の一例。
【数3】自己評価できる評価の一例。
【0030】
CC コンクリート構造物 INPUT 衝撃入力 HMD ハンマー IMPULSE衝撃 V 固有振動 PLT 検出板 SC、SC1〜SC4 検出コイル MG、MG1〜MG13 マグネット BASE 磁石固定板 ABS 振動吸収部 LD リード線 f(t) センサー信号 AMP 増幅器 S(t) 検出信号 ANL 分析部 HS 標準信号抽出部 H(t) 基準信号 CMP 比較部 E 評価関数 JDG 判定部 OUTPUT 判定出力 P 進行波の伝わる方向 t 時間経過 t0 応答開始時刻 S(t) 検出信号 Ss(t) 正常なコンクリート構造物の検出信号 r(t) 異常なコンクリート構造物の検出信号 Ck ひび割れや隙間などの欠陥 CCa 欠陥がある場合のコンクリート構造物の
表面側の塊 CCb 欠陥がある場合のコンクリート構造物の
内部の塊 Va1〜Va4欠陥がある場合のコンクリート構造物の
表面側の固有振動 Vb 欠陥がある場合のコンクリート構造物の
内部の固有振動 F 周波数軸 Sa1〜Sa3欠陥がない場合の固有振動の周波数成分 San 欠陥がない場合の打音初期の微細な周波
数成分 Sb1〜Sb5欠陥がある場合の固有振動の周波数成分 Sbn 欠陥がある場合の打音初期の微細な周波
数成分
表面側の塊 CCb 欠陥がある場合のコンクリート構造物の
内部の塊 Va1〜Va4欠陥がある場合のコンクリート構造物の
表面側の固有振動 Vb 欠陥がある場合のコンクリート構造物の
内部の固有振動 F 周波数軸 Sa1〜Sa3欠陥がない場合の固有振動の周波数成分 San 欠陥がない場合の打音初期の微細な周波
数成分 Sb1〜Sb5欠陥がある場合の固有振動の周波数成分 Sbn 欠陥がある場合の打音初期の微細な周波
数成分
Claims (6)
- 【請求項1】コンクリート構造物の表面に機械的衝撃を
与える機能を衝撃発生部とし、上記衝撃によって発生す
るコンクリート表面の振動を検出する機能を振動検出部
とし、上記振動検出部の出力信号を増幅する機能を増幅
部とし、上記増幅部の出力信号を検出信号とし、欠陥を
持たないコンクリート構造物の検出信号の大きさ、また
は、その大きさと衝撃の大きさの比率のいずれかを第1
基準値とし、上記コンクリート構造物から得られる検出
信号の大きさ、または、その大きさと衝撃の大きさの比
率を上記第1基準値と比較する機能を第1比較部とし、
上記振動検出部と、上記増幅部と、上記比較部とを備え
たことを特徴とするコンクリート構造物の検査装置。 - 【請求項2】上記請求項1の第1基準値の代わりに、測
定中のコンクリート構造物から得られる多数の検出信号
のサンプルの代表値、または、その大きさと衝撃の大き
さの比率のいずれかを第2基準値とし、上記コンクリー
ト構造物から得られる検出信号の大きさ、または、その
大きさと衝撃の大きさの比率を上記第2基準値と比較す
る機能を第2比較部とし、上記請求項1の第1比較部の
代わりに第2比較部を備えたことを特徴とするコンクリ
ート構造物の検査装置。 - 【請求項3】上記請求項1の第1比較部の代わりに、検
出信号の大きさと衝撃の大きさを比較する機能を第3比
較部とし上記請求項1の第1比較部の代わりに第3比較
部を備えたことを特徴とするコンクリート構造物の検査
装置。 - 【請求項4】上記請求項1の第1比較部の代わりに、検
出信号の周波数成分を高域通過フィルターを通過させた
第1信号と低域通過フィルターを通過させた第2信号に
分け、打音初期に発生するところのコンクリート構造物
の条件に左右されない高周波振動成分であるところの第
1信号の大きさと、コンクリート構造物の内部に欠陥が
ある場合発生する低周波数成分の大きさとを比較する機
能を第4比較部とし、上記請求項1の第1比較部の代わ
りに第4比較部を備えたことを特徴とするコンクリート
構造物の検査装置。 - 【請求項5】コンクリート表面に密着する板もしくはフ
ィルムの、コンクリート面と反対側の面に1個または複
数個の印刷配線のコイルを設けたことを第1の特徴と
し、そのコイルがコンクリート面に垂直方向の振動を検
出すべく磁気回路を有することを第2の特徴とするとこ
ろの振動検出部を備えたことを特徴とするコンクリート
構造物の検査装置。 - 【請求項6】上記請求項1または請求項2または請求項
3または請求項4の検出信号または検出信号から得られ
る信号をデジタル符号化した信号とその検出信号を得た
場所情報とを組み合わせた情報をコンピューターの記憶
装置に記憶する機能を有することを特徴としたコンクリ
ート構造物の検査装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34518999A JP2001124744A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | コンクリート構造物の検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34518999A JP2001124744A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | コンクリート構造物の検査装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001124744A true JP2001124744A (ja) | 2001-05-11 |
Family
ID=18374906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34518999A Pending JP2001124744A (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | コンクリート構造物の検査装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001124744A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004163173A (ja) * | 2002-11-11 | 2004-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 構造物の状態検出方法、検出装置、及び監視システム |
JP2009069027A (ja) * | 2007-09-13 | 2009-04-02 | Tokyo Metropolis | 超音波による耐火建物の受熱影響に関する測定方法及び装置 |
KR100946805B1 (ko) | 2009-12-30 | 2010-03-11 | (주)대영구조기술단 | 시설물의 안전진단용 균열계측장치 |
JP2014092122A (ja) * | 2012-11-06 | 2014-05-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 排気ガス浄化フィルタの粒子状物質蓄積量計測装置 |
JP2019011998A (ja) * | 2017-06-29 | 2019-01-24 | 株式会社フジタ | 検査対象物の状態評価装置および状態評価方法 |
JP2019082460A (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | 株式会社フジタ | 検査対象物の状態評価装置および状態評価方法 |
CN113237948A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-08-10 | 中国三峡建设管理有限公司 | 混凝土浇筑过程监测装置及方法 |
-
1999
- 1999-10-27 JP JP34518999A patent/JP2001124744A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019082460A (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | 株式会社フジタ | 検査対象物の状態評価装置および状態評価方法 |
JP7188686B2 (ja) | 2017-10-30 | 2022-12-13 | 株式会社フジタ | 検査対象物の状態評価装置 |
JP2023022127A (ja) * | 2017-10-30 | 2023-02-14 | 株式会社フジタ | 状態評価装置 |
JP7329810B2 (ja) | 2017-10-30 | 2023-08-21 | 株式会社フジタ | 状態評価装置 |
CN113237948A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-08-10 | 中国三峡建设管理有限公司 | 混凝土浇筑过程监测装置及方法 |
CN113237948B (zh) * | 2021-04-16 | 2024-06-11 | 中国三峡建设管理有限公司 | 混凝土浇筑过程监测装置及方法 |
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