JP2002350365A - 電波が伝播できる検査対象の検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電波によるコンクリート検査装置による欠陥検
出を感度良く確実に行う。 【解決手段】ネットワークアナライザ２０２で周波数を
変調しながら変調後の電気信号を順次アンテナ１０２に
送信し、そのアンテナ１０２から各変調された周波数の
電波が順次コンクリート構造物１内に向けて送信して伝
播させ、内部の欠陥２からの送信電波の反射波をアンテ
ナ１０２で受信し、ネットワークアナライザ２０２で電
波の送受信レベルから反射率を求め、その反射率から電
波の各周波数に対応した定在波比を求め、その各周波数
と定在波比との関係から検出した定在波の基本定在波周
波数とコンクリート構造物１内の電波の伝播速度とから
データ処理・制御用計算機２０４が欠陥の深さ位置を計
算して求め、求めた結果を表示装置205に表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電波を用いて電波
を通す検査対象、例えばコンクリート構造物、を検査す
る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル壁，橋脚，橋桁，ビルなどのコ
ンクリート構造物では、割れ，空洞，強度低下部等の欠
陥の有無を非破壊で検査し、剥落や破壊事故に至る前に
補修を行う必要がある。また、コンクリート構造物の内
部の鉄筋、漏水などを検査対象にする場合もある。

【０００３】非破壊検査法には、打音，超音波，温度変
化，電波などを使う方法がある。このうち、打音，超音
波を用いる方法は、検査対象にセンサーを接触させる必
要があり、広範囲を迅速に検査するのには適さない。

【０００４】非接触で広範囲を検査する方法に、温度変
化を観測するものがある。温度変化を観測する方法で
は、欠陥の有無により表面からの熱伝達特性が深さ方向
で変化し、表面の温度分布の時間変化が変わることを利
用する。そのため、温度変化を観測する方法では、検査
対象表面を加温して検査対象の表面温度分布を観測する
こととなる。この温度変化を観測する方法では、一度に
広範囲の検査が出来る反面、熱伝導に時間がかかり、検
査に要する時間が長い欠点がある。

【０００５】非接触で広範囲を検査する方法に、電波を
用いる方法が知られている。電波を用いる方法は、例え
ば、（社）日本非破壊検査協会 平成１２年度秋季大会
内容梗概集の「非破壊検査によるコンクリート品質，
厚さ，鉄筋の計測に関する研究 その１２ 電磁波を使
用したコンクリート供試体の速度分布と厚さ測定につい
て」に述べられている。

【０００６】この電波を用いる方法は、時間の短いパル
ス状電波（帯域は、数百ＭＨｚ〜数ＧＨｚ）を検査対象
に放射し、欠陥からの反射波を検出・処理して欠陥を検
知するレーダ方式によるものである。この方法は、非接
触検出であること、アンテナを表面で走査して迅速な検
査ができることなどのメリットがあるが、パルス電波が
コンクリート内を伝搬するのに伴って減衰し、欠陥が深
くなるほど検出感度が激減する上、送信と受信のふたつ
のアンテナが必要で装置が大型・複雑になるなどの欠点
がある。

【０００７】上記の電波伝搬減衰は高周波になるほど大
きく、深い場所の欠陥では使用周波数を下げる必要があ
り、この結果分解能が低下する問題もある。さらに、観
測深さに応じて、発振器やアンテナなど構成装置を変更
する必要があり、実用時に障害となる場合もある。

【０００８】レーダ方式によるコンクリート構造物内の
検査装置は、特開平９−８８３５１号公報に掲載されて
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】電波によるパルスレー
ダ方式のコンクリート検査装置では、広帯域のパルス電
波がコンクリート内を伝搬するのに伴って減衰し欠陥が
深くなるほど検出感度が激減する、送信と受信のふたつ
のアンテナが必要で装置が大型・複雑になるなどの欠点
がある。上記の電波伝搬減衰は高周波になるほど大き
く、深い場所の欠陥を検出するには使用周波数を下げる
必要があり、この結果分解能が低下する問題もある。

【００１０】本発明の目的は、検査対象の欠陥又は検査
対象内の電波反射源を確実に検出できる検査装置を提供
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の検査装置では、
アンテナからの放射電波の周波数を連続的に変えて検査
対象内部の定在波の状態を調べる。欠陥などの反射源が
内部に存在すると、その反射源と検査対象表面との間で
定在波が構成される。この定在波は、検査対象内での電
波の速度と表面・反射源間の距離で周波数が変わる。本
発明では、周波数を連続的に変えるため、反射源があれ
ば必ず定在波が発生する。さらにこの定在波は、半波
長，１波長，１.５ 波長、のように、周波数が２倍，３
倍の位置でも発生するから、これらの周波数情報を用い
て正確な基本定在波周波数を算出できる。この周波数よ
り、電波の伝搬速度が求まっていれば、反射源の深さが
算出できる。

【００１２】定在波の検出には、一例として電波機器の
特性を調べるネットワークアナライザを使用できる。こ
れは、周波数を変えながらアンテナに送信した信号のレ
ベル（電波の送信振幅）と、反射してきた信号レベル
（反射波の受信振幅）の比から定在波比（ＶＳＷＲ、Vo
ltage Standing Wave Ratio ）を求めるものである。Ｖ
ＳＷＲが低下するとその周波数で定在波が存在すること
がわかる。さらに周波数を変え、最初の定在波を形成す
る周波数の整数倍の周波数でＶＳＷＲが変化すれば、よ
り確実に定在波の存在と周波数が明らかになる。これに
より、検査対象が例えばコンクリート構造物である場合
には、鉄筋や欠陥をコンクリート内部の反射源として検
出するとともに、電波のコンクリート構造物内の伝搬速
度が既知であれば、反射源までの距離も算出できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を以下に詳細に説
明する。図１は、本発明によるコンクリート検査装置の
基本構成を示す図である。図１において、コンクリート
構造物１である検査対象の内部に割れなどの欠陥２が存
在する場合がある。また、その検査対象の表面にも割れ
３のような欠陥があるケースもある。それらの検出と位
置を求めるのがコンクリート検査装置である。

【００１４】図２に示すようにコンクリート検査装置
は、台車や車両３００に搭載されて検査対象に沿って移
動できる。コンクリート検査装置自体は、アンテナ１０
２を内蔵してコンクリート構造物１の表面に沿って移動
走査されるセンサー部分１００と、そのセンサー部分１
００を移動走査可能に支持する移動走査機構１０１、お
よび、車両側装置２００に分かれている。

【００１５】図１を用いて構成をさらに詳しく説明す
る。移動走査するセンサー部分１００は、移動走査機構
１０１により検査範囲を走査される。また、後述の光学
的検出手法で検出した検査面とアンテナ面の距離・平行
性の測定結果をもとに、検査面とアンテナ面を並行にし
距離を設定値にするように制御する。これらの制御法
は、ロボットなどの分野で公知である。

【００１６】センサー部分１００では、ホーンアンテナ
など指向性のあるアンテナ１０２から、コンクリート構
造物１内部に周波数変調した電波を放出し、反射波があ
ればそれを検出する。電波の放出・受信信号の処理につ
いては後述する。１０３，１０４は各々スリット光発生
装置，撮像装置としてのカメラである。スリット光発生
装置１０３からシート状の光をコンクリート構造物１の
表面に放射し、その反射光をカメラ１０４で受けて撮像
する。

【００１７】スリット光発生装置１０３とカメラ１０４
は、アンテナ１０２のアンテナ開口面とコンクリート構
造物１の表面は平行で設定距離にあるとき、カメラ１０
４で撮像したスリット光の反射光画像（受光画像ともい
う。）が撮像視野内の設定範囲になるようあらかじめ設
定しておく。スリット光発生装置１０３とカメラ104の
組合せを複数設けることにより、アンテナ１０２のアン
テナ開口面とコンクリート構造物１との間の平行性と距
離を算出でき、この結果をもとに、移動走査するセンサ
ー部分１００を移動走査機構１０１で位置と傾きを設定
された平行性と距離の状態に制御する。同時に、このス
リット光の受光画像を処理することにより、割れなどの
表面欠陥３も検出する。この位置・傾き検出と表面検査
は、カメラ１０４の出力を画像処理装置２０３で公知の
処理を行うことにより実施する。

【００１８】以下、各構成についてさらに詳しく説明す
る。まず、センサー部分１００をコンクリート構造物１
の検査表面で移動走査を行う機構１０１について述べ
る。移動走査機構１０１としては、例えば公知の多関節
のアーム型産業用ロボットを使う。このロボットは、ア
ームを関節で複数個連結し、各アームを回転や角度制御
できる機構である。各関節には、通常、回転や角度制御
に応じて回転量や角度を検出するセンサーと、検出結果
からアーム先端の位置，方向，角度などを実時間で計算
して認識でき、これは後述の駆動装置２０１で実行す
る。この結果、センサー部分１００の位置と角度を検出
出来るとともに、外部からの制御信号で位置，角度を変
える制御が行える。

【００１９】次に、車両側装置２００について述べる。
２０１は、移動走査機構１０１の動作を制御・駆動する
駆動装置である。２０２は、公知のネットワークアナラ
イザであり、２０３は画像処理装置である。２０４は、
駆動装置２０１，ネットワークアナライザ２０２，画像
処理装置２０３のデータ処理・制御用計算機、２０５は
結果の表示装置である。また、２０６は車両の位置を検
出する装置である。２０２のネットワークアナライザ
は、周波数を変調して送信し反射波を検出して先に述べ
たＶＳＷＲを算出出来る。この動作については、あとで
詳しく説明する。

【００２０】画像処理装置２０３とスリット光発生装置
１０３とカメラ１０４の動作について説明する。図３，
図４は、距離，傾きの検出法を説明する図である。図
３，図４において、ｂ−１），ｂ−２），ｃ−１），ｃ
−２）の図は、異なる角度からカメラ１０４−１，１０
４−２で捕らえたスリット光（線状ともいう。）の反射
光を模式的に表したもので、４角形の領域が視野、その
中にある線が反射光を示す。図３は、検査表面１１と光
源，カメラを結ぶ直線が平行で設定距離にある場合であ
る。

【００２１】センサー部分１００に装着されたスリット
光発生装置１０３からは、図３のa)に示すように線状で
波線で示す既知角度で放射されるスリット光をコンクリ
ート構造物１の検査表面に投射する。適当な間隔でセン
サー部分１００に設置されたカメラ１０４−１は図３の
ｂ−１）に示すように、カメラ１０４−２は図３のｂ−
２）に示すようにその一定の視野内の中央に線状の反射
光を検出するように、ある角度でセンサー部分１００に
設置される。

【００２２】図３のｂ−１）とｂ−２）の状態に線状反
射光画像が位置するようにセンサー部分１００を移動走
査機構１０１を駆動装置２０１で駆動制御すれば、光
源，カメラを結ぶ直線と検査面との距離は設定値であ
り、平行となる。この状態ではアンテナ１０２の開口面
もコンクリート構造物１の検査面に平行で設定された距
離に位置する。その駆動制御を手動で行う場合には、表
示装置２０５にカメラ104−１，１０４−２で撮像した
反射光の画像を映し出して、それを見ながら図３のｂ−
１）とｂ−２）の状態に線状の反射光画像が位置するよ
うに駆動装置２０１を手動操作すればよい。

【００２３】もし、センサー部分１００とコンクリート
構造物１の検査表面との距離が離れると図３のｃ−
１），ｃ−２）に示すように、カメラ１０４−１が撮像
した反射光の画像はｃ−１）のように視野内で左へ、カ
メラ１０４−２が撮像した反射光の画像はｃ−２）のよ
うに右へ同じ量だけ移動する。近づくとその逆となる。
これらの反射光の位置は画像処理装置２０３で視野内で
の位置（座標ともいう。）データとしてとらえる処理が
成される。

【００２４】また、センサー部分１００が図４のように
時計方向に傾いた場合図４に示すように、カメラ１０４
−１で撮像したスリット光の反射光画像は図４のｂ−
１）のように変化は少ないが、カメラ１０４−２で撮像
したスリット光の反射光画像は図４のｂ−２）のように
視野内に占める線状の反射光画像の割合が減少すると共
に右に移動する。これらは、スリット光発生装置１０３
からのスリット光の照射角度とカメラ１０４−１，１０
４−２の視野角が異なる結果であり、図３のｂ−１），
ｂ−２）のようにあらかじめ設定した視野内の位置に線
状の反射光の画像位置が来るようにセンサー部分１００
の角度とコンクリート構造物１の検査表面からの相対距
離を制御すれば、あらかじめ設定した距離と平行性が保
たれる。

【００２５】上記の例は、一方向の傾きと平行の問題で
ある。センサー部分１００はアンテナ開口面も含めて２
次元方向に広がりを持つ形状であるから、上記の例とは
９０度異なる向きにしてセンサー部分１００にもう一組
の同じスリット光発生装置と各カメラの組み合わせが必
要なことは言うまでもない。両方の検出結果から、セン
サー部分１００すなわちアンテナ１０２のアンテナ開口
面とコンクリート構造物１の検査表面との距離が一定値
で平行に保つことが可能となる。

【００２６】さらには、本実施例では、スリット光の反
射光の撮像結果を処理してコンクリート構造物１の検査
表面の欠陥も検出する。例えば、コンクリート構造物１
の検査表面に割れがあればその部分でスリット光の反射
光の反射強度が減少するし、割れによる段差の発生では
その反射光に不連続性が発生する。このように、その反
射光には割れによる表面欠陥の情報が含まれる。センサ
ー部分１００の移動走査に従い線状の反射光も移動し、
検査表面の２次元領域を照射することになる。反射光の
濃淡分布，不連続な強度変化などから割れや窪みなどの
表面異常を検出するが、その反射光の情報のデータ化を
画像処理装置２０３で実施し、データ処理・制御計算機
２０４が割れや窪みなどの表面異常を判定して検出す
る。その判定時の処理内容は、濃淡処理，不連続性検出
など公知の処理法を使う。その判定を画像処理装置２０
３で実施するようにしてもかまわない。

【００２７】次に、コンクリート構造物１の内部欠陥２
の検出について説明する。コンクリート構造物１の内部
の検査には、周波数変調した電波を用いる。ネットワー
クアナライザ２０２は、あらかじめ設定した開始周波数
と終了周波数の間を、これもあらかじめ設定した変化速
度で周波数を変えてアンテナ１０２に電気信号を送信す
る。そのアンテナ１０２はその電気信号を受けて周波数
変調した電波を送信波として順次コンクリート構造物１
内に放射する。このことと並行して、電波を放射した際
に用いた同じアンテナ１０２で送信波の反射波を受けて
受信レベル（反射波の受信振幅）を検出し、既知である
送信レベル（送信した電波の送信振幅）と検出した受信
レベルの比を算出する。送信波と受信波は、伝搬方向が
逆であるから方向性結合器などで送信波と受信波の分離
を行って受信波を検出できる。

【００２８】既知である送信レベルと検出した受信レベ
ルの比である（受信波レベル）／（送信波レベル）は、
反射率であり、これをΓとする。定在波の形成について
次に述べる。周波数変調した電波をアンテナ１０２から
図５の（ａ）の点線矢印のようにコンクリート構造物１
に放射すると、ある周波数で図５の（ｂ）に示すよう
に、コンクリート構造物１の検査表面位置とコンクリー
ト構造物１内部の欠陥２の欠陥位置で節になる定在波を
形成する。

【００２９】その定在波は、表面位置と欠陥位置で節に
なる条件を満たすため、その周波数は図６に示すように
半波長定在波周波数の整数倍の周波数になる関係が見ら
れる。電波（送信波）の反射源が、定在波の腹になる場
合でも状況は同じである。定在波比ρと反射率Γの間に
は、ρ＝（１＋Γ）／（１−Γ）の関係がある。この結
果、送信波の周波数を変化させて定在波比ρを算定する
と上記の関係から半波長定在波となる周波数ｆｈが求ま
る。送信波である電波のコンクリート構造物１内での伝
搬速度Ｖから深さＤは、Ｄ＝２Ｖ／ｆｈで算出できる。
また、表面位置は移動走査機構１０１の位置制御情報か
ら求まるため、これにより表面の欠陥，内部欠陥ともそ
の存在と正確な位置を検出できる。

【００３０】次に、データ処理・制御用計算機２０４の
処理内容について述べる。データ処理・制御用計算機２
０４の処理内容は、次の項目である。

【００３１】１．ネットワークアナライザ２０２の測定
制御，検出定在波比とその周波数データの採取。

【００３２】２．画像処理結果から、スリット光が設定
範囲にあるか否かの判定。

【００３３】設定範囲にない場合、移動走査機構の駆動
装置２０１でセンサー部分100の位置，傾きを制御。

【００３４】３．画像処理結果から、スリット光反射に
表面欠陥が含まれているか否かの判定。

【００３５】これらの処理の流れを図７にフローチャー
トで示す。

【００３６】処理を開始すると、最初にアンテナ１０２
のアンテナ開口面とコンクリート構造物１の検査表面と
の間の平行性と距離をチェックする（ｆ−１）。その平
行性と距離が設定範囲になければ、画像上の検出スリッ
ト光の位置がずれたり斜めになるため、その位置のデー
タを画像処理装置２０３の処理結果として得て傾きや距
離を補正するよう駆動装置２０１を介して移動走査機構
１０１の制御を行う（ｆ−２）。アンテナ１０２のアン
テナ開口面とコンクリート構造物１の検査表面との間の
平行性や距離が設定範囲にあれば、画像処理装置２０３
の処理結果として撮像した反射光の光学的情報をデータ
として画像処理装置２０３から受けてスリット光の照射
位置にあるコンクリート構造物１の検査表面の割れやそ
の他の表面欠陥検出を行う（ｆ−３）。画像処理データ
を用いて行われるその表面欠陥検出は、スリット光反射
映像で周囲と輝度が異なる部分や色彩が異なる部分など
公知の手法を使用できる。さらに、アンテナ１０２から
周波数を変化させながら電波を送受信して記述のように
コンクリート構造物１の内部の欠陥２の存否を確認する
検査を行う（ｆ−４）。ｆ−３とｆ−４の処理は並行し
て実施できる。すべての検査予定範囲を終了するまで
（ｆ−５）センサー部分を検査表面に沿って走査し（ｆ
−６）、検査を終える。

【００３７】以上のような本発明の第一の実施例では、
電波を使ったこれまでのパルスレーダ方式と異なり、連
続的に周波数を変えてコンクリート構造物１の内部を検
査する。ある瞬間を考えると、単一の周波数の電波がコ
ンクリート構造物１の内部に入射しており、異なる周波
数の外乱ノイズの影響はほとんどない。このため、感度
高く内部欠陥を検出できる。また、コンクリート構造物
１の検査表面から深い部分にある欠陥検出の場合、これ
までは電波の伝搬減衰が問題になったが、本例では、そ
の深い部分の定在波周波数は距離が大きいため浅い部分
に比べて低くなり、減衰の問題がより軽減され検出感度
が上がる有利な点もある。

【００３８】本実施例では、コンクリート構造物１の内
部の検査だけではなく、表面検査も可能である。アンテ
ナ１０２を送受信兼用出来る上、アンテナ開口面と検査
面の距離・平行性の検出に使うカメラなどの光検出器
を、表面検査に併用して装置全体の大型化を抑制してい
る。この結果、表面，内部とも感度良く欠陥などの反射
源を検出できる検査装置を提供できる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図８に示すように本実施例と第一の実施例の違い
は、センサー部分１００に複数のアンテナ１０２−１，
102−２，１０２−３を設け、それらのアンテナ１０２
−１，１０２−２，１０２−３を順次切り替えてネット
ワークアナライザ２０２に接続するスイッチング装置２
０７を設けたことにある。

【００４０】複数のアンテナ１０２−１，１０２−２，
１０２−３を切り替えて使用することであたかもアンテ
ナが装備されたセンサー部分１００が切り替え方向に移
動したかのような効果を得る。そのため、センサー部分
１００の移動量を低減し、短い時間で広範囲の検査を実
施できる。センサー部分１００に複数のアンテナは１列
に並べる必要はなく、２次元状に配置しても問題はな
い。この第２実施例では図７に示した処理のフローチャ
ートも若干変更になる。

【００４１】即ち、図７中ｆ−４の処理内容で内部欠陥
検出の部分が、スイッチング装置２０７で複数のアンテ
ナ１０２−１，１０２−２，１０２−３を切り替えて使
用しながら複数のアンテナについて第１実施例と同じ欠
陥検出のための処理が成される。その他の構成と作用は
第１実施例と同じである。

【００４２】本実施例によると、センサー部分１００を
大きく移動することなしに、複数のアンテナ１０２−
１，１０２−２，１０２−３がカバーする部分のコンク
リート構造物１の検査が可能となり、検査効率の向上の
観点から効果が大きい。

【００４３】第３の実施例は、コンクリート構造物１の
内部の鉄筋や欠陥などによる電波の反射源を可視化可能
とするものである。図９に示すように、コンクリート構
造物１の検査対象表面をＸ軸、深さ方向をＹ軸に取り、
座標位置（Ｘｔ，Ｙｔ）に電波の反射源Ｔがある。アン
テナ１０２は、Ｘ軸上の（Ｘａ，０）をＸ軸に沿って移
動する。アンテナは指向性があるものの、完全に電波を
絞ることが出来ずある程度電波ビームに広がりを有す
る。このような状況で、コンクリート構造物１内の反射
源Ｔを検出する深さＴｄを考える。ＡＴの長さ＜ＡＴ＞
は、下記の式１で示される。

【００４４】

【式１】

【００４５】アンテナ１０２から放射された電波のビー
ム幅はある程度の広がりを持ってコンクリート構造物１
内を伝播していくから、アンテナ１０２のＡの座標位置
（Ｘａ，０）でもアンテナ１０２の真下から外れた位置
に存在する反射源Ｔに電波が照射され、反射源Ｔからの
反射波がアンテナ１０２で検出されると考えられる。

【００４６】しかし、図９のアンテナ１０２の座標位置
Ａから見て反射源Ｔの存在する方向は未知である。この
ため、アンテナ１０２の座標位置Ａの真下の座標位置
（Ｘａ，Ｌ）の深さに見掛の反射源Ｔｄの検出位置があ
るとする。このようにして、アンテナ１０２の座標位置
Ａを移動させながら検出位置を図９のＸ−Ｙ座標にプロ
ットすると、図９に示すような上に山形の双曲線とな
る。この時、＜ＡＴ＞＝＜ＡＴｄ＞＝Ｌである。

【００４７】よって、見掛の反射源Ｔｄはアンテナ１０
２の位置Ａの座標位置（Ｘａ，０）と実際の反射源Ｔと
の直線距離ＡＴを半径とする円弧の上に存在する。アン
テナ１０２の位置Ａ、つまり、座標のＸ軸方向に座標成
分Ｘａが変わると先述の直線距離ＡＴの長さも変わる
が、すでに述べた実施例でもわかるように、これは先述
の直線距離ＡＴに対応する定在波周波数が変わることに
対応する。あるアンテナの位置Ａで定在波の周波数ｆｈ
ａを求め、２Ｖ／ｆｈａとして円弧を描くことができ
る。

【００４８】アンテナ１０２の位置Ａを動かしてｆｈａ
が変わり、これらの円弧を重ね合わせる演算を繰り返す
と、その円弧が多数重ね合わせられた部分が相対的に強
度が高くなる。実際の反射源Ｔの位置は、どの円弧もか
ならず通過するため最も強度が大きい。このようにし
て、点状の反射源を強度の高い部分としてアンテナが移
動した断面上に映像化して表示装置２０５に表示する。

【００４９】この方法では、電波のコンクリート構造物
１内での伝搬速度Ｖが既知である必要がある。その伝搬
速度は、これまでにいくつかの報告があり、既知と考え
て良い。また、逆にその伝搬速度Ｖの値を種々変化させ
て上記の重ね合わせの処理を行い、最も反射源の先鋭性
が高い伝搬速度Ｖをアンテナ１０２の座標位置から反射
源Ｔの距離などの演算に用いるようにしても良い。反射
源がある程度の広がりを持っているとしても、それらは
点状反射源の集まりと考えられるため、本処理方法の適
用に支障はない。

【００５０】本実施例における先述の円弧の重ね合わせ
処理や，その重ねあわせによる強度の高い座標の判定や
最も反射源の先鋭性が高い伝搬速度Ｖを求める処理は、
反射源の定在波周波数を検知したあとの計算機処理とな
る。この方法により、通常、広がって観測される反射源
形状がより高精度で検出できることになり、検出分解能
の向上に大きな効果がある。

【００５１】いずれの実施例でも、電波を使った従来の
パルスレーダ方式と異なり、連続的に使用電波の周波数
を変えてコンクリート構造物１の内部を検査する。ある
瞬間では、単一周波数の電波がコンクリート構造物１の
内部に入射しており、異なる周波数の電波に起因する外
乱ノイズの影響はほとんどない。このため、感度高くコ
ンクリート構造物１の内部の欠陥を検出できる。また、
コンクリート構造物１の表面から深い部分の定在波周波
数は、その表面と欠陥との間の距離が大きいため浅い部
分に欠陥が存在する場合に比べて低くなり、減衰の問題
がより軽減され従来法に比べ検出感度が向上する。さら
に、光学的検査法を併用することにより、コンクリート
構造物１の表面の欠陥についても検査可能である。この
結果、表面，内部とも感度良く欠陥を検出できる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、電波を用いた本発明の検
査装置によれば、電波を伝播させることのできる検査対
象内の電波反射源を感度良く検出できる。また、表面の
欠陥を検出する本発明の表面検査装置によれば、検査表
面からの反射光を用いて光学的情報の変化から表面の欠
陥を検出するので、電波を用いるなどの他の検査方式を
混在させて検査装置をシステム化しても双方の検出方式
による干渉等を考慮することが少なく、確実に表面欠陥
を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるコンクリート検査装
置の基本的構成を示す図である。

【図２】本発明によるコンクリート検査装置の使用時の
外観を示す図である。

【図３】本発明の第１実施例によるスリット光の反射光
の情報から検査面に対する距離を検出する方法を説明す
る図である。

【図４】本発明の第１実施例によるスリット光の反射光
の情報から検査面に対する傾き角度を検出する方法を説
明する図である。

【図５】本発明の第１実施例によるコンクリート検査装
置の欠陥位置と定在波の形成との状況を示す図である。

【図６】本発明の第１実施例によるコンクリート検査装
置の定在波の形成周波数を示すグラフ図である。

【図７】本発明の第１実施例におけるデータ処理・制御
用計算機の処理内容を示す図である。

【図８】本発明の第２実施例によるコンクリート検査装
置の基本的構成を示す図である。

【図９】本発明の第３実施例における反射源の映像化を
説明する図である。

【符号の説明】

１…コンクリート構造物、２…欠陥、３…割れ、１００
…センサー部分、101…移動走査機構、１０２…アンテ
ナ、１０３…スリット光発生装置、１０４，１０４−
１，１０４−２…カメラ、２００…車両側装置、２０１
…駆動装置、２０２…ネットワークアナライザ、２０３
…画像処理装置、２０４…データ処理・制御用計算機、
２０５…表示装置、２０６…位置検出装置、２０７…ス
イッチング装置、３００…台車又は車両。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周波数変調した電気信号をアンテナに送信
   する手段と、その電気信号を電波として放射するアンテ
   ナと、前記放射した電波の反射源からの反射波を検出す
   るアンテナと、前記電波の送信振幅と前記反射波の受信
   振幅から反射率を求める手段とを備えた電波が伝播でき
   る検査対象の検査装置。
2. 【請求項２】電気信号を電波として放射するアンテナ
   と、前記アンテナに周波数変調した電気信号を送信する
   手段と、前記放射した電波の反射源からの反射波を検出
   するアンテナと、前記電波の送信振幅と前記反射波の受
   信振幅から反射率を求める手段と、求めた前記反射率か
   ら算出した定在波比と周波数との関係から定在波の周波
   数を求める手段と、求めた前記定在波の周波数と検査対
   象中の前記電波の伝搬速度から前記検査対象の表面と反
   射源との距離を求める手段を備えた電波が伝播できる検
   査対象の検査装置。
3. 【請求項３】アンテナから放射された電波によって生じ
   た検査対象からの反射波をアンテナで受信して前記検査
   対象の情報を前記受信した反射波から前記被検査対象の
   欠陥を検出する手段を備えた電波が伝播できる検査装置
   において、前記アンテナを備えたセンサー部分に装備し
   た検査対象へのスリット光の照射手段と、前記アンテナ
   を備えたセンサー部分に装備した前記スリット光の前記
   検査対象からの反射光を互いに相違する視野角度から撮
   像する各撮像手段と、前記各撮像手段で撮像した前記反
   射光のある一定の視野内の位置情報を検出する処理を行
   う画像処理装置と、前記画像処理装置の処理結果を受け
   て前記センサー部分と前記検査対象との間の相対的位置
   および姿勢の関係を求める計算機とを備えた電波が伝播
   できる検査対象の検査装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記センサー部分を回
   転および角度制御自在な移動走査機構で支持し、前記移
   動走査機構の動作を制御・駆動する駆動装置と、前記セ
   ンサー部分の位置と姿勢が設定範囲内になるように前記
   駆動装置を制御する計算機を備えた電波が伝播できる検
   査対象の検査装置。
5. 【請求項５】検査対象へのスリット光の照射手段と、前
   記スリット光の前記検査対象からの反射光を撮像する撮
   像手段と、前記反射光の前記撮像手段による撮像内容を
   輝度又は色彩の情報にデータ化する画像処理装置と、前
   記画像処理装置から受けたデータから前記撮像内容に表
   面欠陥が含まれているか判定する計算機を備えた検査対
   象の表面検査装置。
6. 【請求項６】電気信号を電波としてコンクリート構造物
   内に放射して前記コンクリート構造物内の反射源から前
   記電波の反射波を検出するアンテナと、前記アンテナに
   周波数変調した電気信号を送信する手段と、前記電波の
   送信振幅と前記反射波の受信振幅から反射率を求める手
   段と、求めた前記反射率から算出した定在波比と周波数
   との関係から定在波の周波数を求める手段と、求めた前
   記定在波の周波数と検査対象中の前記電波の伝搬速度か
   ら前記検査対象の表面と前記反射源との距離を求める手
   段を備えたコンクリート構造物の検査装置。
7. 【請求項７】請求項６において、前記アンテナを複数個
   備え、使用するアンテナを切り替える手段を備えたコン
   クリート構造物の検査装置。
8. 【請求項８】請求項６又は請求項７において、前記アン
   テナが装備されたセンサー部分を備え、前記センサー部
   分に前記コンクリート構造物表面にスリット光を照射す
   る手段と、前記コンクリート構造物表面からの前記スリ
   ット光の反射光を撮像する撮像手段と、前記撮像手段で
   撮像した情報から前記反射光の前記反射光を含む設定視
   野範囲内との位置関係を検出して前記コンクリート構造
   物表面と前記アンテナの相対的距離と平行性を判断する
   手段と、前記撮像手段で撮像した情報から前記コンクリ
   ート構造物表面における前記反射光の光学的変化を検出
   して前記コンクリート構造物表面の欠陥を検出する手段
   とを備えたコンクリート構造物の検査装置。
9. 【請求項９】請求項６又は請求項７において、前記アン
   テナが装備されたセンサー部分を備え、前記センサー部
   分は前記センサー部分を回転および角度制御自在に移動
   走査機構で支持され、前記移動走査機構の動作を制御・
   駆動する駆動装置と、前記駆動装置を前記アンテナが前
   記コンクリート構造物の表面に対して設定された位置関
   係と平行な関係を成すように制御する手段とを備え、こ
   の手段と前記センサー部分と前記移動走査機構と前記駆
   動装置とを移動手段に積載したコンクリート構造物の検
   査装置。
10. 【請求項１０】請求項６から請求項９までのいずれか一
    項において、アンテナを移動させた複数の位置において
    求めた定在波の周波数から前記複数の位置におけるコン
    クリート構造物表面とその内部の反射源との距離を求
    め、前記各距離を半径とする複数の円弧の重ね合わせ演
    算を行って重なり強度を求める手段を備え、前記アンテ
    ナの移動線と前記アンテナからの電波放射方向からなる
    断面での最大の重なり強度の部位を反射源として映像化
    する手段を備えたコンクリート構造物の検査装置。
11. 【請求項１１】請求項１０において、種々の電波伝搬速
    度で重なり強度を算出して最も強度が先鋭となる電波伝
    搬速度をコンクリート構造物表面とその内部の反射源と
    の距離を求める際の電波伝搬速度として使用する演算手
    段を備えたコンクリート構造物の検査装置。