JP2003043021A

JP2003043021A - コンクリート打音検査方法、及びコンクリート打音検査装置

Info

Publication number: JP2003043021A
Application number: JP2001231938A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Haneya; 洋羽矢
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: JP3958538B2

Abstract

(57)【要約】【課題】検査経験の少ない者にも容易に行うことがで
き、個人差が無く定量的な評価が可能なコンクリート打
音検査方法、及びコンクリート打音検査装置を提供す
る。【解決手段】コンクリート部材の打音を音響検出手段
により検出し、データをデータ変換手段によりディジタ
ル波形データに変換し、時間・周波数分析手段によって
時間・周波数分析することにより。打音継続時間ｘと打
音周波数ｙと打音強さｚからなる打音分析データ（ｘ，
ｙ，ｚ）を算出し、打音分析データを３次元の打音解析
空間にプロットして得られる打音曲面の形状を判別する
ことによりコンクリート部材の劣化の有無及び程度を評
価する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート部材
の表面を打撃したときの音を分析することによりコンク
リート部材の劣化を検査する方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】最近、鉄道や道路等において、建造物の
コンクリート部材に生じる品質の劣化が問題となってい
る。例えば、トンネルの覆工コンクリートの裏面の空洞
や強度低下箇所、あるいは、コンクリート製のラーメン
高架橋の中性化によるコンクリート片の剥離・落下等の
事象である。

【０００３】これらのコンクリート構造物は、交通機関
の車両の走行路を構成するものであり、走行の安全性の
観点から、劣化や変状は早期に発見し、補修等の対処を
適切に行う必要がある。

【０００４】上記したようなコンクリート部材の劣化を
検査する方法の一つとして、従来、コンクリート部材の
表面を金槌（ハンマー）等で打撃し、発生した音（以
下、「打音」という。）を聴取することにより判断を行
う検査方法（以下、「打音検査法」という。）が用いら
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の打音検査法においては、検査は人間によって行
われており、検査者には十分な経験が要求されること、
診断結果は検査担当者の打音に対する感受性によるため
個人差（結果のバラツキ）が生じること、診断結果とし
て定性的な評価は可能だが定量的な評価は困難であるこ
と、などの問題があった。

【０００６】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、検
査経験の少ない者にも容易に行うことができ、個人差が
無く定量的な評価が可能なコンクリート打音検査方法、
及びコンクリート打音検査装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るコンクリート打音検査方法は、コンク
リート部材の表面を打撃した際に発生する打音を音響検
出手段により検出し、検出された打音のアナログ波形デ
ータをデータ変換手段によって時間間隔Δｔでサンプリ
ングするとともに打音波形振幅値を離散化することによ
りディジタル波形データに変換し、変換されたディジタ
ル波形データを時間・周波数分析手段によって時間・周
波数分析することにより前記打音の継続時間ｘと前記打
音の周波数ｙと前記打音の強さｚからなる打音分析デー
タ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し、前記打音分析データ（ｘ，
ｙ，ｚ）を互いに直交するｘ軸とｙ軸とｚ軸からなる３
次元座標空間である打音解析空間にプロットすることに
より得られる打音曲面の形状を判別することにより前記
コンクリート部材の劣化の有無及び程度を評価すること
を特徴とする。

【０００８】上記のコンクリート打音検査方法におい
て、好ましくは、前記打音継続時間ｘの値が第１打音継
続時間ｘ１以下となる第１領域での前記打音曲面である
Ａゾーン曲面の重心位置となる前記打音周波数ｙである
Ａゾーン重心周波数ｙ_gaが判別周波数ｙ_tよりも低い場
合には、前記コンクリート部材の打撃点付近に強度劣化
箇所が存在すると評価する。

【０００９】また、上記のコンクリート打音検査方法に
おいて、好ましくは、前記打音周波数ｙの値が第１周波
数ｙ１以下となる第２領域での前記打音曲面であるＢゾ
ーン曲面の重心位置となる前記打音継続時間ｘであるＢ
ゾーン重心周波数ｘ_gbが第１判別時間ｘ_t1よりも大きい
場合には、前記打撃点付近の前記コンクリート部材に内
部欠陥が存在すると評価する。

【００１０】また、上記のコンクリート打音検査方法に
おいて、好ましくは、前記打音周波数ｙの値が第２周波
数ｙ２以下となる第３領域での前記打音曲面であるＣゾ
ーン曲面の上端となる前記打音継続時間ｘであるＣゾー
ン上端時間ｘ_ecが第２判別時間ｘ_t2以上の場合には、前
記コンクリート部材の背後の支持状態が不良な箇所が存
在すると評価する。

【００１１】また、上記のコンクリート打音検査方法に
おいて、好ましくは、前記打音分析データのうち、各周
波数線上の打音強さデータのそれぞれに、前記打音継続
時間値が大きくなるにつれて小さくなるように重み付け
する時間方向重み付け係数を乗じた積の総和である時間
方向和を演算し、各時間方向和のそれぞれに、前記周波
数値が大きくなるにつれて大きくなるように重み付けす
る周波数方向重み付け係数を乗じた積の総和である総合
評価値を演算し、前記総合評価値が総合評価判別値以下
の場合には、前記コンクリート部材の品質に問題がある
と総合評価する。

【００１２】また、本発明に係るコンクリート打音検査
装置は、コンクリート部材の表面を打撃した際に発生す
る打音を検出する音響検出手段と、検出された打音のア
ナログ波形データを時間間隔Δｔでサンプリングすると
ともに打音波形振幅値を離散化することによりディジタ
ル波形データに変換するデータ変換手段と、変換された
ディジタル波形データを時間・周波数分析することによ
り前記打音の継続時間ｘと前記打音の周波数ｙと前記打
音の強さｚからなる打音分析データ（ｘ，ｙ，ｚ）を算
出する時間・周波数分析手段と、前記打音分析データ
（ｘ，ｙ，ｚ）を互いに直交するｘ軸とｙ軸とｚ軸から
なる３次元座標空間である打音解析空間にプロットする
ことにより得られる打音曲面の形状を視覚的に表示する
表示手段を備えることを特徴とする。

【００１３】上記のコンクリート打音検査装置におい
て、好ましくは、前記打音曲面の形状を判別することに
より前記コンクリート部材の劣化の有無及び程度を評価
する評価手段を備える。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施形態であるコンク
リート打音検査装置の構成を示すブロック図である。

【００１６】図１に示すように、このコンクリート打音
検査装置１００は、コンデンサマイクロフォン１と、信
号処理部２と、解析部３と、画像表示部４と、データ・
指令入力部５を備えて構成されている。

【００１７】コンデンサマイクロフォン１は、振動膜
（図示せず）と、振動膜の背後に配置された背電極（図
示せず）を有し、これらによりコンデンサ（キャパシ
タ）を構成しており、振動膜が音波により振動させられ
た場合に、振動膜と背電極との間の静電容量が変化し、
この変化が出力電圧の変化となって現れることを検出す
ることにより、音の強さ、例えば音圧を計測するもので
ある。

【００１８】このような構成により、コンクリート部材
（図示せず）の表面を打撃した際に発生する音（以下、
「打音」という。）は、コンデンサマイクロフォン１に
より検出され、電気信号に変換されて信号処理部２に出
力される。ここに、コンデンサマイクロフォン１は、特
許請求の範囲における音響検出手段に相当している。ま
た、コンデンサマイクロフォン１により検出された電気
信号は、特許請求の範囲におけるアナログ波形データに
相当している。

【００１９】なお、上記したコンクリート部材の打撃
は、個人差が生じないように行う必要があり、例えば、
コンクリート部材の上面の場合には、所定の質量（重
量）の重錘を所定の高さから自由落下させて行うことが
考えられる。また、コンクリート部材の側面や下面の場
合には、所定の質量（重量）のハンマーを、所定の位置
からコンクリート部材に向けて衝撃させることが考えら
れるが、この衝撃作業は、空気圧や電磁力等の各種アク
チュエータ（図示せず）、あるいはバネ弾性力を利用し
た打撃機構（図示せず）等を用いるなどして、常に一定
の運動エネルギーの条件で行うように調整する必要があ
る。

【００２０】信号処理部２は、図示はしていないが、入
力側に前置増幅器（プリアンプ）を有している。これ
は、コンデンサマイクロフォン１は、インピーダンスが
高いため、インピーダンスを変換する必要があるからで
ある。

【００２１】また、信号処理部２は、図示はしていない
が、前置増幅器（プリアンプ）の出力側に、アナログ・
ディジタル変換器を有している。このアナログ・ディジ
タル変換器は、時間的に連続なアナログ波形データの振
幅値を、ある周期でサンプリング（ある時間間隔ごとに
波の振幅値を入力信号として取り込む操作）をすること
により、時間的に離散化された量子的なディジタル波形
データに変換するものである。サンプリング周波数とし
ては、適宜の値が採用可能であるが、図１に示すコンク
リート打音検査装置１００においては、４４．１ｋＨｚ
（キロヘルツ）を採用している。ここに、信号処理部２
の図示しないアナログ・ディジタル変換器は、特許請求
の範囲におけるデータ変換手段に相当している。

【００２２】解析部３は、信号処理部２から送られてく
るディジタル波形データを解析し、コンクリート部材の
劣化の有無及び程度を評価するデータを生成し後段に出
力する部分である。この解析部３は、図示はしていない
が、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵ
ｎｉｔ：中央演算処理装置）と、主記憶部と、一時記憶
部と、入出力制御部等を有しており、後述するピーク値
検出、及び時間・周波数分析を行うことができるように
構成されている。

【００２３】ＣＰＵは、図示はしていないが、ＣＰＵ内
部での電流（信号）の授受を行うための信号線である内
部バスを有しており、この内部バスに、演算部と、レジ
スタと、クロック生成部と、命令処理部等を有してい
る。ＣＰＵ内の演算部は、一般に、レジスタに記憶され
ている各種データに対して、四則演算（加算、減算、乗
算、及び除算）を行い、又は論理演算（論理積、論理
和、否定、排他的論理和など）を行い、又はデータ比
較、若しくはデータシフトなどの処理を実行する部分で
ある。処理の結果は、レジスタに格納されるのが一般的
である。

【００２４】レジスタは、一般に、１語のデータを記憶
する部分である。通常、ＣＰＵ内には、複数のレジスタ
が設けられている。クロック生成部は、ＣＰＵの各部分
の時間の同期をとるための刻時信号（クロック信号）を
生成する部分である。ＣＰＵは、このクロック信号に基
づいて動作する。命令処理部は、演算部等が実行すべき
命令の取り出し、その解読、及びその実行などを制御し
処理する部分である。

【００２５】主記憶部は、図示はしていないが、ハード
ディスク装置（ＨＤＤ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ：読出し専用メモリ）等を有しており、
ＣＰＵを制御するための制御プログラムや、ＣＰＵが用
いる各種データ等を格納している部分である。ハードデ
ィスク装置は、図示はしていないが、その内部に、円盤
状の磁気ディスクを有しており、この磁気ディスクをデ
ィスク駆動機構により回転駆動し、磁気ヘッドをヘッド
駆動機構によって磁気ディスクの任意位置に移動させ、
磁気ディスク表面の磁性膜を磁気ヘッドからの書込電流
によって磁化することによりデータを記録し、磁化され
た磁性膜の上を磁気ヘッドが移動する際に磁気ヘッドの
コイル等に流れる電流を検出することにより記録データ
を読み出す装置である。また、ＲＯＭは、一般に、半導
体チップ等により構成される。

【００２６】上記した制御プログラムは、ＯＳ（Ｏｐｅ
ｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）等のＣＰＵの基本ソフト
ウェアのほか、画像処理や分析演算等をＣＰＵに実行さ
せるための命令等の処理手順が、所定のプログラム用言
語で記述された文字や記号の集合である。

【００２７】また、一時記憶部は、図示はしていない
が、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒ
ｙ：随時書込み読出しメモリ）等を有しており、ＣＰＵ
により演算された途中のデータ等を一時記憶する部分で
ある。ＲＡＭは、一般に、半導体チップ等により構成さ
れる。

【００２８】入出力制御部は、インタフェース（Ｉ／
Ｏ）とも呼ばれ、信号線又はその集合であるバスと、各
種コネクタ、各種ポート、ハードディスク装置の読取り
・書込み制御機構などを有しており、ＣＰＵからの信号
や各装置からの信号を授受するための部分である。

【００２９】データ・指令入力部５は、キーボード、ト
ラックボール又はタッチパッド若しくはスティックポイ
ンタ等を含むポインティングデバイス、タッチパネル装
置等を有しており、ＣＰＵへの命令信号や、ＣＰＵが処
理するデータ等を外部から入力するための部分である。

【００３０】画像表示部４は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ
ＲａｙＴｕｂｅ：陰極線管表示装置）モニタ、液晶
表示パネル、プラズマディスプレイ装置等を有してお
り、ＣＰＵの演算結果や処理したデータを、画像や文字
等として画面に表示する部分であり、特許請求の範囲に
おける表示手段に相当している。

【００３１】また、このコンクリート打音検査装置１０
０は、出力部（図示せず）を備えている。出力部は、プ
リンタ、外部出力端子、モデムなどの通信装置、ＬＡＮ
（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）ポート等を
有しており、ＣＰＵの演算結果や処理したデータを、紙
等に印字したり、あるいは電気信号として外部へ出力又
は送信する部分である。なお、外部出力端子に、フレキ
シブル・ディスク（ＦＤ）装置、光磁気ディスク装置、
ＰＣカード装置等の外部記録装置を接続すれば、録音し
た打撃音データや、ＣＰＵが処理した結果データ等をデ
ィスク等の記録媒体に記録して外部に取り出すことがで
きる。

【００３２】次に、解析部３の行う処理について、さら
に詳細に説明する。まず、ピーク値検出は、以下のよう
にして行う。まず、解析部３の一時記憶部として、例え
ば、リング・バッファ・メモリ（図示せず）を装備す
る。リング・バッファ・メモリは、所定時間の間（例え
ば、２ミリ秒）のデータを蓄積して記憶し、所定時間経
過後に出力することを順繰りに繰り返す記憶装置であ
る。信号処理部２から出力されてくるディジタル波形デ
ータは、まずこのリング・バッファ・メモリに入力され
る。解析部３のＣＰＵ（図示せず）は、リング・バッフ
ァ・メモリからの出力を監視し、打音時（重錘やハンマ
ーがコンクリート部材表面を打撃した瞬間）のピーク値
を探す。

【００３３】この場合には、前後のデータ値から打撃時
のピークが突出している部分を探し、ピークの最大値に
対し、ある値より大きくなる部分からデータを取り込
む。本実施形態の場合は、ピーク最大値の２５％の値よ
り大きくなるところから、データを取り込むようにして
いる。これは、データが周囲のノイズに埋もれた状態か
ら取り込むと、後述する時間・周波数分析の誤差が大き
くなるからである。

【００３４】次に、時間・周波数分析について、さらに
詳細に説明する。音波や振動などの波形データを分析す
る手法としては、一般に周波数分析が用いられる。周波
数分析は、時間的に変化する波形データの特性のうち、
周波数の特性を分析するための一手法である。周波数分
析の手法としては、フーリエ変換が一般に用いられてい
る。フーリエ変換は、波形データのような時間領域のデ
ータを周波数領域（振動数領域）のデータ、例えば、周
波数を横軸にとり、縦軸に各周波数における音の強さの
レベル値又は振動レベル値をプロットしたグラフ（周波
数スペクトル）等に変換する手法である。この周波数ス
ペクトルを見ると、どの周波数で音や振動が卓越してい
るか等を分析することができる。離散化されたディジタ
ル波形データを分析する手法としては、フーリエ変換を
さらに高速化させた計算アルゴリズムであるＦＦＴ（Ｆ
ａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）が用い
られることが多い。

【００３５】しかし、ＦＦＴによる周波数分析は、分析
される波形データのスペクトル特性が定常状態であるこ
とを基本的な仮定としており、スペクトル特性が時間的
に変化する場合には、利用することができない。そこ
で、周波数スペクトルの時間的な変化をとらえて分析す
るための手法（以下、「時間・周波数分析」という。）
が必要となる。

【００３６】本実施形態の解析部３において実行される
時間・周波数分析は、「逆ウェーヴレット変換（Ｉｎｖ
ｅｒｓｅＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ）」と
呼ばれる。以下、この逆ウェーヴレット変換の内容につ
いて説明を行う。

【００３７】ウェーヴレット（ｗａｖｅｌｅｔ）とは、
図２に示すような関数であり、ｘを時間とした場合、時
間的に局在する「小さい波」を意味している。このウェ
ーヴレットを、以下、関数ψ（ｘ）で表現する。

【００３８】このウェーヴレットを利用すると、例え
ば、図３（Ａ）に示すような関数ｆ（ｘ）、すなわち、
振幅値と周波数が時間ｘとともに変化する波形（正弦
波）の一部分Ｐ１を、図３（Ｂ）に示すようにウェーヴ
レットＷ１で切り出して対応させることができる。この
場合、図２に示す元のウェーヴレットψ（ｘ）の変数ｘ
を、（ｘ−ｂ）／ａと置き換え、関数ｆ（ｘ）の部分Ｐ
１における振幅値と周波数をうまく表現するように実数
ａとｂを選んでやればよい。

【００３９】このように、ウェーヴレットは、波形信号
の一部を切り出すときの単位として利用することができ
る。この場合の元のウェーヴレットψ（ｘ）を、マザー
・ウェーヴレット（ｍｏｔｈｅｒｗａｖｅｌｅｔ）、
あるいは分析ウェーヴレット（ａｎａｌｙｓｉｎｇｗ
ａｖｅｌｅｔ）と呼ばれる。マザー・ウェーヴレットに
は、種々の関数形のものが提案されている。例えば、Ｈ
ａａｒウェーヴレット、Ｇａｂｏｒウェーヴレット、Ｍ
ａｌｖｅｒウェーヴレット、Ｍｏｒｌｅｔウェーヴレッ
ト、いわゆるメキシカンハット、いわゆるフレンチハッ
ト、Ｓｈａｎｎｏｎウェーヴレット、Ｍｅｙｅｒウェー
ヴレット、Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓウェーヴレット、Ｓｙ
ｍｌｅｔ、Ｃｏｉｆｌｅｔ、スプライン・ウェーヴレッ
ト等である。本実施形態の解析部３においては、スプラ
イン・ウェーヴレットの一種であるＢａｔｔｌｅ−Ｌｅ
ｍａｒｉｅのマザー・ウェーヴレットと呼ばれる関数を
採用した。

【００４０】以下、同様にして、図３（Ａ）の関数ｆ
（ｘ）の一部分Ｐ２を、図３（Ｃ）に示すようにウェー
ヴレットＷ２で対応させることができ、図３（Ａ）の関
数ｆ（ｘ）の一部分Ｐ３を、図３（Ｄ）に示すようにウ
ェーヴレットＷ３で対応させることができ、図３（Ａ）
の関数ｆ（ｘ）の一部分Ｐ４を、図３（Ｅ）に示すよう
にウェーヴレットＷ４で対応させることができる。

【００４１】このようにして、下式（１）により、ウェ
ーヴレット変換（ＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒｍ）
を定義することができる。

【００４２】

【数１】

【００４３】上式（１）において、積分項の関数ψの部
分は、関数ψ（ｘ）の複素共役関数を示している。ま
た、逆に、上式（１）から、元の波形信号ｆ（ｘ）を復
元することができる。この場合には、上記したウェーヴ
レット変換の逆変換、すなわち逆ウェーヴレット変換
（ＩｎｖｅｒｓｅＷａｖｅｌｅｔＴｒａｎｓｆｏｒ
ｍ）を行うことになる。逆ウェーヴレット変換は、下式
（２）によって定義される。

【００４４】

【数２】

【００４５】ウェーヴレット変換を行った後に、各次数
（各周波数）ごとに逆ウェーヴレット変換を行えば、図
４に示すように、時間ｘを横軸とし周波数ｙを縦軸とす
る平面上で、打音の強さｚを表す関数ｆ（ｘ）を、各周
波数ごとに分解して復元することができる。例えば、図
４において、周波数ｆ１における関数成分として関数ｇ
１（ｘ）を、また周波数ｆ２における関数成分として関
数ｇ２（ｘ）を、また周波数ｆ３における関数成分とし
て関数ｇ３（ｘ）を、また周波数ｆ４における関数成分
として関数ｇ４（ｘ）を、それぞれ得ることができる。

【００４６】本実施形態の解析部３においては、上述し
たように、マザー・ウェーヴレットとして、Ｂａｔｔｌ
ｅ−Ｌｅｍａｒｉｅのマザー・ウェーヴレットを採用し
ているが、これにより、各周波数ｆ１等での関数ｇ１
（ｘ）等の波形は、最初は振幅値が増加していき、振幅
値がピークに到達した後は、時間の経過とともに振幅値
が概ね減衰していく正弦波形（減衰調和振動）、例え
ば、音の強さをｚとすると、下式（３）ｚ＝Ａ・ｅｘｐ（−ｋｘ）・ｓｉｎ（ωｘ＋δ） ………（３）に近い関数となる。ここに、ｅｘｐは、自然指数関数を
表しており、Ａ、ｋ、ωは、ともに正の実数を表してい
る。δは、実数である。

【００４７】本実施形態の解析部３においては、コンク
リート部材を打撃した場合に個人差が生じる場合（採取
したマイクロフォンの音の強さに差がある場合）をも想
定し、これを正規化して誤差を防止する処理課程を設け
ている。すなわち、逆ウェーヴレット変換後の各周波数
における波形において振幅値が最大となるときの振幅値
を所定値（本実施形態の場合は１００）とし、全体が相
似な波形となるように処理している。

【００４８】次に、本実施形態の解析部３は、逆ウェー
ヴレット変換後の各周波数における波形において、「実
効値」と呼ばれる値を演算する。この実効値は、逆ウェ
ーヴレット変換後の各周波数における波形において、波
形振幅最大値Ａ１，Ａ２，…をすべて算出し、互いに連
続（隣接）する３個の値、例えば、Ａ１とＡ２とＡ３、
の平均値（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３）／３を算出して、これら
の各平均値を、３個の組の最初の振幅最大値の位置、例
えば、Ａ１とＡ２とＡ３の組の場合はＡ１の位置、にプ
ロットするのである。次に、このようにして得られた離
散値の間を「３次スプライン補間」と呼ばれる手法によ
り補間して滑らかな曲線とする。３次スプライン補間
は、隣り合う点を、２次導関数によって連続的に結ぶ補
間方法である。

【００４９】上記のような処理により、逆ウェーヴレッ
ト変換後の各周波数の横線（以下、「周波数線」とい
う。）の上には、多少の凹凸はあるものの、最初は増加
し、ピークに到達した後は、時間ｘの経過とともに概ね
減衰するような曲線が描かれる。以下、この曲線を「打
音実効曲線」という。これらの打音実効曲線をもとに、
縦軸方向（周波数方向）についても、上記のような３次
スプライン補間等の補間を施すことにより、滑らかな曲
面を得ることができる。この曲面は、打音の継続時間を
ｘ軸とし、打音の周波数をｙ軸とし、打音の強さをｚ軸
とする３次元直交座標空間（以下、「打音解析空間」と
いう。）の中に描かれるものであり、以下、「打音曲
面」という。

【００５０】図５は、図１に示すコンクリート打音検査
装置１００の画像表示部４に表示される打音解析空間に
おける打音曲面を示す概念図である。また、打音曲面
は、ｘｙ平面（打音継続時間ｘ軸と打音周波数ｙ軸によ
って決定される平面。以下、「打音継続時間・周波数平
面」という。）の上に、音の強さｚの値の等しい箇所を
等高線で結んで表示してもよい。図６は、そのようにｘ
ｙ平面にｚ値を等高線表示した図のうち、コンクリート
部材の劣化を評価する場合の特徴的形状を説明する概念
図である。

【００５１】出願人らは、コンクリート部材（図示せ
ず）の表面を打撃した際に発生する打音を、上記したコ
ンデンサマイクロフォン１で検出し、信号処理部２で信
号処理した後、解析部３で上記の時間・周波数分析を行
い、打音曲面を画像表示部４に表示させる室内実験及び
現場試験を多数行った結果、ｘｙ平面にｚ値を等高線表
示するようにして打音曲面を表示した場合の形状と、コ
ンクリート部材の劣化状態との間に一定の関連性がある
ことを発見した。

【００５２】すなわち、図６に示すように、コンクリー
ト部材に劣化部分が存在する場合には、その劣化の種類
や程度に応じて、打音曲面には、「Ａゾーン」、「Ｂゾ
ーン」、「Ｃゾーン」として示される特徴的な領域が現
れる。以下、これらについて説明を行う。

【００５３】図６に示すＡゾーンは、ｘｙ平面のうち、
打音の継続時間ｘが短く、かつ周波数ｙが高い領域、す
なわち、ｘｙ平面の縦軸（周波数軸）付近の上方、換言
すれば、ｘｙ平面の左上部付近に現れる。実験の結果、
コンクリート部材の強度が高い場合には、Ａゾーンは、
ｙ軸付近で、かつｘｙ平面のかなり上方に現れた。一
方、コンクリート部材の強度が低い場合には、Ａゾーン
は、ｙ軸付近だが、ｙ方向の位置は低くなる。そして、
コンクリート部材の強度が非常に低くなると、Ａゾーン
のｙ方向の高さ位置は、さらに低い位置となることが、
実験によって明らかになった。このことから、このＡゾ
ーンの位置の周波数（ｙ値）は、コンクリート部材の持
っている強度の程度を示している、と考えられる。実験
結果によれば、コンクリート部材の圧縮強度が約２０Ｍ
Ｐａ（メガパスカル）の場合、Ａゾーンの周波数ｙは約
１．４〜１１．０ｋＨｚ程度であった。また、打音の継
続時間ｘについて見ると、例えば、周波数が２．８ｋＨ
ｚのとき、打音データの取り込み開始時点から約１ｍｓ
ｅｃで最大値に到達し、その後１ｍｓｅｃでピークは終
了した。したがって、Ａゾーンの時間範囲は、ｘ＝０の
時点（打音データ取り込み時点）から約２ｍｓｅｃ程度
を考慮すればよいと考えられる。

【００５４】次に、図６に示すＢゾーンは、ｘｙ平面の
うち、打音の継続時間ｘがやや短く、かつ周波数ｙがほ
ぼ中間の領域、すなわち、ｘｙ平面の縦軸（周波数軸）
にやや近い中間の部分、換言すれば、ｘｙ平面の左半分
の中央付近に現れる。実験の結果、コンクリート部材の
内部のある箇所において、主として粗骨材が取り残さ
れ、細骨材やセメント分が他へ流出して空隙となったよ
うな状態となった部分、いわゆる「ジャンカ」と呼ばれ
る部分が存在する場合には、Ａゾーンの下方にＢゾーン
が現れることが多かった。このＢゾーンの音は、実際に
聴取すると、「グシャッ」というように聞こえる。この
ことから、このＢゾーンが現れた場合は、コンクリート
部材の内部に、ジャンカ、コールドジョイントのような
何らかの欠陥が存在していることを示している、と考え
られる。実験結果によれば、コンクリート部材の圧縮強
度が約２０ＭＰａで内部にジャンカが存在する場合、Ｂ
ゾーンの周波数ｙは約３４５Ｈｚ〜１．４ｋＨｚ程度で
あり、打音の継続時間ｘは１５ｍｓｅｃ程度であった。

【００５５】次に、図６に示すＣゾーンは、ｘｙ平面の
うち、打音の継続時間ｘはほぼ全域に及んでおり、かつ
周波数ｙが低い領域、すなわち、ｘｙ平面の横軸（打音
継続時間軸）に沿った下方の部分、換言すれば、ｘｙ平
面の下半分に現れる。実験の結果、コンクリート部材の
支持条件、例えば、コンクリート部材の下部が支持され
ている場合、下面全体が支持されているのではなく、コ
ンクリート部材の一部のみが支持されている場合、例え
ば、コンクリート部材の両端が単純支持されているよう
な場合には、横方向（ｘ軸方向）に長く延びる顕著なＣ
ゾーンが現れることが多かった。また、コンクリート部
材の支持条件が良好となり、例えばコンクリート部材の
下部の部分の支持箇所が増えると、Ｃゾーンのｘ軸方向
の長さは短くなることがわかった。このことから、この
Ｃゾーンは、コンクリート部材の背後の支持状態の程度
を示している、と考えられる。実験結果によれば、コン
クリート部材の圧縮強度が約２０ＭＰａで単純支持条件
の場合、Ｃゾーンは周波数約８６Ｈｚ程度を中心とする
領域であり、打音の継続時間ｘは５０ｍｓｅｃ程度まで
残っていた。

【００５６】上記のことを踏まえ、このコンクリート打
音検査装置１００の解析部３では、上記したＡ、Ｂ、Ｃ
ゾーンの存在を検出し、その程度を判別し評価すること
としている。以下、その内容について、詳細に説明す
る。

【００５７】まず、Ａゾーンの検出とその評価について
説明する。上記したＡゾーンの性質から、解析部３の解
析においては、「Ａゾーンは、打音開始時（ｘ＝０の時
点）から２ｍｓｅｃの時間範囲内に現れる。」と設定し
た。そして、下記のような計算や処理を行った。

【００５８】最初に、各周波数の横線である周波数線
（ｘ軸に平行な線）上の打音実効曲線のそれぞれについ
て、打音開始時（ｘ＝０）からｘ＝２ｍｓｅｃまでの積
分値（ｘが０と２ｍｓｅｃの間の打音実効曲線とｘｙ平
面との間の略台形状の部分の面積）を算出する。これに
より、例えば、周波数ｆ１の場合の面積がｓ１、周波数
ｆ２の場合の面積がｓ２、周波数ｆ３の場合の面積がｓ
３、…、周波数ｆｉの場合の面積がｓｉ、…、周波数ｆ
ｎ−１の場合の面積がｓｎ−１、周波数ｆｎの場合の面
積がｓｎ、というような値が求められる。

【００５９】次に、これらの面積の総和ｖ１＝Σｓｉを
求める。次に、各周波数の面積ｓｉに、その周波数ｆｉ
を乗じて得た積（ｓｉ×ｆｉ）の総和ｖ２＝Σ（ｓｉ×
ｆｉ）を求める。そして、値ｖ２を値ｖ１で除した商ｖ
３＝（ｖ２／ｖ１）を算出する。この値ｖ３は、仮想の
周波数を表しており、これは、図７（Ａ）のＡゾーンの
重心に相当する周波数ｙ_ga（以下、「Ａゾーン重心周波
数」という。）に等しいと考えられる。また、打音開始
から２ｍｓｅｃの時間は、図７（Ａ）における第１打音
継続時間ｘ１に相当している。また、打音開始から２ｍ
ｓｅｃまでの時間領域は、特許請求の範囲における第１
領域に相当している。

【００６０】したがって、Ａゾーンの性質より、Ａゾー
ン重心周波数ｙ_gaが、ある周波数値ｙ_tよりも低い場合
には、そのコンクリート部材の打撃点付近の強度は、所
定値よりも低いと考えられる。この場合の所定値がコン
クリートの設計強度と等しくなるようにある周波数値ｙ
_tを設定すれば、コンクリート部材の打撃点付近は「強
度が劣化している」と判断することができる。以下、こ
のときのｙ_tを「判別周波数」という。判別周波数ｙ
_tは、例えば、１０００〜４０００Ｈｚ（１〜４ｋＨ
ｚ）といった範囲の値となると考えられる。

【００６１】本実施形態のコンクリート打音検査装置１
００の解析部３では、図８（Ａ）に示すような評価画面
の画像データを作成し、画像表示部４に出力して表示さ
せるようにしている。すなわち、「Ａゾーン評価」とし
て、赤色のバーＣ１と、黄色のバーＣ２と、緑色のバー
Ｃ３がそれぞれ隣接して表示される。ここに、赤色バー
Ｃ１は、危険な（劣化した）範囲を表現している。ま
た、黄色バーＣ２は、注意（警戒）すべき範囲を表現し
ている。また、緑色バーＣ３は、良好な（劣化のおそれ
の無い）範囲を表現している。

【００６２】ここで、赤色のバーＣ１と黄色のバーＣ２
の境界の値は、例えば３０００（Ｈｚ）に設定されてい
る。また、黄色のバーＣ２と緑色のバーＣ３の境界の値
は、例えば６０００（Ｈｚ）に設定されている。これら
のうち、値が３０００の境界線は、劣化の判別基準とな
る判別周波数を表している。そして、上記のようにして
演算された値ｖ３（又はＡゾーン重心周波数ｙ_ga）の値
が、スコア欄Ｗ１に、例えば「５２４６」などと表示さ
れる。また、このスコア欄Ｗ１の数値に相当する位置
に、黒色の評価線Ｌ１が表示される。評価線Ｌ１は、目
立つように、点滅表示させてもよい。図８（Ａ）の場合
は、評価線Ｌ１が黄色バーＣ２の範囲にあることを示し
ている。このような画像表示により、このコンクリート
打音検査装置１００の使用者は、コンクリート部材の強
度の劣化程度を数値的又は感覚的に判断することができ
る。

【００６３】次に、Ｂゾーンの検出とその評価について
説明する。Ｂゾーンの評価にあたっては、下記のような
計算や処理を行った。

【００６４】各周波数における横線である周波数線（ｘ
軸に平行な線）の上における打音実効曲線について、そ
の最大値を検出する。例えば、周波数ｆ１の場合の打音
実効曲線の最大値をｈ１とする。次に、打音実効曲線の
上で、その値が、ｈ１に対して所定の比率（本実施形態
の場合は５％）となる値まで減衰したときのｈ１からの
経過時間を「有効減衰時間」と定義し、ｔ_d1で表すこと
にする。また、同様にして、周波数ｆ２の場合の有効減
衰時間ｔ_d2を求め、以下、同様に、ｉ番目の周波数ｆｉ
における有効減衰時間ｔ_diを求め、最後の（ｎ番目の）
周波数ｆｎにおける有効減衰時間ｔ_dnまで求める。

【００６５】次に、これらの有効減衰時間の加重平均値
ｖ４＝（Σｔ_di）／ｎを求める。この値は、仮想の時間
を表しており、これは、図７（Ｂ）のＢゾーンの重心に
相当する時間ｘ_gb（以下、「Ｂゾーン重心時間」とい
う。）に等しいと考えられる。なお、Ｂゾーンは、第１
周波数ｙ１以下の領域（第２領域）に現れるはずである
が、周波数の高い領域での有効減衰時間ｔ_diの値は非常
に小さいと考えられるため、周波数の高い領域の成分
は、Ｂゾーン重心時間ｘ_gbにはほとんど寄与しないと考
えられ、結果的に、有効減衰時間の加重平均値ｖ４は、
第１周波数ｙ１以下の領域を対象とすることとなる、と
考えられる。

【００６６】したがって、Ｂゾーンの性質より、Ｂゾー
ン重心時間ｘ_gbが、ある時間値ｘ_t1よりも大きい場合に
は、そのコンクリート部材の打撃点付近の内部に欠陥が
存在すると考えられる。この場合の所定値が、内部にジ
ャンカが存在する場合、あるいは内部にコールドジョイ
ントが存在する場合と等しくなるようにある時間値ｘ _t1
を設定すれば、コンクリート部材の打撃点付近に「内部
欠陥が存在する」と判断することができる。以下、この
ときのｘ_t1を「第１判別時間」という。第１判別時間ｘ
_t1は、例えば、１０〜１５ｍｓｅｃといった範囲の値と
なると考えられる。

【００６７】本実施形態のコンクリート打音検査装置１
００の解析部３では、図８（Ｂ）に示すような評価画面
の画像データを作成し、画像表示部４に出力して表示さ
せるようにしている。すなわち、「Ｂゾーン評価」とし
て、緑色のバーＣ４と、黄色のバーＣ５と、赤色のバー
Ｃ６がそれぞれ隣接して表示される。ここに、赤色バー
Ｃ６は、危険な（内部欠陥のある）範囲を表現してい
る。また、黄色バーＣ５は、注意（警戒）すべき範囲を
表現している。また、緑色バーＣ４は、良好な（内部欠
陥のおそれの無い）範囲を表現している。

【００６８】ここで、赤色のバーＣ６と黄色のバーＣ５
の境界の値は、例えば８（ｍｓｅｃ）に設定されてい
る。また、黄色のバーＣ５と緑色のバーＣ４の境界の値
は、例えば３（ｍｓｅｃ）に設定されている。これらの
うち、値が８の境界線は、内部欠陥の判別基準となる第
１判別時間を表している。そして、上記のようにして演
算された値ｖ４（又はＢゾーン重心時間ｘ_gb）の値が、
スコア欄Ｗ２に、例えば「２．５」などと表示される。
また、このスコア欄Ｗ２の数値に相当する位置に、黒色
の評価線Ｌ２が表示される。評価線Ｌ２は、目立つよう
に、点滅表示させてもよい。図８（Ｂ）の場合は、評価
線Ｌ２が緑色バーＣ４の範囲にあることを示している。
このような画像表示により、このコンクリート打音検査
装置１００の使用者は、コンクリート部材の内部欠陥の
程度を数値的又は感覚的に判断することができる。

【００６９】次に、Ｃゾーンの検出とその評価について
説明する。Ｃゾーンの評価にあたっては、下記のような
計算や処理を行った。

【００７０】各周波数における横線である周波数線（ｘ
軸に平行な線）の上における打音実効曲線について、そ
の最大値を検出する。例えば、周波数ｆ１の場合の打音
実効曲線の最大値をｈ１とする。次に、打音実効曲線の
上で、その値が、ｈ１に対して所定の比率（本実施形態
の場合は５％）となる値まで減衰したときのｈ１からの
経過時間を「有効減衰時間」と定義し、ｔ_d1で表すこと
にする。また、同様にして、周波数ｆ２の場合の有効減
衰時間ｔ_d2を求め、以下、同様に、ｉ番目の周波数ｆｉ
における有効減衰時間ｔ_diを求め、最後の（ｎ番目の）
周波数ｆｎにおける有効減衰時間ｔ_dnまで求める。

【００７１】次に、これらの有効減衰時間のうち、最大
のものｔ_dmaxを検出する。この値は、仮想の時間を表し
ており、これは、図７（Ｃ）のＣゾーンの上端（右端）
に相当する時間ｘ_ec（以下、「Ｃゾーン上端時間」とい
う。）に等しいと考えられる。なお、Ｃゾーンは、第２
周波数ｙ２以下の領域（第３領域）に現れるはずである
が、周波数の高い領域での有効減衰時間ｔ_diの値は非常
に小さいと考えられるため、周波数の高い領域の成分
は、Ｃゾーン上端時間ｘ_ecにはほとんど寄与しないと考
えられ、結果的に、第２周波数ｙ２以下の領域を対象と
することとなる、と考えられる。

【００７２】したがって、Ｃゾーンの性質より、Ｃゾー
ン上端時間ｘ_ecが、ある時間値ｘ_t2よりも大きい場合に
は、そのコンクリート部材の打撃点付近に背後の支持状
態が不良な箇所が存在すると考えられる。この場合の所
定値が、内部に空洞部が存在する場合などと等しくなる
ようにある時間値ｘ_t2を設定すれば、コンクリート部材
の打撃点付近の「支持状態が不良である」と判断するこ
とができる。以下、このときのｘ_t2を「第２判別時間」
という。第２判別時間ｘ_t2は、例えば、１５〜５０ｍｓ
ｅｃといった範囲の値となると考えられる。

【００７３】本実施形態のコンクリート打音検査装置１
００の解析部３では、図８（Ｃ）に示すような評価画面
の画像データを作成し、画像表示部４に出力して表示さ
せるようにしている。すなわち、「Ｃゾーン評価」とし
て、緑色のバーＣ７と、黄色のバーＣ８と、赤色のバー
Ｃ９がそれぞれ隣接して表示される。ここに、赤色バー
Ｃ９は、危険な（支持状態の不良な）範囲を表現してい
る。また、黄色バーＣ７は、注意（警戒）すべき範囲を
表現している。また、緑色バーＣ６は、良好な（支持不
良のおそれの無い）範囲を表現している。

【００７４】ここで、赤色のバーＣ９と黄色のバーＣ８
の境界の値は、例えば２０（ｍｓｅｃ）に設定されてい
る。また、黄色のバーＣ７と緑色のバーＣ６の境界の値
は、例えば１０（ｍｓｅｃ）に設定されている。これら
のうち、値が２０の境界線は、支持不良の判別基準とな
る第２判別時間を表している。そして、上記のようにし
て演算されたＣゾーン上端時間ｘ_ecの値が、スコア欄Ｗ
３に、例えば「２３．１」などと表示される。また、こ
のスコア欄Ｗ３の数値に相当する位置に、黒色の評価線
Ｌ３が表示される。評価線Ｌ３は、目立つように、点滅
表示させてもよい。図８（Ｃ）の場合は、評価線Ｌ３が
赤色バーＣ９の範囲にあることを示している。このよう
な画像表示により、このコンクリート打音検査装置１０
０の使用者は、コンクリート部材の支持不良の程度を数
値的又は感覚的に判断することができる。

【００７５】次に、打音検査の総合評価について説明す
る。総合評価にあたっては、下記のような計算や処理を
行った。

【００７６】まず、各周波数における横線である周波数
線（ｘ軸に平行な線）の上における打音実効曲線につい
て、スプライン補間を行う前の離散値を読み出す。次
に、打音開始時点（ｘ＝０）から４０ｍｓｅｃの期間の
全部の離散値を、ある周波数について総和する。次に、
この総和を、すべての（ｎ個の）周波数について、総和
する。この総和値をＳ_f,40とする。次に、スプライン補
間前の各離散値を、この総和値Ｓ_f,40で除することによ
り正規化を行う。

【００７７】次に、時間軸（ｘ軸）方向に、打音開始時
点（ｘ＝０）では、値が「＋１」となり、打音開始時点
（ｘ＝０）から４０ｍｓｅｃ後の時点では、値が「−
１」となるような１次直線（以下、「時間方向重み係数
直線」という。）を求める。すなわち、時間方向の重み
付け係数は、時間値が大きくなるほど小さくなり、最後
は負の値となる。

【００７８】各周波数における横線である周波数線（ｘ
軸に平行な線）の上において、離散値に、その値に対応
する位置の時間方向重み係数直線の値を乗じて、「重み
付け離散値」を求める。そして、各周波数における周波
数線ごとに、重み付け離散値の総和を計算する。すなわ
ち、周波数が小さい順に、周波数ｆ１の場合の重み付け
離散値の総和である時間方向和をσ１とし、周波数ｆ２
の場合の重み付け離散値の総和である時間方向和をσ２
とし、…、以下同様にして周波数ｆｉの場合の重み付け
離散値の総和である時間方向和をσｉとし、…、周波数
ｆｎ−１の場合の重み付け離散値の総和である時間方向
和をσｎ−１とし、周波数ｆｎの場合の重み付け離散値
の総和である時間方向和をσｎとする。

【００７９】次に、周波数が最も高い周波数ｆｎの場合
の周波数方向重み付け係数ｋｎを１とし、次に高い周波
数ｆｎ−１の場合の周波数方向重み付け係数ｋｎ−１を
１／２とし、次に高い周波数ｆｎ−２の場合の周波数方
向重み付け係数ｋｎ−２を１／４とし、…、周波数ｆｉ
の場合の周波数方向重み付け係数ｋｉを１／（２^n-i）
とし、…、周波数ｆ３の場合の周波数方向重み付け係数
ｋ３を１／（２^n-3）とし、周波数ｆ２の場合の周波数
方向重み付け係数ｋ２を１／（２^n-2）とし、最も低い
周波数ｆ１の場合の周波数方向重み付け係数ｋ１を１／
（２^n-1）とする。すなわち、周波数方向の重み付け係
数ｋｉは、周波数が高くなるほど正の値で大きくなる。

【００８０】次に、上記した周波数ｆｉの場合の時間方
向和σｉに、周波数方向の重み付け係数ｋｉを乗じ、す
べての（ｎ個の）周波数について、これらの積の総和を
求め、これを総合評価値とする。そして、総合評価値が
大きいほど、コンクリート部材は良好な状態であると評
価する。すなわち、総合評価においては、打音継続時間
が長いものほど評価が小さくなるように重み付けを大き
くし、かつ、周波数が高いものほど評価が大きくなるよ
うに重み付けを大きくしている。

【００８１】本実施形態のコンクリート打音検査装置１
００の解析部３では、図８（Ｄ）に示すような評価画面
の画像データを作成し、画像表示部４に出力して表示さ
せるようにしている。すなわち、「総合評価」として、
赤色のバーＣ１０と、黄色のバーＣ１１と、緑色のバー
Ｃ１２がそれぞれ隣接して表示される。ここに、赤色バ
ーＣ１０は、危険な（コンクリート部材の品質に問題が
ある）範囲を表現している。また、黄色バーＣ１１は、
注意（警戒）すべき範囲を表現している。また、緑色バ
ーＣ１２は、良好な（コンクリート部材の品質に問題の
無い）範囲を表現している。

【００８２】ここで、赤色のバーＣ１０と黄色のバーＣ
１１の境界の値、あるいは、黄色のバーＣ１１と緑色の
バーＣ１２の境界の値は、適宜の値に設定されている。
例えば、赤色のバーＣ１０と黄色のバーＣ１１の境界の
値は、負の値となる場合もある。そして、上記のように
して演算された総合評価値が、スコア欄Ｗ４に、例えば
「３２」などと表示される。また、このスコア欄Ｗ４の
数値に相当する位置に、黒色の評価線Ｌ４が表示され
る。評価線Ｌ４は、目立つように、点滅表示させてもよ
い。図８（Ｄ）の場合は、評価線Ｌ４が緑色バーＣ１２
の範囲にあることを示している。このような画像表示に
より、このコンクリート打音検査装置１００の使用者
は、コンクリート部材の総合評価の程度を数値的又は感
覚的に判断することができる。

【００８３】上記のように構成することにより、本実施
形態のコンクリート打音検査装置１００は、以下のよう
な利点を有している。

【００８４】一定の条件でコンクリート部材を打撃し、
その際に発生する打音を所定の論理で処理し、評価値を
算出して強度劣化等の評価を行うため、検査者には特に
経験等は不要であり、診断結果に検査担当者の個人差
（結果のバラツキ）が生じることがなく、診断結果とし
て定量的な評価を容易に下すことができる、といった利
点がある。

【００８５】上記の実施形態において、解析部３の図示
しないＣＰＵは、特許請求の範囲における時間・周波数
分析手段、及び評価手段に相当している。

【００８６】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発
明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に
同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、い
かなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。

【００８７】例えば、上記実施形態においては、音響検
出手段としてコンデンサマイクロフォンを例に挙げて説
明したが、本発明はこれには限定されず、他の構成の音
響検出手段、例えば、エレクトレットマイクロフォン等
であってもよい。

【００８８】また、上記実施形態においては、時間・周
波数分析の手法としてウェーヴレット逆変換を例に挙げ
て説明したが、本発明はこれには限定されず、他の時間
・周波数分析手法、例えば、短時間フーリエ逆変換（Ｓ
ＴＦＴ：ＳｈｏｒｔＴｉｍｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒ
ａｎｓｆｏｒｍ）、ウィグナー分布（ＷＤ：Ｗｉｇｎｅ
ｒＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）等を採用してもよい。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンクリート部材の打音を音響検出手段により検出し、
データをデータ変換手段によりディジタル波形データに
変換し、時間・周波数分析手段によって時間・周波数分
析することにより、打音継続時間ｘと打音周波数ｙと打
音強さｚからなる打音分析データ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出
し、打音分析データを３次元の打音解析空間にプロット
して得られる打音曲面の形状を判別することによりコン
クリート部材の劣化の有無及び程度を評価するように構
成したので、一定の条件でコンクリート部材を打撃し、
その際に発生する打音を所定の論理で処理し、評価値を
算出して強度劣化等の評価を行うため、検査者には特に
経験等は不要であり、診断結果に検査担当者の個人差
（結果のバラツキ）が生じることがなく、診断結果とし
て定量的な評価を容易に下すことができる、といった利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるコンクリート打音検
査装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すコンクリート打音検査装置の解析部
におけるウェーヴレット逆変換に用いられるウェーヴレ
ットの一例を示す図である。

【図３】打音の波形データとウェーヴレットとの関係を
説明する概念図である。

【図４】打音の波形データと逆ウェーヴレット変換との
関係を説明する概念図である。

【図５】図１に示すコンクリート打音検査装置の画像表
示部に表示される打音解析空間における打音曲面を示す
概念図である。

【図６】図１に示すコンクリート打音検査装置の画像表
示部に表示される打音曲面を打音継続時間・周波数平面
の上に等高線表示した図のうち、コンクリート部材の劣
化を評価する場合の特徴的形状を説明する概念図であ
る。

【図７】図１に示すコンクリート打音検査装置における
Ａ〜Ｃゾーンの評価方法を説明する概念図である。

【図８】図１に示すコンクリート打音検査装置の画像表
示部に表示される打音検査結果の評価画面の例を示す概
念図である。

【符号の説明】

１コンデンサマイクロフォン２信号処理部３解析部４画像表示部５データ・指令入力部１００コンクリート打音検査装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G024 AD34 BA12 BA21 CA13 DA12 FA04 FA06 FA13 FA15 2G047 AA10 AB04 BA04 BC03 BC04 BC11 CA03 EA10 EA11 EA12 GG09 GG10 GG12 GG27 GG30 GG32 2G050 AA04 BA05 BA06 BA12 CA01 DA01 EB02 EC01 2G064 AA05 AB13 CC41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート部材の表面を打撃した際に
発生する打音を音響検出手段により検出し、検出された
打音のアナログ波形データをデータ変換手段によって時
間間隔Δｔでサンプリングするとともに打音波形振幅値
を離散化することによりディジタル波形データに変換
し、変換されたディジタル波形データを時間・周波数分
析手段によって時間・周波数分析することにより前記打
音の継続時間ｘと前記打音の周波数ｙと前記打音の強さ
ｚからなる打音分析データ（ｘ，ｙ，ｚ）を算出し、前
記打音分析データ（ｘ，ｙ，ｚ）を互いに直交するｘ軸
とｙ軸とｚ軸からなる３次元座標空間である打音解析空
間にプロットすることにより得られる打音曲面の形状を
判別することにより前記コンクリート部材の劣化の有無
及び程度を評価することを特徴とするコンクリート打音
検査方法。
【請求項２】請求項１記載のコンクリート打音検査方
法において、前記打音継続時間ｘの値が第１打音継続時間ｘ１以下と
なる第１領域での前記打音曲面であるＡゾーン曲面の重
心位置となる前記打音周波数ｙであるＡゾーン重心周波
数ｙ_gaが判別周波数ｙ_tよりも低い場合には、前記コン
クリート部材の打撃点付近に強度劣化箇所が存在すると
評価することを特徴とするコンクリート打音検査方法。
【請求項３】請求項１記載のコンクリート打音検査方
法において、前記打音周波数ｙの値が第１周波数ｙ１以下となる第２
領域での前記打音曲面であるＢゾーン曲面の重心位置と
なる前記打音継続時間ｘであるＢゾーン重心周波数ｘ_gb
が第１判別時間ｘ_t1よりも大きい場合には、前記打撃点
付近の前記コンクリート部材に内部欠陥が存在すると評
価することを特徴とするコンクリート打音検査方法。
【請求項４】請求項１記載のコンクリート打音検査方
法において、前記打音周波数ｙの値が第２周波数ｙ２以下となる第３
領域での前記打音曲面であるＣゾーン曲面の上端となる
前記打音継続時間ｘであるＣゾーン上端時間ｘ _ecが第２
判別時間ｘ_t2以上の場合には、前記コンクリート部材の
背後の支持状態が不良な箇所が存在すると評価すること
を特徴とするコンクリート打音検査方法。
【請求項５】請求項１記載のコンクリート打音検査方
法において、前記打音分析データのうち、各周波数線上の打音強さデ
ータのそれぞれに、前記打音継続時間値が大きくなるに
つれて小さくなるように重み付けする時間方向重み付け
係数を乗じた積の総和である時間方向和を演算し、各時
間方向和のそれぞれに、前記周波数値が大きくなるにつ
れて大きくなるように重み付けする周波数方向重み付け
係数を乗じた積の総和である総合評価値を演算し、前記
総合評価値が総合評価判別値以下の場合には、前記コン
クリート部材の品質に問題があると総合評価することを
特徴とするコンクリート打音検査方法。
【請求項６】コンクリート部材の表面を打撃した際に
発生する打音を検出する音響検出手段と、検出された打音のアナログ波形データを時間間隔Δｔで
サンプリングするとともに打音波形振幅値を離散化する
ことによりディジタル波形データに変換するデータ変換
手段と、変換されたディジタル波形データを時間・周波数分析す
ることにより前記打音の継続時間ｘと前記打音の周波数
ｙと前記打音の強さｚからなる打音分析データ（ｘ，
ｙ，ｚ）を算出する時間・周波数分析手段と、前記打音分析データ（ｘ，ｙ，ｚ）を互いに直交するｘ
軸とｙ軸とｚ軸からなる３次元座標空間である打音解析
空間にプロットすることにより得られる打音曲面の形状
を視覚的に表示する表示手段を備えることを特徴とする
コンクリート打音検査装置。
【請求項７】請求項６記載のコンクリート打音検査装
置において、前記打音曲面の形状を判別することにより前記コンクリ
ート部材の劣化の有無及び程度を評価する評価手段を備
えることを特徴とするコンクリート打音検査装置。