JP2005148061A - 共振分析を使用した超音波探知装置及び超音波探知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンクリート内に埋め込まれたシース管内のグラウト材の充填度をコンクリート表面からの測定で検知する。
【解決手段】 解析装置１１は、複数個の受信信号の加算平均波Ｇ（ｔ）を得、基準時刻ｔ_Ｔ以降が１．０（減衰せず）、ｔ_Ｔより前が１．０未満（減衰）の時系列関数ＴＧＣ（ｔ）をｎｐ乗値（ｎｐは自然数）したものを前記加算平均波Ｇ（ｔ）に乗じてＧＡ（ｔ）＝｛ＴＧＣ（ｔ）｝^ｎｐ・Ｇ（ｔ）波を求め、ＧＡｊ（ｔ）をフーリエ変換してスペクトルＦＡｊ（ｆ）を求め、このＦＡｊ（ｆ）の各最大スペクトル値が１．０になるように基準化して｛ＦＡｊ（ｆ）｝^ｎｐを求め、これを重ねて表示し、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１）の全てが重ね描きされるスペクトルを反射波スペクトルと判断し、ｊの値が増す毎に、スペクトル値が増幅してくるスペクトルが得られた場合、シース管内の充填物が不足していることを把握する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート内に埋め込まれたシース管の内部グラウトの充填度をコンクリート表面からの測定で検知するための共振分析を使用した超音波探知装置及び超音波探知方法に関する。

プレストレストコンクリート構造物の建設においては、配筋されたコンクリート内部に鋼製又はポリエチレン製シース管を配置し、管内部に配されたＰＣ鋼棒を緊張した後、その内部にグラウト材（通常はセメントペースト）を注入する。このグラウト材は緊張されたＰＣ鋼棒の防錆及びコンクリート付着による応力伝達を目的とするために、シース管内に完全に充填されることが必要である。そのため、当該構造物の安全性確保のために、シース管内部にグラウト材が完全に充填されたか否かを探知する方法の確立が強く要望されている。

特開２０００−０８８８１９

しかしながら、従来、コンクリート内部に埋設されたシース管内にグラウト材が完全に充填されているか否かを、コンクリート表面で非破壊検査する方法は存在しなかった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、コンクリート内に埋め込まれたシース管内のグラウト材の充填度をコンクリート表面からの測定で検知することができる共振分析を使用した超音波探知装置及び超音波探知方法を提供することを目的とする。

本願第１発明に係る共振分析を使用した超音波探知装置は、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求め、基準時刻ｔ_Ｔ以降の時刻で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増する時系列関数ＴＧＣ（ｔ）をｎ５乗倍（ｎ５は１以上の整数）したものを前記加算平均波Ｇ（ｔ）に乗じてＧＡ（ｔ）＝｛ＴＧＣ（ｔ）｝^ｎ５・Ｇ（ｔ）波を求める際に、ｔ_Ｔの始点ｔ_１及び終点ｔ_２（ｔ_１＜ｔ_２）の間をｎ_Ｃ（ｎ_Ｃは１以上の整数）個に分割し、ｊを１以上の整数として表される（ｎ_Ｃ＋１）個のｔ_Ｔ（但し、ｔ_Ｔ＝ｔ_１＋｛（ｔ_２−ｔ_１）／ｎ_Ｃ｝×（ｊ−１）、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１））の各々について前記ＧＡ（ｔ）を算出し、これをＧＡ_ｊ（ｔ）とし、このＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換してスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）の各最大スペクトル値が１．０になるように基準化した後、ｎ_Ｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを重ねて表示し、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１）毎の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのスペクトル群の内、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１）の全てが重ね描きされるスペクトルを反射波スペクトルと判断し、ｊの値が増す毎に、スペクトル値が増幅してくるスペクトルが得られた場合、シース管内で共振波が生じていると判断し、シース管内の充填物が不足していることを把握することを特徴とする。

本願第２発明に係る共振分析を使用した超音波探知装置は、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求め、基準時刻ｔ_Ｔで１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、ｔ_Ｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）の時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を前記加算平均波Ｇ（ｔ）に乗じてＧＡ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ（ｔ）波を求める際に、ｔ_Ｔの始点ｔ_１及び終点ｔ_２（ｔ_１＜ｔ_２）の間をｎ_Ｃ（ｎ_Ｃは１以上の整数）個に分割し、ｊを１以上の整数として表される（ｎ_Ｃ＋１）個のｔ_Ｔ（但し、ｔ_Ｔ＝ｔ_１＋｛（ｔ_２−ｔ_１）／ｎ_Ｃ｝×（ｊ−１）、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１））の各々について前記ＧＡ（ｔ）を算出し、これをＧＡ_ｊ（ｔ）とし、このＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換してスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）の各最大スペクトル値を比較し、この内最も大きいスペクトル値が１．０になるように基準化した後、ｎ_Ｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを重ねて表示し、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１）毎の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのスペクトルの変化の推移で、シース管内の充填度を探知することを特徴とする。

本願第３発明に係る共振分析を使用した超音波探知装置は、音波_ＣＶ_Ｐ（縦波）のコンクリート内に深さｄ_Ｓで埋め込まれ管内に鋼棒が配置されたシース管（外径Φ_Ｓ）において、管内にグラウト材を連続的に注入する際に、その注入の精度をリアルタイムに検査する超音波装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定間隔で配置される超音波発信探触子及び受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子により受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求め、この加算平均波の取得を、前記グラウト材の注入開始時点を１回目の取得時点として、外部から与えられる所定の時刻間隔で２回目以降の加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ：ｎ_Ａはそれまでに取得済みの加算平均波の数）を取得する毎に、下記第１工程及び第２工程の分析を繰り返し行う手段を有し、
前記第１工程はシース管外径Φ_Ｓ、コンクリート音速_ＣＶ_Ｐ、シース管埋め込み深さｄ_Ｓの組み合わせ毎に整理されたｎ１、ｎ２、ｎ３、ｆ_Ａの係数表より、前記Φ_Ｓ、_ＣＶ_Ｐ、ｄ_Ｓと合致する０を含む１以上の整数ｎ１、ｎ２、ｎ３とｆ_Ａ値（Ｈｚ）を選定し、又はｎ１、ｎ２、ｎ３、ｆ_Ａ値を外部から与えた後、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸ（ｆがｆ_ＭＡＸ以上のときＦ_ｊ（ｆ）＝０とする）とし、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで１．０となる増加関数Ａ_１（ｆ）と、ｆ＝０で１．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで０．０となる減少関数Ａ_２（ｆ）と、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_Ａで１．０となる増加関数とｆ＝ｆ_Ａで１．０、ｆ≧２×ｆ_Ａで０．０となる減少関数ｔｐｍｐ組合せ関数Ａ_３（ｆ）とを用いて、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・｛Ａ_３（ｆ）｝^ｎ３・Ｆ_ｊ（ｆ）を算出し、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＡ_ｊ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを算出して、ＧＡ_ｊ（ｔ）を求めることであり、
前記第２工程は、外部から与えられる０を含む実数であるΔｔ（μ秒）を用い、基準時刻ｔ_Ｔで１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、ｔ_Ｔ〜ｔ＋Δｔの間の時刻で１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０．０（減少関数）である時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を用いて、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）×ＧＡ_ｊ（ｔ）を算出し、更にこのＧＢ_ｊ（ｔ）から、ＦＢ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＢ_ｊ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔを算出し、ｎｐを外部から与えられる１以上の整数として、ＦＢ_ｊ（ｆ）のｎｐ乗値｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを表示させ、ｊ＝１〜ｎ_Ａにおける｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの任意の極大値を示すスペクトル値がｊの増大に伴い減少又は増大していく時点をグラウトが進行していく段階と判断し、前記スペクトル値の減少又は増大が、ｊが増大していっても停止する状況になったとき、シース管内が完全にグラウトされたと判断することであることを特徴とする。

本願第４発明に係る共振分析を使用した超音波探知装置は、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を振動数分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求める処理を探知対象とする埋め込み深さが等しい複数（ｎ_Ａ個）のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子をその中心間距離をａ（ｍｍ）として配置し、加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を取得する第１工程と、基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、Δｔ（μ秒）を所定値とし、ｔ_Ｔ〜ｔ_Ｔ＋Δｔの間を１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）とする時刻関数ＴＧＣＸ（ｔ）を、ｎ５乗倍し（ｎ５は１以上の整数）、これに前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）を乗じて、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝（ＴＧＣＸ（ｔ））^ｎ５・Ｇ_ｊ（ｔ）波を求めた後、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、ＦＡ_ｊ（ｆ）をＦＡ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＡ_ｊ（ｔ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｔで計算し、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを計算する第２工程と、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの中で最も大きいスペクトル値を１．０とする基準化を行って｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを比較表示し、特定の振動数ｆ_Ｄ１位置に大きなスペクトル値のスペクトルが立ち上がる１つ又は複数のシース（ｊ＝ｋ）がある場合、この１つ又は複数のＧ_ｋ（ｔ）の加算平均波を得たシースの内部が空又は充填不足と判断する第３工程とを有することを特徴とする。

本願第５発明に係る共振分析を使用した超音波探知装置は、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を振動数分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求める処理を探知対象とする埋め込み深さが等しい複数（ｎ_Ａ個）のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子をその中心間距離をａ（ｍｍ）として配し、加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を取得する第１工程と、基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、Δｔを所定値としてｔ_Ｔ〜（ｔ_Ｔ＋Δｔ）の間を１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）とする時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を、前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）波に乗じて、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ_ｊ（ｔ）波を求めた後、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＡ_ｊ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔを演算し、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを計算する第２工程とを有し、前記第２工程は、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示をｊ毎に｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの最大スペクトル値を１．０に基準化して行う第１解析部と、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示を｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ個々の最大スペクトル値をＳ_ｊとし、Ｓ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）の中で最も大きい値をＳ_ＭＡＸとしたとき、Ｓ_ＭＡＸを１．０に基準化して行う第２解析部とを有することを特徴とする。

本願第６発明に係る超音波探知方法は、音波_ＣＶ_ｐ（縦波）のコンクリート内に深さｄ_Ｓで埋め込まれ管内に鋼棒が配置されたシース管（外径Φ_Ｓ）において、管内にグラウト材を連続的に注入する際に、その注入の精度をリアルタイムに検査する超音波探知方法において、超音波発信探触子及び受信探触子を前記シース管の上方のコンクリート面に所定間隔で配置し、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子により受信するように制御し、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求め、この加算平均波の取得を、前記グラウト材の注入開始時点を１回目の取得時点として、外部から与えられる所定の時刻間隔で２回目以降の加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ：ｎ_Ａはそれまでに取得済みの加算平均波の数）を取得する毎に、下記第１工程及び第２工程の分析を繰り返し行い、
前記第１工程はシース管外径Φ_Ｓ、コンクリート音速_ＣＶ_Ｐ、シース管埋め込み深さｄ_Ｓの組み合わせ毎に整理されたｎ１、ｎ２、ｎ３、ｆ_Ａの係数表より、前記Φ_Ｓ、_ＣＶ_Ｐ、ｄ_Ｓと合致する０を含む１以上の整数ｎ１、ｎ２、ｎ３とｆ_Ａ値（Ｈｚ）を選定し、又はｎ１、ｎ２、ｎ３、ｆ_Ａ値を外部から与えた後、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸ（ｆがｆ_ＭＡＸ以上のときＦ_ｊ（ｆ）＝０とする）とし、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで１．０となる増加関数Ａ_１（ｆ）と、ｆ＝０で１．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで０．０となる減少関数Ａ_２（ｆ）と、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_Ａで１．０となる増加関数とｆ＝ｆ_Ａで１．０、ｆ≧２×ｆ_Ａで０．０となる減少関数との組合せ関数Ａ_３（ｆ）とを用いて、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・｛Ａ_３（ｆ）｝^ｎ３・Ｆ_ｊ（ｆ）を算出し、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＡ_ｊ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを算出して、ＧＡ_ｊ（ｔ）を求めることであり、
前記第２工程は、外部から与えられる０を含む実数であるΔｔ（μ秒）を用い、基準時刻ｔ_Ｔで１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、ｔ_Ｔ〜ｔ＋Δｔの間の時刻で１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０．０（減少関数）である時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を用いて、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）×ＧＡ_ｊ（ｔ）を算出し、更にこのＧＢ_ｊ（ｔ）から、ＦＢ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＢ_ｊ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔを算出し、ｎｐを外部から与えられる１以上の整数として、ＦＢ_ｊ（ｆ）のｎｐ乗値｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを表示させ、ｊ＝１〜ｎ_Ａにおける｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの任意の極大値を示すスペクトル値がｊの増大に伴い減少又は増大していく時点をグラウトが進行していく段階と判断し、前記スペクトル値の減少又は増大が、ｊが増大していっても停止する状況になったとき、シース管内が完全にグラウトされたと判断することであることを特徴とする。

本願第７発明に係る超音波探知方法は、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を振動数分析により検査する超音波探知方法において、超音波発信探触子及び超音波受信探触子を、前記シース管の上方のコンクリート面に、探知対象とする埋め込み深さが等しい複数（ｎ_Ａ個）のシース毎に、このシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子の中心間距離をａ（ｍｍ）として配置して超音波探知する方法であって、
前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求める処理を、
加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を取得する第１工程と、
基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、Δｔ（μ秒）を所定値とし、ｔ_Ｔ〜ｔ_Ｔ＋Δｔの間を１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）とする時刻関数ＴＧＣＸ（ｔ）を、ｎ５乗倍し（ｎ５は１以上の整数）、これに前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）を乗じて、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝（ＴＧＣＸ（ｔ））^ｎ５・Ｇ_ｊ（ｔ）波を求めた後、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、ＦＡ_ｊ（ｆ）をＦＡ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＡ_ｊ（ｔ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｔで計算し、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを計算する第２工程と、
｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの中で最も大きいスペクトル値を１．０とする基準化を行って｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを比較表示し、特定の振動数ｆ_Ｄ１位置に大きなスペクトル値のスペクトルが立ち上がる１つ又は複数のシース（ｊ＝ｋ）がある場合、この１つ又は複数のＧ_ｋ（ｔ）の加算平均波を得たシースの内部が空又は充填不足と判断する第３工程とにより行うことを特徴とする。

本願第８発明に係る超音波探知方法は、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を振動数分析により検査する超音波探知方法において、超音波発信探触子及び超音波受信探触子を、前記シース管の上方のコンクリート面に、探知対象とする埋め込み深さが等しい複数（ｎ_Ａ個）のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子の中心間距離をａ（ｍｍ）として配置して超音波探知する方法であって、
前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求める処理は、
加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を取得する第１工程と、
基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、Δｔを所定値としてｔ_Ｔ〜（ｔ_Ｔ＋Δｔ）の間を１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）とする時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を、前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）波に乗じて、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ_ｊ（ｔ）波を求めた後、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＡ_ｊ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔを演算し、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを計算する第２工程とを有し、
前記第２工程は、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示をｊ毎に｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの最大スペクトル値を１．０に基準化して行う第１解析部と、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示を｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ個々の最大スペクトル値をＳ_ｊとし、Ｓ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）の中で最も大きい値をＳ_ＭＡＸとしたとき、Ｓ_ＭＡＸを１．０に基準化して行う第２解析部とにより行うことを特徴とする。

本発明によれば、コンクリート内に埋め込まれたシース管内に充填物が充填されているか、又は充填不足が存在するかを、コンクリート表面からの測定で検知することができ、また、この充填度も検知することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の実施形態に係る超音波探知装置を示すブロック図である。この超音波探知装置の回路構成は全ての実施形態に該当し、各実施形態における相違点は、固定ディスク２５内に格納されたソフトウエアと、コントロール回路２０における超音波の発信態様である。

被探知体３０の表面に発信探触子４と受信探触子５が接触するように配置される。そして、発信探触子４には超音波探知装置の電流供給回路２３から電流が供給され、発信探触子４から超音波が発信し、被探知体３０内に入射する。また、受信探触子５が受信した超音波信号は、解析装置１１に入力されて、後述のようにして解析される。この解析装置１１においては、受信探触子５の受信信号がアンプ回路１５により増幅されてフィルタ回路１６に入力され、このフィルタ回路１６により後述のごとくしてフィルタリングを受けた信号がＡＤＣ（アナログディジタル変換回路）１７によりデジタル信号に変換され、ゲートアレイ１８を介してＣＰＵ（中央演算装置）１９に入力される。ＨＤ（ハードディスク）２５には解析処理アプリケーションソフトウエアと、ＣＰＵ１９により演算処理された時系列データが保存される。また、この解析結果は表示装置１２にも入力されて表示される。更に、必要な情報がキーボード２７からＣＰＵ１９に入力されるようになっている。メモリ２６はＣＰＵ１９が演算する際にデータを一時的に格納するために使用される。また、ＣＰＵ１９からコントロール回路２０に制御信号が出力され、コントロール回路２０はアンプ回路１５、フィルタ回路１６、ＡＤＣ１７、ゲートアレイ１８及び電流供給回路２３に作動指令信号を出力する。

電流供給回路２３は同軸ケーブル３１を介して発信探触子４に接続されている。発信探触子４には、図３に示すように、基盤化したステップ型電圧発生器１３と振動子２８とが内蔵されている。ステップ型電圧発生器１３には、図２に示すように、ステップ電圧駆動回路２１及びステップ電圧発生回路２２が設けられており、ステップ電圧駆動回路２１で発生するステップ関数型電圧を振動子２８に印加する。

超音波を被探知体３０に入力する都度、受信探触子５で受信波を得る。この受信波は同軸ケーブル３２を介して、解析装置１１のアンプ回路１５へ電圧の時間変動データとして送られる。アンプ回路１５へ送られた前記時間変動データは、フィルタ回路１６を経由してＡＤＣ１７に達する電圧のアナログ量がＡＤＣ１７によりデジタル量に変換され、ゲートアレイ１８を介してＣＰＵ１９に転送され、前記電圧デジタル値の時刻歴が表示装置１２に表示される。

自動的に又はキーボード２７を用いた外部からの指示で、電圧の増幅又は減幅及びローパス／ハイパスフィルタ処理の指令がＣＰＵ１９に伝達され、ＣＰＵ１９はコントロール回路２０を介してアンプ回路１５及びフィルタ回路１６を制御する。

図４に示すように、受信探触子５には１００ｋＨｚ乃至３００ｋＨｚの範囲の特性の振動数における漸減型ハイパスフィルタ２４、アンプ回路１４及び振動子２９が内蔵されている。

電流供給回路２３はコントロール回路２０により制御されて、所定の時間間隔で動作する。これにより、発信探触子４に内蔵された振動子から、前記所定の時間間隔で超音波が被探知体３０に入射される。受信探触子５に内蔵された振動子２９は超音波が入力する都度、被探知体３０の音圧変化にともない振動が励起する。この振動励起で振動子２９に生じる電圧の時間的変化が、受信探触子５内のフィルタ回路２４及びアンプ回路１４で１次処理される。

アンプ回路１５及びフィルタ回路１６の制御が終了した段階で、ＣＰＵ１９の指示でコントロール回路２０がゲートアレイ１８にＡＤＣ１７で得られる電圧に関する時刻歴デジタル量を、前記時刻歴を得る都度、指定回数加算し、加算平均時刻歴を作成し、表示装置１２にその時刻歴をリアルタイム表示する。

ハイパスフィルタ及びアンプ回路は夫々受信探触子５と解析装置１１の双方に内蔵されている。受信探触子５に内蔵されているハイパスフィルタ２４及びアンプ回路１４は受信波に対し、前述の如く、１次処理を行うものである。解析装置１１に内蔵されるアンプ回路１５とフィルタ回路１６は、１次処理された受信波に対し、ＣＰＵ１９のコントロール下で微調整するものである。この微調整は装置機能の高度化のために必要とするものであることより、解析装置１１内のアンプ回路１５といフィルタ回路１６は必ずしも必要としない。

次に、各実施形態で使用する周波数フィルタについて説明する。図５は第１の振動数フィルタＡ_１（ｆ）及び第２の振動数フィルタＡ_２（ｆ）の特性を示す図である。第１の振動数フィルタＡ_１（ｆ）は、下記数式１で表わされる任意の関数Ｐ（ｔ）に対して、下記数式２で表わされる関数ＰＡ（ｔ）を作成するためのフィルタであり、図５に示すように、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとし、振動数と共に上昇する正弦関数である。

但し、ｎ１は自然数である。

第２の振動数フィルタＡ_２（ｆ）は、下記数式３で表わされる任意の関数ＰＡ（ｔ）を作成するためのフィルタであり、図５に示すように、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとし、振動数と共に減少する余弦関数である。

但し、ｎ２は自然数である。

第３の振動数フィルタＡ_３（ｆ）は、数式１で表わされる任意の関数Ｐ（ｔ）に対して、下記数式４で表わされる関数ＰＡ（ｔ）を作成するためのフィルタであり、図６に示すように、振動数ｆ_Ａ、３ｆ_Ａ、５ｆ_Ａ、・・・で最大値となり、０、２ｆ_Ａ、４ｆ_Ａ、・・・で０となる正弦関数の絶対値で表わされる。

但し、ｎ３は自然数である。

なお、Ａ_１（ｆ）、Ａ_２（ｆ），Ａ_３（ｆ）の各フィルタは、プログラム上でディジタル処理されている。上述の数式２乃至４の３個の関数ＰＡ（ｔ）は、次のような演算処理により短時間で求めることができる。

数式２のＰＡ（ｔ）については、Δｔ＝１／（２×ｆ_ＭＡＸ）として、下記数式５乃至数式７から関数Ｐ_ｎ１（ｔ）を求め、これを関数ＰＡ（ｔ）とすることができる。

（ｎ１が奇数）

（ｎ１が偶数）

数式３のＰＡ（ｔ）については、Δｔ＝１／（２×ｆ_ＭＡＸ）として、下記数式８乃至数式１０から関数Ｐ_ｎ２（ｔ）を求め、これを関数ＰＡ（ｔ）とすることができる。

（ｎ２が奇数）

（ｎ２が偶数）

数式４のＰＡ（ｔ）については、Δｔ＝１／（２×ｆ_Ａ）として、下記数式１１乃至数式１３から関数Ｐ_ｎ３（ｔ）を求め、これを関数ＰＡ（ｔ）とすることができる。

（ｎ３が奇数）

（ｎ３が偶数）

次に、各実施形態で使用する時系列フィルタについて説明する。図７はＴＧＣ１（ｔ）のフィルタ特性を示す波形図である。ＴＧＣ１（ｔ）はｔ＝０で０であり、このｔ＝０からｔ＝ｔ_Ｔまで順次増加し、ｔ＝ｔ_Ｔ以降の時刻で１．０の値となる時系列フィルタである。従って、ＴＧＣ１^ｎ５（ｔ）は図７に示すようになる。但し、ｎ５は１以上の整数である。

ＴＧＣ１（ｔ）を用いてＧ（ｔ）から切り出す波をＧＡ（ｔ）と表現すると、ＧＡ（ｔ）は下記数式１４にて示される。

図８はＴＧＣ４のフィルタ特性を示す波形図である。ＴＧＣ４（ｔ）はｔ＝０で０、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０、ｔ＝２×ｔ_Ｔ以降の時刻で０となる時刻０〜ｔ_Ｔを増加関数、時刻ｔ_Ｔ〜２×ｔ_Ｔを減少関数とするフィルタである。このＴＧＣ４（ｔ）を用いて、Ｇ（ｔ）から切り出す波をＧＡ（ｔ）と表現すると、このＧＡ（ｔ）は下記数式１５にて表される。但し、ｎ５は１以上の整数である。この図８のフィルタは請求項８で規定されたものである。

図９はＴＧＣ５のフィルタ特性を示す波形図である。ＴＧＣ５（ｔ）はｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔ以前の時刻で０、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で０となる時刻ｔ_Ｔ−△ｔ〜ｔ_Ｔを増加関数、時刻ｔ_Ｔ〜ｔ_Ｔ＋△ｔを減少関数とするフィルタである。但し、ｎ５は１以上の整数である。このＴＧＣ５（ｔ）を用いて、Ｇ（ｔ）から切り出す波をＧＡ（ｔ）と表現すると、下記数式１６が成立する。この図９のフィルタは、請求項９で規定されている。

図１０はＴＧＣ６の波形図である。ＴＧＣ６（ｔ）はｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔａ以前の時刻で０、ｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔａからｔ_Ｔの間を最大値１．０とする増加関数、ｔ＝ｔ_Ｔからｔ_Ｔ＋Δｔの間を１．０、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔからｔ_Ｔ＋Δｔ＋Δｔａの間を最大値１．０とする減少関数、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔ＋Δｔａ以降の時刻を０とする時系列フィルタである。ＴＧＣ６（ｔ）を用いて、Ｇ（ｔ）から切り出す波をＧＡ（ｔ）と表現すると、ＧＡ（ｔ）は下記数式１７で表される。但し、ｎ５は１以上の整数である。なお、図１０に示すフィルタは、請求項１０で規定されている。

次に、本発明の共振分析による探知法の第１の基本原理について説明する。この共振分析法は、被探知体内の共振現象を起す探知対象物に対する新規な探知法であり、この共振分析法をコンクリートに埋め込まれたシース管の充填度の探知に使用する方法について、詳述する。

図１１はシース管内のセメントミルク充填度の探知方法を示す模式図である。発信探触子２１１と受信探触子２１２をコンクリート２１８内のシース管２１５の直上のコンクリート表面に、その中心間距離をａとして配置する。シース管２１５内には、セメントミルク２１７が充填されているが、このシース管２１５内には、セメントミルク２１７が存在しない空隙２１６が存在する。

発信探触子２１１からコンクリート２１８内に発信される超音波はシース管２１５の表面で反射し、経路２１３で示すように、伝搬して受信探触子２１２で受信される。この受信された反射波を模式的に示せば、図１２（ａ）のようになる。図１２（ａ）に示すように、受信波（反射波）の起生状況は、最初に探触子間をコンクリート面で伝達する表面波２１３０が生じ、次に、経路２１３で伝搬するシース管２１５からの反射波が生じることになる。経路２１３の反射波としては、反射波（縦波）２１３１、反射波２１３２、及び反射波２１３３の３種類がある。即ち、反射波２１３１は、往路、復路を縦波とするもの、反射波２１３２（以下、モード変換波１という）は、往路を縦波、復路を横波とするもの、又は往路を横波、復路を縦波とするもの、反射波２１３３（以下、モード変換波２という）は往路及び復路を横波とするものである。

一方、シース管内部が空若しくは充填不足の場合、シース管に共振現象が生じ、シース管共振波２１４が発生する。このシース管共振波２１４には、図１２（ｂ）に示すように、反射波２１３１の縦波に対応する共振波２１４１と、反射波２１３２のモード変換波１に対応する共振波２１４２と、反射波２１３３のモード変換波２に対応する共振波２１４３とがある。

この場合に、図１２（ａ）と図１２（ｂ）との対比から、反射波２１３１〜２１３３と共振波２１４１〜２１４３との基本的な違いは、（ア）反射波２１３１〜２１３３は強度が大きいが、直ちに減衰し、（イ）共振波２１４１〜２１４３は、反射波と比べて、その強度は極端に小さいが、減衰の程度が小さく、長時間継続することである。

前記（ア）、（イ）の物理現象を利用すれば、図１１の態様で超音波を計測することにより、シース管内にセメントミルクが完全に充填されているか、いないかの探知が可能となる。この方法を、前記ＴＧＣ１（ｔ）フィルタを用いた場合で説明する。

図１３（ａ）は、図１２（ａ）の反射波Ｇ１（ｔ）に、ｎ５を１以上の整数としてｔ_Τの値を反射波２１３１の起生時刻ｔ_１としたフィルタ関数ＴＧＣ１^ｎ５（ｔ）を乗じたときの波形図である。図１３（ｂ）は図１２（ｂ）の３つの共振波を加算し、Ｂ（ｔ）＝Ｂ_１（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ）＋Ｂ_３（ｔ）としたものに、前記ＴＧＣ１^ｎ５（ｔ）を乗じたときの波形図である。

一方、図１４（ａ）、（ｂ）は図１３（ａ）、（ｂ）の波形図と異なり、ＴＧＣ１フィルタのｔ_Τの値を、線分２１３６で示すｔ_２（ｔ_２＞ｔ_１）に変更したフィルタ関数ＴＧＣ１^ｎ５（ｔ）を乗じたときの波形図である。

本願出願人は、反射波が大きく励起する振動数がｆ_Ｄ値として存在することをすでに開示した（ＰＣＴ／ＪＰ０１／１０５０４）。図１３（ａ）のＴＧＣ１^ｎ５（ｔ）・Ｇ１（ｔ）波を、前記ｆ_Ｄ値を中心振動数とする狭帯域成分波とすれば、図１３（ｂ）のＴＧＣ１^ｎ５（ｔ）・Ｂ１（ｔ）の共振波の振動数はｆ_Ｄ値近傍の値となる。この現象はシース管の１次共振振動数をｆ_Ｓ１とすればｎを１以上の整数として、ｎのいずれかの値で得られるｎ×ｆ_Ｓ１の振動数が前記ｆ_Ｄ値を中心振動数とする狭帯域スペクトルの帯域の中に存在することより生じる。この現象をスペクトル上で模式的に示せば、図１５のようになる。反射波等のスペクトル値と共振波のスペクトル値とを比較すると、格段に前者のほうが大きくなることがわかる。

実際問題としては、図１３（ａ）、（ｂ）の波は重畳して（Ｇ_１（ｔ）＋Ｂ（ｔ））受信されるので、図１５の反射波スペクトルとシース管共振波スペクトルとを分離して把握することはできない。

一方、図１４（ａ）のｔ_Ｔ＝ｔ_２としたＴＧＣ１（ｔ）を用いたＴＧＣ１^ｎ５（ｔ）・（Ｇ１（ｔ）＋Ｂ（ｔ））の波は、ｔ＝ｔ_２以前の時刻の大きな強度の反射波が除去／低減されている。これにより、図１５に対応するこの場合のスペクトル比較図は、図１６（ａ）のようになる。

コンクリート内を伝達する超音波は路程が長く（受信時刻が遅く）なるほど加速度的に減衰すること、及び反射波などは一般的に１〜２波の波であること、共振波も路程が長くなると加速度的に減衰するとはいいながら、長時間継続することにより、反射波のスペクトル値と共振波のスペクトル値の相対強度が、図１４のＴＧＣ１（ｔ）算定用ｔ_Τ値を時刻歴後方へ移動していく経緯の中で逆転してくる。これより、図１６（ａ）のスペクトル群の最大スペクトルを１．０に基準化して示せば、図１６（ｂ）の如きスペクトル比較図を得ることができる。

シース管内部が空、又は共振現象が生じる程度のセメントミルク充填不足の場合、前記スペクトル値の逆転現象が確実に生じる。しかしながら、シース管内部が充填されている場合は、シース管に共振波が生じないので、前述のスペクトル値の逆転現象は生じない。

従って、（シース管内部充填）か、又は（シース管内部空又は充填不足）かの判断を、共振現象の有無により容易に行うことができる。

「請求項１の第１の実施形態」
次に、この本発明の第１の基本原理に基づく本願請求項１の第１実施形態について説明する。即ち、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共に充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、前記コンクリートの表面に所定間隔で超音波発信探触子及び超音波受信探触子を配置し、制御装置が前記発信探触子から超音波を連続して複数回発信させ、その都度シース管からの反射波を前記受信探触子にて受信するように制御する。解析装置が前記受信探触子の受信信号を解析する。この解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を得、基準時刻ｔＴ以降が１．０（減衰せず）、ｔ_Ｔより前が１．０未満（時刻が大きくなると漸増）の時系列関数ＴＧＣ（ｔ）をｎｐ乗値（ｎｐは自然数）したものを前記加算平均波Ｇ（ｔ）に乗じてＧＡ（ｔ）＝｛ＴＧＣ（ｔ）｝^ｎｐ・Ｇ（ｔ）波を求める。この時系列関数ＴＧＣ（ｔ）は図７に示すフィルタ（ＴＧＣ１（ｔ））である。このＧＡ（ｔ）＝｛ＴＧＣ（ｔ）｝^ｎｐ・Ｇ（ｔ）波を求める際に、前記基準時刻ｔ_Ｔとして、始点ｔ１及び終点ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の間を等間隔でｎｃ（ｎｃ：１以上の整数）個で分割し、ｊを１以上の整数として表される（ｎｃ＋１）個のｔ_Ｔ（但し、ｔ_Ｔ＝ｔ１＋｛（ｔ２−ｔ１）／ｎｃ｝×（ｊ−１）、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１））の夫々について前記ＧＡ（ｔ）を算出してこれをＧＡ_ｊ（ｔ）とする。このＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換してスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）の各最大スペクトル値が１．０になるように基準化した後、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを重ねて表示する。そして、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１）毎の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのスペクトル群のうち、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１）の全てが重ね描きされるスペクトルを反射波スペクトルと判断し、ｊの値が増す毎に、スペクトル値が増幅してくるスペクトルが得られた場合、シース管内で共振波が生じていると判断し、この共振波が生じた場合にシース管内の充填物が不足していることを把握する。

図１７はシース管充填度測定方法を示すコンクリートモデルの一例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。例えば、４００×６００×３５０ｍｍの直方体状コンクリートブロック４３（縦波音速４５００ｍ／秒）内に、埋め込み深さ１７６ｍｍで径５２ｍｍの鉄製シース管４４がピッチ９０ｍｍで水平に埋め込まれている。シース管４４と平行にピッチ９０ｍｍ、埋め込み深さ３５ｍｍで、シース管４４のコンクリート上面及び背面側に夫々４本（計８本）の異形直径１６ｍｍの鉄筋４２が配筋されている。

各シース管内のセメントミルク充填度は、下記表１に示すとおりとする。

そして、一例として、図１７のコンクリートモデルの測点１、２、３のシース管直上のコンクリート表面に発信探触子４０と受信探触子４１とをその中心間距離ａを６０ｍｍとして配置して計測する。探触子内の振動子は径４０ｍｍ、共振振動数５００ｋＨｚである。前記振動子にステップ関数型電圧１５０Ｖを所定の時刻間隔（例えば、５ｍｓｅｃ）で印加する都度、受信探触子で受信波を取得し、これらの受信波の加算平均波Ｇ（ｔ）を求める。例えば、５ｍｓｅｃ間隔で３００〜１０００回の計測を行ってそれらの計測値を加算し、加算平均波Ｇ（ｔ）を求める。このような多数の計測数でそれを加算するのは、それにより、再現性が良くなり、電気的ノイズの影響が低減されるからである。

加算平均波Ｇ（ｔ）は下記数式により求まる。つまり、１対の発信探触子及び受信探触子を結ぶ線分を充填度を探知すべきシース管４４の直上に合わせ、前記１対の発信探触子及び受信探触子の間の距離をａとして固定した配置計測で、又は前記１対の発信探触子及び受信探触子の間隔ａをａ_１乃至ａ_２ （ａ_２≧ａ_１） の間で変動させた計測で、又は前記ａをａ_１至ａ_２ （ａ_２≧ａ_１） の間で変動させながら前記線分上で１対の探触子を移動させる計測で、外部から入力されるｎＡ（ｎＡは自然数）値に基づき、ｎＡ個の受信波Ｇ_ｉ（ｔ）を求め、加算平均波Ｇ（ｔ）を下記数式により算定する。

測点１のセメントミルクが完全に充填されたシース管直上での前記Ｇ（ｔ）波及び対応するスペクトルＦ（ｆ）を図１８に示す。前記Ｇ（ｔ）とＦ（ｆ）の関係は下記数式１８に示すフーリエ変換式により与えられる。

図１８のＧ（ｔ）波表示部に示すカーソル１０１は、図１７に示す測点位置近傍の２つの１６ｍｍ異形鉄筋からの反射波と探触子間でのコンクリート表面を伝達する表面波との重畳波の起生位置を示すものである。

このＧ（ｔ）波と前記ＴＧＣ１フィルタを適用いて、Ｇ（ｔ）波にシース管の共振波が含まれているかいないかの分析を行った。

図１９に示すＧＡ（ｔ）波は下記数式１９でｎ５＝１６として求め、ｎｐ＝３として下記数式１９のように｛ＧＡ（ｔ）｝^ｎｐ表示したものである。

数式１９に対応するスペクトルＦＡ（ｆ）もＦＡ^ｎｐ（ｆ）表示で同図１９に示す。前記ＧＡ（ｔ）とＦＡ（ｆ）の関係は下記数式２０で示される。

図１９のＧＡ（ｔ）波表示部に示すカーソル１０２は図１７のコンクリートモデルの底部からの反射波の起生時刻１５０μ秒を示すものである。これより数式１９で用いたＴＧＣ１（ｔ）はｔ_Τ＝１５０μ秒の時のフィルタ関数である。

前記ｔ_Τを徐々に時刻後方へ移動（値を大きくしていく）させながら、数式１９のＧＡ（ｔ）波を求めていくと、図２０に示す如きＧＡ^ｎｐ（ｔ）、ＦＡ^ｎｐ（ｆ）を得ることができる。カーソル１０３位置の時刻３００μ秒が、シース管内セメントミルクを透過してコンクリート表面から裏面の間を重複反射する波の起生位置を示す。カーソル位置１０２（前記重複反射の１回目の起生時刻１５０μ秒）とカーソル位置１０３との間の時間が、３００−１５０＝１５０μ秒となっているのが確認できる。

シース管にセメントミルクが完全充填されており、かつコンクリートが何ら問題なく緻密な場合、前記の如く、カーソル位置１０２及び１０３に示すコンクリート厚に関する反射波を取り出すことができる。

シース管充填度の探知では、コンクリート厚は既知なのが一般的である。これより、予めカーソル位置１０２及び１０３の時刻を予測可能である。その結果、図１９、図２０を求めた波形分析で前記予測したカーソル位置１０２，１０３に大きな振幅の波の起生がある時、この測点位置のシース管にはセメントミルクが完全充填されていると判断することもできる。

しかしながら、前記完全充填の判断は、とんでもない誤計測を行う場合もある。（イ）セメントミルク注入直後、硬化前のセメントミルクは超音波を殆ど透過しない。これより、完全充填であっても、前記カーソル位置１０２，１０３に相対的に大きな振幅の波が出現しない。これより、空又は充填不足と誤計測する。（ロ）発信探触子及び受信探触子のコンクリート面配置位置が、測定シース管直上からずれることもある。この場合、当該シース管内が空又は充填不足であっても、カーソル位置１０２，１０３に相対的に大きな振幅のコンクリート厚に関する反射波が出現する。これにより、完全充填と誤計測する。

前記（イ）、（ロ）のような場合でも、前述共振分析法を用いた波形分析を前記Ｇ（ｔ）波に対して行えば、容易に、シース管内が空及び不完全充填の場合と完全充填の場合との識別を行うことができる。

図２１は、図１８のシース管内にセメントミルクが完全充填されているＧ（ｔ）波にｔ＝ｔ_ΤでのＴＧＣ１フィルタを乗じて得たＴＧＣ１（ｔ）・Ｇ（ｔ）波を比較表示したものである。シース管からの反射波の起生時刻ｔ_ｈを、シースかぶり厚１８０mm、コンクリート音速４．５mm／μ秒を用いて、ｔ_ｈ＝２×１８０／４．５≒８０μ秒と計算し、ｔ_Ｔを８０から２００μ秒までΔｔ_１＝６μ秒として、換言するとｔ_１（＝ｔ_ｈ）＝８０、ｔ_２＝２００μ秒として、ｔ_Τ＝ｔ_ｈ＋（ｊ−１）×Δｔ_１＝８０＋（ｊ−１）×６をｊ＝１〜２１ごとに計算する都度、下記数式２１を用いてＧＡ_ｊ（ｔ）を計算した後、下記数式２２に示すＦＡ_ｊ（）をフーリエの逆変換で求め、ｊ＝１〜２１毎にＦＡ_ｊ（ｆ）の最大スペクトル値を１．０に基準化して表示している。最大スペクトル値を持つスペクトルは、この基準化表示で、同一形状スペクトルになっている。他のスペクトルは、前記ｊの１〜２１の変化の間で、徐々にスペクトル値が小さくなるか、又はスペクトル値がほとんど変化しないという現象が生じている。

図２２は図２１のＦＡ_ｊ（ｆ）、ＧＡ_１（ｔ）、及びＧＡ_２１（ｔ）を４乗表示したものである。反射波２１２０に起因するスペクトル｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^４のみがｊ＝１〜２１の全てで生じ、かつそのスペクトルの形状がｊ＝１〜２１で全く同一となっている。これより前記基準化表示では２１本のスペクトルが重ね描きされ、１本のスペクトルとして視認できる。

一方、図２３は測点３のシース管内が空の場合の図２１の完全充填の場合に対応する前記基準化スペクトルの比較図である。図２３は図２１の場合と同様な処理で求めたものである。ｔ_ｈ＝８０μ秒として、ｊ＝１〜２１のｊ値毎に、下記数式２３でｔ_Ｔを求め、その都度ＴＧＣ１_ｊ（ｔ）を計算し、ｎ５＝８として数式２１でＧＡ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣ１_ｊ ^ｎ５（ｔ）・Ｇ（ｔ）を求め、数式２２でＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、ｊ＝１〜２１毎にＦＡ_ｊ（ｆ）の最大スペクトル値を１．０に基準化して示している。

「請求項３の実施形態」
図示はしていないが、Ｆ（ｆ）スペクトル及びＦＡ_１（ｆ）スペクトルにおいて、位置２１４０のスペクトル値が最も大きいことより、このスペクトルはＧ（ｔ）波及びＧＡ_ｊ（ｔ）波に含まれる反射波成分スペクトルの１つである。Ｇ（ｔ）又はＧＡ_１（ｔ）波における共振波スペクトルは反射波スペクトルと比較して、極端にそのスペクトル値が小さいことより、位置２１４０のスペクトルが反射波スペクトルの１つであるといえる。

図２３のスペクトルは広い帯域となっており、２１４０スペクトル以外の反射波スペクトルが数多く含まれている。これより、位置２１４０の近傍の狭帯域成分波で検討したほうが煩雑とならない。ｆ_ＭＡＸ＝２５００ｋＨｚとする第１の振動数フィルタＡ_１（ｆ）及び第２の振動数フィルタＡ_２（ｆ）を用い、ｎ１＝２、ｎ２＝２８００として下記数式２４を計算し、フーリエの逆変換でＧＢ_ｊ（ｔ）を下記数式２５で求めた結果を比較表示したものが図２４である。

図２４の比較表示でも、図２３の場合と同様に、ｊ毎にＦＢ_ｊ（ｆ）の最大スペクトル値を１．０に基準化し、ＧＢ_１（ｔ）、ＧＢ_２１（ｔ）の各々の最大振幅値を１．０に基準化して示している。図２５はｊ毎に｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^４の最大スペクトル値を１．０に基準化し、ＧＢ^４ _１（ｔ）、｛ＧＢ_２１（ｔ）｝^４の各々の最大振幅値を１．０に基準化して示したものである。

図２５で、反射波２１４０のスペクトルはｊ＝１至２１の全てのスペクトルが１つのスペクトル形状で重ね描きされている。加えて、位置２１４１にｊ＝１３〜２１でｊの値が増すに従い、徐々にそのスペクトル値が増大するスペクトルを確認できる。この位置２１４１のスペクトルがシース管に生じる多数の共振スペクトルの中の１つである。

しかしながら、図１６に示した反射波スペクトルと共振波スペクトルのスペクトル値の大小の逆転現象にまでは至ってない。

図２５は、ＴＧＣ１_ｊ（ｔ）算定用Δｔ_１を数式２３に適用し、ｊ毎にＴＧＣ１_ｊ（ｔ）を求めた。Δｔ_１＝１１μ秒とし、ｔ_Ｔをｊ＝１のときｔ_Ｔ＝８０μ秒、ｊ＝２のときｔ_Ｔ＝８０＋１１＝９１μ秒、ｊ＝３のときｔ_Ｔ＝８０＋１１×２＝１０２μ秒、・・・ｊ＝２１のときｔ_Ｔ＝８０＋１１×（２１−１）＝３００μ秒とし、数式２１でＧＡ_ｊ（ｔ）を、数式２２でＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、数式２４でＦＢ_ｊ（ｆ）を、数式２５でＧＢ_ｊ（ｔ）を求めた後ＦＢ_ｊ（ｆ）、ＧＢ_ｊ（ｔ）を前述した基準化表示と累乗表示の組み合せで比較したものであった。

このΔｔ_１をΔｔ_１＝１３μ秒に変更し、ｊ＝２１におけるｔ_Τを前記３００μ秒からｔ_Τ＝ｔ_２＝８０＋１３×（２１−１）＝３４０μ秒に変更し、数式２１でＧＡ_ｊ（ｔ）を数式２２でＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、数式２６で分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとする第１の振動数フィルタＡ_１（ｆ）と第２の振動数フィルタＡ_２（ｆ）を用いてＦＢ_ｊ（ｆ）の代わりにＦＣ_ｊ（ｆ）を求め、数式２７でＧＣ_ｊ（ｔ）を演算し、｛ＦＣ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ及び｛ＧＣ_１（ｔ）｝^ｎｐ、｛ＧＣ_２１（ｔ）｝^ｎｐを前記の基準化表示と累乗表示の組み合せで比較表示したものを図２６に示す。

図２６のＦＣ^ｎｐ _ｊ（ｆ）の基準化スペクトルは数式２６でｆ_ＭＡＸ＝２５００ｋＨｚ、ｎ１１＝４、ｎ２１＝１００００として演算し、ｎｐ＝４として表示したものである。反射波２１４０のスペクトルは前記基準化表示でｊ＝１〜２１の２１個のスペクトルが重ね描きされ、位置２１４１にシース管共振波スペクトルがｊの値が増す都度スペクトル値が大きくなっていく様子を確認できる。分析例として示さないが、前記ｔ_１の値をｔ_１±Δｔ_ｓに変化させていくと、反射波スペクトル２１４０とシース管共振波スペクトル２１４１のスペクトル値の大小関係が逆転する現象がＦＣ^ｎｐ _ｊ（ｆ）の基準化表示の場合で生じてくる。

次に、前記ＦＣ^ｎｐ _ｊ（ｆ）のｊ＝１〜（ｎｃ＋１）の各々で、その最大スペクトル値を１．０とする基準化表示の効用について説明する。図２７は、図２６の基準化表示スペクトルの代わりにｊ＝１〜（ｎｃ＋１）のＦＣ^ｎｐ _ｊ（ｆ）の中で最も大きいスペクトル値を１．０とする絶対表示スペクトルを比較表示したものである。反射波２１４０のスペクトルのスペクトル値はｊ＝１の時、最大値をとり、ｊの値が増えるに従い順次減少している。しかしながら、もともと強度の小さいシース管共振波２１４１のスペクトルの存在は明確に確認できない。

以上より、前記基準化表示の効用は、前記絶対表示で反射波スペクトルの中に埋もれているシース管共振波を、図２６のシース管共振波２１４１に示す如く明敏に確認することである。

「請求項４の実施形態」
図２１の位置２１２０の振動数及び図２３の位置２１４０の振動数は、それぞれ充填シース管及び空のシース管からのスペクトル値が大きい反射波スペクトルの１つで、前述のごとく、ｆ_Ｄ値と定義している。

図２４及び図２５は数式１８に示す加算平均波Ｇ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（Ｆ（ｆ）ｅ^iωｔ）ｄｆに数式２１、２２を、数式２３の条件下で適用し、次に数式２４、２５を適用して得たＦＢ_ｊ（ｆ）、ＧＢ_ｊ（ｔ）を用いて作成したものであった。前記Ｇ（ｔ）、Ｆ（ｆ）に最初、数式２８、２９を適用し、その後で数式３０、３１を、数式２３の条件下で適用しても、図２４及び図２５を求めることもできる。但し、数式２８において、ｆ＞２ｆ_ＡのときＡ_３（ｆ）＝０．０である。

ここで、Ａ_１（ｆ）、Ａ_２（ｆ）は分析の振動数上限をｆ_ＭＡＸとする第１及び第２の振動数フィルタであり、Ａ_３（ｆ）はｆ_Ａ＝ｆ_Ｄとする第３の振動数フィルタである。ｎ１〜ｎ３の値を自動又は外部からのコントロールで、ＦＡ（ｆ）がｆ_Ｄ値を中心振動数とする狭帯域スペクトルになるようにする。

ところで、前記ｆ_Ｄ値は１つではなく、複数存在する。他のｆ_Ｄ値を中心振動数とする狭帯域成分波を数式２８、２９で算定し、数式２３の条件下で数式３０、３１の演算でＧＢ_ｊ（ｔ）及びＦＢ_ｊ（ｆ）を求めても、図２２のシース管内充填に相当するスペクトル比較図（図示せず）、又は図２５、図２６のシース管内空に相当するスペクトル比較図（図示せず）を得ることができる。

なお、この複数のｆ_Ｄ値が自動的に又は容易なオペレーションで特定できる。

「請求項５の実施形態」
次に、請求項５の実施形態について説明する。図２８は加算平均波Ｇ（ｔ）にＴＧＣ６（ｔ）を乗じてシース管表面からの縦波反射波を切り出したものである。即ち、ＴＧＣ６フィルタ係数ｔ_１をシース管縦波反射波の起生時刻とし、下記数式３２によりｔ１を計算し、Δｔ＝５μ秒、Δｔａ＝１００μ秒、ｎ５＝２００として、下記数式３３により、Ｇ６（ｔ）を計算し、数式３４でＦ６（ｆ）を計算し、Ｇ６（ｔ）の最大振幅及びＦ６（ｆ）の最大スペクトル値を１．０に基準化して、図２８に太線で示している。加算平均波Ｇ（ｔ）とそのフーリエスペクトルＦ（ｆ）を破線で重ね描きしている。

但し、ｄ_ｓはシース管埋め込み深さ、ｃＶ_ｐはコンクリート音速４５００^ｍ／秒である。

図２８によれば、カーソル３１０位置がＦ６（ｆ）の最大スペクトル値の振動数を特定している。加えてＦ（ｆ）スペクトルの中の１つのスペクトルの振動数位置と合致している。この振動数１１４ｋＨが、前記数式３２、数式３３の処理で加算平均波Ｇ（ｔ）より切り出したシース管からの反射波の振動数であり、ｆ_Ｄ１値と定義する。シース管からの反射波が卓越する振動数は複数ある。図２９の破線で示すＦＡ（ｆ）及びＧＡ（ｔ）は数式３５で分析の上限振動数ｆ_ＭＡＸを２５００ｋＨｚとする第１の振動数フィルタをＡ_１（ｆ）、第２の振動数フィルタをＡ_２（ｆ）とし、ｎ１＝４、ｎ２を１以上の整数として徐々に大きな値としながらＦＡ（ｆ）を算定し、数式３６でＧＡ（ｔ）を算定して夫々の最大スペクトル値を１．０、最大振幅値を１．０に基準化して示したものである。ｎ２の値を増大する経緯の中でｎ２＝２４００となった時のＦＡ（ｆ）、ＧＡ（ｔ）が図２９の破線で示すスペクトル及び時系列波である。

図２９の実線で示すＧＡ６（ｔ）は、図２８のＧ６（ｔ）を求めた時と同様に、シース管からの反射波の起生時刻ｔ１を８０μ秒とし、ｔ_Ｔ＝ｔ_１、Δｔ＝５μ秒、Δｔａ＝１００μ秒、ｎ５＝２００として、数式３７を用いて求めたものである。

また実線で示すＦＡ６（ｆ）スペクトルは、前記ＧＡ６（ｔ）をフーリエ変換する数式３８を用いて算定した。

第２のｆ_Ｄ値（ｆ_Ｄ２）らしきものがカーソル位置３２０（７７ｋＨｚ）で示され、このカーソルが実線で示すＦＡ６（ｆ）スペクトルの最大値位置及び点線で示すＦＡ（ｆ）スペクトルの１つのスペクトル起生位置と合致している。

次に、このカーソル位置３２０の振動数が第２のｆ_Ｄ値であるか否かについて検証する。

ｎ２の値をさらに大きくして、前記ＦＡ６（ｆ）とＦＡ（ｆ）スペクトルの変化を比較していくと、前記カーソル３２０位置が、シース管反射波のｆ_Ｄ値と確認できる。

図３０は、ｎ２の値をさらに増し、ｎ１＝４、ｎ２＝２８００として比較表示したＦＡ６（ｆ）、ＦＡ（ｆ）スペクトル及びＧＡ６（ｔ）、ＧＡ（ｔ）波である。

図２９と図３０のスペクトルの比較において、ＦＡ（ｆ）はｎ２の値が大きくなると（図２９→図３０）、スペクトルが低周波側へ移動しているが、ＦＡ６（ｆ）のスペクトルはその帯域が徐々に狭くなるがほとんど移動せず、ｆ_Ｄ２の振動数を示すカーソル３２０の位置は変化しない。ＦＡ６（ｆ）スペクトルはシース管反射波を切り出したＧＡ６（ｔ）波に対応することより、このカーソル３２０位置を第２のｆ_Ｄ値（ｆ_Ｄ２）と特定できる。

ｎ２の値をさらに大きくし、ｎ２＝４０００とした時の分析結果を図３１に示す。ＦＡ（ｆ）の大きなスペクトル値とＦＡ６（ｆ）のスペクトルピーク位置が合致し、ｆ_Ｄ３＝４１．４ｋＨｚと読み取れる。

図２５、図２６のカーソル位置２１４０が４１．５ｋＨｚであった。これより、図２５、図２６の充填度分析は、第３のｆ_Ｄ値（ｆ_Ｄ３＝４１．４ｋＨｚ）を用いた分析結果であったことがわかる。

「請求項１０の実施形態」
以上、請求項５の実施形態を、ＴＧＣＸ（ｔ）をＴＧＣ６（ｔ）として説明した。分析例として示さないが、このＴＧＣＸ（ｔ）をＴＧＣ４（ｔ）としても、又はＴＧＣ５（ｔ）としても、図２５、図２６と同様な充填度分析結果を得ることができる。なお、これ等時系列関数を定義する所定値ｔ_Ｔは図１の装置の例えば２７キーボードから入力するか又は数式３２でｔ_１を求めｔ_Ｔ＝ｔ_１としてもよい。他の所定値△ｔ_５、△ｔ_ａ及び△ｔはあらかじめ設定された値でもよいし、外部から２７キーボードにより入力してもよい。なお、ＴＧＣ６（ｔ）は請求項１０，ＴＧＣ４（ｔ）は請求項８、ＴＧＣ５（ｔ）は請求項９に対応する。

第１実施形態の最後に、図２５、図２６（ｆ_Ｄ＝４１．５ｋＨｚ）のシース管が空の場合の分析を、さらに低周波で行った分析例を示す。

図２８乃至図３１を得た経緯の中でｎ１＝４、ｎ２＝９０００とした時、図示しないが、ｆ_Ｄ＝２０．８ｋＨｚが得られた。数式２８でＦＡ（ｆ）の最大スペクトル値の振動数がｆ_Ｄ＝２０．８ｋＨｚになるように、ｎ１＝４、ｎ２＝９０００、ｎ３＝０として数式２９でＧＡ（ｔ）を求め、ＦＡ（ｆ）をＦＡ^４（ｆ）表示したのが図３２である。

一方、図３３は、前記ＧＡ（ｔ）波に数式３０、３１に示す共振分析をｔ_Ｔ＝ｔ_１＝８０μ秒（シース反射波起生時刻）、Δｔ_１＝１．８μ秒、ｎｃ＝２０（ｔ_２＝ｔ_１＋ｎｃ×Δｔ_１）として行って得た｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^４の比較表示をｊ＝１〜（ｎｃ＋１）の｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^４の各々の最大スペクトル値を１．０に基準化して示したものである。反射波スペクトル３７２の左側に共振波スペクトルらしいスペクトル３７１が生じてくる。もし、スペクトル３７１が共振波スペクトルであるなら、前記Δｔ_１の値を大きくしていけば、スペクトル３７１の値は徐々に大きくなっていく。

図３４は、前記Δｔ_１を１．８μ秒から３．９μ秒に変更した時の｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^４の前記基準化表示の比較図である。スペクトル３７１がスペクトル３８１に示す如く、そのスペクトル値が大きくなっていく現象を確認できる。スペクトル３８１の値は、ｊ＝１で最小、ｊの値が増す毎に増大しｊ＝２１で最大となる。

Δｔ_１の値を３．９μ秒からさらに増大していくと、分析例として示さないが、３８１と３８２のスペクトル値の大小関係が逆転してくる。

以上低周波２０．８ｋＨｚでの共振分析結果を示した。なお、前記ｔ_２、ｎｃ、ｎ５、ｎｐは外部から指示された値であり、ｔ_１の値は数式３２で計算された値である。ｔ_１の値も外部から指示することで設定してもよい（請求項２）。

「請求項１の第２の実施形態」
次に、請求項１の第２の実施形態について説明する。第１実施形態はシース管埋め込み深さが１８０ｍｍと比較的深い場合のものであった。本第２実施形態はシース管埋め込み深さが浅い場合の分析例である。

図３５は、内部にセメントミルクが充填されていない埋め込み深さ１２０ｍｍ鋼製シース管（径５２ｍｍ）の直上コンクリート面に、発信探触子と受信探触子をその中心間距離ａを６０ｍｍとして配した時、１０００個の受信波を加算平均したＧ（ｔ）波と対応するスペクトルＦ（ｆ）を表示したものである。用いた探触子及び探触子内振動子に印加する電圧は、第１実施形態の場合と同じである。

２１９２及び２１９３はシース管及び他の反射源からの反射波が、より多く含まれているスペクトルである。２１９１は電気的雑音などにより生じたスペクトルである。以降の分析処理で２１９１のスペクトルは邪魔なことより５ｋＨｚのハイパスフィルタをデジタル処理で行った波をＧ（ｔ）、対応するスペクトルをＦ（ｆ）として説明を続ける。

ｎｐ＝４としてＧ^ｎｐ（ｔ）及びＦ^ｎｐ（ｆ）表示したものを図３６に示す。２２０１、２２０２に大きなスペクトル値を持つスペクトルを確認できる。これら２２０１，２２０２スペクトルは、前述した如くシース管及び他の反射源からの反射波などの成分をより多く含んだものとなる。

前述数式２１を用い、コンクリート音速４ｍｍ／μ秒として、ｔ_Τの始点（ｊ＝１）をシース管反射波起生時刻ｔ_ｈ＝１２０(mm)×２／４(mm／μ秒)＝６０μ秒とし、ｔ_Τの終点（ｊ＝２１）を１３６μ秒とした時、数式２１で求められるＧＡ_ｊ（ｔ）を、数式２２に適用しＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、ｎｐ＝４としてＧＡ^ｎｐ _ｊ（ｔ）及びＦＡ^ｎｐ _ｊ（ｆ）を前記の基準化表示で比較して図３７に示す。

図３６では横軸（振動数軸）を０〜７８．１２５ｋＨｚとしているが、図３７ではこれを０〜１５６．２５０ｋＨｚと２倍の帯域で表示している。

図３７では５８ｋＨｚの反射波スペクトル２２０２が前記基準化表示で枝分かれした２つのスペクトルとして、ｊ＝１〜２１の全てで同一形状のまま重ね描きされている。一方、位置２２０３及び２２０４にｊ＝２１で最も大きく、ｊの値が小さくなる毎にスペクトル値が斬減するスペクトルの起生を確認できる。前記第１実施形態で示した図１６に示す現象に照らせば、この場合のシース管内は空又は不完全充填と判断することができる。

ところで、２２０４位置のスペクトルは、実施例１の図２６に示す２１４１のシース管共振波（３５ｋＨｚ）に比し、その振動数が８０ｋＨｚと高振動数である。これより、ｔ_Τの終点が図２６の分析の場合３３０μ秒であったが、図３７の分析の場合、１３６μ秒としている。振動数が大きくなると、超音波の減衰率が大きくなることより生じる現象を考慮したためである。図３７の分析で前記ｔ_Τをさらに時刻後方に移動していくと、高周波成分波は低周波成分波に比し、その減衰が加速度的に大きくなることより、２２０４のスペクトルは徐々に消滅していく。分析例として示さないがｔ_Τの終点時刻が比較的早く、かつ位置２２０４が比較的高振動数にある時、例えばシース管位置後方に何らかの反射源があれば、この反射源の存在により、スペクトル２２０４が出現することがある。この場合、シース管内が完全充填であっても、空又は充填不足と誤計測することになる。

前記誤計測は以下の処理を継続することで回避できる。

図３７は、ｔ_Ｔの始点を６０μ秒、終点を１３６μ秒とする共振分析を図３６のＦ（ｆ）及びＧ（ｔ）に対して行ったものであった。前記ｔ_Τの範囲では位置２２０２の振動数のスペクトルが支配的となったわけである。図３６のＦ（ｆ）スペクトルによれば、２２０１位置に低振動数の反射波スペクトルの存在を確認できる。このような低振動数の帯域波で、前記共振分析を行うと、前記何らかの反射源の存在による誤計測を回避できる。

図３６のＦ^ｎｐ（ｆ） （ｎｐ＝４）に位置２２０５の振動数３６．７ｋＨｚをｆ_Ａとする第３の振動数フィルタＡ_３（ｆ）をｎ３回乗じた数式３９でＦＤ（ｆ）を算定し、対応するＧＤ（ｔ）を数式４０を用いて演算し、ＧＤ（ｔ）に対する共振分析を数式４１、４２を用いて行い、得られたＧＥ_ｊ（ｔ）、ＦＥ_ｊ（ｔ）の比較図を示したものが図３８である。

図３８の比較表示ではＦＥ^ｎｐ _ｊ（ｆ）、ＧＥ^ｎｐ（ｔ）で表示している。なお、ｎｐ＝４とし、ＦＥ^ｎｐ _ｊ（ｆ）はｊ＝１〜２１の各々で最大スペクトル値を１．０に基準化して比較している。

ここでｔ_Τの始点は６０μ秒、終点は２５０μ秒であった。ｔ_Τの終点が図３９の高振動数での分析の時１３６μ秒だったものが、図３８の低振動数での分析は２５０μ秒と後方の時刻になっている。

図３８の２２３３のＴＧＣ_ｊ＝２１（ｔ）によりＧＥ_ｊ（ｔ）のシース管及びその近傍の反射波強度が、図３７の場合に比し大きく減ぜられる。また、低振動数故に図３７の高振動数分析の場合に比し、シース管共振波が長く継続することよりｔ_Ｔの終点を時間軸後方へ移動していけば誤ることなく２２３１に示す如くｊ＝１で最小値を持ち、ｊの値が増える毎に順次スペクトル値が大きくなるシース管共振スペクトルの起生を確認できる。なお、分析例として示さないが、前記第１及び第２実施形態において、数式１８，２８，３５，３９に示されるＦ（ｆ）を振動数ｆの値にかかわらず、１．０と基準化して、前記分析処理を行っても、図２６、２７及び図３８と同様の分析結果を得ることができる。なお、前記ｔ_２、ｎｃ、ｎ５、ｎｐは外部から指示された値であり、ｔ_１の値は数式３２で計算された値である。ｔ_１の値も外部から指示することで設定してもかまわない。

次に、本発明の第２の基本原理について説明する。第１基本原理では、シース管内セメントミルクが完全充填か不完全充填かの探知法を示すものであった。しかしながら、不完全充填の場合、全くシース管内が空なのか、充填度が３０％なのか、５０％なのか、７０％なのかの識別を可能とするものではなかった。第２基本原理は、完全充填の場合も含めてこの充填度を検知できる分析方法である。

図４０は（ａ）が完全充填、（ｂ）が充填不足、（ｃ）が空の場合の強度の大きいシース管反射波及びシース管径路波の起生状況を模式的に示すものである。なお、符号２２０はシース管内のＰＣ鋼棒である。図４０（ａ）のシース管内にセメントミルクが完全充填された場合の受信波の一般的な形状を模式的に示せば図４１の如くになる。一方、図４０（ｂ）のセメントミルクが充填不足の場合の受信波の一般的形状を模式的に示せば図４２の如くになる。先ず、図４１に示す各波の意味するところを説明する。

図４０（ａ）のシース管表面からの反射波２２４１が図４１に示す波２２５１乃至２２５３である。波２２５１は探触子−シース管表面の間を往路復路共、縦波で伝達する波である。波２２５２は探触子−シース管表面の間を往路を縦波、復路を横波、又は往路を横波、復路を縦波で伝達する波である（以下、モード変換波１という）。波２２５３は探触子−シース管表面の間を往路復路共、横波で伝達する波である（以下、モード変換波２という）。波２２５４は、図４０のシース管内鋼棒２２０からの反射波２２４２であり、縦波と横波が混在したものとなる。波２２５５は、セメントミルク等を透過して、シース管底部で反射する波２２４３（図４０参照）である。これより、波２２５１至２２５５が重畳して、重畳波２２５７を受信探触子で受信することになる。波２２５０のように強度の大きい波は探触子間でコンクリート面を伝達する表面波が支配的成分であり、反射波検出に当たり、妨害波となる。

一方、図４２の波２２５０乃至２２５３の意味は、図４１の場合と同じである。波２２５１の強度が、図４０（ａ）の完全充填の場合（図４１）に比して、図４０（ｂ）の充填不足の場合（図４２）のほうが、格段に大きくなる。これは、シース管内部に図４０（ｂ）のような空隙があると、シース管表面反射波２２４１が管表面で全反射することに起因する現象である。波２２５６は、シース管内部のセメントミルクが充填不足を起こしていることにより生じる極めて特種な波である。図４０（ｂ）に示す管表面を回折する波がセメントミルク内に伝達し、経路２２４４で受信される波が波２２５６となる。受信探触子には、図４２の波２２５１〜２２５６が重畳した重畳波２２５８が受信される。なお、図４０（ｃ）のシース管内部が空の場合、その受信波の模式図は説明するまでもなく、図４２の受信波模式図において波２２５６の振幅を０とおいたものとなる。図４０（ｃ）の空シースの場合、生ずる回折波２２４５の経路の波は前記２２５６よりずっと後方に生ずる。

次に、本第２基本原理の重要な現象を、前述と重複する項目もあるが、更に説明する。
重要な現象１
図４１、図４２の模式図はシース管からの反射波が大きく励起する振動数（ｆ_Ｄ）の帯域で示したものである。この帯域以外では前記模式図の如くはならない場合がある。
重要な現象２
前記ｆ_Ｄ値を中心振動数とする狭帯域成分波においては、反射波２２５１至２２５３の振動数は概略等しい。反射境界でモード変換した波は、波長は変化するが振動数に変化は生じないという物理現象によるものである。
重要な現象３
（ア）前記ｆ_Ｄ値付近の帯域の波では、シース管内部が空の場合、シース管の存在で起生する波で、反射波２２５１至２２５３の振動数は概略等しい。しかしながら、シース管埋め込み深さをｄ、計測点における探触子間距離をａとしたとき、
ａ≦０．６×ｄであれば、
波２２５１の振幅＞波２２５２の振幅
波２２５１の振幅＞波２２５３の振幅
となる。
（イ）シース管内部が完全充填の場合
波２２５１の振幅はシース管内部が空の場合に比して小さくなる。加えて、波２２５１乃至２２５３と波２２５４乃至２２５５の振動数は異なってくる。
（ウ）シース管内部が不完全充填の場合
波２２５１乃至２２５３の起生状況は（ア）のシース管内部が空の場合と同じである。しかしながら、波２２５６が波２２５１至２２５３に重畳する。重要な現象として、波２２５１至２２５３と波２２５６の振動数が異なっている。
重要な現象４．
シース管の存在により起生する波は、前述の波２２５１至２２５６以外に、シース管外周を回折する波があるが、起生位置が時間軸後方になる。本分析法の適用を、前記回折波起生時刻より早い時刻とすることで、分析から除外することができる。

本分析法は、シース管の存在で生じる前記第１〜第４の物理現象を利用するものである。前記ＴＧＣ４、ＴＧＣ５、ＴＧＣ６のいずれかを用いて、下記数式４３の演算で分析波ＧＡ_ｊ（ｔ）を求めることにより、この分析が成される。

この数式４３の意味するところをＴＧＣ６の場合で、図４３を用いて説明する。図４３のＴＧＣ６_１（ｔ）の初期形状を決めるのに、Δｔ、Δｔａ、及び自然数であるｎ５を多数の計測実験で決まる最適値に設定し、ｔ_Ｔを、シース管表面からの反射波の起生時刻付近ｔ_１に設定し（付近とする理由と、その特定法は後記第３実施形態及び第８実施形態で詳述する。）、矢印２２６０で示す如く、この｛ＴＧＣ６_１（ｔ）｝^ｎ５を時間軸後方へ移動していくことを考える。破線で示す｛ＴＧＣ６_ｊ（ｔ）｝^ｎ５が、この移動の終点とすれば、ｊの最大値はｎｃ＋１と表現できる。ここでｎｃはｔ_１〜ｔ_２間をｎｃ個で等分するための数値である。

下記数式４４のＦＡ_ｊ（ｆ）をＧＡ_ｊ（ｔ）のフーリエ変換で求め、ＦＡ_ｊ（ｆ）のｊの値の増分毎のスペクトル形状の変化を比較することで、シース管の内部充填度を特定できる。

「請求項６の実施形態」
次に、本発明のこの第２基本原理に基づく本発明（請求項６）の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、第１実施形態の図１７に示すシース管充填度測定コンクリートモデルで、第２基本原理を用いたシース管内部の充填度探知方法である。

本実施形態においては、解析装置は、複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を得、基準時刻ｔ_Ｔで１．０、ｔ_Ｔから離れた時刻で１．０未満（減衰）となる時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を前記加算平均波Ｇ（ｔ）に乗じてＧＡ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ（ｔ）波を求める。この場合に、前記基準時刻ｔ_Ｔとして、始点ｔ１及び終点ｔ２（ｔ１＜ｔ２）の間を（ｔ_２−ｔ_１）／ｎｃ（ｎｃ：１以上の整数）間隔で分割し、ｊを自然数として表される（ｎｃ＋１）個のｔ_Ｔ（但し、ｔ_Ｔ＝ｔ１＋｛（ｔ２−ｔ１）／ｎｃ｝×（ｊ−１）、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１））の夫々について前記ＧＡ（ｔ）を算出してこれをＧＡｊ（ｔ）とする。そして、このＧＡｊ（ｔ）をフーリエ変換してスペクトルＦＡｊ（ｆ）を求め、このＦＡｊ（ｆ）の各最大スペクトル値が１．０になるように基準化した後、ｎｐを自然数として、｛ＦＡｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを重ねて表示する。オペレータは、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１）毎の｛ＦＡｊ（ｆ）｝^ｎｐのスペクトルの変化の推移で、シース管内の充填度を探知する。

第１実施形態との測定条件の違いは、用いた探触子振動子を径４０ｍｍから７５ｍｍに変更したことである。図４４は図１７内部が空のシース管のコンクリート面直上での加算平均波Ｇ（ｔ）を数式４３及び数式４４に適用して得たＦＡ_ｊ（ｆ）、ＧＡ_ｊ（ｔ）を、ｎｐ＝４として｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐ、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ表示で比較したものである。具体的には、図４３のＴＧＣ６（ｔ）フィルタの作成において、シース管表面からの反射波の起生時刻ｔ_ｈを、シース埋め込み深さ１８０mm、コンクリートの音速を４．５mm／μ秒を用いて、ｔ_ｈ＝２×１８０／４．５＝８０μ秒とし、ｔ_１＝８０＋Δｔ_ｒ（Δｔ_ｒ＝１０μ秒）、Δｔ＝２５μ秒、Δｔａ＝１００μ秒、ｎ５＝５０として、｛ＴＧＣ６_ｊ＝１（ｔ）｝^ｎ５を作成し、ｔ_２＝１１２μ秒（路程換算 １１２×４．５／２＝２５２ｍｍ）、ｎｃ＝２０として、数式４３によりＧＡ_ｊ（ｔ）をｊ＝１〜２１で作成し、数式４４でＦＡ_ｊ（ｆ）を求めた。実際の分析処理では前記△ｔ、△ｔａ、ｎ５、（ｔ_２−ｔ_１）の値をあらかじめ定められている値又は外部から入力される値のいずれかにすればよい。

位置２２７１及び２２７２が重要な現象１で示したｆ_Ｄ値である。前述した如くｆ_Ｄ値は１つとは限らず複数存在する。また、ｊ＝１の｛ＦＡ_１（ｆ）｝^４のスペクトル値が最も大きく、ｊの値が増えるに従い｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^４のスペクトル値が小さくなっていくのは、重要な現象３の（ア）に示すとおりである。また２２７１、２２７２のＦＡ_ｊ（ｆ）スペクトルの振動数がほとんど変化していないのは、重要な現象２に示す通りである。

このような｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐが得られた時、シース管内部が空と判断する。図４５は図１７のシース管内部に５０％だけセメントミルクが充填された場合の分析結果である。図４４の分析比較図と全く同一の処理（ｔ_１＝９０μ秒、Δｔ＝２５μ秒、Δｔａ＝１００μ秒、ｎ５＝５０、ｔ_２＝１１２μ秒）で得た｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐ （ｎｐ＝４）の比較図である。２２７１位置の振動数ｆ_Ｄは図４４の空シースのｆ_Ｄ値と全く合致し（ｆ_Ｄ＝７３ｋＨｚ）となっている。この２２７１位置のスペクトルは、図４４のシース管内空の場合と同様ｊ＝１で最大スペクトル値となりｊの値が大きくなるに従い、スペクトル値が漸減している。

さらに注目すべき現象としてｊ＝７より順次漸増し、ｊ＝２１で最大スペクトル値を持つスペクトル２２７３が起生してくる。この起生は重要な現象３の（ウ）に示すとおりである。

このような｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐが得られた時、シース管内部が充填不足と判断する。ところで、図４５の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ比較図には、前記以外に他の重要な現象が生じている。図４０（ｂ）の２２４３径路の波の伝達情況を拡大して図４６に示す。

経路２２４３の波の受信時刻ｔ_φは、２２４１の反射波の受信時刻ｔ_ｈより遅れて受信される。ｔ_φ算定式を例えば、数式４５の如く仮定し、シース管径φと充填度ｇをパラメーターとして、多くの計測実験でＢ_３（φ、ｇ）を求めておく。

但し、ｇは充填度（％）

図１７の計測では、５０％充填というより

＝８０＋１０＋（５２＋８２）／４．５＝１２０μ秒
と略算できる。

「請求項１１の実施形態」
一方、図４５のスペクトル２２７３が図４０に示す起生時刻ｔ_φの２２４４径路の波であることより、図４３のＴＧＣ６^ｎ５ _ｊ（ｔ）のｊ値が下記数式４６で算定されるｊより大きくなる時、ＴＧＣ６^ｎ５ _ｊ（ｔ）のフィルタの帯域の中に前記２２４４径路の波が含まれてくることになる。

図４５の分析例によれば、２２７３のスペクトルの起生が生じ始めるｊ値を読み取れば、ｊ＝７となる。この場合のｔ_Ｔ値を逆算すれば、下記数式４７となる。

これよりΔｔ＝２５μ秒、Δｔａ＝１００μ秒、ｎ５＝５０とした｛ＴＧＣ６_ｊ（ｔ）｝^ｎ５を用いて得る図４５の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐではｔ_１＝ｔ_ｈ＋１０（後述数式４８の導入を参照）とした時、ｊ＝６、又はｊが７以上になると、図４０（ｂ）、図４６に示す充填度が不足する場合に生ずる経路２２４４の波が順次増大し、図４５に示すように、その波のスペクトル２２７３が起生してくる。

以上の現象によりシース管内のセメントミルクが充填不足の場合、その充填が３０％なのか５０％なのか７０％なのかというような探知も可能となる。

図４７は図１７の測点１おける１００％充填のシース管の場合の分析結果である。図４４、図４５の分析手順と一部を除いて同一である。

図４４、図４５ではｔ_１＝８０＋１０＝９０μ秒、ｔ_２＝１１２μ秒としたが図４７の分析ではｔ_１＝ｔ_ｈ＝８０μ秒、ｔ_２＝９９μ秒としたところが異なっている。

ｊ＝１の時、２２７１位置にシース管内が空、５０％充填の場合と同様７３ｋＨｚのスペクトルが生じている。シース管反射波のｆ_Ｄ値は、空、充填不足、完全充填で変化しないことを示している。

ｊの値が大きくなると、順次スペクトル値が大きくなり、ｊ＝２１のＦＡ_ｊ＝２１（ｆ）スペクトルの最大スペクトル値を示す位置が符号２２７４で示す位置になっている。｛ＧＡ_ｊ＝２１（ｔ）｝^４波の波２３０１が図４０における経路２２４３のシース管セメントミルクを透過し、その底部より反射する波の起生である。この波はｆ_Ｄ値とは違った振動数となる。

これは、重要な現象３，（ウ）の現象を忠実に示している。このような｛ＦＡ（ｆ）｝^ｎｐが得られた時、シース管内部が完全充填と判断する。

ところで、図４４の空のシース管の分析結果、図４５の５０％グラウト充填シース管の分析結果は｛ＴＧＣ６（ｔ）｝^ｎ５の時系列フィルタで用いるｔ_Ｔの初期値ｔ_１をシース管たて波反射波の起生時刻ｔ_ｈを用いて、下記数式４８としたものであった。

次に、なぜｔ_１を数式４８により算定するのかという点、及びΔｔ_ｒをどのように特定するのかという点について説明する。

図４８は、測点２の５０％セメントミルク充填のシース管直上でのＧ（ｔ）波（点線）より、ｔ_Ｔ＝ｔ_ｈ＝８０μ秒、Δｔ＝２５μ秒、Δｔａ＝２００μ秒、ｎ５＝２００として、ＧＡ（ｔ）＝｛ＴＧＣ６（ｔ）｝^ｎ５・Ｇ（ｔ）（実線）をＧ（ｔ）波より切り出し、対応するスペクトルをＦＡ（ｆ）としてＧ（ｔ）^２、ＧＡ（ｔ）^２、ＦＡ（ｆ）^２表示したものである。カーソル３９１にシース管反射のｆ_Ｄ値を確認できる。

一方、図４９は、測点２の５０％セメントミルク充填のＧ（ｔ）波において、ｔ１＝８０μ秒、ｔ_２＝８０＋１０＝９０μ秒、△ｔ＝２５μ秒、ｎｃ＝２０、数式４３でＴＧＣ＊（ｔ）をＴＧＣ６（ｔ）、ｎｃ＝２０として、ＧＡ_ｊ（ｔ） （ｊ＝１〜（ｎｃ＋１））を作成し、数式４４でＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、｛ＧＡ_１（ｔ）｝^２、｛ＧＡ_２１（ｔ）｝^２を各々の最大振幅を１．０に基準化して表示し、かつｊ＝１〜２１の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^２の中で最も大きいスペクトル値を１．０とする基準化を行い、比較表示したものである。

図４９の分析結果では、ｔ_Ｔ＝ｔ_ｈ＝８０μ秒の場合の｛ＧＡ_ｊ＝１（ｔ）｝^２波（破線―図４８の実線表示｛ＧＡ（ｔ）｝^２波と同じ）に対応するスペクトル（ｊ＝１）のスペクトル値が最も小さく、ｊの値が増すごとにスペクトル値が大きくなり、ｊ＝２１で最大値をとることを確認できる。

ここで注目すべき現象を示す。図４８のＧ（ｔ）波からのＴＧＣ６（ｔ）＝ＴＧＣ６_ｊ＝１（ｔ）による切り出し波｛ＧＡ（ｔ）｝^２（＝｛ＧＡ_ｊ＝１（ｔ）｝^２）と、図４９のＴＧＣ６_ｊ＝２１（ｔ）による切り出し波｛ＧＡ_ｊ＝２１（ｔ）｝^２とを比較すると、図４８の｛ＧＡ（ｔ）｝^２（＝｛ＧＡ_ｊ＝１（ｔ）｝^２）波では３９０の大きな振幅のシース管からのたて波反射の起生が確認できる。一方、図４９のＴＧＣ６_ｊ＝２１（ｔ）で切り出した｛ＧＡ_ｊ＝２１（ｔ）｝^２の波では、前記３９０のたて波反射以外に４０２に示す波の起生を確認できる。この４０２の波は、図４１及び図４２に示す２２５２のモード変換波１である。

ｆ_Ｄ値（図４８では３９１カーソルの振動数）近傍では前記シース管からのたて波反射波とモード変換波では、振動数に変化が無いことを前述した。これより、このモード変換波１の成分が前記ｊの値が増すに従い、ＧＡ_ｊ（ｔ）波の中により多く含まれることになる。この現象が原因で図４９のＦＡ^２ _ｊ（ｆ）のｊ＝１〜２１で最も大きいスペクトル値を１．０に基準化する比較表示で、３９１のｆ_Ｄ値でのスペクトル値がｊ＝１で最小、ｊ＝２１で最大となり、かつｊの値が大きくなるに従い、スペクトル値が大きくなっていく。

更に、前記ＴＧＣ６_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜２１）の係数ｔ_２の値を変化させることで、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１）でのＦＡ_ｊ（ｆ）のスペクトル値の変化を図４９の場合に対応して確認できる（図示せず）。

ここで、図４５で示す分析例の如く、ｆ_Ｄ値（２２７１）のスペクトル比較で、スペクトル値がｊ＝１で最大値をとり、ｊの値が増すに従い小さくなるようにすれば、分析結果での判断（空、半充填）が容易となる。

図４５のような比較図を得るには、前記ｔ_２値を変化させて得るＦＡ_ｊ（ｆ）のスペクトル値の変化において、｛ＦＡ_{ｊ＝ｎｃ＋１}（ｔ）｝^ｎｐのスペクトル値が最大となり、ＦＡ_１（ｔ）^ｎｐのスペクトル値が最小となるｔ_２値をＴＧＣ６_ｊ（ｔ）のｔ_Ｔを時間軸後方へ移動することでサーチし、この時のｔ_２をΔｔ_ｒとし、ｔ_１＝ｔ_ｈ＋Δｔ_ｒとした分析を行えばよい。

更に、前記ｔ_２の前後でｔ_Ｔを微小に変化させたＦＡ_１（ｆ）では、そのスペクトル値は変化しないという知見が、多くの分析例で得られている。この知見を利用すれば、前記Δｔ_ｒの特定がより容易になる。

図４４、図４５は前記分析処理によりΔｔ_ｒ＝１０μ秒と特定し、ｔ_１＝ｔ_ｈ＋１０＝９０μ秒として得られたものである。なお、この△ｔ_ｒをシース埋め込み深さｄ_ｓ（ｍｍ）及びシース外径φ（ｍｍ）をパラメータとして、あらかじめ求めておいて分析における所定値としておけば、実際の充填度探査に有効である。第３実施形態（請求項６に対応）ではＴＧＣＸ（ｔ）をＴＧＣ６（ｔ）として説明したが、ＴＧＣ４（ｔ）、ＴＧＣ５（ｔ）を用いてもよい。又は、このΔｔ_ｒ値をシール間の埋め込み深さｄｓ（ｍｍ）、シース外径Φ（ｍｍ）、コンクリートの音速_ＣＶ_Ｐをパラメータとして求めておき、実際の充填度探査では相当するΔｔｒ値を外部から指示するか、又は図１の解析装置のハードディスク２５に保存された値を参照して決めればよい。

「請求項１２の実施形態」
次に、本発明（請求項１２）の第４実施形態について説明する。この第４実施形態は第３実施形態で用いた分析法を発展させた充填度の探知法である。

本実施形態の解析装置は、先ず、シース管の外径をφ_Ｓ、シース管内充填物の音速をＶＧとして、ｆＤＳ＝ＶＧ／（２・φ_Ｓ）を計算する。そして、加算平均波Ｇ（ｔ）のフーリエ変換をＦ（ｆ）とし、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとして振動数と共に強度が連続的に上昇する振動数フィルタＡ１（ｆ）と、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとして振動数と共に強度が連続的に減少する振動数フィルタＡ２（ｆ）とを使用し、ｎ１及びｎ２を自然数として、ＦＡ（ｆ）＝｛Ａ１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ２（ｆ）｝^ｎ２・Ｆ（ｆ）を計算する。そして、ＦＡ（ｆ）スペクトルの中心振動数が前記ｆＤＳとなるように、ｎ１、ｎ２の値を調整し、得られたスペクトルＦＸ（ｆ）を逆フーリエ変換してＧＸ（ｔ）＝∫（ＦＸ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを求める。このＧＸ（ｔ）を第３実施形態（請求項６）のＧ（ｔ）に置き換えて、その後、第３実施形態の演算を行う。

図５０はシース管表面から入力された超音波が、管内部のグラウト材内を重複反射する様子を示したものである。多くの実験計測によれば、グラウト材内を走る波４２２には、振動数Ｖ_Ｇ／（２φ_ｓ）、（Ｖ_Ｇはグラウト材縦波音速）の成分が確かに存在する。かつ、前記加算平均波より、ｆ_ＤＳ＝Ｖ_Ｇ／（２φ_ｓ）の狭帯域成分波を抽出すると、図５１の如き模式図を得る。図５１（ａ）が、シース管内空又は充填不足の場合であり、図５１（ｂ）が、シース管内１００％充填の場合である。図５１の４３０の起生波は、コンクリート面に配した発信及び受信探触子間でコンクリート表面を伝達する表面波である。点線で示す４３１位置がシース管表面からのたて波反射波の理論的起生時刻ｔ_ｈを示し、４３２位置が、グラウトを透過した超音波が管底部で反射する４２２の波の理論的受信時刻ｔ_ｈ＋２φ_ｓ／Ｖ_Ｇである。

シース管径は一般に５０〜１００ｍｍである。仮に、径８０ｍｍのシース管を想定すれば、セメントミルク音速をＶ_Ｇ＝４．５mm／μ秒として、前記ｆ_ＤＳ（Ｈｚ）は下記数式４９よりｆ_ＤＳ＝｛４．５mm／μ秒｝／（２×８０（mm））｝×１０^８＝３０ｋＨｚとなる。

このような振動数帯域では、前記４３０の表面波強度に比しシース管表面からの反射波強度は格段に小さくなり、かつ低周波故にその起生時刻ｔ_ｈを特定するのが困難になる。

一方、時間軸後方４３２位置より生ずるシース管底部からの反射波は、数波の波となりその振幅が、前記のシース管表面からの反射波の振幅に比し格段に大きくなる。

これより図５１の波形比較でも計測点直下のシース管の充填度を、（空及び充填不足）か（完全充填）かという分類で探知できる。

ところで、図５１のｆ_ＤＳ値を中心振動数とする狭帯域成分波に、第３実施形態で用いた分析法を適用すれば、より確実に、充填、充填不足又は空のいずれであるかを探知できる。

図５２は実際のＰＣ橋梁の配筋及びシース管配置状況を模擬して作成したコンクリートモデルである。

外形４００×５７０×４００ｍｍのコンクリート塊に外径８０ｍｍのポリエチレン製シース管をピッチ１２０ｍｍ、埋め込み深さ１５０ｍｍで３本配し、径２５ｍｍ×２本と径１６ｍｍ×１本の異形鉄筋を束ねたものをピッチ１２５ｍｍでシース管の直行方向に埋め込み深さ１５０ｍｍで３本配し、かつ径１６ｍｍの異形鉄筋をシース管と平行に埋め込み深さ９０ｍｍで図示する如く配している。鉄筋からの反射波が、探知妨害波として大きく影響する探知モデルといえる。

図５２の計測で、Ｎｏ１の内部空シース管、Ｎｏ２の内部７０％グラウト充填シース管、Ｎｏ３の内部１００％グラウト充填シース管の充填度探知を考える。シース管直上コンクリート面に振動子径４０ｍｍの１対の発信及び受信探触子を中心間隔６０ｍｍで、かつ前記発信及び受信探触子の中心を結ぶ線分が、シース管配置方向と直交するように配した計測である。

発信探触子より３００回超音波をコンクリート面より入力し受信した３００個の受信波を加算平均し加算平均波Ｇ（ｔ）を得た。

まず、図５２のＮｏ１の内部が空のシース管の充填度探査を説明する。Ｎｏ１における加算平均波（３００回）をＧ（ｔ）とし対応するフーリエスペクトルをＦ（ｆ）とした時、径８０ｍｍのシース管（充填時）の前記ｆ_ＤＳ値は数式４９でｆ_ＤＳ＝３０ｋＨｚとなることを前述した。下記数式５０を用い、ｎ１＝４、ｎ２を１以上の整数として、数式５０に示すＦＡ（ｆ）の中心振動数がｆ_ＤＳ＝３０ｋＨｚになるよう自動コントロール又はオペレータ処理で設定し、フーリエの逆変換でＧＡ（ｔ）を下記数式５１で求めた。

Ａ_１（ｆ）、Ａ_２（ｆ）は分析の上限振動数ｆ_ＭＡＸ＝２５００ｋＨｚとする振動数フィルタであり、ｎ２の具体的数値は３００であった。そして、数式４３に対応する下記数式５２でＧＦ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜２１）をΔｔａ＝１００μ秒、△ｔ＝３０μ秒、ｎ５＝２００として求め、次に下記数式５３でＦＦ_ｊ（ｊ）（ｊ＝１〜２１）を求めた。

ここでＴＧＣ６_ｊ（ｔ）の設定用係数は、下記数式５４及び数式５５で与えられる。

そして、ｄ_ｓ＝１５０ｍｍ（シース管埋め込み深さ）、Ｖ_Ｇ＝４５００ｍ／秒（セメントミルク音速）、φ_ｓ＝８０ｍｍ（シース管径）、Ｖ_ｃ＝４５００ｍ／秒（コンクリート音速）より、ｔ_１＝６６．７μ秒、ｔ_２＝１０２．２μ秒とした。またΔｔ＝３０μ秒であった。

この場合の分析結果（数式５２）を示したものが図５３の比較図である。

ＧＦ^２ _１（ｔ）、ＧＦ^２ _２１（ｔ）をそれぞれその最大振幅を１．０に基準化して表示し、ｊ＝１〜２１のＦＦ_ｊ（ｆ）の夫々の最大スペクトル値をｊ＝１〜２１で比較し、この内の、最も大きいスペクトル値を１．０に基準化した絶対表示でＦＦ^２ _ｊ（ｆ）を比較している。スペクトル値はＦＦ_１（ｆ）が最大値を取り、ｊの値が増す毎にＦＦ_ｊ（ｆ）のスペクトル値が小さくなっていく様子を確認できる。

一方、Ｎｏ２シース管（内部７０％充填）の同一処理による分析結果を図５４、図５５に示す。

図５４はｔ_１＝６６．７μ秒、ｔ_２＝８６μ秒とした時のものである。図５３の空の場合と良く似た比較図となっている。ＦＦ_１（ｆ）のスペクトル値が最大値となり、ｊの値が増すと。ＦＦ_ｊ（ｆ）のスペクトル値が順次小さくなっている。ｔ_２の値を図５３の空のシース管の場合と等しくｔ_２＝１０２．２μ秒とした分析が図５５である。図５４でｊの値が増す毎に小さくなったスペクトル値は、ｔ_２の値が大きくなることで増幅に転じ、かつ振動数が変化していく様子を確認できる。この現象は、前記実施例３で詳述した図４６の２２４３の波の起生により生じたものである。

図５６はＮｏ３の内部が１００％充填の場合の図５３と全く同一の処理で得た比較図である。図５３の空のシース管の場合と比較すると、ＦＦ_ｊ（ｆ）のスペクトル値の変化の様子が逆転している。すなわち、ｊ＝１の時のスペクトル値が最も小さく、ｊの値が増す毎にＦＦ_ｊ（ｆ）のスペクトル値が増大する様子を確認できる。

以上シース管径φ_ｓ、グラウト材の音速で決まる数式４９のｆ_ＤＳ値を中心振動数とする狭帯域成分波に数式５０乃至５４の分析処理を行えば、計測対象シース管の内部が完全充填か、充填不足か、又は空かの探知が可能となる。本第４実施形態においては、ＴＧＣＸ（ｔ）関数は、ＴＧＣ６（ｔ）であるが、ＴＧＣ４（ｔ）又はＴＧＣ５（ｔ）を使用しても良い。

「請求項１３の実施形態」
次に、本発明（請求項１３）の第５実施形態について説明する。前記第４実施形態で用いたシース管内充填度探知モデル（図５２）のシース管はポリエチレン製であった。多くの実験計測によれば、鋼製シースとポリエチレン製シースでは、共振現象を起す振動数帯域が大きく異なる。

本実施形態は、所定の振動数ｆ_Ｐ１、ｆ_Ｐ２を用い、前記Ｆ（ｆ）をｆがｆ_Ｐ１〜ｆ_Ｐ２の場合にＦ（ｆ）＝１．０、ｆがｆ_Ｐ１未満、及びｆ_Ｐ２を超える場合に、Ｆ（ｆ）＝０．０となる関数として定義し直し、このＦ（ｆ）を逆フーリエ変換して加算平均波Ｇ１（ｔ）を演算し、このＧ１（ｔ）を第３実施形態（請求項６）に記載のＧ（ｔ）に置き換えて第３実施形態（請求項６）の演算を行う。

第１実施形態及び第２実施形態の共振分析方法（図２１乃至図３８）は、３５ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの中心振動数帯でのものであった。これは、鋼製シースを使用したために、このような振動数帯にシース共振波が存在することより、充填度の探知が可能であったことによる。

図５２のポリエチレン製シースの場合、分析例として示さないが、前記３５〜６０ｋＨｚの中心振動数帯の狭帯域成分波を用いた鋼製シースの第１実施形態及び第２実施形態の共振分析では、前記充填度の探知を行うことはできない。ポリエチレン製シースの共振波は、シースの物理的特性より、鋼製シースの場合に比してその減衰率が格段に大きい。この様なポリエチレン製シースの場合でも、第３実施形態で示した分析法に改良を加えることで、シース管内充填度の探知が可能となる。

図５７乃至６０は、それぞれ図５２のＮｏ１：空シース管、Ｎｏ２：７０％充填シース、Ｎｏ３：完全充填シースの分析例である。分析手順はＮｏ．１〜Ｎｏ．３の全てで同一である。

加算平均波Ｇ（ｔ）は、対応するスペクトルをＦ（ｆ）として下記数式５６の如くになる。

Ｇ（ｔ）のフーリエの逆変換でＦ（ｆ）等を求め、Ｆ（ｆ）を全ての振動数で１．０に置き換えた後、ｆ_Ｐ１＝１ｋＨｚのハイパスフィルタ、ｆ_Ｐ２＝４０ｋＨｚのローパスフィルタ処理を行ったものをＦ_Ｈ，Ｌ（ｆ）と定義し、下記数式５７を演算し、数式４３におけるＴＧＣ＊（ｔ）をＴＧＣ４（ｔ）として、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１）毎にＧＡ_ｊ（ｔ）を下記数式５８を用いて算定した。ここでｆ_Ｐ１及びｆ_Ｐ２は外部から与えられる値又はあらかじめ解析装置に記憶された値である。

ＦＡ_ｊ（ｆ）は下記数式５９を用いて算定した。

なお、ＴＧＣ４_ｊ（ｔ）のｔ_Ｔは、ｔ_Ｔ＝ｔ_１〜ｔ_２まで変化させ、
ｊ＝１でｔ_Τ＝ｔ_１
ｊ＝２乃至ｎｃでｔ_Τ＝ｔ_１＋（ｊ−１）×（ｔ_２−ｔ_１）／（ｎｃ）
ｊ＝ｎｃ＋１でｔ_Τ＝ｔ_２＝ｔ_１＋（ｎｃ＋１−１）×（ｔ_２−ｔ_１）／（ｎｃ）
とした。

なお、図５７乃至図５９の分析では、ｔ_１＝３００μ秒、ｔ_２＝６００μ秒、ｎｃ＝２０とし、かつ前記Ｆ（ｆ）を１．０に置き換えている（位相情報のみを解析で用いた。）。ＦＡ_ｊ（ｆ）の比較表示はｎｐを２として、ｊ＝１〜（ｎｃ＋１）毎にＦＡ_ｊ（ｆ）のスペクトルの最大値を１．０に基準化して、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ表示している。

図５７の空のシースの分析結果によれば、最初４９３位置（１７．５ｋＨｚ）に大きく生じていたＦＡ_ｊ＝１（ｆ）のスペクトル値がｊの値が増す毎に小さくなり、４９１、４９２の位置に、ｊの値が大きくなる毎にスペクトル値が大きくなっていくスペクトルの起生を確認できる。結論から云えば、このスペクトル４９１、４９２がポリエチレン製シースの共振スペクトルであり、スペクトル４９３がシース管からの反射波の低周波（１７．５ｋＨｚ）成分である。

図５８の７０％充填シースの分析結果は、図５７の空のシースの分析結果と類似している。最初５０３位置（１８．２ｋＨｚ）に大きく生じていたＦＡ_ｊ＝１（ｆ）のスペクトル値がｊの値が増す毎に小さくなり、位置５０１、５０２に、ｊの値が大きくなる毎にスペクトル値が大きくなっていくスペクトルの起生を確認できる。この５０１、５０２のスペクトルがポリエチレン製シースの共振スペクトルである。５０３のスペクトルがシース管からの反射波の成分（１８．２ｋＨｚ）である。

図５９の１００％充填シースの分析結果は、図５７の空シース、図５８の７０％充填シースの分析結果と全く異なったものとなる。前記基準化比較によれば、最初５１３位置（２０．４ｋＨｚ）に大きく生じていたＦＡ_ｊ＝１（ｆ）のスペクトル値は、ｊの値の変化があっても変化せず、かつ２０．４ｋＨｚ付近のスペクトル値はｊの値が増しても変化しないか、又は徐々に漸減している。前記２０．４ｋＨｚは、前記までの実施例で説明した低周波における反射波のスペクトルである。なお、図５７、図５８において、前記ｆ_Ｄ値位置（４９３及び５０３）でｊ＝１〜（ｎｃ＋１）のＦＡ_ｊ（ｆ）のスペクトル値を等しくして基準化したＦＡ_ｊ（ｆ）を求めた後、ＦＡ_ｊ（ｆ）のスペクトル群の中で、最も大きいスペクトル値１．０とする再基準化を行えば、共振スペクトル４９１、４９２及び５０１、５０２の値が極端に大きくなる比較図を得ることができる（図示せず）。

このようなｆ_Ｄ値位置での前記基準化及び再基準化を図５０の１００％充填の比較図で行っても、スペクトル比較図に変化が生じないのは明白である。本第５実施形態においては、ＴＧＣＸ（ｔ）関数は、ＴＧＣ４（ｔ）であるが、ＴＧＣ５（ｔ）又はＴＧＣ６（ｔ）を使用しても良い。

「請求項１４の実施形態」
更に、請求項１４の実施形態について説明する。数式５７のＧ_Ｈ，Ｌ（ｔ）を第１実施形態、第２実施形態で示した如く、数式２８に準拠して、数式６０で求めてもよい。

ｎ１、ｎ２は１以上の整数であり、Ａ_１（ｆ）、Ａ_２（ｆ）は分析の上限振動数をｆ_ＭＡＸとする前述した振動数フィルタである。なお、数式６０におけるｎ１、ｎ２の値の特定は、以下のようにすればよい。即ち、Ｆ_ＨＬ（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・Ｆ（ｆ）の中心振動数がＦ_ＨＬ（ｆ）スペクトルの視認の中で前記ｆ_Ｐ１、ｆ_Ｐ２の平均値｛（ｆ_Ｐ１＋ｆ_Ｐ２）／２｝（Ｈｚ）となるように、ｎ１、ｎ２の値を外部から指示するか又は自動手処理で特定する。

以上、共振励起が低周波で生じ、かつ比較的減衰率の大きいポリエチレン製シース管の充填度探知の場合の共振分析法を示した。

「請求項７の実施形態」
次に、本発明（請求項７）の第６実施形態について説明する。前記第１乃至第５実施形態は、コンクリートに埋め込まれたシース管内部にグラウト材を充填し、このグラウト材が硬化した後、そのグラウト材の充填度又は充填状況が完全か不完全かを探知するものである。ところで、ＰＣ構造物新設時のシース管内部へのグラウト注入時、測定点直下のシース管の充填度の推移を、リアルタイムにモニタリングできれば、その効果は絶大である。本第６実施形態は、前記リアルタイムモニタリングを用いた探知法である。

即ち、本実施形態においては、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されたシース管内にグラウト材を連続的に注入する際に、その注入の程度をリアルタイムに検査する。前記シース管の直上コンクリート面に所定間隔で超音波発信探触子及び超音波受信探触子を配置し、制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して発信させ、その都度コンクリート中から広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御する。解析装置は前記複数個の広帯域受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を作成する。この加算平均波の計測を、前記グラウト材の注入開始時点を１回目の計測時点として、所定間隔でｎＡ回行う。これにより、ｎＡ個の加算平均波Ｇｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎＡ）を収録し、このＧｊ（ｔ）に、基準時刻ｔ_Ｔで所定の時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を乗じて、ＧＡｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇｊ（ｔ）波を求め、このＧＡｊ（ｔ）をフーリエ変換によりＧＡｊ（ｔ）波に対応するスペクトルＦＡｊ（ｆ）を演算し、ｎｐを自然数として、ＦＡｊ（ｆ）のｎｐ乗値｛ＦＡｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めてこれを表示させる。オペレータは、ｊ＝１〜ｎＡにおける｛ＦＡｊ（ｆ）｝^ｎｐの変化でシース管内グラウト材の充填度を探知する。つまり、任意の振動数ｆで｛ＦＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐのスペクトル値が小さくなったり又は大きくなったりする変化の中で、このスペクトル値が一定の値に収斂し、ｊの値が増しても変化しなくなったとき、シース管内にグラウト材が詰まってきたと判断する方法である。なお、前記ＴＧＣＸ（ｔ）は、数式１４を用いる場合がＴＧＣ１（ｔ）であり、数式１５を用いる場合はＴＧＣ４（ｔ）であり、数式１６を用いる場合はＴＧＣ５（ｔ）であり、数式１７を用いる場合はＴＧＣ６（ｔ）である。

図５２のシース埋め込みコンクリートモデルで、Ｎｏ．１の空シースの直上コンクリート面に共振振動数５００ｋＨｚの振動子を内蔵した１対の発信探触子及び受信探触子を配置し、発信探触子内の振動子に３０Ｖのステップ関数型電圧を印加する。Ｎｏ．１のシース管内には径１５ｍｍのＰＳ撚線鋼棒を１２本内蔵させ、管内部に充填物（グラフト材）を徐々に満たしながら、下記表２に示すように、総計１５回の計測で、３００回加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）を計測した。なお、表２は計測毎のシース管内充填物（グラブと材）充填度を示す。また、前記ｊ＝１乃至１５のＧ_ｊ（ｔ）波の計算時に、前記発信探触子及び受信探触子の位置は固定した。なお、ｊ＝６，７，８，９，１０は、鋼棒の周面の螺旋状突起の部分で、充填物が存在しない空隙が存在した。しかし、ｊ＝１１乃至１５の場合は、このような突起部の空隙は存在しなかった。なお、以上の実測値は、計測実験の容易性を考慮して、グラウト材の代わりに水を使用して計測したものである。

図６０は前記Ｇ_ｊ（ｔ）波と、下記数式６１で示されるＦ_ｊ（ｆ）スペクトルとを、ｊ＝１乃至１５で比較表示したものである。Ｇ_ｊ（ｔ）は同図右に、上段より順にｊ＝１，２，…１５で表示し、ｊ＝１乃至１５のＦ_ｊ（ｆ）を重ね描きしている。

同図によるＧ_ｊ（ｔ）及びＦ_ｊ（ｆ）のｊ＝１乃至１５の比較では、前記表２のシース管内水の充填度による相違を確認することができない。

一方、前記Ｆ_ｊ（ｆ）より高振動数帯域のスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を、下記数式６２においてｎ１＝０、ｎ２＝０、ｎ３＝１４とし、Ａ_３（ｆ）をｆ_Ａ＝４３８ｋＨｚとする振動数フィルタとして求める。但し、数式６２において、ｆ＞２ｆ_Ａのとき、Ａ_３（ｆ）＝０．０である。

そして、ｆ≧２×ｆ_Ａ以降のＦＡ_ｊ（ｆ）を０．０とした後、下記数式６３でＧＡ_ｊ（ｔ）を求める。

シース管埋め込み深さｄ_ｓ＝１５０mm及びコンクリートの音速_ＣＶ_Ｐ＝４．５mm／μ秒よりシース表面からの反射波の受信時刻ｔ_ｈを、ｔ_ｈ＝２×１５０／４．５＝６７μ秒とし、前記ＴＧＣＸ（ｔ）にＴＧＣ６（ｔ）（ＴＧＣ４（ｔ）又はＴＧＣ５（ｔ）でもよい）を用いた分析例を以下に示す。ｔ_Ｔ＝ｔ_ｈ＝６７μ秒、△ｔａ＝１００μ秒、△ｔ＝５５μ秒とするＴＧＣ６（ｔ）を用い、かつｎ５＝２００として、下記数式６４でＧＢ_ｊ（ｔ）を演算し、次に、ＦＢ_ｊ（ｆ）を下記数式６５で演算した。数式６４を用いてＧＢ_ｊ（ｔ）を求めるとき、ＴＧＣ６（ｔ）の時刻関数を用いて説明したが、分析例としては示さないものの、ＴＧＣ６（ｔ）の代わりにＴＧＣ４（ｔ）又はＴＧＣ５（ｔ）を用いてもよい。

前記数式６４、６５で演算したＧＢ_ｊ（ｔ）及びＦＢ_ｊ（ｆ）を用い、ｎｐ＝１としてＧＢ_ｊ ^ｎｐ（ｔ）及びＦＢ_ｊ ^ｎｐ（ｆ）比較表示したものが図６１である。３００ｋＨｚ乃至５１０ｋＨｚの振動数帯でＦＢ_ｊ（ｆ）を表示している。

さて、図６０のＦ_ｊ（ｆ）の比較図では、ｊ＝１乃至１５でＦ_ｊ（ｆ）が全く１つのスペクトルに重ね描きされていたが、図６１のＦＢ_ｊ（ｆ）の重ね描きでは、明らかに、表２の充填度毎に林立するスペクトルの強度が変化している。例えば、スペクトル５３１ではｊ＝１（シース内水なし）の時、スペクトル値が最大値をとり、ｊの値が増す（水の充填度が増す）毎にスペクトル値が減少していく。水の充填度がｊ＝１１乃至１５の完全１００％で、スペクトル値がほぼ同一となっている様子を見ることができる。一方、スペクトル５３２では、スペクトル値の大小関係が逆転し、スペクトル値はｊ＝１の時、最も小さく、ｊの値が増す毎に大きくなっている。

ＧＢ_ｊ（ｔ）波はシース管表面からの反射波及びその反射波の後方に生ずる管内の水へ透過し、内部の鋼棒撚線で乱反射する波、そして管内側を水を介して重複反射する波等々の重畳波をＧＡ_ｊ（ｔ）波より数式６４を用いて切り出したものと考えることができる。
とろこで、本分析では前記ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｆ_Ａの値の各々を適宜変化させながら外部から与えることで対処した。これ等与えられた値毎に、図６１に相当する｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのｊに対する比較図から得られます。ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｆ_Ａの値を適宜変化させる経緯の中で、図６１の５３１に示すようにスペクトルの極大値がｊの値が大きくなるに従って大きく変動してくる状況を確認できたわけです。図６１のスペクトル比較図を得た時のこれ等の値がｎ１＝０、ｎ２＝０、ｎ３＝１４、ｆ_Ａ＝４３８ｋＨｚだったわけです。なお、シース径φ、シース埋め込み深さｄ、コンクリート音速_ＣＶ_Ｐをパラメータとした本装置による分析で、あらかじめ、ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｆ_Ａの最適値を求めておき、これを装置のハードディスク（ＨＤ）などに記憶しておき、実際の探査では前記パラメータの組み合わせ毎に記憶されたｎ１、ｎ２、ｎ３及びｆ_Ａ係数表より、該当係数表を選定し、この選定された係数ｎ１、ｎ２、ｎ３及びｆ_Ａを用いて前記数式６３の演算を行うことも可能です。

スペクトル５３１がシース表面からの反射波の１つのスペクトル成分であると考えれば、管表面に入力する超音波はシース内に水がない場合、全反射することから、ｊ＝１の場合でスペクトル値が最も大きくなり、水の充填度が増すに従い、超音波の一部がシース管内部に透過していくことにより、前記反射において、徐々にスペクトル値が小さくなっていくと考えられる。一方、スペクトル５３２を前記シース内部の鋼棒撚線で乱反射する波、そしてシース内部を水を介して重複反射する波の重畳波のスペクトルの１つと解せば、ｊ＝１でスペクトル値が最小値をとり、ｊの値が増す毎にスペクトル値が大きくなり、表２のｊ＝６乃至１５のシース内が水で満杯の場合でスペクトル値が一定値に収剣してくれる現象と理解できる。

「請求項１５の実施形態」
以上の説明はＴＧＣ６（ｔ）のｔ_Ｔをシース縦波反射波の起生時刻に設定して行ったものであった。ｔ_Ｔを発信探触子からコンクリートへ縦波を入力した直後、自然発生する横波のシース表面からの反射波の起生時刻に設定して、前記数式６２乃至数式６５の演算を行っても、前記物理現象に伴う充填度の探知を行うことができる。

数式６２でＡ_１（ｆ）・Ａ_２（ｆ）をｆ_ＭＡＸ＝２５００ｋＨｚとする振動数フィルタ、ｎ１＝４、ｎ２＝６０、ｎ３＝０として、ＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、数式６３でＧＡ_ｊ（ｔ）を求め、シース表面からの前記横波反射の起生時刻ｔ_ｈｓを前記ｔ_ｈ＝６７μ秒と横波と縦波の音速比０．５９を用いてｔ_ｈｓ＝ｔ_ｈ／０．５９ １１４μ秒として、△ｔａ＝１００μ秒、△ｔ＝１０μ秒とするＴＧＣ６（ｔ）を用い、かつｎ５＝２００として数式６４でＧＢ_ｊ（ｔ）を演算し、次にＦＢ_ｊ（ｆ）を数式６５で演算した結果をｎｐ＝４として、ＧＢ^ｎｐ _ｊ（ｔ）、ＦＢ^ｎｐ _ｊ（ｆ）で比較表示したものを図６２に示す。

図６２のスペクトル５４１が図６１のシース表面縦波反射スペクトル５３１に対応するシース表面横波反射に起因するものである。この測定例の場合、より明解に前記物理特性により生ずる現象を示している。即ち、ｊ＝１でスペクトル値最大になり、ｊの値が増す毎に、スペクトル値が小さくなり、ｊ＝６乃至１５でスペクトル値が概略一致する様子を確認できる。また、スペクトル５４２は図６１のスペクトル５３２に対応するもので、そのスペクトル値の大小関係がスペクトル５４１の場合と逆転している。

「請求項２２の実施形態」
ところで、図６１、図６２の分析は比較的高振動数で行ったものであった。次に、請求項２２の実施形態について説明する。図６２において、５４１のカーソルが示す振動数をｆ_Ａとし、グラウト開始時点の１回目の計測からｎＡ回目の計測のいずれかの時点で、又はｎＡ回目の計測の終了以降の時刻で、請求項１９に記載のＦ_ｊ（ｆ）（ｊ≦ｎＡ）を用い、分析振動数の上限をｆ_ｍａｘとする第１及び第２の振動数フィルタＡ_１（ｆ）、Ａ_２（ｆ）と中心振動数をｆ_Ａとする第３の振動数フィルタＡ_３（ｆ）を用い、ｎ１，ｎ２、ｎ３を１以上の整数として
ＦＸ_ｊ（ｆ）＝Ａ_１ ^ｎ１（ｆ）・Ａ_２ ^ｎ２（ｆ）・Ａ_３ ^ｎ３（ｆ）・Ｆ_ｊ（ｆ）
を計算し、ＦＸ_ｊ（ｆ）の中心振動数が前記ｆ_Ａとなるように、ｎ１、ｎ２、ｎ３の値をコントロールし、このＦＸ_ｊ（ｆ）を数式６２のＦＡ_ｊ（ｆ）とし、数式６３でＧＡ_ｊ（ｔ）を数式６４でＧＢ_ｊ（ｔ）を、数式６５でＦＢ_ｊ（ｔ）を再計算すれば、図６２の符号５４１で示すカーソルのスペクトル比較図のみを取り出すことができる。図６１では３００ｋＨｚ〜５１０ｋＨｚ、図６２では３００ｋＨｚ前後のスペクトルを用いている。コンクリートの内部探知では、このような高振動数帯域の波を用いた分析は、外的環境（外乱）の影響を受け易く、誤計測を行う可能性が高い。次に、この場合に対処した分析例について説明する。

「請求項１６の実施形態」
図６３は請求項１６の実施形態の分析結果の一例である。図６３の分析方法が図６１、図６２の分析方法と相違する点は以下のとおりである。即ち、数式６２の演算において、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝０として、数式６２のＦＡ_ｊ（ｆ）をＦ_ｊ（ｆ）置き変え、数式６３のＧＡ_ｊ（ｔ）をＧ_ｊ（ｆ）に置き変え、ＴＧＣ６（ｔ）の係数のうち、△ｔａ＝１００μ秒、△ｔ＝５０μ秒、ｎ５＝２００として、数式６４，６５で夫々ＧＢ_ｊ（ｔ）及びＦＢ_ｊ（ｆ）を求める時、数式６４の右辺のＴＧＣ６_ｊ（ｔ）において、前記シース管縦波反射波起生時刻ｔ_ｈ＝６７μ秒を最初のｔ_Ｔ値とし、このｔ_Ｔを徐々に時間軸後方へ自動移動する都度、数式６４、６５でＧＢ_ｊ（ｔ）及びＦＢ_ｊ（ｆ）を演算し、ＧＢ^４ _ｊ（ｔ）、ＦＢ^４ _ｊ（ｆ）表示で、ｊ＝１乃至１５のスペクトル形状を比較している。

前記ｔ_Ｔを６７μ秒（ｔ_ｈ）から徐々に大きくしていく経緯の中で、図６３に対応するスペクトルの起生の状況は徐々に高周波成分が減衰消滅していくことにより、低周波スペクトルのみが卓越してくる。そして、各スペクトルの最大スペクトル値がｊ＝１乃至１５のＦＢ_ｊ（ｆ）で変化してくる。この変動が明解になったｔ_Ｔ＝３８２μ秒で、数式６４、６５の演算を終了し、その時点でのＧＢ^４ _ｊ（ｔ）、ＦＢ^４ _ｊ（ｔ）をｊ＝１乃至１５で比較表示したものが図６３である。

スペクトル５５１では、ｊ＝１の時スペクトル値が最小となり、ｊの値が増す毎にスペクトル値が大きくなり、シースに水が満たされたｊ＝６乃至１５でスペクトル値が概略一致している。

また、スペクトル５５２では、ｊの値の変化に伴うスペクトル値の大小関係が逆転しているが、ｊ＝６乃至１５でのスペクトル値はスペクトル５５１の場合と同様、概略一致している。

これにより、ｊ＝６以降の計測時でシース管内部に水が満たされていると判断する。前記ｊ＝１乃至１５でのＦＢ_ｊ（ｆ）スペクトルにおいて、スペクトル値がｊの値の変化毎に変化し、シース内に水が満杯になった時、一定値に概略収斂する現象がシース管内にグラフトする経緯の中で生ずることを証明する。

シース管内部に水を注入しない時の図６３に対応する分析結果を図６４に示す。分析法及び用いた分析用係数は図６３を得た場合とまったく同一である。水の注入がないことより、ＦＢ^４ _ｊ（ｆ）スペクトルはｔ_Ｔが６７μ秒から３８２μ秒まで変化する間、全く一致するはずである。図示しないが、前記ｔ_Ｔの変化の都度得られるＦＢ^４ _ｊ（ｆ）はｊ＝１乃至１５でスペクトル形状もスペクトル値もまったく同一であった。

図６４はｔ_T＝３８２μ秒の時のＦＢ^４ _ｊ（ｆ）スペクトルをｊ＝１乃至１５で比較表示したものである。完全に１つの同一形状のスペクトルとして重ね描きされている。以上より図６３及び前記図６１、図６２のｊ＝１乃至１５でのスペクトル値の変化がシース内部への水の注入によるものと判定できる。以上の分析を、数式６１でＦ（ｆ）を全振動数帯に亘って１．０とした分析でも、同様の結果を得ることができる。

なお、各実施形態のシース管内部グラウト材はセメントミルクとは限らない。樹脂系材料等シース及びシース内ＰＣ鋼材に腐食等の悪影響を及ぼさない他の材料であっても構わない。

また、本分析法は共振現象が発生する他の探知対象（コンクリート内の鉄皮厚、鉄筋径、鉄筋と中空配管の区別等）にも、そのまま適用できる。

「請求項１７の実施形態」
次に本発明（請求項１７）の第７実施形態について説明する。本実施形態は、前記１〜６の実施形態の場合と異なり、複数のかぶりを概略同一とするシースで得る受信波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊはシース番号）の周波数分析結果を比較表示し、空シース及び充填シースの夫々で得る受信波で、受信波に含まれる振動数成分が異なるという物理現象を利用するものである。

図６５の計測図を用いて本実施形態を具体的に説明する。図６５は建設途上、径間１５０ｍｍのＰＣ橋スラブ（道路面）の一部を示す。厚さが例えば３５０ｍｍのコンクリートスラブ５３の内部に、橋軸方向に伸びる外径９０ｍｍのポリエチレン製シース管５４が間隔１２５ｍｍで埋め込み深さ１２５ｍｍで多数埋め込まれて配置されている。また、直径１９ｍｍの異形鉄筋５２は、スラブ表裏から、埋め込み深さ５０ｍｍ位置に、井桁状に、ピッチ１２５ｍｍで配置されている。１つの方向の鉄筋は橋軸方向（シース管長手方向）に平行であり、隣接するシース管５４間に埋められている。また、横締めシース管５５が図示するように配置されている。外径１００ｍｍの中に、径７５ｍｍで共振振動数５００ｋＨｚの振動子を内蔵した発信探触子５０と受信探触子５１、図６５の平面図に示すように、中心間距離ａを５００ｍｍとしてシース直上に配置する。そして、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．９のシース毎に５００回の加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜９）を得る。この計測は、発信探触子５０内の振動子に３５０ボルトのステップ関数型電圧を印加することで、発信探触子５０より広帯域超音波を発信しているので、前記Ｇ_ｊ（ｔ）波は、広帯域受信波となる。

図６６に図６５の計測で得る受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に含まれる波のうち、コンクリート面とシースの間で重複反射を繰り返す伝達波を示す。図６６の重複反射波６６１は、発信探触子及び受信探触子直下の探知対象シース管５４とコンクリート面とで伝達する波である。隣接シース管５４とコンクリート面との間で伝達する波６６２もあるが、この波６６２は図示のような経路となり、重複反射現象を起こさない。

この重複反射現象を利用した超音波探知装置が請求項１７である。図６５のｊ＝１〜９とした計測での広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を図６７に示す。図６７のＧ_ｊ（ｔ）波に分析を加えることで、各シース（ｊ＝１〜９）内のグラウトの充填の有無を探査する。本分析法の正当性を確認するために、径間１５０ｍの実橋建設時に、あらかじめ、ｊ＝３，４，５，７，９を空シース管、ｊ＝１，２，６，８を充填済みシース管として前記Ｇ_ｊ（ｔ）波を取得しておく。Ｇ_ｊ（ｔ）の波から、図６６に示す重複反射波６６１がより多く含まれる時刻帯で、時系列波ＧＡ_ｊ（ｔ）波をＴＧＣＸ（ｔ）を用いて切り出す。ＴＧＣＸ（ｔ）は図９のＴＧＣ５（ｔ）又は図１０のＴＧＣ６（ｔ）のいずれとしてもよい。

ＴＧＣ６（ｔ）を用いて説明する。ＴＧＣ６（ｔ）の係数をΔｔａ＝２００μ秒、Δｔ＝３５０μ秒とし、シース埋め込み深さｄ_Ｓ（１２５ｍｍ）、コンクリートの縦波音速_ＣＶ_Ｐ（４．５ｍｍ／μ秒）、探触子間距離ａ（５００ｍｍ）、振動子径Φ_Ｓ（７５ｍｍ）として、他の係数ｔ_Ｔを下記数式６６により求める。

ｎ５及びｎｐを外部から与えられる又は解析装置にあらかじめ記憶された１以上の整数として、下記数式６７により、ＧＡ_ｊ（ｔ）を計算する。

そして、下記数式６８により対応するスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を計算する。

そして、ＦＡ_ｊ（ｆ）をｎｐ乗倍して得た｛ＦＡ_ｊ（ｆ｝^ｎｐの中で、最も大きいスペクトル値を１．０とする基準化表示と、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐの中で最も大きい振幅値を１．０とする基準化表示とを同時に示したものが図６８である。但し、ｎ５＝１００、ｎｐ＝１として表示している。

図６８の比較図によれば、内部に充填物のない空シースｊ＝３，４，５，７，９のスペクトルがｆ_Ｄ１＝１７．９ｋＨｚ付近を起点として大きく立ち上がっている。充填されている他のシースでは、この位置にスペクトルが生じていないと明確に判断できる。

「請求項１８の実施形態」
次に、請求項１８の実施形態について説明する。前述の図６８は空シースと判っているシースを含めての分析であった。実際の探査でも空シースを含めて比較分析すれば容易に空／充填の判断を行えることになる。

「請求項１９の実施形態」
次に、請求項１９について説明する。図６８のｆ_Ｄ１＝１７．９ｋＨｚは、図６６に示す重複反射６６１の１次共振振動数である。この共振振動数ｆ_Ｄ（Ｈｚ）はシース埋め込み深さｄ_Ｓ（ｍｍ）とコンクリート縦波音速_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）を使用して、下記数式６９により算出することができる。

ｄ_Ｓ＝１２５ｍｍ、_ＣＶ_Ｐ＝４．５（ｍｍ／μ秒）を数式６９に代入すると、ｆ_Ｄ＝１８ｋＨｚとなり、図６８のｆ_Ｄ１＝１７．９ｋＨｚと合致していることを確認できる。これより、Ｇ_ｊ（ｔ）を得るシースの計測で空シースとあらかじめ判明しているシースがない場合でも、数式６９のｆ_Ｄ振動数位置に大きなスペクトルの起生があるかないかを視認することで、充填の有無を判断できる。

「請求項２０の実施形態」
次に、請求項２０の実施形態について説明する。前述の如く、ＴＧＣＸ（ｔ）を定義するｔ_Ｔ値は前記数式６６で算出されるが、このｔ_Ｔ値は図６６の符号６６３で示すコンクリート面とシース表面間の１回目の反射波である。反射波起生位置６６３近傍には隣接シース６６２からの反射波も含まれることになる。受信波に含まれる隣接シースからの反射波は前記重複反射の回数が増すに従い大きく低減していく。これにより、前記ｔ_Ｔを大きくしながら数式６７でＧＡ_ｊ（ｔ）波を切り出していくと、ｔ_Ｔが大きくなる経緯の中で、ＧＡ_ｊ（ｔ）波に含まれる隣接シースからの重複反射波が除去されていく。分析例として示さないが、ｔ_Ｔを時刻軸後方へ移動し、変動させる経緯の中で、図６８のｆ_Ｄ１付近に生ずる空シースからの反射波スペクトルを、より明確に特定可能となる。

「請求項２１の実施形態」
次に、請求項２１の実施形態について説明する。図６８の比較表示において、ｆ_Ｄ１振動数位置に空シースの大きなスペクトル値のスペクトルが起生した時、このスペクトルを切り出し対応する時系列波を求めれば、この時系列波の比較表示でシース内の充填の有無を容易に確認できる。前記スペクトルの切り出しを図６８に示すＦＡ_ｊ（ｆ）（数式６８で求めた）を用いて行われる。図６に示すＡ_３（ｆ）フィルタ（但し、２ｆ_Ａ以上で０とする）を用いて、ｎ３を外部から与える１以上の整数として、下記数式７０でＦＢ_ｊ（ｆ）を求める。また、下記数式７１により、ＧＢ_ｊ（ｔ）を求める。

ｎｐを外部から与える１以上の整数として、｛ＧＢ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐの中で最も大きい振幅が１．０となるように基準化して比較表示したのが図６９（但し、ｎ５＝５０、ｎｐ＝３）である。空シースｊ＝３，４，５，７，９の時系列波が図６６の前記重複反射波（６６１）の存在で生じたものである。振幅に差異があることを確認できる。この振幅の差異は、シース内充填度との相関で生じたものとは無関係である。コンクリートの内部探査では計測位置のコンクリートの性状のばらつきで超音波透過度が大きく変動する。これが原因となって生じたものである。これより、これらの起生波を夫々その最大振幅を１．０に基準化して比較表示すると、図７０のようになる。位相差が全くなく同一の形状の波の出現を空シースの全てｊ＝３，４，５，７，９で確認できる。

「請求項２２の実施形態」
次に、本発明（請求項２２）の第８実施形態について説明する。本実施形態は、第７実施形態（請求項１７）の分析法を発展させ請求項２３，２４，２５，２６を従属項とするものである。分析は第７実施形態で得る広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ、ｎ_Ａは計測対象シースの数）を用いて行う。

探触子の中心間距離ａを５００ｍｍとしたＧ_ｊ（ｔ）波を図６７に示した。このＧ_ｊ（ｔ）を用いた分析である。図６７のカーソル６７１よりＧ_ｊ（ｔ）波が微弱な振幅で出現し始めている。同図［時刻領域Ａ］の間で、この微細な波が継続している。この時間領域Ａの中にシース内が空か充填かを判断する情報が埋もれている。即ち、図６６の経路６６３の縦波以外に、図７１に示す特殊な経路の波７１２，７１３が含まれる。

図７１において、振幅の大きい波７１０がコンクリート面とシース表面との間で重複反射する都度、シース表面より受信探触子へ指向する波７１２が経路の波である。縦波と横波の双方が存在するが、図６７の［時刻領域Ａ］に含まれるのは、縦波成分である。

次に、経路７１２の波が生ずる理由について説明する。図７２はシース管５４の形状を示したものである。コンクリートとシースとを確実に緊結するために、図示するような突起７１がシース表面７０に螺旋状に存在する。経路７１２の波は、これが原因で生じたものである。なお、シース内が空及び充填の場合の双方でこの経路７１２の波が生ずるが、シースが空の場合全反射し、シースが充填の場合、経路７１０の波は一部シース内に透過することより、空シースと充填シースとでは経路７１２の波の振幅比較において、前者が後者のそれに比し、相対的に格段に大きくなる。

一方、充填シースの場合、経路７１０の波は符号７１１のようになり、シース内の鋼棒を介する伝達波（縦波と横波の混合波）７１３が生じ、受信探触子７１４により指向する波を受信することになる。これより、図６７のＧ_ｊ（ｔ）波の［時刻領域Ａ］の中に、図７１の波７１２，７１４が［時刻領域Ａ］以外の時刻領域に比し、より多く含まれることになる。多くの同様の計測例で確認された知見の中に、波７１２と波７１４ではその卓越する振動数が異なること及び振幅比較において、波７１２の方が波７１４より大きくなる現象がある。このような現象を利用すると計測対象シースのいずれが充填か、空かを分析可能となる。

以下、実際の分析例を示す。図７３は前記Ｇ_ｊ（ｔ）より、前記［時刻領域Ａ］の波を図示するＴＧＣ５（ｔ）を用いて切り出し、ＧＡ_ｊ（ｔ）波及び対応するスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、夫々の｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐ波の最大振幅を１．０に基準化し、また夫々の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの最大スペクトル値を１．０に基準化して示したものである。この切り出しで使用したＴＧＣ５（ｔ）を定義する各係数Δｔａ、ｔ_Ｔなどは、以下のようにして求めることができる。

「請求項２３の実施形態」
具体的にはΔｔａ＝４００μ秒、ｎ５＝５００とし、シースの埋め込み深さｄ_Ｓ（１２５ｍｍ）、コンクリートの縦波音速_ＣＶ_Ｐ（４．５ｍｍ／μ秒）、探触子の振動子径Φ_Ｓ（７５ｍｍ）、発信探触子と受信探触子の中心間距離ａ（５００ｍｍ）を下記数式７２に代入し、ｔ_Ｔ（μ秒）を求める。

そして、下記数式７３を使用して、ＧＡ_ｊ（ｔ）を求める。次いで、下記数式７４を使用して、ＦＡ_ｊ（ｆ）を求める。

このＦＡｊ（ｆ）から図７３の比較図を求める。前記ｎ５は１以上の整数とするものであるが、本分析では、ｎ５＝５００を採用した。図７３の前記基準化表示された｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐによれば、空シースのｊ＝３，４，５，７，９の中心振動数（平均３６ｋＨｚ）が概略一致している。また、充填シースのｊ＝１，６，８の形状及びその中心振動数も概略一致している。但し、充填シース（ｊ＝２）のみのスペクトル形状及びその中心振動数が、他のそれ等と遊離している。ｊ＝２の充填シースの隣のｊ＝１のシースは空シースである。このｊ＝１の空シースの波７１２（図７１）が、ｊ＝２の受信波に若干混在したことより生じたものである。なお、ｎｐは１以上の整数であり、図７３ではｎｐ＝２とした。ｊ＝２のようなＦＡ_ｊ（ｆ）スペクトル（最大値を１．０に基準化している）が得られたときには、以下の処理がなされる。

「請求項２４の実施形態」
図７４は前記ＴＧＣ５（ｔ）を定義する所定値ｔ_Ｔを前記数式７２で算定された１０９．６μ秒から時間軸前方又は後方へ微小量変動させる経緯の中でｔ_Ｔ＝１２０μ秒となったときの図７３（ｔ_Ｔ＝１０９．６μ秒）に対応する｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐを夫々の最大スペクトル値及び最大振幅が１．０となるように基準化して比較表示したものが図７４である。

図７３では他のスペクトルと振動数及び形状が遊離していたｊ＝２の充填シースのスペクトル｛ＦＡ_ｊ＝２（ｆ）｝^ｎｐがｊ＝１，６，８の充填シースのスペクトルと合致している様子を確認できる。

図示しないが前記ｔ_Ｔの値を変動させる経緯の中で、ｊ＝２の充填シースのスペクトル｛ＦＡ_ｊ＝２（ｆ）｝^ｎｐの形状及び中心振動数は変化するが、他のシースのスペクトル形状及び中心振動数はほとんど変化しない。

ところで、前記ｔ_Ｔの変動を外部から与えられる又は解析装置にあらかじめ記憶されたΔｔ_Ｔ（μ秒）を使用し、前記ｔ_Ｔの変動を（ｔ_Ｔ−Δｔ_Ｔ）〜（ｔ_Ｔ＋Δｔ_Ｔ）の間で自動的に又は外部からの指示で変化させ、図７４に示すように｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐスペクトルが２つの群に収斂したとき、ｔ_Ｔの変動を自動で又は外部からの指示で停止する。なお、ｎｐは１以上の整数であり、図７４ではｎｐ＝２とした。

「請求項２５の実施形態」
図７５は、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐの比較表示を｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのｊ＝１〜ｎ_Ａ（計測シースの個数）の中で最も大きいスペクトル値を１．０に基準化して及び｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐのｊ＝１〜ｎ_Ａの中で最も大きい振幅を１．０に基準化して、ｎｐ＝２として、比較表示したものである。｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示において、スペクトル値に差異はあるが、空シースのｊ＝３，４，５，７，９のスペクトルの最大値位置を示す振動数が、概略等しく（平均振動数３６ｋＨｚ）なっている。

この平均振動数３６ｋＨｚの振動数スペクトルは図７１の伝達波７１２のスペクトルである。他の特記しないスペクトル値の比較的小さいスペクトルが伝達波７１４のスペクトルである。多くの同種の計測分析例によれば、波７１２と７１４の振幅及びスペクトル値は、波７１２の方が波７１４に比し大きくなる。この特性を利用して｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐスペクトルのいずれが充填のシースのものか空シースのものかを容易に判断できる。

｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのｊ毎の最大スペクトル値をＳ_ｊとし、ｊ＝１〜ｎ_ＡのＳ_ｊ値の中で最も大きい値をＳ_ＭＡＸとして、ｎｓなる係数（１．０以上の実数）の値を徐々に大きくする経緯の中で、下記数式７５を満足する｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを（Ｓ_ＭＡＸ／Ｓ_ｊ）｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐと置き換えて、図７５の比較表示を繰り返し行う経緯の中で得た比較図の１つを図７６に示す。

図７５は数式７５のｎｓが１．６となったときのものである。空シースｊ＝３，４，５，７，９が平均振動数３６ｋＨｚの１つの群スペクトルとして浮かび上がっている。ｎｓをさらに大きくしていくと、ｎｓ＝４．０のとき、充填シースｊ＝１，２，６，８が他の１つの群スペクトルとして、図７４に示すように浮かび上がる。これより、ｎｓの増分の経緯の中で最初に浮かび上がる中心振動数とスペクトル形状を同一とする１つの群スペクトル｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを得たシース（ｊ）の内部が空と判断し、更なるｎｓの増分で浮き上がってくる他の１つの群スペクトル｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを得たシース（ｊ）の内部が充填であると判断すればよい。

「請求項２６の実施形態」
請求項１７，２２の実施形態で使用した各シースの直上のコンクリート面計測で得た受信波Ｇ_ｊ（ｔ）は、前述しなかったが、図７７に示すように受信探触子とコンクリート面の間に厚さ２０ｍｍで、１５０ｍｍ×１５０ｍｍのアルミニウム製板を介在させて得たものである。図６６のコンクリート面６６１とシース表面間の重複反射波及び図７１の伝達波７１２又は７１４の図示は、シース軸に沿って描かれているが、低振動数超音波の場合、シース軸を中心として、図７８に示すように広い範囲に拡散する。

図７７、図７８に示す超音波集積治具を使用すれば、探知対象シースからの前述の伝達波６６１，７１２，７１４が集積され、受信波に含まれる妨害波（探知対象以外の鉄筋、シース固定治具ｅｔｃ．からの反射波）が相対的に小さくなり、図６８〜７０、図７３〜７６のような比較図を得る分析を高精度に行うことができる。

なお、以上の説明は、第７、第８実施形態で必ず前記集積治具を用いねばならぬということではない。前記治具を用いなくとも、充分シースの充填の有無の探知は可能であるが、その場合は、鉄筋又はシース固定治具による妨害波が受信波に混在したとき、シース充填の有無の判断に計測者の技術的判断を要することになる。

第１実施形態（請求項１）、第２実施形態（請求項１）、第３実施形態（請求項６）、第４実施形態（請求項１２）、第５実施形態（請求項１３）、第６実施形態（請求項７）の説明では、前記集積治具を用いた具体例を示していないが、これらの実施形態においても、受信波に含まれる探知妨害波の悪影響を除去する上で、前述の治具の使用がシース内充填の有無を高精度に探知する上で大きな効果がある。

本発明の実施形態に係る超音波探知装置を示すブロック図である。 ステップ型電圧発生器の構成を示すブロック図である。 発信探触子の構成を示すブロック図である。 受信探触子の構成を示すブロック図である。 第１の振動数フィルタＡ_１（ｆ）及び第２の振動数フィルタＡ_２（ｆ）の特性を示す図である。 第３の振動数フィルタＡ_３（ｆ）の特性を示す図である。 ＴＧＣ１（ｔ）のフィルタ特性を示す波形図である。 ＴＧＣ４のフィルタ特性を示す波形図である。 ＴＧＣ５のフィルタ特性を示す波形図である。 ＴＧＣ６のフィルタ特性を示す波形図である。 シース管内のセメントミルク充填度の探知方法を示す模式図である。 （ａ）は反射波を示し、（ｂ）はシース管共振波を示す波形図である。 （ａ）、（ｂ）は夫々図１２（ａ）、（ｂ）のフィルタリング後の波形図である。 （ａ）、（ｂ）は夫々図１２（ａ）、（ｂ）のフィルタリング後の波形図である。 反射波スペクトルと、シース管共振波スペクトルを示す図である。 （ａ）、（ｂ）は最大スペクトルを１．０に基準化したときのスペクトル比較図である。 シース管充填度測定方法を示すコンクリートモデルの一例を示す。 セメントミルクが完全に充填されたシース管直上でのＧ（ｔ）波及び対応するスペクトルＦ（ｆ）を示す。 ＧＡ（ｔ）波を示す図である。 ＧＡ（ｔ）とＦＡ（ｆ）との関係を示す図である。 ＴＧＣ１（ｔ）・Ｇ（ｔ）波を比較表示したものである。 図２１のＦＡ_ｊ（ｆ）、ＧＡ_１（ｔ）及びＧＡ_２１（ｔ）を４乗表示したものである。 基準化スペクトルの比較図である。 スペクトルの比較図である。 スペクトルの比較図である。 ＦＣｎｐｊ（ｆ）の基準化スペクトルを示す図である。 ＦＣ^ｎｐ _ｊ（ｆ）の中で最も大きいスペクトル値を１．０とする絶対表示スペクトルを比較表示した図である。 加算平均波Ｇ（ｔ）にＴＧＣ６（ｔ）を乗じてシール管表面からの縦波反射波を切り出したものである。 ＦＡ（ｆ）及びＧＡ（ｔ）を示す波形図である。 ＦＡ６（ｆ）、ＦＡ（ｆ）スペクトル及びＧＡ６（ｔ）、ＧＡ（ｔ）波を示す波形図である。 ｎ２＝４０００とした時の分析結果を図３１に示す ＦＡ（ｆ）をＦＡ^４（ｆ）表示した図である。 共振スペクトル及び反射波スペクトルを示す図である。 ｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^４の基準化表示の比較図である。 Ｇ（ｔ）波とスペクトルＦ（ｆ）を示す図である。 Ｇ^ｎｐ（ｔ）及びＦ^ｎｐ（ｆ）を示す図である。 ＧＡ^ｎｐ _ｊ（ｔ）及びＦＡ^ｎｐ _ｊ（ｆ）を示す図である。 ＧＥ_ｊ（ｔ）、ＦＥ_ｊ（ｔ）の比較図である。 ＧＥ_ｊ（ｔ）、ＦＥ_ｊ（ｔ）の比較図である。 （ａ）は完全充填、（ｂ）は充填不足、（ｃ）は空の場合のシール管反射波及びシール管径路波の起生状況を示す図である。 図４０（ａ）のシール管内にセメントミルクが完全充填された場合の受信波の一般的な形状を示す図である。 図４０（ｂ）のセメントミルクが充填不足の場合の受信波の一般的形状を示す図である。 数式４３の説明図である。 ｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐを示す図である。 ｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較図である。 図４０（ｂ）の２２４３径路の波の伝達状況を示す図である。 図１７の側点３における分析結果を示す。 Ｇ（ｔ）^２、ＧＡ（ｔ）^２、ＦＡ（ｆ）^２表示を示す。 ＴＧＣ６_１（ｔ）、ＴＧＣ６_２１（ｔ）、ＦＡ_ｊ（ｆ）、ＧＡ^２（ｔ）を示す図である。 シース管表面から入力された超音波が管内部のグラウト材内を重複反射する様子を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は加算平均波から狭帯域成分波を抽出した波形図である。 実際のＰＣ橋梁の配筋及びシース管配置状況を模擬するコンクリートモデルである。 分析結果を示す波形図である。 同じく、分析結果を示す波形図である。 同じく、分析結果を示す波形図である。 分析結果を示す波形図である。 分析結果を示す波形図である。 分析結果を示す波形図である。 分析結果を示す波形図である。 Ｇ_ｊ（ｔ）波と、Ｆ_ｊ（ｆ）スペクトルとを比較表示する図である。 ＧＢ_ｊ（ｔ）波と、ＦＢ_ｊ（ｆ）スペクトルとを比較表示する図である。 ＧＢ^ｎｐ _ｊ（ｔ）波と、ＦＢ^ｎｐ _ｊ（ｆ）スペクトルとを比較表示する図である。 分析結果を示す図である。 ＦＢ^４ _ｊ（ｆ）スペクトルを示す図である。 （ａ）、（ｂ）は建設途上のＰＣスラブの一部を示す夫々断面図及び平面図である。 図６５の計測で得る受信波Ｇ_ｊ（ｔ）に含まれる波のうち、コンクリート面とシースの間で重複反射を繰り返す伝達波を示す。 図６５のｊ＝１〜９とした計測での広帯域受信波Ｇ_ｊ（ｔ）を示す。 ＦＡ_ｊ（ｆ）をｎｐ乗倍して得た｛ＦＡ_ｊ（ｆ｝^ｎｐの中で、最も大きいスペクトル値を１．０とする基準化表示と、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐの中で最も大きい振幅値を１．０とする基準化表示とを同時に示した図である。 ｎｐを外部から与える１以上の整数として、｛ＧＢ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐの中で最も大きい振幅が１．０となるように基準化して比較表示した図である。 各起生波を夫々その最大振幅を１．０に基準化して比較表示した図である。 （ａ）、（ｂ）は振動波が伝達される様子を示す図である。 シースの形状を示す図である。 Ｇ_ｊ（ｔ）より、［時刻領域Ａ］の波を図示するＴＧＣ５（ｔ）を用いて切り出し、ＧＡ_ｊ（ｔ）波及び対応するスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、夫々の｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐ波の最大振幅を１．０に基準化し、また夫々の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの最大スペクトル値を１．０に基準化して示す図である。 ＴＧＣ５（ｔ）を定義する所定値ｔ_Ｔを数式７２で算定された１０９．６μ秒から時間軸前方又は後方へ微小量変動させｔ_Ｔ＝１２０μ秒となったときの図７３（ｔ_Ｔ＝１０９．６μ秒）に対応する｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐを夫々の最大スペクトル値及び最大振幅が１．０となるように基準化して比較表示した図である。 ｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐの比較表示を｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのｊ＝１〜ｎ_Ａ（計測シースの個数）の中で最も大きいスペクトル値を１．０に基準化し、｛ＧＡ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐのｊ＝１〜ｎ_Ａの中で最も大きい振幅を１．０に基準化して、ｎｐ＝２として、比較表示した図である。 図７５の比較表示を繰り返し行う経緯の中で得た比較図の１つである。 超音波集積治具を示す図である。 超音波集積治具を示す図である。

符号の説明

４：発信探触子
５：受信探触子
１１：解析装置
１３：ステップ型電圧発生器
１４，１５：アンプ回路
１６：フィルタ回路
１７：アナログディジタル変換回路（ＡＤＣ）
１８：ゲートアレイ
１９：ＣＰＵ（中央演算装置）
２２：ステップ電圧発生回路
２３：電流供給回路
２４：漸減型ハイパスフィルタ
２５：ハードディスク（ＨＤ）
２６：メモリ
２８、２９：振動子
３０：被探知体
４０、５１：発信探触子
４１、５１：受信探触子
４２、５２：鉄筋
４３：コンクリートブロック
４４、５４：シース管
５３：コンクリートスラブ
５５：横締めシース管

Claims (43)

1. コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求め、基準時刻ｔ_Ｔ以降の時刻で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増する時系列関数ＴＧＣ（ｔ）をｎ５乗倍（ｎ５は１以上の整数）したものを前記加算平均波Ｇ（ｔ）に乗じてＧＡ（ｔ）＝｛ＴＧＣ（ｔ）｝^ｎ５・Ｇ（ｔ）波を求める際に、ｔ_Ｔの始点ｔ_１及び終点ｔ_２（ｔ_１＜ｔ_２）の間をｎ_Ｃ（ｎ_Ｃは１以上の整数）個に分割し、ｊを１以上の整数として表される（ｎ_Ｃ＋１）個のｔ_Ｔ（但し、ｔ_Ｔ＝ｔ_１＋｛（ｔ_２−ｔ_１）／ｎ_Ｃ｝×（ｊ−１）、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１））の各々について前記ＧＡ（ｔ）を算出し、これをＧＡ_ｊ（ｔ）とし、このＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換してスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）の各最大スペクトル値が１．０になるように基準化した後、ｎ_Ｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを重ねて表示し、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１）毎の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのスペクトル群の内、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１）の全てが重ね描きされるスペクトルを反射波スペクトルと判断し、ｊの値が増す毎に、スペクトル値が増幅してくるスペクトルが得られた場合、シース管内で共振波が生じていると判断し、シース管内の充填物が不足していることを把握することを特徴とする超音波探知装置。
2. 前記解析装置は、前記ｔ_１（μ秒）値、ｔ_２（μ秒）値、ｎ_Ｃ値、ｎ５値、及びｎ_Ｐ値が外部から指示されるものであると共に、前記シース管の埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、前記コンクリートの音速を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）として、前記ｔ_１の値を（２×ｄ_Ｓ）／_ＣＶ_Ｐの式から算定することを特徴とする請求項１に記載の超音波探知装置。
3. 分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとする正弦関数Ａ_１（ｆ＝０．０で０．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで１．０）と、余弦関数Ａ_２（ｆ）（ｆ＝０．０で１．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで０．０）を使用し、ｎ_１及びｎ_２を外部から与えられる１以上の整数として、前記ＦＡ_ｊ（ｆ）（ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１））より、ＦＢ_ｊ（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・ＦＡ_ｊ（ｆ）を算出し、ＧＢ_ｊ（ｔ）をフーリエ逆変換で、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＢ_ｊ（ｆ）ｅ^ｉωｔ）ｄｆで求め、前記ＦＡ_ｊ（ｆ）を前記ＦＢ_ｊ（ｆ）と置き換え、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）を前記ＧＢ_ｊ（ｆ）と置き換えることを特徴とする請求項１に記載の超音波探知装置。
4. 前記解析装置において、時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を定義する所定値の１つｔ_Ｔを、外部から与え又は前記シース管の埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、前記コンクリートの音速を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）として、ｔ_Ｔ＝（２×ｄ_Ｓ）／_ＣＶ_Ｐから算出し、前記加算平均波Ｇ（ｔ）に所定値ｔ_Ｔで定義される時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を乗じてＧＸ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ（ｔ）を作成し、ＧＸ（ｔ）をフーリエ変換してＦＸ（ｆ）を求め、ＦＸ（ｆ）スペクトルの強度が最大となる振動数をｆ_Ｄとし、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとして振動数と共に強度が連続的に上昇する（最大値１．０）振動数フィルタＡ_１（ｆ）と、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとして振動数と共に強度が連続的に減少する（最大値１．０）振動数フィルタＡ_２（ｆ）と、ｆ_Ａ＝ｆ_Ｄとして、ｆ_Ａで１．０、その始点０及び終点２ｆ_Ａ以降で０となりｆ＝０〜ｆ_Ａの間を増加関数、ｆ＝ｆ_Ａ〜２ｆ_Ａの間を減少関数とする振動数フィルタＡ_３（ｆ）とを使用し、ｎ１、ｎ２、ｎ３を外部から与えられる１以上の整数として、前記Ｆ（ｆ）より前記ｆ_Ｄを中心振動数とする狭帯域スペクトルＦＹ（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・｛Ａ_３（ｆ）｝^ｎ３・Ｆ（ｆ）を作成し、これを逆フーリエ変換してＧＹ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＹ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを求め、このＧＹ（ｔ）を請求項１の加算平均波Ｇ（ｔ）として請求項１に記載の演算を行うことを特徴とする請求項１に記載の超音波探知装置。
5. 前記解析装置において、時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を定義する所定値の１つｔ_Ｔを外部から与え、又は前記シース管の埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、前記コンクリートの音速を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）として、ｔ_Ｔ＝（２×ｄ_Ｓ）／_ＣＶ_Ｐから計算し、前記加算平均波Ｇ（ｔ）に前記所定値ｔ_Ｔで定義される時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を乗じてＧＸ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ（ｔ）を作成し、ＧＸ（ｔ）をフーリエ変換してＦＸ（ｆ）を求め、前記振動数フィルタＡ_１（ｆ）と、前記振動数フィルタＡ_２（ｆ）とを使用し、前記ｎ１を２乃至４、ｎ２を外部から与えられる１以上の整数とし、ＦＹ２（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・ＦＸ（ｆ）を計算し、ｎ２の値を増加させる毎に、前記ＦＸ（ｆ）及びＦＹ２（ｆ）を比較表示し、ＦＹ２（ｆ）スペクトルが最大値をとる振動数がＦＸ（ｆ）のスペクトル群のいずれかのスペクトルの振動数と合致するとき、この振動数をｆ_Ｄｍと特定し、このｆ_Ｄｍを前記ｆ_Ｄ値とすることを特徴とする請求項４に記載の超音波探知装置。
6. コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求め、基準時刻ｔ_Ｔで１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、ｔ_Ｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）の時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を前記加算平均波Ｇ（ｔ）に乗じてＧＡ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ（ｔ）波を求める際に、ｔ_Ｔの始点ｔ_１及び終点ｔ_２（ｔ_１＜ｔ_２）の間をｎ_Ｃ（ｎ_Ｃは１以上の整数）個に分割し、ｊを１以上の整数として表される（ｎ_Ｃ＋１）個のｔ_Ｔ（但し、ｔ_Ｔ＝ｔ_１＋｛（ｔ_２−ｔ_１）／ｎ_Ｃ｝×（ｊ−１）、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１））の各々について前記ＧＡ（ｔ）を算出し、これをＧＡ_ｊ（ｔ）とし、このＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換してスペクトルＦＡ_ｊ（ｆ）を求め、このＦＡ_ｊ（ｆ）の各最大スペクトル値を比較し、この内最も大きいスペクトル値が１．０になるように基準化した後、ｎ_Ｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを重ねて表示し、ｊ＝１〜（ｎ_Ｃ＋１）毎の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのスペクトルの変化の推移で、シース管内の充填度を探知することを特徴とする超音波探知装置。
7. 音波_ＣＶ_Ｐ（縦波）のコンクリート内に深さｄ_Ｓで埋め込まれ管内に鋼棒が配置されたシース管（外径Φ_Ｓ）において、管内にグラウト材を連続的に注入する際に、その注入の精度をリアルタイムに検査する超音波装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定間隔で配置される超音波発信探触子及び受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子により受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求め、この加算平均波の取得を、前記グラウト材の注入開始時点を１回目の取得時点として、外部から与えられる所定の時刻間隔で２回目以降の加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ：ｎ_Ａはそれまでに取得済みの加算平均波の数）を取得する毎に、下記第１工程及び第２工程の分析を繰り返し行う手段を有し、
   前記第１工程はシース管外径Φ_Ｓ、コンクリート音速_ＣＶ_Ｐ、シース管埋め込み深さｄ_Ｓの組み合わせ毎に整理されたｎ１、ｎ２、ｎ３、ｆ_Ａの係数表より、前記Φ_Ｓ、_ＣＶ_Ｐ、ｄ_Ｓと合致する０を含む１以上の整数ｎ１、ｎ２、ｎ３とｆ_Ａ値（Ｈｚ）を選定し、又はｎ１、ｎ２、ｎ３、ｆ_Ａ値を外部から与えた後、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸ（ｆがｆ_ＭＡＸ以上のときＦ_ｊ（ｆ）＝０とする）とし、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで１．０となる増加関数Ａ_１（ｆ）と、ｆ＝０で１．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで０．０となる減少関数Ａ_２（ｆ）と、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_Ａで１．０となる増加関数とｆ＝ｆ_Ａで１．０、ｆ≧２×ｆ_Ａで０．０となる減少関数との組合せ関数Ａ_３（ｆ）とを用いて、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・｛Ａ_３（ｆ）｝^ｎ３・Ｆ_ｊ（ｆ）を算出し、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＡ_ｊ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを算出して、ＧＡ_ｊ（ｔ）を求めることであり、
   前記第２工程は、外部から与えられる０を含む実数であるΔｔ（μ秒）を用い、基準時刻ｔ_Ｔで１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、ｔ_Ｔ〜ｔ＋Δｔの間の時刻で１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０．０（減少関数）である時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を用いて、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）×ＧＡ_ｊ（ｔ）を算出し、更にこのＧＢ_ｊ（ｔ）から、ＦＢ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＢ_ｊ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔを算出し、ｎｐを外部から与えられる１以上の整数として、ＦＢ_ｊ（ｆ）のｎｐ乗値｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを表示させ、ｊ＝１〜ｎ_Ａにおける｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの任意の極大値を示すスペクトル値がｊの増大に伴い減少又は増大していく時点をグラウトが進行していく段階と判断し、前記スペクトル値の減少又は増大が、ｊが増大していっても停止する状況になったとき、シース管内が完全にグラウトされたと判断することであることを特徴とする超音波探知装置。
8. 前記時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）は、ｔ＝０の時刻で０、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０となる増加関数と、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０、ｔ＝２×ｔ_Ｔ以降の時刻で０となる減少関数の組み合わせで得る時系列関数ＴＧＣ４（ｔ）のｎ５（ｎ５は自然数）乗値｛ＴＧＣ４（ｔ）｝^ｎ５であり、前記ｎ５はあらかじめ定められた所定値又は外部から与えられる値であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の超音波探知装置。
9. 前記時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）は、ｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔ５以前の時刻で０、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０となる増加関数と、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔ５以降の時刻で０となる減少関数との組み合わせで得られる時系列関数ＴＧＣ５（ｔ）のｎ５（ｎ５は自然数）乗値｛ＴＧＣ５（ｔ）｝^ｎ５であり、前記ｎ５及びΔｔ５はあらかじめ定められた所定値又は外部から与えられる値であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の超音波探知装置。
10. 前記時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）は、ｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔａ以前の時刻で０、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０となる増加関数と、ｔ＝ｔ_Ｔとｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔの間を１．０とする関数と、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔで１．０、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔ＋Δｔａ以降の時刻で０となる減少関数との組み合わせで得る時系列関数ＴＧＣ６（ｔ）のｎ５（ｎ５は自然数）乗値｛ＴＧＣ６（ｔ）｝^ｎ５であり、前記ｎ５、Δｔ及びΔｔａはあらかじめ定められた所定値又は外部から与えられる値であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の超音波探知装置。
11. 前記解析装置において、前記ｔ_１（μ秒）、ｔ_２（μ秒）値、ｎ_Ｃ値、及びｎ_Ｐ値は外部から指示するか、又は前記シース管の埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、シース外径をΦ（ｍｍ）、コンクリートの音速を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）とし、Δｔ_ｒを前記ｄ_Ｓ、Φ、_ＣＶ_Ｐに応じて決まる所定値として、前記ｔ_１の値を（２×ｄ_Ｓ／_ＣＶ_Ｐ）＋Δｔ_ｒで算定し、残りのｔ_２（μ秒）値、ｎ_Ｃ値、及びｎ_Ｐ値は外部から指示するものであることを特徴とする請求項６に記載の超音波探知装置。
12. シース管の径をΦ（ｍｍ）、シース管内充填物の音速をＶＧ（ｍｍ／μ秒）として、ｆＤＳ＝｛ＶＧ／（２・Φ）｝×１０^６（Ｈｚ）を計算し、前記加算平均波Ｇ（ｔ）をフーリエ変換して得るスペクトルをＦ（ｆ）とし、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとして振動数と共に強度が連続的に上昇する振動数フィルタＡ_１（ｆ）（ｆ＝ｆ_ＭＡＸで１．０）と、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとして振動数と共に強度が連続的に減少する振動数フィルタＡ_２（ｆ）（ｆ＝０で１．０）とを使用し、ｎ１及びｎ２を自然数として、ＦＸ（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・Ｆ（ｆ）を計算し、ＦＸ（ｆ）スペクトルの中心振動数が前記ｆＤＳとなるようにして得られたスペクトルＦＸ（ｆ）を逆フーリエ変換してＧＸ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＸ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを求め、前記請求項６に記載のＧ（ｔ）を前記ＧＸ（ｔ）で置き換えて請求項６の演算を行うことを特徴とする請求項６に記載の超音波探知装置。
13. 請求項６のＧ（ｔ）波よりＦ（ｆ）を、Ｆ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（Ｇ（ｔ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｔとして計算し、所定の振動数ｆ_Ｐ１（Ｈｚ）及びｆ_Ｐ２（Ｈｚ）を外部から入力する値又はあらかじめ設定された値とし、前記Ｆ（ｆ）スペクトルをｆがｆ_Ｐ１未満のとき、Ｆ（ｆ）＝０．０、ｆがｆ_Ｐ１乃至ｆ_Ｐ２のとき、Ｆ（ｆ）＝１．０、ｆがｆ_Ｐ２を超えるとき、Ｆ（ｆ）＝０．０とする関数として定義し直し、このＦ（ｆ）を用いて、Ｇ_１（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（Ｆ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを演算し、請求項６に記載のＧ（ｔ）をこのＧ_１（ｔ）と置き換えることを特徴とする請求項６に記載の超音波探知装置。
14. 請求項６のＧ（ｔ）波よりＦ（ｆ）を、Ｆ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（Ｇ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔとして計算し、所定の振動数ｆ_Ｐ１（Ｈｚ）及びｆ_Ｐ２（Ｈｚ）を外部から入力する値又はあらかじめ設定された値とし、前記Ｆ（ｆ）スペクトルを全てのｆ値でＦ（ｆ）＝１．０となるスペクトルに置き換え、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸとして、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで１．０となる増加関数をＡ_１（ｆ）とし、ｆ＝０で１．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸ以降で０となる減少関数をＡ_２（ｆ）とし、ｎ１、ｎ２を１以上の整数として、Ｆ_Ｈ，Ｌ（ｆ）＝Ａ_１ ^ｎ１（ｆ）・Ａ_２ ^ｎ２（ｆ）・Ｆ（ｆ）を演算する経緯の中で、Ｆ_Ｈ，Ｌ（ｆ）の中心振動数が１／２（ｆ_Ｐ１＋ｆ_Ｐ２）Ｈｚになるように、ｎ１、ｎ２の値を得、そのときのＦ_Ｈ，Ｌ（ｆ）を用いて、Ｇ_Ｈ，Ｌ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（Ｆ_Ｈ，Ｌ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを計算し、前記請求項６に記載のＧ（ｔ）を前記Ｇ_Ｈ，Ｌ（ｔ）で置き換えて請求項６の演算を行うことを特徴とする請求項６に記載の超音波探知装置。
15. 前記シース管の埋め込み深さをｄ_Ｓ、コンクリートの音速（縦波）を_ＣＶ_Ｐとし、コンクリートの横波と縦波の音速比を０．５９として、前記基準時刻ｔ_Ｔはｔ_Ｔ＝２×ｄ_Ｓ／_ＣＶ_Ｐ又はｔ_Ｔ＝２×ｄ_Ｓ／（０．５９×_ＣＶ_Ｐ）で求めたものであることを特徴とする請求項７に記載の超音波探知装置。
16. 前記シース管の埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、コンクリートの音速（縦波）を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）とし、前記基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）をｔ_Ｔ＝２×ｄ_Ｓ／_ＣＶ_Ｐで計算される値とし、前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る２回目（ｊ＝２）以降のいずれかの時点で、前記第１工程で得るＦＡ_ｊ（ｆ）及びＧＡ_ｊ（ｔ）を夫々Ｆ_ｊ（ｆ）及びＧ_ｊ（ｔ）関数に置き換え、前記ｔ_Ｔをｔ_Ｔの時間より時間軸後方へ移動させて、新たなｔ_Ｔに基づいて、請求項７の第１工程及び第２工程を繰り返すことを特徴とする請求項７に記載の超音波探知装置。
17. コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を振動数分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求める処理を探知対象とする埋め込み深さが等しい複数（ｎ_Ａ個）のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子をその中心間距離をａ（ｍｍ）として配置し、加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を取得する第１工程と、基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、Δｔ（μ秒）を所定値とし、ｔ_Ｔ〜ｔ_Ｔ＋Δｔの間を１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）とする時刻関数ＴＧＣＸ（ｔ）を、ｎ５乗倍し（ｎ５は１以上の整数）、これに前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）を乗じて、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝（ＴＧＣＸ（ｔ））^ｎ５・Ｇ_ｊ（ｔ）波を求めた後、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、ＦＡ_ｊ（ｆ）をＦＡ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＡ_ｊ（ｔ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｔで計算し、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを計算する第２工程と、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの中で最も大きいスペクトル値を１．０とする基準化を行って｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを比較表示し、特定の振動数ｆ_Ｄ１位置に大きなスペクトル値のスペクトルが立ち上がる１つ又は複数のシース（ｊ＝ｋ）がある場合、この１つ又は複数のＧ_ｋ（ｔ）の加算平均波を得たシースの内部が空又は充填不足と判断する第３工程とを有することを特徴とする超音波探知装置。
18. 前記探知対象とする複数のシースの中に、空シース（ｊ＝ｋ_１）と解っているシースを含めて、前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示が成されるとき、前記空シース（ｊ＝ｋ_１）の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐにおいて、最大スペクトル値を与えるｆ値を前記ｆ_Ｄ１とすることを特徴とする請求項１７に記載の超音波探知装置。
19. コンクリート表面とシース表面との間の重複反射の共振振動数ｆ_Ｄを、シース埋め込み深さｄ_Ｓ（ｍｍ）とコンクリート音速（縦波）_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）から、ｆ_Ｄ＝｛１０^６／（２ｄ_Ｓ／_ＣＶ_Ｐ）｝Ｈｚとして求め、前記特定の振動数ｆ_Ｄ１をこのｆ_Ｄの値として、請求項１７の演算をすることを特徴とする請求項１７に記載の超音波探知装置。
20. シース埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、コンクリート音速（縦波）を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）、発信探触子と受信探触子の中心間距離をａとしたとき、前記ｔ_Ｔの初期値を
    ｔ_Ｔ＝｛２×√｛ｄ_Ｓ ^２＋（ａ／２）^２｝／_ＣＶ_Ｐ｝μ秒とし、ｔ_Ｔの値を前記初期値の時刻より後方で変動させる都度、前記第２工程及び第３工程を繰り返し、外部からの指示で、前記ｔ_Ｔの値の変動を停止するようにしたことを特徴とする請求項１７に記載の超音波探知装置。
21. 前記ｆ_Ｄ１（Ｈｚ）位置に大きなスペクトル値のスペクトルが生じたとき、ｆ_Ａ＝ｆ_Ｄ１として、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_Ａで１．０となる増加関数と、ｆ＝ｆ_Ａで１．０、ｆが２ｆ_Ａ以上で０．０となる減少関数との組み合わせで得るＡ_３（ｆ）フィルタと、前記ＦＡ_ｊ（ｆ）を用いて、ｎ３を１以上の整数として、ＦＢ_ｊ（ｆ）＝｛Ａ_３（ｆ）｝^ｎ３・ＦＡ_ｊ（ｆ）を計算し、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＢ_ｊ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを計算し、ｎｐを外部から与える１以上の整数として｛ＧＢ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐを算出し、｛ＧＢ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐの中で最も大きい振幅を１．０として基準化し、比較表示するか、又はこの比較表示により、起生を確認できる｛ＧＢ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐ波各々の最大振幅を夫々１．０に基準化して比較表示することを特徴とする請求項１７に記載の超音波探知装置。
22. コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を振動数分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求める処理を探知対象とする埋め込み深さが等しい複数（ｎ_Ａ個）のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子をその中心間距離をａ（ｍｍ）として配し、加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を取得する第１工程と、基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、Δｔを所定値としてｔ_Ｔ〜（ｔ_Ｔ＋Δｔ）の間を１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）とする時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を、前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）波に乗じて、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ_ｊ（ｔ）波を求めた後、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＡ_ｊ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔを演算し、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを計算する第２工程とを有し、前記第２工程は、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示をｊ毎に｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの最大スペクトル値を１．０に基準化して行う第１解析部と、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示を｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ個々の最大スペクトル値をＳ_ｊとし、Ｓ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）の中で最も大きい値をＳ_ＭＡＸとしたとき、Ｓ_ＭＡＸを１．０に基準化して行う第２解析部とを有することを特徴とする超音波探知装置。
23. ｔ＝０（μ秒）で０．０、ｔ＝ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０となる増加関数とｔ＝２ｔ_Ｔ（μ秒）以降の時刻で０．０となる減少関数との組み合わせで得るＴＧＣ４（ｔ）、又は外部から与えられるか又はあらかじめ解析装置に記憶されたΔｔａ（μ秒）、Δｔ（μ秒）を用いて、ｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔａ（μ秒）で０．０、ｔ＝ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０となる増加関数と、ｔ＝ｔ_Ｔ〜ｔ_Ｔ＋Δｔ間で一定値１．０となる関数と、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔで１．０、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔ＋Δｔａ以降の時刻で０．０となる減少関数との組み合わせで得るＴＧＣ５（ｔ）（Δｔ＝０の場合）又はＴＧＣ６（ｔ）（Δｔ＞０の場合）を用いて、前記ＴＧＣＸ（ｔ）関数をｎ５（ｎ５は自然数）乗倍して｛ＴＧＣ４（ｔ）｝^ｎ５、｛ＴＧＣ５（ｔ）｝^ｎ５又は｛ＴＧＣ６（ｔ）｝^ｎ５を求め、シースの埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、コンクリートの縦波音速を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）、発信探触子と受信探触子との前記中心間距離をａとして、ｔ_ｈ＝２×√｛ｄ_Ｓ ^２＋（ａ／２）^２｝／_ＣＶ_Ｐ（μ秒）を計算し、前記ｔ_Ｔを上述の如く計算されたｔ_ｈの値で置き換えて、請求項２２の演算をすることを特徴とする請求項２２に記載の超音波探知装置。
24. 前記第１解析部が、外部から与えられる又はあらかじめ解析装置に記憶されたΔｔ_Ｔ（μ秒）及び前記ｔ_ｈを用いて、前記ｔ_Ｔの値を（ｔ_ｈ−Δｔ_Ｔ）〜（ｔ_ｈ＋Δｔ_Ｔ）の範囲で変動させ、この変動の都度、前記第２工程を繰り返して得られる前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐスペクトルが１つ又は２つのスペクトル群となり、前記１つ又は２つのスペクトル群に分類される｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐスペクトルの夫々の最大値位置の振動数及びスペクトル形状が合致したとき、前記ｔ_Ｔの変動を停止することを特徴とする請求項２３に記載の超音波探知装置。
25. 前記第１解析部の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示で前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐスペクトルが２つのスペクトル群に分類されたとき、前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのｊ毎の最大スペクトル値をＳ_ｊとし、ｊ＝１〜ｎ_ＡのＳ_ｊ値の中で最も大きい値をＳ_ＭＡＸとしてｎｓなる係数（１．０以上の実数）を用いてＳｊ≧１／ｎｓ×Ｓ_ＭＡＸとなる前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを｛Ｓ_ＭＡＸ／Ｓ_ｊ｝・｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐと置き換える演算を用いて、前記ｎｓの値を外部からの指示で徐々に大きくしていく都度、前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを前記演算で得た｛Ｓ_ＭＡＸ／Ｓ_ｊ｝・｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐと置き換え、この置き換えの都度、前記第２解析部で得られる｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示において、前記ｎｓの値が大きくなっていく経緯の中で最初に生じてくる１つのスペクトル群に含まれる｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを得たシース（ｊ）において、その内部が空又は充填不足と判断し、ｎｓの値の更なる増大の経緯の中で生じてくるもう１つの他のスペクトル群に含まれる｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを得たシース（ｊ）においてその内部が充填されていると判断することを特徴とする請求項２４に記載の超音波探知装置。
26. 前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）の取得時、前記受信探触子の超音波受信面に、その受信面の面積より大きい面積を持つ厚さ一定の超音波透過板を、受信波集積治具として装着することを特徴とする請求項１，６，７，１７又は２２に記載の超音波探知装置。
27. 前記受信波集積治具と前記受信探触子とは一体化された探触子であることを特徴とする請求項１，６，７，１７又は２２に記載の超音波探知装置。
28. 音波_ＣＶ_ｐ（縦波）のコンクリート内に深さｄ_Ｓで埋め込まれ管内に鋼棒が配置されたシース管（外径Φ_Ｓ）において、管内にグラウト材を連続的に注入する際に、その注入の精度をリアルタイムに検査する超音波探知方法において、超音波発信探触子及び受信探触子を前記シース管の上方のコンクリート面に所定間隔で配置し、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子により受信するように制御し、その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求め、この加算平均波の取得を、前記グラウト材の注入開始時点を１回目の取得時点として、外部から与えられる所定の時刻間隔で２回目以降の加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ：ｎ_Ａはそれまでに取得済みの加算平均波の数）を取得する毎に、下記第１工程及び第２工程の分析を繰り返し行い、
    前記第１工程はシース管外径Φ_Ｓ、コンクリート音速_ＣＶ_Ｐ、シース管埋め込み深さｄ_Ｓの組み合わせ毎に整理されたｎ１、ｎ２、ｎ３、ｆ_Ａの係数表より、前記Φ_Ｓ、_ＣＶ_Ｐ、ｄ_Ｓと合致する０を含む１以上の整数ｎ１、ｎ２、ｎ３とｆ_Ａ値（Ｈｚ）を選定し、又はｎ１、ｎ２、ｎ３、ｆ_Ａ値を外部から与えた後、分析振動数の上限をｆ_ＭＡＸ（ｆがｆ_ＭＡＸ以上のときＦ_ｊ（ｆ）＝０とする）とし、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで１．０となる増加関数Ａ_１（ｆ）と、ｆ＝０で１．０、ｆ＝ｆ_ＭＡＸで０．０となる減少関数Ａ_２（ｆ）と、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_Ａで１．０となる増加関数とｆ＝ｆ_Ａで１．０、ｆ≧２×ｆ_Ａで０．０となる減少関数との組合せ関数Ａ_３（ｆ）とを用いて、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝｛Ａ_１（ｆ）｝^ｎ１・｛Ａ_２（ｆ）｝^ｎ２・｛Ａ_３（ｆ）｝^ｎ３・Ｆ_ｊ（ｆ）を算出し、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＡ_ｊ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを算出して、ＧＡ_ｊ（ｔ）を求めることであり、
    前記第２工程は、外部から与えられる０を含む実数であるΔｔ（μ秒）を用い、基準時刻ｔ_Ｔで１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、ｔ_Ｔ〜ｔ＋Δｔの間の時刻で１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０．０（減少関数）である時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を用いて、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）×ＧＡ_ｊ（ｔ）を算出し、更にこのＧＢ_ｊ（ｔ）から、ＦＢ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＢ_ｊ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔを算出し、ｎｐを外部から与えられる１以上の整数として、ＦＢ_ｊ（ｆ）のｎｐ乗値｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを求めて、これを表示させ、ｊ＝１〜ｎ_Ａにおける｛ＦＢ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの任意の極大値を示すスペクトル値がｊの増大に伴い減少又は増大していく時点をグラウトが進行していく段階と判断し、前記スペクトル値の減少又は増大が、ｊが増大していっても停止する状況になったとき、シース管内が完全にグラウトされたと判断することであることを特徴とする超音波探知方法。
29. 前記時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）は、ｔ＝０の時刻で０、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０となる増加関数と、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０、ｔ＝２×ｔ_Ｔ以降の時刻で０となる減少関数の組み合わせで得る時系列関数ＴＧＣ４（ｔ）のｎ５（ｎ５は自然数）乗値｛ＴＧＣ４（ｔ）｝^ｎ５であり、前記ｎ５はあらかじめ定められた所定値又は外部から与えられる値であることを特徴とする請求項２８に記載の超音波探知方法。
30. 前記時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）は、ｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔ５以前の時刻で０、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０となる増加関数と、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔ５以降の時刻で０となる減少関数との組み合わせで得られる時系列関数ＴＧＣ５（ｔ）のｎ５（ｎ５は自然数）乗値｛ＴＧＣ５（ｔ）｝^ｎ５であり、前記ｎ５及びΔｔ５はあらかじめ定められた所定値又は外部から与えられる値であることを特徴とする請求項２８に記載の超音波探知方法。
31. 前記時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）は、ｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔａ以前の時刻で０、ｔ＝ｔ_Ｔで１．０となる増加関数と、ｔ＝ｔ_Ｔとｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔの間を１．０とする関数と、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔで１．０、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔ＋Δｔａ以降の時刻で０となる減少関数との組み合わせで得る時系列関数ＴＧＣ６（ｔ）のｎ５（ｎ５は自然数）乗値｛ＴＧＣ６（ｔ）｝^ｎ５であり、前記ｎ５、Δｔ及びΔｔａはあらかじめ定められた所定値又は外部から与えられる値であることを特徴とする請求項２８に記載の超音波探知方法。
32. 前記シース管の埋め込み深さをｄ_Ｓ、コンクリートの音速（縦波）を_ＣＶ_Ｐとし、コンクリートの横波と縦波の音速比を０．５９として、前記基準時刻ｔ_Ｔはｔ_Ｔ＝２×ｄ_Ｓ／_ＣＶ_Ｐ又はｔ_Ｔ＝２×ｄ_Ｓ／（０．５９×_ＣＶ_Ｐ）で求めたものであることを特徴とする請求項２８に記載の超音波探知方法。
33. 前記シース管の埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、コンクリートの音速（縦波）を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）とし、前記基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）をｔ_Ｔ＝２×ｄ_Ｓ／_ＣＶ_Ｐで計算される値とし、前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）を得る２回目（ｊ＝２）以降のいずれかの時点で、前記第１工程で得るＦＡ_ｊ（ｆ）及びＧＡ_ｊ（ｔ）を夫々Ｆ_ｊ（ｆ）及びＧ_ｊ（ｔ）関数に置き換え、前記ｔ_Ｔをｔ_Ｔの時間より時間軸後方へ移動させて、新たなｔ_Ｔに基づいて、請求項７の第１工程及び第２工程を繰り返すことを特徴とする請求項２８に記載の超音波探知方法。
34. コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を振動数分析により検査する超音波探知方法において、超音波発信探触子及び超音波受信探触子を、前記シース管の上方のコンクリート面に、探知対象とする埋め込み深さが等しい複数（ｎ_Ａ個）のシース毎に、このシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子の中心間距離をａ（ｍｍ）として配置して超音波探知する方法であって、
    前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
    その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求める処理を、
    加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を取得する第１工程と、
    基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、Δｔ（μ秒）を所定値とし、ｔ_Ｔ〜ｔ_Ｔ＋Δｔの間を１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）とする時刻関数ＴＧＣＸ（ｔ）を、ｎ５乗倍し（ｎ５は１以上の整数）、これに前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）を乗じて、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝（ＴＧＣＸ（ｔ））^ｎ５・Ｇ_ｊ（ｔ）波を求めた後、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、ＦＡ_ｊ（ｆ）をＦＡ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＡ_ｊ（ｔ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｔで計算し、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを計算する第２工程と、
    ｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの中で最も大きいスペクトル値を１．０とする基準化を行って｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを比較表示し、特定の振動数ｆ_Ｄ１位置に大きなスペクトル値のスペクトルが立ち上がる１つ又は複数のシース（ｊ＝ｋ）がある場合、この１つ又は複数のＧ_ｋ（ｔ）の加算平均波を得たシースの内部が空又は充填不足と判断する第３工程とにより行うことを特徴とする超音波探知方法。
35. 前記探知対象とする複数のシースの中に、空シース（ｊ＝ｋ_１）と解っているシースを含めて、前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示が成されるとき、前記空シース（ｊ＝ｋ_１）の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐにおいて、最大スペクトル値を与えるｆ値を前記ｆ_Ｄ１とすることを特徴とする請求項３４に記載の超音波探知方法。
36. コンクリート表面とシース表面との間の重複反射の共振振動数ｆ_Ｄを、シース埋め込み深さｄ_Ｓ（ｍｍ）とコンクリート音速（縦波）_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）から、ｆ_Ｄ＝｛１０^６／（２ｄ_Ｓ／_ＣＶ_Ｐ）｝Ｈｚとして求め、前記特定の振動数ｆ_Ｄ１をこのｆ_Ｄの値として、請求項１７の演算をすることを特徴とする請求項３４に記載の超音波探知方法。
37. シース埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、コンクリート音速（縦波）を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）、発信探触子と受信探触子の中心間距離をａとしたとき、前記ｔ_Ｔの初期値を
    ｔ_Ｔ＝｛２×√｛ｄ_Ｓ ^２＋（ａ／２）^２｝／_ＣＶ_Ｐ｝μ秒とし、ｔ_Ｔの値を前記初期値の時刻より後方で変動させる都度、前記第２工程及び第３工程を繰り返し、外部からの指示で、前記ｔ_Ｔの値の変動を停止するようにしたことを特徴とする請求項３４に記載の超音波探知方法。
38. 前記ｆ_Ｄ１（Ｈｚ）位置に大きなスペクトル値のスペクトルが生じたとき、ｆ_Ａ＝ｆ_Ｄ１として、ｆ＝０で０．０、ｆ＝ｆ_Ａで１．０となる増加関数と、ｆ＝ｆ_Ａで１．０、ｆが２ｆ_Ａ以上で０．０となる減少関数との組み合わせで得るＡ_３（ｆ）フィルタと、前記ＦＡ_ｊ（ｆ）を用いて、ｎ３を１以上の整数として、ＦＢ_ｊ（ｆ）＝｛Ａ_３（ｆ）｝^ｎ３・ＦＡ_ｊ（ｆ）を計算し、ＧＢ_ｊ（ｔ）＝∫_−∞ ^∞（ＦＢ_ｊ（ｆ）・ｅ^ｉωｔ）ｄｆを計算し、ｎｐを外部から与える１以上の整数として｛ＧＢ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐを算出し、｛ＧＢ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐの中で最も大きい振幅を１．０として基準化し、比較表示するか、又はこの比較表示により、起生を確認できる｛ＧＢ_ｊ（ｔ）｝^ｎｐ波各々の最大振幅を夫々１．０に基準化して比較表示することを特徴とする請求項３４に記載の超音波探知方法。
39. コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を振動数分析により検査する超音波探知方法において、超音波発信探触子及び超音波受信探触子を、前記シース管の上方のコンクリート面に、探知対象とする埋め込み深さが等しい複数（ｎ_Ａ個）のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子の中心間距離をａ（ｍｍ）として配置して超音波探知する方法であって、
    前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
    その複数個の受信信号を加算して加算平均波Ｇ（ｔ）を求める処理は、
    加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）を取得する第１工程と、
    基準時刻ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０、ｔ_Ｔ以前の時刻で１．０未満で、この間時刻の増加と共に漸増し、Δｔを所定値としてｔ_Ｔ〜（ｔ_Ｔ＋Δｔ）の間を１．０、ｔ_Ｔ＋Δｔ以降の時刻で１．０未満又は０（減少関数）とする時系列関数ＴＧＣＸ（ｔ）を、前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）波に乗じて、ＧＡ_ｊ（ｔ）＝ＴＧＣＸ（ｔ）・Ｇ_ｊ（ｔ）波を求めた後、前記ＧＡ_ｊ（ｔ）をフーリエ変換し、ＦＡ_ｊ（ｆ）＝∫_−∞ ^∞（ＧＡ_ｊ（ｔ）・ｅ^−ｉωｔ）ｄｔを演算し、ｎｐを自然数として｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを計算する第２工程とを有し、
    前記第２工程は、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示をｊ毎に｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの最大スペクトル値を１．０に基準化して行う第１解析部と、｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示を｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐ個々の最大スペクトル値をＳ_ｊとし、Ｓ_ｊ（ｊ＝１〜ｎ_Ａ）の中で最も大きい値をＳ_ＭＡＸとしたとき、Ｓ_ＭＡＸを１．０に基準化して行う第２解析部とにより行うことを特徴とする超音波探知方法。
40. ｔ＝０（μ秒）で０．０、ｔ＝ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０となる増加関数とｔ＝２ｔ_Ｔ（μ秒）以降の時刻で０．０となる減少関数との組み合わせで得るＴＧＣ４（ｔ）、又は外部から与えられるか又はあらかじめ解析装置に記憶されたΔｔａ（μ秒）、Δｔ（μ秒）を用いて、ｔ＝ｔ_Ｔ−Δｔａ（μ秒）で０．０、ｔ＝ｔ_Ｔ（μ秒）で１．０となる増加関数と、ｔ＝ｔ_Ｔ〜ｔ_Ｔ＋Δｔ間で一定値１．０となる関数と、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔで１．０、ｔ＝ｔ_Ｔ＋Δｔ＋Δｔａ以降の時刻で０．０となる減少関数との組み合わせで得るＴＧＣ５（ｔ）（Δｔ＝０の場合）又はＴＧＣ６（ｔ）（Δｔ＞０の場合）を用いて、前記ＴＧＣＸ（ｔ）関数をｎ５（ｎ５は自然数）乗倍して｛ＴＧＣ４（ｔ）｝^ｎ５、｛ＴＧＣ５（ｔ）｝^ｎ５又は｛ＴＧＣ６（ｔ）｝^ｎ５を求め、シースの埋め込み深さをｄ_Ｓ（ｍｍ）、コンクリートの縦波音速を_ＣＶ_Ｐ（ｍｍ／μ秒）、発信探触子と受信探触子との前記中心間距離をａとして、ｔ_ｈ＝２×√｛ｄ_Ｓ ^２＋（ａ／２）^２｝／_ＣＶ_Ｐ（μ秒）を計算し、前記ｔ_Ｔを上述の如く計算されたｔ_ｈの値で置き換えて、請求項２２の演算をすることを特徴とする請求項３９に記載の超音波探知方法。
41. 前記第１解析部が、外部から与えられる又はあらかじめ解析装置に記憶されたΔｔ_Ｔ（μ秒）及び前記ｔ_ｈを用いて、前記ｔ_Ｔの値を（ｔ_ｈ−Δｔ_Ｔ）〜（ｔ_ｈ＋Δｔ_Ｔ）の範囲で変動させ、この変動の都度、前記第２工程を繰り返して得られる前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐスペクトルが１つ又は２つのスペクトル群となり、前記１つ又は２つのスペクトル群に分類される｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐスペクトルの夫々の最大値位置の振動数及びスペクトル形状が合致したとき、前記ｔ_Ｔの変動を停止することを特徴とする請求項３９に記載の超音波探知方法。
42. 前記第１解析部の｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示で前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐスペクトルが２つのスペクトル群に分類されたとき、前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐのｊ毎の最大スペクトル値をＳ_ｊとし、ｊ＝１〜ｎ_ＡのＳ_ｊ値の中で最も大きい値をＳ_ＭＡＸとしてｎｓなる係数（１．０以上の実数）を用いてＳｊ≧１／ｎｓ×Ｓ_ＭＡＸとなる前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを｛Ｓ_ＭＡＸ／Ｓ_ｊ｝・｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐと置き換える演算を用いて、前記ｎｓの値を外部からの指示で徐々に大きくしていく都度、前記｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを前記演算で得た｛Ｓ_ＭＡＸ／Ｓ_ｊ｝・｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐと置き換え、この置き換えの都度、前記第２解析部で得られる｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐの比較表示において、前記ｎｓの値が大きくなっていく経緯の中で最初に生じてくる１つのスペクトル群に含まれる｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを得たシース（ｊ）において、その内部が空又は充填不足と判断し、ｎｓの値の更なる増大の経緯の中で生じてくるもう１つの他のスペクトル群に含まれる｛ＦＡ_ｊ（ｆ）｝^ｎｐを得たシース（ｊ）においてその内部が充填されていると判断することを特徴とする請求項３９に記載の超音波探知方法。
43. 前記加算平均波Ｇ_ｊ（ｔ）の取得時、前記受信探触子の超音波受信面に、その受信面の面積より大きい面積を持つ厚さ一定の超音波透過板を、受信波集積治具として装着することを特徴とする請求項３９に記載の超音波探知方法。

Images