JP2005300383A - Corrosion diagnosis device and diagnosis method of concrete - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To diagnose a chemically corroded part generated on the surface of a concrete structure, such as sewerage facility, using ultrasonic surface waves. <P>SOLUTION: A plaster layer 12 is applied onto the surface of a concrete block 11, and ultrasonic surface waves is transmitted from a transmission transducer 31 to the plaster layer 12, and the surface waves propagating along the plaster layer 12 is detected (received) by a receiving transducer 32. The received signal is amplified by an amplifier 42, and subjected to frequency analysis by an FFT analyzer 43, and a frequency spectrum is displayed on an oscilloscope 44. Frequency analysis by the FFT analyzer 43 is performed, when an ultrasonic absorbing member 21, such as rubber, is pressed onto the plaster layer 12 and when the member 21 is released therefrom. The frequency spectrums in both cases are displayed on the oscilloscope 44, and both frequency spectrums are compared with each other, to thereby discriminate the frequency components absorbed by the ultrasonic absorbing member 21 and vanished. The vanished frequency component is the surface wave propagating along the plaster layer 12. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本願発明は、下水道施設等のコンクリート構造物の腐食状況を超音波によって診断するコンクリートの腐食診断装置及び診断方法に関する。   The present invention relates to a concrete corrosion diagnostic apparatus and a diagnostic method for diagnosing the corrosion status of a concrete structure such as a sewer facility by ultrasonic waves.

従来超音波の表面波を使ってコンクリート内のひび割れや空隙を検出してコンクリートの劣化を診断する劣化診断装置や診断方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。従来の劣化診断装置や診断方法は、診断するコンクリートの表面に所定間隔で多数の検出（受信）トランスデユーサを配置し、送信トランスデユーサから送信された超音波の表面波をそれらの受信トランスデユーサによって検出し、その検出信号に基づいて表面波の伝播速度や減衰量を解析・比較して劣化の程度を診断している。
ここで本願は、以下超音波の表面波を単に表面波と呼ぶ。 Conventionally, there has been proposed a deterioration diagnosis apparatus and a diagnosis method for diagnosing deterioration of concrete by detecting cracks and voids in concrete using surface waves of ultrasonic waves (see, for example, Patent Document 1). Conventional degradation diagnosis apparatuses and diagnostic methods have a large number of detection (reception) transducers arranged at predetermined intervals on the surface of concrete to be diagnosed, and the ultrasonic surface waves transmitted from the transmission transducers are received by those reception transformers. It is detected by a deuser, and the degree of deterioration is diagnosed by analyzing and comparing the propagation speed and attenuation of the surface wave based on the detection signal.
Here, in the present application, the surface wave of an ultrasonic wave is hereinafter simply referred to as a surface wave.

特開２００１−２８９８２９号公報JP 2001-289829 A

コンクリート建造物、特に下水道施設のコンクリート管路等のコンクリート構造物の表面は、硫黄酸化細菌によって生成される硫酸、或いは水中の酢酸や乳酸等の酸による化学的腐食によって劣化する。従来の前記劣化診断装置や診断方法は、コンクリート内のひび割れを検出することはできるが、コンクリートの表面の化学的腐食部分の深さ（厚さ）を検出することはできない。また従来の前記劣化診断装置や診断方法は、超音波の表面波の伝播速度や減衰量を解析・比較して診断するため装置の構成が複雑になり、かつ多数の受信トランスデユーサを用いるため一層複雑になり、高価になる。そして診断作業が複雑になる。
本願発明は、表面波を使ってコンクリート建造物の化学的腐食部分の深さを簡単に検出できる腐食診断装置と診断方法を提供することを目的とする。 The surface of a concrete structure, particularly a concrete structure such as a concrete pipe in a sewerage facility, is deteriorated by chemical corrosion caused by sulfuric acid produced by sulfur-oxidizing bacteria or an acid such as acetic acid or lactic acid in water. The conventional deterioration diagnosis apparatus and diagnosis method can detect cracks in concrete, but cannot detect the depth (thickness) of a chemically corroded portion of the concrete surface. In addition, the conventional deterioration diagnosis apparatus and diagnosis method have a complicated structure because the analysis and comparison of the propagation speed and attenuation amount of the surface wave of ultrasonic waves are used, and a large number of receiving transducers are used. It becomes more complicated and expensive. And the diagnosis work becomes complicated.
An object of the present invention is to provide a corrosion diagnostic apparatus and a diagnostic method that can easily detect the depth of a chemically corroded portion of a concrete building using surface waves.

本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載のコンクリートの腐食診断装置は、超音波の表面波を発生する送信トランスデユーサ、その表面波を受信する受信トランスデユーサ、超音波吸収部材、受信トランスデユーサの受信信号を周波数解析するＦＦＴアナライザ、及び前記超音波吸収部材を送信トランスデユーサと受信トランスデユーサの間のコンクリートの表面から離したときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムと前記超音波吸収部材をそのコンクリートの表面に押し当てたときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムとを比較して、前記コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別する周波数判別手段を備えていることを特徴とする。
請求項２に記載のコンクリートの腐食診断装置は、超音波の表面波を発生する送信トランスデユーサ、その表面波を受信する受信トランスデユーサ、超音波吸収部材、受信トランスデユーサの受信信号を周波数解析するＦＦＴアナライザ、前記超音波吸収部材を送信トランスデユーサと受信トランスデユーサの間のコンクリートの表面から離したときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムと前記超音波吸収部材をそのコンクリートの表面に押し当てたときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムとを比較して、前記コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別する周波数判別手段、及びその周波数判別手段の判別した周波数に基づいてコンクリートの腐食部分の厚さを算定する厚さ算定手段を備えていることを特徴とする。
請求項３に記載のコンクリートの腐食診断装置は、請求項１又は請求項２に記載のコンクリートの腐食診断装置において、前記周波数判別手段は、オシロスコープであることを特徴とする。 In order to achieve the object of the present invention, the concrete corrosion diagnosis apparatus according to claim 1 is a transmission transducer that generates an ultrasonic surface wave, a reception transducer that receives the surface wave, and an ultrasonic wave. Absorption member, FFT analyzer for frequency analysis of reception signal of reception transducer, and frequency spectrum of FFT analyzer when ultrasonic absorption member is separated from concrete surface between transmission transducer and reception transducer Comparing with the frequency spectrum of the FFT analyzer when the ultrasonic absorbing member is pressed against the surface of the concrete, there is provided frequency discriminating means for discriminating the frequency of the surface wave propagating through the concrete. To do.
The concrete corrosion diagnosis apparatus according to claim 2 is a transmission transducer that generates surface waves of ultrasonic waves, a reception transducer that receives the surface waves, an ultrasonic absorber, and reception signals of the reception transducers. FFT analyzer for frequency analysis, the frequency spectrum of the FFT analyzer when the ultrasonic absorbing member is separated from the concrete surface between the transmitting transducer and the receiving transducer and the ultrasonic absorbing member are pushed against the concrete surface The frequency discriminating means for discriminating the frequency of the surface wave propagating through the concrete by comparing with the frequency spectrum of the FFT analyzer when applied, and the thickness of the corroded portion of the concrete based on the frequency discriminated by the frequency discriminating means It is characterized by having a thickness calculating means for calculating.
The concrete corrosion diagnosis apparatus according to claim 3 is the concrete corrosion diagnosis apparatus according to claim 1 or 2, wherein the frequency discrimination means is an oscilloscope.

請求項４に記載のコンクリートの腐食診断方法は、 コンクリートの表面に送信トランスデユーサと受信トランスデユーサを装着し、送信トランスデユーサから超音波の表面波をコンクリートに送信し、送信トランスデユーサと受信トランスデユーサの間のコンクリートの表面から超音波吸収部材を離したときとそのコンクリートの表面に超音波吸収部材を押し当てたときの前記表面波を受信トランスデユーサによって受信し、受信トランスデユーサの受信信号をＦＦＴアナライザによって周波数解析し、前記両ときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムを比較して前記コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別することを特徴とする。
請求項５に記載のコンクリートの腐食診断方法は、コンクリートの表面に送信トランスデユーサと受信トランスデユーサを装着し、送信トランスデユーサから超音波の表面波をコンクリートの表面に送信し、送信トランスデユーサと受信トランスデユーサの間のコンクリートの表面から超音波吸収部材を離したときとそのコンクリートに超音波吸収部材を押し当てたときの前記表面波を受信トランスデユーサによって受信し、受信トランスデユーサの受信信号をＦＦＴアナライザによって周波数解析し、前記両ときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムを比較して前記コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別し、その周波数に基づいてコンクリートの腐食部分の厚さを算定することを特徴とする。
請求項６に記載のコンクリートの腐食診断方法は、請求項４又は請求項５に記載のコンクリートの腐食診断方法において、前記表面波の周波数の判別は、オシロスコープによって行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for diagnosing corrosion of concrete, wherein a transmitting transducer and a receiving transducer are mounted on a concrete surface, an ultrasonic surface wave is transmitted from the transmitting transducer to the concrete, and the transmitting transducer is transmitted. When the ultrasonic absorbing member is separated from the concrete surface between the receiving transducer and the receiving transducer, and when the ultrasonic absorbing member is pressed against the concrete surface, the receiving transducer receives the surface wave and receives the receiving transformer. The frequency of the received signal of the deuser is analyzed by an FFT analyzer, and the frequency spectrum of the FFT analyzer at both times is compared to determine the frequency of the surface wave propagating through the concrete.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for diagnosing corrosion of concrete, wherein a transmitting transducer and a receiving transducer are mounted on a concrete surface, an ultrasonic surface wave is transmitted from the transmitting transducer to the concrete surface, and a transmitting transformer is provided. The receiving transducer receives the surface wave when the ultrasonic absorbing member is separated from the concrete surface between the deuser and the receiving transducer and when the ultrasonic absorbing member is pressed against the concrete. The frequency of the received signal of the deuser is analyzed by an FFT analyzer, the frequency spectrum of the FFT analyzer at both times is compared to determine the frequency of the surface wave propagating through the concrete, and the thickness of the corroded portion of the concrete is determined based on the frequency. It is characterized by calculating the length.
The concrete corrosion diagnosis method according to claim 6 is the concrete corrosion diagnosis method according to claim 4 or 5, wherein the frequency of the surface wave is determined by an oscilloscope.

本願発明は、コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別するのみで、コンクリートの表面に腐食部分が生成されているか否かを診断することができ、かつその判別した周波数に基づいて腐食部分（石膏層）の厚さと周波数のグラフ又は関係式から腐食部分の厚さを求めることができる。
本願発明は、コンクリートの表面から超音波吸収材を離したときの周波数スペクトラムとコンクリートの表面に超音波吸収材を押し当てたときの周波数スペクトラムを比較するのみで、コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別することができる。
本願発明は、コンクリートの表面に超音波吸収材を押し当てるのみでコンクリートを伝播する表面波の周波数を判別することができる。
以上のように本願発明は、コンクリートの表面に超音波吸収部材を押し当てたり離したりし、そのときの周波数スペクトラムを比較するのみで、コンクリートの表面に腐食部分が生成されているか否かを診断することができる。また腐食部分の厚さは、腐食部分（石膏層）の厚さと周波数のグラフ又は関係式から求めることができる。したがって本願発明の腐食診断装置は、構成が簡単になり、また診断方法も簡単になる。 The present invention can determine whether or not a corroded portion is generated on the surface of the concrete only by determining the frequency of the surface wave propagating through the concrete, and the corroded portion (gypsum) based on the determined frequency. The thickness of the corroded portion can be obtained from a graph of the thickness of the layer) and the frequency or a relational expression.
The present invention merely compares the frequency spectrum when the ultrasonic absorber is separated from the surface of the concrete and the frequency spectrum when the ultrasonic absorber is pressed against the concrete surface, and the frequency of the surface wave propagating through the concrete. Can be determined.
In the present invention, the frequency of the surface wave propagating through the concrete can be determined only by pressing the ultrasonic absorbing material against the concrete surface.
As described above, the present invention diagnoses whether or not a corroded portion is generated on the surface of the concrete simply by pressing or releasing the ultrasonic absorbing member against the surface of the concrete and comparing the frequency spectrum at that time. can do. Further, the thickness of the corroded portion can be obtained from a graph or a relational expression of the thickness of the corroded portion (gypsum layer) and the frequency. Therefore, the corrosion diagnostic apparatus of the present invention has a simple structure and a simple diagnostic method.

図１〜図５を参照して本願発明の実施例を説明する。
下水道施設のコンクリート構造物の表面は、硫黄酸化細菌の生成する硫酸によって腐食し、コンクリートの表面に腐食生成物が生成される。本願発明者は、腐食生成物はコンクリートの表面に現れることに着目し、種々実験した結果、超音波の伝播速度は、その腐食生成物と正常なコンクリートとで異なること、及びコンクリートを伝播する表面波の周波数は、その腐食生成物の厚さ（深さ）によって異なることを確認し、表面走査方式の腐食診断装置を開発した。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The surface of the concrete structure of the sewerage facility is corroded by sulfuric acid generated by sulfur-oxidizing bacteria, and a corrosion product is generated on the surface of the concrete. The inventor of the present application pays attention to the fact that the corrosion product appears on the surface of the concrete, and as a result of various experiments, the propagation speed of the ultrasonic wave is different between the corrosion product and normal concrete, and the surface that propagates the concrete. After confirming that the wave frequency varies depending on the thickness (depth) of the corrosion product, a surface-scanning corrosion diagnostic system was developed.

図1は、本発明の実施例１に係るコンクリートの腐食診断装置のブロック図である。図1（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、図1（ａ）のＸ１部分のＸ２方向の側面図である。
下水道施設のコンクリート構造物の表面は、硫黄酸化細菌の生成する硫酸よって腐食し、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ4）を生成する。そこで本実施例は、硫酸カルシウム（腐食生成物）の代わりに腐食生成物と同成分の石膏を用い、コンクリートブロックに石膏を塗布して試験を行った。
図１において、１１はコンクリートブロック、１２は石膏層、２１はゴム等の超音波吸収部材（制震部材）、３１は送信トランスデユーサ、３２は受信トランスデユーサ、４１はパルス発生器、４２は増幅器、４３はＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザ、４４はオシロスコープである。なお送信トランスデユーサ３１と受信トランスデユーサ３２は、石膏層１２の表面に装着してある（接触させてある）。 FIG. 1 is a block diagram of a concrete corrosion diagnosis apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a side view of the X1 portion of FIG. 1A in the X2 direction.
The surface of the concrete structure of the sewerage facility is corroded by sulfuric acid generated by sulfur-oxidizing bacteria, and calcium sulfate (CaSO 4 ) is generated. Therefore, in this example, a test was performed by using gypsum having the same component as the corrosion product instead of calcium sulfate (corrosion product) and applying gypsum to the concrete block.
In FIG. 1, 11 is a concrete block, 12 is a gypsum layer, 21 is an ultrasonic absorbing member (damping member) such as rubber, 31 is a transmission transducer, 32 is a reception transducer, 41 is a pulse generator, 42 Is an amplifier, 43 is an FFT (Fast Fourier Transform) analyzer, and 44 is an oscilloscope. The transmission transducer 31 and the reception transducer 32 are mounted on (contacted with) the surface of the gypsum layer 12.

ここでコンクリートブロック１１は、長さ３００ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ５０ｍｍのものを用い、そのコンクリートブロック１１に、石膏層１２を、０ｍｍ（石膏層なし）、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍの厚さに塗布した。なおコンクリートブロック１１と石膏層１２の超音波の伝播速度は、透過法によると、コンクリートブロック１１が４２５０（ｍ／ｓ）、石膏層１２が２３００（ｍ／ｓ）であった。
パルス発生器４１は、０．１ＭＨｚのパルスを０．０１ｓｅｃ間隔で発生し、送信トランスデユーサ３１は、そのパルスにより駆動して表面波を発生する。表面波は、石膏層１２を伝播して受信トランスデユーサ３２に到達し、電気信号に変換される。その電気信号は、増幅器４２によって増幅され、ＦＦＴアナライザ４３へ供給される。ＦＦＴアナライザ４３は、受信信号をフーリエ演算して周波数解析を行い、その解析された周波数スペクトラムをオシロスコープ４４に表示する。ＦＦＴアナライザ４３の周波数解析は、超音波吸収部材２１を石膏層１２に押し当てたときの受信信号と石膏層１２から離したときの受信信号とについて行なう。 Here, a concrete block 11 having a length of 300 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 50 mm is used. A gypsum layer 12 is provided on the concrete block 11 with a thickness of 0 mm (no gypsum layer), 5 mm, 10 mm, 15 mm, and 20 mm. It was applied to. Note that the ultrasonic wave propagation speed of the concrete block 11 and the gypsum layer 12 was 4250 (m / s) for the concrete block 11 and 2300 (m / s) for the gypsum layer 12 according to the transmission method.
The pulse generator 41 generates a pulse of 0.1 MHz at intervals of 0.01 sec, and the transmission transducer 31 is driven by the pulse to generate a surface wave. The surface wave propagates through the gypsum layer 12 and reaches the receiving transducer 32 and is converted into an electrical signal. The electric signal is amplified by the amplifier 42 and supplied to the FFT analyzer 43. The FFT analyzer 43 performs a Fourier analysis on the received signal and performs frequency analysis, and displays the analyzed frequency spectrum on the oscilloscope 44. The frequency analysis of the FFT analyzer 43 is performed on the received signal when the ultrasonic absorbing member 21 is pressed against the gypsum layer 12 and the received signal when separated from the gypsum layer 12.

図３は、図１の腐食診断装置において、ＦＦＴアナライザ４３によって周波数解析した受信信号の周波数スペクトラム（周波数・振幅の関係）の一例を示す。
図３の実線は、超音波吸収材２１を石膏層１２から離したときの周波数スペクトラムを示し、破線は、超音波吸収材２１を石膏層１２に押し当てたときの周波数スペクトラムを示す。
図３において、実線の周波数スペクトラムと破線の周波数スペクトラムを比較すると、実線の周波数スペクトラムの振幅は、約２５ＫＨｚ（矢印の波形）のとき最大となるが、点線の周波数スペクトラムは、約２５ＫＨｚの周波数成分は減衰し消滅している。即ち石膏層１２から超音波吸収材２１を離しているときは、周波数が２５ＫＨｚのとき振幅は最大となるが、超音波吸収材２１を石膏層１２に押し当てたときは、その周波数成分は減衰し消滅している。したって図３の場合には、石膏層１２を伝播する表面波は、約２５ＫＨｚの周波数成分であることが分かる。なお石膏層１２を伝播する表面波の周波数は、後述するように石膏層１２の厚さによって異なる。 FIG. 3 shows an example of the frequency spectrum (relationship between frequency and amplitude) of the received signal subjected to frequency analysis by the FFT analyzer 43 in the corrosion diagnostic apparatus of FIG.
The solid line in FIG. 3 shows the frequency spectrum when the ultrasonic absorber 21 is separated from the gypsum layer 12, and the broken line shows the frequency spectrum when the ultrasonic absorber 21 is pressed against the gypsum layer 12.
In FIG. 3, when the frequency spectrum of the solid line is compared with the frequency spectrum of the broken line, the amplitude of the frequency spectrum of the solid line is maximum at about 25 KHz (arrow waveform), but the frequency spectrum of the dotted line has a frequency component of about 25 KHz. Decays and disappears. That is, when the ultrasonic absorber 21 is separated from the gypsum layer 12, the amplitude is maximum when the frequency is 25 KHz, but when the ultrasonic absorber 21 is pressed against the gypsum layer 12, the frequency component is attenuated. It has disappeared. Therefore, in the case of FIG. 3, it can be seen that the surface wave propagating through the gypsum layer 12 has a frequency component of about 25 KHz. The frequency of the surface wave propagating through the gypsum layer 12 varies depending on the thickness of the gypsum layer 12 as will be described later.

このように石膏層１２を伝播する表面波は、超音波吸収材２１によって吸収されるから、超音波吸収材２１を石膏層１２から離したときの周波数スペクトラムと超音波吸収材２１を石膏層１２に押し当てたときの周波数スペクトラムとを比較することにより、石膏層１２を伝播する表面波の周波数を判別することができる。そしてその表面波の周波数の判別は、オシロスコープ４４に、超音波吸収材２１を石膏層１２から離したときの周波数スペクトラムと石膏層１２に押し当てたときの周波数スペクトラムを表示し、両周波数スペクトラムを比較することにより行う。したがって図１の腐食診断装置のオシロスコープ４４は、石膏層１２を伝播する表面波の周波数判別手段となる。   Since the surface wave propagating through the gypsum layer 12 is absorbed by the ultrasonic absorber 21, the frequency spectrum when the ultrasonic absorber 21 is separated from the gypsum layer 12 and the ultrasonic absorber 21 are mixed with the gypsum layer 12. The frequency of the surface wave propagating through the gypsum layer 12 can be determined by comparing the frequency spectrum when pressed against the gypsum layer. The frequency of the surface wave is determined by displaying on the oscilloscope 44 the frequency spectrum when the ultrasonic absorber 21 is separated from the gypsum layer 12 and the frequency spectrum when it is pressed against the gypsum layer 12. This is done by comparison. Accordingly, the oscilloscope 44 of the corrosion diagnostic apparatus of FIG. 1 serves as a frequency discrimination means for surface waves propagating through the gypsum layer 12.

図４は、送信トランスデユーサ３１と受信トランスデユーサ３２の間隔（横軸）と石膏層１２を伝播する表面波の周波数（縦軸）の関係を示す。石膏層１２の厚さは、０ｍｍ（石膏層なし）、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍである。なお石膏層１２を伝播する表面波の周波数の判別は、前記のようにオシロスコープ４４によって行った。
図４によると、石膏層１２を伝播する表面波の周波数は、石膏層１２の厚さが０ｍｍのとき最も高く、石膏層１２が厚くなるほど低くなり、厚さが２０ｍｍのとき最も低くなる。そして石膏層１２を伝播する表面波の周波数は、送信トランスデユーサ３１と受信トランスデユーサの３２の間隔によって多少変動するが、石膏層１２の厚さによって明確に異なる。したがって石膏層１２の厚さは、石膏層１２を伝播する表面波の周波数を判別することにより検出できる。 FIG. 4 shows the relationship between the distance (horizontal axis) between the transmission transducer 31 and the reception transducer 32 (horizontal axis) and the frequency (vertical axis) of the surface wave propagating through the gypsum layer 12. The thickness of the gypsum layer 12 is 0 mm (no gypsum layer), 5 mm, 10 mm, 15 mm, and 20 mm. The frequency of the surface wave propagating through the gypsum layer 12 was determined by the oscilloscope 44 as described above.
According to FIG. 4, the frequency of the surface wave propagating through the gypsum layer 12 is highest when the thickness of the gypsum layer 12 is 0 mm, becomes lower as the gypsum layer 12 becomes thicker, and becomes lowest when the thickness is 20 mm. The frequency of the surface wave propagating through the gypsum layer 12 varies somewhat depending on the distance between the transmission transducer 31 and the reception transducer 32, but clearly varies depending on the thickness of the gypsum layer 12. Therefore, the thickness of the gypsum layer 12 can be detected by determining the frequency of the surface wave propagating through the gypsum layer 12.

図５は、石膏層１２の厚さ（横軸）と石膏層１２を伝播する表面波の周波数（縦軸）の関係を示す。送信トランスデユーサ３１と受信トランスデユーサ３２の間隔は、１０ｃｍ、１１ｃｍ、・・・２１ｃｍの場合である。なお図５は、図４のデータに基づいて作成した。
図５において、実線の直線（Ａｖｅｒａｇｅ）は、送信トランスデユーサ３１と受信トランスデユーサ３２の間隔の平均値を直線で近似したもので、縦軸の周波数ｙと横軸の石膏層の厚さｘは、次式で表すことができる。
ｙ＝−２．１７３１ｘ＋６０．７３１
この式の相関係数Ｒ2は、０．９８８６である。 FIG. 5 shows the relationship between the thickness of the gypsum layer 12 (horizontal axis) and the frequency of the surface wave propagating through the gypsum layer 12 (vertical axis). The intervals between the transmitting transducer 31 and the receiving transducer 32 are 10 cm, 11 cm,... 21 cm. FIG. 5 was created based on the data of FIG.
In FIG. 5, a solid line (Average) is obtained by approximating the average value of the interval between the transmission transducer 31 and the reception transducer 32 by a straight line, and the frequency y on the vertical axis and the thickness of the gypsum layer on the horizontal axis. x can be expressed by the following equation.
y = -2.1731x + 60.731
The correlation coefficient R 2 of this equation is 0.9886.

石膏層１２の厚さは、図５のグラフを用いて求めることができ、また前記関係式を用いて求めることもできる。また石膏層１２の厚さは、前記関係式を用い、コンピュータ等からなる厚さ算定手段によって求めることもできる。
腐食診断者は、下水道構造物等のコンクリート構造物の診断現場において、コンクリートに表面波を送信してコンクリートを伝播する表面波の周波数を判別することにより、コンクリートの表面に腐食生成物が生成しているか否かを診断し、腐食生成物が生成されている場合には、その腐食生成物の厚さを前記厚さ算定手段（腐食生成物の厚さ算定手段）によって求めることができる。 The thickness of the gypsum layer 12 can be obtained using the graph of FIG. 5 and can also be obtained using the relational expression. Moreover, the thickness of the gypsum layer 12 can also be calculated | required by the thickness calculation means which consists of a computer etc. using the said relational expression.
Corrosion diagnosers generate corrosion products on the concrete surface by transmitting surface waves to the concrete and determining the frequency of the surface waves propagating through the concrete at the diagnosis site for concrete structures such as sewer structures. If a corrosion product is generated, the thickness of the corrosion product can be obtained by the thickness calculation means (corrosion product thickness calculation means).

図２は、本願発明の実施例２に係るコンクリートの腐食診断装置のブロック図である。なお図１と共通の部分は、同じ符号を使用している。
図２において、４５１，４５２は、ＦＦＴアナライザ４３の周波数解析結果を保存するメモリで、メモリ４５１には、石膏層１２から超音波吸収部材２１を離したときの周波数解析結果を保存し、メモリ４５２には、石膏層１２に超音波吸収部材２１を押し当てたときの周波数解析結果を保存する。
腐食診断者は、メモリ４５１，４５２に保存された周波数の解析結果をオシロスコープ４４に表示し、２つの周波数スペクトラムを比較して、超音波吸収部材２１に吸収されて消滅した周波数を判別し、その判別した周波数に基づき、図５のグラフ又は関係式を用いて石膏層１２の厚さを求めることができる。またメモリ４５１，４５２に保存されている周波数解析結果をデジタル信号に変換し、周波数判別部４６によりその消滅した周波数を判別し、厚み算定部４７により前記関係式を用いて石膏層１２の厚さを求め、その厚さを、例えば表示装置（図示せず）に表示することもできる。周波数判別部４６は、例えば、周波数スペクトラムの振幅に閾値を設定して、石膏層１２から超音波吸収部材２１を離したときに振幅が最大になる周波数を判別し、その判別した周波数が超音波吸収部材２１に吸収されて消滅しているか否かを確認できるように構成すればよい。 FIG. 2 is a block diagram of a concrete corrosion diagnostic apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, the same code | symbol is used for the part which is common in FIG.
In FIG. 2, 451 and 452 are memories for storing the frequency analysis results of the FFT analyzer 43. The memory 451 stores the frequency analysis results when the ultrasonic absorbing member 21 is separated from the gypsum layer 12. In this case, the frequency analysis result when the ultrasonic absorbing member 21 is pressed against the gypsum layer 12 is stored.
The corrosion diagnostician displays the frequency analysis results stored in the memories 451 and 452 on the oscilloscope 44, compares the two frequency spectra, determines the frequency absorbed by the ultrasonic absorbing member 21 and disappears. Based on the determined frequency, the thickness of the gypsum layer 12 can be obtained using the graph of FIG. 5 or the relational expression. Also, the frequency analysis results stored in the memories 451 and 452 are converted into digital signals, the disappeared frequencies are discriminated by the frequency discriminating unit 46, and the thickness of the gypsum layer 12 is calculated by the thickness calculating unit 47 using the relational expression. And the thickness can be displayed on a display device (not shown), for example. For example, the frequency determination unit 46 sets a threshold value for the amplitude of the frequency spectrum, determines the frequency that maximizes the amplitude when the ultrasonic absorbing member 21 is separated from the gypsum layer 12, and the determined frequency is the ultrasonic wave. What is necessary is just to comprise so that it can be confirmed whether it is absorbed and absorbed by the absorption member 21 or not.

前記実施例は、ＦＦＴアナライザとオシロスコープを別々に説明したが、ＦＦＴ演算用プログラムを内蔵するオシロスコープが市販され慣用されているから、その市販されているオシロスコープを使用することもできる。またＦＦＴ演算による周波数解析、超音波吸収部材に吸収されて消滅する周波数の判別、石膏層の厚さの算定等は、コンピュータにより行うこともできる。
前記実施例は、送信トランスデユーサの駆動にパルス発生器を使用する例について説明したが、パルス発生器に代えて時間とともに周波数が変化する発振器を使用することもできる。
前記実施例は、コンクリートブロックと石膏を用いて試験したが、石膏は、硫酸カルシウムと成分が同じであるから、前記実施例の腐食診断装置は、コンクリートの表面に生成される硫酸カルシウム層の診断に使用することができる。また生成される腐食生成物は、硫酸カルシウムに限らず乳酸や酢酸等の酸により生成される腐食生成物であってもよい。 In the above embodiment, the FFT analyzer and the oscilloscope have been described separately. However, since an oscilloscope having a built-in FFT calculation program is commercially available, the commercially available oscilloscope can also be used. Further, frequency analysis by FFT calculation, determination of the frequency absorbed by the ultrasonic absorbing member and disappearance, calculation of the thickness of the gypsum layer, and the like can be performed by a computer.
In the above embodiment, an example in which a pulse generator is used to drive a transmission transducer has been described, but an oscillator whose frequency changes with time can be used instead of the pulse generator.
In the above example, a concrete block and gypsum were tested. However, since gypsum has the same component as calcium sulfate, the corrosion diagnosis apparatus according to the example diagnoses a calcium sulfate layer generated on the surface of concrete. Can be used for Further, the generated corrosion product is not limited to calcium sulfate, and may be a corrosion product generated by an acid such as lactic acid or acetic acid.

本願発明の実施例１に係る腐食診断装置のブロック図である。1 is a block diagram of a corrosion diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本願発明の実施例２に係る腐食診断装置のブロック図である。It is a block diagram of the corrosion diagnostic apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 図１、図２の腐食診断装置におけるＦＦＴアナライザの周波数解析結果に基づく周波数スペクトラムの一例を示す。An example of the frequency spectrum based on the frequency analysis result of the FFT analyzer in the corrosion diagnostic apparatus of FIG. 1 and FIG. 2 is shown. 図１、図２の腐食診断装置における送信、受信トランスデユーサの間隔と石膏層を伝播する表面波の周波数の関係を示す。FIG. 3 shows the relationship between the distance between transmission and reception transducers and the frequency of surface waves propagating through a gypsum layer in the corrosion diagnostic apparatus of FIGS. 図１、図２の腐食診断装置における石膏層の厚さと石膏層を伝播する表面波の周波数の関係を示す。The relationship between the thickness of the gypsum layer and the frequency of the surface wave propagating through the gypsum layer in the corrosion diagnostic apparatus of FIGS. 1 and 2 is shown.

符号の説明Explanation of symbols

１１ コンクリートブロック
１２ 石膏層
２１ 超音波吸収部材
３１ 送信トランスデユーサ
３２ 受信トランスデユーサ
４１ パルス発生器
４２ 増幅器
４３ ＦＦＴアナライザ
４４ オシロスコープ
４５１，４５２ メモリ
４６ 周波数判別部
４７ 厚み算定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Concrete block 12 Gypsum layer 21 Ultrasonic absorption member 31 Transmission transducer 32 Reception transducer 41 Pulse generator 42 Amplifier 43 FFT analyzer 44 Oscilloscope 451, 452 Memory 46 Frequency discrimination part 47 Thickness calculation part

Claims (6)

超音波の表面波を発生する送信トランスデユーサ、その表面波を受信する受信トランスデユーサ、超音波吸収部材、受信トランスデユーサの受信信号を周波数解析するＦＦＴアナライザ、及び前記超音波吸収部材を送信トランスデユーサと受信トランスデユーサの間のコンクリートの表面から離したときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムと前記超音波吸収部材をそのコンクリートの表面に押し当てたときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムとを比較して、前記コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別する周波数判別手段を備えていることを特徴とするコンクリートの腐食診断装置。   A transmission transducer that generates surface waves of ultrasonic waves, a reception transducer that receives the surface waves, an ultrasonic absorption member, an FFT analyzer that performs frequency analysis on the reception signal of the reception transducer, and the ultrasonic absorption member The frequency spectrum of the FFT analyzer when separated from the concrete surface between the transmitting transducer and the receiving transducer is compared with the frequency spectrum of the FFT analyzer when the ultrasonic absorbing member is pressed against the concrete surface. And a concrete corrosion diagnosis apparatus comprising frequency discrimination means for discriminating a frequency of a surface wave propagating through the concrete. 超音波の表面波を発生する送信トランスデユーサ、その表面波を受信する受信トランスデユーサ、超音波吸収部材、受信トランスデユーサの受信信号を周波数解析するＦＦＴアナライザ、前記超音波吸収部材を送信トランスデユーサと受信トランスデユーサの間のコンクリートの表面から離したときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムと前記超音波吸収部材をそのコンクリートの表面に押し当てたときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムとを比較して、前記コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別する周波数判別手段、及びその周波数判別手段の判別した周波数に基づいてコンクリートの腐食部分の厚さを算定する厚さ算定手段を備えていることを特徴とするコンクリートの腐食診断装置。   Transmitting transducer for generating ultrasonic surface wave, receiving transducer for receiving the surface wave, ultrasonic absorbing member, FFT analyzer for frequency analysis of received signal of receiving transducer, transmitting the ultrasonic absorbing member The frequency spectrum of the FFT analyzer when separated from the concrete surface between the transducer and the receiving transducer is compared with the frequency spectrum of the FFT analyzer when the ultrasonic absorbing member is pressed against the concrete surface. A frequency discriminating means for discriminating the frequency of the surface wave propagating through the concrete, and a thickness calculating means for calculating the thickness of the corroded portion of the concrete based on the frequency discriminated by the frequency discriminating means. A concrete corrosion diagnosis device. 請求項１又は請求項２に記載のコンクリートの腐食診断装置において、前記周波数判別手段は、オシロスコープであることを特徴とするコンクリートの腐食診断装置。   3. The concrete corrosion diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the frequency discrimination means is an oscilloscope. コンクリートの表面に送信トランスデユーサと受信トランスデユーサを装着し、送信トランスデユーサから超音波の表面波をコンクリートに送信し、送信トランスデユーサと受信トランスデユーサの間のコンクリートの表面から超音波吸収部材を離したときとそのコンクリートの表面に超音波吸収部材を押し当てたときの前記表面波を受信トランスデユーサによって受信し、受信トランスデユーサの受信信号をＦＦＴアナライザによって周波数解析し、前記両ときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムを比較して前記コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別することを特徴とするコンクリートの腐食診断方法。   A transmitting transducer and a receiving transducer are mounted on the surface of the concrete, an ultrasonic surface wave is transmitted from the transmitting transducer to the concrete, and the surface of the concrete between the transmitting transducer and the receiving transducer is The surface wave when the ultrasonic wave absorbing member is released and when the ultrasonic wave absorbing member is pressed against the surface of the concrete is received by a receiving transducer, and the received signal of the receiving transducer is subjected to frequency analysis by an FFT analyzer, A method for diagnosing concrete corrosion, comprising comparing frequency spectra of FFT analyzers at both times to determine the frequency of surface waves propagating through the concrete. コンクリートの表面に送信トランスデユーサと受信トランスデユーサを装着し、送信トランスデユーサから超音波の表面波をコンクリートに送信し、送信トランスデユーサと受信トランスデユーサの間のコンクリートの表面から超音波吸収部材を離したときとそのコンクリートの表面に超音波吸収部材を押し当てたときの前記表面波を受信トランスデユーサによって受信し、受信トランスデユーサの受信信号をＦＦＴアナライザによって周波数解析し、前記両ときのＦＦＴアナライザの周波数スペクトラムを比較して前記コンクリートを伝播する表面波の周波数を判別し、その判別した周波数に基づいてコンクリートの腐食部分の厚さを算定することを特徴とするコンクリートの腐食診断方法。   A transmitting transducer and a receiving transducer are mounted on the surface of the concrete, an ultrasonic surface wave is transmitted from the transmitting transducer to the concrete, and the surface of the concrete between the transmitting transducer and the receiving transducer is The surface wave when the ultrasonic wave absorbing member is released and when the ultrasonic wave absorbing member is pressed against the surface of the concrete is received by a receiving transducer, and the received signal of the receiving transducer is subjected to frequency analysis by an FFT analyzer, The frequency spectrum of the FFT analyzer at both times is compared to determine the frequency of the surface wave propagating through the concrete, and the thickness of the corroded portion of the concrete is calculated based on the determined frequency. Corrosion diagnostic method. 請求項４又は請求項５に記載のコンクリートの腐食診断方法において、前記表面波の周波数の判別は、オシロスコープによって行うことを特徴とするコンクリートの腐食診断方法。   6. The concrete corrosion diagnosis method according to claim 4 or 5, wherein the surface wave frequency is determined by an oscilloscope.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160093295A (en) * 2015-01-29 2016-08-08 한양대학교 산학협력단 Calculation method and apparatus for propagation velocity of surface wave
KR101708848B1 (en) * 2016-03-29 2017-02-21 제주대학교 산학협력단 Diagnostic system for wind power generator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58154654A (en) * 1982-03-10 1983-09-14 Toshiba Corp Method for ultrasonic flaw detection
JPH0454447A (en) * 1990-06-25 1992-02-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Fatigue damage measuring method
JPH08170910A (en) * 1994-10-18 1996-07-02 Hitachi Ltd Method and apparatus for measuring thickness
JPH08189922A (en) * 1995-01-06 1996-07-23 Toshiba Corp Method for evaluating damage of material
JP2002040002A (en) * 2000-07-26 2002-02-06 Mitsubishi Electric Corp Abnormal spot detection device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58154654A (en) * 1982-03-10 1983-09-14 Toshiba Corp Method for ultrasonic flaw detection
JPH0454447A (en) * 1990-06-25 1992-02-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Fatigue damage measuring method
JPH08170910A (en) * 1994-10-18 1996-07-02 Hitachi Ltd Method and apparatus for measuring thickness
JPH08189922A (en) * 1995-01-06 1996-07-23 Toshiba Corp Method for evaluating damage of material
JP2002040002A (en) * 2000-07-26 2002-02-06 Mitsubishi Electric Corp Abnormal spot detection device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160093295A (en) * 2015-01-29 2016-08-08 한양대학교 산학협력단 Calculation method and apparatus for propagation velocity of surface wave
KR101711872B1 (en) * 2015-01-29 2017-03-06 한양대학교 산학협력단 Calculation method and apparatus for propagation velocity of surface wave
KR101708848B1 (en) * 2016-03-29 2017-02-21 제주대학교 산학협력단 Diagnostic system for wind power generator

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