JP2008203224A - Diagnostic system and diagnostic technique of concrete structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diagnostic system and diagnostic technique of concrete structure capable of attaching an oscillator easily to diagnose a concrete structure. <P>SOLUTION: The diagnostic system includes a magnetic substance sheet member adhered to a concrete structure, an oscillator fixed adsorptively to magnetic substance sheet member magnetically during the period of operating condition to give local oscillation to the concrete structure to be diagnosed, a driving means for driving the oscillator, a measuring means measuring response to oscillation of the concrete structure to be diagnosed, and an analyzing means for determining soundness of the concrete structure to be diagnosed, based on how the oscillation mode obtained from measurement of a measuring means is varied temporally from oscillation mode at the time of sound condition. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、コンクリート構造物の微小な変状を検出してその健全度を診断することができるコンクリート構造物の診断システム及び診断方法に関する。   The present invention relates to a diagnostic system and a diagnostic method for a concrete structure that can detect a minute deformation of the concrete structure and diagnose its soundness.

鉄橋、船舶、鉄道施設等の鋼材構造物や、橋梁、トンネル、ビル、発電所等のコンクリート構造物における健全度の診断は、目視による変状状態の発見やハンマで診断対象に振動を与え、その時の音から変状の有無を判断することが行われていた。   Diagnosis of soundness in steel structures such as iron bridges, ships, and railway facilities, and concrete structures such as bridges, tunnels, buildings, and power stations is to visually detect the deformed state and give vibration to the diagnosis object with a hammer. The presence or absence of deformation was judged from the sound at that time.

しかしながら、このような診断方法では見落としが発生しやすく、またその判断において個人差があるため信頼性が低く、また、再現性のある診断を行うことが困難であった。   However, such a diagnostic method is likely to be overlooked, and has a difference in individual judgment. Therefore, the reliability is low, and it is difficult to make a reproducible diagnosis.

そこで、構造物に圧電素子を貼付し一定の周波数域で加振して、低周波数域における振動モードの変化を観察することで構造物全体の変状を検知し、また圧電素子の高周波数域での電気インピーダンスの変化を検知することで局所的な欠陥を検知する方法が提案されている(特許文献1)。   Therefore, a piezoelectric element is affixed to the structure, and vibrations are applied in a certain frequency range, and changes in the entire structure are detected by observing changes in the vibration mode in the low frequency range. A method for detecting a local defect by detecting a change in electrical impedance at the base has been proposed (Patent Document 1).

しかし、本来、構造物の変状箇所を特定するには、変状によって生ずる反射波を圧電素子によって検出し、検出信号における注目点の時間軸上の位置と弾性波の伝播速度とからその位置を同定する必要があり、当該位置の特定に長時間を要する問題があった。   However, originally, in order to identify a deformed part of a structure, a reflected wave caused by the deformation is detected by a piezoelectric element, and the position is determined from the position on the time axis of the point of interest in the detection signal and the propagation speed of the elastic wave. There is a problem that it takes a long time to identify the position.

このような状況に鑑み、本願発明者等は、構造物に局部振動を付与し、その応答を計測して求めた振動モードの変化から診断対象の変状を診断するシステムを提案した(特許文献2、特許文献3、特許文献4)。   In view of such circumstances, the inventors of the present application have proposed a system for diagnosing deformation of a diagnosis object from a change in vibration mode obtained by applying local vibration to a structure and measuring its response (Patent Literature). 2, Patent Document 3, Patent Document 4).

特開2001−99760号公報JP 2001-99760 A 特許第3694749号公報Japanese Patent No. 3694749 特許第3705357号公報Japanese Patent No. 3705357 特開2004−301792号公報JP 2004-301792 A

特許文献2〜4に記載されている本願発明者等による診断システムは、H形鋼等の鋼材構造物を診断対象とするものであり、コンクリート構造物を診断対象とした場合、特にその加振装置を構造物に取付ける方法について何等考慮を行っていなかった。   The diagnosis system by the present inventors described in Patent Documents 2 to 4 is intended for diagnosis of steel structures such as H-shaped steel, and particularly when a concrete structure is targeted for diagnosis. No consideration was given to how the device was attached to the structure.

従って本発明の目的は、コンクリート構造物に対して加振装置を容易に取付けてその診断を行うことが可能なコンクリート構造物の診断システム及び診断方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a diagnostic system and a diagnostic method for a concrete structure capable of easily attaching a vibration device to the concrete structure and making a diagnosis thereof.

本発明によれば、コンクリート構造物に固着された磁性体板部材と、作動時に磁性体板部材に磁気的に吸着して固定され、診断すべきコンクリート構造物に局部振動を与える加振装置と、加振装置を駆動する駆動手段と、診断すべきコンクリート構造物の振動に対する応答を計測する計測手段と、計測手段の計測によって得られる振動モードが健全時の振動モードからどのように変化したかに基づいて診断すべきコンクリート構造物の健全度を求める解析手段とを備えたコンクリート構造物の診断システムが提供される。   According to the present invention, a magnetic plate member fixed to a concrete structure, and a vibration device that is magnetically attracted and fixed to the magnetic plate member during operation and applies local vibration to the concrete structure to be diagnosed. , The driving means for driving the vibration exciter, the measuring means for measuring the response to the vibration of the concrete structure to be diagnosed, and how the vibration mode obtained by the measurement means has changed from the vibration mode at the time of sound A diagnostic system for a concrete structure is provided, which includes analysis means for obtaining the soundness of the concrete structure to be diagnosed based on the above.

磁性体板部材をコンクリート構造物に固着しておき、この磁性体板部材に磁気的に吸着することによって加振装置をコンクリート構造物に固定し、この状態で加振装置で局部加振することによりコンクリート構造物の健全度を求める。このように、本発明によれば、加振装置を極めて容易にコンクリート構造物に固定できるので、その診断が非常に容易となる。即ち、本発明によれば、コンクリート構造物の診断を鋼構造物と同様に診断できるので、コンクリート構造物の剥離落下等を容易に予測でき、従って、建築、トンネル等の診断を精度良くかつ容易に行うことができるから社会的意義は非常に大きい。   The magnetic plate member is fixed to the concrete structure, and the vibration device is fixed to the concrete structure by magnetically adhering to the magnetic plate member, and in this state, the local vibration is applied by the vibration device. The soundness of the concrete structure is obtained by Thus, according to the present invention, since the vibration exciter can be fixed to the concrete structure very easily, the diagnosis becomes very easy. That is, according to the present invention, the diagnosis of a concrete structure can be diagnosed in the same way as a steel structure, so that the peeling and dropping of the concrete structure can be easily predicted. Therefore, the diagnosis of buildings, tunnels, etc. can be performed accurately and easily. The social significance is very large.

加振装置が、作動時に付勢され磁性体板部材に磁気的に吸着される少なくとも1つの電磁石と、少なくとも1つの電磁石に機械的に連結されており、振動を発生してその振動を診断すべきコンクリート構造物の表面に印加する振動素子とを備えていることが好ましい。   The vibration exciter is mechanically coupled to at least one electromagnet that is energized during operation and is magnetically attracted to the magnetic plate member, and is mechanically coupled to the at least one electromagnet to generate vibration and diagnose the vibration. It is preferable to include a vibration element that is applied to the surface of the power concrete structure.

振動素子が、圧電振動素子であることがより好ましい。   More preferably, the vibration element is a piezoelectric vibration element.

磁性体板部材が診断すべきコンクリート構造物の表面と平行に固着された鋼鉄板であり、少なくとも1つの電磁石が作動時に鋼鉄板に磁気的に吸着されるように構成されていることも好ましい。この場合、少なくとも1つの電磁石が、鋼鉄板に吸着可能な2つの電磁石であることも好ましい。   It is also preferable that the magnetic plate member is a steel plate fixed in parallel with the surface of the concrete structure to be diagnosed, and that at least one electromagnet is magnetically attracted to the steel plate during operation. In this case, it is also preferable that the at least one electromagnet is two electromagnets that can be attracted to the steel plate.

少なくとも1つの電磁石が、診断すべきコンクリート構造物の表面と平行に固着された鋼鉄板及び診断すべきコンクリート構造物の表面と垂直なコンクリート構造物に固着された鋼鉄板のいずれにも選択的に磁気的に吸着可能に構成されていることが好ましい。   At least one electromagnet is selectively applied to both the steel plate fixed parallel to the surface of the concrete structure to be diagnosed and the steel plate fixed to the concrete structure perpendicular to the surface of the concrete structure to be diagnosed. It is preferable to be configured to be magnetically attractable.

磁性体板部材が診断すべきコンクリート構造物の表面と垂直なコンクリート構造物に固着された鋼鉄板であり、少なくとも1つの電磁石が作動時に鋼鉄板に磁気的に吸着されるように構成されていることも好ましい。   The magnetic plate member is a steel plate fixed to a concrete structure perpendicular to the surface of the concrete structure to be diagnosed, and is configured such that at least one electromagnet is magnetically attracted to the steel plate during operation. It is also preferable.

解析手段が、計測手段からの計測データを解析して診断対象の固有振動数を実験固有振動数として求める実験モード解析部と、診断対象の1の変状状態を規定すると共に、変状点の位置等の変状を特徴付ける情報を遺伝子情報としてなる個体を複数定義し、遺伝子情報に基づき各個体の固有振動数を演算して理論固有振動数とする理論解析部と、実験固有振動数と所定の一致度で一致する理論固有振動数を持つ個体を探査して、最も一致度の高い個体を特定し、この個体の遺伝子情報から変状状態を推定する評価部と、評価部で探査した個体を保存して、次回の診断において当該保存された個体を用いて理論解析部が理論固有振動数を演算できるようにする解析データベースとを備えていることも好ましい。   The analysis means analyzes the measurement data from the measurement means to determine the natural frequency of the diagnostic object as the experimental natural frequency, and defines one abnormal state of the diagnostic object. Define a plurality of individuals that use genetic information as information that characterizes deformation such as position, calculate the natural frequency of each individual based on the genetic information, and obtain the theoretical natural frequency. The individual with the theoretical natural frequency that matches with the degree of coincidence is identified, the individual with the highest degree of coincidence is identified, the evaluation unit that estimates the deformed state from the genetic information of this individual, and the individual searched by the evaluation unit It is also preferable to provide an analysis database that stores the theoretical natural frequency using the stored individual in the next diagnosis.

本発明によれば、さらに、診断すべきコンクリート構造物に磁性体板部材を固着し、加振装置を磁性体板部材に磁気的に吸着して固定し、加振装置から診断すべきコンクリート構造物に局部振動を与え、診断すべきコンクリート構造物の振動に対する応答を計測し、計測によって得られた振動モードが健全時の振動モードからどのように変化したかに基づいて診断すべきコンクリート構造物の健全度を求めるコンクリート構造物の診断方法が提供される。   According to the present invention, further, the magnetic plate member is fixed to the concrete structure to be diagnosed, the vibration device is magnetically attracted and fixed to the magnetic plate member, and the concrete structure to be diagnosed from the vibration device. Concrete structure to be diagnosed based on how the vibration mode obtained from the measurement is changed from the vibration mode at the time of measurement. A method for diagnosing a concrete structure for determining the soundness of a concrete is provided.

磁性体板部材をコンクリート構造物に固着しておき、この磁性体板部材に磁気的に吸着することによって加振装置をコンクリート構造物に固定し、この状態で加振装置から振動を与えることによりコンクリート構造物の健全度を求める。このように、本発明によれば、加振装置を極めて容易にコンクリート構造物に固定できるので、その診断が非常に容易となる。即ち、本発明によれば、コンクリート構造物の診断を鋼構造物と同様に診断できるので、コンクリート構造物の剥離落下等を容易に予測でき、従って、建築、トンネル等の診断を精度良くかつ容易に行うことができるから社会的意義は非常に大きい。   A magnetic plate member is fixed to a concrete structure, and the vibration device is fixed to the concrete structure by magnetically adsorbing the magnetic plate member, and in this state, vibration is applied from the vibration device. Obtain the soundness of concrete structures. Thus, according to the present invention, since the vibration exciter can be fixed to the concrete structure very easily, the diagnosis becomes very easy. That is, according to the present invention, the diagnosis of a concrete structure can be diagnosed in the same way as a steel structure, so that the peeling and dropping of the concrete structure can be easily predicted. Therefore, the diagnosis of buildings, tunnels, etc. can be performed accurately and easily. The social significance is very large.

加振装置の少なくとも1つの電磁石を磁性体板部材に磁気的に吸着して加振装置を固定し、加振装置の振動素子によって振動を発生してその振動を診断すべきコンクリート構造物の表面に印加することが好ましい。この場合、振動素子として、圧電振動素子を用いることが好ましい。   The surface of a concrete structure on which at least one electromagnet of a vibration exciter is magnetically attracted to a magnetic plate member to fix the vibration exciter, and vibration is generated by the vibration element of the vibration exciter and the vibration is diagnosed. It is preferable to apply to. In this case, a piezoelectric vibration element is preferably used as the vibration element.

磁性体板部材として鋼鉄板を診断すべきコンクリート構造物の表面と平行に固着し、少なくとも1つの電磁石を作動時に鋼鉄板に磁気的に吸着させることも好ましい。この場合、少なくとも1つの電磁石として、鋼鉄板に吸着可能な2つの電磁石を用いることが好ましい。   It is also preferable that the steel plate is fixed as a magnetic plate member in parallel with the surface of the concrete structure to be diagnosed, and at least one electromagnet is magnetically attracted to the steel plate during operation. In this case, it is preferable to use two electromagnets that can be attracted to the steel plate as at least one electromagnet.

磁性体板部材として鋼鉄板を診断すべきコンクリート構造物の表面と垂直なコンクリート構造物に固着し、少なくとも1つの電磁石を作動時に鋼鉄板に磁気的に吸着させることも好ましい。   It is also preferable that the steel plate is fixed to a concrete structure perpendicular to the surface of the concrete structure to be diagnosed as a magnetic plate member, and at least one electromagnet is magnetically attracted to the steel plate during operation.

計測データを解析して診断対象の固有振動数を実験固有振動数として求め、診断対象の1の変状状態を規定すると共に、変状点の位置等の変状を特徴付ける情報を遺伝子情報としてなる個体を複数定義し、遺伝子情報に基づき各個体の固有振動数を演算して理論固有振動数とし、実験固有振動数と所定の一致度で一致する理論固有振動数を持つ個体を探査して、最も一致度の高い個体を特定し、個体の遺伝子情報から変状状態を推定し、探査した個体を保存して、次回の診断において当該保存された個体を用いて理論固有振動数を演算できるようにしたことも好ましい。   Analyzing the measurement data to determine the natural frequency of the diagnosis target as the experimental natural frequency, defining one deformation state of the diagnosis target, and using the genetic information as information that characterizes the deformation such as the position of the deformation point Define multiple individuals, calculate the natural frequency of each individual based on genetic information and make it the theoretical natural frequency, explore individuals with the theoretical natural frequency that matches the experimental natural frequency with a predetermined degree of coincidence, The individual with the highest degree of coincidence is identified, the deformed state is estimated from the genetic information of the individual, the searched individual is stored, and the theoretical natural frequency can be calculated using the stored individual in the next diagnosis It is also preferable to make it.

本発明によれば、加振装置を極めて容易にコンクリート構造物に固定できるので、その診断が非常に容易となる。   According to the present invention, since the vibration exciter can be fixed to the concrete structure very easily, the diagnosis becomes very easy.

図1は本発明の一実施形態におけるコンクリート構造物の診断システムの全体構成を概略的に示すブロック図であり、図2は本実施形態における加振装置及びそのコンクリート構造物への取付け構造を示す一部破断断面図であり、図3は本実施形態における制御及び診断処理ユニットの構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of a concrete structure diagnosis system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a vibration exciter and its attachment structure to the concrete structure according to this embodiment. FIG. 3 is a partially broken cross-sectional view, and FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control and diagnostic processing unit in the present embodiment.

図1において、10は診断すべきコンクリート構造物、11はこのコンクリート構造物10の表面の一部に例えば接着剤で固着された磁性体板部材の一例である鉄鋼板、12は動作時に鉄鋼板11に電磁石で固定され、コンクリート構造物10に振動を与える加振装置、13は与えた振動による応答を計測する計測器、14は全体の動作を統括的に制御する統括制御部140、計測器13が検出した応答から振動モードを求めてコンクリート構造物10の健全度を最終的に求める解析ユニット141、加振装置12の駆動部142、並びに固定用電磁石の励磁用電源部143等を有する制御及び診断処理装置をそれぞれ示している。統括制御部140及び解析ユニット141は、本実施形態では、デジタルコンピュータで構成されている。   In FIG. 1, 10 is a concrete structure to be diagnosed, 11 is a steel plate as an example of a magnetic plate member fixed to a part of the surface of the concrete structure 10 with, for example, an adhesive, and 12 is a steel plate during operation. 11 is an exciter that is fixed by an electromagnet and applies vibration to the concrete structure 10, 13 is a measuring instrument that measures the response due to the applied vibration, 14 is an overall control unit 140 that controls the overall operation, and a measuring instrument 13 includes an analysis unit 141 that finally obtains the soundness of the concrete structure 10 by obtaining the vibration mode from the response detected by the control unit 13, the drive unit 142 of the vibration exciter 12, and the excitation power source unit 143 of the fixing electromagnet. And a diagnostic processing device, respectively. In the present embodiment, the overall control unit 140 and the analysis unit 141 are configured by a digital computer.

鉄鋼板11は、本実施形態では、診断すべきコンクリート構造物10の表面にと平行になるように、その表面に直接接着されている。鉄鋼板11の厚さは、本実施形態では、約2mm程度であるが、これに限定されるものではない。また、鉄鋼板11の寸法は、固定用電磁石の吸着面の寸法(例えば75mm×50mm程度の矩形)より大きければ良く、その形状もいかなるものであっても良い。なお、本発明の磁性体板部材としては、鉄鋼板に限らず、磁気的に吸着できる板部材であればどのようなものであっても適用可能である。   In this embodiment, the steel plate 11 is directly bonded to the surface thereof so as to be parallel to the surface of the concrete structure 10 to be diagnosed. The thickness of the steel plate 11 is about 2 mm in this embodiment, but is not limited to this. Moreover, the dimension of the steel plate 11 should just be larger than the dimension (for example, rectangle of about 75 mm x 50 mm) of the adsorption | suction surface of the electromagnet for fixation, and the shape may be what kind. The magnetic plate member of the present invention is not limited to a steel plate, and any plate member that can be magnetically attracted can be applied.

加振装置12は、図2に示すように、所定の周波数域で振動する振動素子120と、この振動素子120の振動をコンクリート構造物10の局部表面に伝える振動ロッド121と、振動ロッド121に予圧を与える予圧ばね122と、予圧ばね122の自由長を変えて予圧を調整するためのばね調整用ノブ123と、加振装置12全体を鉄鋼板11に固定するための電磁石124と、電磁石124のオンオフスイッチ125とを備えている。   As shown in FIG. 2, the vibration device 12 includes a vibration element 120 that vibrates in a predetermined frequency range, a vibration rod 121 that transmits vibration of the vibration element 120 to a local surface of the concrete structure 10, and a vibration rod 121. A preload spring 122 for applying preload, a spring adjustment knob 123 for adjusting the preload by changing the free length of the preload spring 122, an electromagnet 124 for fixing the entire vibration device 12 to the steel plate 11, and an electromagnet 124 The on / off switch 125 is provided.

振動素子120としては、コンクリート構造物10の局所における変状を観測するために高周波(例えば500Hz以上)の振動を与えることができ、小型で微小な力で振動を与えることができるように、ピエゾ圧電効果を利用した積層型圧電素子を用いている。このような高周波の振動を与えることにより、診断対象の変状を観測することが可能となる。これは診断対象が、原子力発電所、化学プラント、船舶等のコンクリート構造物である場合、その重量が重いため、これらの固有振動数(1次のモードにおける固有振動数)が非常に低い振動数になるが、変状点の固有振動数は振動数が高いため、かかる振動数での変化が計測できるようになるためである。   As the vibration element 120, a high-frequency vibration (for example, 500 Hz or more) can be applied to observe local deformation of the concrete structure 10, and the piezoelectric element can be applied with a small and minute force. A laminated piezoelectric element utilizing the piezoelectric effect is used. By applying such high-frequency vibrations, it is possible to observe the deformation of the diagnosis target. This is because when the object of diagnosis is a concrete structure such as a nuclear power plant, chemical plant, ship, etc., its weight is heavy, so these natural frequencies (natural frequencies in the first-order mode) are very low. However, since the natural frequency of the deformation point is high, the change at this frequency can be measured.

電磁石124は、この診断システム動作時には、オンオフスイッチ125をオンとすることによって励磁され、その吸着面124aが鉄鋼板11に磁気的に吸着する。これによって加振装置12がコンクリート構造物10に確実に固定されることとなる。その際、振動ロッド121の先端がコンクリート構造物10の表面に直接的に当接する。なお、本実施形態では、電磁石の吸着面124aを使用しているが、この電磁石はこの吸着面とは垂直方向の吸着面124bをも有しており、鉄鋼板がこの方向に向いている場合はこの吸着面124bを利用して磁気的に吸着することが可能である(図11の実施形態)。   The electromagnet 124 is excited when the on / off switch 125 is turned on during the operation of the diagnostic system, and the attracting surface 124 a is magnetically attracted to the steel plate 11. As a result, the vibration device 12 is securely fixed to the concrete structure 10. At that time, the tip of the vibration rod 121 directly contacts the surface of the concrete structure 10. In this embodiment, the electromagnet attracting surface 124a is used, but the electromagnet also has an attracting surface 124b perpendicular to the attracting surface, and the steel plate is oriented in this direction. Can be magnetically attracted using the attracting surface 124b (the embodiment of FIG. 11).

計測器13は、コンクリート構造物10に固着された、本実施形態では、小型の半導体型加速度計であり、加振装置12が与えた振動に対する応答を計測するために、コンクリート構造物10の変位を計測する。計測器13として、レーザ式変位測定器、圧電素子等を用いてもよい。計測器13に圧電素子を利用する場合には、加振装置12における振動素子120と共用することも可能である。計測器13の配置位置は、加振装置の配置位置や予想される変状点位置等に応じて適宜設定される。   In this embodiment, the measuring instrument 13 is a small semiconductor accelerometer fixed to the concrete structure 10, and the displacement of the concrete structure 10 is measured in order to measure the response to the vibration given by the vibration device 12. Measure. As the measuring instrument 13, a laser displacement measuring instrument, a piezoelectric element, or the like may be used. When a piezoelectric element is used for the measuring instrument 13, it can be shared with the vibration element 120 in the vibration device 12. The arrangement position of the measuring instrument 13 is appropriately set according to the arrangement position of the vibration device, the expected deformation point position, and the like.

図3に示す制御及び診断処理装置14において、統括制御部140は、診断対象であるコンクリート構造物10の健全度を最も適切に診断するための加振条件を指示すると共に、診断結果を表示等することにより診断処理全体を統括する。また、診断開始時には、診断開始指令や加振条件等の制御データを信号発生部144を介して駆動部142へ送る。さらに、計測器13からの計測データを解析ユニット141へ送ると共に、この解析ユニット141から診断結果を受取って画面表示する。さらにまた、励磁用電源部143についても供給の制御をすることが可能である。   In the control and diagnosis processing apparatus 14 shown in FIG. 3, the overall control unit 140 indicates an excitation condition for diagnosing the soundness of the concrete structure 10 to be diagnosed most appropriately, and displays a diagnosis result. To oversee the entire diagnostic process. At the start of diagnosis, control data such as a diagnosis start command and an excitation condition is sent to the drive unit 142 via the signal generation unit 144. Further, the measurement data from the measuring instrument 13 is sent to the analysis unit 141, and the diagnosis result is received from the analysis unit 141 and displayed on the screen. Furthermore, supply of the excitation power supply unit 143 can also be controlled.

信号発生部144は、統括制御部140からの加振条件に基づき、診断対象に付与する振動の波形信号を発生する。この波形信号は駆動部142において増幅されて駆動信号となり、加振装置12の振動素子120に印加される。この信号発生部144は、ファンクションジェネレータやマルチファンクションシンセサイザ等から構成され、統括制御部140からの加振条件に応じたアナログ信号の波形信号を生成して出力する。一般にマルチファンクションジェネレータやマルチファンクションシンセサイザでは、それ自体においてサイン波、矩形波、ノコギリ波等の一般的な波形信号を生成することができるが、診断対象や目的に応じて任意の波形信号が作成できる機能を具備していることが望ましい。マルチファンクションジェネレータを用いることにより、複数の加振装置を用いてマルチチャネルによる加振が可能となる。即ち、各加振装置毎に加振のタイミングをずらしたり、位相を変えたり、振幅、周波数若しくは加振時間を変えたり、さらにはスイープ振動(振幅や周波数を時間と共に変化させた振動)させたり等診断対象や目的に応じた加振が可能となる。   The signal generation unit 144 generates a waveform signal of vibration to be applied to the diagnosis target based on the excitation condition from the overall control unit 140. This waveform signal is amplified by the drive unit 142 to become a drive signal, and is applied to the vibration element 120 of the vibration device 12. The signal generation unit 144 includes a function generator, a multi-function synthesizer, and the like, and generates and outputs an analog signal waveform signal corresponding to the excitation condition from the overall control unit 140. In general, multi-function generators and multi-function synthesizers can generate general waveform signals such as sine waves, rectangular waves, and sawtooth waves themselves, but any waveform signal can be created according to the diagnosis target and purpose. It is desirable to have a function. By using the multi-function generator, it is possible to perform multi-channel vibration using a plurality of vibration devices. That is, the timing of vibration is shifted for each vibration device, the phase is changed, the amplitude, the frequency or the vibration time is changed, and further sweep vibration (vibration in which the amplitude or frequency is changed with time) is performed. It is possible to vibrate according to the object of diagnosis and purpose.

駆動部142は、信号発生部144からの波形信号を所定のゲインで増幅し、これを駆動信号として加振装置12の振動素子120へ出力する。なお、ゲインは、信号発生部144から指定できるようにしてもよい。   The drive unit 142 amplifies the waveform signal from the signal generation unit 144 with a predetermined gain, and outputs the amplified signal to the vibration element 120 of the vibration device 12 as a drive signal. The gain may be specified from the signal generation unit 144.

計測器13には、その出力であるアナログの計測信号を増幅する増幅器145が接続されており、この増幅器145にはその出力信号をディジタル変換するA/D変換器146が接続されている。増幅器145は、各計測器に対応して設けられたシグナルコンディショナ等からなり、主にA/D変換器146に入力する信号レベルの調整を行う。各増幅器のゲインは計測器の構成や診断対象の構成に依存して設定される。即ち、各増幅器のゲインは一定となるように(少なくとも同一レベルの信号が入力されたときに同一レベルの信号が出力されるように)設定する必要があり、また増幅器145からの信号をディジタル信号に変換する際にオーバーフローを起こさないように設定する。なお、診断対象に応じて付与する振動のエネルギを調整したい場合や、印加する振動エネルギを連続的に変化させたい場合には、固定ゲインの増幅器であるとオーバーフローを起こしてしまう場合があるので、ゲインは調整可能であることが望ましい。このゲイン調整は、マニュアル調整でもよく、また、統括制御部140からゲイン調整できるようにしても良い。   The measuring instrument 13 is connected to an amplifier 145 that amplifies an analog measurement signal that is an output thereof. The amplifier 145 is connected to an A / D converter 146 that digitally converts the output signal. The amplifier 145 includes a signal conditioner provided corresponding to each measuring instrument, and mainly adjusts the signal level input to the A / D converter 146. The gain of each amplifier is set depending on the configuration of the measuring instrument and the configuration of the diagnosis target. That is, it is necessary to set the gain of each amplifier to be constant (at least when the same level signal is input, the same level signal is output), and the signal from the amplifier 145 is a digital signal. Set to prevent overflow when converting to. If you want to adjust the vibration energy to be applied according to the diagnosis target, or if you want to continuously change the vibration energy to be applied, it may cause overflow if it is a fixed gain amplifier, It is desirable that the gain is adjustable. This gain adjustment may be manual adjustment, or gain adjustment from the overall control unit 140.

A/D変換器146には統括制御部140が接続されており、ディジタルの計測信号がこの統括制御部140に入力されるように構成されている。   The overall control unit 140 is connected to the A / D converter 146, and a digital measurement signal is input to the overall control unit 140.

解析ユニット141は、計測データから診断対象の1次〜n次の振動モードにおける固有振動数(以下実験固有振動数)を求める実験モード解析部141aと、理論的に診断対象の1次〜n次の振動モードにおける固有振動数(以下理論固有振動数)を算出する理論解析部141bと、理論固有振動数が実験固有振動数と所定条件下で一致するか否かを判断して健全度診断を行う評価部141cと、診断情報、理論固有振動数及び実験固有振動数等の情報を保存する解析データベース(解析DB)部141dとを備えている。   The analysis unit 141 includes an experimental mode analysis unit 141a that obtains a natural frequency (hereinafter referred to as an experimental natural frequency) in a primary to nth vibration mode of a diagnosis target from measurement data, and a primary to nth order of a diagnosis target in theory. The theoretical analysis unit 141b for calculating the natural frequency (hereinafter, the theoretical natural frequency) in the vibration mode, and determining whether the theoretical natural frequency matches the experimental natural frequency under a predetermined condition and performing soundness diagnosis An evaluation unit 141c to perform, and an analysis database (analysis DB) unit 141d for storing information such as diagnostic information, theoretical natural frequency, and experimental natural frequency are provided.

以下、この解析ユニット141について、より詳細に説明する。   Hereinafter, the analysis unit 141 will be described in more detail.

診断すべきコンクリート構造物10に損傷等の変状が生じると、印加した振動の応答を計測してそのパワースペクトルのピーク周波数が変位する。即ち、変状発生の有無が、パワースペクトルに違いが生じているか否かを判断することにより知ることができる。従って、パワースペクトルが健全時のものからどのように変化したかを比較することにより健全度診断が可能となる。   When deformation such as damage occurs in the concrete structure 10 to be diagnosed, the response of the applied vibration is measured, and the peak frequency of the power spectrum is displaced. That is, the presence or absence of occurrence of deformation can be known by determining whether or not there is a difference in the power spectrum. Therefore, by comparing how the power spectrum has changed from that at the time of soundness, it is possible to perform soundness diagnosis.

しかしながら、これによって変状の発生が判断できでも、その変状の位置やそのような変状が起きているかまでは判断することができない。そこで、かかる変状点の位置や変状内容までも診断内容とすべく、評価部141cでは、解析アルゴリズムを用いている。   However, even if the occurrence of the deformation can be determined by this, it is not possible to determine the position of the deformation and whether such a deformation has occurred. Therefore, the evaluation unit 141c uses an analysis algorithm so that the position of the deformation point and the content of the deformation are also diagnosed.

このような解析アルゴリズムとしては、遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Algorlthm)、ニューロネットワーク回帰分析、多変量解析、パターン認識解析等が適用可能であるが、この中でも最適化問題に非常に有効であるとされている遺伝的アルゴリズムを用いた場合を以下説明する。   As such an analysis algorithm, a genetic algorithm (GA), neuronetwork regression analysis, multivariate analysis, pattern recognition analysis, and the like can be applied, but among them, it is very effective for optimization problems. The case where the genetic algorithm currently used is used is demonstrated below.

まず、GAの概要を簡単に説明する。GAはもともと、生物界にある遺伝の法則を模擬して案出された手法で、複数の解を遺伝的に変化させながら、より良い解を求める手法である。そして、この解を遺伝子という形で表現する(コーディングする)。   First, the outline of GA will be briefly described. GA is a technique originally devised by simulating the laws of heredity in the living world, and is a technique for finding a better solution while genetically changing multiple solutions. This solution is expressed (coded) in the form of a gene.

図4は、GAのアルゴリズムを示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing the GA algorithm.

GAでは、まず、解(個体)の集団である初期集団(個体群)を作成する(ステップS1)。この個体は診断対象の1の変状状態に対応し、この個体を特徴付ける遺伝子情報として変状点の位置等を用いる。   In GA, first, an initial group (individual group) that is a group of solutions (individuals) is created (step S1). This individual corresponds to one deformed state to be diagnosed, and the position of the deformed point or the like is used as genetic information characterizing this individual.

次に、評価を行う。評価は全ての個体(解)について適合度を求めて、この適合度に基づき次の世代に残す個体を決定する(ステップS2、ステップS3)。この適合度は、解の評価の高さのようなもので、良い解ほど高い適合度が得られるように評価関数を設定する。なお、本発明においては、各個体の理論固有振動数を計算して、この理論固有振動数が実験固有振動数とどの程度適合(一致)しているか(良い解であるか)を評価関数により評価する。評価関数については後述する。   Next, evaluation is performed. In the evaluation, the fitness is obtained for all individuals (solutions), and individuals to be left in the next generation are determined based on the fitness (steps S2 and S3). This goodness of fit is like the height of the evaluation of the solution, and the evaluation function is set so that the better the better the solution, the higher the goodness of fit. In the present invention, the theoretical natural frequency of each individual is calculated, and how well this theoretical natural frequency matches (matches) with the experimental natural frequency (is a good solution) by an evaluation function. evaluate. The evaluation function will be described later.

変状態様が鉄鋼材においてボルトが弛緩したような場合には、想定した個体の中に最適解を見出せる場合も多いが、コンクリート構造物の剥離のような場合には、想定した個体からは最適解を見いだすことができないこともある。そこで、GAにおいては、GAオペレータと称される交叉や突然変異操作を行う(ステップS4)。   In the case where the bolt is relaxed in the steel material, the optimal solution can often be found in the assumed individual, but in the case of concrete structure peeling, it is optimal from the assumed individual. Sometimes it is not possible to find a solution. Therefore, in GA, crossover and mutation operations called GA operators are performed (step S4).

この交叉や突然変異操作は遺伝の法則をヒントに作られたもので、交叉では複数の親(一般には二つ個体)から遺伝子を受け継ぐ新しい個体(子)を一定の確率で発生させ、突然変異では交叉より低い確率で個体が発生するように設定する。   This crossover and mutation operation is based on the laws of heredity. In crossover, new individuals (children) that inherit genes from multiple parents (generally two individuals) are generated with a certain probability, and mutations are made. Then, it sets so that an individual may occur with a lower probability than crossover.

ただし、変状がボルトの弛緩ではなく、剥離であった場合には、交叉操作を繰返しても最適解が求まらないので、この場合には突然変異操作により剥離を変状内容とする個体を生成して探査を行うことになる。このような探査を一世代と考え所定回数について行い最適解を求める。   However, if the deformation is not loosening of the bolt but peeling, the optimum solution cannot be obtained even if the crossover operation is repeated. Will be generated and explored. Such an exploration is considered as one generation, and an optimal solution is obtained by performing a predetermined number of times.

図5はGAを用いて診断を行う場合の手順を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing a procedure when a diagnosis is performed using the GA.

以下この図を用いて診断手順を説明する。まず、診断対象に加振する(ステップS11)。これにより、診断対象からは1次〜n次(n:整数)の振動モードを持つ応答振動が計測される。   The diagnostic procedure will be described below with reference to this figure. First, a vibration is applied to the diagnosis target (step S11). Thereby, a response vibration having a vibration mode of the first order to the nth order (n: integer) is measured from the diagnosis target.

そこで、解析ユニット141の実験モード解析部141aでは、計測データのパワースペクトル分析を行い、変状により卓越した振幅が変化し、又は新たに卓越した振幅が生じるとして、この卓越点を探して実験固有振動数とする(ステップS12、ステップS13)。   Therefore, the experiment mode analysis unit 141a of the analysis unit 141 analyzes the power spectrum of the measurement data, finds that the outstanding amplitude changes due to the deformation, or a new outstanding amplitude is generated, and searches for this superior point to determine the uniqueness of the experiment. The vibration frequency is set (step S12, step S13).

例えば、診断対象に図6に示すような、周波数をスタート周波数からストップ周波数まで連続的に変化するスイープ振動を付与した場合には、図7に示すような計測データが観測される。そこで、実験モード解析部141aで、この計測データに対しパワースペクトル分析を行って、図8に示すようなパワースペクトルを得、同図で縦線を引いた所を実験固有振動数とする。   For example, when a sweep vibration in which the frequency is continuously changed from the start frequency to the stop frequency as shown in FIG. 6 is applied to the diagnosis target, measurement data as shown in FIG. 7 is observed. Therefore, the experiment mode analysis unit 141a performs a power spectrum analysis on the measurement data to obtain a power spectrum as shown in FIG. 8, and a vertical line in FIG.

なお、計測データをフーリエ変換して周波数分析を行い、各周波数における振幅が卓越している点を実験固有振動数としてもよく、さらにはフーリエ変換して得られたデータに対し、パワースペクトル分析を行うことにより振幅変化を明確化し、これにより精度良く実験固有振動数を同定するようにしても良い。   Note that frequency analysis is performed by Fourier transforming the measured data, and the point where the amplitude at each frequency is excellent may be the natural frequency of the experiment. Furthermore, power spectrum analysis is performed on the data obtained by Fourier transform. By doing so, the amplitude change may be clarified, and thereby the experimental natural frequency may be identified with high accuracy.

図6に示すようなスイープ振動を付与する理由は、この変状点を共振させ、変状点の位置、大きさ、種類等の情報を計測データに含まれるようにするためである。   The reason for applying the sweep vibration as shown in FIG. 6 is to resonate the deformation point so that information such as the position, size, and type of the deformation point is included in the measurement data.

即ち、診断時においては変状点の位置等は不明であるので、幅広い周波数で加振することにより変状点を共振させて計測データにその情報が含まれるようにする。無論、変状点が特定できる場合や変状点が高精度に予測できる場合等においては、スイープ振動でなく一定振動数の振動であってもよく、また狭い範囲で周波数が変化する振動であっても良い。   That is, since the position of the deformation point is unknown at the time of diagnosis, the deformation point is resonated by vibrating at a wide frequency so that the measurement data includes the information. Of course, when the deformation point can be identified or when the deformation point can be predicted with high accuracy, the vibration may be a constant frequency instead of a sweep vibration, or a vibration whose frequency changes within a narrow range. May be.

図6において印加された振動は診断対象の表面又はその近傍を伝播する表面弾性波と考えているが、コンクリート構造物における鉄筋の腐食や酸性雨によるコンクリートの変状等の内部欠陥のように深い位置での変状を計測する際には、当然のことながらその深度まで振動を伝播させ、その応答が返ってくるだけのエネルギが必要になる。このため、例えば時間と共に振幅が増大するスイープ振動を付与する等の検出する変状点の深度に対応したエネルギの振動を印加することが必要となる。   The vibration applied in FIG. 6 is considered to be a surface acoustic wave propagating on or near the surface to be diagnosed, but it is deep like internal defects such as corrosion of reinforcing bars in concrete structures and deformation of concrete due to acid rain. When measuring the deformation at the position, it is natural that energy is required to propagate the vibration to the depth and return the response. For this reason, for example, it is necessary to apply a vibration of energy corresponding to the depth of the detected deformation point, such as applying a sweep vibration whose amplitude increases with time.

図6におけるような診断対象の場合には、変状の態様としては(1)コンクリートの剥離、(2)材料劣化、(3)鉄筋との付着剥離、(4)表面のクラック等が想定することができる。   In the case of a diagnosis target as shown in FIG. 6, (1) delamination of concrete, (2) material deterioration, (3) debonding with reinforcing bars, (4) surface cracks, etc. are assumed as deformation modes. be able to.

理論解析部141bは、診断対象の低次から高次の理論固有振動を有限要素法等を用いて算出する。有限要素法では、診断対象を複数の要素に分割し、各要素の境界条件を変化させて計算する。   The theoretical analysis unit 141b calculates low-order to high-order theoretical natural vibrations to be diagnosed using a finite element method or the like. In the finite element method, a diagnosis target is divided into a plurality of elements, and calculation is performed by changing the boundary conditions of each element.

このため予め想定される変状点に対応した要素分割が重要になる。例えば、変状として剥離が想定される場合には、要素の1に想定される剥離位置が含まれるように要素分割する。なお、変状として剥離を想定する場合には隣接する要素との連続性が無いとする境界条件を遺伝子情報に設定する。このように、想定される変状の性質に応じて遺伝子情報に設定し、これを演算パラメータとする。   For this reason, element division corresponding to the presumed deformation point is important. For example, when peeling is assumed as the deformation, the element is divided so that the peeling position assumed in 1 of the element is included. In addition, when peeling is assumed as the deformation, a boundary condition that there is no continuity with adjacent elements is set in the gene information. Thus, gene information is set according to the assumed property of deformation, and this is used as a calculation parameter.

最初の診断時(K=1)においては構造物の理論値算出に必要な定数を演算パラメータとして理論固有振動数を算出し、この理論固有振動数が実験固有振動数と所定条件で一致するようにこの演算パラメータを変化させる。そして、一致したときの演算パラメータを診断対象のその定数であると同定する。   At the time of the first diagnosis (K = 1), the theoretical natural frequency is calculated using the constants necessary for calculating the theoretical value of the structure as an operation parameter so that the theoretical natural frequency matches the experimental natural frequency under a predetermined condition. This calculation parameter is changed. Then, the operation parameter when matching is identified as the constant to be diagnosed.

これにより、実際の診断対象の固有振動数に近い(精度の高い)理論固有振動数を容易に求めることができ、演算に要する時間を短縮することが可能となる。   As a result, a theoretical natural frequency (high accuracy) close to the natural frequency of the actual diagnosis target can be easily obtained, and the time required for calculation can be shortened.

最初の診断時(K=1)とは、当該装置を設置した場合や設置後に解析データベースのデータが初期化された場合の最初に診断する時を意味している。診断対象の変状は状態変化を検出することにより行うため、最初の診断では(K=1)では元の状態に関するデータが存在しないため診断が行えず、またGAにおける個体群も設定されていない状態だからである。   The first diagnosis (K = 1) means the first diagnosis when the apparatus is installed or when the analysis database data is initialized after installation. Since the change of the diagnosis target is performed by detecting the state change, in the first diagnosis (K = 1), there is no data regarding the original state, so the diagnosis cannot be performed, and no individual group is set in GA. Because it is in a state.

このため、最初の診断時には、GAにおける個体群を設定し(ステップS14、ステップS16)、個体の遺伝子情報をコーディングする(ステップS17)。   For this reason, at the time of the first diagnosis, an individual group in GA is set (step S14, step S16), and the genetic information of the individual is coded (step S17).

その後、有限要素法により理論固有振動数を算出する(ステップS18)。このとき、遺伝子情報を構成する変状点位置を演算パラメータとして演算し、図9に示すような振動数(横軸)に対する振幅(縦軸)の曲線が得られる。   Thereafter, the theoretical natural frequency is calculated by the finite element method (step S18). At this time, the deformed point position constituting the gene information is calculated as a calculation parameter, and a curve of amplitude (vertical axis) with respect to the frequency (horizontal axis) as shown in FIG.

この曲線の極大値は、1次〜n次の振動モードにおける固有振動数に対応し、この固有振動数が変状の発生により影響を受けて、周波数変化等として現れているとする。   It is assumed that the maximum value of this curve corresponds to the natural frequency in the first to nth vibration modes, and this natural frequency is affected by the occurrence of the deformation and appears as a frequency change or the like.

評価部141cでは、このように得られた理論固有振動数fa(i)と実験固有振動数fe(i)とを予め設定した評価関数δに代入して適応度の評価を行う(ステップS19)。ここで、iはi次の振動モードの固有振動数であることを示している。評価関数δとしては、例えば下式のように理論固有振動数fa(i)と実験固有振動数fe(i)との差分の2乗を各振動モードで加算する関数とすることができる。無論、種々の評価関数δを定義することができ、例えば差分の絶対値を各振動モードで加算する関数としてもよい。   The evaluation unit 141c evaluates the fitness by substituting the theoretical natural frequency fa (i) and the experimental natural frequency fe (i) obtained in this way into the preset evaluation function δ (step S19). . Here, i indicates the natural frequency of the i-th vibration mode. As the evaluation function δ, for example, a function that adds the square of the difference between the theoretical natural frequency fa (i) and the experimental natural frequency fe (i) in each vibration mode as shown in the following equation. Of course, various evaluation functions δ can be defined. For example, the absolute value of the difference may be added in each vibration mode.

Figure 2008203224
Figure 2008203224

一方、ステップS14において、最初の診断(K=1)でないと判断された場合には、解析DB部141dから前回の診断結果であるデータD(K−1)を読込み、このデータD(K−1)に含まれている理論固有振動数とステップS13で求めた実験固有振動数とを用いて適応度を評価する(ステップS19)。   On the other hand, if it is determined in step S14 that the diagnosis is not the first diagnosis (K = 1), data D (K-1) which is the previous diagnosis result is read from the analysis DB unit 141d, and this data D (K- The fitness is evaluated using the theoretical natural frequency included in 1) and the experimental natural frequency obtained in step S13 (step S19).

このようにして得られた適応度が、一定の適応度基準値より小さいか否かを判断し(ステップS20)、適応度基準値より大きい場合(適応度が低い場合)には、予め設定した交叉確率Pc、突然変異確率Pmに基づいて遺伝子操作を行う(ステップS21)。このような処理を1世代として、予め設定された世代数まで繰返して最適解を求める。   It is determined whether or not the fitness obtained in this way is smaller than a certain fitness reference value (step S20). If it is larger than the fitness reference value (when the fitness is low), it is set in advance. Genetic manipulation is performed based on the crossover probability Pc and the mutation probability Pm (step S21). Such a process is set as one generation, and an optimum solution is obtained by repeating the process up to a preset number of generations.

最適解が求まると、診断が最初(K=1)で有るか否かを判断し、K=1の場合には求まった最適解からなる個体群をデータD(K)として解析DB部141dに保存する(ステップS25)。   When the optimum solution is obtained, it is determined whether or not the diagnosis is first (K = 1). If K = 1, the individual group including the obtained optimum solution is set as data D (K) in the analysis DB unit 141d. Save (step S25).

一方、診断が最初でない場合には(K≠1)、最適解の個体における遺伝子情報から変状位置や変状の内容を判断することにより健全度診断を行い(ステップS23、ステップS24)、その結果を保存する(ステップS25)。   On the other hand, if the diagnosis is not the first (K ≠ 1), the soundness diagnosis is performed by judging the change position and the change contents from the genetic information in the individual with the optimum solution (step S23, step S24), The result is stored (step S25).

以上説明したように、本実施形態によれば、鉄鋼板11をコンクリート構造物10に固着しておき、この鉄鋼板11に電磁石で磁気的に吸着することによって加振装置12をコンクリート構造物10に固定し、この状態で加振装置12から振動を与えることによりコンクリート構造物の健全度を求めているので、加振装置12を極めて容易にコンクリート構造物10へ固定できることとなり、その診断が非常に容易となる。   As described above, according to the present embodiment, the steel plate 11 is fixed to the concrete structure 10, and the vibration device 12 is magnetically attracted to the steel plate 11 with an electromagnet to thereby connect the vibration device 12 to the concrete structure 10. Since the soundness of the concrete structure is obtained by applying vibration from the vibration device 12 in this state, the vibration device 12 can be fixed to the concrete structure 10 very easily. It will be easier.

もちろん、健全時にコンクリート構造物の同定を行っておくことにより、経年変化や強い圧力や衝撃など何らかのストレスが加わることによって引き起こされた局所的に変化が起こっている場所を特定することができる。また、局所的な変化を把握することができるので、その変化に応じて適切に対処することができアセットマネージメントの観点から見ても非常に有効である。さらに、構造物の維持管理技術の点から、微小な変状(予兆、徴候)を早期に発見して、予防的な補修補強を実施することが、構造物のライフサイクルコストを減少でき、維持管理経費の有効活用に資することができる。   Of course, by identifying the concrete structure in a healthy state, it is possible to identify a place where a local change caused by some kind of stress such as secular change, strong pressure or impact has occurred. In addition, since it is possible to grasp local changes, it is possible to appropriately deal with the changes, which is very effective from the viewpoint of asset management. In addition, from the viewpoint of structure maintenance management technology, early detection of minute deformations (predictors and signs) and implementation of preventive repair and reinforcement can reduce and maintain the life cycle cost of structures. It can contribute to the effective use of administrative expenses.

図10は、本発明の他の実施形態における加振装置及びそのコンクリート構造物への取付け構造を示す(A)上面図及び(B)一部破断正面図である。   10A is a top view and FIG. 10B is a partially cutaway front view showing a vibration exciter according to another embodiment of the present invention and a structure for attaching it to a concrete structure.

この実施形態においては、加振装置102に2つの電磁石が設けられており、コンクリート構造物の表面には各電磁石に対向する位置に鉄鋼板がそれぞれ固着されていることを除いて図1の実施形態の場合と同じ構成となっている。   In this embodiment, the vibration device 102 is provided with two electromagnets, and the steel plate is fixed to the surface of the concrete structure at a position facing each electromagnet, as shown in FIG. The configuration is the same as that of the embodiment.

即ち、図10に示すように、2つの鉄鋼板101a及び101bが、診断すべきコンクリート構造物100の表面にと平行になるように、その表面に直接接着されている。鉄鋼板101a及び101bの各々の厚さは、本実施形態では、約2mm程度であるが、これに限定されるものではない。また、各鉄鋼板の寸法は、固定用電磁石の吸着面の寸法(例えば75mm×50mm程度の矩形)より大きければ良く、その形状もいかなるものであっても良い。なお、本発明の磁性体板部材としては、鉄鋼板に限らず、磁気的に吸着できる板部材であればどのようなものであっても適用可能である。   That is, as shown in FIG. 10, the two steel plates 101a and 101b are directly bonded to the surface thereof so as to be parallel to the surface of the concrete structure 100 to be diagnosed. The thickness of each of the steel plates 101a and 101b is about 2 mm in this embodiment, but is not limited to this. Moreover, the dimension of each steel plate should just be larger than the dimension (for example, rectangle of about 75 mm x 50 mm) of the attracting surface of the electromagnet for fixation, and the shape may be anything. The magnetic plate member of the present invention is not limited to a steel plate, and any plate member that can be magnetically attracted can be applied.

加振装置102は、図10に示すように、所定の周波数域で振動する振動素子1020と、この振動素子1020の振動をコンクリート構造物100の局部表面に伝える振動ロッド1021と、振動ロッド1021に予圧を与える予圧ばね1022と、予圧ばね1022の自由長を変えて予圧を調整するためのばね調整用ノブ1023と、加振装置102全体を2つの鉄鋼板101a及び101bにそれぞれ固定するための2つの電磁石1024a及び1024bと、電磁石1024a及び1024bのオンオフスイッチ1025a及び1025bとを備えている。   As shown in FIG. 10, the vibration device 102 includes a vibration element 1020 that vibrates in a predetermined frequency range, a vibration rod 1021 that transmits the vibration of the vibration element 1020 to a local surface of the concrete structure 100, and a vibration rod 1021. A preload spring 1022 for applying preload, a spring adjusting knob 1023 for adjusting the preload by changing the free length of the preload spring 1022, and 2 for fixing the entire vibration device 102 to the two steel plates 101a and 101b, respectively. Two electromagnets 1024a and 1024b and on / off switches 1025a and 1025b for the electromagnets 1024a and 1024b are provided.

本実施形態によれば、2つの電磁石によって2つの鉄鋼板に磁気的吸着がなされるので、加振装置をコンクリート構造物により堅固に固定することができる。しかも、加振部に対して対称位置で磁気的吸着がなされるので、浮き上がりなどが起こらずに安定しており、平均した加振を行うことができる。本実施形態におけるその他の動作及び作用効果は図1の実施形態の場合とほぼ同様である。   According to the present embodiment, since the two steel plates are magnetically attracted to the two steel plates, the vibration device can be firmly fixed to the concrete structure. In addition, since magnetic attraction is performed at a symmetric position with respect to the excitation unit, it is stable without being lifted up, and averaged excitation can be performed. Other operations and effects in this embodiment are almost the same as those in the embodiment of FIG.

図11は本発明のさらに他の実施形態における加振装置及びそのコンクリート構造物への取付け構造を示す一部破断断面図である。   FIG. 11 is a partially broken cross-sectional view showing a vibration exciter and its attachment structure to a concrete structure in still another embodiment of the present invention.

この実施形態においては、加振装置112の電磁石の異なる吸着面を利用していることを除いて図1の実施形態の場合と同じ構成となっている。   This embodiment has the same configuration as that of the embodiment of FIG. 1 except that different attracting surfaces of the electromagnets of the vibration device 112 are used.

即ち、図11に示すように、鉄鋼板111は診断すべきコンクリート構造物110の表面と垂直なコンクリート構造物110′の表面に直接接着されている。鉄鋼板111の厚さは、本実施形態では、約2mm程度であるが、これに限定されるものではない。また、鉄鋼板111の寸法は、固定用電磁石の吸着面の寸法(例えば75mm×50mm程度の矩形)より大きければ良く、その形状もいかなるものであっても良い。なお、本発明の磁性体板部材としては、鉄鋼板に限らず、磁気的に吸着できる板部材であればどのようなものであっても適用可能である。   That is, as shown in FIG. 11, the steel plate 111 is directly bonded to the surface of the concrete structure 110 'perpendicular to the surface of the concrete structure 110 to be diagnosed. Although the thickness of the steel plate 111 is about 2 mm in this embodiment, it is not limited to this. Moreover, the dimension of the steel plate 111 should just be larger than the dimension (for example, rectangle of about 75 mm x 50 mm) of the adsorption surface of the electromagnet for fixation, and the shape may be anything. The magnetic plate member of the present invention is not limited to a steel plate, and any plate member that can be magnetically attracted can be applied.

加振装置112は、図11に示すように、所定の周波数域で振動する振動素子1120と、この振動素子1120の振動をコンクリート構造物110の局部表面に伝える振動ロッド1121と、振動ロッド1121に予圧を与える予圧ばね1122と、予圧ばね1122の自由長を変えて予圧を調整するためのばね調整用ノブ1123と、加振装置112全体を鉄鋼板111にそれぞれ固定するための電磁石1124と、電磁石1124のオンオフスイッチ1125とを備えている。電磁石1124は、診断すべきコンクリート構造物110の表面と垂直方向の吸着面1124bを利用して鉄鋼板111に磁気的に吸着している。即ち、本実施形態の加振装置112は、図1の実施形態の図2に示した加振装置12における電磁石124の位置をコンクリート構造物110に対して後方にずらしてボルト止めしたものである。   As shown in FIG. 11, the vibration device 112 includes a vibration element 1120 that vibrates in a predetermined frequency range, a vibration rod 1121 that transmits vibration of the vibration element 1120 to the local surface of the concrete structure 110, and a vibration rod 1121. A preload spring 1122 for applying preload, a spring adjusting knob 1123 for adjusting the preload by changing the free length of the preload spring 1122, an electromagnet 1124 for fixing the entire vibration device 112 to the steel plate 111, and an electromagnet 1124 on / off switch 1125. The electromagnet 1124 is magnetically attracted to the steel plate 111 using an attracting surface 1124b perpendicular to the surface of the concrete structure 110 to be diagnosed. That is, the vibration device 112 of the present embodiment is a device that is bolted by shifting the position of the electromagnet 124 in the vibration device 12 shown in FIG. 2 of the embodiment of FIG. 1 backward with respect to the concrete structure 110. .

本実施形態におけるその他の動作及び作用効果は図1の実施形態の場合とほぼ同様である。   Other operations and effects in this embodiment are almost the same as those in the embodiment of FIG.

本発明のまたさらに他の実施形態として、解析ユニット141における理論解析部141bが振動モードを解析に入れるように構成しても良い。これは、変状などの欠陥情報は周波数のピークのみでなく振動モードにも影響するためである。そこで、複数の計測器13をコンクリート構造物10上に等間隔に配列し、これらの計測器13からの応答振幅の相対的変化を観測することにより振動モードの形状を得てその形状変化から変状の小さな影響を検出するようにしている。このような振動モードの変化を検出した方が周波数変化を検出する場合に比して、より高感度に欠陥を検出することができる。   As still another embodiment of the present invention, the theoretical analysis unit 141b in the analysis unit 141 may be configured to include the vibration mode in the analysis. This is because defect information such as deformation affects not only the frequency peak but also the vibration mode. Therefore, a plurality of measuring instruments 13 are arranged on the concrete structure 10 at equal intervals, and the shape of the vibration mode is obtained by observing the relative change in the response amplitude from these measuring instruments 13 to change from the shape change. The small effect of the shape is detected. A defect can be detected with higher sensitivity when such a change in vibration mode is detected than when a change in frequency is detected.

以下、本実施形態の理論解析部141bが用いる評価関数の導出について、具体的に説明する。   Hereinafter, the derivation of the evaluation function used by the theoretical analysis unit 141b of the present embodiment will be specifically described.

まず、パワースペクトル密度(PSD)の定義について説明する。今、0からTの間における連続時間級数をx(t)とすると、離散的フーリエ変換(DFT)X(f)は以下のように定義される。ここで、i=√(−1)、f=巡回周波数(Hz)である。

Figure 2008203224
この式は複素式でありその大きさは、周波数に対するm/s又はgのような工学単位(EU)でプロットされる。これにより、パワースペクトルは下式のように定義される。ただし、*は複素共役を示している。
Figure 2008203224
パワースペクトルは、単位(EU)の実数値周波数領域関数である。PSDであるG(f)は下式のように定義される。
Figure 2008203224
ここで、E[ ]はX(f)のnサンプルに渡っての特定の周波数fについての集合平均を表している。このPSDの定義より、加振力の測定を行うことなく構造物の計測した応答、例えば加速度応答、からPSDを算出できることが分かる。ただし、加振力は同一振幅及び同一振動波形でなければならない。このように、コンクリート構造物の健全度を診断する場合、加振力は測定する必要がない。 First, the definition of power spectral density (PSD) will be described. Now, assuming that the continuous time series between 0 and T is x (t), the discrete Fourier transform (DFT) X (f) is defined as follows. Here, i = √ (−1) and f = cyclic frequency (Hz).
Figure 2008203224
This equation is a complex equation and its magnitude is plotted in engineering units (EU) such as m / s 2 or g versus frequency. Thereby, the power spectrum is defined as follows. Note that * indicates a complex conjugate.
Figure 2008203224
The power spectrum is a real-valued frequency domain function in units (EU) 2 . G x (f), which is a PSD, is defined as:
Figure 2008203224
Here, E [] represents a set average for a specific frequency f over n samples of X (f). From the definition of PSD, it can be seen that the PSD can be calculated from the measured response of the structure, for example, the acceleration response, without measuring the excitation force. However, the excitation force must have the same amplitude and the same vibration waveform. Thus, when diagnosing the soundness of a concrete structure, it is not necessary to measure the excitation force.

次に、振動モードの導出について説明する。D(f)が周波数fかつチャネル番号iにおけるPSDの大きさであるとすると、損傷の前後におけるPSDの大きさの差の絶対値は下記のように表される。ここで、G(f)及びG (f)は損傷していない場合及び損傷している場合のPSDの大きさをそれぞれ表している。

Figure 2008203224
PSDの変化が周波数fからfの範囲の異なる周波数で測定された場合、マトリクス[D]は以下のようになる。ここで、nは測定点数である。
Figure 2008203224
このマトリクス[D]において、各列は同一周波数であるが異なる計測点におけるPSD変化を表している。異なる周波数におけるPSD変化の総和が、損傷発生及び損傷増大のインディケータとして使用可能である。換言すれば、損傷インディケータ(Total Change)が、下式のように、マトリクス[D]の行の和から算出される。
Figure 2008203224
Next, derivation of the vibration mode will be described. Assuming that D i (f) is the PSD magnitude at frequency f and channel number i, the absolute value of the difference in PSD magnitude before and after damage is expressed as follows: Here, G i (f) and G i * (f) represent the size of the PSD when it is not damaged and when it is damaged, respectively.
Figure 2008203224
If a change of the PSD was measured in the range of different frequencies f m from the frequency f 1, the matrix [D] are as follows. Here, n is the number of measurement points.
Figure 2008203224
In this matrix [D], each column represents the PSD change at the same frequency but at different measurement points. The sum of PSD changes at different frequencies can be used as an indicator of damage occurrence and damage increase. In other words, the damage indicator (Total Change) is calculated from the sum of the rows of the matrix [D] as shown in the following equation.
Figure 2008203224

しかしながら、この損傷インディケータ(Total Change)では、コンクリート構造物における損傷の位置については不明であるため、この損傷位置を表すインディケータを以下のようにして導出した。   However, in this damage indicator (Total Change), since the position of the damage in the concrete structure is unknown, the indicator indicating the damage position was derived as follows.

まず、各周波数におけるPSD変化の最大値(マトリクス[D]の各列の最大値)を抽出し、他の計測点で測定したPSD変化を全て削除する。例えば、マトリクス[D]において、D(f)が第1列の最大値であるとするとこの値がM(f)として用いられ、この列の他の全ての値が削除される。同様の処理が他の列に対しても行われることにより、異なる周波数におけるPSDの最大変化のマトリクス[M]が下式のように求められる。

Figure 2008203224
全ての計測点における損傷検出の周波数を監視するため、下記のような新たなマトリクス[C]が形成される。このマトリクスは、損傷されていない位置である0と、損傷された位置である1とから成っている。例えば、このマトリクス[C]において、M(f)及びM(f)に対応する位置に1が入っている。
Figure 2008203224
PSDの最大変化の合計SMは、下式のように、マトリクス[M]の行の和から算出される。
Figure 2008203224
異なる計測点において損傷を検出した回数の合計SCは、下式のように、マトリクス[C]の行の和から算出される。
Figure 2008203224
ノイズによる影響及び測定エラーを減少するために、ベクトル{SM}からベクトル{SM}における要素の標準偏差σ又はその2倍2σが減算される。負の減算結果は削除される。同様な処理がベクトル{SC}についてもなされ、その結果、下式が得られる。
Figure 2008203224
以上の結果、下式に示すように、損傷インディケータ(Damage Indicator 1及びDamage Indicator 2)が{SMD}及び{SCD}のスカラー積から定義される。
Figure 2008203224
これら損傷インディケータ(Damage Indicator 1及びDamage Indicator 2)は連続体であるコンクリート構造物の損傷の位置の評価に用いられ、一方、前述した損傷インディケータ(Total Change)は連続体であるコンクリート構造物の損傷の発生及びその程度の評価に用いられる。 First, a maximum value of PSD change at each frequency (maximum value of each column of matrix [D]) is extracted, and all PSD changes measured at other measurement points are deleted. For example, in the matrix [D], if D 3 (f 1 ) is the maximum value in the first column, this value is used as M 3 (f 1 ), and all other values in this column are deleted. . By performing the same processing for other columns, a matrix [M] of the maximum change in PSD at different frequencies is obtained as in the following equation.
Figure 2008203224
In order to monitor the frequency of damage detection at all measurement points, the following new matrix [C] is formed. This matrix consists of 0, which is an undamaged position, and 1, which is a damaged position. For example, in this matrix [C], 1 is entered at a position corresponding to M 3 (f 1 ) and M 2 (f 2 ).
Figure 2008203224
The total maximum change SM of the PSD is calculated from the sum of the rows of the matrix [M] as shown in the following equation.
Figure 2008203224
The total SC of the number of times that damage is detected at different measurement points is calculated from the sum of the rows of the matrix [C] as shown in the following equation.
Figure 2008203224
In order to reduce the influence of noise and measurement error, the standard deviation σ of the element in the vector {SM} or 2 × 2σ is subtracted from the vector {SM}. Negative subtraction results are deleted. Similar processing is performed for the vector {SC}, and as a result, the following equation is obtained.
Figure 2008203224
As a result, as shown in the following formula, the damage indicators (Damage Indicator 1 and Damage Indicator 2) are defined from the scalar product of {SMD} and {SCD}.
Figure 2008203224
These damage indicators (Damage Indicator 1 and Damage Indicator 2) are used for evaluating the position of damage in a continuous concrete structure, while the damage indicator (Total Change) described above is used to evaluate the damage in a continuous concrete structure. Used to evaluate the occurrence and extent of

本発明のさらに他の実施形態として、解析ユニット141における理論解析部141bが内部歪みエネルギの変化を解析に入れるように構成しても良い。これは、振動モードが得られるとコンクリート構造物全体の振動時の内部歪みエネルギの変化も得られるため、エネルギ比較を行うことによって欠陥検出を行うことができる。この場合も、複数の計測器13をコンクリート構造物10上に等間隔に配列し、これらの計測器13からの応答振幅の相対的変化を観測することにより振動モードを得てエネルギ比較を行う。このような内部歪みエネルギを比較する場合も周波数変化を検出する場合に比して、より高感度に欠陥を検出することができる。   As still another embodiment of the present invention, the theoretical analysis unit 141b in the analysis unit 141 may be configured to take into account changes in internal strain energy. This is because if the vibration mode is obtained, a change in internal strain energy during vibration of the entire concrete structure is also obtained, so that defect detection can be performed by comparing energy. Also in this case, a plurality of measuring instruments 13 are arranged on the concrete structure 10 at equal intervals, and a vibration mode is obtained by observing a relative change in response amplitude from these measuring instruments 13 to perform energy comparison. Even when such internal strain energy is compared, a defect can be detected with higher sensitivity than when a frequency change is detected.

以下、本実施形態の理論解析部141bが用いる評価関数の導出について、簡単に説明する。   Hereinafter, the derivation of the evaluation function used by the theoretical analysis unit 141b of the present embodiment will be briefly described.

内部歪みエネルギは、計測点の振動変位から算出される。限られた計測点の変位データを補完して振動モード形状を確定する。その変位による振動モード関数を例えば微分するなどしてコンクリート構造物全体の歪みエネルギを計算する。例えば、微少要素の歪みエネルギWeは、下式から求められる。
We=(σxεx+σyεy+σzεz+2τyzγyz+2τzxγzx+2τxyγxy)/2
Weが微少要素の歪みエネルギ関数であるため、これを構造部の体積全体で積分して評価関数である全体の歪みエネルギWを求める。即ち、W=∫We・dVから評価関数を求めることにより、この全体の歪みエネルギWの変化から連続体であるコンクリート構造物の評価を行う。
The internal strain energy is calculated from the vibration displacement at the measurement point. The displacement mode shape is determined by complementing the displacement data of limited measurement points. The strain energy of the entire concrete structure is calculated by differentiating the vibration mode function due to the displacement, for example. For example, the strain energy We of the minute element can be obtained from the following equation.
We = (σxεx + σyεy + σzεz + 2τyzγyz + 2τzxγzx + 2τxyγxy) / 2
Since We is a strain energy function of a minute element, this is integrated over the entire volume of the structure portion, and the entire strain energy W as an evaluation function is obtained. That is, by obtaining an evaluation function from W = ∫We · dV, the concrete structure as a continuum is evaluated from the change in the overall strain energy W.

本発明のまたさらに他の実施形態として、解析ユニット141における理論解析部141bが欠陥による振動モード形状の変化を周波数毎に重ね合わせることにより欠陥の影響をより明確に表すように構成しても良い。即ち、前述したマトリクス[D]においては、行が周波数f毎、列が計測点毎の損傷の程度Dを表しているため、周波数毎に欠陥の影響が求まることとなる。そこで、このマトリクス[D]を周波数fで重ね合わせることにより計測点毎の欠陥の影響が全周波数の影響として求まることとなり、損傷位置が非常に明確となる。   As still another embodiment of the present invention, the theoretical analysis unit 141b in the analysis unit 141 may be configured to more clearly represent the influence of defects by superimposing vibration mode shape changes due to defects for each frequency. . That is, in the matrix [D] described above, since the row represents the degree of damage D for each frequency f and the column represents the degree of damage D for each measurement point, the influence of the defect is obtained for each frequency. Therefore, by superimposing this matrix [D] at the frequency f, the influence of defects at each measurement point is obtained as the influence of all frequencies, and the damage position becomes very clear.

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。   All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

本発明の一実施形態におけるコンクリート構造物の診断システムの全体構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing an overall configuration of a concrete structure diagnosis system according to an embodiment of the present invention. 図1の実施形態における加振装置及びそのコンクリート構造物への取付け構造を示す一部破断断面図である。It is a partially broken sectional view which shows the vibration exciter in the embodiment of FIG. 1, and its attachment structure to a concrete structure. 図1の実施形態における制御及び診断処理ユニットの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control and diagnostic processing unit in embodiment of FIG. GAのアルゴリズムを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the algorithm of GA. GAを用いて診断を行う場合の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure in the case of making a diagnosis using GA. 診断対象に付与する振動波形としてスイープ振動を例示する図である。It is a figure which illustrates a sweep vibration as a vibration waveform provided to a diagnostic object. 計測データを例示する図である。It is a figure which illustrates measurement data. 計測データからパワースペクトルを求めた図である。It is the figure which calculated | required the power spectrum from measurement data. 理論解析部で算出した振動モードの波形である。It is the waveform of the vibration mode calculated in the theoretical analysis part. 本発明の他の実施形態における加振装置及びそのコンクリート構造物への取付け構造を示す上面図及び一部破断正面図である。It is the top view and partially broken front view which show the vibration apparatus in other embodiment of this invention, and its attachment structure to a concrete structure. 本発明のさらに他の実施形態における加振装置及びそのコンクリート構造物への取付け構造を示す一部破断断面図である。It is a partially broken sectional view which shows the vibration apparatus and the attachment structure to the concrete structure in other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10、100、110、110′ コンクリート構造物
11、101a、101b、111 鉄鋼板
12、102、112 加振装置
13 計測器
14 制御及び診断処理装置
120、1020、1120 振動素子
121、1021、1121 振動ロッド
122、1022、1122 予圧ばね
123、1023、1123 ばね調整用ノブ
124、1024a、1024b、1124 電磁石
124a、124b、1124b 吸着面
125、1025a、1025b、1125 オンオフスイッチ
140 統括制御部
141 解析ユニット
141a 実験モード解析部
141b 理論解析部
141c 評価部
141d 解析DB部
142 駆動部
143 励磁用電源部
144 信号発生部
145 増幅器
146 A/D変換器
10, 100, 110, 110 ′ Concrete structure 11, 101a, 101b, 111 Steel plate 12, 102, 112 Exciting device 13 Measuring instrument 14 Control and diagnostic processing device 120, 1020, 1120 Vibration element 121, 1021, 1121 Vibration Rod 122, 1022, 1122 Preload spring 123, 1023, 1123 Spring adjustment knob 124, 1024a, 1024b, 1124 Electromagnet 124a, 124b, 1124b Adsorption surface 125, 1025a, 1025b, 1125 On-off switch 140 Overall control unit 141 Analysis unit 141a Experiment Mode analysis unit 141b Theoretical analysis unit 141c Evaluation unit 141d Analysis DB unit 142 Drive unit 143 Excitation power supply unit 144 Signal generation unit 145 Amplifier 146 A / D converter

Claims (15)

コンクリート構造物に固着された磁性体板部材と、作動時に該磁性体板部材に磁気的に吸着して固定され、診断すべきコンクリート構造物に局部振動を与える加振装置と、該加振装置を駆動する駆動手段と、前記診断すべきコンクリート構造物の振動に対する応答を計測する計測手段と、該計測手段の計測によって得られる振動モードが健全時の振動モードからどのように変化したかに基づいて前記診断すべきコンクリート構造物の健全度を求める解析手段とを備えたことを特徴とするコンクリート構造物の診断システム。   A magnetic plate member fixed to a concrete structure, a vibration device that is magnetically attracted and fixed to the magnetic plate member during operation, and applies local vibration to the concrete structure to be diagnosed, and the vibration device Based on how the vibration mode obtained by the measurement by the measurement means changes from the vibration mode in the healthy state, the drive means for driving the measurement, the measurement means for measuring the response to the vibration of the concrete structure to be diagnosed And a means for analyzing the soundness of the concrete structure to be diagnosed. 前記加振装置が、作動時に付勢され前記磁性体板部材に磁気的に吸着される少なくとも1つの電磁石と、該少なくとも1つの電磁石に機械的に連結されており、振動を発生してその振動を前記診断すべきコンクリート構造物の表面に印加する振動素子とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の診断システム。   The vibration generator is mechanically connected to at least one electromagnet that is energized during operation and is magnetically attracted to the magnetic plate member, and generates vibration and generates vibration. The diagnostic system according to claim 1, further comprising: a vibration element that applies a vibration to a surface of the concrete structure to be diagnosed. 前記振動素子が、圧電振動素子であることを特徴とする請求項2に記載の診断システム。   The diagnostic system according to claim 2, wherein the vibration element is a piezoelectric vibration element. 前記磁性体板部材が前記診断すべきコンクリート構造物の表面と平行に固着された鋼鉄板であり、前記少なくとも1つの電磁石が作動時に該鋼鉄板に磁気的に吸着されるように構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の診断システム。   The magnetic plate member is a steel plate fixed parallel to the surface of the concrete structure to be diagnosed, and the at least one electromagnet is configured to be magnetically attracted to the steel plate during operation. The diagnostic system according to claim 2 or 3, characterized in that. 前記少なくとも1つの電磁石が、前記鋼鉄板に吸着可能な2つの電磁石であることを特徴とする請求項4に記載の診断システム。   The diagnostic system according to claim 4, wherein the at least one electromagnet is two electromagnets that can be attracted to the steel plate. 前記磁性体板部材が前記診断すべきコンクリート構造物の表面と垂直なコンクリート構造物に固着された鋼鉄板であり、前記少なくとも1つの電磁石が作動時に該鋼鉄板に磁気的に吸着されるように構成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の診断システム。   The magnetic plate member is a steel plate fixed to a concrete structure perpendicular to the surface of the concrete structure to be diagnosed, and the at least one electromagnet is magnetically attracted to the steel plate during operation. The diagnostic system according to claim 2, wherein the diagnostic system is configured. 前記少なくとも1つの電磁石が、前記診断すべきコンクリート構造物の表面と平行に固着された鋼鉄板及び前記診断すべきコンクリート構造物の表面と垂直なコンクリート構造物に固着された鋼鉄板のいずれにも選択的に磁気的に吸着可能に構成されていることを特徴とする請求項4又は6に記載の診断システム。   The at least one electromagnet is attached to both a steel plate fixed parallel to the surface of the concrete structure to be diagnosed and a steel plate fixed to a concrete structure perpendicular to the surface of the concrete structure to be diagnosed. The diagnostic system according to claim 4 or 6, wherein the diagnostic system is configured to be selectively magnetically attractable. 前記解析手段が、前記計測手段からの計測データを解析して診断対象の固有振動数を実験固有振動数として求める実験モード解析部と、診断対象の1の変状状態を規定すると共に、変状点の位置等の変状を特徴付ける情報を遺伝子情報としてなる個体を複数定義し、該遺伝子情報に基づき各個体の固有振動数を演算して理論固有振動数とする理論解析部と、前記実験固有振動数と所定の一致度で一致する前記理論固有振動数を持つ前記個体を探査して、最も一致度の高い個体を特定し、該個体の遺伝子情報から変状状態を推定する評価部と、該評価部で探査した個体を保存して、次回の診断において当該保存された個体を用いて前記理論解析部が理論固有振動数を演算できるようにする解析データベースとを備えていることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の診断システム。   The analysis means analyzes the measurement data from the measurement means to determine the natural frequency of the diagnostic object as the experimental natural frequency, and defines one abnormal state of the diagnostic object. Define a plurality of individuals as genetic information that characterize the deformation such as the position of the point, and calculate the natural frequency of each individual based on the genetic information to obtain the theoretical natural frequency, and the experiment specific Exploring the individual having the theoretical natural frequency that coincides with the frequency with a predetermined degree of coincidence, identifying the individual with the highest degree of coincidence, and estimating the deformed state from the genetic information of the individual, An analysis database for storing an individual searched by the evaluation unit and enabling the theoretical analysis unit to calculate a theoretical natural frequency using the stored individual in a next diagnosis, Request Diagnostic system according to any one of 1 to 7. 診断すべきコンクリート構造物に磁性体板部材を固着し、加振装置を該磁性体板部材に磁気的に吸着して固定し、該加振装置から前記診断すべきコンクリート構造物に局部振動を与え、前記診断すべきコンクリート構造物の振動に対する応答を計測し、該計測によって得られた振動モードが健全時の振動モードからどのように変化したかに基づいて前記診断すべきコンクリート構造物の健全度を求めることを特徴とするコンクリート構造物の診断方法。   A magnetic plate member is fixed to a concrete structure to be diagnosed, and a vibration device is magnetically adsorbed and fixed to the magnetic plate member, and local vibration is applied from the vibration device to the concrete structure to be diagnosed. And measuring the response to the vibration of the concrete structure to be diagnosed, and the soundness of the concrete structure to be diagnosed based on how the vibration mode obtained by the measurement has changed from the vibration mode at the time of soundness. A method for diagnosing a concrete structure characterized by obtaining a degree. 前記加振装置の少なくとも1つの電磁石を前記磁性体板部材に磁気的に吸着して該加振装置を固定し、該加振装置の振動素子によって振動を発生してその振動を前記診断すべきコンクリート構造物の表面に印加することを特徴とする請求項9に記載の診断方法。   At least one electromagnet of the vibration device should be magnetically attracted to the magnetic plate member to fix the vibration device, and vibration should be generated by the vibration element of the vibration device to diagnose the vibration. The diagnostic method according to claim 9, wherein the diagnostic method is applied to a surface of a concrete structure. 前記振動素子として、圧電振動素子を用いることを特徴とする請求項10に記載の診断方法。   The diagnostic method according to claim 10, wherein a piezoelectric vibration element is used as the vibration element. 前記磁性体板部材として鋼鉄板を前記診断すべきコンクリート構造物の表面と平行に固着し、前記少なくとも1つの電磁石を作動時に該鋼鉄板に磁気的に吸着させることを特徴とする請求項10又は11に記載の診断方法。   The steel plate as the magnetic plate member is fixed in parallel with the surface of the concrete structure to be diagnosed, and the at least one electromagnet is magnetically attracted to the steel plate during operation. The diagnostic method according to 11. 前記少なくとも1つの電磁石として、前記鋼鉄板に吸着可能な2つの電磁石を用いることを特徴とする請求項12に記載の診断方法。   The diagnostic method according to claim 12, wherein two electromagnets that can be attracted to the steel plate are used as the at least one electromagnet. 前記磁性体板部材として鋼鉄板を前記診断すべきコンクリート構造物の表面と垂直なコンクリート構造物に固着し、前記少なくとも1つの電磁石を作動時に該鋼鉄板に磁気的に吸着させることを特徴とする10又は11に記載の診断方法。   A steel plate is fixed to a concrete structure perpendicular to the surface of the concrete structure to be diagnosed as the magnetic plate member, and the at least one electromagnet is magnetically attracted to the steel plate during operation. The diagnostic method according to 10 or 11. 前記計測データを解析して診断対象の固有振動数を実験固有振動数として求め、診断対象の1の変状状態を規定すると共に、変状点の位置等の変状を特徴付ける情報を遺伝子情報としてなる個体を複数定義し、該遺伝子情報に基づき各個体の固有振動数を演算して理論固有振動数とし、前記実験固有振動数と所定の一致度で一致する前記理論固有振動数を持つ前記個体を探査して、最も一致度の高い個体を特定し、該個体の遺伝子情報から変状状態を推定し、該探査した個体を保存して、次回の診断において当該保存された個体を用いて理論固有振動数を演算できるようにしたことを特徴とする請求項9から14のいずれか1項に記載の診断方法。   Analyzing the measurement data to determine the natural frequency of the diagnostic object as the experimental natural frequency, defining one abnormal state of the diagnostic object, and information characterizing the abnormality such as the position of the abnormality point as genetic information A plurality of individuals, and calculating the natural frequency of each individual based on the genetic information to obtain a theoretical natural frequency, and the individual having the theoretical natural frequency that matches the experimental natural frequency with a predetermined degree of coincidence To identify the individual with the highest degree of coincidence, estimate the deformed state from the genetic information of the individual, store the searched individual, and use the stored individual in the next diagnosis The diagnostic method according to any one of claims 9 to 14, wherein the natural frequency can be calculated.
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