JP2012237561A - Inspection device - Google Patents

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Masanao Saito
正直 斎藤
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Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspection device which allows for efficient inspection over a wide range of structure surface in a short analysis time, and an inspection method using the same.SOLUTION: An inspection device comprises a strike oscillator 100 which strikes a predetermined position at a predetermined frequency, a first laser Doppler velocimeter 201 which detects physical quantities at a first position of an inspection surface, a second laser Doppler velocimeter 202 which detects physical quantities at a second position of the inspection surface, first filter means which selects a first physical quantity related to the amplitude of a surface wave from the physical quantities detected by the first laser Doppler velocimeter 201, second filter means which selects a second physical quantity related to the amplitude of a surface wave from the physical quantities detected by the second laser Doppler velocimeter 202, calculation means which calculates a ratio of the first physical quantity to the second physical quantity, and display means which displays the calculated ratio corresponding to the position struck by the strike oscillator 100.

Description

本発明は、コンクリート構造物におけるひび割れ深さ及び位置を検査するために用いられる検査装置に関する。   The present invention relates to an inspection apparatus used for inspecting crack depth and position in a concrete structure.

鉄筋コンクリート構造物は、コンクリートの性質上その表面に微細なひび割れが生じやすいが、このひび割れが進展し鉄筋に到達すると、鉄筋が腐食する原因となり、構造物の耐久性や構造物の安全性に影響を及ぼすこととなる。   Reinforced concrete structures tend to cause fine cracks on the surface due to the properties of the concrete, but when these cracks progress and reach the rebar, the rebar will corrode, affecting the durability of the structure and the safety of the structure. Will be affected.

そこで、鉄筋コンクリート構造物においては、維持管理のための定期検査や地震後の健全性評価で、目視による観察やひび割れ幅の調査を行っている。ところで、このような調査は人手によるものであり労力及び時間を要するものであるので、これをより効率的に行うために、鉄筋コンクリート構造物の内部状況を検査・把握するための検査装置が種々提案されている。   In view of this, in reinforced concrete structures, visual observation and crack width investigation are conducted through periodic inspections for maintenance and soundness assessment after earthquakes. By the way, since such a survey is manual and requires labor and time, various inspection apparatuses for inspecting and grasping the internal situation of the reinforced concrete structure are proposed in order to perform this more efficiently. Has been.

例えば、特許文献1(特開2003−35703号公報)には、コンクリート構造物の測定面に配置されたダンパと、このダンパを介して前記測定面の振動を電気信号に変換する振動検出器とを備え、前記振動に含まれるほぼ5キロヘルツ以下の周波数の振動成分を前記ダンパを介して前記振動検出器により検出し、その検出出力に基づいてコンクリート構造物の内部を非破壊検査することを特徴とするコンクリート構造物の非破壊検査装置が開示されている。
特開2003−35703号公報
For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-35703) discloses a damper disposed on a measurement surface of a concrete structure, and a vibration detector that converts vibration of the measurement surface into an electrical signal via the damper. A vibration component having a frequency of approximately 5 kilohertz or less included in the vibration is detected by the vibration detector via the damper, and the inside of the concrete structure is nondestructively inspected based on the detection output. A non-destructive inspection device for a concrete structure is disclosed.
JP 2003-35703 A

従来の検査装置におけるコンクリート構造物の検査では、縦弾性波の減衰をセンシングする方法が採用されているが、このような方法に基づくものでは、コンクリート構造物中のひび割れによる減衰が大きく、ひび割れの近傍で測定を実施する必要があると共に、測定と分析にかなりの時間を要することから、適用範囲が限定されてしまう、という問題があった。   In the inspection of concrete structures in conventional inspection equipment, a method of sensing the attenuation of longitudinal elastic waves is adopted. However, in such a method, the attenuation due to cracks in the concrete structure is large, and cracks are not generated. There is a problem that the application range is limited because it is necessary to perform measurement in the vicinity and a considerable time is required for measurement and analysis.

この発明は、上記課題を解決するものであって、請求項1に係る発明は、検査面における所定位置を所定周波数で打突する打突振動子と、前記検査面の第1位置における前記検査面の振動に係る物理量を検知する第1レーザードップラー速度計と、前記検査面の第2位置における前記検査面の振動に係る物理量を検知する第2レーザードップラー速度計と、前記第1レーザードップラー速度計によって検知された前記検査面の振動に係る物理量に対し、前記打突振動子による打突位置と前記第1位置との間の距離に応じた補正を行い、第1補正物理量を得る第1補正手段と、前記第2レーザードップラー速度計によって検知された前記検査面の振動に係る物理量に対し、前記打突振動子による打突位置と前記第2位置との間の距離に応じた補正を行い、第2補正物理量を得る第2補正手段と、前記第1補正手段によって得られた前記第1補正物理量から、表面波の大きさと関連する第1物理量を抽出する第1フィルタ手段と、前記第2レーザードップラー速度計によって検知された前第2補正物理量から、表面波の大きさと関連する第2物理量を抽出する第2フィルタ手段と、前記第1フィルタ手段によって抽出された第1物理量と、前記第2フィルタ手段によって抽出された第2物理量との比を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された比を、前記打突振動子による打突位置と対応させて表示する表示手段と、を有す
ることを特徴とする検査装置である。
The present invention solves the above-mentioned problem, and the invention according to claim 1 is a striking vibrator that strikes a predetermined position on the inspection surface at a predetermined frequency, and the inspection at the first position of the inspection surface. A first laser Doppler velocimeter for detecting a physical quantity related to vibration of a surface; a second laser Doppler velocimeter for detecting a physical quantity related to vibration of the inspection surface at a second position of the inspection surface; and the first laser Doppler speed. The physical quantity relating to the vibration of the inspection surface detected by the meter is corrected in accordance with the distance between the impact position by the impact vibrator and the first position to obtain a first corrected physical quantity. The physical quantity related to the vibration of the inspection surface detected by the correction means and the second laser Doppler velocimeter is compensated according to the distance between the impact position by the impact vibrator and the second position. Second correction means for obtaining a second correction physical quantity, and first filter means for extracting a first physical quantity related to the magnitude of the surface wave from the first correction physical quantity obtained by the first correction means, Second filter means for extracting a second physical quantity related to the magnitude of the surface wave from the previous second corrected physical quantity detected by the second laser Doppler velocimeter, and a first physical quantity extracted by the first filter means Calculating means for calculating a ratio with the second physical quantity extracted by the second filter means; and displaying means for displaying the ratio calculated by the calculating means in correspondence with the impact position by the impact vibrator. And an inspection apparatus characterized by comprising:

また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載の検査装置において、前記第1フィルタ手段によって抽出された第1物理量と、前記第2フィルタ手段によって抽出された第2物理量から、ひび割れ深さを特定するひび割れ深さ特定手段を有することを特徴とする。   Further, the invention according to claim 2 is the inspection apparatus according to claim 1, wherein the crack depth is calculated from the first physical quantity extracted by the first filter means and the second physical quantity extracted by the second filter means. It has a crack depth specifying means for specifying the thickness.

また、請求項3に係る発明は、請求項1に記載の検査装置において、前記第1フィルタ手段によって抽出された第1物理量と、前記第2フィルタ手段によって抽出された第2物理量から、ひび割れ位置を特定するひび割れ位置特定手段を有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the inspection apparatus according to the first aspect, the crack position is calculated from the first physical quantity extracted by the first filter means and the second physical quantity extracted by the second filter means. It is characterized by having a crack position specifying means for specifying.

また、請求項4に係る発明は、検査面における所定位置を所定周波数で打突する打突振動子と、前記検査面の振動に係る物理量を検知する複数のレーザードップラー速度計と、前記複数のレーザードップラー速度計によって検知された前記検査面の振動に係る物理量に対し、前記打突振動子による打突位置と前記複数のレーザードップラー速度計それぞれの固定位置との間の距離に応じた補正を行い、複数の補正物理量を得る補正手段と、前記補正手段によって得られた前記複数の補正物理量から、表面波の大きさと関連する複数の物理量を抽出するフィルタ手段と、前記フィルタ手段によって抽出された前記複数の物理量のうちの任意の2つの物理量の比を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された比を、前記打突振動子による打突位置と対応させて表示する表示手段と、を有することを特徴とする検査装置である。   The invention according to claim 4 is a striking vibrator that strikes a predetermined position on an inspection surface at a predetermined frequency, a plurality of laser Doppler velocimeters that detect a physical quantity related to vibration of the inspection surface, The physical quantity related to the vibration of the inspection surface detected by the laser Doppler velocimeter is corrected according to the distance between the impact position by the impact vibrator and the fixed position of each of the plurality of laser Doppler velocimeters. Correction means for obtaining a plurality of corrected physical quantities, a filter means for extracting a plurality of physical quantities related to the magnitude of a surface wave from the plurality of corrected physical quantities obtained by the correcting means, and a filter means extracted by the filter means A calculation means for calculating a ratio of two arbitrary physical quantities among the plurality of physical quantities, and a ratio calculated by the calculation means are calculated by the impact vibrator. Display means for displaying in correspondence with striking impact position, an inspection apparatus characterized by having a.

本発明に係る検査装置によれば、予め所定位置を測定する複数のレーザードップラー速度計から取得した、表面波の大きさと関連する物理量の比(又は対数表示の場合は差分)に基づいて、検査対象領域におけるひび割れに関する情報を推定することが可能となる。本発明に係る検査装置によれば、ひび割れの近傍で検査を実施する必要はなく、また、分析に要する時間もわずかであり、効率的に広範囲の構造物表面を検査することが可能となる。そして、このような本発明に係る検査装置によれば、合理的な補修計画を行うことができる。   According to the inspection apparatus according to the present invention, based on the ratio (or difference in the case of logarithmic display) of the physical quantity related to the magnitude of the surface wave, obtained from a plurality of laser Doppler velocimeters that measure a predetermined position in advance. It is possible to estimate information on cracks in the target area. According to the inspection apparatus of the present invention, it is not necessary to perform an inspection in the vicinity of a crack, and the time required for the analysis is short, and it is possible to efficiently inspect a wide range of structure surfaces. And according to such an inspection device concerning the present invention, a rational repair plan can be performed.

本発明の実施形態に係る検査装置10の概要を模式的に示す図である。It is a figure showing typically the outline of inspection device 10 concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る検査装置10におけるデータ処理の流れの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the flow of the data processing in the test | inspection apparatus 10 which concerns on embodiment of this invention. マッピングを得るための検査対象領域のデータ取得例を示す図である。It is a figure which shows the example of data acquisition of the inspection object area | region for obtaining mapping. 第1レーザードップラー速度計、第2レーザードップラー速度計で取得され補正された検出振動波形を略式的に示す図である。It is a figure which shows roughly the detection vibration waveform acquired and corrected with the 1st laser Doppler velocimeter and the 2nd laser Doppler velocimeter. 本発明の実施形態に係る検査装置10の測定原理の概略を説明する図である。It is a figure explaining the outline of the measurement principle of the inspection apparatus 10 which concerns on embodiment of this invention. 表面波の垂直分布の概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the vertical distribution of a surface wave.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の実施形態に係る検査装置の概要を模式的に示す図である。図1において、1はコンクリート構造物、10は検査装置、100は打突振動子、201は第1レーザードップラー速度計、202は第2レーザードップラー速度計、300はパーソナルコンピュータをそれぞれ示している。また、1は検査装置10の検査対象となるコンクリート構造物を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing an outline of an inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a concrete structure, 10 is an inspection device, 100 is an impact vibrator, 201 is a first laser Doppler velocimeter, 202 is a second laser Doppler velocimeter, and 300 is a personal computer. Reference numeral 1 denotes a concrete structure to be inspected by the inspection apparatus 10.

本発明の実施形態に係る検査装置10は、概略、コンクリート構造物1における検査対象領域(斜線部)の2つの端部位置に固定される第1レーザードップラー速度計201及
び第2レーザードップラー速度計202、コンクリート構造物1の表面部を打突する打突振動子100及び、第1レーザードップラー速度計201及び第2レーザードップラー速度計202で取得されたデータを処理するパーソナルコンピュータ300から構成されている。
The inspection apparatus 10 according to the embodiment of the present invention is roughly composed of a first laser Doppler velocimeter 201 and a second laser Doppler velocimeter that are fixed at two end positions of an inspection target region (shaded portion) in the concrete structure 1. 202, a striking vibrator 100 that strikes the surface of the concrete structure 1, and a personal computer 300 that processes data acquired by the first laser Doppler speedometer 201 and the second laser Doppler speedometer 202. Yes.

打突振動子100は、検査対象であるコンクリート構造物1の表面を打突部本体(打突子)によって所定の周波数(振動数)で打突するものである。本実施形態に係る検査装置10では、打突部本体を11kHzで振動させて、コンクリート構造物1表面を打突するようにしたが、検査対象のコンクリート構造物1の特性や対象とするひび割れ深さに応じて、打突部本体の振動周波数は適宜変更することが好ましい。本実施形態に係る検査装置10においては、打突振動子100による打突位置、打突の振動周波数については適当な方法でパーソナルコンピュータ300にも入力される構成とされる。   The hitting vibrator 100 hits the surface of the concrete structure 1 to be inspected at a predetermined frequency (frequency) by a hitting part main body (striking protrusion). In the inspection apparatus 10 according to the present embodiment, the hitting portion main body is vibrated at 11 kHz to hit the surface of the concrete structure 1. However, the characteristics of the concrete structure 1 to be inspected and the target crack depth Accordingly, it is preferable to appropriately change the vibration frequency of the hitting projection main body. The inspection apparatus 10 according to the present embodiment is configured such that the impact position and impact vibration frequency of the impact vibrator 100 are also input to the personal computer 300 by an appropriate method.

第1レーザードップラー速度計201及び第2レーザードップラー速度計202で測定したい物理量は、第一に検査対象であるコンクリート構造物における所定位置での振動の振幅である。レーザードップラー速度計は速度を検出する装置であるが、所定位置での速度を時間積分することで変位すなわち振幅を算出することができる。逆にいえば、測定する物理量としては、速度または加速度であってもよい。ここでは、第1レーザードップラー速度計201はコンクリート構造物における第1位置の振動の速度を検出し、第2レーザードップラー速度計202はコンクリート構造物における第1位置の振動の速度を検出する。   The physical quantity desired to be measured by the first laser Doppler velocimeter 201 and the second laser Doppler velocimeter 202 is firstly the amplitude of vibration at a predetermined position in the concrete structure to be inspected. The laser Doppler velocimeter is a device that detects the speed, and the displacement, that is, the amplitude, can be calculated by time-integrating the speed at a predetermined position. Conversely, the physical quantity to be measured may be velocity or acceleration. Here, the first laser Doppler velocimeter 201 detects the vibration speed of the first position in the concrete structure, and the second laser Doppler velocimeter 202 detects the vibration speed of the first position in the concrete structure.

第1レーザードップラー速度計201は所定の位置に配置され、第1位置におけるコンクリート構造物1の振動に係る物理量として速度を検知する。同様に、第2レーザードップラー速度計202は所定の位置に配置され、コンクリート構造物1の表面(検査面)の振動に係る物理量として速度を検知する。   The first laser Doppler velocimeter 201 is disposed at a predetermined position, and detects the speed as a physical quantity related to the vibration of the concrete structure 1 at the first position. Similarly, the second laser Doppler velocimeter 202 is disposed at a predetermined position, and detects the speed as a physical quantity related to the vibration of the surface (inspection surface) of the concrete structure 1.

また、第1レーザードップラー速度計201や第2レーザードップラー速度計202などの本実施形態に係る検査装置10で用いられるレーザードップラー速度計には、検知した振動に係る物理量データをパーソナルコンピュータ300に送信可能なデータ出力部が設けられている。   Further, the laser Doppler velocimeter used in the inspection apparatus 10 according to the present embodiment such as the first laser Doppler velocimeter 201 and the second laser Doppler velocimeter 202 transmits physical quantity data relating to the detected vibration to the personal computer 300. A possible data output is provided.

パーソナルコンピュータ300は現在普及している一般的なものを用いることができるが、本実施形態においては、少なくとも第1レーザードップラー速度計201及び第2レーザードップラー速度計202から送信される振動に係る物理量データを受信可能なインターフェイス手段を有するパーソナルコンピュータ300が用いられる。   As the personal computer 300, a general computer that is currently popular can be used, but in this embodiment, at least a physical quantity related to vibration transmitted from the first laser Doppler velocimeter 201 and the second laser Doppler velocimeter 202. A personal computer 300 having interface means capable of receiving data is used.

また、第1レーザードップラー速度計201及び第2レーザードップラー速度計202は、それぞれ3次元雲台210の上に設置されている。この3次元雲台210は、3次元雲台210上に設置されているレーザードップラー速度計を、検査対象であるコンクリート構造物1の所定位置に照準させることができるようになっている。また、この3次元雲台210は、パーソナルコンピュータ300に通信可能に接続されており、レーザードップラー速度計がコンクリート構造物1のどの位置に照準を合わせているかに係るデータを送信することができるようになっている。また、3次元雲台210は、パーソナルコンピュータ300から制御信号により、レーザードップラー速度計の照準位置を制御することができるようになっている。   Further, the first laser Doppler velocimeter 201 and the second laser Doppler velocimeter 202 are respectively installed on the three-dimensional pan head 210. The three-dimensional pan head 210 can aim a laser Doppler velocimeter installed on the three-dimensional pan head 210 at a predetermined position of the concrete structure 1 to be inspected. Further, the three-dimensional head 210 is communicably connected to the personal computer 300 so that data relating to which position of the concrete structure 1 the laser Doppler velocimeter is aimed at can be transmitted. It has become. Further, the three-dimensional head 210 can control the aiming position of the laser Doppler velocimeter by a control signal from the personal computer 300.

また、パーソナルコンピュータ300には、第1レーザードップラー速度計201及び第2レーザードップラー速度計202から取得された振動に係る物理量データをデータ処理することためのCPUとCPU上で動作するプログラムを保持するROMとCPUのワ
ークエリアであるRAMなど基本的な情報処理機構を有している。また、パーソナルコンピュータ300は、データ処理を行った結果を表示することが可能なディスプレイなどの表示手段を備えてなるものである。
Further, the personal computer 300 holds a CPU for processing physical quantity data relating to vibration acquired from the first laser Doppler velocimeter 201 and the second laser Doppler velocimeter 202 and a program operating on the CPU. It has basic information processing mechanisms such as RAM, which is a work area for ROM and CPU. The personal computer 300 includes display means such as a display capable of displaying the result of data processing.

以上のように構成される本実施形態に係る検査装置10による検査手順としては、検査対象領域における所定の位置に打突振動子100を配置し、打突振動子100により当該位置を打突して振動を発生させて、この振動を第1レーザードップラー速度計201及び第2レーザードップラー速度計202によって取得する。次に、例えば、第2レーザードップラー速度計202によって取得する検査対象の位置をずらして、同様に、第1レーザードップラー速度計201及び第2レーザードップラー速度計202によって取得する。これを順次繰り返して、検査対象であるコンクリート構造物1に係るマッピングデータを得るようにする。   As an inspection procedure by the inspection apparatus 10 according to the present embodiment configured as described above, the impacting vibrator 100 is arranged at a predetermined position in the inspection target region, and the impacting vibrator 100 hits the position. The vibration is generated, and the vibration is acquired by the first laser Doppler velocimeter 201 and the second laser Doppler velocimeter 202. Next, for example, the position of the inspection object acquired by the second laser Doppler velocimeter 202 is shifted, and similarly acquired by the first laser Doppler velocimeter 201 and the second laser Doppler velocimeter 202. This is sequentially repeated to obtain mapping data related to the concrete structure 1 to be inspected.

次に、以上のように構成される本実施形態に係る検査装置10におけるデータ処理について説明する。図2は本発明の実施形態に係る検査装置10におけるデータ処理の流れの概略を示す図である。   Next, data processing in the inspection apparatus 10 according to the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 2 is a diagram showing an outline of the flow of data processing in the inspection apparatus 10 according to the embodiment of the present invention.

図2において、ステップS100でデータ処理が開始されると、続いてステップS101で、第1レーザードップラー速度計201によりコンクリート構造物1表面の振動に係る物理量を取得する。次のステップS102においては、打突振動子100による打突位置と第1レーザードップラー速度計201との間の距離r1に応じた補正を行い、第1補
正物理量を取得する。ここで、ステップS102における補正は打突振動子100による打突位置から第1レーザードップラー速度計201が固定されている第1位置までに、振動に係る物理量が伝達する間に、距離によって当該物理量が減衰する分を補う補正である。すなわち、打突位置と第1位置との間の距離に基づく距離減衰分が補正された物理量が、第1補正物理量である。ステップS103においては、第1補正物理量から表面波に係る第1物理量(A1)抽出する処理を実行する。
In FIG. 2, when data processing is started in step S100, a physical quantity related to vibration of the concrete structure 1 surface is acquired by the first laser Doppler velocimeter 201 in step S101. In the next step S102, correction according to the distance r 1 between the impact position by the impact vibrator 100 and the first laser Doppler velocimeter 201 is performed to obtain the first corrected physical quantity. Here, the correction in step S102 is based on the physical quantity according to the distance while the physical quantity related to vibration is transmitted from the impact position by the impact vibrator 100 to the first position where the first laser Doppler velocimeter 201 is fixed. It is a correction that compensates for the attenuation. That is, the physical quantity in which the distance attenuation based on the distance between the impact position and the first position is corrected is the first corrected physical quantity. In step S103, a process of extracting the first physical quantity (A1) related to the surface wave from the first corrected physical quantity is executed.

ステップS104においては、第2レーザードップラー速度計202によりコンクリート構造物1表面の振動に係る物理量を取得する。次のステップS105においては、打突振動子100による打突位置と第2レーザードップラー速度計202との間の距離r2
応じた補正を行い、第2補正物理量を取得する。先ほどと同様に、ステップS105における補正は打突振動子100による打突位置から第2レーザードップラー速度計202が固定されている第2位置までに、振動に係る物理量が伝達する間に、距離によって当該物理量が減衰する分を補う補正である。すなわち、打突位置と第2位置との間の距離に基づく距離減衰分が補正された物理量が、第2補正物理量である。ステップS106においては、第2補正物理量から表面波に係る第2物理量(A2)抽出する処理を実行する。
In step S <b> 104, a physical quantity related to vibration of the concrete structure 1 surface is acquired by the second laser Doppler velocimeter 202. In the next step S105, correction according to the distance r 2 between the impact position by the impact vibrator 100 and the second laser Doppler velocimeter 202 is performed, and a second corrected physical quantity is acquired. As before, the correction in step S105 is performed according to the distance while the physical quantity related to vibration is transmitted from the impact position by the impact vibrator 100 to the second position where the second laser Doppler velocimeter 202 is fixed. This is a correction to compensate for the attenuation of the physical quantity. That is, the physical quantity in which the distance attenuation based on the distance between the impact position and the second position is corrected is the second corrected physical quantity. In step S106, a process of extracting the second physical quantity (A2) related to the surface wave from the second corrected physical quantity is executed.

ステップS107においては、(第2物理量A2)/(第1物理量A1)を算出する。なお、本実施形態においては、第2物理量を第1物理量によって除するような算出を行ったが、第1物理量を第2物理量によって除するような算出を行うように定義することもできる。また、速度を対数表示した場合は差分をとればよい。   In step S107, (second physical quantity A2) / (first physical quantity A1) is calculated. In the present embodiment, the calculation is performed such that the second physical quantity is divided by the first physical quantity. However, the calculation may be performed so that the first physical quantity is divided by the second physical quantity. Moreover, what is necessary is just to take a difference, when displaying a logarithm of speed.

ステップS108においては、打突位置に応じたステップS107による算出値をマッピングする。ここで、検査対象であるコンクリート構造物1に係るマッピングデータを得るためのデータ取得例について説明する。図3はコンクリート構造物1におけるマッピングを得るための検査対象領域のデータ取得例を示す図である。図3の例では、第1レーザードップラー速度計201で取得する物理量はひとつのポイントとし、第2レーザードップラー速度計202で取得する物理量は図示するような複数の格子点とした場合を示すものである。すなわち、図3の例では、第1レーザードップラー速度計201で取得するポ
イントは固定しておき、第2レーザードップラー速度計202で取得するポイントは順次ずらしていき、スキャンするようにしている。
In step S108, the calculated value in step S107 corresponding to the impact position is mapped. Here, a data acquisition example for obtaining mapping data related to the concrete structure 1 to be inspected will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of data acquisition of an inspection target area for obtaining mapping in the concrete structure 1. In the example of FIG. 3, the physical quantity acquired by the first laser Doppler velocimeter 201 is one point, and the physical quantity acquired by the second laser Doppler velocimeter 202 is a plurality of lattice points as shown. is there. That is, in the example of FIG. 3, the points acquired by the first laser Doppler velocimeter 201 are fixed, and the points acquired by the second laser Doppler velocimeter 202 are sequentially shifted and scanned.

なお、図3の例では、第1レーザードップラー速度計201で取得するポイントを固定し、第2レーザードップラー速度計202で取得するポイントを移動するようにしているが、これに限らず、第1レーザードップラー速度計201で取得するポイントを移動し、第2レーザードップラー速度計202で取得するポイントを固定するようにしてもよいし、 第1レーザードップラー速度計201で取得するポイント、及び第2レーザードップラー速度計202で取得するポイントの双方を移動するようにしてもよい。   In the example of FIG. 3, the point acquired by the first laser Doppler velocimeter 201 is fixed, and the point acquired by the second laser Doppler velocimeter 202 is moved. The point acquired by the laser Doppler velocimeter 201 may be moved, the point acquired by the second laser Doppler velocimeter 202 may be fixed, the point acquired by the first laser Doppler velocimeter 201, and the second laser You may make it move both the points acquired with the Doppler speedometer 202. FIG.

ステップS109では、予め決められた検査対象領域の全てについて、マッビングが済んだか否かが判定される。ステップS109における判定がNOであるときには、ステップS110に進み、第2レーザードップラー速度計202で取得するポイントを移動して、次の移動先の物理量を取得するループに戻る。   In step S109, it is determined whether or not mapping has been completed for all of the predetermined inspection target areas. When the determination in step S109 is NO, the process proceeds to step S110, the point acquired by the second laser Doppler velocimeter 202 is moved, and the process returns to the loop for acquiring the physical quantity of the next movement destination.

一方、ステップS109における判定がYESであるときには、ステップS111に進み、マップに基づき, 検査対象領域の全てのマッビング結果を表示する。また、このステップS111においては、マップに基づきひび割れ深さ及び位置を特定する。ステップS111に続く、ステップS112で、処理を終了する。   On the other hand, when the determination in step S109 is YES, the process proceeds to step S111, and all mapping results of the inspection target area are displayed based on the map. In step S111, the crack depth and position are specified based on the map. In step S112 following step S111, the process ends.

ステップS111において、マップに基づき,ひび割れ深さ及び位置を特定するが、本
発明に係る検査装置においては、ひび割れ深さ及び位置を特定する方法については、例えば、呉佳曄・堤知明・江川顕一郎「表面波を用いたひび割れ深さの新しい測定技術」,JSDNIシンポジウム「コンクリート構造物の非破壊検査への期待」論文集,pp.243−252,2003などに開示されている方法を適宜採用することができる。ステップS111は、特許請求の範囲において、ひび割れ深さ特定手段、及び、ひび割れ位置特定手段として現されるものである。
In step S111, the crack depth and position are specified based on the map. In the inspection apparatus according to the present invention, the method for specifying the crack depth and position is, for example, “New measurement technology of crack depth using surface wave”, JSDNI Symposium “Expectation for non-destructive inspection of concrete structures”, pp. The methods disclosed in 243-252, 2003 and the like can be appropriately employed. Step S111 is expressed in the claims as crack depth specifying means and crack position specifying means.

ここで、ステップS103における第1物理量(A1)を抽出する処理、ステップS106における第2補正物理量(A2)を抽出する処理についてより詳しく説明する。図4は第1レーザードップラー速度計201(図4(A))及び第2レーザードップラー速度計202(図4(B))で取得された物理量に対して、ステップS102、S105で距離減衰補正を行った振動波形を略式的に示す図である。   Here, the process of extracting the first physical quantity (A1) in step S103 and the process of extracting the second corrected physical quantity (A2) in step S106 will be described in more detail. FIG. 4 shows the distance attenuation correction in steps S102 and S105 for the physical quantities acquired by the first laser Doppler velocimeter 201 (FIG. 4A) and the second laser Doppler velocimeter 202 (FIG. 4B). It is a figure which shows the performed vibration waveform schematically.

図4において、振幅が小さい方の波形は第1レーザードップラー速度計201で検出されるP波(縦波成分)であり、振幅の大きい方の波形は第1レーザードップラー速度計201で検出される表面波(成分)である。打突振動子100と第1レーザードップラー速度計201との間の距離r1は既知であり、なおかつ打突振動子100がコンクリート構
造物1表面を打突する周波数、打突振動子100が打突を開始する時刻t1はコントロー
ルされたものであるので、第1レーザードップラー速度計201にP波が到達する時刻t2、及び、第1レーザードップラー速度計201に表面波が到達する時刻t3の概略についてはある程度予想することができる。
In FIG. 4, the waveform with the smaller amplitude is the P wave (longitudinal wave component) detected by the first laser Doppler velocimeter 201, and the waveform with the larger amplitude is detected by the first laser Doppler velocimeter 201. It is a surface wave (component). The distance r 1 between the hitting vibrator 100 and the first laser Doppler velocimeter 201 is known, and the frequency at which the hitting vibrator 100 hits the surface of the concrete structure 1 and the hitting vibrator 100 hits the surface. Since the time t 1 at which the collision starts is controlled, the time t 2 when the P wave reaches the first laser Doppler velocimeter 201 and the time t when the surface wave reaches the first laser Doppler velocimeter 201. The outline of 3 can be predicted to some extent.

そこで、本発明の実施形態に係る検査装置10においては、第1レーザードップラー速度計201に時刻t2前後に到達する振幅の小さい波についてはデータとして取得せず、
第1レーザードップラー速度計201に時刻t3前後に到達する振幅の大きい波の振幅デ
ータを、表面波の大きさと関連する物理量として抽出するようにされている。より具体的には、図4に示す振幅の大きい波の最初の振幅A1を、第1レーザードップラー速度計2
01での測定から抽出される第1物理量A1として取得する。本実施形態に係る検査装置
10が、このような物理量を抽出する工程については、フィルタ工程と称することとする
Therefore, in the inspection apparatus 10 according to an embodiment of the present invention, for small wave amplitude reaching the time t 2 before and after the first laser Doppler velocimeter 201 does not acquire as data,
Amplitude data of a large amplitude wave that reaches the first laser Doppler velocimeter 201 around time t 3 is extracted as a physical quantity related to the magnitude of the surface wave. More specifically, the first amplitude A 1 of the wave having a large amplitude shown in FIG.
Obtained as the first physical quantity A 1 extracted from the measurement at 01. The process in which the inspection apparatus 10 according to the present embodiment extracts such a physical quantity is referred to as a filter process.

同様に、打突振動子100と第2レーザードップラー速度計202との間の距離r2
既知であり、なおかつ打突振動子100がコンクリート構造物1表面を打突する周波数、打突振動子100が打突を開始する時刻は制御可能であるので、本実施形態に係る検査装置10においては、第2レーザードップラー速度計202に時刻t4前後に到達する振幅
の小さい波についてはデータとして取得せず、第2レーザードップラー速度計202に時刻t5前後に到達する振幅の大きい波の振幅データを、第2レーザードップラー速度計2
02における表面波の大きさと関連する第2物理量A2として取得する。
Similarly, the distance r 2 between the hitting vibrator 100 and the second laser Doppler velocimeter 202 is known, and the frequency at which the hitting vibrator 100 hits the surface of the concrete structure 1, the hitting vibrator. because time 100 starts striking impact is controllable, in the inspection apparatus 10 according to this embodiment, the small wave amplitude to reach the time t 4 before and after the second laser Doppler velocimeter 202 acquired as data without the amplitude data of large wave amplitude reaches the time t 5 before and after the second laser Doppler velocimeter 202, second laser Doppler velocimeter 2
This is acquired as a second physical quantity A 2 related to the magnitude of the surface wave at 02.

本発明に係る検査装置10によれば、複数のレーザードップラー速度計から取得した、表面波の大きさと関連する物理量の比(又は対数表示の場合は差分)に基づいて、検査対象領域におけるひび割れに関する情報を推定することが可能となる。本発明に係る検査装置10によれば、ひび割れの近傍で検査を実施する必要はなく、また、分析に要する時間もわずかであり、効率的に広範囲の構造物表面を検査することが可能となる。そして、このような本発明に係る検査装置10によれば、合理的な補修計画を行うことができる。   According to the inspection apparatus 10 according to the present invention, based on a ratio of physical quantities related to the magnitude of surface waves (or a difference in the case of logarithmic display) acquired from a plurality of laser Doppler velocimeters, it relates to cracks in the inspection target region. Information can be estimated. According to the inspection apparatus 10 according to the present invention, it is not necessary to perform an inspection in the vicinity of a crack, and the time required for the analysis is short, and it is possible to efficiently inspect a wide range of structure surfaces. . And according to such an inspection device 10 concerning the present invention, a rational repair plan can be performed.

次に、本発明の実施形態に係る検査装置10が用いる測定原理について説明する。図5は本発明の実施形態に係る検査装置10の測定原理の概略を説明する図であり、図6は表面波の垂直分布の概略を示す図である。以下に説明する測定原理においては、ひび割れによる表面波のエネルギーの減衰について論じている。   Next, the measurement principle used by the inspection apparatus 10 according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram for explaining the outline of the measurement principle of the inspection apparatus 10 according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram showing the outline of the vertical distribution of surface waves. In the measurement principle described below, the attenuation of surface wave energy due to cracking is discussed.

ひび割れ(スリット)による表面波の減衰量は、スリットによって伝搬を阻害された表面波のエネルギーが減衰するとして理論化することができる。上下方向の振幅を持つ表面波の振幅分布は、図6のようになるとされている。
このときの分布式は
The attenuation amount of the surface wave due to the crack (slit) can be theorized as the energy of the surface wave whose propagation is inhibited by the slit is attenuated. It is assumed that the amplitude distribution of the surface wave having the vertical amplitude is as shown in FIG.
The distribution formula at this time is

Figure 2012237561
(1)
として現すことができる。
Figure 2012237561
(1)
Can appear as

ここで、λは入力波動の波長、Dはひび割れ(スリット)の深さである。係数Aはスリット深さが波長と等しいとき、振幅が1/4になると仮定すると、A=−1.3863となる。   Here, λ is the wavelength of the input wave, and D is the depth of the crack (slit). Assuming that the amplitude is 1/4 when the slit depth is equal to the wavelength, the coefficient A is A = −1.3863.

Figure 2012237561
(2)
Figure 2012237561
(2)

Figure 2012237561
(3)
スリット深さがDの時、その深さまでに分布するエネルギー量は、
Figure 2012237561
(3)
When the slit depth is D, the amount of energy distributed up to that depth is

Figure 2012237561
(4)
である。なお、全エネルギーは、D→∞とすれば良いので、Eo=−λ/2Aである。減
衰量の比率は、
Figure 2012237561
(4)
It is. Since the total energy may be D → ∞, E o = −λ / 2A. The attenuation ratio is

Figure 2012237561
(5)
となる。
スリット通過後は、このエネルギーで再び表面波として振幅分布する。すなわち、
Figure 2012237561
(5)
It becomes.
After passing through the slit, the amplitude is again distributed as a surface wave with this energy. That is,

Figure 2012237561
(6)
これから、ひび割れ(スリット)深さDの時、測定した振動の減衰量(dB)は、
Figure 2012237561
(6)
From this, when the crack (slit) depth is D, the measured vibration attenuation (dB) is:

Figure 2012237561
(7)
となる。なおuは、ひび割れ(スリット)に関係なく上下方向振動成分を持つ表面波の深さDでの振幅である。
Figure 2012237561
(7)
It becomes. Note that u is the amplitude at the depth D of the surface wave having the vertical vibration component regardless of the crack (slit).

1・・・コンクリート構造物
10・・・検査装置
100・・・打突振動子
110・・・位置情報発信機能付き打突振動子
201・・・第1レーザードップラー速度計
202・・・第2レーザードップラー速度計
210・・・3次元雲台
300・・・パーソナルコンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Concrete structure 10 ... Inspection apparatus 100 ... Impacting vibrator 110 ... Impacting vibrator 201 with a positional information transmission function ... 1st laser Doppler velocimeter 202 ... 2nd Laser Doppler speedometer 210 ... 3D pan head 300 ... Personal computer

Claims (4)

検査面における所定位置を所定周波数で打突する打突振動子と、
前記検査面の第1位置における前記検査面の振動に係る物理量を検知する第1レーザードップラー速度計と、
前記検査面の第2位置における前記検査面の振動に係る物理量を検知する第2レーザードップラー速度計と、
前記第1レーザードップラー速度計によって検知された前記検査面の振動に係る物理量に対し、前記打突振動子による打突位置と前記第1位置との間の距離に応じた補正を行い、第1補正物理量を得る第1補正手段と、
前記第2レーザードップラー速度計によって検知された前記検査面の振動に係る物理量に対し、前記打突振動子による打突位置と前記第2位置との間の距離に応じた補正を行い、第2補正物理量を得る第2補正手段と、
前記第1補正手段によって得られた前記第1補正物理量から、表面波の大きさと関連する第1物理量を抽出する第1フィルタ手段と、
前記第2レーザードップラー速度計によって検知された前第2補正物理量から、表面波の大きさと関連する第2物理量を抽出する第2フィルタ手段と、
前記第1フィルタ手段によって抽出された第1物理量と、前記第2フィルタ手段によって抽出された第2物理量との比を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された比を、前記打突振動子による打突位置と対応させて表示する表示手段と、を有することを特徴とする検査装置。
A striking vibrator that strikes a predetermined position on the inspection surface at a predetermined frequency;
A first laser Doppler velocimeter for detecting a physical quantity related to vibration of the inspection surface at a first position of the inspection surface;
A second laser Doppler velocimeter for detecting a physical quantity related to vibration of the inspection surface at a second position of the inspection surface;
The physical quantity relating to the vibration of the inspection surface detected by the first laser Doppler velocimeter is corrected according to the distance between the impact position by the impact oscillator and the first position, and First correction means for obtaining a corrected physical quantity;
Correcting a physical quantity related to the vibration of the inspection surface detected by the second laser Doppler velocimeter according to a distance between the impact position by the impact oscillator and the second position; Second correction means for obtaining a corrected physical quantity;
First filter means for extracting a first physical quantity related to the magnitude of the surface wave from the first corrected physical quantity obtained by the first correction means;
Second filter means for extracting a second physical quantity related to the magnitude of the surface wave from the previous second corrected physical quantity detected by the second laser Doppler velocimeter;
Calculating means for calculating a ratio between the first physical quantity extracted by the first filter means and the second physical quantity extracted by the second filter means;
An inspection apparatus comprising: display means for displaying the ratio calculated by the calculating means in correspondence with the impact position by the impact vibrator.
前記第1フィルタ手段によって抽出された第1物理量と、前記第2フィルタ手段によって抽出された第2物理量から、ひび割れ深さを特定するひび割れ深さ特定手段を有することを特徴とする請求項1に記載の検査装置。 The crack depth identifying means for identifying the crack depth from the first physical quantity extracted by the first filter means and the second physical quantity extracted by the second filter means. The inspection device described. 前記第1フィルタ手段によって抽出された第1物理量と、前記第2フィルタ手段によって抽出された第2物理量から、ひび割れ位置を特定するひび割れ位置特定手段を有することを特徴とする請求項1に記載の検査装置。 The crack position specifying means for specifying a crack position from the first physical quantity extracted by the first filter means and the second physical quantity extracted by the second filter means. Inspection device. 検査面における所定位置を所定周波数で打突する打突振動子と、
前記検査面の振動に係る物理量を検知する複数のレーザードップラー速度計と、
前記複数のレーザードップラー速度計によって検知された前記検査面の振動に係る物理量に対し、前記打突振動子による打突位置と前記複数のレーザードップラー速度計それぞれの固定位置との間の距離に応じた補正を行い、複数の補正物理量を得る補正手段と、
前記補正手段によって得られた前記複数の補正物理量から、表面波の大きさと関連する複数の物理量を抽出するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段によって抽出された前記複数の物理量のうちの任意の2つの物理量の比を算出する算出手段と、
前記算出手段によって算出された比を、前記打突振動子による打突位置と対応させて表示する表示手段と、を有することを特徴とする検査装置。
A striking vibrator that strikes a predetermined position on the inspection surface at a predetermined frequency;
A plurality of laser Doppler velocimeters for detecting physical quantities related to vibration of the inspection surface;
Depending on the physical quantity related to the vibration of the inspection surface detected by the plurality of laser Doppler velocimeters, depending on the distance between the striking position by the striking vibrator and the fixed positions of the plurality of laser Doppler velocimeters Correcting means for obtaining a plurality of corrected physical quantities,
Filter means for extracting a plurality of physical quantities related to the magnitude of the surface wave from the plurality of corrected physical quantities obtained by the correcting means;
Calculating means for calculating a ratio of any two physical quantities of the plurality of physical quantities extracted by the filter means;
An inspection apparatus comprising: display means for displaying the ratio calculated by the calculating means in correspondence with the impact position by the impact vibrator.
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