JP2017219534A - Member soundness diagnosis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、打撃により生じた振動の計測結果に基づいて、部材の健全性を診断する部材の健全性診断方法に関するものである。 The present invention relates to a member soundness diagnosis method for diagnosing the soundness of a member based on a measurement result of vibration generated by impact.
従来より、プラントの配管や構造物などのコンクリートの建屋に機器を固定するなどのために設置された埋込金物や後打ち金物などの部材について、製造状態、施工状態、修理・改造状態、経時変化などによって、部材に腐食や破損などが発生して不健全な状態となっていないかを診断することが行なわれている。 Conventionally, the manufacturing state, construction state, repair / remodeling state, aging, etc. of components such as embedded metal fittings and post-coating hardware installed to fix equipment to concrete buildings such as plant piping and structures. Diagnosis is made on whether or not a member is corroded or broken due to a change or the like and is not in an unhealthy state.
例えば、このような部材の健全性診断方法（以下、単に「診断方法」ともいう）の一つとして、部材の一箇所に打撃を加えることにより生じた振動の波形をセンサで取得し、取得した振動の波形に高速フーリエ変換を用いて周波数解析を行って周波数分布を取得した後、この周波数分布に基づいて評価する方法がある（例えば特許文献１、２参照）。 For example, as one of the soundness diagnosis methods of such a member (hereinafter, also simply referred to as “diagnostic method”), a vibration waveform generated by hitting one part of the member is acquired by a sensor and acquired. There is a method of performing frequency analysis using a fast Fourier transform on a vibration waveform to obtain a frequency distribution, and then evaluating based on the frequency distribution (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
上記した診断方法では、アンカーボルトなどの棒状の部材の頭部にセンサを取り付けて打撃を加えることにより振動波形を取得しており、この振動波形から得られる周波数分布のピーク周波数や分布形状により示される面積などに基づいて部材の健全性について診断を行っている。 In the above-described diagnostic method, a vibration waveform is obtained by attaching a sensor to the head of a rod-shaped member such as an anchor bolt and hitting it, and this is indicated by the peak frequency and distribution shape of the frequency distribution obtained from this vibration waveform. Diagnosis is made on the soundness of members based on the area to be measured.
しかしながら、上記した診断方法は、基礎ボルトや後施工アンカーや締付ボルトなどの鋼棒、あるいは配管やポールなどの鋼管柱などのシンプルな形状の部材の場合には一定の精度で健全性を診断することができるが、部材が図１に示すような複雑な形状の埋込金物１である場合には、この埋込金物１がコンクリートと複雑に接触しており、計測位置によって得られる振動にばらつきがあったため、誤った診断が下される可能性が高かった。 However, the diagnosis method described above diagnoses soundness with a certain degree of accuracy in the case of simple shaped members such as steel rods such as foundation bolts, post-installed anchors and tightening bolts, or steel pipe columns such as pipes and poles. However, when the member is an embedded metal 1 having a complicated shape as shown in FIG. 1, the embedded metal 1 is in complex contact with the concrete, and the vibration obtained by the measurement position is Due to the variation, there was a high probability of making a wrong diagnosis.
具体的には、図１に示す埋込金物１は、プレート１１に４本の鋼棒（スタッドジベル）１２が取り付けられており、プレート１１が露出するように鋼棒１２がコンクリートに埋設されて複雑な状態で接触しているため、コンクリートと埋込金物１の接触状態、埋込金物１の形状、また、埋込金物１に溶接された架台の拘束条件などが健全性の診断結果に影響する。 Specifically, in the embedded metal 1 shown in FIG. 1, four steel bars (stud gibels) 12 are attached to a plate 11, and the steel bar 12 is embedded in concrete so that the plate 11 is exposed. Since the contact is in a complicated state, the contact state between the concrete and the embedded metal 1, the shape of the embedded metal 1, and the restraint conditions of the pedestal welded to the embedded metal 1 affect the soundness diagnosis results. To do.
即ち、この埋込金物１の診断を行う際には、プレート１１にセンサを取り付けてプレート１１に打撃を加えるが、このときのセンサの位置、打撃の位置、打撃の強さなどの計測条件が異なると、取得された振動波形にばらつきが生じる恐れがある。例えば、センサの設置位置をＳ１、打撃位置をＤ１に設定した場合の計測結果は、センサの設置位置をＳ２、打撃位置をＤ２に設定した場合の計測結果と大きく異なってしまう。 That is, when diagnosing the embedded metal 1, a sensor is attached to the plate 11 and a hit is made on the plate 11, and the measurement conditions such as the position of the sensor, the position of the hit, and the strength of the hit at this time are determined. If they are different, the obtained vibration waveform may vary. For example, the measurement result when the sensor installation position is set to S1 and the batting position is set to D1 is greatly different from the measurement result when the sensor installation position is set to S2 and the batting position is set to D2.
このため、棒状の部材の頭部にセンサを取り付けて一箇所のみに打撃を行う従来の方法と同様の手順で、図１のような埋込金物１の診断を行うと健全性について誤診断を生じる可能性が高くなる。 For this reason, if a diagnosis of the embedded object 1 as shown in FIG. 1 is performed in the same procedure as the conventional method in which a sensor is attached to the head of a rod-shaped member and the ball is hit only at one place, a false diagnosis is made on the soundness. Is more likely to occur.
そこで、本発明は、計測位置によって得られる振動にばらつきがある部材を診断対象とした場合であっても、誤診断が生じることを抑制することができる部材の健全性診断方法を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a method for diagnosing the soundness of a member that can suppress the occurrence of a misdiagnosis even when a member having a variation in vibration obtained by a measurement position is a diagnosis target. Let it be an issue.
本発明者は、計測位置によって得られる振動にばらつきがある部材における誤判断の発生を抑制するために、図１に示すような埋込金物１において、センサの設置位置と打撃の位置とを変更して測定を複数回行い、測定結果がどの程度ばらつくのかについて調べた。 The present inventor changes the installation position of the sensor and the hitting position in the embedded metal 1 as shown in FIG. 1 in order to suppress the occurrence of misjudgment in a member with variation in vibration obtained by the measurement position. Then, the measurement was performed a plurality of times, and the degree of variation in the measurement results was examined.
具体的には、健全な埋込金物（診断対象１〜２０）と、不良が生じている不健全な埋込金物（診断対象２１〜４０）をそれぞれ２０個ずつ用意し、各々の診断対象についてセンサと打撃の位置を変更しながら振動波形を１０回計測した。そして、診断対象１〜４０の各々について、計測した振動波形のピーク周波数の各々をプロットし、図２に示す分布図を得た。 Specifically, 20 healthy implants (diagnostic objects 1 to 20) and 20 unhealthy implants (diagnostic objects 21 to 40) each having a defect are prepared. The vibration waveform was measured 10 times while changing the position of the sensor and the impact. And about each of the diagnostic subjects 1-40, each of the peak frequency of the measured vibration waveform was plotted, and the distribution map shown in FIG. 2 was obtained.
この図２より、同じ診断対象であっても、センサや打撃の位置によってピーク周波数に大きなばらつきが生じており、得られるピーク周波数の範囲が健全な埋込金物と不健全な埋込金物との間で重複しているため、単純な基準値を設けて、取得したピーク周波数と基準値とを比較するのみでは、診断対象が健全であるか否かを診断することは困難であることが分かる。 From FIG. 2, even in the same diagnosis target, the peak frequency varies greatly depending on the position of the sensor and the hit, and the range of the obtained peak frequency is between a healthy and unhealthy embedded metal. It can be seen that it is difficult to diagnose whether the diagnosis target is healthy simply by providing a simple reference value and comparing the acquired peak frequency with the reference value. .
一方で、本発明者は、図２に示す診断対象１〜４０のピーク周波数を全体的に観察した結果、不健全な診断対象２１〜４０の方が健全な診断対象１〜２０よりもピーク周波数が低くなる傾向にあることに気付いた。そこで、この傾向が明確になるような値を複数のピーク周波数に基づいて求めることができれば複雑な埋込金物であっても、誤診断の発生を抑制できると考えた。 On the other hand, as a result of observing the peak frequencies of the diagnostic objects 1 to 40 shown in FIG. 2 as a whole, the inventor found that the unhealthy diagnostic objects 21 to 40 had a higher peak frequency than the healthy diagnostic objects 1 to 20. Noticed a tendency to lower. Therefore, it was considered that the occurrence of misdiagnosis can be suppressed even with a complicated embedded object if a value that makes this tendency clear can be obtained based on a plurality of peak frequencies.
また、振動波形に対してウェーブレット解析を行って得られる振動特性によっても、誤診断の発生を抑制できると考えた。 We also thought that the occurrence of misdiagnosis can be suppressed by the vibration characteristics obtained by performing wavelet analysis on the vibration waveform.
そして、具体的には、測定結果の平均値、最低値、中央値、ばらつき、予め定めた閾値を下回った測定結果の個数、予め定めた閾値を上回った測定結果の個数などを求めて、これらを診断対象の健全性を評価するための評価値として用いることを考えた。 Specifically, the average value, minimum value, median value, variation of the measurement results, the number of measurement results below a predetermined threshold, the number of measurement results above a predetermined threshold, and the like are obtained. Was used as an evaluation value for evaluating the soundness of the diagnosis target.
しかし、上記した処理によって得られた評価値を用いて誤判断の発生を適切に抑制するには、１つの診断対象に対して、一定以上の個数の測定値が必要であるが、現場において測定回数を必要以上に多くすることは診断に要する時間を大幅に延長させてしまうため効率的ではない。 However, in order to appropriately suppress the occurrence of misjudgment using the evaluation values obtained by the above processing, a certain number or more of measurement values are required for one diagnosis target. Increasing the number of times more than necessary is not efficient because it greatly extends the time required for diagnosis.
そこで、本発明者は、埋込金物などの複雑な部材の健全性を精度高く診断するために、上記した平均値などの評価値を求めるにあたって、精度の高い診断ができ、かつ、診断時間を必要以上に延長させないような計測回数を適切に設定できる方法について検討をし、本発明を完成させるに至った。 Therefore, in order to accurately diagnose the soundness of a complicated member such as an embedded metal fitting, the present inventor can make a highly accurate diagnosis and obtain a diagnosis time when obtaining an evaluation value such as the above average value. The present inventors have completed the present invention by studying a method that can appropriately set the number of times of measurement so as not to extend more than necessary.
請求項１ないし請求項４に記載の発明は上記の知見に基づくものであり、請求項１に記載の発明は、
部材の状態を打撃により生じた振動の計測結果に基づいて、前記部材の健全性を診断する部材の健全性診断方法であって、
健全か不健全かが既知の複数の部材の各々に対して複数回の振動計測を行い、振動計測結果をデータベースに格納するデータベース構築ステップと、
前記データベースに格納された複数の振動計測結果の内、使用する振動計測結果の個数を初期値ｎに設定する初期値設定ステップと、
設定された個数の振動計測結果から所定の演算方法に基づいて評価値を演算する評価値演算ステップと、
演算された前記評価値に基づいて、健全な部材のヒストグラムと、不健全な部材のヒストグラムを作成するヒストグラム作成ステップと、
前記健全な部材のヒストグラムと前記不健全な部材のヒストグラムとに基づいて、前記診断対象が健全であるか否かを診断するための基準値を決定する基準値決定ステップと、
前記基準値と前記健全ヒストグラムとを比較して不健全と誤判定された健全誤判定確率を求めると共に、前記基準値と前記不健全ヒストグラムとを比較して健全と誤判定された不健全誤判定確率を求める確率算出ステップと、
前記健全誤判定確率および前記不健全誤判定確率が予め定めた閾値以下の場合、使用した前記振動計測結果の個数と前記基準値を記憶させて終了する終了判定ステップとを備え、
前記終了判定ステップにおいて、前記健全誤判定確率または前記不健全誤判定確率が、予め定めた前記閾値を上回った場合、前記健全誤判定確率および前記不健全誤判定確率が予め定めた閾値以下となるまで、使用する前記振動計測結果の個数を所定の数繰り上げて前記評価値演算ステップ以降のステップを実施し、
前記終了判定ステップにおいて記憶した前記振動計測結果の個数と前記基準値を用いて、診断対象の部材の診断を、前記診断対象の部材の振動計測結果に基づいて行うことを特徴とする部材の健全性診断方法である。
The invention described in claims 1 to 4 is based on the above knowledge, and the invention described in claim 1
Based on the measurement result of vibration caused by striking the state of the member, a member health diagnosis method for diagnosing the soundness of the member,
A database construction step of performing vibration measurement a plurality of times for each of a plurality of members that are known to be healthy or unhealthy, and storing the vibration measurement results in a database;
An initial value setting step of setting the number of vibration measurement results to be used among the plurality of vibration measurement results stored in the database to an initial value n;
An evaluation value calculation step for calculating an evaluation value based on a predetermined calculation method from a set number of vibration measurement results;
Based on the calculated evaluation value, a histogram creation step of creating a histogram of healthy members and a histogram of unhealthy members;
A reference value determining step for determining a reference value for diagnosing whether or not the diagnostic object is healthy based on the histogram of the healthy member and the histogram of the unhealthy member;
An unhealthy misjudgment in which the reference value is compared with the healthy histogram to determine a sound misjudgment probability erroneously determined as unhealthy, and an unhealthy misjudgment in which the reference value and the unhealthy histogram are compared with each other. A probability calculating step for obtaining a probability;
When the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability are equal to or lower than a predetermined threshold, the number of the vibration measurement results used and the end judgment step for storing and ending the reference value,
In the termination determination step, when the sound misjudgment probability or the unhealthy misjudgment probability exceeds a predetermined threshold, the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability are equal to or less than a predetermined threshold. Until the number of the vibration measurement results to be used is increased by a predetermined number, the steps after the evaluation value calculation step is performed,
Using the number of vibration measurement results stored in the termination determination step and the reference value, the diagnosis of the diagnosis target member is performed based on the vibration measurement result of the diagnosis target member. It is a sex diagnostic method.
また、請求項２に記載の発明は、
前記振動計測結果が、振動波形から求められたピーク周波数であることを特徴とする請求項１に記載の部材の健全性診断方法である。
The invention according to claim 2
2. The member health diagnosis method according to claim 1, wherein the vibration measurement result is a peak frequency obtained from a vibration waveform.
また、請求項３に記載の発明は、
前記振動計測結果が、振動波形をウェーブレット解析した結果であることを特徴とする請求項１に記載の部材の健全性診断方法である。
The invention according to claim 3
2. The member health diagnosis method according to claim 1, wherein the vibration measurement result is a result of wavelet analysis of a vibration waveform.
また、請求項４に記載の発明は、
前記評価値が、複数の前記振動計測結果の平均値、中央値、最低値、最大値、最頻値、標準偏差、一定の閾値を下回った振動計測結果の個数、一定の閾値を上回った振動計測結果の個数のいずれかであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の部材の健全性診断方法である。
The invention according to claim 4
The evaluation value is an average value, median value, minimum value, maximum value, mode value, standard deviation, number of vibration measurement results that are below a certain threshold, vibrations that are above a certain threshold The member health diagnostic method according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of the measurement results is any number.
そして、上記したヒストグラム作成ステップにおいては、統計モデルを用いることが好ましい。上記した基準値決定ステップにおいては、ヒストグラムの端の領域に診断基準を設定することが一般的であり、その際にデータベースに格納された振動計測結果の個数が少ないと、頻度が少ないヒストグラムの端の領域にバラツキが生じて診断基準の設定が難しくなる恐れがある。このような場合に統計モデルを用いると、頻度が少ないヒストグラムの端の領域における診断基準の設定が容易になる。また、このときの統計モデルとしては、正規分布、ポアソン分布、二項分布、ワイブル分布、超幾何分布のいずれかを用いることができる。 In the histogram creation step described above, it is preferable to use a statistical model. In the above-described reference value determination step, it is common to set a diagnostic criterion in the edge region of the histogram. At this time, if the number of vibration measurement results stored in the database is small, the frequency of the histogram edge is low. There is a risk that it will be difficult to set the diagnostic criteria due to variations in the area. If a statistical model is used in such a case, it is easy to set a diagnostic criterion in an end region of a histogram that is less frequent. In addition, as the statistical model at this time, any of normal distribution, Poisson distribution, binomial distribution, Weibull distribution, and hypergeometric distribution can be used.
請求項５および請求項６に記載の発明は上記の知見に基づくものであり、請求項５に記載の発明は、
前記ヒストグラム作成ステップにおいて、統計モデルを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の部材の健全性診断方法である。
The invention described in claim 5 and claim 6 is based on the above knowledge, and the invention described in claim 5
5. The member health diagnostic method according to claim 1, wherein a statistical model is used in the histogram creation step. 6.
また、請求項６に記載の発明は、
前記統計モデルが、正規分布、ポアソン分布、二項分布、ワイブル分布、超幾何分布のいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の部材の健全性診断方法である。
The invention according to claim 6
The member statistical diagnosis method according to claim 5, wherein the statistical model is any one of a normal distribution, a Poisson distribution, a binomial distribution, a Weibull distribution, and a hypergeometric distribution.
また、上記した終了判定ステップでは、健全誤判定確率または不健全誤判定確率が閾値を上回った場合に、振動計測結果の個数を所定の数繰り上げるが、最小の測定結果の個数を確実に求める場合には、振動計測結果の個数を１ずつ繰り上げることが好ましい。 In addition, in the above-described termination determination step, when the sound misjudgment probability or the unhealthy misjudgment probability exceeds a threshold, the number of vibration measurement results is increased by a predetermined number, but the minimum number of measurement results is reliably obtained. It is preferable to increment the number of vibration measurement results by one.
請求項７に記載の発明は、
前記終了判定ステップにおいて、前記健全誤判定確率または前記不健全誤判定確率が、予め定めた前記閾値を上回った場合、使用する前記振動計測結果の個数を１ずつ繰り上げることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の部材の健全性診断方法である。
The invention described in claim 7
The number of the vibration measurement results to be used is incremented by one when the healthy erroneous determination probability or the unhealthy erroneous determination probability exceeds the predetermined threshold value in the termination determination step. The member health diagnosis method according to any one of claims 6 to 6.
基準値決定ステップにおいて決定する基準値は、その後の終了判定ステップにおいて、不健全誤判定確率が閾値以下の所望の値となるように設定することが好ましい。これにより、不健全誤判定確率について一定の安定性が確実に求められるようになり、終了判定ステップにおける判定を健全誤判定確率のみに絞ることができる。 The reference value determined in the reference value determining step is preferably set so that the unsuccessful erroneous determination probability becomes a desired value equal to or less than a threshold in the subsequent end determination step. As a result, certain stability regarding the unhealthy erroneous determination probability can be reliably obtained, and the determination in the end determination step can be limited to only the healthy erroneous determination probability.
基準値は状況に応じて健全誤判定確率が閾値以下の所望の値となるように設定してもよい。この場合には、終了判定ステップにおける判定を不健全誤判定確率のみに絞ることができる。 The reference value may be set so that the sound misjudgment probability becomes a desired value equal to or less than a threshold value according to the situation. In this case, the determination in the end determination step can be narrowed down only to the unsuccessful erroneous determination probability.
請求項８または請求項９に記載の発明は、上記の知見に基づいたものであり、請求項８に記載の発明は、
前記終了判定ステップにおいて前記不健全誤判定確率が予め定めた前記閾値以下となるように、前記基準値決定ステップにおいて前記基準値を決定することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の部材の健全性診断方法である。
Invention of Claim 8 or Claim 9 is based on said knowledge, The invention of Claim 8 is
8. The reference value is determined in the reference value determining step so that the unhealthy erroneous determination probability is equal to or less than the predetermined threshold value in the termination determining step. It is the soundness diagnostic method of the member of 1 item | term.
また、請求項９に記載の発明は、
前記終了判定ステップにおいて前記健全誤判定確率が予め定めた前記閾値以下となるように、前記基準値決定ステップにおいて前記基準値を決定することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の部材の健全性診断方法である。
The invention according to claim 9 is
The reference value is determined in the reference value determination step so that the sound erroneous determination probability is equal to or less than the predetermined threshold value in the termination determination step. It is the soundness diagnostic method of the member as described in an item.
本発明によれば、計測位置によって得られる振動にばらつきがある部材を診断対象とした場合であっても、誤診断が生じることを抑制することができる部材の健全性診断方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for diagnosing the soundness of a member capable of suppressing the occurrence of a misdiagnosis even when a member having a variation in vibration obtained by a measurement position is a diagnosis target. it can.
以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on embodiments.
１．本発明の概要
上記したように、本発明者は、従来のようにセンサの設置位置と打撃位置を特定の箇所に固定した１つの測定結果のみに基づいて健全性を診断するのではなく、複数の測定結果から平均値などの評価値を算出し、この評価値に基づいて健全性を診断することにより、コンクリートと複雑に接触しているような計測位置によって得られる振動にばらつきがある部材であっても、精度高く診断して誤診断の発生を抑制することができると考えた。
1. Summary of the Invention As described above, the inventor does not diagnose the soundness based on only one measurement result in which the installation position and the hitting position of the sensor are fixed at a specific location as in the past. By calculating an evaluation value such as an average value from the measurement result of this, and diagnosing the soundness based on this evaluation value, the vibration obtained by the measurement position that is in complex contact with the concrete is a member with variation Even so, we thought that it was possible to diagnose with high accuracy and suppress the occurrence of misdiagnosis.
そして、現場における診断時間と診断の精度との関係を考慮し、複数の測定結果に基づいて診断を行う際に、統計処理に基づいて測定結果の個数と誤診断の発生率との関係を予め数値化することができれば、測定に必要以上の時間を要しない適正な診断回数を決定して、誤診断を適切に抑制でき、精度が高い診断をすることができると考え、本発明に思い至った。 Considering the relationship between the diagnosis time at the site and the accuracy of the diagnosis, when making a diagnosis based on a plurality of measurement results, the relationship between the number of measurement results and the incidence of misdiagnosis is calculated in advance based on statistical processing. If it can be quantified, it is considered that an appropriate number of diagnoses that do not require more time than necessary for measurement can be determined, misdiagnosis can be appropriately suppressed, and a highly accurate diagnosis can be made. It was.
２．本実施の形態に係る診断方法の診断手順
以下、本実施の形態における統計処理に基づく診断方法について説明する。
2. Diagnosis Procedure of Diagnosis Method According to this Embodiment Hereinafter, a diagnosis method based on statistical processing in this embodiment will be described.
本実施の形態に係る部材の健全性診断方法は、部材に打撃を加え、生じた振動波形の計測結果を統計処理することにより部材が健全であるか否かを診断する方法であり、以下に記載する手順に従って実施される。 The member soundness diagnosis method according to the present embodiment is a method of diagnosing whether or not a member is sound by performing striking on the member and statistically processing the measurement result of the generated vibration waveform. Performed according to the procedure described.
（手順１）データベース構築ステップ
本ステップでは、本実施の形態に係る診断方法に使用するデータを予め取得する。具体的には、先ず、状態が健全か不健全か既知である部材を複数用意する。この用意する部材については、実物の部材には限らず、モックアップ（模型）を用いてもよいし、ＦＥＭ解析モデルなどのＰＣ上の解析モデルを用いることができる。
(Procedure 1) Database construction step In this step, data used in the diagnostic method according to the present embodiment is acquired in advance. Specifically, first, a plurality of members whose states are known to be healthy or unhealthy are prepared. The prepared member is not limited to a real member, and a mockup (model) may be used, or an analysis model on a PC such as an FEM analysis model may be used.
そして、本手順では、用意した複数の部材の各々に対して、センサの位置や打撃を加える位置を変更させながら複数回の振動計測を行い、計側された振動波形の各々を解析して振動特性を取得し、取得した振動特性を記憶させてデータベースを構築する。このとき、データベースには、モデルの設置条件やタイプ、打撃位置やセンサの設置位置などの諸条件を併せて記憶させることもできる。 In this procedure, vibration measurement is performed multiple times for each of the prepared members while changing the position of the sensor and the position where the impact is applied, and each of the measured vibration waveforms is analyzed to generate vibration. Acquire characteristics and store the acquired vibration characteristics to construct a database. At this time, the database can also store various conditions such as model installation conditions and types, striking positions, and sensor installation positions.
なお、振動特性は、診断対象の状態を把握し易いパラメータを、振動モードから選択することができる。例えば、センサで計測された振動波形に高速フーリエ変換を用いて周波数分布を作成し、この周波数分布に基づいて取得されたピークの周波数や周波数分布の分布形状の面積などを用いることができる。また、振動波形に対してウェーブレット解析を行って、その結果から振動特性を取得してもよい。 For the vibration characteristics, a parameter that makes it easy to grasp the state of the diagnosis target can be selected from the vibration mode. For example, it is possible to create a frequency distribution using a fast Fourier transform on the vibration waveform measured by the sensor, and use the peak frequency acquired based on this frequency distribution, the area of the distribution shape of the frequency distribution, or the like. Alternatively, wavelet analysis may be performed on the vibration waveform, and vibration characteristics may be acquired from the result.
（手順２）初期値設定ステップ
次に、対象となる部材の診断に必要な振動計測結果の個数として初期値ｎを設定する。ここでいう振動計測結果の個数とは、センサの設置位置や打撃位置などの計測条件を変化させて取得した複数の振動計測結果の内、適正な評価値の算出のために必要と思われる計測結果の個数を意味する。
(Procedure 2) Initial value setting step Next, an initial value n is set as the number of vibration measurement results necessary for diagnosis of the target member. The number of vibration measurement results here refers to the measurement that is considered necessary for calculating an appropriate evaluation value among multiple vibration measurement results obtained by changing measurement conditions such as the sensor installation position and impact position. Means the number of results.
例えば、上記したデータベース構築ステップにおいて、計測条件の異なる１０個の振動計測結果でデータベースを構築した場合、適正な振動計測結果を正確に取得するという観点から通常は初期値ｎを１個に選択することが好ましいが、ｎ＝１では正確な診断ができないことが明確な場合には初期値ｎを１以上にして、初回の評価から計測条件が異なる複数の評価用のパラメータを用いてもよい。 For example, in the above-described database construction step, when a database is constructed with 10 vibration measurement results with different measurement conditions, the initial value n is usually selected as one from the viewpoint of accurately obtaining an appropriate vibration measurement result. However, when it is clear that accurate diagnosis cannot be performed with n = 1, the initial value n may be set to 1 or more, and a plurality of evaluation parameters having different measurement conditions from the initial evaluation may be used.
（手順３）評価値演算ステップ
次に、診断対象の部材の診断に使用する評価値の種類を決定し、上記した手順２で採用した振動計測結果に基づいて評価値の演算を行う。
(Procedure 3) Evaluation Value Calculation Step Next, the type of evaluation value used for diagnosis of the member to be diagnosed is determined, and the evaluation value is calculated based on the vibration measurement result employed in the above-described procedure 2.
この評価値は、健全な診断対象（もしくは不健全な診断対象）の振動特性が有する所定の傾向を数値として捉えることができるように選択されるものであり、具体的には、上記したピーク周波数や面積の平均値、中央値、最低値、最大値、最頻値、標準偏差、一定の閾値を下回ったピーク周波数の個数、一定の閾値を上回ったピーク周波数の個数などを用いることができる。 This evaluation value is selected so that a predetermined tendency of the vibration characteristics of a healthy diagnosis target (or an unhealthy diagnosis target) can be grasped as a numerical value. Specifically, the peak frequency described above is used. The average value, median value, minimum value, maximum value, mode value, standard deviation, the number of peak frequencies below a certain threshold, the number of peak frequencies above a certain threshold, and the like can be used.
（手順４）ヒストグラム作成ステップ
次に、演算された評価値に基づいて、健全な部材のヒストグラムと、不健全な部材のヒストグラムを作成する。このようなヒストグラムを作成することにより、健全な診断対象と不健全な診断対象の各々の評価値がどのような分布を示しているかを容易に知ることができる。
(Procedure 4) Histogram Creation Step Next, based on the calculated evaluation value, a healthy member histogram and an unhealthy member histogram are created. By creating such a histogram, it is possible to easily know what distribution each evaluation value of a healthy diagnosis object and an unhealthy diagnosis object shows.
（手順５）基準値決定ステップ
次に、健全ヒストグラムと不健全ヒストグラムに基づいて基準値を決定する。この基準値は、実際に部材の診断を行うに際して、診断対象の部材が健全であるか否かを判定する基準となる値である。
(Procedure 5) Reference Value Determination Step Next, a reference value is determined based on the healthy histogram and the unhealthy histogram. This reference value is a value serving as a reference for determining whether or not the member to be diagnosed is healthy when actually diagnosing the member.
なお、この基準値は任意の値に決定することができる。例えば、不健全な部材を健全と誤判定してしまう確率である不健全誤判定確率が所定の閾値以下になるように基準値を設定すると好ましい。このような値に基準値を設定すると、不健全誤判定確率について一定の安定性が確実に求められるようになり、健全誤判定確率のみを対象として以降の手順を進めることができる。 This reference value can be determined to an arbitrary value. For example, it is preferable to set the reference value so that an unhealthy misjudgment probability, which is a probability of misjudging an unhealthy member as healthy, is equal to or less than a predetermined threshold. If the reference value is set to such a value, a certain level of stability regarding the unsuccessful misjudgment probability is surely obtained, and the subsequent procedure can be advanced only for the unsuccessful misjudgment probability.
また、状況に応じては、基準値を健全誤判定確率が所定の閾値以下になるように設定してもよい。この場合には、不健全誤判定確率のみを対象として以降の手順を進めることができる。 Further, depending on the situation, the reference value may be set so that the probability of sound misjudgment is not more than a predetermined threshold. In this case, the subsequent procedure can be advanced only for the unhealthy erroneous determination probability.
また、本ステップにおいては統計モデルを用いることが好ましい。上記した基準値決定ステップにおいては、ヒストグラムの端の領域に診断基準を設定することが一般的であり、その際にデータベースに格納された振動計測結果の個数が少ないと、頻度が少ないヒストグラムの端の領域にバラツキが生じて診断基準の設定が難しくなる恐れがある。このような場合に統計モデルを用いると、頻度が少ないヒストグラムの端の領域における診断基準の設定が容易になる。 Moreover, it is preferable to use a statistical model in this step. In the above-described reference value determination step, it is common to set a diagnostic criterion in the edge region of the histogram. At this time, if the number of vibration measurement results stored in the database is small, the frequency of the histogram edge is low. There is a risk that it will be difficult to set the diagnostic criteria due to variations in the area. If a statistical model is used in such a case, it is easy to set a diagnostic criterion in an end region of a histogram that is less frequent.
なお、統計モデルとしては、正規分布、ポアソン分布、二項分布、ワイブル分布、超幾何分布、幾何分布、対数正規分布、指数分布、アーラン分布、ガンマ分布など）を用いることもできる。 As the statistical model, normal distribution, Poisson distribution, binomial distribution, Weibull distribution, hypergeometric distribution, geometric distribution, lognormal distribution, exponential distribution, Erlang distribution, gamma distribution, etc.) can be used.
（手順６）確率算出ステップ
次に、求めた基準値に基づいて、健全誤判定確率と不健全誤判定確率を求める。上記したように、健全誤判定確率とは基準値と健全ヒストグラムの評価値とを比較して不健全と判定された健全な部材の確率を指し、不健全誤判定確率とは基準値と不健全ヒストグラムの評価値を比較して健全と判定された不健全な部材の確率を指す。
(Procedure 6) Probability Calculation Step Next, a sound misjudgment probability and an unhealthy misjudgment probability are obtained based on the obtained reference value. As described above, the sound misjudgment probability refers to the probability of a healthy member determined to be unhealthy by comparing the reference value and the evaluation value of the sound histogram, and the unhealthy misjudgment probability refers to the reference value and unhealthy. The probability of an unhealthy member determined to be healthy by comparing the evaluation values of the histograms is indicated.
本実施の形態においては、この健全誤判定確率と不健全誤判定確率に基づいて、手順２の初期値設定ステップで設定した振動計測結果の個数が適正なものであるか否かについて次の手順７で判断する。 In the present embodiment, whether or not the number of vibration measurement results set in the initial value setting step of procedure 2 is appropriate based on the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability is as follows. Judge by 7.
（手順７）終了判定ステップ
次に、手順６で得られた健全誤判定確率と不健全誤判定確率を、予め定めた閾値と比較して、健全誤判定確率と不健全誤判定確率の各々が許容できる範囲であるか否かを判定する。
(Procedure 7) End determination step Next, the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability obtained in the procedure 6 are compared with a predetermined threshold, and each of the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability is determined. It is determined whether it is within an allowable range.
そして、閾値との関係で健全誤判定確率と不健全誤判定確率の両方が許容範囲であった場合には、設定した振動計測結果の個数が適正なものと判断して、手順２で設定した「振動計測結果の個数」と、手順５で求めた「基準値」を記憶させて、実際の診断を実施する手順９に進む。 Then, if both the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability are within the allowable range in relation to the threshold, it is determined that the number of set vibration measurement results is appropriate and set in step 2. The “number of vibration measurement results” and the “reference value” obtained in step 5 are stored, and the process proceeds to step 9 in which actual diagnosis is performed.
一方、健全誤判定確率、不健全誤判定確率のいずれかが許容範囲でない場合には、設定した振動計測結果の個数が不足していると判断して、次の手順８に進む。 On the other hand, if any of the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability is not within the allowable range, it is determined that the number of set vibration measurement results is insufficient, and the process proceeds to the next procedure 8.
なお、健全誤判定確率と不健全誤判定確率のそれぞれに対する閾値は、実際の診断において要求される信頼度に応じて適宜設定することができる。即ち、各々の閾値を低い値に設定するほど、実際の診断において誤診断を抑制できる一方で、必要な振動計測回数が多くなる。一方、閾値を高い値に設定するほど必要な振動計測回数が少なくなるが、誤診断が発生しやすくなる。 In addition, the threshold value for each of the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability can be appropriately set according to the reliability required in the actual diagnosis. That is, as each threshold is set to a lower value, erroneous diagnosis can be suppressed in actual diagnosis, while the number of necessary vibration measurements increases. On the other hand, as the threshold value is set higher, the number of necessary vibration measurements is reduced, but misdiagnosis is more likely to occur.
（手順８）振動計測結果の個数の追加
本手順においては、上記した通り、上記した手順７において、現在の振動計測結果の個数が不足していると判断された場合に、振動計測結果の個数を追加して再度の検討を行う。
(Procedure 8) Addition of number of vibration measurement results In this procedure, as described above, the number of vibration measurement results is determined when it is determined in step 7 that the current number of vibration measurement results is insufficient. Will be considered again.
具体的には、上記した手順７において、健全誤判定確率と不健全誤判定確率が、予め定めた閾値を上回った場合に、振動計測結果の個数を初期値ｎから所定の個数繰り上げて手順３の評価値演算ステップ以降の手順を再び実施する。そして、健全誤判定確率と不健全誤判定確率が、予め定めた閾値以下になるまで手順３〜手順８の各ステップを繰り返す。 Specifically, in the above-described procedure 7, when the healthy error determination probability and the unhealthy error determination probability exceed a predetermined threshold value, the number of vibration measurement results is incremented by a predetermined number from the initial value n. The procedure after the evaluation value calculation step is performed again. Then, steps 3 to 8 are repeated until the sound error determination probability and the unhealthy error determination probability are equal to or less than a predetermined threshold value.
この手順８において初期値ｎから繰り上げる個数は、特に限定されず、１以上の任意の数を設定することができる。しかし、最小の測定結果の個数を確実に求めるという観点から、初期値ｎから繰り上げる個数は１とすることが好ましい。 The number to be advanced from the initial value n in this procedure 8 is not particularly limited, and an arbitrary number of 1 or more can be set. However, from the viewpoint of reliably obtaining the minimum number of measurement results, it is preferable to set the number to be advanced from the initial value n to 1.
なお、振動計測結果の個数を増やして各ステップを繰り返しても、健全誤判定確率と不健全誤判定確率が低下しない場合には、診断対象の種類や計測条件を細分化して再び手順１から繰り返す。この場合、例えば、診断対象を設置状態やタイプに基づいて分類する、あるいは特定の計測条件を除外するなどの方法を適用することができる。 In addition, when the number of vibration measurement results is increased and each step is repeated, if the sound erroneous determination probability and the unsuccessful erroneous determination probability are not lowered, the type of the diagnosis object and the measurement condition are subdivided and the process is repeated from step 1. . In this case, for example, a method of classifying the diagnosis target based on the installation state or type, or excluding specific measurement conditions can be applied.
（手順９）実際の診断対象の診断
次に、上記した各手順を経て得られた基準値と、必要な振動計測結果の個数を用いて、診断対象である部材の状態を診断する。これにより、実際の診断において、誤診断を適切に抑制できるような基準値を得ることができると共に、診断対象の振動計測回数を必要最小限に抑えることができる。
(Procedure 9) Diagnosis of Actual Diagnosis Target Next, the state of the member to be diagnosed is diagnosed using the reference value obtained through each of the above-described procedures and the number of necessary vibration measurement results. Thereby, in the actual diagnosis, it is possible to obtain a reference value that can appropriately suppress erroneous diagnosis, and it is possible to minimize the number of times of vibration measurement of the diagnosis target.
３．実験
次に、上記した実施の形態に係る診断方法を用いた実験について説明する。
3. Experiment Next, an experiment using the diagnostic method according to the above-described embodiment will be described.
Ａ．データベース構築ステップ（手順１）
（１）診断対象
本実験においては、診断対象の部材として、図１に示す埋込金物１のモックアップを用いた。この埋込金物１は、プラントの配管や構造物をコンクリートの建屋に固定するために用いられており、プレート１１に４本の鋼棒（スタッドジベル）１２が設けられている。
A. Database construction step (procedure 1)
(1) Diagnosis Target In this experiment, a mock-up of the embedded metal 1 shown in FIG. 1 was used as a member to be diagnosed. The embedded metal 1 is used to fix plant piping and structures to a concrete building, and four steel bars (stud gibbels) 12 are provided on a plate 11.
なお、プレート１１は、長さ２５０ｍｍ、幅２５０ｍｍ、厚み１６ｍｍの正方形のプレートであり、スタッドジベル１２は、長さ１２０ｍｍ、頭部の径２９ｍｍ、胴体部の径１６ｍｍの棒状の部材である。 The plate 11 is a square plate having a length of 250 mm, a width of 250 mm, and a thickness of 16 mm, and the stud dowel 12 is a rod-shaped member having a length of 120 mm, a head diameter of 29 mm, and a body portion diameter of 16 mm.
そして、健全な埋込金物のモックアップを２０個用意すると共に、不健全な埋込金物のモックアップを２０個用意した。具体的には、不健全な押込金物のモックアップとして、スタットジベル１２が切断されたもの、スタッドジベル１２とプレート１１とで溶接不良が生じているもの、スタットジベル１２が曲げられているもの、割れたコンクリートに施工されているもの、プレート１１がコンクリート面から浮くように施工されているものを用意した。 Then, 20 mock-ups of healthy embedded metal were prepared, and 20 mock-ups of unhealthy embedded metal were prepared. Specifically, as mock-up of unhealthy indented hardware, the one where the stat gibel 12 is cut, the one where the welding failure occurs between the stud gibel 12 and the plate 11, the one where the stat gibel 12 is bent, What was constructed in the cracked concrete and what was constructed so that the plate 11 floats from the concrete surface were prepared.
また、実際の施工状態を反映するために、全ての押込金物においてプレートへの架台の溶接を行った。なお、架台の種類については、Ｌ字アングル、Ｃ字のチャンネル、角形や円筒型の鋼管柱、Ｈ鋼、鋼板などを用いた。 Moreover, in order to reflect the actual construction state, the pedestal was welded to the plate in all the indented hardware. In addition, about the kind of mount, the L-shaped angle, the C-shaped channel, the square or cylindrical steel pipe pillar, H steel, a steel plate, etc. were used.
（２）センサによる計測方法
上記した複数の押込金物の各々について、センサの設置位置や打撃位置を変更しながら１０か所の振動波形を取得した。得られた振動波形の一例を図３に示す。なお、本実験において使用したセンサはＡＥセンサであり、押込金物の打撃には打音点検用ハンマーを用いた。
(2) Measuring method by sensor For each of the above-mentioned plurality of pressed hardware, vibration waveforms at 10 locations were acquired while changing the installation position and the striking position of the sensor. An example of the obtained vibration waveform is shown in FIG. The sensor used in this experiment was an AE sensor, and a hammer for hammering sound inspection was used for hitting the indented hardware.
そして、得られた各々の振動波形に高速フーリエ変換を行って周波数分布を取得した。取得した周波数分布の例を図４に示す。そして、本実験では、得られた周波数分布の強度（Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）に対して閾値を設け、この閾値を超えたピークの内、最も低周波側の周波数をピーク周波数とし、このピーク周波数を振動特性として記憶させてデータベースを構築した。なお、上記した閾値としては、周波数分布のうち最大強度の０．３倍の強度を設定した。 And each frequency waveform obtained was subjected to fast Fourier transform to obtain a frequency distribution. An example of the acquired frequency distribution is shown in FIG. In this experiment, a threshold is set for the intensity (Magnitude) of the obtained frequency distribution, and among the peaks exceeding this threshold, the lowest frequency is set as the peak frequency, and this peak frequency is set as the vibration characteristic. The database was constructed by memorizing. In addition, as said threshold value, the intensity | strength 0.3 times the maximum intensity | strength among frequency distribution was set.
なお、上記の高速フーリエ変換に替えて、得られた各々の振動波形に対してウェーブレット解析を行って振動特性を得ることもできる。 In addition, it can replace with said fast Fourier transformation and can perform a wavelet analysis with respect to each obtained vibration waveform, and can also obtain a vibration characteristic.
具体的には、ウェーブレット解析では高速フーリエ変換と異なり、時間と周波数の両方の成分を有しているため、各時間ごとに予め設定されている閾値に基づいて低周波側の端部を算出し、その平均値を評価指標として記憶させてデータベースを構築した。ウェーブレット解析結果の一例を図５に示す。なお、図５においては、閾値として、周波数分布のうち最大強度の０．２倍の強度を設定しており、評価値である低周波側の端部の周波数（２７１７Ｈｚ）を併せて記載している。 Specifically, unlike fast Fourier transform, wavelet analysis has both time and frequency components, so the end on the low frequency side is calculated based on a preset threshold for each time. The database was constructed by storing the average value as an evaluation index. An example of the wavelet analysis result is shown in FIG. In addition, in FIG. 5, the intensity | strength of 0.2 times the maximum intensity | strength among frequency distribution is set as a threshold value, and the frequency (2717 Hz) of the edge part by the side of the low frequency which is an evaluation value is described collectively Yes.
Ｂ．初期値設定ステップ（手順２）
次に、本実験では、診断に使用する振動計測結果の個数の初期値ｎを１とした。
B. Initial value setting step (procedure 2)
Next, in this experiment, the initial value n of the number of vibration measurement results used for diagnosis was set to 1.
Ｃ．評価値演算ステップ（手順３）
次に、評価対象の健全性を評価するための評価値として、上記した手順１で取得した振動特性（ピーク周波数）の平均値を採用した。
C. Evaluation value calculation step (procedure 3)
Next, the average value of the vibration characteristics (peak frequency) acquired in the above-described procedure 1 was adopted as an evaluation value for evaluating the soundness of the evaluation target.
Ｄ．ヒストグラム作成ステップ（手順４）
（１）ヒストグラムの作成
次に、初期値ｎ（ｎ＝１）における健全ヒストグラムと、不健全ヒストグラムを作成した。作成したヒストグラムを図６に示す。なお、図６においては、縦軸が診断対象個数を示しており、横軸が評価値（ピーク周波数：Ｈｚ）を示している。また、図６中の実線は健全ヒストグラムを示しており、点線は不健全ヒストグラムを示している。
D. Histogram creation step (procedure 4)
(1) Creation of Histogram Next, a healthy histogram and an unhealthy histogram at an initial value n (n = 1) were created. The created histogram is shown in FIG. In FIG. 6, the vertical axis represents the number of diagnosis targets, and the horizontal axis represents the evaluation value (peak frequency: Hz). Moreover, the solid line in FIG. 6 has shown the healthy histogram, and the dotted line has shown the unhealthy histogram.
この図６より、実線で示す健全な診断対象の方が、点線の不健全な診断対象よりも高い評価値が得られる傾向はあるが、評価値が高い不健全な診断対象や、評価値が低い健全な診断対象の数も一定以上あるため、単純に診断基準を定めることが容易でないことが分かる。 From FIG. 6, the healthy diagnosis target indicated by the solid line has a tendency to obtain a higher evaluation value than the unsound diagnosis target of the dotted line, but the unsound diagnosis target or evaluation value having a higher evaluation value is higher. Since the number of low and healthy diagnosis targets is more than a certain level, it can be seen that it is not easy to simply set the diagnostic criteria.
例えば、仮に評価値が１５００Ｈｚ以下の場合に不健全という基準を設けた場合、ほぼ全ての健全な診断対象が健全と判定される一方で、不健全な診断対象の半数以上が健全と判定されてしまうリスクがあり、図１に示す埋込金物１では、従来の診断方法のように振動計測結果の個数を１つにすると正確な診断ができなくなることが分かる。 For example, if a criterion of unhealthy is set when the evaluation value is 1500 Hz or less, almost all healthy diagnostic targets are determined to be healthy, while more than half of unhealthy diagnostic targets are determined to be healthy. It can be seen that the embedded metal fitting 1 shown in FIG. 1 cannot perform an accurate diagnosis if the number of vibration measurement results is one as in the conventional diagnostic method.
（２）統計モデルの適用
次に、図６の結果より、本実験では、得られたヒストグラムの形状より、統計モデルとして正規分布が適用できると判断して正規分布を適用した。この結果、健全な診断対象の周波数ピークの平均が２３３１Ｈｚ、標準偏差が４３９Ｈｚで有ることが分かり、不健全な診断対象では周波数ピークの平均が１８６３Ｈｚ、標準偏差が７１９Ｈｚの正規分布として統計モデルを決定した。
(2) Application of statistical model Next, from the result of FIG. 6, it was determined that the normal distribution can be applied as a statistical model from the shape of the obtained histogram in this experiment, and the normal distribution was applied. As a result, it can be seen that the average frequency peak of a healthy diagnosis target is 2331 Hz and the standard deviation is 439 Hz, and the average frequency peak is 1863 Hz and the standard deviation of the standard deviation is 719 Hz for an unhealthy diagnosis target. did.
Ｅ．基準値決定ステップ（手順５）
次に、不健全誤判定確率が２０％以下になるような基準値を予め設定し、設定した基準値において健全誤判定確率も２０％以下になるように、手順３〜８を繰り返した。
E. Reference value determination step (procedure 5)
Next, a reference value was set in advance such that the unhealthy error determination probability was 20% or less, and steps 3 to 8 were repeated so that the sound error determination probability was 20% or less at the set reference value.
具体的には、基準値を統計モデルを用いて算出した。このときの統計モデルは、上記した通り、健全な検査対象の平均が２３３１Ｈｚ、標準偏差が４３９Ｈｚであり、不健全な検査対象の平均が１８６３Ｈｚ、標準偏差が７１９Ｈｚの正規分布として決定した。 Specifically, the reference value was calculated using a statistical model. As described above, the statistical model at this time was determined as a normal distribution in which the average of healthy inspection objects was 2331 Hz and the standard deviation was 439 Hz, the average of unhealthy inspection objects was 1863 Hz, and the standard deviation was 719 Hz.
そして、この統計モデルを用いて基準値を算出する際に、不健全な診断対象では１８６３Ｈｚ、標準偏差が７１９Ｈｚの正規分布に従うという上記の決定に基づき、正規分布の累積分布関数の逆関数を用いて算出した結果、不健全誤判定確率が２０％となる基準値が２７８３Ｈｚとなった。 When calculating the reference value using this statistical model, the inverse function of the cumulative distribution function of the normal distribution is used based on the above determination that the unhealthy diagnosis target follows the normal distribution of 1863 Hz and the standard deviation of 719 Hz. As a result of calculation, the reference value at which the unhealthy erroneous determination probability is 20% is 2783 Hz.
Ｆ．確率算出ステップ（手順６）
次に、手順５で設定した基準値を用いた場合の健全誤判定確率を上記した統計モデルを用いて算出した。健全の診断対象は平均が２３３１Ｈｚ、標準偏差が４３９Ｈｚの正規分布に従うという決定に基づいた場合、正規分布の累積分布関数による健全誤判定確率が８５％となった。
F. Probability calculation step (procedure 6)
Next, the sound misjudgment probability when the reference value set in the procedure 5 was used was calculated using the statistical model described above. When a healthy diagnosis target is based on the determination that the average follows a normal distribution of 2331 Hz and a standard deviation of 439 Hz, the probability of sound misjudgment by the cumulative distribution function of the normal distribution is 85%.
Ｇ．終了判定ステップ（手順７）
以上の結果より、振動計測結果の個数が１つの場合には、健全誤判定確率が８５％となり、手順５で定めた２０％以下という目標値が得られなかったため、振動計測結果の個数を２個に増やして手順３〜８を繰り返し実施した。
G. End determination step (procedure 7)
From the above results, when the number of vibration measurement results is 1, the probability of sound misjudgment is 85%, and the target value of 20% or less determined in Procedure 5 was not obtained. The steps 3 to 8 were repeated with the number increased.
そして、手順３〜８を１０回繰り返して振動計測結果の個数が１０個になった時点で、図７に示すヒストグラムが得られた。このヒストグラムは縦軸が診断対象個数を示しており、横軸が評価値の平均値（ピーク周波数：Ｈｚ）を示している。 Then, when steps 3 to 8 were repeated 10 times and the number of vibration measurement results reached 10, the histogram shown in FIG. 7 was obtained. In this histogram, the vertical axis indicates the number of diagnosis targets, and the horizontal axis indicates the average value of evaluation values (peak frequency: Hz).
図７のヒストグラムに正規分布の統計モデルを適用し、健全な診断対象の平均を２２８７Ｈｚ、標準偏差を２０２Ｈｚと仮定する一方、不健全な診断対象の平均を１８２２Ｈｚ、標準偏差を３１６Ｈｚと仮定すると、不健全誤判定確率が２０％となる基準値は２０８９Ｈｚとなった。 Applying a statistical model of normal distribution to the histogram of FIG. 7, assuming that the average of healthy diagnostic objects is 2287 Hz and the standard deviation is 202 Hz, while assuming the average of unhealthy diagnostic objects is 1822 Hz and the standard deviation is 316 Hz, The reference value with an unhealthy erroneous determination probability of 20% was 2089 Hz.
そして、この場合の健全誤判定確率は１６％となり、閾値である２０％を下回った。このことから、本実験で用いた埋込金物の健全性を診断する場合には、振動計測結果の個数を１０個としてその平均値を求め、基準値を２０８９Ｈｚに設定することにより、不健全誤判定確率と健全誤判定確率の両方を２０％以下に抑制できることが分かった。 In this case, the probability of sound misjudgment is 16%, which is below the threshold value of 20%. Therefore, when diagnosing the soundness of the embedded metal used in this experiment, the number of vibration measurement results is 10 and the average value is obtained, and the reference value is set to 2089 Hz. It was found that both the determination probability and the sound erroneous determination probability can be suppressed to 20% or less.
以上より、本実施の形態に係る診断方法を用いることにより、埋込金物などの計測位置によって得られる振動にばらつきがある部材を診断対象とした場合であっても誤診断の発生を十分に抑制することができると共に、このような誤判断の抑制に要する最小限のデータの個数を求めることができることが確認できた。 As described above, by using the diagnostic method according to the present embodiment, the occurrence of misdiagnosis can be sufficiently suppressed even when a member having a variation in vibration obtained by a measurement position such as an embedded metal is targeted for diagnosis. It was confirmed that the minimum number of data required to suppress such misjudgment can be obtained.
４．まとめ
上記した通り、本発明においては以下の手順１〜手順９に従って部材の健全性を診断する。
（手順１）健全か不健全かが既知の複数の部材の各々に対して複数回の振動計測を行い、振動計測結果をデータベースに格納する（データベース構築ステップ）。
（手順２）データベースに格納された複数の振動計測結果の内、使用する振動計測結果の個数を初期値ｎに設定する（初期値設定ステップ）。
（手順３）設定された個数の振動計測結果から所定の演算方法に基づいて評価値を演算する（評価値演算ステップ）。
（手順４）演算された前記評価値に基づいて、健全な部材のヒストグラムと、不健全な部材のヒストグラムを作成する（ヒストグラム作成ステップ）。
（手順５）健全な部材のヒストグラムと不健全な部材のヒストグラムとに基づいて、診断対象が健全であるか否かを診断するための基準値を決定する（基準値決定ステップ）。
（手順６）基準値と健全ヒストグラムとを比較して不健全と誤判定された健全誤判定確率を求めると共に、基準値と不健全ヒストグラムとを比較して健全と誤判定された不健全誤判定確率を求める（確率算出ステップ）。
（手順７）健全誤判定確率および不健全誤判定確率が予め定めた閾値以下の場合、使用した振動計測結果の個数と基準値を記憶させて終了する（終了判定ステップ）。
（手順８）上記手順７において、健全誤判定確率または不健全誤判定確率が、予め定めた閾値を上回った場合、健全誤判定確率および不健全誤判定確率が予め定めた閾値以下となるまで、使用する振動計測結果の個数を所定の数繰り上げて上記した手順３以降の手順を実施する（振動計測結果の個数の追加）。
（手順９）上記手順７において記憶した振動計測結果の個数と基準値を用いて、診断対象の部材の診断を、診断対象の部材の振動計測結果に基づいて行う（実際の診断対象の診断）。
4). Summary As described above, in the present invention, the soundness of a member is diagnosed according to the following procedure 1 to procedure 9.
(Procedure 1) A plurality of vibration measurements are performed on each of a plurality of members that are known to be healthy or unhealthy, and the vibration measurement results are stored in a database (database construction step).
(Procedure 2) Of a plurality of vibration measurement results stored in the database, the number of vibration measurement results to be used is set to an initial value n (initial value setting step).
(Procedure 3) An evaluation value is calculated from a set number of vibration measurement results based on a predetermined calculation method (evaluation value calculation step).
(Procedure 4) Based on the calculated evaluation value, a histogram of a healthy member and a histogram of an unhealthy member are created (histogram creation step).
(Procedure 5) Based on the histogram of healthy members and the histogram of unhealthy members, a reference value for diagnosing whether or not the diagnosis target is healthy is determined (reference value determination step).
(Procedure 6) While comparing the reference value and the healthy histogram to obtain the probability of sound misjudgment determined as unhealthy, the reference value and the unhealthy histogram are compared and unhealthy misjudgment erroneously determined as healthy. Probability is calculated (probability calculation step).
(Procedure 7) When the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability are equal to or less than a predetermined threshold value, the number of vibration measurement results used and the reference value are stored and the process is terminated (end judging step).
(Procedure 8) In the above-mentioned procedure 7, when the sound misjudgment probability or the unhealthy misjudgment probability exceeds a predetermined threshold, until the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability are equal to or less than the predetermined threshold, The number of vibration measurement results to be used is incremented by a predetermined number, and the procedure after step 3 described above is performed (addition of the number of vibration measurement results).
(Procedure 9) Using the number of vibration measurement results stored in step 7 and the reference value, the diagnosis of the diagnosis target member is performed based on the vibration measurement result of the diagnosis target member (diagnosis of the actual diagnosis target). .
本発明の診断方法は、上記した手順１において健全な診断対象と不健全な診断対象をそれぞれ複数用意し、診断対象の各々について複数の測定結果を取得した後、使用する測定結果の個数の初期値ｎを手順２で設定する。そして、健全な診断対象と不健全な診断対象の各々の測定結果の傾向を明確にするために、手順３において複数の測定結果から平均値などの評価値を算出する。 The diagnostic method of the present invention prepares a plurality of healthy diagnostic targets and unhealthy diagnostic targets in Step 1 described above, acquires a plurality of measurement results for each of the diagnostic targets, and then sets the initial number of measurement results to be used. The value n is set in step 2. Then, in order to clarify the tendency of the measurement results of the healthy diagnosis object and the unhealthy diagnosis object, in step 3, an evaluation value such as an average value is calculated from the plurality of measurement results.
そして、この評価値の算出に使用した測定結果の個数が適正なものであるか否かを検討するために手順４〜手順９を実施する。 Then, in order to examine whether or not the number of measurement results used for calculating the evaluation value is appropriate, steps 4 to 9 are performed.
具体的には、上記において得られた評価値を手順４において統計処理することにより健全な診断対象と不健全な診断対象の各々のヒストグラムを作成した後、手順５において設定された基準値とヒストグラムとを比較することにより、評価値の算出に使用した測定結果の個数と誤診断の発生率との関係を数値化する（手順６）。 Specifically, after the evaluation values obtained above are statistically processed in step 4 to create a histogram for each of the healthy diagnosis object and unhealthy diagnosis object, the reference value and histogram set in step 5 are set. , The relationship between the number of measurement results used to calculate the evaluation value and the incidence of misdiagnosis is quantified (procedure 6).
そして、数値化された測定結果の個数と誤診断の発生率との関係が許容できるものであるか否かを手順７において検討し、許容できないものであれば、手順８に示すように測定結果の個数を増やして許容できる値になるまでと誤診断の発生率との関係の数値化を行う。 Then, the procedure 7 examines whether or not the relationship between the number of digitized measurement results and the incidence of misdiagnosis is acceptable. If the relationship is not acceptable, the measurement results are obtained as shown in the procedure 8. Quantify the relationship between the number of occurrences until the value reaches an acceptable value and the incidence of misdiagnosis.
このようにして得られた適正な個数の測定結果から評価値を算出して基準値と比較することにより、コンクリートと複雑に接触した部材であっても、精度高く診断して誤診断を適切に抑制できる。さらに、必要以上のデータを要しないため、現場において必要以上の測定を行って診断時間を延長させるようなことがない。 By calculating an evaluation value from the appropriate number of measurement results obtained in this way and comparing it with a reference value, even a member that is in complex contact with concrete can be diagnosed with high accuracy and an appropriate misdiagnosis can be performed. Can be suppressed. Furthermore, since unnecessary data is not required, it is not possible to extend the diagnosis time by performing more than necessary measurements in the field.
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。 While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various modifications can be made to the above-described embodiment within the same and equivalent scope as the present invention.
１ 埋込金物
１１ プレート
１２ スタッドジベル
Ｄ１、Ｄ２ 打撃位置
Ｓ１、Ｓ２ センサの設置位置
1 Embedment 11 Plate 12 Stud Givel D1, D2 Impact Position S1, S2 Sensor Installation Position
Claims (9)
健全か不健全かが既知の複数の部材の各々に対して複数回の振動計測を行い、振動計測結果をデータベースに格納するデータベース構築ステップと、
前記データベースに格納された複数の振動計測結果の内、使用する振動計測結果の個数を初期値ｎに設定する初期値設定ステップと、
設定された個数の振動計測結果から所定の演算方法に基づいて評価値を演算する評価値演算ステップと、
演算された前記評価値に基づいて、健全な部材のヒストグラムと、不健全な部材のヒストグラムを作成するヒストグラム作成ステップと、
前記健全な部材のヒストグラムと前記不健全な部材のヒストグラムとに基づいて、前記診断対象が健全であるか否かを診断するための基準値を決定する基準値決定ステップと、
前記基準値と前記健全ヒストグラムとを比較して不健全と誤判定された健全誤判定確率を求めると共に、前記基準値と前記不健全ヒストグラムとを比較して健全と誤判定された不健全誤判定確率を求める確率算出ステップと、
前記健全誤判定確率および前記不健全誤判定確率が予め定めた閾値以下の場合、使用した前記振動計測結果の個数と前記基準値を記憶させて終了する終了判定ステップとを備え、
前記終了判定ステップにおいて、前記健全誤判定確率または前記不健全誤判定確率が、予め定めた前記閾値を上回った場合、前記健全誤判定確率および前記不健全誤判定確率が予め定めた閾値以下となるまで、使用する前記振動計測結果の個数を所定の数繰り上げて前記評価値演算ステップ以降のステップを実施し、
前記終了判定ステップにおいて記憶した前記振動計測結果の個数と前記基準値を用いて、診断対象の部材の診断を、前記診断対象の部材の振動計測結果に基づいて行うことを特徴とする部材の健全性診断方法。 Based on the measurement result of vibration caused by striking the state of the member, a member health diagnosis method for diagnosing the soundness of the member,
A database construction step of performing vibration measurement a plurality of times for each of a plurality of members that are known to be healthy or unhealthy, and storing the vibration measurement results in a database;
An initial value setting step of setting the number of vibration measurement results to be used among the plurality of vibration measurement results stored in the database to an initial value n;
An evaluation value calculation step for calculating an evaluation value based on a predetermined calculation method from a set number of vibration measurement results;
Based on the calculated evaluation value, a histogram creation step of creating a histogram of healthy members and a histogram of unhealthy members;
A reference value determining step for determining a reference value for diagnosing whether or not the diagnostic object is healthy based on the histogram of the healthy member and the histogram of the unhealthy member;
An unhealthy misjudgment in which the reference value is compared with the healthy histogram to determine a sound misjudgment probability erroneously determined as unhealthy, and an unhealthy misjudgment in which the reference value and the unhealthy histogram are compared with each other. A probability calculating step for obtaining a probability;
When the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability are equal to or lower than a predetermined threshold, the number of the vibration measurement results used and the end judgment step for storing and ending the reference value,
In the termination determination step, when the sound misjudgment probability or the unhealthy misjudgment probability exceeds a predetermined threshold, the sound misjudgment probability and the unhealthy misjudgment probability are equal to or less than a predetermined threshold. Until the number of the vibration measurement results to be used is increased by a predetermined number, the steps after the evaluation value calculation step is performed,
Using the number of vibration measurement results stored in the termination determination step and the reference value, the diagnosis of the diagnosis target member is performed based on the vibration measurement result of the diagnosis target member. Sex diagnostic method.
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