JP2018009862A - Iron based material position detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の非破壊検査装置等に用いて好適な鉄系材料位置検出装置に関し、特に検査対象物に対して手動の２次元走査を行うことで鉄筋の位置検出を行うために、電磁的方法を用いた単純な構成の鉄系材料位置検出装置に関する。 The present invention relates to a ferrous material position detection apparatus suitable for use in a non-destructive inspection apparatus for a reinforced concrete structure, and more particularly to detect the position of a reinforcing bar by performing manual two-dimensional scanning on an inspection object. The present invention relates to a ferrous material position detecting device having a simple configuration using an electromagnetic method.
道路橋、鉄道橋等に用いられる鉄筋コンクリート構造物は、弱アルカリ性を有するコンクリート中に鉄筋や鉄骨を配置することで、鉄筋や鉄骨を錆から保護して、数十年以上の耐久性を確保している。力学的には、圧縮強度の高いコンクリートに圧縮応力を負担させ、引張強度の高い鉄筋や鉄骨に引張応力を負担させることで、コンクリートに比較して高価格材料である鉄筋や鉄骨の使用量を適切に保つことで、車両などの移動荷重を支える構造物を比較的安価に構築している。 Reinforced concrete structures used for road bridges, railway bridges, etc. are placed in weakly alkaline concrete to protect the reinforcing bars and steel frames from rust and ensure durability for decades or more. ing. Dynamically, by applying compressive stress to concrete with high compressive strength and applying tensile stress to reinforcing bars and steel frames with high tensile strength, the amount of reinforcing bars and steel frames that are expensive materials compared to concrete can be reduced. By maintaining it appropriately, structures that support moving loads such as vehicles are constructed relatively inexpensively.
このような鉄筋コンクリート構造物において、コンクリート中に埋設された鉄筋や鉄骨の非破壊検査は重要である。施工の初期段階では、鉄筋や鉄骨の配置位置が設計通りに配置されているか確認することが重要である。また供用開始から数十年を経過して、コンクリートの中性化が進行した段階では、鉄筋や鉄骨に錆が生じている可能性があるため、鉄筋や鉄骨の健全性を評価することが重要である。この健全性の評価に基づいて、当該鉄筋コンクリート構造物の補強工事を行ったり、部分的な更新工事を行ったり、あるいは供用の廃止を判断する必要がある。そこで、特許文献２−４に示すような、コンクリート構造物の非破壊検査装置や非破壊検査方法が用いられている。 In such a reinforced concrete structure, non-destructive inspection of reinforcing bars and steel frames embedded in concrete is important. In the initial stage of construction, it is important to check whether the positions of reinforcing bars and steel frames are arranged as designed. In addition, it is important to evaluate the soundness of reinforcing bars and steel frames since the reinforced steel and steel frames may have rusted at the stage where the neutralization of concrete has progressed after decades of operation. It is. Based on this assessment of soundness, it is necessary to reinforce the reinforced concrete structure, perform partial renewal work, or determine whether to abolish the service. Therefore, a nondestructive inspection device and a nondestructive inspection method for a concrete structure as shown in Patent Document 2-4 are used.
このようなコンクリート構造物の非破壊検査装置において、コンクリート中に埋設された鉄筋や鉄骨の位置検出には電磁的手法を用いることが行われている。鉄系材料は強磁性材料であるため、光学的手法が利用困難なコンクリート構造物に対しても、電磁的手法であれば適用可能だからである。
他方で、特許文献１に示すような、Ｘ−Ｙステージを用いた位置検出システムが知られている。
In such a non-destructive inspection apparatus for a concrete structure, an electromagnetic method is used to detect the position of a reinforcing bar or a steel frame embedded in concrete. This is because the iron-based material is a ferromagnetic material, and therefore, it can be applied to a concrete structure in which an optical method is difficult to use if it is an electromagnetic method.
On the other hand, a position detection system using an XY stage as shown in Patent Document 1 is known.
しなしながら、上記のＸ−Ｙステージを用いた位置検出システムは、電磁センサを縦横に走査して位置情報を取得するものである。そこで、位置検出システムの構造が複雑であり、装置重量も重く、かつ高価である。そこで、コンクリート構造物の非破壊検査装置のようなフィールド実験に適していないという課題があった。
本発明は、上述の課題を解決したもので、構造が単純で、装置重量が軽く、かつ低コストであるコンクリート構造物等に用いて好適な鉄系材料位置検出装置を提供することを目的とする。
However, the position detection system using the XY stage described above acquires position information by scanning an electromagnetic sensor vertically and horizontally. Therefore, the structure of the position detection system is complicated, the apparatus weight is heavy, and it is expensive. Therefore, there is a problem that it is not suitable for a field experiment such as a nondestructive inspection device for a concrete structure.
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide an iron-based material position detection device suitable for use in a concrete structure or the like that has a simple structure, a light weight, and a low cost. To do.
本発明の鉄系材料位置検出装置は、例えば図４、図５に示すように、鉄系材料（１０）の埋設された場所に移動可能に設けられる一個の送信コイル（２）と、計測基線方向に一定間隔（Ｌ）で置かれる第１及び第２の磁気センサ（３ａ、３ｂ）と、この送信コイルの近傍に置かれる第３の磁気センサ（３ｃ）と、この送信コイルに駆動信号を供給する駆動回路（４）と、前記第１及び第２の磁気センサの前記駆動信号成分に対応する検出信号を入力して、当該検出信号の振幅から、前記第１及び第２の磁気センサと前記送信コイルとの距離（Ｒ１、Ｒ２）を演算する距離演算手段（１２）と、前記計測基線方向の一定間隔（Ｌ）と、第１及び第２の磁気センサと前記送信コイルとの距離（Ｒ１、Ｒ２）から、前記計測基線方向（ｘ）とこの計測基線方向と直交する方向（ｙ）の座標成分を次式で演算する座標成分演算手段（１４）と、前記第３の磁気センサの検出信号を入力して、前記第３の磁気センサの近傍に前記鉄系材料が存在するか、判定する鉄系材料判定手段（１６）とを備え、前記鉄系材料判定手段で前記第３の磁気センサの近傍に前記鉄系材料が存在すると判定された場合の、前記鉄系材料の存在位置として前記座標成分演算手段で演算された座標を用いることを特徴とする。 As shown in FIGS. 4 and 5, for example, the iron-based material position detection device of the present invention includes a single transmission coil (2) movably provided at a place where an iron-based material (10) is embedded, and a measurement baseline. The first and second magnetic sensors (3a, 3b) placed at regular intervals (L) in the direction, the third magnetic sensor (3c) placed in the vicinity of the transmission coil, and a drive signal to the transmission coil A drive circuit (4) to be supplied and a detection signal corresponding to the drive signal component of the first and second magnetic sensors are input, and the first and second magnetic sensors are detected from the amplitude of the detection signal. Distance calculating means (12) for calculating the distance (R1, R2) from the transmission coil, a constant interval (L) in the measurement baseline direction, and the distance between the first and second magnetic sensors and the transmission coil ( R1, R2) from the measurement baseline direction (x) and this The coordinate component calculation means (14) for calculating the coordinate component in the direction (y) orthogonal to the base line direction by the following equation and the detection signal of the third magnetic sensor are input, and in the vicinity of the third magnetic sensor An iron-based material determining means (16) for determining whether the iron-based material exists, and when the iron-based material determining means determines that the iron-based material is present in the vicinity of the third magnetic sensor The coordinates calculated by the coordinate component calculation means are used as the location of the iron-based material.
本発明の鉄系材料位置検出装置は、送信コイル（２）は、鉄系材料（１０）の埋設された場所に移動可能に設けられると共に、送信コイル内に交流電流が流れたときに、磁場を生成する。駆動回路（４）は送信コイル内に交流電流を供給する。第１及び第２の磁気センサ（３ａ、３ｂ）、距離演算手段（１２）および座標成分演算手段（１４）によつて、送信コイルの位置する座標成分（Ｘ、Ｙ）を演算する。第３の磁気センサ（３ｃ）と鉄系材料判定手段（１６）によって、第３の磁気センサの近傍に鉄系材料が存在するか否か判定する。 In the iron-based material position detection device according to the present invention, the transmission coil (2) is movably provided at a place where the iron-based material (10) is embedded, and a magnetic field is generated when an alternating current flows in the transmission coil. Is generated. The drive circuit (4) supplies an alternating current into the transmission coil. The first and second magnetic sensors (3a, 3b), the distance calculation means (12), and the coordinate component calculation means (14) calculate the coordinate components (X, Y) where the transmission coil is located. The third magnetic sensor (3c) and the iron-based material determination means (16) determine whether or not an iron-based material exists in the vicinity of the third magnetic sensor.
本発明の鉄系材料位置検出装置において、好ましくは、前記座標成分演算手段の演算式は、下記の（１）、（２）式であるとよい。
本発明の鉄系材料位置検出装置において、好ましくは、前記送信コイル位置と前記第３の磁気センサ位置とのオフセット量は、前記鉄系材料の検知対象となる外径よりも小さな値であるとよい。
本発明の鉄系材料位置検出装置において、好ましくは、前記駆動回路の駆動信号は、周波数が１０Ｈｚから１ＭＨｚであるとよい。周波数が１０Ｈｚ以下の場合は、環境ノイズが大きく影響して、磁気センサ（３ａ、３ｂ、３ｃ）の感度が低下する。周波数が１ＭＨｚを超える場合は、コンクリート中の水分率が影響する可能性がある。
In the iron-based material position detection device of the present invention, preferably, the offset amount between the transmission coil position and the third magnetic sensor position is a value smaller than the outer diameter to be detected by the iron-based material. Good.
In the iron-based material position detection device of the present invention, preferably, the drive signal of the drive circuit has a frequency of 10 Hz to 1 MHz. When the frequency is 10 Hz or less, environmental noise greatly affects the sensitivity of the magnetic sensors (3a, 3b, 3c). When the frequency exceeds 1 MHz, the moisture content in the concrete may be affected.
本発明の鉄系材料位置検出装置によれば、計測基線方向に一定間隔で置かれる第１及び第２の磁気センサによって検出される信号の振幅から、検知対象となる鉄系材料の位置を示す座標成分をリアルタイムで算出することができる。これはフィールド実験のために非常に適している。 According to the iron-based material position detection device of the present invention, the position of the iron-based material to be detected is indicated from the amplitudes of the signals detected by the first and second magnetic sensors placed at regular intervals in the measurement baseline direction. Coordinate components can be calculated in real time. This is very suitable for field experiments.
まず、本発明の前提問題として、一次元位置検出システムを検討する。
図１は、一次元位置検出システムの原理を示す全体構成図である。送信コイル２は、移動対象物１に取り付けられている。移動対象物１は任意のもので良いが、磁性材料の場合には送信コイル２から磁気センサ３に放射される電磁波を遮蔽することのないような、形状とする。送信コイル２は、交流磁場を生成するために使用される。
送信コイル２の巻き数は、例えば１０から５００の範囲が好ましく、送信コイル２の直径は１ｃｍから２０ｃｍであるとよい。送信コイル２と移動対象物１は、一緒に移動する。送信コイル２の巻き数が１０以下の場合は、駆動ＡＣ電流が大きくなり、駆動回路４に大出力の電気回路が必要となって、駆動回路４の構成が複雑になる。送信コイル２の巻き数が５００を超える場合は、環境ノイズの影響が増大する。この実施例では、送信コイル２の巻き数として１００を用いた。
送信コイル２の直径が１ｃｍ以下の場合は、位置検出システムの測定範囲が狭くなりすぎる。送信コイル２の直径が２０ｃｍを超える場合は、位置検出システムの測定精度が劣化する。この実施例では、送信コイル２の直径として１０ｃｍを用いた。
First, as a premise problem of the present invention, a one-dimensional position detection system is examined.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing the principle of a one-dimensional position detection system. The transmission coil 2 is attached to the moving object 1. The moving object 1 may be arbitrary, but in the case of a magnetic material, the moving object 1 has a shape that does not shield the electromagnetic wave radiated from the transmission coil 2 to the magnetic sensor 3. The transmission coil 2 is used to generate an alternating magnetic field.
The number of turns of the transmission coil 2 is preferably in the range of 10 to 500, for example, and the diameter of the transmission coil 2 is preferably 1 cm to 20 cm. The transmission coil 2 and the moving object 1 move together. When the number of turns of the transmission coil 2 is 10 or less, the drive AC current becomes large, and a high output electric circuit is required for the drive circuit 4, and the configuration of the drive circuit 4 becomes complicated. When the number of turns of the transmission coil 2 exceeds 500, the influence of environmental noise increases. In this embodiment, 100 is used as the number of turns of the transmission coil 2.
When the diameter of the transmission coil 2 is 1 cm or less, the measurement range of the position detection system becomes too narrow. When the diameter of the transmission coil 2 exceeds 20 cm, the measurement accuracy of the position detection system deteriorates. In this embodiment, 10 cm is used as the diameter of the transmission coil 2.
駆動回路４から供給されるＡＣ電流は、送信コイル２に流れて、送信コイル２に交流磁界を発生させるもので、例えば１ｍＡから２００ｍＡまでの範囲が好ましい。駆動回路４から供給されるＡＣ電流が１ｍＡ以下の場合は、ノイズの影響を受けて正確な測定が困難になる。ＡＣ電流が２００ｍＡを超える場合は、駆動回路４が大出力化すると共に駆動周波数が１００ｋＨｚ以上を超える高周波数の場合には送信コイル２での発熱が増大するという不都合がある。この実施例では、駆動回路４から供給されるＡＣ電流として２０ｍＡを用いた。このＡＣ電流は、周波数帯域が例えば１０Ｈｚから１ＭＨｚの範囲から選ばれるとよく、特に好ましくは１ｋＨｚから１００ｋＨｚの範囲がよい。 The AC current supplied from the drive circuit 4 flows into the transmission coil 2 and generates an AC magnetic field in the transmission coil 2, and is preferably in the range of 1 mA to 200 mA, for example. When the AC current supplied from the drive circuit 4 is 1 mA or less, accurate measurement becomes difficult due to the influence of noise. When the AC current exceeds 200 mA, the drive circuit 4 has a large output, and when the drive frequency is a high frequency exceeding 100 kHz, there is a disadvantage that heat generation in the transmission coil 2 increases. In this embodiment, 20 mA was used as the AC current supplied from the drive circuit 4. The AC current may be selected from a frequency band of, for example, 10 Hz to 1 MHz, and particularly preferably in a range of 1 kHz to 100 kHz.
磁気センサ３は、送信コイル２によって生成される交流磁界を検出するもので、例えば誘導コイルセンサ、ホールセンサ、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサ又は他の磁気センサが用いられる。磁気センサ３は固定されており、移動しない。磁気センサ３で得られる受信信号の振幅から、送信コイル２と磁気センサ３との距離を算出することができる。受信信号振幅の距離減衰と、距離との関係には、適宜の理論式や経験式を用いることが出来、振幅 The magnetic sensor 3 detects an alternating magnetic field generated by the transmission coil 2, and for example, an induction coil sensor, a Hall sensor, an anisotropic magnetoresistive (AMR) sensor, a giant magnetoresistive (GMR) sensor, or another magnetic sensor. Is used. The magnetic sensor 3 is fixed and does not move. The distance between the transmission coil 2 and the magnetic sensor 3 can be calculated from the amplitude of the reception signal obtained by the magnetic sensor 3. An appropriate theoretical or empirical formula can be used for the relationship between the distance attenuation of the received signal amplitude and the distance.
図２は、信号振幅と距離の関係を示している。良く知られているように、波面が球面状に伝播する点音源に関しては、距離の二乗に比例して信号振幅が減少する。ここでは、距離１００ｍｍのとき相対信号振幅が０．４であり、距離２００ｍｍのとき相対信号振幅が０．０４であり、距離４００ｍｍのとき相対信号振幅が０．００５となっている。 FIG. 2 shows the relationship between signal amplitude and distance. As is well known, the signal amplitude decreases in proportion to the square of the distance for a point sound source whose wavefront propagates in a spherical shape. Here, the relative signal amplitude is 0.4 when the distance is 100 mm, the relative signal amplitude is 0.04 when the distance is 200 mm, and the relative signal amplitude is 0.005 when the distance is 400 mm.
次に、本発明の前提問題として、二次元位置検出システムを検討する。
図３は、２次元位置検出システムの全体構成図を示している。送信コイル２は、移動対象物１に取り付けられている。送信コイル２と移動対象物１は、一緒に移動する。２つの磁気センサ３ａ、３ｂが使用される。磁気センサ３ａの位置は、座標系の原点である。磁気センサ３ａ、３ｂとを結ぶ線をＸ軸と考える。磁気センサ３ａ、３ｂ間の距離はＬであり、計測基線方向の一定間隔になっている。磁気センサ３ａの信号振幅から、コイル２と磁気センサ３ａとの距離Ｒ１を求めることができる。磁気センサ３ｂの信号振幅から、コイル２と磁気センサ３ｂとの間の距離Ｒ２を得ることができる。移動対象物１（Ｘ、Ｙ）の位置は以下の式で計算することができる。
FIG. 3 shows an overall configuration diagram of the two-dimensional position detection system. The transmission coil 2 is attached to the moving object 1. The transmission coil 2 and the moving object 1 move together. Two magnetic sensors 3a, 3b are used. The position of the magnetic sensor 3a is the origin of the coordinate system. A line connecting the magnetic sensors 3a and 3b is considered as the X axis. The distance between the magnetic sensors 3a and 3b is L, which is a constant interval in the measurement baseline direction. The distance R1 between the coil 2 and the magnetic sensor 3a can be obtained from the signal amplitude of the magnetic sensor 3a. The distance R2 between the coil 2 and the magnetic sensor 3b can be obtained from the signal amplitude of the magnetic sensor 3b. The position of the moving object 1 (X, Y) can be calculated by the following equation.
続いて、本発明の一実施例を示す鉄系材料位置検出装置を説明する。
図４は、本発明の一実施例を示す鉄系材料位置検出装置としての位置検出システムを有する鉄筋検出装置の構成図を示している。なお、図４において、前記図１、図３と同一作用をするものには同一符号を付して、説明を省略する。
この実施例では、送信コイル２は、位置検出用の励起コイルであると共に、鉄筋検出用の励起コイルとしても使用されている。信号発生器４の交流電流出力は、ＡＣ磁場を生成するために送信コイル２へ送信されているもので、この実施例では、駆動周波数として４ｋＨｚを用いた。磁気センサ３ｃは、送信コイル２（又は励磁コイル）の中心に配置され、コンクリート９中の鉄筋８によって誘導される磁界を測定するために使用されている。磁気センサ３ａ、３ｂは、送信コイル２の座標位置を取得するために使用されている。磁気センサ３ｃは、コンクリート中の鉄筋を検出するために使用されている。
Subsequently, an iron-based material position detecting device showing an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4: has shown the block diagram of the reinforcing bar detection apparatus which has a position detection system as a ferrous material position detection apparatus which shows one Example of this invention. 4 that have the same functions as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In this embodiment, the transmission coil 2 is an excitation coil for position detection and is also used as an excitation coil for reinforcing bar detection. The alternating current output of the signal generator 4 is transmitted to the transmission coil 2 in order to generate an AC magnetic field, and in this embodiment, 4 kHz was used as the drive frequency. The magnetic sensor 3 c is arranged at the center of the transmission coil 2 (or excitation coil) and is used to measure the magnetic field induced by the reinforcing bar 8 in the concrete 9. The magnetic sensors 3 a and 3 b are used for acquiring the coordinate position of the transmission coil 2. The magnetic sensor 3c is used for detecting a reinforcing bar in concrete.
磁気センサ３ａ、３ｂ及び３ｃの出力信号は、増幅器５ａ、５ｂ及び５ｃに送られ、その後、ＡＤ基板６へ送られる。ＡＤ基板６には、アナログ・デジタル変換器が搭載されており、増幅器５ａ、５ｂ及び５ｃからのアナログ信号が、必要な精度の桁数を有するデジタル信号に変換される。アナログ・デジタル変換器には、例えば１６ビットや２４ビットの適宜の精度の機器が用いられる。 The output signals of the magnetic sensors 3a, 3b and 3c are sent to the amplifiers 5a, 5b and 5c, and then sent to the AD board 6. An analog / digital converter is mounted on the AD board 6, and analog signals from the amplifiers 5 a, 5 b, and 5 c are converted into digital signals having a required number of digits. For the analog / digital converter, for example, a device with appropriate accuracy of 16 bits or 24 bits is used.
演算プロセッサ７は、データ収集およびデータ計算を行うために使用されており、結果をリアルタイムで表示することができる。演算プロセッサ７には、例えばパソコンＰＣや数値演算用のコンピュータが用いられる。演算プロセッサ７の機能には、例えば図５に示すように、距離演算手段１２、座標成分演算手段１４、鉄系材料判定手段１６および鉄筋位置表示装置１８が設けられている。
鉄筋８は、測定対象となる鉄系材料である。コンクリート９は圧縮に強い材料で、埋設された鉄筋８が引張に強いため、鉄筋コンクリートは複合材料として圧縮と引張に強い優れた材料になっている。
The arithmetic processor 7 is used for data collection and data calculation, and can display the result in real time. For example, a personal computer PC or a computer for numerical calculation is used for the arithmetic processor 7. For example, as shown in FIG. 5, the function of the arithmetic processor 7 includes a distance calculating means 12, a coordinate component calculating means 14, a ferrous material determining means 16, and a reinforcing bar position display device 18.
The reinforcing bar 8 is a ferrous material to be measured. Since the concrete 9 is a material resistant to compression and the embedded reinforcing bar 8 is strong against tension, the reinforced concrete is an excellent material resistant to compression and tension as a composite material.
距離演算手段１２は、第１及び第２の磁気センサ３ａ、３ｂの駆動信号成分に対応する検出信号を入力して、当該検出信号の振幅から、第１及び第２の磁気センサ３ａ、３ｂと送信コイル２との距離（Ｒ１、Ｒ２）を演算する。座標成分演算手段１４は、計測基線方向の一定間隔（Ｌ）と、第１及び第２の磁気センサ３ａ、３ｂと送信コイル２との距離（Ｒ１、Ｒ２）から、計測基線方向（ｘ）とこの計測基線方向と直交する方向（ｙ）の座標成分を前出の（１）、（２）式で演算する。鉄系材料判定手段１６は、第３の磁気センサ３ｃの検出信号を入力して、第３の磁気センサ３ｃの近傍に鉄系材料が存在するか、判定する。鉄筋位置表示装置１８は、鉄系材料が存在する位置を示す２Ｄ画像をリアルタイムで表示する。 The distance calculation means 12 inputs a detection signal corresponding to the drive signal components of the first and second magnetic sensors 3a and 3b, and determines the first and second magnetic sensors 3a and 3b from the amplitude of the detection signal. The distance (R1, R2) from the transmission coil 2 is calculated. The coordinate component calculation means 14 calculates the measurement baseline direction (x) from the constant interval (L) in the measurement baseline direction and the distances (R1, R2) between the first and second magnetic sensors 3a, 3b and the transmission coil 2. The coordinate component in the direction (y) orthogonal to the measurement baseline direction is calculated by the above-described equations (1) and (2). The iron-based material determination unit 16 inputs a detection signal of the third magnetic sensor 3c and determines whether or not an iron-based material exists in the vicinity of the third magnetic sensor 3c. The reinforcing bar position display device 18 displays in real time a 2D image indicating the position where the iron-based material is present.
図５は、位置検出システムを有する鉄筋検出のブロック図を示す。距離演算手段１２によって、磁気センサ３ａの信号振幅及び図２から、送信コイル２とセンサ３ａとの距離Ｒ１が得られる。これ同時に、距離演算手段１２によって、磁気センサ３ｂの信号振幅及び図２から、送信コイル２とセンサ３ｂとの間の距離Ｒ２が得られる。次に、座標成分演算手段１４では、式（１）及び（２）を用いて、計測基線方向ｘおよびこの計測基線方向と直交する方向ｙの座標（Ｘ、Ｙ）を計算できる。鉄系材料判定手段１６では、磁気センサ３ｃを用いて、鉄筋の磁気応答を測定する。鉄筋位置表示装置１８によって、鉄筋８が存在する位置を示す２Ｄ画像をリアルタイムで表示できる。また、位置情報を含むデータは、実験後のデータ処理用に保存される。 FIG. 5 shows a block diagram of reinforcing bar detection with a position detection system. The distance calculation means 12 obtains the distance R1 between the transmission coil 2 and the sensor 3a from the signal amplitude of the magnetic sensor 3a and FIG. At the same time, the distance calculation means 12 obtains the distance R2 between the transmission coil 2 and the sensor 3b from the signal amplitude of the magnetic sensor 3b and FIG. Next, the coordinate component calculation means 14 can calculate the coordinates (X, Y) of the measurement baseline direction x and the direction y orthogonal to the measurement baseline direction using the equations (1) and (2). The iron-based material determination means 16 measures the magnetic response of the reinforcing bar using the magnetic sensor 3c. The rebar position display device 18 can display a 2D image showing the position where the rebar 8 is present in real time. In addition, data including position information is stored for data processing after the experiment.
図６は、手で送信コイルを移動させることで走査される時の、磁気センサ３ｃで受信される鉄筋の信号の一例を示している。磁気センサ３ｃを鉄筋の径方向に移動させる幅を、例えば３００ｍｍとし、鉄筋が１７０ｍｍ程度の位置に中心部があるとする。鉄筋中心部から離れた距離５０ｍｍや３００ｍｍでは、磁気センサ３ｃの信号振幅は３．３１Ｖになっている。これに対して、鉄筋中心部に最も近い距離１７０ｍｍでは、磁気センサ３ｃの信号振幅は最大値の３．４１Ｖになっている。また、鉄筋中心部から±２０ｍｍの距離１５０ｍｍと１９０ｍｍでは、磁気センサ３ｃの信号振幅は３．３８Ｖになっている。 FIG. 6 shows an example of a reinforcing bar signal received by the magnetic sensor 3c when scanning is performed by moving the transmission coil by hand. Assume that the width for moving the magnetic sensor 3c in the radial direction of the reinforcing bar is, for example, 300 mm, and the central part is at a position where the reinforcing bar is about 170 mm. At a distance of 50 mm or 300 mm away from the center of the reinforcing bar, the signal amplitude of the magnetic sensor 3c is 3.31V. On the other hand, the signal amplitude of the magnetic sensor 3c is the maximum value of 3.41 V at a distance of 170 mm closest to the center of the reinforcing bar. Further, the signal amplitude of the magnetic sensor 3c is 3.38 V at distances of 150 mm and 190 mm, which are ± 20 mm from the center of the reinforcing bar.
図７は、手で送信コイルを移動走査する場合の鉄筋測定値の２Ｄグラフを示している。鉄筋の位置を表示することができる。移動速度は、例えば１〜１００ｃｍ／秒がよく、さらに好ましくは２〜５０ｃｍ／秒であるとよい。測定時間は、１計測点当たり０．０１〜０．５秒程度がよく、さらに好ましくは０．０５〜０．２秒程度がよい。
鉄筋の位置は、Ｘ方向では８０ｍｍから１２０ｍｍの範囲で信号が強く、７０ｍｍから８０ｍｍならびに１２０ｍｍから１３０ｍｍの範囲で信号が次の順位で強くなっている。Ｙ方向では、１０ｍｍから７０ｍｍの範囲で信号が強くなっている。
FIG. 7 shows a 2D graph of reinforcing bar measurement values when the transmission coil is moved and scanned by hand. The position of the reinforcing bar can be displayed. The moving speed is, for example, preferably 1 to 100 cm / second, more preferably 2 to 50 cm / second. The measurement time is preferably about 0.01 to 0.5 seconds per measurement point, more preferably about 0.05 to 0.2 seconds.
As for the position of the reinforcing bar, the signal is strong in the range of 80 mm to 120 mm in the X direction, and the signal is strong in the next order in the range of 70 mm to 80 mm and 120 mm to 130 mm. In the Y direction, the signal is strong in the range of 10 mm to 70 mm.
なお、上記の実施の形態では、鉄系材料位置検出装置では、送信コイルと励磁コイルを兼用する場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、送信コイルと励磁コイルを別々に設けても良い。 In the above-described embodiment, the iron-based material position detection device shows a case where the transmission coil and the excitation coil are used together. However, the present invention is not limited to this, and the transmission coil and the excitation coil are used. It may be provided separately.
本発明の鉄系材料位置検出装置によれば、構造が単純で、装置重量が軽く、かつ低コストであり、鉄筋コンクリート構造物の非破壊検査装置等に用いて好適である。 According to the iron-based material position detection apparatus of the present invention, the structure is simple, the apparatus weight is light, and the cost is low, and it is suitable for use in a non-destructive inspection apparatus for a reinforced concrete structure.
１ 移動対象物
２ 送信コイル
３ａ、３ｂ 第１及び第２の磁気センサ
３ｃ 第３の磁気センサ
４ 駆動回路（信号発生器）
５ 増幅器
６ ＡＤ基板
７ 演算プロセッサ
８ 鉄系材料（鉄筋）
９ コンクリート
１２ 距離演算手段
１４ 座標成分演算手段
１６ 鉄系材料判定手段
Ｌ 計測基線方向の一定間隔
Ｒ１ 第１の磁気センサと送信コイルとの距離
Ｒ２ 第２の磁気センサと送信コイルとの距離
ｘ 計測基線方向の座標
ｙ 計測基線方向と直交する方向の座標
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Moving object 2 Transmission coil 3a, 3b 1st and 2nd magnetic sensor 3c 3rd magnetic sensor 4 Drive circuit (signal generator)
5 Amplifier 6 AD board 7 Arithmetic processor 8 Ferrous material (rebar)
9 Concrete 12 Distance calculation means 14 Coordinate component calculation means 16 Iron-based material determination means L Constant distance R1 in the measurement baseline direction R2 Distance between the first magnetic sensor and the transmission coil R2 Distance x between the second magnetic sensor and the transmission coil Measurement Baseline direction coordinate y Coordinate in the direction perpendicular to the measurement baseline direction
Claims (4)
計測基線方向に一定間隔（Ｌ）で置かれる第１及び第２の磁気センサと、
この送信コイルの近傍に置かれる第３の磁気センサと、
この送信コイルに駆動信号を供給する駆動回路と、
前記第１及び第２の磁気センサの前記駆動信号成分に対応する検出信号を入力して、当該検出信号の振幅から、前記第１及び第２の磁気センサと前記送信コイルとの距離（Ｒ１、Ｒ２）を演算する距離演算手段と、
前記計測基線方向に一定間隔（Ｌ）と、第１及び第２の磁気センサと前記送信コイルとの距離（Ｒ１、Ｒ２）から、前記計測基線方向（ｘ）とこの計測基線方向と直交する方向（ｙ）の座標成分（Ｘ、Ｙ）を演算する座標成分演算手段と、
前記第３の磁気センサの検出信号を入力して、前記第３の磁気センサの近傍に前記鉄系材料が存在するか、判定する手段とを備え、
前記鉄系材料判定手段で前記第３の磁気センサの近傍に前記鉄系材料が存在すると判定された場合の、前記鉄系材料の存在位置として前記座標成分演算手段で演算された座標を用いることを特徴とする鉄系材料位置検出装置。 One transmission coil provided movably in a place where an iron-based material is buried;
First and second magnetic sensors placed at regular intervals (L) in the measurement baseline direction;
A third magnetic sensor placed in the vicinity of the transmission coil;
A drive circuit for supplying a drive signal to the transmission coil;
A detection signal corresponding to the drive signal component of the first and second magnetic sensors is input, and a distance (R1, R2) between the first and second magnetic sensors and the transmission coil is determined from the amplitude of the detection signal. Distance calculating means for calculating R2);
The measurement baseline direction (x) and the direction orthogonal to the measurement baseline direction from the fixed interval (L) in the measurement baseline direction and the distances (R1, R2) between the first and second magnetic sensors and the transmission coil. Coordinate component calculation means for calculating the coordinate component (X, Y) of (y);
Means for inputting a detection signal of the third magnetic sensor and determining whether the iron-based material exists in the vicinity of the third magnetic sensor;
The coordinates calculated by the coordinate component calculation means are used as the position where the iron-based material is present when the iron-based material determination means determines that the iron-based material is present in the vicinity of the third magnetic sensor. An iron-based material position detector.
The iron-based material position detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the drive signal of the drive circuit has a frequency of 10 Hz to 1 MHz.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2016
- 2016-07-13 JP JP2016138437A patent/JP2018009862A/en active Pending
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