JP2018091685A - 検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被測定対象物の品質の検査が簡便で容易な検査装置および検査方法を提供する。【解決手段】被測定対象物１００であるコンクリート１０１に接着剤１０２によって固着されたアンカーボルト１０３（いわゆる、あと施工アンカーボルト）に押接して検査信号に応じて被測定対象物１００を加振するとともに該被測定対象物１００からの振動を受信信号として出力する磁歪振動子３４を有する検査プローブ３０と、上記検査プローブに結合され、上記受信信号から上記検査信号の信号成分を低減した信号を出力信号として出力する信号処理部４０と、を備える装置１０が提供される。さらに検査方法も開示する。【選択図】図１

Description

本発明は、検査装置および検査方法に関し、特に、被測定対象物に打撃あるいは振動等を与えて、被測定対象物の品質を検査する装置およびその検査の方法に関する。

コンクリート構造物において、内部の欠陥やコンクリートの品質を検査したり、コンクリートに構造物を固定するために使用されるあと施工アンカーボルトの品質の検査が行われている。また、コンクリート構造物は老朽化が様々な原因で起こるため、定期的な検査が必要となっている。

アンカーボルトの打音検査では、検査用のハンマーでアンカーボルトの突出部を叩き、その際の打音の違いから品質を判定しているが、叩き方や打音の聞き分けに熟練を要する。また、健全なアンカーボルトと強度不足のアンカーボルトでは打音の類似性が高く、正常・異常の判定が困難である。

特許文献１では、測定対象物を加振する加振部と測定対象物からの反射波を受信する受信部を設けた検査装置を開示している。

国際公開第０２／０１６９２５号公報

しかしながら、特許文献１の検査装置では、測定対象物を加振する加振部と測定対象物からの反射波を受信する受信部を同時に適正に測定対象物に押し付けるための押し付け機構が必要となり、検査装置の構造が複雑になり、その操作方法も困難化するという問題が生じる。本発明の一つの目的は、被測定対象物の品質の検査が簡便で容易な検査装置および検査方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、被測定対象物に押接して検査信号に応じて被測定対象物を加振するとともに該被測定対象物からの振動を受信信号として出力する磁歪振動子を有する検査プローブと、上記検査プローブに結合され、上記受信信号から上記検査信号の信号成分を低減した信号を出力信号として出力する信号処理部と、を備える装置が提供される。

上記態様によれば、一つの磁歪振動子を有する検査プローブで、被測定対象物の加振と被測定対象物の振動の検出を行うことが可能になり、被測定対象物の品質の検査が簡便で容易になる。

本発明の他の態様によれば、磁歪振動子を有する検査プローブを被測定対象物に押接して、検査信号に応じて上記磁歪振動子によって被測定対象物を加振するステップと、上記加振を行いながら該被測定対象物からの振動を上記検査プローブの磁歪振動子が受信信号として出力するステップと、上記受信信号から上記検査信号の信号成分を低減して出力信号として出力するステップと、を含む方法が提供される。

上記態様によれば、被測定対象物に押接する検査プローブの磁歪振動子が、被測定対象物を加振するのと並行して被測定対象物の振動の検出を行うことが可能になり、一つの検査プローブで被測定対象物の品質の検査が簡便で容易になる。

本発明の一実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る検査装置の検査プローブの概略図である。 検査信号の例を示す波形図である。 本発明の一実施形態に係る検査装置の信号処理部の一例を示す図である。 差動増幅器の他の例を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る検査装置の信号処理部の他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る検査装置の信号処理部のその他の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る検査装置の検査プローブの他の例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例の接着系あと施工アンカーボルトの充填パターンを示す図である。 本発明の実施例のエネルギースペクトルの例を示す図である。 本発明の実施例の測定例を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る検査装置の構成を示すブロック図である。

図１を参照するに、本発明の一実施形態に係る検査装置１０は、検査信号生成部２０と、検査プローブ３０と、信号処理部４０と、判定部５０とを有している。検査プローブ３０は磁歪振動子３４を有しており、磁歪振動子３４は被測定対象物を加振し、この加振によって生じる被測定対象物の振動を受信する。なお、図１には検査装置１０の被測定対象物の一例である、コンクリート１０１に接着剤１０２によって固着されたアンカーボルト１０３（いわゆる、あと施工アンカーボルト）の被測定対象物１００が示されている。

検査信号生成部２０は、磁歪振動子３４を駆動するための検査信号を生成する信号生成器２２を有する。検査信号は周期的な信号であることが好ましい。これにより、後述する出力信号が連続的に得られ、判定部５０での高速フーリエ変換による波形解析が容易となる。信号生成器２２の出力部にアンプ２４を接続してもよい。アンプ２４により磁歪振動子３４を振動させるための電流を十分に供給できる。検査信号は、検査信号生成部２０から検査プローブ３０に出力する。

図２は本発明の一実施形態に係る検査装置の検査プローブの概略図である。

図２を参照するに、検査プローブ３０は、使用者が測定（検査）の際に保持可能な保持部３２と、先端に磁歪振動子３４と、他端にケーブル３６が設けられている。

保持部３２は、例えば、使用者が手に持って検査プローブ３０を使用する際に保持する部分である。ケーブル３６は、検査信号生成部２０および信号処理部４０に接続されており、検査信号が磁歪振動子３４に供給されるとともに磁歪振動子３４で生じた信号を信号処理部４０に供給する。

磁歪振動子３４は、その先端には磁歪材３５が設けられている。磁歪材３５には磁場が印加され、そのためにコイル（不図示）が設けられている。磁歪材３５の先端部３５ａが変位可能になっている。一方、磁歪材３５の後端部（不図示）は変位しないように固定されており、例えば、磁歪振動子３４の本体ケース３４ａに固定されている。磁歪材３５は、印加される磁場が変化すると、それに応じて伸縮する性質（いわゆる、磁歪あるいはジュール効果）を有している。磁歪材３５は、フェライト等の磁歪量の大きな磁性体が用いられる。磁歪振動子３４は、検査信号生成部２０から供給された検査信号によってそのコイルに流れる電流変化に応じて磁歪材３５が伸縮し、先端部３５ａが変位する。検査信号を磁歪振動子３４に供給すると、検査信号が周期的な波形である場合、磁歪材３５が伸縮を繰り返し、磁歪材３５の先端部３５ａが外向きに変位する動作と内向きに変位する動作が繰り返される。この動作は、検査プローブ３０をアンカーボルト１０３に押し当てた（あるいは、押接した）場合、アンカーボルト１０３を加振し、その振動がアンカーボルト１０３から接着剤１０２およびコンクリート１０１に伝達されることになる。このようにして、検査プローブ３０の振動が被測定対象物１００に伝達される。

図３は、検査信号の例を示す波形図である。

図３を参照するに、検査信号は、上述したように周期的な信号であることが好ましく、その周波数は、例えば、１０Ｈｚ〜５００Ｈｚである。周期的な信号を検査信号とすることで、連続的にアンカーボルト１０３を加振しながら、コンクリート１０１に接着剤１０２によって固着されたアンカーボルト１０３の被測定対象物１００の品質の情報を有する振動を、アンカーボルト１０３を介して連続的に磁歪振動子３４により受けることができるので、品質の判定が連続的に可能になり、また、高速フーリエ変換によるエネルギースペクトルを用いた品質の判定が容易になる。

検査信号は、特に、鋸波（図３（ａ））、あるいはパルス波（図３（ｂ））であることが好ましい。検査信号が鋸波である場合は、図２に示す磁歪振動子３４の磁歪材３５の先端部３５ａが外向きに変位する速度が、内向きに変位する速度よりも大きくなるように設定することが好ましい。このために、図３（ａ）に示す波形の時間ｔに対する電圧Ｖの傾きの絶対値が大きい部分ＳＴ１を磁歪材３５の先端部３５ａが外向きに変位する動作になるように設定し、その傾きの絶対値が部分ＳＴ１よりも小さい部分ＳＴ２を先端部３５ａが内向きに変位するように設定する。この設定は検査信号の極性によって設定してもよく、検査信号生成部２０から磁歪振動子３４までの接続の極性によって設定してもよい。検査信号がパルス波の場合は、波形の立上りおよび立下りと、磁歪振動子３４の磁歪材３５の先端部３５ａの変位との関係は、いずれでもよい。

図１および図２を再び参照するに、検査プローブ３０は、アンカーボルト１０３に押接して加振している状態で、加振によって生じる被測定対象物１００の振動がアンカーボルト１０３を介して磁歪振動子３４の磁歪材３５に伝達されることで検出を行う。この振動は、アンカーボルト１０３の固着状態、つまり、アンカーボルト１０３の健全性やコンクリート１０１の欠陥、つまり被測定対象物１００の品質に応じて変化する。この振動が磁歪材３５の先端部３５ａに伝達され、磁歪材３５が伸縮する。磁歪材３５が伸縮すると、磁歪材３５から磁場が生じる（いわゆる、逆磁歪あるいはビラリ効果）。この生じた磁場によって磁歪振動子３４の図示されないコイルに起電力が生じる。この起電力による信号が被測定対象物１００の品質（あるいはアンカーボルト１０３の健全性）の情報を有している。この信号が磁歪振動子３４から出力される。

検査プローブ３０は、所定の重量を有する重り部３８が設けられてもよい。これにより、検査プローブ３０の慣性質量が増加し、加振の際に、磁歪振動子３４の磁歪材３５の振動が、アンカーボルト１０３等の被測定対象物１００に有効に伝達されるとともに、その振動（加振）に応じて生じる被測定対象物１００の振動が磁歪振動子３４に有効に伝達される。重り部３８の先端部３８ａと磁歪振動子３４の後端部３４ｂとは、直接接触していることが好ましい。磁歪材３５の振動がアンカーボルト１０３等の被測定対象物１００に、より有効に伝達され、その振動（加振）に応じて生じる被測定対象物１００の振動が磁歪振動子３４により有効に伝達される。重り部３８は、使用者が保持可能な重さであることが好ましく、例えば、６００グラムである。重り部３８は、例えば、真鍮、ステンレス等の金属棒を保持部３２の内部に設けてもよく、保持部３２の一部に露出してもよく、保持部３２の全体が重り部３８でもよい。

信号処理部４０は、被測定対象物１００の振動によって生じた磁歪振動子３４の信号から磁歪振動子３４に入力された検査信号の成分を低減する。すなわち、磁歪振動子３４には検査信号が入力されており、その検査信号の信号成分を低減する。信号処理部４０は、検査信号の成分を低減できる点で、磁歪振動子３４を含むブリッジ回路であることが好ましく、さらにはホイートストーンブリッジ回路が好ましく、またさらにはマクスウェルブリッジ回路であることが好ましい。

図４は、本発明の一実施形態に係る検査装置の信号処理部の一例を示す図である。

図４を参照するに、信号処理部４０は、磁歪振動子３４、３つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびコンデンサＣ２を含むマクスウェルブリッジ回路４２と、差動増幅器４３とを有する。マクスウェルブリッジ回路４２の平衡をとるため、すなわち、Ｐ−Ｑ間に発生する電圧（電位差）０（零）にするために、下記の式を満足するように抵抗Ｒ１およびＲ２の抵抗値を設定する。

Ｒ１＝Ｌ_x／（Ｃ２×Ｒ３）・・・・・（１）
Ｒ２＝Ｒ１×Ｒ３／Ｒ_x ・・・・・・（２）
ここで、Ｌ_x、Ｒ_xは、それぞれ磁歪振動子３４のインピーダンスのインダクタンス成分、抵抗成分であり、Ｒ１〜Ｒ３は、抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値であり、Ｃ２は、コンデンサＣ２の静電容量である。

このように設定することで、検査プローブ３０を使用している際に、Ｐ−Ｑ間において、検査信号の信号成分が低減され、被測定対象物１００の振動によって生じた磁歪振動子３４の信号が主に得られるようになる。このため、判定部５０でのアンカーボルト１０３の健全性やコンクリート１０１の欠陥の判定が容易となり、その判定の精度が向上する。Ｐ−Ｑ間の信号（電位差）が差動増幅器４４に供給される。

さらに、上記式（１）および式（２）の条件を満足するように抵抗値を設定後に、検査信号を磁歪振動子３４に入力し、検査プローブ３０を被測定対象部に押接しない状態で、信号処理部４０の出力信号をオシロスコープやＦＦＴアナライザでモニターにしながら、検査信号の成分を低減するように、抵抗Ｒ１およびＲ２の少なくとも一つの抵抗値を調整あるいは微調整してもよい。これにより、Ｐ−Ｑ間において、検査信号の信号成分が低減できる。

差動増幅器４４は、マクスウェルブリッジ回路４２のＰ−Ｑ間の信号を増幅して出力信号として出力する。

差動増幅器４４は、図４に示すオペアンプが１段の回路でもよいが、図５に示すオペアンプが２段の差動増幅器４５でもよく、その他の差動増幅器も適宜選択できる。さらに、図６に示すように、信号処理回路１４０は、差動増幅器の代わりにトランス１４４を用いてもよい。Ｐ−Ｑ間にトランス１４４の１次側を接続して２次側からの信号を出力信号とする。

図７は、本発明の一実施形態に係る検査装置の信号処理部のその他の例を示す図である。

図７を参照するに、信号処理回路２４０は、マクスウェルブリッジ回路２４２の抵抗Ｒ２が可変抵抗であり、それ以外は図４に示す信号処理回路４０と同様の構成を有する。抵抗Ｒ２を可変抵抗にすることで、マクスウェルブリッジ回路２４２の平衡をとるための調整が容易化する。検査プローブ３０を長時間使用すると、磁歪振動子３４のコイルの温度が上昇し、その磁歪振動子３４のインピーダンスの抵抗成分（上記式（２）のＲ_x）が変化し、検査信号が出力信号に漏洩してくる。その際、抵抗Ｒ２の抵抗値の再調整が必要となるが、その再調整が容易になる。

この再調整は、検査信号を磁歪振動子３４に入力し、検査プローブ３０を被測定対象部に押接しない状態で、信号処理部４０の出力信号を計測してマイコン等の制御により、出力信号を低減するように自動で抵抗Ｒ２を調整してもよい。

また、抵抗Ｒ１を可変抵抗としてもよく、抵抗Ｒ１およびＲ２の双方を可変抵抗としてもよい。これにより、上述した抵抗Ｒ２を可変抵抗にした場合と同様の手法により同様の効果が得られる。

なお、図４、図６および図７の信号処理回路のコンデンサＣ１は、検査信号生成部２０からの検査信号の直流成分を遮断して交流成分を通過させるものである。

図１に戻り、判定部５０は、波形記録・解析機５２を含む。波形記録・解析機５２は、信号処理部４０から出力された出力信号を入力して、その波形を記録し、周波数変換、例えば、高速フーリエ変換を行ってスペクトルエネルギーを解析する。波形記録・解析機５２は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アナライザである。波形記録・解析機５２は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）上のソフトウェアによる高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アナライザを用いてもよい。出力信号の周波数変換後の所定の周波数成分の分布、該周波数成分のピークの周波数、およびそのエネルギー集中度のうち少なくとも一つに基づいて前記品質の良否を判定する。

例えば、図１に示すあと施工アンカーボルトの検査において、アンカーボルトの接着剤の充填が適正にされていて固着状態が良好である（つまり、健全である）場合に比べ、接着剤の充填が不適正な場合は、観測された信号は比較的低い周波数成分のスペクトルエネルギーが高くなったり、それぞれのピークが広がる傾向になることが判明した。このような知見から被測定対象物の品質を判定可能である。

判定部５０は機械学習部５４を有してもよい。機械学習部５４は、機械学習の手法により、被測定対象物１００の異常を見つけることができ、高精度な被測定対象物１００の品質の判定が可能となる。機械学習部５０は、コンピュータ、ディスプレイ、および波形記録・解析機５２との入出力インターフェースを有し、機械学習が可能なハードウェアおよびソフトウェアを備えていればよく、その構成は特に限定されない。

機械学習部５４は、予め、検査装置１０の波形記録・解析機５２から健全なアンカーボルト１０３に対する出力信号あるいはスペクトルエネルギーを教師データとして蓄積しておき、そのデータの特徴量を抽出する。特徴量は、例えば、上述したように、出力信号の周波数変換後の所定の周波数成分の分布、該周波数成分のピークの周波数、およびそのエネルギー集中度等の記述的な特徴を用いることができる。正常な固着状態および充填量のアンカーボルトの場合はバリエーションが少ないため、抽出される特徴ベクトルはＮ次元の特徴空間内で、ある限定された領域に集中して分布することになる。そのような分布を部分空間により近似し、正常部分空間を学習および形成する。

まず、主成分分析により主成分ベクトルを求める。主成分ベクトルＵは、自己相関行列Ｒを用いて、固有値問題を解くことで求まる。固有値行列Λ＝ｄｉａｇ（λ₁，・・・，λ_N）に基づいて、累積寄与率η_k（０以上1以下）がＣ（例えばＣ＝０.９９）となる次元までの固有ベクトルｕ₁，・・・ｕ_Kにより張られる空間を、正常部分空間として採用する。

このようにして得られた直交基底Ｕ_K＝［ｕ₁，・・・ｕ_K］によって張られる部分空間への射影子は、Ｐ＝Ｕ_kＵ^’ _kとして表され、それに対する直交補空間への射影子は、Ｉ_Nを単位行列として、Ｐ_⊥＝Ｉ_N−Ｐとなる。

あるアンカーボルトに対する出力信号から抽出した特徴量Ｘの正常部分空間への垂直距離ｄ_⊥は、直交補空間への射影成分で表される。この垂直距離ｄ_⊥を、正常なアンカーボルトからどれくらい離れているかの指標として、垂直距離ｄ_⊥が大きいほど、アンカーボルトの正常な状態からかけ離れていることになる。垂直距離ｄ_⊥の所定値を閾値（閾値情報）とすることで、アンカーボルトの固着状態および充填量が正常であるか否かを判定できる。

なお、機械学習部５４でその判定を行ってもよく、あるいは、機械学習部５４で設定した閾値を閾値情報として波形記録・解析機５２に供給して、波形記録・解析機５２がその判定を行ってもよい。

図８は、本発明の一実施形態に係る検査装置の検査プローブの他の例を示す概略図である。

図８を参照するに、検査プローブ１３０は、保持部１３２、磁歪振動子３４、振動伝達部１３７、およびケーブル３６を有し、さらに重り部３８を有してもよい。磁歪振動子３４、ケーブル３６、重り部３８は、図２に示す検査プローブ３０と同様の構成を有しており、詳細な説明を省略する。
保持部１３２は、磁歪振動子３４の本体ケース３４ａの外周部を覆うように延出し、振動伝達部１３７の基部１３７ａの外周面と当接して設けられている。これにより、磁歪振動子３４の振動が振動伝達部１３７に妨げなく伝達し、検査プローブ１３２から振動伝達部１３７が脱離することを回避できる。

振動伝達部１３７の基部１３７ａは、剛性の高い材料、例えば金属であることが好ましく、例えばステンレスの丸棒であり、その磁歪振動子３４側の端面１３７ｂは、磁歪振動子３４の磁歪材３５の先端部３５ａに接触している。基部１３７ａの端面１３７ｂと磁歪材３５の先端部３５ａは、磁歪材３５の振動が振動伝達部１３７に伝達される態様で接触していればよく、接着あるいは溶接されていてもよく、保持部１３２および磁歪振動子３４のバネ等で押さえつける力で押接されていてもよく、あるいは、使用者が測定（検査）時に負荷をかけることで押接されてもよい。好ましくは、重り部３８を設けて重り部３８の重量により押接されるようにしてもよい。

振動伝達部１３７の先端にホイール１３８が回転自在に設けられている。ホイール１３８は、剛性の高い材料、例えば金属であることが、振動を効率よく伝達する点で好ましい。
検査プローブ１３０は、ホイール１３８を被測定対象物の表面、例えばコンクリート構造物の表面に押接した状態で測定（検査）可能である。さらに、この状態で検査プローブ１３０を、ホイールを回転させながら図示された矢印方向（Ｄａ）に走査して測定（検査）することが可能である。

検査プローブ１３０は、検査信号により磁歪振動子３４を振動させ、その振動が振動伝達部１３７を介してホイール１３８から押接した被測定対象物（コンクリート構造物）を振動させるとともに、検査プローブ１３０を押接したまま走査して測定（検査）する。これにより、検査プローブ１３０を測定（検査）ごとに被測定対象物から離して移動させる必要がなくなり、間断なく測定（検査）が可能になり、被測定対象物に点在する欠陥１０１ａの検出が容易になる。

本実施形態によれば、検査プローブ３０、１３０の磁歪振動子３４が被測定対象物１００を加振するとともに、被測定対象物１００からの振動を受けることができるので、検査プローブ３０、１３０の操作が容易になり、検査プローブ３０、１３０の被測定対象物１００に対する押接状態を良好に容易に維持できる。また、本実施形態によれば、信号処理部４０、１４０、２４０が、被測定対象物１００の振動によって生じた磁歪振動子３４の信号から磁歪振動子３４を加振するために入力された検査信号の成分を低減するので、判定部５０でのアンカーボルト１０３の健全性やコンクリート１０１の欠陥の判定が容易になる。

図９は、本発明の一実施形態に係る検査方法を示すフローチャートである。以下、図９を参照しつつ本発明の一実施形態に係る検査方法を説明する。

最初に検査プローブ３０に検査信号を供給する（Ｓ１０１）。

次いで、検査プローブ３０を被測定対象物１００に押接し、磁歪振動子３４により被測定対象物を加振する（Ｓ１０２）。

Ｓ１０２と並行して、上記押接した検査プローブ３０の磁歪振動子３４により被測定対象物１００からの振動を受信信号として出力する（Ｓ１０３）。

次いで、上記受信信号から検査信号の成分を低減し、出力信号として出力する（Ｓ１０４）。

次いで、出力信号によって被測定対象物の品質を判定する（Ｓ１０５）。

この検査方法によれば、被測定対象物に押接する検査プローブ３０の磁歪振動子３４が、被測定対象物１００を加振するのと並行して被測定対象物１００の振動を受けて受信信号として取得できるので、一つの検査プローブ３０で測定（検査）可能である。また、被測定対象物１００に一つの磁歪振動子３４を接触させて測定（検査）するので、接触状態の調整がし易く、検査プローブ３０の操作が容易になる。

この検査方法に使用する検査装置は、上述した実施形態に係る検査装置を用いることができ、検査プローブ３０は図８に示す検査プローブ１３０でもよく、その場合は、検査プローブを走査しながら、Ｓ１０２〜Ｓ１０６を連続的に行う。

本実施形態によれば、被測定対象物１００に押接する検査プローブ３０、１３０の磁歪振動子３４が、被測定対象物１００を加振するのと並行して被測定対象物１００の振動の検出を行うことが可能になり、一つの検査プローブ３０、１３０で被測定対象物１００の品質の検査が簡便で容易になる。

［実施例］
本発明の実施形態に係る検査装置を用いてあと施工アンカーボルトの接着剤の充填量の健全性の測定を行った。

図１０は、本発明の実施例の接着系あと施工アンカーボルトの充填パターンを示す図である。

図１０を参照するに、あと施工アンカーボルトは、コンクリート部分を穿孔し、アンカーボルトを設置した後、接着剤を孔の深部側から充填し、充填率が３０％（図１０（ａ））、１００％（図１０（ｂ））になるようにして固着させた。各充填率のあと施工アンカーボルトのサンプル数を２とした。なお、充填率は、（ｈ／ｈ₀）×１００（％）である。ここで、ｈ₀は孔深さ、ｈは孔底からの接着剤の高さである。

本実施例の測定では、図１に示す検査装置を使用し、検査プローブを使用して磁歪振動子として有限会社ジグボ社製のＪＢ−ＧＭ０３を使用し、重り部の重量を約６００グラムとした。検査信号は周波数７５Ｈｚの鋸波を用いた。信号処理回路は、図６に示す構成を使用し、Ｒ１を３３０〜４３０Ω、Ｒ２を５０〜１５０Ω、Ｒ３を１Ω、Ｃ２を２.２μＦとした。

測定は、検査プローブをアンカーボルトの先端部に横から押接して検査信号により振動させ、ＰＣ上のソフトウェアによるＦＦＴアナライザによって、３００Ｈｚ〜８ｋＨｚのスペクトルを測定した。

図１１は、本発明の実施例のエネルギースペクトルの例を示す図である。

図１１を参照するに、（ａ）は充填率が３０％、（ｂ）は充填率が１００％の場合である。なお、（ｃ）は、参考のため、検査プローブをアンカーボルトに押接しないで測定した例を示す。鋸波の周波数付近のピークを除外して検討すると、充填率が１００％の場合１ｋＨｚ付近に最も高いピークP_100%が観察されるが、充填率が３０％の場合の最も高いピークP_30%の周波数位置は、充填率が１００％の場合の最も高いピークP_100%の周波数位置よりも低くなっている。また、ピークP_30%の高さがピークP_100%の高さよりも低くなっていることが分る。さらに、充填率が１００％の場合はピークP_100%のエネルギーがその他のピークよりも顕著に高くなっているのに対して、充填率が３０％の場合は、ピークP_30%の他のピークも比較的高いピークが多く存在していることが分る。なお、検査プローブをアンカーボルトに押接しない（ｃ）の場合は、１ｋＨｚ付近に最も高いピークが観察されない。

図１２は、本発明の実施例の測定例を示す図である。

図１２を参照するに、グラフの縦軸は、図１１のP_30%、P_100%に相当するピークのピーク比であり、横軸はそのピークの周波数である。ピーク比は、P_30%、P_100%に相当するピーク値のエネルギーを、測定した信号のエネルギーの総和で除した値である。図１２中の「×」は充填率が３０％、「○」は充填率が１００％の各２つのサンプルを示す。充填率が３０％の場合は、充填率が１００％の場合に比べて、ピーク比が低く、ピーク周波数が低くなっていることが分る。

本実施例によれば、あと施工アンカーボルトの充填率が正常であるかどうかを、所定の周波数成分の分布、該周波数成分のピークの周波数、そのエネルギー集中度（例えば、図１２に示すピーク比）から判定できることが分かる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、検査プローブを使用者が保持して測定（検査）することを前提として説明したが、治具によって固定して測定（検査）してもよい。また、本発明の検査装置の被測定対象物は、あと施工アンカーボルトやコンクリート構造物に限定されず、例えば、アスファルト舗装の路面等の検査にも適用できることはいうまでもない。

なお、以上の説明に関してさらに以下の付記を開示する。
（付記１） 被測定対象物に押接して検査信号に応じて被測定対象物を加振するとともに該被測定対象物からの振動を受信信号として出力する磁歪振動子を有する検査プローブと、
前記検査プローブに結合され、前記受信信号から前記検査信号の信号成分を低減した信号を出力信号として出力する信号処理部と、
を備える装置。
（付記２） 前記信号処理部は、前記磁歪振動子を含むブリッジ回路である、付記１記載の装置。
（付記３） 前記ブリッジ回路は、平衡用の抵抗素子の少なくとも一つが可変抵抗素子を含む、付記２記載の装置。
（付記４） 前記検査プローブに結合され、前記検査信号を生成する検査信号生成部をさらに備え、
前記検査信号が鋸波であり、該鋸波は、前記磁歪振動子が前記被測定対象物を押し込む方向の振動の速度が、戻る方向の振動の速度よりも大きくなるように生成されてなる、付記１〜３のうちいずれか一項記載の装置。
（付記５） 前記検査プローブに結合され、前記検査信号を生成する検査信号生成部をさらに備え、
前記検査信号がパルス波である、付記１〜３のうちいずれか一項記載の装置。
（付記６） 前記検査プローブは、前記磁歪振動子の振動の反力を低減する重り部をさらに有する、付記１〜５のうちいずれか一項記載の装置。
（付記７） 前記検査プローブは、前記磁歪振動子の先端に振動伝達部が設けられ、
前記振動伝達部は、前記被測定対象物に押接しつつ走査可能なホイールが設けられる、付記１〜６のうちいずれか一項記載の装置。
（付記８） 前記信号処理部に結合され、該信号処理部からの出力信号によって前記被測定対象物の品質を判定する判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記出力信号の周波数変換後の所定の周波数成分の分布、該周波数成分のピークの周波数、およびそのエネルギー集中度のうち少なくとも一つに基づいて前記品質の良否を判定する、付記１〜７のうちいずれか一項記載の装置。
（付記９） 前記信号処理部および前記判定部に結合され、前記信号処理部から教師信号としての出力信号に基づいて機械学習を行う機械学習部をさらに備え、
前記判定部は、前記機械学習部からの閾値情報に基づいて、前記信号処理部からの出力信号から前記品質の良否を判定する、付記８記載の装置。
（付記１０） 磁歪振動子を有する検査プローブを被測定対象物に押接して、検査信号に応じて該磁歪振動子によって被測定対象物を加振するステップと、
前記加振を行いながら該被測定対象物からの振動を前記検査プローブの磁歪振動子が受信信号として出力するステップと、
前記受信信号から前記検査信号の信号成分を低減して出力信号として出力するステップと、
を含む、方法。
（付記１１） 前記検査信号の信号成分の低減は、前記磁歪振動子を含むブリッジ回路によって行われる、付記１０記載の方法。
（付記１２） 前記ブリッジ回路は、平衡用の抵抗素子の少なくとも一つが可変抵抗素子を含む、付記１１記載の方法。
（付記１３） 前記検査プローブに前記検査信号を供給するステップをさらに含み、
前記検査信号が鋸波であり、該鋸波は、前記磁歪振動子が前記被測定対象物を押し込む方向の振動の速度が、戻る方向の振動の速度よりも大きくなるように生成されてなる、付記１０〜１２のうちいずれか一項記載の方法。
（付記１４） 前記検査プローブに前記検査信号を供給するステップをさらに含み、
前記検査信号がパルス波である、付記１０〜１２のうちいずれか一項記載の方法。
（付記１５） 前記検査プローブは、前記磁歪振動子の振動の反力を低減する重り部をさらに有する、付記１０〜１４のうちいずれか一項記載の方法。
（付記１６） 前記検査プローブは、前記磁歪振動子の先端に振動伝達部が設けられ、
前記振動伝達部は、前記被測定対象物に押接しつつ走査可能なホイールが設けられる、付記１０〜１５のうちいずれか一項記載の方法。
（付記１７） 前記出力信号によって前記被測定対象物の品質を判定するステップをさらに含み、
前記判定は、前記出力信号の周波数変換後の所定の周波数成分の分布、該周波数成分のピークの周波数、およびそのエネルギー集中度のうち少なくとも一つに基づいて行われる、付記１０〜１６のうちいずれか一項記載の方法。
（付記１８） 前記信号処理部から教師信号としての出力信号に基づいて機械学習を行う機械学習部をさらに備え、
前記判定部は、前記機械学習部からの閾値情報に基づいて、前記信号処理部からの出力信号から前記品質の良否を判定する、付記１７記載の方法。

１０ 検査装置
２０ 検査信号生成部
３０，１３０ 検査プローブ
３２，１３２ 保持部
３４ 磁歪振動子
３５ 磁歪材
３８ 重り部
４０，１４０，２４０ 信号処理部
５０ 判定部
５２ 波形記録・解析機
５４ 機械学習部
１３７ 振動伝達部
１３８ ホイール

Claims (14)

1. 被測定対象物に押接して検査信号に応じて被測定対象物を加振するとともに該被測定対象物からの振動を受信信号として出力する磁歪振動子を有する検査プローブと、
   前記検査プローブに結合され、前記受信信号から前記検査信号の信号成分を低減した信号を出力信号として出力する信号処理部と、
   を備える装置。
2. 前記信号処理部は、前記磁歪振動子を含むブリッジ回路である、請求項１記載の装置。
3. 前記ブリッジ回路は、平衡用の抵抗素子の少なくとも一つが可変抵抗素子を含む、請求項２記載の装置。
4. 前記検査プローブに結合され、前記検査信号を生成する検査信号生成部をさらに備え、
   前記検査信号が鋸波であり、該鋸波は、前記磁歪振動子が前記被測定対象物を押し込む方向の振動の速度が、戻る方向の振動の速度よりも大きくなるように生成されてなる、請求項１〜３のうちいずれか一項記載の装置。
5. 前記検査プローブは、前記磁歪振動子の振動の反力を低減する重り部をさらに有する、請求項１〜４のうちいずれか一項記載の装置。
6. 前記検査プローブは、前記磁歪振動子の先端に振動伝達部が設けられ、
   前記振動伝達部は、前記被測定対象物に押接しつつ走査可能なホイールが設けられる、請求項１〜５のうちいずれか一項記載の装置。
7. 前記信号処理部に結合され、該信号処理部からの出力信号によって前記被測定対象物の品質を判定する判定部をさらに備え、
   前記判定部は、前記出力信号の周波数変換後の所定の周波数成分の分布、該周波数成分のピークの周波数、およびそのエネルギー集中度のうち少なくとも一つに基づいて前記品質の良否を判定する、請求項１〜６のうちいずれか一項記載の装置。
8. 前記信号処理部および前記判定部に結合され、前記信号処理部から教師信号としての出力信号に基づいて機械学習を行う機械学習部をさらに備え、
   前記判定部は、前記機械学習部からの閾値情報に基づいて、前記信号処理部からの出力信号から前記品質の良否を判定する、請求項７記載の装置。
9. 磁歪振動子を有する検査プローブを被測定対象物に押接して、検査信号に応じて該磁歪振動子によって被測定対象物を加振するステップと、
   前記加振を行いながら該被測定対象物からの振動を前記検査プローブの磁歪振動子が受信信号として出力するステップと、
   前記受信信号から前記検査信号の信号成分を低減して出力信号として出力するステップと、
   を含む、方法。
10. 前記検査信号の信号成分の低減は、前記磁歪振動子を含むブリッジ回路によって行われる、請求項９記載の方法。
11. 前記検査プローブに前記検査信号を供給するステップをさらに含み、
    前記検査信号が鋸波であり、該鋸波は、前記磁歪振動子が前記被測定対象物を押し込む方向の振動の速度が、戻る方向の振動の速度よりも大きくなるように生成されてなる、請求項９または１０記載の方法。
12. 前記検査プローブは、前記磁歪振動子の先端に振動伝達部が設けられ、
    前記振動伝達部は、前記被測定対象物に押接しつつ走査可能なホイールが設けられる、請求項９〜１１のうちいずれか一項記載の方法。
13. 前記出力信号によって前記被測定対象物の品質を判定するステップをさらに含み、
    前記判定は、前記出力信号の周波数変換後の所定の周波数成分の分布、該周波数成分のピークの周波数、およびそのエネルギー集中度のうち少なくとも一つに基づいて行われる、請求項９〜１２のうちいずれか一項記載の方法。
14. 前記信号処理部から教師信号としての出力信号に基づいて機械学習を行う機械学習部をさらに備え、
    前記判定部は、前記機械学習部からの閾値情報に基づいて、前記信号処理部からの出力信号から前記品質の良否を判定する、請求項１３記載の方法。

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