JP2019060783A - Detector and method for detection - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検出装置、及び、検出方法に関する。 The present invention relates to a detection device and a detection method.
１０ＧＨｚ乃至１ＴＨｚの周波数を有する電磁波（換言すると、サブテラヘルツ波）を試料に入射させるとともに、試料によって反射された電磁波を検出することにより、試料の内部を検出する検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。 A detection device is known that detects the inside of a sample by causing an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 1 THz (in other words, a subterahertz wave) to be incident on the sample and detecting the electromagnetic wave reflected by the sample (for example, , Patent Document 1).
ところで、遠心力鉄筋コンクリート管（例えば、電柱、又は、下水管等）が知られている。遠心力鉄筋コンクリート管は、コンクリートが稠密であるとともに、内部にて延在する鉄筋が比較的細いことがある。 By the way, a centrifugal reinforced concrete pipe (for example, a utility pole or a sewage pipe) is known. Centrifugal reinforced concrete pipes are dense in concrete and sometimes have relatively thin reinforcing bars extending inside.
遠心力鉄筋コンクリート管は、コンクリートが稠密であるために、電磁波の周波数が高過ぎると、電磁波が鉄筋まで到達できない。一方、電磁波の周波数が低過ぎると、鉄筋を検出するための十分な位置分解能が得られない。従って、上記検出装置においては、遠心力鉄筋コンクリート管の内部にて延在する鉄筋を高い位置分解能にて検出できない虞があった。 Because of the denseness of concrete, centrifugal reinforced concrete pipes can not reach the reinforcing bar if the frequency of the electromagnetic wave is too high. On the other hand, if the frequency of the electromagnetic wave is too low, sufficient positional resolution for detecting rebar can not be obtained. Therefore, in the said detection apparatus, there existed a possibility that the rebar extended inside a centrifugal-forced reinforced concrete pipe could not be detected by high positional resolution.
本発明の目的の一つは、遠心力鉄筋コンクリート管の内部にて延在する鉄筋を高い位置分解能にて検出することである。 One of the objects of the present invention is to detect reinforcing bars extending inside a centrifugal reinforced concrete pipe with high positional resolution.
一つの側面では、検出装置は、遠心力鉄筋コンクリート管の少なくとも一部である試料の内部にて延在する鉄筋を検出する。 In one aspect, the detection device detects rebar extending inside a sample that is at least a portion of a centrifugal reinforced concrete pipe.
更に、この検出装置は、
１０ＧＨｚ乃至１ＴＨｚの周波数を有する電磁波を生成する電磁波生成部と、
上記生成された電磁波を集束させる集束部と、
上記集束部と上記試料との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部と、
上記絞り部を通過した電磁波が上記試料によって反射された電磁波のうちの、上記絞り部を通過した部分の中の、上記鉄筋が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波成分を検出する検出部と、を備える。
上記偏波面は、上記直線偏波成分の電界が振動する方向と、上記直線偏波成分が伝搬する方向と、を含む平面である。
Furthermore, this detection device
An electromagnetic wave generation unit that generates an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 1 THz;
A focusing unit for focusing the generated electromagnetic wave;
A diaphragm unit for passing only a part of the electromagnetic wave between the focusing unit and the sample;
Of the electromagnetic wave reflected by the sample, the electromagnetic wave that has passed through the diaphragm detects a linear polarization component whose polarization plane is parallel to the extending direction of the rebar in the part of the electromagnetic wave that has passed through the diaphragm And a detecting unit.
The polarization plane is a plane including the direction in which the electric field of the linear polarization component vibrates and the direction in which the linear polarization component propagates.
他の一つの側面では、検出方法は、遠心力鉄筋コンクリート管の少なくとも一部である試料の内部にて延在する鉄筋を検出する。 In another aspect, the detection method detects a reinforcing bar extending inside a sample that is at least a portion of a centrifugal reinforced concrete pipe.
更に、この検出方法は、
１０ＧＨｚ乃至１ＴＨｚの周波数を有する電磁波を生成し、
上記生成された電磁波を集束させ、
上記集束部と上記試料との間にて、電磁波の一部のみを通過させ、
上記絞り部を通過した電磁波が上記試料によって反射された電磁波のうちの、上記絞り部を通過した部分の中の、上記鉄筋が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波成分を検出する、ことを含む。
上記偏波面は、上記直線偏波成分の電界が振動する方向と、上記直線偏波成分が伝搬する方向と、を含む平面である。
Furthermore, this detection method
Generate an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 1 THz,
Focusing the generated electromagnetic waves,
Only a part of the electromagnetic wave is allowed to pass between the focusing part and the sample,
Of the electromagnetic wave reflected by the sample, the electromagnetic wave that has passed through the diaphragm detects a linear polarization component whose polarization plane is parallel to the extending direction of the rebar in the part of the electromagnetic wave that has passed through the diaphragm To, including.
The polarization plane is a plane including the direction in which the electric field of the linear polarization component vibrates and the direction in which the linear polarization component propagates.
遠心力鉄筋コンクリート管の内部にて延在する鉄筋を高い位置分解能にて検出できる。 Rebars extending inside a centrifugal reinforced concrete pipe can be detected with high position resolution.
以下、本発明の検出装置及び検出方法に関する各実施形態について図１乃至図１８を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the detection apparatus and the detection method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 18.
＜第１実施形態＞
（概要）
第１実施形態の検出装置は、遠心力鉄筋コンクリート管の少なくとも一部である試料の内部にて延在する鉄筋を検出する。
この検出装置は、１０ＧＨｚ乃至１ＴＨｚの周波数を有する電磁波を生成する電磁波生成部と、生成された電磁波を集束させる集束部と、集束部と試料との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部と、を備える。
First Embodiment
(Overview)
The detection device of the first embodiment detects a reinforcing bar extending inside a sample that is at least a part of a centrifugal reinforced concrete pipe.
This detection apparatus passes only a part of the electromagnetic wave between an electromagnetic wave generation unit that generates an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 1 THz, a focusing unit that focuses the generated electromagnetic wave, a focusing unit and a sample. And a throttling unit.
更に、この検出装置は、絞り部を通過した電磁波が試料によって反射された電磁波のうちの、絞り部を通過した部分の中の、鉄筋が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波成分を検出する検出部を備える。ここで、偏波面は、直線偏波成分の電界が振動する方向と、直線偏波成分が伝搬する方向と、を含む平面である。 Furthermore, this detection device is a linearly polarized wave whose polarization plane is parallel to the direction in which the reinforcing bar extends in the portion of the electromagnetic wave of the electromagnetic wave that has passed through the diaphragm and has been reflected by the sample. A detection unit for detecting a component is provided. Here, the plane of polarization is a plane including the direction in which the electric field of the linear polarization component oscillates and the direction in which the linear polarization component propagates.
これによれば、絞り部は、集束部を通過した電磁波の一部のみを通過させる。これにより、検出の対象である位置（換言すると、検出対象位置）と異なる位置にて電磁波が試料に入射することを抑制できる。更に、絞り部は、試料によって反射された電磁波の一部のみを通過させる。これにより、検出対象位置と異なる位置にて試料によって反射された電磁波が検出部に入射することを抑制できる。この結果、遠心力鉄筋コンクリート管の内部にて延在する鉄筋を高い位置分解能にて検出できる。例えば、位置分解能が高くなることは、検出可能な２点間の最小距離が小さくなることに対応する。位置分解能は、空間分解能と表されてもよい。 According to this, the diaphragm unit passes only a part of the electromagnetic wave that has passed through the focusing unit. Thereby, it is possible to suppress the electromagnetic wave from being incident on the sample at a position different from the position to be detected (in other words, the position to be detected). Furthermore, the diaphragm allows only a part of the electromagnetic wave reflected by the sample to pass. Thereby, it can suppress that the electromagnetic waves reflected by the sample in the position different from a detection target position inject into a detection part. As a result, the reinforcing bars extending inside the centrifugal reinforced concrete pipe can be detected with high positional resolution. For example, an increase in position resolution corresponds to a decrease in the minimum distance between two detectable points. Positional resolution may be referred to as spatial resolution.
ところで、偏波面が、鉄筋が延在する方向に直交する直線偏波は、鉄筋によって反射されにくくなるため、試料の内部の状態を反映しにくい。このため、偏波面が、鉄筋が延在する方向に直交する直線偏波を検出した場合、遠心力鉄筋コンクリート管の内部にて延在する鉄筋を高い位置分解能にて検出できない虞がある。
これに対し、上記構成によれば、検出部は、鉄筋が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波からなる成分（換言すると、直線偏波成分）を検出する。これにより、遠心力鉄筋コンクリート管の内部にて延在する鉄筋を高い位置分解能にて検出できる。
By the way, since it becomes difficult for the plane of polarization to be reflected by the reinforcing bar, it is difficult to reflect the internal state of the sample because the plane of polarization is orthogonal to the direction in which the reinforcing bar extends. For this reason, when the polarization plane detects linear polarization orthogonal to the direction in which the reinforcing bars extend, there is a possibility that the reinforcing bars extending inside the centrifugal reinforced concrete pipe can not be detected with high positional resolution.
On the other hand, according to the above configuration, the detection unit detects a component (in other words, a linear polarization component) consisting of linear polarization whose polarization plane is parallel to the direction in which the reinforcing bar extends. Thereby, the reinforcing bars extending inside the centrifugal reinforced concrete pipe can be detected with high positional resolution.
このように、上記検出装置によれば、遠心力鉄筋コンクリート管の内部にて延在する鉄筋を高い位置分解能にて検出できる。従って、遠心力鉄筋コンクリート管の内部にて延在する鉄筋の状態（例えば、錆の量、亀裂の長さ、破断の有無、又は、劣化の程度等）を非破壊で調査できる。
次に、第１実施形態の検出装置について、より詳細に説明する。
As described above, according to the above-described detection device, it is possible to detect the reinforcing bar extending inside the centrifugal reinforced concrete pipe with high positional resolution. Therefore, it is possible to nondestructively investigate the state (for example, the amount of rust, the length of a crack, the presence or absence of breakage, the degree of deterioration, etc.) of the reinforcing bar extending inside the centrifugal reinforced concrete pipe.
Next, the detection device of the first embodiment will be described in more detail.
（構成）
以下、図１乃至図１１に表されるように、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を有する右手系の直交座標系を用いて、第１実施形態の検出装置１を説明する。
先ず、検出装置１による検出の対象である試料２について、図２を参照しながら説明する。
(Constitution)
Hereinafter, as shown in FIGS. 1 to 11, the detection device 1 of the first embodiment will be described using a right-handed orthogonal coordinate system having an x-axis, a y-axis, and a z-axis.
First, a sample 2 to be detected by the detection device 1 will be described with reference to FIG.
試料２は、遠心力鉄筋コンクリート管である。遠心力鉄筋コンクリート管は、コンクリートを遠心力によって締め固めることにより成形される。遠心力鉄筋コンクリート管は、ヒューム管と表されてもよい。例えば、遠心力鉄筋コンクリート管は、電柱、又は、下水管等として用いられる。 The sample 2 is a centrifugal reinforced concrete pipe. A centrifugal reinforced concrete pipe is formed by compacting concrete by centrifugal force. The centrifugal reinforced concrete pipe may be referred to as a fume pipe. For example, a centrifugal reinforced concrete pipe is used as a utility pole or a sewer pipe or the like.
図２に表されるように、試料２は、コンクリート２１と、複数（本例では、８本）の鉄筋２２と、を備える。コンクリート２１は、ｚ軸に沿って延在する、中空の円筒状である。複数の鉄筋２２のそれぞれは、コンクリート２１の内部にて、ｚ軸に沿って延在する。複数の鉄筋２２は、周方向において等間隔に位置する。なお、試料２は、複数の鉄筋２２に加えて、コンクリート２１の内部にて、複数の鉄筋２２に巻回されるように周方向にて延在する鉄筋を備えていてもよい。 As shown in FIG. 2, the sample 2 includes concrete 21 and a plurality of (in this example, eight) reinforcing bars 22. The concrete 21 is in the form of a hollow cylinder extending along the z-axis. Each of the plurality of reinforcing bars 22 extends along the z axis inside the concrete 21. The plurality of reinforcing bars 22 are positioned at equal intervals in the circumferential direction. In addition to the plurality of reinforcing bars 22, the sample 2 may include reinforcing bars extending in the circumferential direction so as to be wound around the plurality of reinforcing bars 22 inside the concrete 21.
次に、検出装置１について、図１、及び、図３乃至図５を参照しながら説明する。
図１に表されるように、検出装置１は、電磁波生成部１１と、第１レンズ部１２と、ビームスプリッタ部１３と、第２レンズ部１４と、絞り部１５と、第３レンズ部１６と、検出部１７と、を備える。
Next, the detection device 1 will be described with reference to FIG. 1 and FIGS. 3 to 5.
As shown in FIG. 1, the detection device 1 includes an electromagnetic wave generation unit 11, a first lens unit 12, a beam splitter unit 13, a second lens unit 14, a diaphragm unit 15, and a third lens unit 16. And a detection unit 17.
電磁波生成部１１は、１０ＧＨｚ乃至１ＴＨｚの周波数を有する電磁波（換言すると、サブテラヘルツ波）を生成する。本例では、電磁波生成部１１は、１０ＧＨｚ乃至２００ＧＨｚの周波数を有する電磁波を生成する。なお、本明細書において、サブテラヘルツ波は、光と表されることがある。本例では、電磁波生成部１１は、電磁波として連続波を生成する。 The electromagnetic wave generation unit 11 generates an electromagnetic wave (in other words, a sub-terahertz wave) having a frequency of 10 GHz to 1 THz. In the present example, the electromagnetic wave generation unit 11 generates an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 200 GHz. In the present specification, the sub-terahertz wave may be expressed as light. In the present example, the electromagnetic wave generation unit 11 generates a continuous wave as the electromagnetic wave.
本例では、電磁波生成部１１は、円偏波を出射する。なお、電磁波生成部１１は、偏波面がｙ軸に直交する平面（換言すると、ｚｘ平面）を形成する直線偏波を出射してもよい。偏波面は、電界が振動する方向と電磁波が伝搬する方向とを含む平面である。本例では、偏波面がｚｘ平面を形成することは、偏波面が、鉄筋２２が延在する方向に平行であることに対応する。 In the present example, the electromagnetic wave generation unit 11 emits circularly polarized light. The electromagnetic wave generation unit 11 may emit linearly polarized light forming a plane (in other words, the zx plane) in which the plane of polarization is orthogonal to the y axis. The plane of polarization is a plane including the direction in which the electric field vibrates and the direction in which the electromagnetic wave propagates. In this example, that the polarization plane forms the zx plane corresponds to the polarization plane being parallel to the direction in which the reinforcing bars 22 extend.
本例では、電磁波生成部１１は、ＧＵＮＮダイオード、又は、ＩＮＰＡＴＴ（Ｉｍｐａｃｔ Ａｖａｌａｎｃｈｅ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｉｔ Ｔｉｍｅ）ダイオードを含む。なお、電磁波生成部１１は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いた発振器と、発振器により生成された電磁波の周波数をｎ（ｎは、１以上の実数）倍する周波数逓倍器（例えば、位相同期回路等）と、を含んでいてもよい。 In this example, the electromagnetic wave generation unit 11 includes a GUNN diode or an INPATT (Impact Avalanche and Transit Time) diode. The electromagnetic wave generation unit 11 is an oscillator using CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), and a frequency multiplier (for example, a frequency multiplier that multiplies the frequency of the electromagnetic wave generated by the oscillator by n (n is a real number of 1 or more)). And the like) and the like.
第１レンズ部１２は、電磁波生成部１１により生成された電磁波を平行光に変換する。換言すると、第１レンズ部１２は、電磁波生成部１１から電磁波が出射される位置が、第１レンズ部１２の焦点に位置する位置を有する。 The first lens unit 12 converts the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 into parallel light. In other words, the first lens unit 12 has a position where the electromagnetic wave is emitted from the electromagnetic wave generator 11 at the focal point of the first lens unit 12.
本例では、第１レンズ部１２は、ポリテトラフルオロエチレンからなる平凸レンズである。なお、第１レンズ部１２は、平凸レンズに代えて、両凸レンズ、又は、凹レンズであってもよい。また、第１レンズ部１２は、高抵抗シリコンからなっていてもよい。例えば、高抵抗シリコンは、フロートゾーン法（浮遊鋳造法）を用いて製造される。 In the present embodiment, the first lens unit 12 is a plano-convex lens made of polytetrafluoroethylene. The first lens unit 12 may be a biconvex lens or a concave lens instead of the plano-convex lens. The first lens unit 12 may be made of high resistance silicon. For example, high resistance silicon is manufactured using the float zone method (floating casting method).
ビームスプリッタ部１３は、第１レンズ部１２を通過した電磁波のうちの、一部（本例では、略半分）を透過するとともに、第１レンズ部１２を通過した電磁波のうちの、他の部分を反射する。本例では、ビームスプリッタ部１３は、高抵抗シリコンからなるハーフミラーである。なお、ビームスプリッタ部１３は、ハーフミラー以外のビームスプリッタであってもよい。 The beam splitter unit 13 transmits a part (approximately half in this example) of the electromagnetic wave that has passed through the first lens unit 12 and another part of the electromagnetic wave that has passed through the first lens unit 12 Reflect. In the present example, the beam splitter unit 13 is a half mirror made of high resistance silicon. The beam splitter unit 13 may be a beam splitter other than a half mirror.
第２レンズ部１４は、ビームスプリッタ部１３を通過した電磁波を集束する。本例では、第２レンズ部１４は、鉄筋２２の位置が、第２レンズ部１４の焦点に位置する位置を有する。 The second lens unit 14 focuses the electromagnetic wave that has passed through the beam splitter unit 13. In the present example, the second lens unit 14 has a position where the position of the reinforcing bar 22 is located at the focal point of the second lens unit 14.
本例では、第２レンズ部１４は、ポリテトラフルオロエチレンからなる平凸レンズである。なお、第２レンズ部１４は、平凸レンズに代えて、両凸レンズ、又は、凹レンズであってもよい。また、第２レンズ部１４は、高抵抗シリコンからなっていてもよい。 In the present embodiment, the second lens unit 14 is a plano-convex lens made of polytetrafluoroethylene. The second lens unit 14 may be a biconvex lens or a concave lens instead of the plano-convex lens. Further, the second lens unit 14 may be made of high resistance silicon.
本例では、第２レンズ部１４は、電磁波生成部１１により生成された電磁波を集束させる集束部に対応する。なお、検出装置１は、第２レンズ部１４に代えて、電磁波生成部１１により生成された電磁波を集束させる放物面鏡を備えていてもよい。 In the present example, the second lens unit 14 corresponds to a focusing unit that focuses the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11. The detection device 1 may include a parabolic mirror that focuses the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 instead of the second lens unit 14.
図１に表されるように、絞り部１５は、第２レンズ部１４と試料２との間にて、電磁波の一部のみを通過させる。図１、及び、図３乃至図５に表されるように、絞り部１５は、本体１５１と、被膜１５２と、を備える。図３は、絞り部１５の左側面図である。図４は、絞り部１５の右側面図である。図５は、図３及び図４のＶ−Ｖ線により表される平面により切断された、絞り部１５の断面図である。 As shown in FIG. 1, the diaphragm unit 15 allows only a part of the electromagnetic wave to pass between the second lens unit 14 and the sample 2. As shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the throttling unit 15 includes a main body 151 and a coating 152. FIG. 3 is a left side view of the diaphragm unit 15. FIG. 4 is a right side view of the diaphragm unit 15. FIG. 5 is a cross-sectional view of the throttle unit 15 cut by a plane represented by the VV line in FIGS. 3 and 4.
本体１５１は、ｘ軸に沿って延在する、中空の円錐台筒状である。本例では、本体１５１は、銅からなる。なお、本体１５１は、銅と異なる材料（例えば、銅以外の金属等）からなっていてもよい。 Body 151 is a hollow frusto-conical cylinder extending along the x-axis. In the present example, the main body 151 is made of copper. The main body 151 may be made of a material different from copper (for example, a metal other than copper).
被膜１５２は、本体１５１のうちの、内壁を構成する表面を被覆する。本例では、被膜１５２は、金からなる。なお、被膜１５２は、金と異なる材料（例えば、金以外の金属等）からなっていてもよい。また、被膜１５２は、本体１５１の表面の全体を被覆していてもよい。また、絞り部１５は、被膜１５２を備えなくてもよい。 The coating 152 covers the surface of the main body 151 that constitutes the inner wall. In the present example, the coating 152 is made of gold. The film 152 may be made of a material different from gold (for example, a metal other than gold). Also, the coating 152 may cover the entire surface of the main body 151. In addition, the throttling unit 15 may not include the coating 152.
図５に表されるように、絞り部１５は、第２レンズ部１４に対向する端面にて開口する第１開口１５３と、試料２に対向する端面にて開口する第２開口１５４と、を有する。第２開口１５４は、第１開口１５３よりも小さい。本例では、第２開口１５４の大きさは、電磁波生成部１１により生成される電磁波が有する周波数に応じて定められる。例えば、第２開口１５４の直径は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の波長よりも長くなるように定められる。 As shown in FIG. 5, the diaphragm unit 15 has a first opening 153 opened at an end surface facing the second lens unit 14 and a second opening 154 opened at an end surface facing the sample 2. Have. The second opening 154 is smaller than the first opening 153. In the present example, the size of the second opening 154 is determined according to the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11. For example, the diameter of the second opening 154 is determined to be longer than the wavelength of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11.
絞り部１５は、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、一部を通過させるとともに、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、他の部分を反射することにより遮断する。
更に、絞り部１５は、試料２によって反射された電磁波のうちの、一部を通過させるとともに、試料２によって反射された電磁波のうちの、他の部分を反射することにより遮断する。
The diaphragm unit 15 allows a part of the electromagnetic wave that has passed through the second lens unit 14 to pass, and blocks the other part of the electromagnetic wave that has passed through the second lens unit 14 by reflecting it.
Furthermore, the diaphragm unit 15 allows a part of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 to pass and blocks the other part of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 by reflecting it.
第２レンズ部１４は、試料２によって反射され、且つ、絞り部１５を通過した電磁波を平行光に変換する。
ビームスプリッタ部１３は、試料２によって反射され、且つ、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、一部（本例では、略半分）を透過するとともに、試料２によって反射され、且つ、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、他の部分を反射する。
The second lens unit 14 converts the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and having passed through the diaphragm unit 15 into parallel light.
The beam splitter unit 13 transmits a part (approximately half in this example) of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and passed through the second lens unit 14 and is reflected by the sample 2, and The other part of the electromagnetic wave that has passed through the second lens unit 14 is reflected.
第３レンズ部１６は、試料２によって反射され、且つ、ビームスプリッタ部１３により反射された電磁波を集束する。本例では、第３レンズ部１６は、検出部１７へ電磁波が入射する位置が、第３レンズ部１６の焦点に位置する位置を有する。 The third lens unit 16 focuses the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and reflected by the beam splitter unit 13. In this example, the third lens unit 16 has a position where the electromagnetic wave is incident on the detection unit 17 at the focal point of the third lens unit 16.
本例では、第３レンズ部１６は、ポリテトラフルオロエチレンからなる平凸レンズである。なお、第３レンズ部１６は、平凸レンズに代えて、両凸レンズ、又は、凹レンズであってもよい。また、第３レンズ部１６は、高抵抗シリコンからなっていてもよい。 In the present embodiment, the third lens unit 16 is a plano-convex lens made of polytetrafluoroethylene. The third lens unit 16 may be a biconvex lens or a concave lens instead of the plano-convex lens. In addition, the third lens unit 16 may be made of high resistance silicon.
検出部１７は、試料２によって反射され、且つ、第３レンズ部１６を通過した電磁波の中の、偏波面がｘ軸に直交する平面（換言すると、ｙｚ平面）を形成する直線偏波からなる成分（換言すると、直線偏波成分）を検出する。 The detection unit 17 is formed of a linear polarization that forms a plane (in other words, a yz plane) whose polarization plane is orthogonal to the x axis in the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and having passed through the third lens unit 16. The component (in other words, the linear polarization component) is detected.
本例では、図６に表されるように、検出部１７により検出される直線偏波は、電磁波が伝搬する方向Ｄ１がｙ軸の負方向であるとともに、電界Ｅ１が振動する方向がｚ軸方向であり、且つ、磁界Ｍ１が振動する方向がｘ軸方向である。従って、偏波面ＰＰは、電界Ｅ１が振動する方向（本例では、ｚ軸方向）と、電磁波が伝搬する方向Ｄ１（本例では、ｙ軸の負方向）と、を含む平面であるｙｚ平面を形成する。換言すると、本例では、偏波面ＰＰは、鉄筋２２が延在する方向に平行である。
本例では、検出部１７は、ショットキーバリア（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｂａｒｒｉｅｒ）ダイオードを備えるとともに、ショットキーバリアダイオードを用いて電磁波を検出する。
In this example, as shown in FIG. 6, in the linear polarization detected by the detection unit 17, the direction D1 in which the electromagnetic wave propagates is the negative direction of the y axis, and the direction in which the electric field E1 vibrates is the z axis And the direction in which the magnetic field M1 vibrates is the x-axis direction. Therefore, the polarization plane PP is a yz plane which is a plane including the direction in which the electric field E1 vibrates (in the present example, the z-axis direction) and the direction D1 in which the electromagnetic wave propagates (in the present example, the negative direction of the y axis). Form In other words, in this example, the polarization plane PP is parallel to the direction in which the reinforcing bars 22 extend.
In this example, the detection unit 17 includes a Schottky barrier (Schottky Barrier) diode and detects an electromagnetic wave using the Schottky barrier diode.
なお、検出装置１は、偏波面がｙｚ平面を形成する直線偏波が検出部１７に入射するように、鉄筋２２が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波のみを通過させる偏波フィルタを、電磁波が通過する経路上に備えていてもよい。 Note that the detection device 1 is a polarization that allows only the linearly polarized wave whose polarization plane is parallel to the extending direction of the rebar 22 to pass so that the linearly polarized wave whose polarization plane forms the yz plane is incident on the detection unit 17 A wave filter may be provided on the path through which the electromagnetic wave passes.
（動作）
次に、検出装置１の動作について説明する。
電磁波生成部１１は、電磁波を生成し、生成した電磁波を出射する。次いで、第１レンズ部１２は、電磁波生成部１１から出射された電磁波を平行光に変換する。次いで、ビームスプリッタ部１３は、第１レンズ部１２を通過した電磁波のうちの、一部を透過するとともに、第１レンズ部１２を通過した電磁波のうちの、他の部分を反射する。
(Operation)
Next, the operation of the detection device 1 will be described.
The electromagnetic wave generation unit 11 generates an electromagnetic wave and emits the generated electromagnetic wave. Next, the first lens unit 12 converts the electromagnetic wave emitted from the electromagnetic wave generation unit 11 into parallel light. Next, the beam splitter unit 13 transmits a part of the electromagnetic wave that has passed through the first lens unit 12 and reflects another part of the electromagnetic wave that has passed through the first lens unit 12.
次いで、第２レンズ部１４は、ビームスプリッタ部１３を通過した電磁波を集束する。次いで、絞り部１５は、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、一部を通過させるとともに、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、他の部分を反射することにより遮断する。 Next, the second lens unit 14 focuses the electromagnetic wave that has passed through the beam splitter unit 13. Next, the diaphragm unit 15 passes a part of the electromagnetic wave that has passed through the second lens unit 14 and blocks the other part of the electromagnetic wave that has passed through the second lens unit 14 by reflecting it. .
絞り部１５を通過した電磁波は、試料２に照射される。試料２に照射された電磁波は、試料２（本例では、コンクリート２１又は鉄筋２２）によって反射される。 The electromagnetic wave that has passed through the diaphragm unit 15 is irradiated to the sample 2. The electromagnetic wave irradiated to the sample 2 is reflected by the sample 2 (in this example, the concrete 21 or the reinforcing bar 22).
次いで、絞り部１５は、試料２によって反射された電磁波のうちの、一部を通過させるとともに、試料２によって反射された電磁波のうちの、他の部分を反射することにより遮断する。次いで、第２レンズ部１４は、試料２によって反射され、且つ、絞り部１５を通過した電磁波を平行光に変換する。 Next, the diaphragm unit 15 allows a part of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 to pass and blocks the other part of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 by reflecting it. Next, the second lens unit 14 converts the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and having passed through the diaphragm unit 15 into parallel light.
次いで、ビームスプリッタ部１３は、試料２によって反射され、且つ、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、一部を透過するとともに、試料２によって反射され、且つ、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、他の部分を反射する。次いで、第３レンズ部１６は、試料２によって反射され、且つ、ビームスプリッタ部１３により反射された電磁波を集束する。 Next, the beam splitter unit 13 transmits a part of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and transmitted through the second lens unit 14, and is reflected by the sample 2 and transmits the second lens unit 14. It reflects the other part of the electromagnetic wave that has passed. Then, the third lens unit 16 focuses the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and reflected by the beam splitter unit 13.
次いで、検出部１７は、試料２によって反射され、且つ、第３レンズ部１６を通過した電磁波の中の、偏波面がｙｚ平面を形成する直線偏波成分を検出する。
検出部１７によって検出される電磁波の強度は、試料２のうちの、電磁波を反射した物体（本例では、コンクリート２１又は鉄筋２２）に応じて異なる。従って、検出装置１は、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を検出できる。
Next, the detection unit 17 detects a linear polarization component of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and having passed through the third lens unit 16 in which the polarization plane forms the yz plane.
The intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 17 differs depending on the object (in this example, the concrete 21 or the reinforcing bar 22) of the sample 2 that has reflected the electromagnetic wave. Therefore, the detection device 1 can detect the reinforcing bar 22 extending inside the sample 2.
以上、説明したように、第１実施形態の検出装置１は、１０ＧＨｚ乃至１ＴＨｚの周波数を有する電磁波を生成する電磁波生成部１１と、生成された電磁波を集束させる第２レンズ部１４と、第２レンズ部１４と試料２との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部１５と、を備える。 As described above, the detection device 1 according to the first embodiment includes the electromagnetic wave generation unit 11 that generates an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 1 THz, the second lens unit 14 that converges the generated electromagnetic wave, and the second The lens unit 14 and the sample 2 are provided with a diaphragm unit 15 through which only a part of the electromagnetic wave passes.
更に、検出装置１は、絞り部１５を通過した電磁波が試料２によって反射された電磁波のうちの、絞り部１５を通過した部分の中の、鉄筋２２が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波成分を検出する検出部１７を備える。 Furthermore, in the detection device 1, the polarization plane is parallel to the extending direction of the reinforcing bar 22 in the portion of the electromagnetic wave of the electromagnetic wave that has passed through the diaphragm 15 and has been reflected by the sample 2. The detection unit 17 detects a linear polarization component.
これによれば、絞り部１５は、第２レンズ部１４を通過した電磁波の一部のみを通過させる。これにより、検出の対象である位置（換言すると、検出対象位置）と異なる位置にて電磁波が試料２に入射することを抑制できる。更に、絞り部１５は、試料２によって反射された電磁波の一部のみを通過させる。これにより、検出対象位置と異なる位置にて試料２によって反射された電磁波が検出部１７に入射することを抑制できる。この結果、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できる。 According to this, the diaphragm unit 15 allows only a part of the electromagnetic wave that has passed through the second lens unit 14 to pass. Thereby, it is possible to suppress the electromagnetic wave from being incident on the sample 2 at a position different from the position to be detected (in other words, the position to be detected). Furthermore, the diaphragm unit 15 allows only a part of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 to pass. Thereby, it can suppress that the electromagnetic waves reflected by the sample 2 in the position different from a detection target position inject into the detection part 17. FIG. As a result, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with high positional resolution.
ところで、偏波面が、鉄筋２２が延在する方向に直交する直線偏波は、鉄筋２２によって反射されにくくなるため、試料２の内部の状態を反映しにくい。このため、偏波面が、鉄筋２２が延在する方向に直交する直線偏波を検出した場合、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できない虞がある。 By the way, since it becomes difficult for the plane of polarization to be reflected by the reinforcing bars 22, it is difficult to reflect the internal state of the sample 2 because linearly polarized waves orthogonal to the direction in which the reinforcing bars 22 extend. For this reason, when the polarization plane detects linear polarization orthogonal to the direction in which the reinforcing bars 22 extend, there is a possibility that the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can not be detected with high positional resolution.
これに対し、検出装置１によれば、検出部１７は、鉄筋２２が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波成分を検出する。鉄筋２２が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波は、鉄筋２２によって反射されやすくなるため、試料２の内部の状態を反映しやすい。従って、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できる。 On the other hand, according to the detection device 1, the detection unit 17 detects a linear polarization component whose polarization plane is parallel to the direction in which the reinforcing bar 22 extends. A linearly polarized wave whose polarization plane is parallel to the direction in which the reinforcing bar 22 extends is likely to be reflected by the reinforcing bar 22, and thus the internal state of the sample 2 is likely to be reflected. Therefore, the reinforcing bar 22 extending inside the sample 2 can be detected with high positional resolution.
このように、検出装置１によれば、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できる。従って、試料２の内部にて延在する鉄筋２２の状態（例えば、錆の量、亀裂の長さ、破断の有無、又は、劣化の程度等）を非破壊で調査できる。 As described above, according to the detection device 1, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with high positional resolution. Therefore, the state of the reinforcing bar 22 extending inside the sample 2 (for example, the amount of rust, the length of the crack, the presence or absence of breakage, the degree of deterioration, etc.) can be investigated nondestructively.
更に、第１実施形態の検出装置１において、絞り部１５は、第２レンズ部１４に対向する端面にて開口する第１開口１５３と、試料２に対向する端面にて開口するとともに第１開口１５３よりも小さい第２開口１５４と、を有する円錐台筒状である。 Furthermore, in the detection device 1 of the first embodiment, the diaphragm unit 15 is opened at the first opening 153 opened at the end surface facing the second lens unit 14 and at the end surface facing the sample 2 And a second opening 154 smaller than 153.
これによれば、絞り部１５は、第２レンズ部１４を通過した電磁波のうちの、検出対象位置にて集束する電磁波を適切に通過させることができる。また、絞り部１５は、試料２によって反射された電磁波のうちの、検出対象位置にて試料２によって反射された電磁波を適切に通過させることができる。この結果、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できる。 According to this, the diaphragm unit 15 can appropriately pass the electromagnetic wave that is converged at the detection target position among the electromagnetic waves that have passed through the second lens unit 14. Further, the diaphragm unit 15 can appropriately pass the electromagnetic wave reflected by the sample 2 at the detection target position among the electromagnetic waves reflected by the sample 2. As a result, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with high positional resolution.
更に、第１実施形態の検出装置１において、絞り部１５は、銅からなる本体１５１と、本体１５１のうちの、内壁を構成する表面を被覆するとともに金からなる被膜１５２と、を含む。 Furthermore, in the detection device 1 of the first embodiment, the narrowed portion 15 includes a main body 151 made of copper, and a coating 152 made of gold and covering the surface constituting the inner wall of the main body 151.
これによれば、本体１５１が銅からなるので、絞り部１５を容易に製造できる。また、本体１５１が銅からなるので、電磁波を高い反射率にて反射できる。この結果、電磁波を適切に遮蔽できる。
また、金からなる被膜１５２を有するので、絞り部１５の内壁を滑らかにすることができる。また、金からなる被膜１５２を有するので、絞り部１５の内壁に錆が発生することを抑制できる。
According to this, since the main body 151 is made of copper, the drawn portion 15 can be easily manufactured. Further, since the main body 151 is made of copper, the electromagnetic wave can be reflected at a high reflectance. As a result, electromagnetic waves can be shielded appropriately.
Further, since the film 152 made of gold is provided, the inner wall of the narrowed portion 15 can be smoothed. Further, since the film 152 made of gold is provided, generation of rust on the inner wall of the narrowed portion 15 can be suppressed.
更に、第１実施形態の検出装置１において、第２開口１５４の大きさは、電磁波生成部１１により生成される電磁波が有する周波数に応じて定められる。 Furthermore, in the detection device 1 of the first embodiment, the size of the second opening 154 is determined according to the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11.
これによれば、電磁波が回折することを抑制できる。この結果、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できる。 According to this, it is possible to suppress the electromagnetic wave from being diffracted. As a result, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with high positional resolution.
更に、第１実施形態の検出装置１において、電磁波生成部１１は、電磁波として連続波を生成する。 Furthermore, in the detection device 1 of the first embodiment, the electromagnetic wave generation unit 11 generates a continuous wave as an electromagnetic wave.
これによれば、電磁波生成部がパルス波を生成する場合よりも高い強度を有する電磁波を生成できる。これにより、検出部１７に入射する電磁波の強度を高めることができる。この結果、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できる。 According to this, it is possible to generate an electromagnetic wave having a higher intensity than when the electromagnetic wave generation unit generates a pulse wave. Thereby, the intensity of the electromagnetic wave incident on the detection unit 17 can be increased. As a result, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with high positional resolution.
（第１実験例）
次に、第１実施形態の検出装置１を用いた第１実験例について、図７乃至図１０を参照しながら説明する。
本例では、図７に表されるように、試料２は、遠心力鉄筋コンクリート管の一部である。本例では、試料２は、かぶりが２ｍｍである。かぶりは、試料２の表面と、鉄筋２２と、の間の距離である。本例では、鉄筋２２の直径は、７．５ｍｍである。
(First experimental example)
Next, a first experimental example using the detection device 1 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
In this example, as shown in FIG. 7, the sample 2 is a part of a centrifugal reinforced concrete pipe. In this example, the sample 2 has a fog of 2 mm. The fog is the distance between the surface of the sample 2 and the rebar 22. In the present example, the diameter of the reinforcing bar 22 is 7.5 mm.
図８は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が４０ＧＨｚである場合における、検出部１７により検出された電磁波の強度の、試料２の検出装置１に対する相対的な位置に対する変化を表す。本例では、電磁波の強度の、試料２の検出装置１に対する相対的な位置に対する変化は、試料２を検出装置１に対して相対的に移動させる毎に、検出部１７により電磁波の強度が検出されることにより取得される。本例では、試料２の検出装置１に対する相対的な移動は、ｚ軸方向において１ｍｍの変位量（換言すると、刻み幅）を有するとともに、ｙ軸方向において０．５ｍｍの変位量を有する。 FIG. 8 shows a change in the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 17 relative to the position of the sample 2 with respect to the detection device 1 when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 40 GHz. In this example, the change in the intensity of the electromagnetic wave relative to the position of the sample 2 relative to the detection device 1 is detected by the detection unit 17 each time the sample 2 is moved relative to the detection device 1 It is acquired by being done. In this example, the relative movement of the sample 2 with respect to the detection device 1 has a displacement of 1 mm in the z-axis direction (in other words, a step size) and a displacement of 0.5 mm in the y-axis direction.
図８の（Ａ）は、比較例の検出装置により検出された電磁波の強度を表す。比較例の検出装置は、第１実施形態の検出装置１から、絞り部１５を除いた構成を有する。図８の（Ｂ）は、第１実施形態の検出装置１により検出された電磁波の強度を表す。本例では、第２開口１５４の直径は、４ｍｍである。
なお、図８乃至図１０において、電磁波の強度は、白色から黒色に近づくほど強くなる。
(A) of FIG. 8 represents the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection device of the comparative example. The detection device of the comparative example has a configuration in which the diaphragm unit 15 is removed from the detection device 1 of the first embodiment. (B) of FIG. 8 represents the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection device 1 of the first embodiment. In the present example, the diameter of the second opening 154 is 4 mm.
In FIG. 8 to FIG. 10, the intensity of the electromagnetic wave becomes stronger as it approaches black from white.
図９は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が６０ＧＨｚである場合における、検出部１７により検出された電磁波の強度の、試料２の検出装置１に対する相対的な位置に対する変化を表す。 FIG. 9 shows a change in the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 17 relative to the position of the sample 2 with respect to the detection device 1 when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 60 GHz.
図９の（Ａ）は、比較例の検出装置により検出された電磁波の強度を表す。図９の（Ｂ）は、第１実施形態の検出装置１により検出された電磁波の強度を表す。本例では、第２開口１５４の直径は、４ｍｍである。 (A) of FIG. 9 represents the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection device of the comparative example. (B) of FIG. 9 represents the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection device 1 of the first embodiment. In the present example, the diameter of the second opening 154 is 4 mm.
図１０は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が１４０ＧＨｚである場合における、検出部１７により検出された電磁波の強度の、試料２の検出装置１に対する相対的な位置に対する変化を表す。 FIG. 10 shows a change in the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 17 with respect to the position of the sample 2 relative to the detection device 1 when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 140 GHz.
図１０の（Ａ）は、比較例の検出装置により検出された電磁波の強度を表す。図１０の（Ｂ）は、第１実施形態の検出装置１により検出された電磁波の強度を表す。本例では、第２開口１５４の直径は、４ｍｍである。 (A) of FIG. 10 represents the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection device of the comparative example. (B) of FIG. 10 represents the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection device 1 of the first embodiment. In the present example, the diameter of the second opening 154 is 4 mm.
図８乃至図１０に表されるように、第１実施形態の検出装置１において、鉄筋２２が延在する位置と、鉄筋２２が延在しない位置と、の境界において、色の変化は、比較例の検出装置よりも鮮明に表れる。換言すると、第１実施形態の検出装置１によれば、鉄筋２２が延在する位置と、鉄筋２２が延在しない位置と、の境界において、鉄筋２２が延在する位置に対する電磁波の強度と、鉄筋２２が延在しない位置に対する電磁波の強度と、の差は、比較例の検出装置よりも大きい。従って、第１実施形態の検出装置１によれば、比較例の検出装置と比較して、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できる。 As shown in FIGS. 8 to 10, in the detection device 1 of the first embodiment, the change in color is compared at the boundary between the position where the rebar 22 extends and the position where the rebar 22 does not extend. It appears clearer than the example detection device. In other words, according to the detection device 1 of the first embodiment, at the boundary between the position where the reinforcing bar 22 extends and the position where the reinforcing bar 22 does not extend, the intensity of the electromagnetic wave with respect to the position where the reinforcing bar 22 extends The difference between the intensity of the electromagnetic wave and the position where the reinforcing bar 22 does not extend is larger than that of the detection device of the comparative example. Therefore, according to the detection device 1 of the first embodiment, it is possible to detect the reinforcing bar 22 extending inside the sample 2 with high positional resolution as compared with the detection device of the comparative example.
（第２実験例）
次に、第１実施形態の検出装置１を用いた第２実験例について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。
本例では、図１１に表されるように、試料２は、遠心力鉄筋コンクリート管の一部である。本例では、試料２は、かぶりが８ｍｍである。本例では、鉄筋２２の直径は、７．５ｍｍである。
(Second experiment example)
Next, a second experimental example using the detection apparatus 1 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
In this example, as shown in FIG. 11, the sample 2 is a part of a centrifugal reinforced concrete pipe. In this example, the sample 2 has a fog of 8 mm. In the present example, the diameter of the reinforcing bar 22 is 7.5 mm.
図１２は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が６０ＧＨｚであり、且つ、第２開口１５４の直径が８ｍｍである場合における、検出部１７により出力された電圧（換言すると、出力電圧）の、試料２の検出装置１に対する相対的な位置に対する変化を表す。 FIG. 12 shows the voltage (in other words, the output voltage) output by the detection unit 17 when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 60 GHz and the diameter of the second opening 154 is 8 mm. Represents the change in the relative position of the sample 2 to the detection device 1.
本例では、検出部１７により出力された電圧は、検出部１７により検出された電磁波の強度を表す。本例では、検出部１７により出力された電圧の、試料２の検出装置１に対する相対的な位置に対する変化は、試料２を検出装置１に対して相対的に移動させる毎に、検出部１７により電磁波の強度が検出されることにより取得される。本例では、試料２の検出装置１に対する相対的な移動は、ｙ軸方向において０．５ｍｍの変位量を有する。 In the present example, the voltage output by the detection unit 17 represents the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 17. In this example, the change of the voltage output by the detection unit 17 with respect to the position of the sample 2 relative to the detection device 1 can be detected by the detection unit 17 each time the sample 2 is moved relative to the detection device 1. It is acquired by detecting the intensity of the electromagnetic wave. In this example, the relative movement of the sample 2 with respect to the detection device 1 has a displacement of 0.5 mm in the y-axis direction.
図１２に表されるように、鉄筋２２が存在する位置において、電磁波の強度は、ピークを有する。このように、第１実施形態の検出装置１によれば、試料２の内部にて延在する鉄筋２２を高い位置分解能にて検出できる。 As shown in FIG. 12, at the position where the reinforcing bar 22 is present, the intensity of the electromagnetic wave has a peak. Thus, according to the detection device 1 of the first embodiment, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with high positional resolution.
（第３実験例）
次に、第１実施形態の検出装置１を用いた第３実験例について、図１２乃至図１４を参照しながら説明する。
本例では、試料２は、遠心力鉄筋コンクリート管の一部である。本例では、試料２は、かぶりが２ｍｍ又は４ｍｍである。本例では、鉄筋２２の直径は、７．５ｍｍである。
(Third experiment example)
Next, a third experimental example using the detection device 1 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 14.
In this example, the sample 2 is a part of a centrifugal reinforced concrete pipe. In this example, the sample 2 has a fog of 2 mm or 4 mm. In the present example, the diameter of the reinforcing bar 22 is 7.5 mm.
図１３は、かぶりが２ｍｍである場合における、検出強度係数、及び、鮮明度、のそれぞれの、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数に対する変化を表す。本例では、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数は、４０ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、又は、１４０ＧＨｚである。また、第２開口１５４の直径は、当該周波数が４０ＧＨｚである場合において１０ｍｍであり、当該周波数が６０ＧＨｚである場合において６ｍｍであり、且つ、、当該周波数が１４０ＧＨｚである場合において４ｍｍである。 FIG. 13 shows changes of the detection intensity coefficient and the sharpness with respect to the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 when the fog is 2 mm. In this example, the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 40 GHz, 60 GHz, or 140 GHz. The diameter of the second opening 154 is 10 mm when the frequency is 40 GHz, 6 mm when the frequency is 60 GHz, and 4 mm when the frequency is 140 GHz.
図１４は、かぶりが４ｍｍである場合における、検出強度係数、及び、鮮明度、のそれぞれの、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数に対する変化を表す。本例では、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数は、４０ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、又は、１４０ＧＨｚである。また、第２開口１５４の直径は、当該周波数が４０ＧＨｚである場合において８ｍｍであり、当該周波数が６０ＧＨｚである場合において８ｍｍであり、且つ、、当該周波数が１４０ＧＨｚである場合において６ｍｍである。 FIG. 14 shows changes of the detection intensity coefficient and the sharpness with respect to the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 when the fog is 4 mm. In this example, the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 40 GHz, 60 GHz, or 140 GHz. The diameter of the second opening 154 is 8 mm when the frequency is 40 GHz, 8 mm when the frequency is 60 GHz, and 6 mm when the frequency is 140 GHz.
図１３及び図１４のそれぞれにおいて、曲線Ｃ１、及び、曲線Ｃ２は、検出強度係数、及び、鮮明度をそれぞれ表す。 In each of FIG. 13 and FIG. 14, a curve C1 and a curve C2 indicate the detected intensity coefficient and the sharpness, respectively.
本例では、検出強度係数、及び、鮮明度のそれぞれは、図１２に表されるような、検出部１７により出力された電圧の、試料２の検出装置１に対する相対的な位置に対する変化に基づいて取得される。 In this example, each of the detection intensity coefficient and the sharpness is based on the change in the voltage output by the detection unit 17 relative to the position of the sample 2 with respect to the detection device 1 as shown in FIG. 12. Will be acquired.
本例では、検出強度係数は、上記変化における電圧の最大値Ｖ１を、上記変化におけるピークを構成する部分Ｐ１以外の部分（本例では、コンクリート２１によって反射された電磁波の強度に対応する部分）Ｐ２に対する電圧の平均値Ｖ２により除することにより取得される。換言すると、本例では、コンクリート２１によって反射された電磁波の強度に対応する部分Ｐ２は、上記変化において、電圧が所定の範囲内にて変化する部分である。 In this example, the detection intensity coefficient is the maximum value V1 of the voltage in the above change, and a portion other than the portion P1 constituting the peak in the above change (in this example, a portion corresponding to the intensity of the electromagnetic wave reflected by the concrete 21) It is obtained by dividing by the average value V2 of the voltage for P2. In other words, in the present example, the portion P2 corresponding to the intensity of the electromagnetic wave reflected by the concrete 21 is a portion where the voltage changes within a predetermined range in the above change.
本例では、鮮明度は、検出強度係数を、上記変化において電圧が最大値Ｖ１を有する位置と、上記変化におけるピークを構成する部分Ｐ１以外の部分Ｐ２の中で当該位置に最も近い位置と、の間の距離（換言すると、検出間隔）Δｙにより除することにより取得される。 In this example, the sharpness is the detection intensity coefficient, where the voltage has the maximum value V1 in the change, and the position closest to the position in the portion P2 other than the portion P1 constituting the peak in the change, Are obtained by dividing by the distance between them (in other words, the detection interval) .DELTA.y.
検出強度係数が大きくなるほど、試料２の内部にて延在する鉄筋２２をより高い位置分解能にて検出できる。また、鮮明度が大きくなるほど、試料２の内部にて延在する鉄筋２２をより高い位置分解能にて検出できる。 As the detection intensity coefficient increases, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with higher positional resolution. Further, as the definition increases, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with higher positional resolution.
図１３に表されるように、かぶりが２ｍｍである場合、検出強度係数は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、５０ＧＨｚ乃至７０ＧＨｚである場合に十分に大きい。また、この場合、検出強度係数は、６０ＧＨｚである場合に最大である。 As shown in FIG. 13, when the fog is 2 mm, the detection intensity coefficient is sufficiently large when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 50 GHz to 70 GHz. Also, in this case, the detection intensity coefficient is maximum when it is 60 GHz.
図１３に表されるように、かぶりが２ｍｍである場合、鮮明度は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が５０ＧＨｚ乃至１４０ＧＨｚである場合に十分に大きい。また、この場合、鮮明度は、１４０ＧＨｚである場合に最大である。 As shown in FIG. 13, when the fog is 2 mm, the sharpness is sufficiently large when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 50 GHz to 140 GHz. Also, in this case, the sharpness is maximum when it is 140 GHz.
図１４に表されるように、かぶりが４ｍｍである場合、検出強度係数は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、５０ＧＨｚ乃至７０ＧＨｚである場合に十分に大きい。また、この場合、検出強度係数は、６０ＧＨｚである場合に最大である。 As shown in FIG. 14, when the fog is 4 mm, the detection intensity coefficient is sufficiently large when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 50 GHz to 70 GHz. Also, in this case, the detection intensity coefficient is maximum when it is 60 GHz.
図１４に表されるように、かぶりが４ｍｍである場合、鮮明度は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が５０ＧＨｚ乃至１４０ＧＨｚである場合に十分に大きい。また、この場合、鮮明度は、１４０ＧＨｚである場合に最大である。 As shown in FIG. 14, when the fog is 4 mm, the sharpness is sufficiently large when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 50 GHz to 140 GHz. Also, in this case, the sharpness is maximum when it is 140 GHz.
（第４実験例）
次に、第１実施形態の検出装置１を用いた第４実験例について、図１５乃至図１８を参照しながら説明する。
本例では、試料２は、遠心力鉄筋コンクリート管の一部である。本例では、試料２は、かぶりが、２ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ、又は、８ｍｍである。本例では、鉄筋２２の直径は、７．５ｍｍである。
(4th experiment example)
Next, a fourth experimental example using the detection device 1 of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 18.
In this example, the sample 2 is a part of a centrifugal reinforced concrete pipe. In this example, the sample 2 has a fog of 2 mm, 4 mm, 6 mm or 8 mm. In the present example, the diameter of the reinforcing bar 22 is 7.5 mm.
図１５は、かぶりが２ｍｍである場合における、品質パラメータの、絞り部１５の第２開口１５４の直径（換言すると、開口直径）に対する変化を表す。品質パラメータは、検出強度係数が大きくなるほど大きくなるとともに、鮮明度が大きくなるほど大きくなるパラメータである。本例では、品質パラメータは、検出強度係数と、鮮明度と、の積である。品質パラメータが大きくなるほど、試料２の内部にて延在する鉄筋２２をより高い位置分解能にて検出できる。 FIG. 15 shows the change of the quality parameter with respect to the diameter (in other words, the opening diameter) of the second opening 154 of the narrowed portion 15 when the fog is 2 mm. The quality parameter is a parameter that increases as the detection intensity coefficient increases and increases as the sharpness increases. In this example, the quality parameter is the product of the detected intensity factor and the sharpness. As the quality parameter increases, the reinforcing bars 22 extending inside the sample 2 can be detected with higher positional resolution.
本例では、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数は、４０ＧＨｚ、６０ＧＨｚ、又は、１４０ＧＨｚである。 In this example, the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 40 GHz, 60 GHz, or 140 GHz.
図１６は、かぶりが４ｍｍである場合における、品質パラメータの、絞り部１５の第２開口１５４の直径に対する変化を表す。図１７は、かぶりが６ｍｍである場合における、品質パラメータの、絞り部１５の第２開口１５４の直径に対する変化を表す。図１８は、かぶりが８ｍｍである場合における、品質パラメータの、絞り部１５の第２開口１５４の直径に対する変化を表す。 FIG. 16 shows the change of the quality parameter with respect to the diameter of the second opening 154 of the iris 15 when the fog is 4 mm. FIG. 17 shows the change of the quality parameter with respect to the diameter of the second opening 154 of the iris 15 when the fog is 6 mm. FIG. 18 shows the change in the quality parameter with respect to the diameter of the second opening 154 of the throttle unit 15 when the fog is 8 mm.
図１５乃至図１８のそれぞれにおいて、曲線Ｃ１は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、４０ＧＨｚである場合における品質パラメータに対応する。図１５乃至図１８のそれぞれにおいて、曲線Ｃ２は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、６０ＧＨｚである場合における品質パラメータに対応する。図１５及び図１６のそれぞれにおいて、曲線Ｃ３は、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、１４０ＧＨｚである場合における品質パラメータに対応する。 In each of FIGS. 15 to 18, the curve C1 corresponds to the quality parameter in the case where the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 40 GHz. In each of FIG. 15 to FIG. 18, the curve C2 corresponds to the quality parameter in the case where the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 60 GHz. In each of FIG. 15 and FIG. 16, the curve C3 corresponds to the quality parameter in the case where the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 140 GHz.
本例では、品質パラメータは、図１２に表されるような、検出部１７により出力された電圧の、試料２の検出装置１に対する相対的な位置に対する変化に基づいて取得される。本例では、検出強度係数、及び、鮮明度のそれぞれは、第３実験例と同様に取得される。 In this example, the quality parameter is obtained based on the change in the voltage output by the detection unit 17 relative to the position of the sample 2 with respect to the detection device 1 as represented in FIG. 12. In the present example, each of the detection intensity coefficient and the sharpness is acquired as in the third experimental example.
図１５に表されるように、かぶりが２ｍｍである場合、品質パラメータは、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、６０ＧＨｚであり、且つ、開口直径が５ｍｍ乃至９ｍｍである場合に十分に大きい。また、この場合、品質パラメータは、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、６０ＧＨｚであり、且つ、開口直径が６ｍｍ又は８ｍｍである場合に最大である。 As shown in FIG. 15, when the fog is 2 mm, the quality parameter is sufficient when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 11 is 60 GHz and the aperture diameter is 5 mm to 9 mm. Great. Further, in this case, the quality parameter is maximum when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 60 GHz and the diameter of the opening is 6 mm or 8 mm.
図１６に表されるように、かぶりが４ｍｍである場合、品質パラメータは、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、１４０ＧＨｚであり、且つ、開口直径が４ｍｍ乃至６ｍｍである場合に十分に大きい。また、この場合、品質パラメータは、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、１４０ＧＨｚであり、且つ、開口直径が６ｍｍである場合に最大である。 As shown in FIG. 16, when the fog is 4 mm, the quality parameter is sufficient when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 11 is 140 GHz and the aperture diameter is 4 mm to 6 mm. Great. Further, in this case, the quality parameter is maximum when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 140 GHz and the opening diameter is 6 mm.
図１７に表されるように、かぶりが６ｍｍである場合、品質パラメータは、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、６０ＧＨｚであり、且つ、開口直径が７ｍｍ乃至９ｍｍである場合に十分に大きい。また、この場合、品質パラメータは、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、６０ＧＨｚであり、且つ、開口直径が８ｍｍである場合に最大である。 As shown in FIG. 17, when the fog is 6 mm, the quality parameter is sufficient when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 60 GHz and the aperture diameter is 7 mm to 9 mm. Great. Further, in this case, the quality parameter is maximum when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 60 GHz and the aperture diameter is 8 mm.
図１８に表されるように、かぶりが８ｍｍである場合、品質パラメータは、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、６０ＧＨｚであり、且つ、開口直径が７ｍｍ乃至９ｍｍである場合に十分に大きい。また、この場合、品質パラメータは、電磁波生成部１１により生成される電磁波の周波数が、６０ＧＨｚであり、且つ、開口直径が８ｍｍである場合に最大である。 As shown in FIG. 18, when the fog is 8 mm, the quality parameter is sufficient when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generator 11 is 60 GHz and the aperture diameter is 7 mm to 9 mm. Great. Further, in this case, the quality parameter is maximum when the frequency of the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 is 60 GHz and the aperture diameter is 8 mm.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。 The present invention is not limited to the embodiments described above. For example, various modifications that can be understood by those skilled in the art may be added to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
１ 検出装置
１１ 電磁波生成部
１２ 第１レンズ部
１３ ビームスプリッタ部
１４ 第２レンズ部
１５ 絞り部
１５１ 本体
１５２ 被膜
１５３ 第１開口
１５４ 第２開口
１６ 第３レンズ部
１７ 検出部
２ 試料
２１ コンクリート
２２ 鉄筋
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 detection device 11 electromagnetic wave generation unit 12 first lens unit 13 beam splitter unit 14 second lens unit 15 diaphragm unit 151 main body 152 film 153 first opening 154 second opening 16 third lens unit 17 detection unit 2 sample 21 concrete 22 rebar
Claims (6)
１０ＧＨｚ乃至１ＴＨｚの周波数を有する電磁波を生成する電磁波生成部と、
前記生成された電磁波を集束させる集束部と、
前記集束部と前記試料との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部と、
前記絞り部を通過した電磁波が前記試料によって反射された電磁波のうちの、前記絞り部を通過した部分の中の、前記鉄筋が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波成分を検出する検出部と、
を備え、
前記偏波面は、前記直線偏波成分の電界が振動する方向と、前記直線偏波成分が伝搬する方向と、を含む平面である、検出装置。 A detection device for detecting a reinforcing bar extending inside a sample that is at least a part of a centrifugal reinforced concrete pipe, comprising:
An electromagnetic wave generation unit that generates an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 1 THz;
A focusing unit for focusing the generated electromagnetic wave;
A diaphragm unit for passing only a part of the electromagnetic wave between the focusing unit and the sample;
Among the electromagnetic waves that the electromagnetic wave that has passed through the diaphragm is reflected by the sample, the linear polarization component in which the plane of polarization is parallel to the direction in which the reinforcing bar extends is detected in the part through which the diaphragm passes Detection unit,
Equipped with
The detection device, wherein the polarization plane is a plane including a direction in which an electric field of the linear polarization component vibrates and a direction in which the linear polarization component propagates.
前記絞り部は、前記集束部に対向する端面にて開口する第１開口と、前記試料に対向する端面にて開口するとともに前記第１開口よりも小さい第２開口と、を有する円錐台筒状である、検出装置。 The detection device according to claim 1, wherein
The throttling portion has a conical cylindrical shape having a first opening that opens at an end surface facing the focusing portion, and a second opening that opens at an end surface facing the sample and is smaller than the first opening. Is a detection device.
前記絞り部は、銅からなる本体と、前記本体のうちの、内壁を構成する表面を被覆するとともに金からなる被膜と、を含む、検出装置。 The detection device according to claim 1 or 2, wherein
A detection unit including: a main body made of copper; and a coating made of gold and covering a surface constituting the inner wall of the main body.
前記第２開口の大きさは、前記電磁波が有する周波数に応じて定められる、検出装置。 A detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
The size of the second opening is determined according to the frequency of the electromagnetic wave.
前記電磁波生成部は、前記電磁波として連続波を生成する、検出装置。 The detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein
The detection apparatus, wherein the electromagnetic wave generation unit generates a continuous wave as the electromagnetic wave.
１０ＧＨｚ乃至１ＴＨｚの周波数を有する電磁波を生成し、
前記生成された電磁波を集束させ、
前記集束部と前記試料との間にて、電磁波の一部のみを通過させ、
前記絞り部を通過した電磁波が前記試料によって反射された電磁波のうちの、前記絞り部を通過した部分の中の、前記鉄筋が延在する方向に偏波面が平行である直線偏波成分を検出する、
ことを含み、
前記偏波面は、前記直線偏波成分の電界が振動する方向と、前記直線偏波成分が伝搬する方向と、を含む平面である、検出方法。 A detection method for detecting a reinforcing bar extending inside a sample which is at least a part of a centrifugal reinforced concrete pipe,
Generate an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 1 THz,
Focusing the generated electromagnetic waves,
Only a part of the electromagnetic wave is allowed to pass between the focusing part and the sample,
Among the electromagnetic waves that the electromagnetic wave that has passed through the diaphragm is reflected by the sample, the linear polarization component in which the plane of polarization is parallel to the direction in which the reinforcing bar extends is detected in the part through which the diaphragm passes Do,
Including
The detection method, wherein the polarization plane is a plane including a direction in which an electric field of the linear polarization component vibrates and a direction in which the linear polarization component propagates.
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