JP2021117075A - Buried material searching apparatus and method for analyzing search target object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、埋設物探査装置、および探査対象物の解析方法に関する。 The present invention relates to a buried object exploration device and a method for analyzing an exploration object.
既存の建造物に耐震補強工事を行う場合、ボーリング工事や後打ちアンカ打設工事をする際に、鉄筋の誤切断、埋設配管の誤切断、埋設ケーブルの誤切断などの不具合が多発している。 When performing seismic retrofitting work on existing buildings, there are many problems such as erroneous cutting of reinforcing bars, erroneous cutting of buried pipes, and erroneous cutting of buried cables during boring work and post-casting anchor placement work. ..
このような不具合を防止するために、電磁波レーダーを用いた埋設物探査装置等で埋設物の有無を事前に調査することが増えている。埋設物の探査には、例えば、開口合成法を用いた埋設物探査装置が使用される(非特許文献1)。 In order to prevent such problems, the presence or absence of buried objects is increasingly investigated in advance by a buried object exploration device using an electromagnetic wave radar or the like. For exploration of buried objects, for example, a buried object exploration device using an aperture synthesis method is used (Non-Patent Document 1).
しかしながら、これらの埋設物探査装置では、電磁波レーダーの焦点を深い位置に合わせているため、焦点よりも浅い位置における探査精度が低い。そのため、埋設物を表示できなかったり、ゴーストを生じて埋設物がないにもかかわらずあたかも埋設物があるかのように表示されることがある。 However, in these buried object exploration devices, since the electromagnetic wave radar is focused on a deep position, the exploration accuracy at a position shallower than the focal point is low. Therefore, the buried object may not be displayed, or it may be displayed as if there is a buried object even though there is no buried object due to ghosting.
本発明は、上述の事情の下になされたもので、埋設物探査装置の探査精度を向上することを課題とする。 The present invention has been made under the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to improve the exploration accuracy of a buried object exploration apparatus.
上記課題を解決するため、実施形態に係る埋設物探査装置は、プローブ装置と条件設定部と推定部とを備える。プローブ装置は、マトリクス状に配列された音波を送受信可能な複数のプローブを有する。条件設定部は、探査対象物の位置を特定するための解析に使用する情報の条件を設定する。推定部は、音波が送信されてから複数のプローブそれぞれが探査対象物に反射した音波を受信するまでの経過時間の中の条件に合った経過時間に基づいて、探査対象物の位置を推定する。 In order to solve the above problems, the buried object exploration device according to the embodiment includes a probe device, a condition setting unit, and an estimation unit. The probe device has a plurality of probes capable of transmitting and receiving sound waves arranged in a matrix. The condition setting unit sets the conditions of the information used for the analysis for specifying the position of the exploration object. The estimator estimates the position of the exploration object based on the elapsed time that meets the conditions in the elapsed time from the transmission of the sound wave to the reception of the sound wave reflected by each of the plurality of probes on the exploration object. ..
以下、実施形態に係る埋設物探査装置について、図を参照して説明する。説明にあたっては、相互に直行するX軸、Y軸、Z軸からなるXYZ座標系を適宜用いる。 Hereinafter, the buried object exploration apparatus according to the embodiment will be described with reference to the drawings. In the description, an XYZ coordinate system consisting of X-axis, Y-axis, and Z-axis that are orthogonal to each other is appropriately used.
図1は、本実施形態に係る埋設物探査装置1のブロック図である。埋設物探査装置1は、例えば、コンクリートに埋設された鉄筋や配管を探査する装置である。
FIG. 1 is a block diagram of the buried
図1に示されるように、埋設物探査装置1は、プローブ装置100と解析装置200とを有する。
As shown in FIG. 1, the buried
(プローブ装置)
図2は、プローブ装置100の構成図である。図2に示されるように、プローブ装置100は、マトリクス状に配列された複数のプローブPを有している。図2では、プローブPを文字Pを記載した四角で表している。プローブPそれぞれは、第1周波数f1の音波を送受信可能である。ここでは、第1周波数f1を70kHzとする。
(Probe device)
FIG. 2 is a configuration diagram of the
隣接するプローブP間の間隔L1は、第1周波数f1の音波の波長をλ1、コンクリートの中における音波の伝搬速度をVとすると、式1を満たすように設定される。
L1≦λ1/2 (式1)
λ1=V/f1
The distance L1 between the adjacent probes P is set so as to satisfy
L1 ≤ λ1 / 2 (Equation 1)
λ1 = V / f1
コンクリートの中における音波の伝搬速度Vを4000m/s、f1を70kHzとすると、L1は約28mm以下となる。 Assuming that the sound wave propagation velocity V in concrete is 4000 m / s and f1 is 70 kHz, L1 is about 28 mm or less.
図2において、右上のP8のプローブPから右下のP128のプローブPまでのX軸方向の長さD1は、コンクリートの中における音波の伝搬速度をV、探査しようとするZ軸方向の深さをNとすると、式2を満たすように設定される。
Nを400mmとした場合、D1は約302mm以上となる。L1を28mmとした場合、X軸方向に並べるプローブPの数N1は、11以上となる。ここでは、N1を16としている。 When N is 400 mm, D1 is about 302 mm or more. When L1 is 28 mm, the number N1 of probes P arranged in the X-axis direction is 11 or more. Here, N1 is set to 16.
以上に説明したように、図2に示されるプローブ装置100では、プローブPがX軸方向に16個、Y軸方向に8個配置されている。図2の左上からY方向に向かってP1からP8のプローブPが配置されている。プローブPの2行目には、Y方向に向かってP9からP16のプローブPが配置されている。プローブPの一番下の行には、Y方向に向かってP121からP128のプローブPが配置されている。
As described above, in the
図3は、プローブPのイメージ図である。プローブPの形状は、立方体である。例えば、プローブPのX軸方向の長さLxは21mmであり、Y軸方向の長さLyは21mmであり、Z軸方向の長さLzは21mmである。プローブPは、複数の振動素子をマトリクス状に組み合わせて構成されている。プローブPに使用される振動素子は、第1周波数f1の音波に共振する振動素子である。音波が出力される方向を+Z方向とした場合、プローブPの−Z側にダンパ12が設けられている。ダンパ12は、四角錐の部分と矩形部分とからなる。ダンパ12は、タングステン等で形成されている。ダンパ12は、音波を+Z方向に効率よく出力するために設けられる。
FIG. 3 is an image diagram of the probe P. The shape of the probe P is a cube. For example, the length Lx of the probe P in the X-axis direction is 21 mm, the length Ly in the Y-axis direction is 21 mm, and the length Lz in the Z-axis direction is 21 mm. The probe P is configured by combining a plurality of vibrating elements in a matrix. The vibrating element used for the probe P is a vibrating element that resonates with a sound wave having a first frequency f1. When the direction in which the sound wave is output is the + Z direction, the
(解析装置)
図1に示すように、解析装置200は、送信部210、受信部230、制御部250、推定部260、条件設定部270、画像データ作成部290、表示部300を有する。
(Analyzer)
As shown in FIG. 1, the
制御部250は、CPU251,RAM253,ROM255を備える。ROM255には、埋設物(探査対象物)を探査するためのアプリケーションソフトウエア等が記憶されている。RAM253は、CPU251のワーキングエリアとして使用される。CPU251は、解析者による操作及びROM255に記憶されているアプリケーションソフトウエアに基づいて各部を制御する。
The
送信部210は、制御部250の指示に基づいて、第1周波数f1の音波に対応する信号をプローブPそれぞれに送信する。具体的には、送信部210は、例えば、主な周波数成分が70kHzであり、信号レベルが200Vの信号をプローブPそれぞれに送信する。
The
図4は、受信部230のブロック図である。受信部230は、プローブPの数(128個)に対応する数のAMP231及びA/Dコンバータ232を有している。AMP231それぞれは、対応するプローブPが受信した音波の信号を増幅する。A/Dコンバータ232は、増幅された音波の信号をΔt(例えば、100ns)ごとにサンプリングしてA/D変換する。受信部230は、送信したプローブPの番号、受信したプローブPの番号、送信部210が信号を送信した時刻t0から各サンプリング時刻までの経過時間T(i)、受信した音波の信号の強度をひも付けて制御部250内のRAM253に記憶する。
FIG. 4 is a block diagram of the receiving
図1に示す条件設定部270は、RAM253に記憶された経過時間T(i)の中で、探査対象物の位置を特定する解析に使用する経過時間T(i)の条件を設定する。具体的には、条件設定部270は、解析者の指定に基づいて、送信部210が信号を送信した時刻t0から各サンプリング時刻までの経過時間T(i)の上限値と下限値を設定する。また、条件設定部270は、解析者の指定に基づいて、マトリクス状に配列された複数のプローブPのうち、マトリクスの周辺に配置されていないプローブを指定する。例えば、図2に示されるマトリクス状に配置された複数のプローブPの中のマトリクスの周囲の2行2列に配置されたプローブP以外のプローブPを指定する。探査対象物の位置を特定する解析は、指定されたプローブPが受信した音波の経過時間T(i)に基づいて行われる。
The
推定部260は、第1周波数f1の音波が送信されてから複数のプローブPそれぞれが探査対象物に反射した第1周波数f1の音波を受信するまでの経過時間に基づいて、探査対象物の位置を推定する。図5に示されるように、推定部260は、距離変換部261と合成部262を有する。
The
距離変換部261は、条件設定部270が設定した条件を満たす経過時間T(i)を抽出し、送信部210が信号を送信した時刻t0から探査対象物に反射した第1周波数f1の音波を受信するまでの経過時間T(i)を探査対象物までの距離に変換する。つまり、距離変換部261は、RAM253に記憶された経過時間T(i)のデータの中から、指定された番号のプローブPとひも付けられ、経過時間T(i)の値が設定された上限値以下であり下限値以上である経過時間T(i)のデータを抽出し、抽出した経過時間T(i)を探査対象物までの距離に変換する。距離変換部261は、送信したプローブPの番号、受信したプローブPの番号、探査対象物までの距離、信号レベルをひも付けて、複数のプローブPごとにRAM253に記憶する。
The
合成部262は、複数のプローブPごとに求めたプローブPそれぞれから探査対象物までの距離に基づいて、探査対象物の位置を推定する。詳細は後述する。
The
画像データ作成部290は、推定部260が推定した探査対象物の位置を示す画像を表す画像データを作成し、表示部300に出力する。具体的には、画像データ作成部290は、信号レベルで表されたデータを画像データに変換して表示部300に出力する。画像データ作成部290は、解析者の指定に基づいて、画像をX軸、Y軸およびZ軸を中心に回転させた画像データを作成することができる。また、画像データ作成部290は、解析者の指定に基づいて、解析者の指定する深さの断面の画像の画像データ(立体画像を任意の深さで輪切りにした断面画像の画像データ)を作成することができる。また、画像データ作成部290は、解析者の指定に基づいて、画像の所定範囲を拡大した画像データを作成することができる。
The image
表示部300は、液晶ディスプレイである。表示部300は、画像データ作成部290から取得した画像データに基づく画像を表示する。
The
(動作)
次に、埋設物探査装置1の動作について説明する。最初に、送信部210は、制御部250の指示に基づいて、第1周波数f1の音波に対応する信号を1番目のプローブP(P1)に送信する。P1のプローブPは、第1周波数f1の音波を送信する。また、送信部210は、プローブPに信号を送信した時刻t0を受信部230に通知する。
(motion)
Next, the operation of the buried
P2からP128のプローブPは、探査対象物に反射した音波を受信し、受信した信号を解析装置200に出力する。図4に示す解析装置200のAMP231は、プローブPから出力された信号を増幅し、A/Dコンバータ232に出力する。A/Dコンバータ232は、送信したプローブPの番号、受信したプローブPの番号、送信部210が信号を送信した時刻t0から各サンプリング時刻までの経過時間T(i)、信号レベルをひも付けてRAM253に記憶する。
The probes P from P2 to P128 receive the sound waves reflected by the object to be searched, and output the received signals to the
図6は、送信信号と受信信号との関係を示す図である。図6に示されるように、A/Dコンバータ232は、増幅された音波の信号をΔtごとにサンプリングし、A/D変換して増幅された音波の信号レベルを取得する。Δtは、例えば100nsである。A/Dコンバータ232は、サンプリング周期であるΔtごとにカウンタを動作させ、カウンタの値KにΔtを掛け合わせて、送信部210が信号を送信した時刻t0から各サンプリング時刻までの経過時間T(i)を求める。A/Dコンバータ232は、経過時間T(i)と信号レベルとをひも付けてRAM253に記憶する。詳細には、A/Dコンバータ232は、送信したプローブPがP1からP128の何れのプローブであるかの情報と、RAM253に送信するデータがP1からP128の何れのプローブで受信した信号のデータであるかを上記の情報とをひも付けてRAM253に記憶する。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the transmission signal and the reception signal. As shown in FIG. 6, the A /
探査対象物の探査をする範囲が図2に示されるプローブ装置100のXY平面より広い場合、解析者は、プローブ装置100をX軸方向およびY軸方向にずらしながら上記の測定を行う。探査対象物の解析をする際、マトリクス状に配列された複数のプローブPのうち、マトリクスの周辺に配置されていないプローブPで受信した音波に基づく経過時間T(i)のみを使用して解析することにより、探査精度を上げることができる。マトリクス状に配列された複数のプローブPのうち、マトリクスの周辺に配置されたプローブPが受信する音波は、マトリクスの中央に配置されたプローブPが受信する音波よりも弱いため、解析精度が低くなるからである。
When the range for exploring the object to be searched is wider than the XY plane of the
図7を参照して、プローブ装置100の移動方法について説明する。理解を容易にするため、ここでは、プローブPが8×8のマトリクス状に配置されている場合について説明する。1回目の測定領域をS1,2回目の測定領域をS2、3回目の測定領域をS3,4回目の測定領域をS4とする。8×8のマトリクスS1〜S4の中央部の領域S11〜S41のデータに基づいて解析を行う場合、解析者は、領域S11の+Y側と領域S21の−Y側とが重なるように、1回目の測定位置からプローブ装置100を+Y方向に移動させる。また、解析者は、3回目の測定を行う際、領域S11の+X側と領域S31の−X側とが重なるように、1回目の測定位置からプローブ装置100を+X方向に移動させる。
A method of moving the
このようにプローブ装置100を移動させることにより、図8に示される連続したS11,S21,S31,S41の範囲について精度の高い測定を行うことができる。
By moving the
探査対象物の探査をする全範囲について、プローブ装置100で測定した音波の経過時間T(i)を求める処理を終えると、解析者は、埋設物探査装置1を使用して探査対象物の解析を行う。最初に、解析者は、解析する深さ方向の範囲を設定する。解析する深さ方向の範囲を狭くした方が解析精度を上げることができる。+Z方向に送信された音波は、様々な深さに存在する探査対象物や鉄筋コンクリート内に含まれる粗骨材で反射する。例えば、深さ50cm付近の探査対象物の有無を解析する場合、例えば深さ1mにある探査対象物で反射した音波は、ノイズとして影響する。したがって、深さ50cm付近の探査対象物の有無を解析する場合、例えば、20cmから80cmの深さから反射した音波のみに基づいて解析した方が、解析精度を向上することができる。
After completing the process of obtaining the elapsed time T (i) of the sound wave measured by the
ここでは、Y軸方向に4マス、Z軸方向に4マスの領域を設定して解析する場合について説明する。図9に示される領域R1は、領域S1と対応している。領域R2は、領域S2と対応している。 Here, a case where a region of 4 squares in the Y-axis direction and 4 squares in the Z-axis direction are set and analyzed will be described. The region R1 shown in FIG. 9 corresponds to the region S1. The region R2 corresponds to the region S2.
解析者は、図9に示される領域R11の+Z側と領域R31の−Z側とが重なるように、送信部210が信号を送信した時刻t0から探査対象物に反射した第1周波数f1の音波を受信するまでの経過時間T(i)の上限値と下限値を設定する。例えば、領域R11の深さを20cmから50cmとし、領域R31の深さを50cmから80cmとする場合、コンクリートの中における音波の伝搬速度Vが4000m/sであるので、領域R11の経過時間T(i)の下限値は50μs、上限値は125μsと設定される。なお、領域R1の+Y側の2マスと−Y側の2マスは使用しない。
The analyst said that the sound wave of the first frequency f1 reflected on the object to be searched from the time t0 when the
領域R11の解析を終えると、解析者は、解析する深さ方向の範囲を変更する。領域R31の深さを50cmから80cmとする場合、コンクリートの中における音波の伝搬速度Vが4000m/sであるので、領域R31の経過時間T(i)の下限値は125μs、上限値は200μsと設定される。領域R21,R41についても、同じように上限値と下限値を設定する。 After completing the analysis of the region R11, the analyst changes the range in the depth direction to be analyzed. When the depth of the region R31 is 50 cm to 80 cm, the propagation velocity V of the sound wave in the concrete is 4000 m / s, so that the lower limit of the elapsed time T (i) of the region R31 is 125 μs and the upper limit is 200 μs. Set. The upper limit value and the lower limit value are set in the same manner for the regions R21 and R41.
このように経過時間T(i)の上限値と下限値を設定することにより、図10に示される連続したR11,R21,R31,R41の範囲について精度の高い解析を行うことができる。 By setting the upper limit value and the lower limit value of the elapsed time T (i) in this way, it is possible to perform highly accurate analysis on the continuous range of R11, R21, R31, and R41 shown in FIG.
図5に示す距離変換部261は、送信部210が信号を送信した時刻t0から探査対象物に反射した第1周波数f1の音波を受信するまでの経過時間T(i)を、音波を送信したプローブPから探査対象物までの距離r1と、探査対象物から音波を受信したプローブPまでの距離r2に変換する。距離変換部261は、図8に示される領域S11,S21,S31,S41ごとに、また、図10に示される領域R11,R21,R31,R41ごとに、経過時間T(i)を距離r1と距離r2に変換する。
The
P1のプローブPが音波を送信し、P2のプローブPで探査対象物に反射した音波を受信する場合について図11を参照して説明する。P1のプローブPから図11に斜線で示す探査対象物までの距離をr1、探査対象物からP2のプローブPまでの距離をr2、コンクリートの中における音波の伝搬速度をV、時刻t0から各サンプリング時刻までの経過時間をT(i)とすると、式3が成立する。
r1+r2=T(i)×V (式3)
A case where the probe P of P1 transmits a sound wave and the probe P of P2 receives the sound wave reflected by the object to be searched will be described with reference to FIG. The distance from the probe P of P1 to the probe P shown in diagonal lines in FIG. 11 is r1, the distance from the probe P to the probe P of P2 is r2, the propagation velocity of sound waves in concrete is V, and each sampling is performed from time t0. Assuming that the elapsed time to the time is T (i),
r1 + r2 = T (i) × V (Equation 3)
P1のプローブPからP2のプローブPまでの距離は既知である。また、P1のプローブPから送信される音波の深さ方向に対する角度も既知である。したがって、P1のプローブPから探査対象物までの距離r1および探査対象物からP2のプローブPまでの距離r2を求めることができる。距離変換部261は、信号レベルと経過時間T(i)から求めた距離r1およびr2の値とをひも付けてRAM253に記憶する。
The distance from the probe P of P1 to the probe P of P2 is known. Further, the angle of the sound wave transmitted from the probe P of P1 with respect to the depth direction is also known. Therefore, the distance r1 from the probe P of P1 to the probe P and the distance r2 from the probe P of P2 to the probe P can be obtained. The
図12は、RAM253に作成される三次元の記憶領域のイメージ図である。三次元の記憶領域は、図2に示されるX軸方向に配置されたP1からP121のプローブPの数(16マス)、Y軸方向に配置されたP1からP8のプローブPの数(8マス)、及び探査する深さ方向に対応している。探査の分解能Mを4mmとした場合、4mm単位で信号レベルを記憶できるように記憶領域を確保する。探査の分解能Mを4mmとし探査する深さNを400mmとした場合、Z軸方向に100マスが準備される。つまり、16×8×100のマトリクス状の記憶領域が作成される。
FIG. 12 is an image diagram of a three-dimensional storage area created in the
距離変換部261は、P1のプローブPの音波の送信に対して、探査対象物に反射した音波を条件設定部270が指定したN番目のプローブPが受信するまでの経過時間T(i)から求めた、N番目のプローブPから探査対象物までの距離に対応するマスに、N番目のプローブPが受信した音波の信号レベルの値を入力する。
The
送信部210は、P1のプローブPに信号を送信した後、所定時間経過後にP2のプローブPに信号を送信する。P2のプローブPは音波を送信し、P1及びP3からP128のプローブPは、探査対象物に反射した音波を受信し、解析装置200に受信した信号を出力する。距離変換部261は、条件設定部270が指定したプローブPのそれぞれが受信した音波について距離r1およびr2の値を求める。距離変換部261は、距離に対応するマスに信号レベルの値を入力する。
The
以後、送信部210は、第1周波数f1の音波に対応する信号をP3からP128のプローブPに順次所定の時間間隔をおいて送信する。距離変換部261は、条件設定部270が指定したプローブPのそれぞれが受信した音波について距離r1およびr2の値を求め、距離に対応するマスに信号レベルの値を入力する。距離変換部261は、プローブPの音波の送信それぞれに対して、図12に示されるデータを作成する。距離変換部261は、図8に示す領域S11,S21,S31,S41のそれぞれの領域に対応する図10に示す領域R11,R21,R31,R41について、図12に示されるデータを作成する。
After that, the
合成部262は、複数のプローブPについて作成された図12に示されるデータの対応するマスの信号レベルの値を加算する。加算された値が大きいほど、探査対象物が存在する確率が高いことを表す。
The
画像データ作成部290は、図13に示されるように、加算された信号レベルの値を輝度に変換した画像データを作成する。例えば、画像データ作成部290は、加算された信号レベルの値を白から黒までの256段階の輝度に変換する。例えば、画像データ作成部290は、加算された信号レベルの値が大きいほど、輝度を低く(黒に近く)する。輝度が低いほど、探査対象物が存在する確率が高いことを表す。また、画像データ作成部290は、加算された値が所定の閾値以下である場合、加算された信号レベルの値を「0」に置換する。
As shown in FIG. 13, the image
画像データ作成部290は、合成部262が作成した図8に示される領域S11,S21,S31,S41に対応する図10に示す領域R11,R21,R31,R41の三次元の画像データを繋ぎ合わせ、一つの画像データを作成する。これにより、探査対象物を探査する全領域についての解析画像の画像データが作成される。画像データ作成部290は、作成した画像データを表示部300に出力する。
The image
また、画像データ作成部290は、解析者の指定に基づいて、画像をX軸、Y軸およびZ軸を中心に回転させた画像データを作成する。また、画像データ作成部290は、解析者の指定に基づいて、解析者の指定する深さの断面の画像の画像データを作成する。つまり、画像データ作成部290は、Z軸の任意の深さで立体画像を輪切りにした断面の画像データを作成する。また、画像データ作成部290は、解析者の指定に基づいて、所定範囲の画像を拡大した画像データを作成する。表示部300は、画像データ作成部290から取得した画像データに基づく画像を表示する。
Further, the image
以上に説明したように、本実施形態に係る埋設物探査装置1は、条件設定部270により、探査対象物の位置を特定する解析に使用する情報の条件を設定し、第1周波数の音波が送信されてから複数のプローブPそれぞれが探査対象物に反射した第1周波数の音波を受信するまでの経過時間の中の条件設定部270が設定した条件に合った経過時間に基づいて、探査対象物の位置を推定する。これにより、埋設物探査装置1の探査精度を向上することができる。具体的には、条件設定部270は、経過時間の上限値と下限値を設定する。これにより、深さ方向の探査精度を向上することができる。また、条件設定部270は、マトリクス状に配列された複数のプローブPのうち、マトリクスの周辺に配置されていないプローブPを指定し、指定されたプローブが音波を受信するまでの経過時間に基づいて、探査対象物の位置を推定する。これにより、プローブ装置100の周辺の深さ方向の探査精度を向上することができる。
As described above, in the buried
また、マトリクス状に配列された複数のプローブPのうち、マトリクスの周辺に配置されていないプローブPを指定し、指定されたプローブPが音波を受信するまでの経過時間に基づいて探査対象物の位置を推定することにより、プローブ装置100が式2の要件を満たしていない場合でも、探査精度を向上することができる。
Further, among a plurality of probes P arranged in a matrix, a probe P that is not arranged around the matrix is designated, and an object to be searched is searched based on the elapsed time until the designated probe P receives a sound wave. By estimating the position, the exploration accuracy can be improved even when the
ここで、第1周波数f1の決め方について説明する。鉄筋コンクリート内に含まれる粗骨材の粒径の最大値をA、第1周波数f1の波長をλ1とすると、式4の条件を満たす必要がある。
A<λ1/2 (式4)
Here, how to determine the first frequency f1 will be described. Assuming that the maximum value of the grain size of the coarse aggregate contained in the reinforced concrete is A and the wavelength of the first frequency f1 is λ1, the condition of
A <λ1 / 2 (Equation 4)
音波の伝搬速度をVとすると、λ1=V/f1であるので、式5の条件を満たすように第1周波数f1を設定する。
f1<V/(2A) (式5)
Assuming that the propagation speed of the sound wave is V, λ1 = V / f1, so the first frequency f1 is set so as to satisfy the condition of
f1 <V / (2A) (Equation 5)
例えば、鉄筋コンクリート内に含まれる粗骨材の粒径の最大値をAを20mmとした場合、V=4000m/sであるので、第1周波数f1を100kHz未満に設定すればよい。音波の半波長を鉄筋コンクリート内に含まれる粗骨材の粒径の最大値よりも長くすることにより、粗骨材での音波の散乱を低減し、プローブに到達する音波の強度の減衰を抑制することができる。 For example, when the maximum value of the grain size of the coarse aggregate contained in the reinforced concrete is 20 mm as A, V = 4000 m / s, so that the first frequency f1 may be set to less than 100 kHz. By making the half wavelength of the sound wave longer than the maximum particle size of the coarse aggregate contained in the reinforced concrete, the scattering of the sound wave in the coarse aggregate is reduced and the attenuation of the intensity of the sound wave reaching the probe is suppressed. be able to.
上記の説明では、コンクリートの中における音波の伝搬速度Vを4000m/sとして説明したが、コンクリートを構成する材質等により、音波の伝搬速度は異なる。探査対象物が埋設されているコンクリートの材質等に対応する音波の伝搬速度を用いて式1〜式5の計算を行う。
In the above description, the sound wave propagation velocity V in the concrete is set to 4000 m / s, but the sound wave propagation velocity differs depending on the material constituting the concrete and the like.
また、上記の説明では、コンクリートの中の探査対象物を探査する場合について説明したが、探査対象物が埋設されている媒体をコンクリートに限定する必要はない。例えば、媒体は、土、木、金属等であってもよい。音波の伝搬速度Vを各媒体における伝搬速度とすることにより、上述の方法で探査対象物を探査することができる。 Further, in the above description, the case of exploring the exploration object in concrete has been described, but it is not necessary to limit the medium in which the exploration object is buried to concrete. For example, the medium may be soil, wood, metal, or the like. By setting the propagation velocity V of the sound wave as the propagation velocity in each medium, the exploration target can be explored by the above-mentioned method.
また、探査対象物をものに限定する必要はない。例えば、コンクリートの土台等の中に生じた亀裂や空間を探査することもできる。コンクリートの中に亀裂や隙間がある場合、亀裂や隙間で音波が屈折したり反射強度が変化する。コンクリートの中の亀裂や隙間の有無による音波の反射強度の差が小さい場合、例えば、測定回数を増やして統計処理を行うことにより、探査精度を向上することができる。 Moreover, it is not necessary to limit the exploration target to the object. For example, it is possible to search for cracks and spaces generated in a concrete base or the like. If there are cracks or gaps in the concrete, the sound waves will be refracted or the reflection intensity will change due to the cracks or gaps. When the difference in sound wave reflection intensity due to the presence or absence of cracks or gaps in concrete is small, for example, the exploration accuracy can be improved by increasing the number of measurements and performing statistical processing.
なお、上記の説明では、条件設定部270が、経過時間T(i)の上限値と下限値とを設定する場合について説明したが、上限値と下限値の少なくともいずれか一つを設定するようにしてもよい。
In the above description, the case where the
また、上記の説明では、画像データ作成部290が加算された信号レベルの値を白から黒までの256段階の輝度に変換する場合について説明したが、表示方法をこれに限定する必要はない。例えば、推定された埋設物の位置をカラー表示してもよい。
Further, in the above description, the case where the image
図12に示した例では、1つのマスを実空間におけるプローブPの配置(X軸方向の長さおよびY軸方向の長さ)に合わせた場合を示した。しかし、1つのマスは、解析の精度に応じて、実空間の長さに対応させることができる。 In the example shown in FIG. 12, a case where one cell is matched with the arrangement of the probe P in the real space (the length in the X-axis direction and the length in the Y-axis direction) is shown. However, one cell can correspond to the length of the real space depending on the accuracy of the analysis.
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…埋設物探査装置
12…ダンパ
100…プローブ装置
200…解析装置
210…送信部
230…受信部
231…AMP
232…A/Dコンバータ
250…制御部
260…推定部
261…距離変換部
262…合成部
270…条件設定部
290…画像データ作成部
300…表示部
P…プローブ
1 ... Buried
232 ... A /
Claims (8)
探査対象物の位置を特定するための解析に使用する情報の条件を設定する条件設定部と、
音波が送信されてから複数の前記プローブそれぞれが探査対象物に反射した音波を受信するまでの経過時間の中の前記条件に合った経過時間に基づいて、前記探査対象物の位置を推定する推定部と、
を備える埋設物探査装置。 A probe device having a plurality of probes capable of transmitting and receiving sound waves arranged in a matrix, and
A condition setting unit that sets the conditions of information used for analysis to identify the position of the object to be explored, and a condition setting unit.
Estimate to estimate the position of the exploration object based on the elapsed time that meets the conditions in the elapsed time from the transmission of the sound wave to the reception of the sound wave reflected by each of the plurality of probes on the exploration object. Department and
Buried object exploration device equipped with.
請求項1に記載の埋設物探査装置。 The condition setting unit sets at least one of the upper limit value and the lower limit value of the elapsed time.
The buried object exploration apparatus according to claim 1.
前記推定部は、前記条件設定部が指定した前記プローブが音波が送信されてから音波を受信するまでの前記経過時間に基づいて、前記探査対象物の位置を推定する、
請求項1または2に記載の埋設物探査装置。 The condition setting unit specifies a probe that is not arranged around the matrix among the plurality of probes arranged in a matrix.
The estimation unit estimates the position of the search object based on the elapsed time from the time when the probe specified by the condition setting unit transmits the sound wave to the time when the sound wave is received.
The buried object exploration apparatus according to claim 1 or 2.
前記画像データ作成部は、作成した前記画像データを表示部に出力する、
請求項1から3の何れか一項に記載の埋設物探査装置。 It has an image data creation unit that creates image data representing an image indicating the position of the search object estimated by the estimation unit.
The image data creation unit outputs the created image data to the display unit.
The buried object exploration apparatus according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の埋設物探査装置。 The image data creation unit creates the image data by rotating the image around the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis based on the designation of the analyst.
The buried object exploration apparatus according to claim 4.
請求項4に記載の埋設物探査装置。 The image data creation unit creates the image data of an image of a cross section having a depth specified by the image analyst.
The buried object exploration apparatus according to claim 4.
請求項4に記載の埋設物探査装置。 The image data creation unit creates the image data in which a predetermined range of the image is enlarged based on the designation of the analyst.
The buried object exploration apparatus according to claim 4.
探査対象物の位置を特定するための解析に使用する情報の条件を設定する工程と、
音波が送信されてから複数の前記プローブそれぞれが探査対象物に反射した音波を受信するまでの経過時間の中の前記条件に合った経過時間に基づいて、前記探査対象物の位置を推定する工程と、
を含む探査対象物の解析方法。 A process of transmitting and receiving sound waves with a probe device having a plurality of probes arranged in a matrix capable of transmitting and receiving sound waves.
The process of setting the conditions of the information used for the analysis to identify the position of the exploration object, and
A step of estimating the position of the exploration object based on the elapsed time that meets the above conditions in the elapsed time from the transmission of the sound wave to the reception of the sound wave reflected by each of the plurality of probes on the exploration object. When,
Method of analyzing exploration objects including.
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5960354A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | Toshiba Corp | Ultrasonic flaw detector |
JPH05223923A (en) * | 1992-02-18 | 1993-09-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method and apparatus for detecting buried structure |
JPH05273348A (en) * | 1991-06-28 | 1993-10-22 | Acoustic Imaging Technol Corp | Ultrasonic image forming system and method for indicating two-dimensional target data |
US5357063A (en) * | 1993-07-12 | 1994-10-18 | Battelle Memorial Institute | Method and apparatus for acoustic energy identification of objects buried in soil |
JPH1164496A (en) * | 1997-08-12 | 1999-03-05 | Oki Systec Tokai:Kk | Sound image device |
JPH11295277A (en) * | 1998-04-09 | 1999-10-29 | Hitachi Ltd | Method and device for displaying image of result of ultrasonic flaw detection |
JP2000297998A (en) * | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Nec Corp | Apparatus and method for detecting mine |
JP2008513763A (en) * | 2004-09-20 | 2008-05-01 | インナー ビジョン メディカル テクノロジーズ インコーポレイテッド | System and method for improving imaging performance |
JP2009186449A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | Univ Of Tsukuba | Two-dimensional image data generation method and survey device |
JP2009244234A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | New Industry Research Organization | Ultrasonic array sensor and signal processing method |
-
2020
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Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5960354A (en) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | Toshiba Corp | Ultrasonic flaw detector |
JPH05273348A (en) * | 1991-06-28 | 1993-10-22 | Acoustic Imaging Technol Corp | Ultrasonic image forming system and method for indicating two-dimensional target data |
JPH05223923A (en) * | 1992-02-18 | 1993-09-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | Method and apparatus for detecting buried structure |
US5357063A (en) * | 1993-07-12 | 1994-10-18 | Battelle Memorial Institute | Method and apparatus for acoustic energy identification of objects buried in soil |
JPH1164496A (en) * | 1997-08-12 | 1999-03-05 | Oki Systec Tokai:Kk | Sound image device |
JPH11295277A (en) * | 1998-04-09 | 1999-10-29 | Hitachi Ltd | Method and device for displaying image of result of ultrasonic flaw detection |
JP2000297998A (en) * | 1999-04-12 | 2000-10-24 | Nec Corp | Apparatus and method for detecting mine |
JP2008513763A (en) * | 2004-09-20 | 2008-05-01 | インナー ビジョン メディカル テクノロジーズ インコーポレイテッド | System and method for improving imaging performance |
JP2009186449A (en) * | 2008-02-04 | 2009-08-20 | Univ Of Tsukuba | Two-dimensional image data generation method and survey device |
JP2009244234A (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | New Industry Research Organization | Ultrasonic array sensor and signal processing method |
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