JP4242335B2 - 振動起動無線装置，構造物検査システム及び構造物検査方法 - Google Patents
振動起動無線装置，構造物検査システム及び構造物検査方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、コンクリート構造物等の土木工学建造物に対し、所定の周波数の振動を与え、内部欠陥等の外部から判定し難い欠陥を検出する振動起動無線装置，構造物検査システム，構造物検査方法及びプログラム並びに記録媒体に関する。
従来から、外部から目視できない内部の欠陥を検出するため、超音波を利用したコンクリート構造物の欠陥診断が行われている（例えば、特許文献１参照）。
上述した従来の構造物検査装置は、送信子及び受信子を、コンクリート構造物等の被検査物の表面に密着させて設置し、送信子から弾性波パルス信号（振動）をコンクリート構造物内に伝搬させ、被検査物内の欠陥から反射されてくるエコー信号を、上記受信子により検出し、そのエコー信号の特性（大きさ、弾性波パルス信号の入力からの時間ずれ、時間幅、周波数成分の変化など）から、異常部の大きさ，位置を推定することが可能である。
特表平０８−５０７７０６号公報
上述した従来の構造物検査装置は、送信子及び受信子を、コンクリート構造物等の被検査物の表面に密着させて設置し、送信子から弾性波パルス信号（振動）をコンクリート構造物内に伝搬させ、被検査物内の欠陥から反射されてくるエコー信号を、上記受信子により検出し、そのエコー信号の特性（大きさ、弾性波パルス信号の入力からの時間ずれ、時間幅、周波数成分の変化など）から、異常部の大きさ，位置を推定することが可能である。
しかしながら、特許文献１に示す構造物検査装置にあっては、反射してくるエコー信号の解析が、構造物内部に存在する鉄筋等の存在の確認を行う必要があり、また複数箇所からの反射等があり、大きさや位置を推定するための演算処理が非常に複雑となり、演算処理の開発に非常に時間がかかるという欠点がある。
また、特許文献１に示す構造物検査装置にあっては、コンクリート構造物内の欠陥が小さい場合、音波の反射がノイズレベルに近く、エコー信号として検出し難いため、欠陥が認識されずに見逃されてしまうという問題がある。
また、特許文献１に示す構造物検査装置にあっては、コンクリート構造物内の欠陥が小さい場合、音波の反射がノイズレベルに近く、エコー信号として検出し難いため、欠陥が認識されずに見逃されてしまうという問題がある。
さらに、特許文献１に示す構造物検査装置にあっては、電車やテーマパーク等にあるジェットコースターのレールなどの支持部における欠陥の有無を検出する場合、複数箇所で検出を行うため、装置の設置／除去の操作を繰り返す必要があり、電車やジェットコースターが長時間に渡り停止している時間帯に検出処理を行うので、多数の対象箇所を限られた時間内に点検するのが困難であるという欠点がある。
また、特許文献１に示す構造物検査装置にあっては、電車やジェットコースターの走行音がエコー信号に重畳し、解析を困難とするため、電車やジェットコースターの走行中、欠陥の検出処理が行えないという問題がある。
また、特許文献１に示す構造物検査装置にあっては、電車やジェットコースターの走行音がエコー信号に重畳し、解析を困難とするため、電車やジェットコースターの走行中、欠陥の検出処理が行えないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複雑な演算処理の開発の必要が無く、簡易なパターンデータの解析処理により、構造物の異常の検出が容易に行える振動起動無線装置，構造物検査システム，構造物検査方法及びプログラム並びに記録媒体を提供することを目的とする。
本発明の振動起動無線装置は、振動エネルギを電気エネルギに変換する振動・電力変換部と、前記電気エネルギにより所定の無線信号を発信する発信部とを有することを特徴とする。
本発明の振動起動無線装置は、前記電気エネルギがあらかじめ設定された所定の電圧値を超えたことを検出した場合、前記発信部を起動させて無線信号を出力する制御部を有することを特徴とする。
本発明の振動起動無線装置は、前記発信部が無線信号に自身の識別情報を付加して発信することを特徴とする。
本発明の振動起動無線装置は、前記制御部が、前記電圧が所定の駆動電圧を超えている場合、該電圧を所定の駆動電圧に変換して、前記発信部へ供給することを特徴とする。
本発明の構造物検査装置は、構造物に設けられた上記起動無線装置のいずれかに記載した振動起動無線装置に所定の振動を与え、起動した振動起動無線装置が発信する無線信号により、前記構造物の欠陥を検出する構造物検査装置であり、前記無線信号を受信する受信部を有することを特徴とする。
本発明の構造物検査装置は、前記構造物に振動を与える振動発生部を有することを特徴とする。
本発明の構造物検査装置は、建設直後において前記構造物の所定の測定位置にて振動を与え、測定位置毎に起動した振動起動無線装置と、各振動起動無線装置の配置位置とが、初期データとして記憶されているデータベースを有していることを特徴とする。
本発明の構造物検査装置は、前記測定位置毎において与えられた振動により、各測定位置毎に起動した振動起動無線装置の配置位置と、データベースに記憶されている過去に起動した振動起動無線装置の配置位置とを比較し、構造物の欠陥の位置を検出する解析部を有することを特徴とする。
本発明の構造物検査方法は、構造物の予め決められて把握されている位置に設けられた上記いずれかに記載した振動起動無線装置に所定の振動を与え、起動した振動起動無線装置が発信する無線信号により、前記構造物の欠陥を検出する構造物検査方法であり、起動した振動起動無線装置からの前記無線信号を受信部により受信する受信処理と、該起動した振動起動無線装置の配置位置と、データベースに記憶されている過去に起動した振動起動無線装置の配置位置とを比較し、構造物の欠陥の位置を検出する解析過程とを有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、構造物の予め決められて把握されている位置に設けられた上記いずれかに記載した振動起動無線装置に所定の振動を与え、起動した振動起動無線装置が発信する無線信号により、前記構造物の欠陥を検出する構造物検査処理をコンピュータに行わせるプログラムであり、起動した振動起動無線装置からの前記無線信号を受信部により受信する受信処理と、該起動した振動起動無線装置の配置位置と、データベースに記憶されている過去に起動した振動起動無線装置の配置位置とを比較し、構造物の欠陥の位置を検出する解析処理とを有する構造物検査処理をコンピュータに実行させるプログラムである。
本発明の構造物検査方法は、上記構造物検査方法において、構造物内部に予め決められて把握されている振動起動無線装置の位置がマトリクス状態である構造物検査方法である。
本発明のプログラムは、上記プログラムにおいて、構造物内部に予め決められて把握されている振動起動無線装置の位置がマトリクス状態であり、この位置のデータが含まれるプログラムである。
このように構造物内部に埋め込まれている振動起動無線装置の位置がマトリックス状である場合は、それらの位置に周期的かつ規則性があるため位置把握・結果の解析が容易である。
本発明の記録媒体は、上記各プログラムのいずれかが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明の構造物検査方法は、上記構造物検査方法において、構造物内部に予め決められて把握されている振動起動無線装置の位置がマトリクス状態である構造物検査方法である。
本発明のプログラムは、上記プログラムにおいて、構造物内部に予め決められて把握されている振動起動無線装置の位置がマトリクス状態であり、この位置のデータが含まれるプログラムである。
このように構造物内部に埋め込まれている振動起動無線装置の位置がマトリックス状である場合は、それらの位置に周期的かつ規則性があるため位置把握・結果の解析が容易である。
本発明の記録媒体は、上記各プログラムのいずれかが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
以上説明したように、本発明によれば、振動により起動する振動起動無線装置を、構造物（橋梁，建築物，堤防など）の建設時において、構造物内部に配置しておくことにより、振動（衝撃波，音波など）を与えることで、各振動起動無線装置に給電処理を行い起動させ、振動が伝搬した振動起動無線装置が発信する無線信号を、複数の測定位置において測定し、３次元的に解析することにより、振動起動無線装置が配置されている周辺に振動を吸収する欠陥（ヒビあるいは異物）の有無を、複雑な信号処理を行わずに、安価な測定装置により容易に検出することが可能である。
また、本発明によれば、コンクリート構造物等に対し、上記構造物内部に高さ方向及び深さ方向に３次元マトリクス状に（予め決められて把握されている位置として）、振動起動無線装置を複数配置し、外部から振動を内部に伝搬させることにより、また、電車やジェットコースターなどのレール等を支持する構造物表面に配置し、電車やジェットコースターの車輪とレールとの接触による振動により、起動された各振動起動無線装置からの無線信号を受信し、上記３次元マトリクスに配置された振動起動無線装置からの無線信号、または構造物外部に配置された振動起動無線装置からの無線信号の有無を検出することにより、欠陥の位置を検出することが可能である。
また、本発明によれば、振動起動無線装置に振動を与えるようにすれば良いため、電車のレールを設置する枕木や、ジェットコースターのレールを支持する構造物（部材）に、上記振動起動無線装置を配置しておき、電車やジェットコースターに構造物検査装置を設けることにより、異常振動により配置上の欠陥の検出処理を、電車やジェットコースターの運行毎に行うことが可能となる。
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態による構造物検査装置を図面を参照して説明する。図１は同第１の実施形態による構造物検査装置の構成例を示すブロック図である。
この図において、振動起動無線装置１は、たとえば、アクティブ型の非接触ＩＣタグまたはＩＣカードなどの非接触ＩＣ媒体であり、コンクリート構造物２内部に３次元マトリクス状、すなわち高さ方向及び深さ方向に対して、予め決められて把握されている位置において各々複数配置されている。
ここで、上記振動起動無線装置１は、例えば、コンクリート構造物２の鉄筋を組み立てた際、このコンクリート構造物２内部において３次元マトリクス状の配置となるように、この鉄筋に取り付けられた後、コンクリートが流し込まれる工程により、コンクリート構造物２内部に埋め込まれる。
以下、本発明の第１の実施形態による構造物検査装置を図面を参照して説明する。図１は同第１の実施形態による構造物検査装置の構成例を示すブロック図である。
この図において、振動起動無線装置１は、たとえば、アクティブ型の非接触ＩＣタグまたはＩＣカードなどの非接触ＩＣ媒体であり、コンクリート構造物２内部に３次元マトリクス状、すなわち高さ方向及び深さ方向に対して、予め決められて把握されている位置において各々複数配置されている。
ここで、上記振動起動無線装置１は、例えば、コンクリート構造物２の鉄筋を組み立てた際、このコンクリート構造物２内部において３次元マトリクス状の配置となるように、この鉄筋に取り付けられた後、コンクリートが流し込まれる工程により、コンクリート構造物２内部に埋め込まれる。
構造物検査装置３は、上記コンクリート構造物２に対して所定の周波数の振動を供給する振動発生部４と、上記振動の周波数，振動を与える長さ，振動の強度等の制御値が設定され、この設定により振動発生部４を制御する設定及び制御部５と、与えた振動により起動された上記振動起動無線装置１が発信する無線信号をアンテナを介して受信する受信部６と、測定結果及び解析結果等を表示するとともに、設定及び制御部５に対して上記制御値を入力する指示操作及び表示部７と、受信部６が受信した無線信号によりコンクリート構造物２の欠陥の解析を行う解析部８と、測定された測定結果及び解析結果が記録されるデータベース９とから構成されている。
上記振動発生部４の発生する振動としては、超音波等を用いることが可能である。
上記振動発生部４の発生する振動としては、超音波等を用いることが可能である。
ここで、データベース９の構成は、測定時毎に図２に示す測定結果の一覧表、すなわち、振動起動無線装置１の配置情報に対応して、図１に示す測定する測定位置（測定位置番号＃１〜＃ｎの示す測定位置）毎に、その測定位置に振動を与えたときに起動した振動起動無線装置１と、起動しない振動起動無線装置１とを分類している。
図２に示す時系列に測定された測定結果の一覧表群が、各コンクリート構造物２単位に各々、上記データベース９に記憶される。
測定位置番号と、振動起動無線装置１の配置情報との交差部分の欄に、その測定位置に振動を与えたときに、対応する振動起動無線装置１が起動した場合「１」が書き込まれ、起動しない場合に「０」が書き込まれ、起動の有無が所定の符号により分類されることになる。
図２に示す時系列に測定された測定結果の一覧表群が、各コンクリート構造物２単位に各々、上記データベース９に記憶される。
測定位置番号と、振動起動無線装置１の配置情報との交差部分の欄に、その測定位置に振動を与えたときに、対応する振動起動無線装置１が起動した場合「１」が書き込まれ、起動しない場合に「０」が書き込まれ、起動の有無が所定の符号により分類されることになる。
解析部８は、埋め込まれている振動起動無線装置の起動の有無の初期値として、コンクリート構造物を作成した時点において、各測定位置毎に振動を与え、埋め込まれている振動起動無線装置１の各測定位置に検出された起動の有無をデータベース９に書き込む。
また、振動起動無線装置１の配置情報は、例えば、図３に示すように、ｍ−ｐ−ｑの構成をしており、図１において振動発生部４が配置される測定位置が規定される２次元平面がｘ−ｙ平面であるとすると、ｍがｚ方向（深さ方向）の層番号を示し、ｐがｙ方向（高さ方向）の行番号を示し、ｑがｘ方向（幅方向）の列番号を示しており、コンクリート構造物２内の各振動起動無線装置１の３次元における位置を示している。
また、振動起動無線装置１の配置情報は、例えば、図３に示すように、ｍ−ｐ−ｑの構成をしており、図１において振動発生部４が配置される測定位置が規定される２次元平面がｘ−ｙ平面であるとすると、ｍがｚ方向（深さ方向）の層番号を示し、ｐがｙ方向（高さ方向）の行番号を示し、ｑがｘ方向（幅方向）の列番号を示しており、コンクリート構造物２内の各振動起動無線装置１の３次元における位置を示している。
次に、上記振動起動無線装置１を図３を参照して説明する。図３は本発明の実施形態による振動起動無線装置１の構成例を示すブロック図である。
振動起動無線装置１は、コンクリート構造物２内を伝搬する振動の周波数に共振して、すなわち測定に用いられる超音波などの特定の周波数に共振し、振動の強度を増幅する共振部１１（必要に応じて付加するようにしても良い）と、この増幅された振動を電力に変換する（振動エネルギを電気エネルギに変換する）振動・電力変換回路１２と、振動・電力変換回路１２の出力する電圧が予め設定された電圧を超えた場合、送信回路１４に無線信号を発信させる制御信号を出力する制御回路１３と、制御回路１３からの制御信号が入力されると、内部に記憶された（製造時に書き込まれる）識別情報を付加して無線信号を、アンテナを介して発信する送信回路１４とを有している。
ここで、超音波などの特定の周波数に共振する共振部１１を設けた場合、測定時に供給する振動の周波数のみで振動起動無線装置１が起動されるため、構造物に対して他の異なる周波数の振動が存在しても、異常検出の測定を行うことが可能である。
振動起動無線装置１は、コンクリート構造物２内を伝搬する振動の周波数に共振して、すなわち測定に用いられる超音波などの特定の周波数に共振し、振動の強度を増幅する共振部１１（必要に応じて付加するようにしても良い）と、この増幅された振動を電力に変換する（振動エネルギを電気エネルギに変換する）振動・電力変換回路１２と、振動・電力変換回路１２の出力する電圧が予め設定された電圧を超えた場合、送信回路１４に無線信号を発信させる制御信号を出力する制御回路１３と、制御回路１３からの制御信号が入力されると、内部に記憶された（製造時に書き込まれる）識別情報を付加して無線信号を、アンテナを介して発信する送信回路１４とを有している。
ここで、超音波などの特定の周波数に共振する共振部１１を設けた場合、測定時に供給する振動の周波数のみで振動起動無線装置１が起動されるため、構造物に対して他の異なる周波数の振動が存在しても、異常検出の測定を行うことが可能である。
また、上記制御回路１３は、振動起動無線装置１が起動されると、予め設定された周期により、起動されている間、送信回路１４に対して無線信号を発信させる。
さらに、振動起動無線装置１毎の制御回路１３に設定されている、無線信号を発信させる周期は、複数の振動起動無線装置１からの無線信号の衝突を避けるため、１つのコンクリート構造物２に埋め込まれる振動起動無線装置１毎に異なるようにしてもよい。
上記識別情報は、コンクリート構造物２の建設時において、コンクリート構造物２内部に配置される配置情報に対応して、構造物検査装置３のデータベース９に配置テーブルとして記録される。
さらに、振動起動無線装置１毎の制御回路１３に設定されている、無線信号を発信させる周期は、複数の振動起動無線装置１からの無線信号の衝突を避けるため、１つのコンクリート構造物２に埋め込まれる振動起動無線装置１毎に異なるようにしてもよい。
上記識別情報は、コンクリート構造物２の建設時において、コンクリート構造物２内部に配置される配置情報に対応して、構造物検査装置３のデータベース９に配置テーブルとして記録される。
振動起動無線装置１が非接触ＩＣタグとした場合、振動・電力変換回路１２が、この非接触ＩＣタグを駆動するための電力を、振動発生部４からコンクリート構造物２の材料を介して与えられる振動により生成する必要がある。
使用する背景技術として、振動・電力変換回路１２に圧電セラミックを用いた非接触ＩＣタグが考えられる。
この非接触ＩＣタグを駆動するための電気エネルギが、数十ｍＷの電力(例えば、動作電圧を＋２．５Ｖとし、駆動電流を３．５ｍＡ程度とする)とする場合、この電力を圧電セラミックにより発生できれば十分であることになる。
使用する背景技術として、振動・電力変換回路１２に圧電セラミックを用いた非接触ＩＣタグが考えられる。
この非接触ＩＣタグを駆動するための電気エネルギが、数十ｍＷの電力(例えば、動作電圧を＋２．５Ｖとし、駆動電流を３．５ｍＡ程度とする)とする場合、この電力を圧電セラミックにより発生できれば十分であることになる。
したがって、圧電セラミックに与えらる振動(超音波)などを仮定して、どの程度の電力、例えば、以下の計算では特に電流がどの程度、発生可能かを計算する。
以下に示す（１）式は、圧電セラミック(バイモルフ型発電機)の簡易論理モデルから導かれる出力電流を与える。
Io=jωＡo，Ａo＝ {ｄ31・Ｗ・Ｌ・（１＋β）・Ｓo}／{２・ｓ11E} …（１）
この（１）式において、Io：出力電流、ω：角周波数、ｄ31：圧電定数、Ｗ：圧電セラミックの幅、Ｌ：圧電セラミックの長さ、β：(振動の)減衰比、Ｓo:歪量の最大値、ｓ11E：電界一定の場合の弾性コンプライアンスである。
以下に示す（１）式は、圧電セラミック(バイモルフ型発電機)の簡易論理モデルから導かれる出力電流を与える。
Io=jωＡo，Ａo＝ {ｄ31・Ｗ・Ｌ・（１＋β）・Ｓo}／{２・ｓ11E} …（１）
この（１）式において、Io：出力電流、ω：角周波数、ｄ31：圧電定数、Ｗ：圧電セラミックの幅、Ｌ：圧電セラミックの長さ、β：(振動の)減衰比、Ｓo:歪量の最大値、ｓ11E：電界一定の場合の弾性コンプライアンスである。
また、駆動対象の非接触ＩＣタグ用の無線送信は、通常のアプリケーションと考えられ、圧電セラミックの容量(コンデンサ成分)を無視することができる。
このため，上記（１）式から求められる電流Ｉoと適切な抵抗値を選び回路設計すれば、十分な電圧及び電流（電力）を得ることが可能である。そこで、これ以降では，上記式のIoのみを検討する。
例えば、圧電セラミックの標準材料特性より、上記（１）式に必要なパラメータは、以下のような数値を取る。
圧電ひずみ定数(圧電定数)ｄ31（単位；［１０−１２ｍ／Ｖ］） → −１３０〜−２３０、
弾性コンプライアンス(弾性定数)ｓ11E（単位；［１０−１２ｍ２／Ｎ］） → １２〜１６、
このため，上記（１）式から求められる電流Ｉoと適切な抵抗値を選び回路設計すれば、十分な電圧及び電流（電力）を得ることが可能である。そこで、これ以降では，上記式のIoのみを検討する。
例えば、圧電セラミックの標準材料特性より、上記（１）式に必要なパラメータは、以下のような数値を取る。
圧電ひずみ定数(圧電定数)ｄ31（単位；［１０−１２ｍ／Ｖ］） → −１３０〜−２３０、
弾性コンプライアンス(弾性定数)ｓ11E（単位；［１０−１２ｍ２／Ｎ］） → １２〜１６、
上記の圧電ひずみ定数及び弾性コンプライアンス各々の中央値、すなわち、ｄ31＝−１８０［１０−１２ｍ／Ｖ］，ｓ11E＝１４を（単位；［１０−１２ｍ２／Ｎ］）、（１）式に代入して、以下の計算を行う。
また、（１）式のＡoを求める式における他のパラメータとして、超音波を与え続けるとの測定条件を想定するならば、振動は減衰しないのでβ＝０となり、圧電セラミックの幅（Ｗ）と圧電セラミックの長さ（Ｌ）それぞれを、共に１０ｍｍ（すなわち、１０［１０−３ｍ］とし、歪量の最大値(Ｓo)をおおよそ１／１００と仮定する。
また、（１）式のＡoを求める式における他のパラメータとして、超音波を与え続けるとの測定条件を想定するならば、振動は減衰しないのでβ＝０となり、圧電セラミックの幅（Ｗ）と圧電セラミックの長さ（Ｌ）それぞれを、共に１０ｍｍ（すなわち、１０［１０−３ｍ］とし、歪量の最大値(Ｓo)をおおよそ１／１００と仮定する。
これにより、（１）式から、
Ａo＝｛ｄ31・Ｗ・Ｌ ・（１＋β）・Ｓo｝／｛２・ｓ11E｝
＝｛−１８０・１０・１０・（１＋０）・１／１００｝／｛２・１４｝
＝｛−１８０・１０・１０／１００｝／｛２８｝
＝−１８０／２８
≒−６．４×１０−６［ｍ・Ｎ／Ｖ］ …（２）
が求められる。
Ａo＝｛ｄ31・Ｗ・Ｌ ・（１＋β）・Ｓo｝／｛２・ｓ11E｝
＝｛−１８０・１０・１０・（１＋０）・１／１００｝／｛２・１４｝
＝｛−１８０・１０・１０／１００｝／｛２８｝
＝−１８０／２８
≒−６．４×１０−６［ｍ・Ｎ／Ｖ］ …（２）
が求められる。
次に、コンクリート構造物２での超音波診断の条件として、他の背景技術として、例えば、構造物診断は０．5ＭＨｚ程度の超音波が、直径４０ｍｍの超音波発生器（振動発生部４）により、コンクリート構造物２のコンクリート表面から加えられている。
そこで、この同じ超音波の周波数が０．５ＭＨｚの場合、Io=jωＡoにこの周波数と（２）式の結果を代入すると、
Io＝jωＡo＝j・（２π・０．５×１０６)・(−６．４×１０−６)
＝j・π・（−６．４）
＝j・（−６．４π）［Ａ］ …（３）
の電流が求められる。
また、（３）式における計算の最終行における単位の変換について少し述べる。
基本単位の乗除で表される組立単位により、各単位は以下のように与えられる。
周波数 ［Ｈｚ］＝［１／ｓ］
エネルギ ［Ｊ］＝［Ｎ・ｍ］ ； 力［Ｎ］＝［Ｊ／ｍ］
電荷 ［Ｃ］＝［Ａ・ｓ］→［Ａ］＝［Ｃ／ｓ］
電圧 ［Ｖ］＝［Ｊ／Ｃ］→［Ｃ］＝［Ｊ／Ｖ］
したがって、上述した（３）式において、
電流［Ａ］＝［Ｃ／ｓ］＝［Ｊ／（Ｖ・ｓ）］
＝［Ｎ・ｍ／（Ｖ・ｓ）］＝［ｍ・Ｎ・Ｈｚ／Ｖ］
の関係が用いられている。
そこで、この同じ超音波の周波数が０．５ＭＨｚの場合、Io=jωＡoにこの周波数と（２）式の結果を代入すると、
Io＝jωＡo＝j・（２π・０．５×１０６)・(−６．４×１０−６)
＝j・π・（−６．４）
＝j・（−６．４π）［Ａ］ …（３）
の電流が求められる。
また、（３）式における計算の最終行における単位の変換について少し述べる。
基本単位の乗除で表される組立単位により、各単位は以下のように与えられる。
周波数 ［Ｈｚ］＝［１／ｓ］
エネルギ ［Ｊ］＝［Ｎ・ｍ］ ； 力［Ｎ］＝［Ｊ／ｍ］
電荷 ［Ｃ］＝［Ａ・ｓ］→［Ａ］＝［Ｃ／ｓ］
電圧 ［Ｖ］＝［Ｊ／Ｃ］→［Ｃ］＝［Ｊ／Ｖ］
したがって、上述した（３）式において、
電流［Ａ］＝［Ｃ／ｓ］＝［Ｊ／（Ｖ・ｓ）］
＝［Ｎ・ｍ／（Ｖ・ｓ）］＝［ｍ・Ｎ・Ｈｚ／Ｖ］
の関係が用いられている。
そして、また、コンクリート構造物２のコンクリート表面から０．３［ｍ］の深さに埋め込まれた振動起動無線装置１を想定して、以下の過程を行う。
・コンクリートが表面から見通した振動起動無線装置１の面積Ｓ-tagを１０×１０［ｍｍ２］、すなわち、１０２［１０−６ｍ２］とする。
・コンクリート表面より、深さ方向へ半球状に超音波が拡散すると仮定すれば、
球体Ｓ-globeの表面積（４π（０．３）２）［ｍ２］の半分で除算することにより、振動起動無線装置１まで伝播する超音波の強度が求められ、これに比例した電流が振動起動無線装置１の振動・電力変換回路１２により生成される。
・コンクリートが表面から見通した振動起動無線装置１の面積Ｓ-tagを１０×１０［ｍｍ２］、すなわち、１０２［１０−６ｍ２］とする。
・コンクリート表面より、深さ方向へ半球状に超音波が拡散すると仮定すれば、
球体Ｓ-globeの表面積（４π（０．３）２）［ｍ２］の半分で除算することにより、振動起動無線装置１まで伝播する超音波の強度が求められ、これに比例した電流が振動起動無線装置１の振動・電力変換回路１２により生成される。
すなわち、（３）式において、０．３ｍの深さのIoとして、
Io＝ｊωＡo・Ｓ-tag ／ ｛（１／２）・ Ｓ-globe｝
＝ｊ・（−６．４π）・（１０２×１０−６）／｛（１／２）・４π（０．３）２｝
＝ｊ・（−６．４）×１０−４／｛２・０．０９｝
＝ｊ・（−３．６）［１０−３Ａ］
＝ｊ・（−３．６）［ｍＡ］ …（４）
が電流を生成、すなわち圧電セラミックによるバイモルフ型発電機を用いることで、振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。
Io＝ｊωＡo・Ｓ-tag ／ ｛（１／２）・ Ｓ-globe｝
＝ｊ・（−６．４π）・（１０２×１０−６）／｛（１／２）・４π（０．３）２｝
＝ｊ・（−６．４）×１０−４／｛２・０．０９｝
＝ｊ・（−３．６）［１０−３Ａ］
＝ｊ・（−３．６）［ｍＡ］ …（４）
が電流を生成、すなわち圧電セラミックによるバイモルフ型発電機を用いることで、振動エネルギを電気エネルギに変換することができる。
したがって、振動発生部４として、コンクリート構造診断用の超音波発生器(周波数０．５ＭＨｚ)より供給し、最初に想定した非接触ＩＣタグを動作させるために必要な電流値３．５ｍＡを、圧電セラミックで発生が可能と分かる．
また、上述した計算においては、コンクリート構造物２のコンクリート表面から、深さ０．３ｍとしているが、さらにより深いコンクリート内部も、必要な振動強度を与えることで測定は可能と考えられる。
その理由は，上記の計算では超音波の伝播が完全な半球状とし、これには超音波発生器とコンクリート表面との接触が理論上の集中点を仮定している。
しかし、実際の超音波発生器とコンクリートとの接触面積は、直径数〜十数ｃｍ程度あるので、垂直方向には超音波が半球状よりも拡散が抑えられ、その分の超音波のパワーがより深い方向へと伝わるためである。
また、上述した計算においては、コンクリート構造物２のコンクリート表面から、深さ０．３ｍとしているが、さらにより深いコンクリート内部も、必要な振動強度を与えることで測定は可能と考えられる。
その理由は，上記の計算では超音波の伝播が完全な半球状とし、これには超音波発生器とコンクリート表面との接触が理論上の集中点を仮定している。
しかし、実際の超音波発生器とコンクリートとの接触面積は、直径数〜十数ｃｍ程度あるので、垂直方向には超音波が半球状よりも拡散が抑えられ、その分の超音波のパワーがより深い方向へと伝わるためである。
次に、図１，図３及び図４を参照して、本発明の第１の実施形態による振動起動無線装置１及び構造物検査装置３の動作を説明する。図４はこの第１の実施形態による振動起動無線装置１及び構造物検査装置３の動作例を示すフローチャートである。
まず、鉄筋コンクリートを用いた構造物、例えばコンクリート構造物２の建設施工の段階において、振動起動無線装置１を埋め込む。
なお，鉄筋コンクリート構造物（住宅）の施工の流れは次の通りである。
1.基礎工事（構造物の基礎部分の工事）
↓
2.外壁型枠の組立（基礎の上に登用型枠を組み立てる）
↓
3.鉄筋の組立（外側の型枠の内側に鉄筋を縦横に配置する）
↓
4.断熱材の取付（断熱ボードを内壁全面に取り付ける）
↓
5.天井部分の組立（型枠の天井部分にも断熱ボードを取り付ける）
↓
6.型枠の完成（上部まで型枠工事を完了）
↓
7.コンクリートの流し込み（コンクリートを型枠内の隅々まで流し込む）
↓
8.型枠の解体（コンクリートの硬化後、型枠パネルを取外す）
↓
9.完成（鉄筋コンクリート住宅の完成）
まず、鉄筋コンクリートを用いた構造物、例えばコンクリート構造物２の建設施工の段階において、振動起動無線装置１を埋め込む。
なお，鉄筋コンクリート構造物（住宅）の施工の流れは次の通りである。
1.基礎工事（構造物の基礎部分の工事）
↓
2.外壁型枠の組立（基礎の上に登用型枠を組み立てる）
↓
3.鉄筋の組立（外側の型枠の内側に鉄筋を縦横に配置する）
↓
4.断熱材の取付（断熱ボードを内壁全面に取り付ける）
↓
5.天井部分の組立（型枠の天井部分にも断熱ボードを取り付ける）
↓
6.型枠の完成（上部まで型枠工事を完了）
↓
7.コンクリートの流し込み（コンクリートを型枠内の隅々まで流し込む）
↓
8.型枠の解体（コンクリートの硬化後、型枠パネルを取外す）
↓
9.完成（鉄筋コンクリート住宅の完成）
埋め込む方法としては、以下に示す２つの方法がある。
（１）第１の埋込み方法としては、鉄筋コンクリートで構成されるコンクリート構造物２を施工する際に、鉄筋を組立の段階がある。
この段階において、組立てた鉄筋に振動起動無線装置１を取り付け位置に固定し、その後、コンクリート打込（流し込み）を行うことにより、所望の３次元マトリクス状となる配置位置に埋め込むことができる。
（１）第１の埋込み方法としては、鉄筋コンクリートで構成されるコンクリート構造物２を施工する際に、鉄筋を組立の段階がある。
この段階において、組立てた鉄筋に振動起動無線装置１を取り付け位置に固定し、その後、コンクリート打込（流し込み）を行うことにより、所望の３次元マトリクス状となる配置位置に埋め込むことができる。
（２）第２の埋込み方法としては、鉄筋を組み立てた後、コンクリート打込途中の段階で、振動起動無線装置１を挿入して行く方法がある。
すなわち、コンクリート打込を複数の段階に分け（３次元マトリクスの高さ方向ｙ軸の列数に対応した段階）、その段階の間に、先に打込を終えたコンクリート上へ、配置位置を指定して、振動起動無線装置１を挿入（配置）する。
順次この処理を繰り返していくことにより、振動起動無線装置１を配置後のコンクリート打込みにより、この配置した挿入した振動起動無線装置１が完全にコンクリート中に埋め込まれ、所望の３次元マトリクス状となる配置位置に埋め込むことができる。
すなわち、コンクリート打込を複数の段階に分け（３次元マトリクスの高さ方向ｙ軸の列数に対応した段階）、その段階の間に、先に打込を終えたコンクリート上へ、配置位置を指定して、振動起動無線装置１を挿入（配置）する。
順次この処理を繰り返していくことにより、振動起動無線装置１を配置後のコンクリート打込みにより、この配置した挿入した振動起動無線装置１が完全にコンクリート中に埋め込まれ、所望の３次元マトリクス状となる配置位置に埋め込むことができる。
上述した２つの方法のいずれかにより、コンクリート構造物２の建設時に、予め決められて位置に埋め込まれる。そして記録に残されて点検時には把握されている。ここで、図１ではその一例として、結果の確認が簡単な３次元マトリクス状に配置されるように、振動起動無線装置１を、コンクリート構造物２内において所定の位置に埋め込む（ステップＳ１）。
また、各コンクリート構造物２で同様に、振動起動無線装置１を所定の位置に埋込み、このとき、配置情報とその位置に埋め込んだ振動起動無線装置１の識別情報との対応を、各コンクリート構造物２毎に配置テーブルとして、指示操作及び表示部７によりデータベース９に書き込む。
また、各コンクリート構造物２で同様に、振動起動無線装置１を所定の位置に埋込み、このとき、配置情報とその位置に埋め込んだ振動起動無線装置１の識別情報との対応を、各コンクリート構造物２毎に配置テーブルとして、指示操作及び表示部７によりデータベース９に書き込む。
図１に示すように、埋込み時に測定面として定義した測定位置がマーク（振動発生部４を密着させて配置する位置と、この測定位置の測定位置番号とが示されている）された、コンクリート構造物２の所定の面（ｘ軸とｙ軸とからなるｘ−ｙ平面）において、順番に、各測定位置のマークに振動発生部４を配置して、所定の周波数の振動をコンクリート構造物２に与え、建造時における初期測定を行う（ステップＳ２）。
このとき、各振動起動無線装置１は、所定の振動が与えられることにより起動し、自身の識別番号を付加した無線信号を発信する。
このとき、各振動起動無線装置１は、所定の振動が与えられることにより起動し、自身の識別番号を付加した無線信号を発信する。
受信部６は、受信する無線信号から識別情報を抽出し、この識別情報を受信順に順次、解析部８へ出力する。
そして、解析部８は、順次入力される識別情報を、上記配置テーブルを参照して、対応する配置位置番号へ変換し、図２の測定結果の一覧表の対応する、測定位置番号及び配置位置番号の位置にある欄に「１」を書き込む。
ここで、データベース９の上記一覧表の初期状態において、各測定位置番号及び配置位置番号に対応する、無線信号が受信されたか否かの結果を記述する欄は全て「０」となっている。
この測定位置番号は、測定位置に振動発生部４を配置した時点で、利用者が指示操作及び表示部７から入力する。
そして、解析部８は、順次入力される識別情報を、上記配置テーブルを参照して、対応する配置位置番号へ変換し、図２の測定結果の一覧表の対応する、測定位置番号及び配置位置番号の位置にある欄に「１」を書き込む。
ここで、データベース９の上記一覧表の初期状態において、各測定位置番号及び配置位置番号に対応する、無線信号が受信されたか否かの結果を記述する欄は全て「０」となっている。
この測定位置番号は、測定位置に振動発生部４を配置した時点で、利用者が指示操作及び表示部７から入力する。
上述した各測定位置における測定は、所定の時間、すなわち無線信号が入力されている全ての振動起動無線装置１からの無線信号が、同一の振動起動無線装置１から２回以上（複数回）入力される時点までの時間続けられる。
このとき、設定及び制御部５が利用者により振動の供給を開始し、解析部８が無線信号の入力されている全ての振動起動無線装置１からの無線信号を、同一の振動起動無線装置１から２回以上（複数回）入力されたことを検出し、検出結果を設定及び制御部５へ出力し、制御部５が検出結果を入力したことを検出して振動の供給を停止させる。
そして、上述した初期測定を各測定位置毎に行い、１つのコンクリート構造物２が終了すると、次のコンクリート構造物２に対して同様の測定を行い、解析部８はこれらの測定毎に入力される測定結果を、初期値の一覧表（これ以降は、この１回の検査結果をコンクリート構造物２単位と呼ぶこととする）に順次書き込む。
このとき、設定及び制御部５が利用者により振動の供給を開始し、解析部８が無線信号の入力されている全ての振動起動無線装置１からの無線信号を、同一の振動起動無線装置１から２回以上（複数回）入力されたことを検出し、検出結果を設定及び制御部５へ出力し、制御部５が検出結果を入力したことを検出して振動の供給を停止させる。
そして、上述した初期測定を各測定位置毎に行い、１つのコンクリート構造物２が終了すると、次のコンクリート構造物２に対して同様の測定を行い、解析部８はこれらの測定毎に入力される測定結果を、初期値の一覧表（これ以降は、この１回の検査結果をコンクリート構造物２単位と呼ぶこととする）に順次書き込む。
次に、解析部８は、コンクリート構造物２単位において、各測定位置における測定結果として、ｚ方向（深さ方向）の各層の所定の範囲の振動起動無線装置１から無線信号が受信されているか否かの判定を行う。
上記所定の範囲は、コンクリート構造物２の材料特性において、実験的に求められた、振動起動無線装置１が起動する振動のエネルギが伝搬する範囲を示している。
上記所定の範囲は、コンクリート構造物２の材料特性において、実験的に求められた、振動起動無線装置１が起動する振動のエネルギが伝搬する範囲を示している。
そして、解析部８は、一覧表を参照して、各コンクリート構造物２毎に、全ての測定位置において、予め設定されている所定の範囲の振動起動無線装置１の設定されている所定数（例えば所定の範囲内にある全振動起動無線装置１の９０％以上）から、無線信号が入力される化否かの検出を行う（ステップＳ３）。
このとき、解析部８は、データベース９にある解析対象の全てのコンクリート構造物２に対して上記検出を行った後、各コンクリート構造物２における全ての測定位置において所定の範囲にある振動起動無線装置１の所定数から無線信号が入力されていることを検出した場合、対応するコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ４へ進め、一方、いずれかの測定位置において所定の範囲にある振動起動無線装置１の所定数から無線信号が入力されないことを検出した場合、対応するコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ９へ進める。
このとき、解析部８は、データベース９にある解析対象の全てのコンクリート構造物２に対して上記検出を行った後、各コンクリート構造物２における全ての測定位置において所定の範囲にある振動起動無線装置１の所定数から無線信号が入力されていることを検出した場合、対応するコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ４へ進め、一方、いずれかの測定位置において所定の範囲にある振動起動無線装置１の所定数から無線信号が入力されないことを検出した場合、対応するコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ９へ進める。
次に、解析部８は、ステップＳ３において、全ての測定位置において所定の範囲にある振動起動無線装置１の所定数から無線信号が入力されていることが検出された全てのコンクリート構造物２（過去に建造された同様構造のものも含む）に対応する一覧表を、データベース９から順次読み出し、読み出した一覧表を一対一で全ての組合せにおいて順次比較し、他のコンクリート構造物２と一覧表の欄の「１」及び「０」のデータパターンが所定の比率（例えば、９割以上の割合）で一致するか否かの判定を行う（ステップＳ４）。
このとき、解析部８は、データベース９にある全てのコンクリート構造物２に対して上記検出を行った後、他のコンクリート構造物２と所定の比率で一致したことを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ５へ進め、一方、他のコンクリート構造物２と所定の比率で一致しないことを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ９へ進める。
このとき、解析部８は、データベース９にある全てのコンクリート構造物２に対して上記検出を行った後、他のコンクリート構造物２と所定の比率で一致したことを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ５へ進め、一方、他のコンクリート構造物２と所定の比率で一致しないことを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ９へ進める。
次に、所定の期間毎に、ステップＳ２における初期測定と同様に、埋込み時に測定面として定義した測定位置がマークされた、コンクリート構造物２の所定の面において、順番に、各測定位置のマークに振動発生部４を配置して、所定の周波数の振動をコンクリート構造物２に与え、定期診断としての経過測定を行う（ステップＳ５）。
このとき、各振動起動無線装置１は、所定の振動が与えられることにより起動し、自身の識別番号を付加した無線信号を発信する。
このとき、各振動起動無線装置１は、所定の振動が与えられることにより起動し、自身の識別番号を付加した無線信号を発信する。
受信部６は、受信する無線信号から識別情報を抽出し、この識別情報を受信順に順次、解析部８へ出力する。
そして、解析部８は、順次入力される識別情報を、上記配置テーブルを参照して、対応する配置位置番号へ変換し、図２の測定結果の一覧表の対応する、測定位置番号及び配置位置番号の位置にある欄に「１」を書き込む。
ここで、データベース９の上記一覧表の初期状態において、各測定位置番号及び配置位置番号に対応する、無線信号が受信されたか否かの結果を記述する欄は全て「０」となっている。
この測定位置番号は、測定位置に振動発生部４を配置した時点で、利用者が指示操作及び表示部７から入力する。
そして、解析部８は、順次入力される識別情報を、上記配置テーブルを参照して、対応する配置位置番号へ変換し、図２の測定結果の一覧表の対応する、測定位置番号及び配置位置番号の位置にある欄に「１」を書き込む。
ここで、データベース９の上記一覧表の初期状態において、各測定位置番号及び配置位置番号に対応する、無線信号が受信されたか否かの結果を記述する欄は全て「０」となっている。
この測定位置番号は、測定位置に振動発生部４を配置した時点で、利用者が指示操作及び表示部７から入力する。
上述した各測定位置における測定は、所定の時間、すなわち無線信号が入力されている全ての振動起動無線装置１からの無線信号が、同一の振動起動無線装置１から２回以上（複数回）入力される時点までの時間続けられる。
このとき、設定及び制御部５が利用者により振動の供給を開始し、解析部８が無線信号の入力されている全ての振動起動無線装置１からの無線信号を、同一の振動起動無線装置１から２回以上（複数回）入力されたことを検出し、検出結果を設定及び制御部５へ出力し、設定及び制御部５が検出結果を入力したことを検出して振動の供給を停止させる。
このとき、設定及び制御部５が利用者により振動の供給を開始し、解析部８が無線信号の入力されている全ての振動起動無線装置１からの無線信号を、同一の振動起動無線装置１から２回以上（複数回）入力されたことを検出し、検出結果を設定及び制御部５へ出力し、設定及び制御部５が検出結果を入力したことを検出して振動の供給を停止させる。
そして、上述した初期測定を各測定位置毎に行い、１つのコンクリート構造物２が終了すると、次のコンクリート構造物２に対して同様の測定を行い、解析部８はこれらの測定毎に入力される測定結果を、定期診断の測定履歴として、図２の一覧表（コンクリート構造物２単位）に順次書き込む。
ここで、一覧表は、コンクリート構造物２毎に独立したホルダにおいて、構造定期診断の測定の度に、初期測定の一覧表の後に、測定順に時系列に別のファイルとして、解析部８により生成される。
ここで、一覧表は、コンクリート構造物２毎に独立したホルダにおいて、構造定期診断の測定の度に、初期測定の一覧表の後に、測定順に時系列に別のファイルとして、解析部８により生成される。
そして、解析部８は、各コンクリート構造物２毎に、データベース９の一覧表を参照して、今回の定期診断における測定結果の一覧表と、前回の定期診断の測定結果及び初期測定の測定結果の一覧表とを比較し、一覧表のデータパターンが異なっているか否かの判定を行う（ステップＳ６）。
このとき、解析部８は、一覧表のデータパターンが異なっておらずに一致することを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する解析処理をステップＳ７へ進め、一覧表のデータパターンが異なっていることを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する解析処理をステップＳ９へ進める。
このとき、解析部８は、一覧表のデータパターンが異なっておらずに一致することを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する解析処理をステップＳ７へ進め、一覧表のデータパターンが異なっていることを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する解析処理をステップＳ９へ進める。
次に、解析部８は、過去の一覧表のパターンと一致したことがステップＳ６において検出された全てのコンクリート構造物２に対応する一覧表を、データベース９から順次読み出し、読み出した一覧表を一対一で全ての組合せにおいて順次比較し、他のコンクリート構造物２と一覧表の欄の「１」及び「０」のデータパターンが所定の比率（例えば、９割以上の割合）で一致するか否かの判定を行う（ステップＳ４）。
このとき、解析部８は、データベース９にある全てのコンクリート構造物２に対して上記検出を行った後、他のコンクリート構造物２と所定の比率で一致したことを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ８へ進め、一方、他のコンクリート構造物２と所定の比率で一致しないことを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ９へ進める。
（このステップＳ９においては、補修作業等を繰り返したコンクリート構造物２における振動起動無線装置１からの無線信号のデータパターンが、他のコンクリート構造物２と大幅に異なる場合を検出するために行う。）
このとき、解析部８は、データベース９にある全てのコンクリート構造物２に対して上記検出を行った後、他のコンクリート構造物２と所定の比率で一致したことを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ８へ進め、一方、他のコンクリート構造物２と所定の比率で一致しないことを検出した場合、このコンクリート構造物２に対する処理をステップＳ９へ進める。
（このステップＳ９においては、補修作業等を繰り返したコンクリート構造物２における振動起動無線装置１からの無線信号のデータパターンが、他のコンクリート構造物２と大幅に異なる場合を検出するために行う。）
そして、解析部８は、ステップＳ７までの解析結果から、あらかじめ設定されている一定期間、例えば６ヶ月間に限り構造物の強度が期待できることを検出し、次回の定期診断の予定を指示操作及び表示部７へ表示する（ステップＳ８）。
これにより、利用者は、表示された予定に対応して、コンクリート構造物２の定期診断として測定を行う。
これにより、利用者は、表示された予定に対応して、コンクリート構造物２の定期診断として測定を行う。
また、ステップＳ９において、解析部８は、ステップＳ７までのいずれかの解析処理により、コンクリート構造物２に異常があることを検出されたため、このコンクリート構造物２の一覧表から無線信号の入力が確認された振動起動無線装置１の配置位置番号に基づいて、各振動起動無線装置１の３次元マトリクスの配置図を生成し、無線信号が入力されるはずのいずれの振動起動無線装置１が起動していないかを検出し、例えば、その無線信号を発信しない振動起動無線装置１と、無線信号を発信している振動起動無線装置１との間に異常が存在することを推定し、指示操作及び表示部７に３次元マトリクスの配置図を表示し、異常の有る部分の表示色を換えて、利用者に異常のあるコンクリート構造物２の識別情報（例えば構造物のホルダ名）及びその異常箇所を通知し、処理をステップＳ１０へ進める。
これにより、利用者は、異常があると通知されたコンクリート構造物２に対して、他の方法により詳細な診断を行い、検出された異常箇所に対して適切な処理を施す。
これにより、利用者は、異常があると通知されたコンクリート構造物２に対して、他の方法により詳細な診断を行い、検出された異常箇所に対して適切な処理を施す。
次に、ステップＳ１０において、データベース９においてコンクリート構造物２毎に対応して、定期診断の周期の間隔が記憶されている定期診断テーブルにおいて、利用者は、指示操作及び表示部７から、今までのコンクリート構造物２に対して、ステップＳ９において行った対処に対して、新たに妥当と思われる定期診断の間隔より短期の間隔に変更した設定を行い、処理をステップＳ５へ戻す。
すなわち、利用者は、新たな定期診断の間隔により、解析部８が指示操作及び表示部７に表示する次の定期診断の予定に従いステップＳ９の処理を行う。
すなわち、利用者は、新たな定期診断の間隔により、解析部８が指示操作及び表示部７に表示する次の定期診断の予定に従いステップＳ９の処理を行う。
上述した図４に示すステップＳ１からステップＳ１０の処理において、各ステップは、以下に示す３つのステージに分けられる。
（１）構造物を建設した時（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からなるステージ）
建設時に振動起動無線装置１を埋め込み、その振動起動無線装置１からの無線信号の受信の有無の測定を行う。
そして、埋め込んだ多数の振動起動無線装置１タグから受信がある(またできれば同じ構造物が他にすでにあって、その測定結果の一覧表と比較して著しい違いがない)ならば、次回の定期診断まで安心できる。
最初にこの技術を導入する特別なケースにおいては、他の診断と合わせて、どの程度の範囲(表面からの深さや振動発生部４を当てた位置から、ｘ，ｙ及びｚ方向にどの位の領域に埋め込んだタグからの受信があれば良いのか検証を行う必要がある)。
（１）構造物を建設した時（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からなるステージ）
建設時に振動起動無線装置１を埋め込み、その振動起動無線装置１からの無線信号の受信の有無の測定を行う。
そして、埋め込んだ多数の振動起動無線装置１タグから受信がある(またできれば同じ構造物が他にすでにあって、その測定結果の一覧表と比較して著しい違いがない)ならば、次回の定期診断まで安心できる。
最初にこの技術を導入する特別なケースにおいては、他の診断と合わせて、どの程度の範囲(表面からの深さや振動発生部４を当てた位置から、ｘ，ｙ及びｚ方向にどの位の領域に埋め込んだタグからの受信があれば良いのか検証を行う必要がある)。
（２）構造物の状況が良好な場合（ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８からなるステージ）
各コンクリート構造物２に対して定期的な診断を行い、建設時や過去に測定した一覧表のデータパターンとの比較し、(また，他の同じ構造の他のコンクリート構造物２の一覧表のデータパターンとも比較して)診断（異常箇所の解析処理）を行う。
比較結果が同じと検出されれば、コンクリート構造物２の状況が良好であることが検出できる。
この定期的な診断は、従来例のように、与えた振動信号に対するエコー信号の波形解析などを必要としない簡易なものであり、定期診断に要する時間を短縮することができる。
各コンクリート構造物２に対して定期的な診断を行い、建設時や過去に測定した一覧表のデータパターンとの比較し、(また，他の同じ構造の他のコンクリート構造物２の一覧表のデータパターンとも比較して)診断（異常箇所の解析処理）を行う。
比較結果が同じと検出されれば、コンクリート構造物２の状況が良好であることが検出できる。
この定期的な診断は、従来例のように、与えた振動信号に対するエコー信号の波形解析などを必要としない簡易なものであり、定期診断に要する時間を短縮することができる。
（３）詳細な診断を要する場合（ステップＳ９，Ｓ10，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７からなるステージ）
上述した定期診断において、過去のデータや同様構造の他のコンクリート構造物２との一覧表のデータパターンと、定期診断で測定した一覧表のデータパターンとの違いが検出された場合、異常が検出されたとして、違う診断手法でより詳細な測定を行う。その詳細な測定の結果から補強工事など実施するケースもある。
また、異常と検出され、補強工事などが実施されたコンクリート構造物２に対して、その後の定期診断の間隔を短くし、一覧表のデータパターンの変化、すなわちコンクリート構造物２の異常の経過をより綿密に測定することとなる。
上述した定期診断において、過去のデータや同様構造の他のコンクリート構造物２との一覧表のデータパターンと、定期診断で測定した一覧表のデータパターンとの違いが検出された場合、異常が検出されたとして、違う診断手法でより詳細な測定を行う。その詳細な測定の結果から補強工事など実施するケースもある。
また、異常と検出され、補強工事などが実施されたコンクリート構造物２に対して、その後の定期診断の間隔を短くし、一覧表のデータパターンの変化、すなわちコンクリート構造物２の異常の経過をより綿密に測定することとなる。
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、図１に示すコンクリート構造物２のような構造物内部に埋め込むのではなく、図５に示す鉄道のレール２２の下部に敷かれる枕木２０や、図６に示す遊園地のジェットコースター３１のレール３２を支持する支持部３０へ、振動起動無線装置１を取り付けて使用する構成である。
しかしながら、第２の実施形態において、振動起動無線装置１は第１の実施形態と同様の構成である。
第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、図１に示すコンクリート構造物２のような構造物内部に埋め込むのではなく、図５に示す鉄道のレール２２の下部に敷かれる枕木２０や、図６に示す遊園地のジェットコースター３１のレール３２を支持する支持部３０へ、振動起動無線装置１を取り付けて使用する構成である。
しかしながら、第２の実施形態において、振動起動無線装置１は第１の実施形態と同様の構成である。
また、第２の実施形態における構造物検査装置３は、解析処理の流れが第１の実施形態とほぼ同様であるが、以下の部分において異なり、さらに順次、第１の実施形態と異なる動作部分の説明も行う。
構造的にことなる点は、図５の構成において、走行時における電車２１の車輪２３とレール２２との接触による振動を、振動起動無線装置１を起動する振動として使用し、また、 図６の構成において、走行時におけるジェットコースター３１の車輪３３とレール３２との接触による振動を、振動起動無線装置１を起動する振動として用いるため、第２の実施形態の構造物検査装置３では、第１の実施形態にある振動発生部４及びこれを制御するための設定及び制御部５は構成として不要である。
上述した構成により、この第２の実施形態による構造物検査装置３は、電車２１やジェットコースター３１に搭載され、リアルタイムに枕木２０や支持部３０の異常の検出処理を行う。
構造的にことなる点は、図５の構成において、走行時における電車２１の車輪２３とレール２２との接触による振動を、振動起動無線装置１を起動する振動として使用し、また、 図６の構成において、走行時におけるジェットコースター３１の車輪３３とレール３２との接触による振動を、振動起動無線装置１を起動する振動として用いるため、第２の実施形態の構造物検査装置３では、第１の実施形態にある振動発生部４及びこれを制御するための設定及び制御部５は構成として不要である。
上述した構成により、この第２の実施形態による構造物検査装置３は、電車２１やジェットコースター３１に搭載され、リアルタイムに枕木２０や支持部３０の異常の検出処理を行う。
また、構造物検査装置３にける共振部１１は、通常時に、乗り物（電車２１またはジェットコースター３１）の運行に対して、通常運行時の振動の周波数に共振するよう設定されている。
例えば、枕木２０の下部の砂利が雨で流れてしまった場合を想定すると、この場合の周波数の振動によっては振動起動無線装置１は起動せず、異常ということになる。
こうすることで、振動起動無線装置１は、あらかじめ設定されている正常な周波数の振動を与えられることにより、共振部１１が振動を増幅し、振動・電力変換回路１２へ供給するため、これにより起動され、起動情報に自身の識別情報を付加して発信する。
構造物検査装置３において、受信部６は振動起動無線装置１からの無線信号を受信し、識別情報をこの無線信号から抽出し、解析部８へ出力する。
例えば、枕木２０の下部の砂利が雨で流れてしまった場合を想定すると、この場合の周波数の振動によっては振動起動無線装置１は起動せず、異常ということになる。
こうすることで、振動起動無線装置１は、あらかじめ設定されている正常な周波数の振動を与えられることにより、共振部１１が振動を増幅し、振動・電力変換回路１２へ供給するため、これにより起動され、起動情報に自身の識別情報を付加して発信する。
構造物検査装置３において、受信部６は振動起動無線装置１からの無線信号を受信し、識別情報をこの無線信号から抽出し、解析部８へ出力する。
データベース９には、上記識別情報と振動起動無線装置１を配置した配置位置を示す配置位置情報（枕木２０の位置情報）との対応が示された配置テーブルが記憶されている。
解析部８における処理は、第１の実施形態と同様であり、振動起動無線機１を設置した初期測定を行い、定期診断において初期測定及び過去のデータパターンが異なるか否かにより、異常部分の検出を行う。
また、解析部８は、入力する識別情報に対応した配置位置を、上記配置テーブルを参照することにより抽出し、配置位置に対応させて一覧表へ無線信号の発信の有無を書き込む。
解析部８における処理は、第１の実施形態と同様であり、振動起動無線機１を設置した初期測定を行い、定期診断において初期測定及び過去のデータパターンが異なるか否かにより、異常部分の検出を行う。
また、解析部８は、入力する識別情報に対応した配置位置を、上記配置テーブルを参照することにより抽出し、配置位置に対応させて一覧表へ無線信号の発信の有無を書き込む。
図５においては、第１の実施形態の構造物単位に対応する部分として、振動が伝搬する範囲において、所定の枕木２０の数で周期的な領域を対応させ、領域内における測定位置はレールにマーク（例えば磁気テープ）を設けて、構造物検査装置３がこのマークを読み込むことで測定位置の測定位置番号を検出する。
図６においては、第１の実施形態の構造物単位に対応する部分として、振動が伝搬する範囲において、形状の近い領域を選択して対応させ、領域内における測定位置は図５と同様にレールにマーク（例えば磁気テープ）を設けて、構造物検査装置３がこのマークを読み込むことで測定位置の測定位置番号を検出する。
当然、電車の場合と同様に、ジェットコースターは出発地点からの走行距離（経過時間）により測定位置を把握できる。さらに振動起動無線装置１の無線信号に含まれる識別情報から判断される。
また他の測定位置の把握と仕方としては次のようなものが考えられる。
電車は駅からの走行距離（経過時間）により測定位置を把握できる。振動起動無線装置１の無線信号に含まれる識別情報（これは同無線装置毎に違う）により測定位置を特定できる。仮にある無線装置からの無線信号が観測できない場合は、その位置の前後の無線装置からそれぞれの識別情報を持つ無線信号が測定されるため、それらの位置の間にあるはずの無線装置からの無線信号のみが観測ができなかったことも判断できる。
図６においては、第１の実施形態の構造物単位に対応する部分として、振動が伝搬する範囲において、形状の近い領域を選択して対応させ、領域内における測定位置は図５と同様にレールにマーク（例えば磁気テープ）を設けて、構造物検査装置３がこのマークを読み込むことで測定位置の測定位置番号を検出する。
当然、電車の場合と同様に、ジェットコースターは出発地点からの走行距離（経過時間）により測定位置を把握できる。さらに振動起動無線装置１の無線信号に含まれる識別情報から判断される。
また他の測定位置の把握と仕方としては次のようなものが考えられる。
電車は駅からの走行距離（経過時間）により測定位置を把握できる。振動起動無線装置１の無線信号に含まれる識別情報（これは同無線装置毎に違う）により測定位置を特定できる。仮にある無線装置からの無線信号が観測できない場合は、その位置の前後の無線装置からそれぞれの識別情報を持つ無線信号が測定されるため、それらの位置の間にあるはずの無線装置からの無線信号のみが観測ができなかったことも判断できる。
なお、第２の実施形態における、電車２１の枕木２０や、ジェットコースター３１の支持部３０への適用のケースについては、以下のようなこと(幾つかの選択肢(a)〜(c))が考えられる。
（ａ）診断測定装置を搭載した電車２１や、ジェットコースター３１の運転回数を増やすことで、定期診断の回数を実質的に増加させる。
（ｂ）これまで、構造物検査装置３を搭載していない電車２１やジェットコースター３１へ、新たに構造物検査装置３を搭載して運転させることで、定期診断の階数を実質的に増加させる。
（ｃ）これまで、構造物検査装置３搭載の電車２１やジェットコースター３１で測定したデータは全て記録するわけでない(記録データ量が非常に多くなるなどの理由から）。
したがって、振動起動無線装置１の設置や運転間隔をそのままとし、測定したデータを履歴として残し、比較診断する頻度を増加させる。
（ａ）診断測定装置を搭載した電車２１や、ジェットコースター３１の運転回数を増やすことで、定期診断の回数を実質的に増加させる。
（ｂ）これまで、構造物検査装置３を搭載していない電車２１やジェットコースター３１へ、新たに構造物検査装置３を搭載して運転させることで、定期診断の階数を実質的に増加させる。
（ｃ）これまで、構造物検査装置３搭載の電車２１やジェットコースター３１で測定したデータは全て記録するわけでない(記録データ量が非常に多くなるなどの理由から）。
したがって、振動起動無線装置１の設置や運転間隔をそのままとし、測定したデータを履歴として残し、比較診断する頻度を増加させる。
なお、図１における第１及び第２の実施形態における構造物検査装置３の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより構造物検査処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
１…振動起動無線装置
２…コンクリート構造物
３…構造物検査装置
４…振動発生部
５…設定及び制御部
６…受信部
７…指示操作及び表示部
８…解析部
９…データベース
１１…共振部
１２…振動・電力変換回路
１３…制御回路
１４…送信回路
２…コンクリート構造物
３…構造物検査装置
４…振動発生部
５…設定及び制御部
６…受信部
７…指示操作及び表示部
８…解析部
９…データベース
１１…共振部
１２…振動・電力変換回路
１３…制御回路
１４…送信回路
Claims (9)
- 振動として与えられる特定の周波数の振動に共振し、当該特定の周波数の振動を増幅する共振部と、
増幅された前記振動の振動エネルギを電気エネルギに変換する振動・電力変換部と、
前記電気エネルギにより、自身の識別情報を含む無線信号を周期的に発信する発信部と、
前記振動・電力変換部が出力する電気エネルギが予め設定された電圧値を超えたことを検出した場合、前記発信部を起動させて無線信号を発信させる制御部と
を有することを特徴とする振動起動無線装置。 - 構造物に設けられた請求項１記載の振動起動無線装置に所定の振動を与え、起動した振動起動無線装置が発信する無線信号により、前記構造物の欠陥を検出する構造物検査装置であり、
前記無線信号を受信する受信部と、
建設直後において前記構造物の所定の測定位置にて振動を与え、測定位置毎に起動した振動起動無線装置からの無線信号の有無を初期データとして記憶するデータベースと、
前記位置毎に信号を与え、前記振動起動無線装置からの無線信号の有無の結果を前記データベースと比較し、構造物の欠陥の位置を検出する解析部と
を有することを特徴とする構造物検査装置。 - 前記構造物が橋梁または建築物あるいは堤防であり、
前記所定の振動として、超音波を用いること
を特徴とする請求項２記載の構造物検査装置。 - 前記構造物が車両の走行するレールを支持するものであり、
前記所定の振動として、前記車両が走行する際に発生する前記車両の車輪と前記レールとの接触による振動であること
を特徴とする請求項２に記載の構造物検査装置。 - 前記振動起動無線装置は複数設けられ、前記無線信号を発信する周期として互いに異なる周期が設定されていること
を特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の構造物検査装置。 - 前記構造物内部に予め決められて把握されている位置が３次元マトリクス状であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の構造物検査装置。
- 構造物の予め決められて把握されている位置に設けられた請求項１に記載した振動起動無線装置に所定の振動を与え、起動した振動起動無線装置が発信する無線信号により、前記構造物の欠陥を検出する構造物検査方法であり、
起動した振動起動無線装置からの前記無線信号を受信部により受信する受信処理と、
建設直後において前記構造物の所定の測定位置にて振動を与え、測定位置毎の信号起動無線装置からの無線信号の有無を初期データとして記憶する過程と、
前記測定位置毎に振動を与え、前記振動起動無線装置からの前記無線信号の有無の結果を前記初期データと比較し、構造物の欠陥の位置を検出する解析過程と
を有することを特徴とする構造物検査方法。 - 前記信号起動無線装置は複数設けられ、前記無線信号を発信する周期として互いに異なる周期が設定されていること
を特徴とする請求項７記載の構造物検査方法。 - 前記構造物内部に予め決められて把握されている位置が３次元マトリクス状であることを特徴とする請求項７に記載の構造物検査方法。
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