JP4633908B2 - コンクリート内部診断用装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波や弾性波を用いて各種コンクリート構造物の内部を調査するために用いられるコンクリート内部診断用装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンクリート構造物の側壁内やトンネルの天端調査など各種コンクリート構造物の内部の状態を調査するため電磁波が利用されており、コンクリート内部鉄筋・鋼材探知用レーダシステム、厚さ最大１ｍ程度のコンクリート内部調査を行うためのレーダシステム、及び地盤調査のための地中レーダシステム等が公知である。これらのレーダシステムは、一般にアンテナの重量がかなりのものとなり、調査作業には１〜２人の補助作業員を必要としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のレーダシステムは重量のみならず消費電力も大きいものとなり、コンクリート構造物の側壁やトンネルの天端調査などの調査の場合において商用電源がない場所では、使用できない場合も生じる。したがってこの種のレーダシステムを実際に使用しようとすると電源をいかに確保するかが問題となる。
【０００４】
商用電源を使用することができない場合にはバッテリーの使用が考えられるが、１つのバッテリーパックでは約１〜２時間程度しか使用できず、バッテリーパックを多数用意しておかなければならないことになる。この電源に対する制約のため、測定精度の高いレーダシステムの使用が不可能となったり、またはその場で測定データの解析を行うことができず、別の場所での解析によりはじめて追加測定の必要性が明らかになるなどして調査に多大の手間を必要とすることになるなどの不具合が生じている。
【０００５】
また、電磁波によるコンクリート内部調査の場合、探査深度はコンクリート内部２０〜６０ｃｍ程度であり、８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの高解像技術が生かしきれておらず、また、信号処理を含む解析を現場で行うことが困難な状況である。このように、従来の電磁レーダ装置には各種の制約があり、測定されたデータ処理についても外部における解析が強いられている。また、測定データを解釈しようとしても、ボーリングデータなどによるキャリブレーション機能もなく、解析結果からの解釈も専門家が行っており、一般の作業員では不可能であって汎用的ではなく、さらに、解釈結果を得るに至までに時間がかなりかかっている。
【０００６】
一方、コンクリート内の亀裂や空洞などの調査では、電磁波で診断できない場合があり、この場合には、接触検査ではあるが、弾性波反射法を基にした打音検査が有効である。したがって、このような場合には別途打音検査のための装置を用意し、作業員がハンマーでコンクリート面を叩き、その音色を人が判断して亀裂や空洞の有無を判断している。したがって定量的な解析がなく、測定結果に客観性がないという問題点を有している。
【０００７】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができるコンクリート内部診断用装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、重量、電源、寸法、データ解析、データ解釈、動作時間の問題点を包括的に解決するため、電磁波検査と打音検査、さらに、ボーリング孔データを１つのコンピュータユニット上で行えるようにして、高精度・高品質のコンクリート内部診断システムを構築するようにしたものである。
【０００９】
本発明によれば、コンクリート内部診断のため電磁波検査及び打音検査の測定データを解析、解釈処理できるようにしたコンクリート内部診断用装置であって、可搬型の筐体に、前記測定データを解析、解釈処理するためのコンピュータユニット及び前記コンピュータユニットに直流電力を供給するための電源部を組み込んで成り、前記電源部が、商用電源から電力の供給を受けて所要の直流電力供給を行うための第１電源ユニットと、外部発電機から電力の供給を受けて所要の直流電力供給を行うための第２電源ユニットと、電池パック又は充電式バッテリユニットの電極端子が挿入されるコネクタ端子を有するコネクタとを備えて成り、前記電源部が、前記商用電源、前記外部発電機、前記電池パック又は充電式バッテリユニットのうちから任意のものを選んで使用することができるようになっていることを特徴とするコンクリート内部診断用装置が提案される。
【００１０】
ここで、第１及び第２電源ユニットは筐体内に予め組み込んでおくことができる。第２電源ユニットは、外部に設置される発電機からの出力を受け取って、所要の直流出力を供給するものであり、種々の発電機からの出力に適合するように構成するのが汎用性の点から望ましい。なお、発電機又は電源車から所定の規格に見合った商用電源と同等の出力が得られている場合には、第１電源ユニットを用いることができるのは勿論である。
【００１１】
電池パック及び充電式バッテリユニットは同一の寸法形状のカセットに組み込み、筐体内にこのカセットをワンタッチで出し入れすることができるスロット又は開口を設けておき、必要に応じ、電池パック又は充電式バッテリユニットのいずれかを該スロット又は開口に差し込むことによりコンピュータユニットに必要な電力を供給することができる構成とすることができる。これにより、電池パック又は充電式バッテリユニットの容量が少なくなった場合、予備のものに簡単且つ素早く交換することができる。
【００１２】
本発明によれば、前記コンピュータユニットが、電磁波検査用の測定装置又は打音検査用の測定装置から前記測定データを受け取り、前記測定データの解析、解釈結果を表示装置上に表示するように構成することもできる。
【００１３】
前記コンピュータユニットは、さらに、ボーリング孔データをも受け取り、ボーリング結果を示すデータを前記表示装置上に表示するように構成することもできる。この構成によれば、解析結果やボーリングデータとの比較を基に、埋設物や空洞やコンクリート厚などの解釈処理が行え、フロッピーディスクやＭＯ（光磁気ディスク）を搭載して処理結果を保存することも可能である。
【００１４】
このように、コンクリート内部診断用装置は、電磁波検査及び打音検査により得られた各測定データを処理することができる構成であるから、電磁波測定の場合はアンテナを交換して探査深度および解像度が調整でき、また、打音検査の場合はハンマーの打撃力を調整して、探査深度および解像度が調整できるので、簡易にしかも高精度・高品質でコンクリート構造物内部の調査を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるコンクリート内部診断用装置の実施の形態の一例を示す構成図である。診断用装置１は、電磁波及び打音を用いて各種コンクリート構造物の内部を診断するための装置であり、電磁波を用いてコンクリート構造物内部の様子を調べるための第１測定装置２及び打音を用いてコンクリート構造物内部の様子を調べるための第２測定装置４が用意されている。
【００１７】
第１測定装置２は、コンクリート構造物に対して電磁波を発射して行う電磁波検査による測定データを得るのに使用される公知の構成のものである。
【００１８】
本実施の形態では、第１測定装置２は、基台２１に送信機２２、受信機２３及び送信アンテナ２４、受信アンテナ２５を搭載し、送信機２２から出力される電磁波を送信アンテナ２４から被測定体に向けて発射し、その反射電磁波を受信アンテナ２５を介して受信機２３で受信し、これにより得られた電磁波検査による第１測定データを出力する公知の構成となっている。測定装置２において、２６は把手、２７はエンコーダで、第１測定データはプラグ２８Ａ付きのケーブル２８を介して外部に取り出すことができるようになっている。
【００１９】
第２測定装置４は、診断の対象となるコンクリート構造物に対して打音検査を行い、打音検査による第２測定データを取り出すためのものであり、１つのケース４１内に起振ユニット４２と受振ユニット４３とを組み込み、起振ユニット４２のハンマー４２Ａをばね４２Ｂの力でコンクリート構造物に叩きつけ、これにより生じた振動を受振ユニット４３によって電気信号に変換し、この電気信号を第２測定データとして取り出すように構成された公知の構成のものである。第２測定データはプラグ４４Ａ付きのケーブル４４を介して外部に取り出すことができるようになっている。第２測定装置４として、例えば特開平１１−６４３０５号公報に開示されている起振・受振装置を使用することができる。
【００２０】
符号３で示されるのは、上述の如くして得られた第１及び第２測定データを処理し、その診断結果を表示するための装置本体である。装置本体３は、可搬型の筐体３１に第１又は第２測定装置２又は４からケーブル２８又は４４を介して送られてくる測定データを受け入れて処理するための公知の構成のコンピュータユニット３２を組み込んで成っている。コンピュータユニット３２は、筐体３１内に取り付けられているマザーボード（図示せず）、コンピュータユニット３２の上面に取り付けられているデータ入力用のキーボード３２Ａ、各種データ処理操作を行うための操作盤３２Ｂ、液晶表示装置３２Ｃ、筐体３１の側面に取り付けられているＭＯユニット３２Ｄ及びＦＤユニット３２Ｅを備えて成っている。操作盤３２Ｂにはジャック３２Ｇが設けられており、ケーブル２８、４４の各先端に設けられているプラグ２８Ａ又は４４Ａをジャック３２Ｇに差し込むことにより、第１測定装置２又は第２測定装置４のいずれかをコンピュータユニット３２に接続することができる。ここで、符号３２Ｆで示されるのはマウスである。
【００２１】
筐体３１内には、さらに、コンピュータユニット３２に所要の直流電力を供給するための電源部５が設けられている。電源部５は、商用電源から電力の供給を受けて所要の直流電力供給を行うための第１電源ユニット５１と、図示しない外部発電機から電力の供給を受けて所要の直流電力供給を行うための第２電源ユニット５２とを備えている。第１電源ユニット５１及び第２電源ユニット５２はいずれも筐体３１内の所定のスペース内に固定されており、第１電源ユニット５１の端子５１Ａに筐体３１に対応して設けられた開口（図示せず）から電源コードの端子を差し込んで商用の１００Ｖの交流電圧を供給することができる。一方、第２電源ユニット５２の場合も同様に、その端子５２Ａに発電機（図示せず）からの出力コードの端子を差し込んで発電機からの発電出力を第２電源ユニット５２に供給することができる。なお、発電機からの出力が交流１００Ｖの場合には、発電機の出力コードの端子を端子５１Ａに差し込んで発電機から第１電源ユニット５１へ交流電力の供給を行うこともできるのは勿論である。
【００２２】
第１電源ユニット５１及び第２電源ユニット５２は、このようにして供給された交流電圧入力を整流、平滑して所要の直流電力を出力し、コンピュータユニット３２に供給するようになっている。なお、第２電源ユニット５２は各種の発電機の出力に対応可能となっているので、入力された供給電力に応じて適宜に対応し、所要の直流電力を出力することができる。
【００２３】
電源部５は、さらに、所要電源や発電機のない場所でもコンピュータユニット３２を動作させることができるようにするため、電池パック又は充電式バッテリユニットを含んで構成されるようになっており、筐体３１にはそのためのスペースが設けられている。すなわち、筐体３１の側面３１ａに電池パック又は充電式バッテリユニットをカートリッジ式に装着するためのスリット３１ｂを設け、所定の寸法形状のカセットとして構成される電池パック又は充電式バッテリユニットをこのスリット３１ｂから着脱できる構成となっている。
【００２４】
図１では、充電式バッテリ５３がセットされており、カセット式の充電式バッテリ５３の図示しない電極端子がコネクタ５４の図示しないコネクタ端子に挿入されて両者が電気的に接続され、これにより充電式バッテリ５３からコンピュータユニット３２に所要の電力を供給することができる。充電式バッテリ５３の容量が少なくなり交換時期がきたならば、充電式バッテリ５３をスリット３１ｂから取り外し、予備の充電式バッテリ又は電池パックをセットし、引き続きコンピュータユニット３２を使用することができる。
【００２５】
診断用装置１は、以上説明したように、コンピュータユニット３２を動作させるための電源部５が、商用交流電流、外部の発電機、電池パック、充電式バッテリの４つのうちから任意のものを選んで使用することができるように構成されているので、如何なる状況の下でもコンピュータユニット３２を動作させることができる。したがって、測定データを現場ですぐに解析して結果を出すことができるので、必要に応じて測定データの取り直しを行うことも容易に可能であり、各種のコンクリート構造物の内部調査の効率改善を期待することができる。
【００２６】
次に、コンピュータユニット３２における各種の制御及び処理動作について説明する。コンピュータユニット３２は、第１測定装置２を用いての電磁波検査のための各種制御機能を遂行するようにプログラムされている。すなわち、電磁波の送信・受信、同期信号、基台２１に設けられているエンコーダ２７からの距離信号を制御し、ＧＰＩＢ形式などでコンピュータユニット３２からのデータ収録を可能とする。一方、第２測定装置４を用いての打音検査では、コンピュータユニット３２からの信号により第２測定装置４内の起振ユニット４２のハンマー４２Ａの打撃調整が可能となっている。
【００２７】
測定データの収集の際に、ハード的な切り替えは、測定の種類は操作盤の切り替えスイッチで選択する構成とすることもできるが、本実施の形態では、プラグ２８Ａ又はプラグ４４Ａのいずれかをジャック３２Ｇに差し込むことで切り替える構成となっている。これに対し、データ収集のソフト切り替えはコンピュータユニット３２内のデータ収集処理ルーチンで自動的に又は手動で処理される。
【００２８】
図２には、上述した診断用装置１におけるデータの流れが図解して示されている。第１測定器２からの第１測定データ（電磁レーダ信号）として、データ信号、同期信号、距離信号が与えられるが、データは最長４００ｎｓｅｃのデータが４０ｍｓｅｃに拡張されるので、Ａ／Ｄサンプリングは５０ｋＨｚで可能である。一方、第２測定器４からの第２測定データ（弾性波信号）として、振動データ信号、トリガー信号が与えられるが、データは最高でも２０ｋＨｚ程度までのデータなので、Ａ／Ｄサンプリングは１００ｋＨｚで可能である。
【００２９】
既述のように、これらの信号はジャック３２Ｇから入力され、５０ｋＨｚまで同時サンプリング可能なＡ／Ｄ変換器６に入力され、ここでＡ／Ｄ変換が行われ、得られたデジタル信号はＧＰＩＢインターフェース６Ａを介してコンピュータユニット３２の制御の下にコンピュータユニット３２に自動で入力される。
【００３０】
コンピュータユニット３２内では、入力されたデータの種類を取込ＩＤにより識別し、処理ソフトウェア３２Ｓにおいては識別結果に対応する処理が第１及び第２測定データに対してなされることになる。
【００３１】
次に、図３を参照して診断用装置１を用いてコンクリート構造物の内部を診断するための調査作業の流れについて説明する。
【００３２】
ステップ７１の測定準備において、まず、マーキングなど測定場所の位置を決める。測定準備が完了したならば、ステップ７２に入り、ここでコンピュータユニット３２の電源をＯＮとすることにより測定を開始する。先ず、初期設定を行う。ここでは、測定する場所、サイズ、測線長等の測定初期データの入力と、電磁波の速度、フィルタをかけるためのＢＰＦのパラメータ、サンプリングレート等の処理初期データの入力、及びボーリングデータの入力が実行される（ステップ７２Ａ）。
【００３３】
上記初期設定が終了したならば、ステップ７２Ｂで測線を入力してからステップ７２Ｃに入り、ここで第１測定器２又は第２測定器４のうちいずれかをコンピュータユニット３２に接続して測定器の切替えを行う。
【００３４】
そして、ステップ７２Ｄに入り、コンピュータユニット３２側で測定開始操作を行ってから測定器側で測定開始操作を行う。測定が終了したならば先ず測定器側で測定終了操作を行い、しかる後、コンピュータユニット３２側で測定終了操作を行う。この測定は測線ごとに番号順に行う。
【００３５】
そして、ステップ７３のコンピュータ処理に入り、コンピュータユニット３２で測線を入力し（ステップ７３Ａ）、手動処理／初期解析・パラメータ調整処理を行い（ステップ７３Ｂ）、自動処理／手動処理ステップ７３Ｃ、２次元・３次元／表示・解釈ステップ７３Ｄが順次実行され、測定が終了する。このようにして、第１或いは第２測定データのいずれかがコンピュータユニット３２内に取り込まれる。
【００３６】
図４には、上述の如くして得られた第１又は第２測定データの処理を説明するための信号処理フローが示されている。なお、コンピュータユニット３２内での信号処理は、基本的には検査方法によらず共通である。
【００３７】
先ず、ステップ８１で、電磁波検査の場合のみ、前信号処理除去（ＳＴＣ処理）が実行され、次のステップ８２で幾何拡散補正処理（ＴＡＲ処理）が実行される。以後、ステップ８３〜８６で、データ零セット処理（ミュート処理）、周波数成分処理（フィルタ処理）、波形変更処理（デコンボリューション）、イメージング処理（マイグレーション）の処理が、ランダムの順で、同じ処理も何回か、また、設定によって処理順を定義してバッチ処理ができる。最後に、ステップ８７において処理結果が表示される。この表示は、カラー又はモノクロのいずれかで表示でき、しきい値の設定が可能である。さらに、波形の表示もでき、２次元又は３次元表示も可能となっている。
【００３８】
上述した信号処理は随時可能である（ＬＯＯＰ／ＣＡＬＬ ＢＡＣＫ）。また、処理の順番がプログラムでき、設定する処理リストには同じ処理が何度も使用可能であって一括処理（バッチ処理）も可能である。結果の表示、解釈などを行い、必要な場合は、フロッピーディスクやＭＯ（光磁気ディスク）に、解析データ、信号処理表示画面、解析表示画面や解釈表示画面をＪＰＥＧファイルに保存することができる。
【００３９】
処理結果の表示方法として、２次元・３次元が選択でき、電磁波検査および打音検査の結果を同一画面上に、または、どちらかの表示、さらに、ボーリングデータの同時表示も可能である。これにより、より正確で、より高精度のコンクリート内部診断が可能となる。
【００４０】
図５には、液晶表示装置３２Ｃに示される解析信号の表示例が示されている。
【００４１】
このように、診断用装置１は、電磁波検査及び打音検査により得られた各測定データを処理することができる構成であるから、電磁波測定の場合はアンテナを交換して探査深度および解像度が調整でき、また、打音検査の場合はハンマーの打撃力を調整して、探査深度および解像度が調整できるので、簡易にしかも高精度・高品質でコンクリート構造物内部の調査を行うことができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、商用交流電流、外部の発電機、電池パック、充電式バッテリのいずれかによってコンピュータユニットに直流電力の供給を行えるようにしたので、如何なる状況の下でもコンピュータユニットを動作させることができると共に、測定データを現場ですぐに解析して結果を出すことができるため、必要に応じて測定データの取り直しを行うことも容易に可能であり、各種のコンクリート構造物の内部調査の効率改善を期待することができる。
【００４３】
また、コンピュータユニットが、電磁波検査用の測定装置又は打音検査用の測定装置から測定データを受け取り、前記測定データの解析、解釈結果を表示装置上に表示するようにしたので、一般の作業員でもコンクリート内部の診断が可能となるので汎用的であり、さらに、解釈結果を短時間で得ることができるため、簡易にしかも高精度・高品質なコンクリート構造物内部の調査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコンクリート内部診断用装置の実施の形態の一例を示す概略構成図。
【図２】図１に示す診断用装置におけるデータの流れを説明するための図。
【図３】診断用装置を用いてコンクリート構造物の内部を診断するための調査作業の流れを説明するためのフロー図。
【図４】コンピュータユニットを用いて第１又は第２測定データを処理するための信号処理を説明するためのフロー図。
【図５】液晶表示装置に表示される解析信号の表示例を示す図。
【符号の説明】
１ 診断用装置
２ 第１測定装置
３ 装置本体
４ 第２測定装置
５ 電源部
６ Ａ／Ｄ変換ユニット
２８ ケーブル
２８Ａ プラグ
３１ 筐体
３１ｂ スリット
３２ コンピュータユニット
３２Ａ キーボード
３２Ｂ 操作盤
３２Ｃ 液晶表示装置
３２Ｄ ＭＯユニット
３２Ｅ ＦＤユニット
３２Ｆ マウス
３２Ｇ ジャック
４１ ケース
４２ 起振ユニット
４３ 受振ユニット
４４ ケーブル
４４Ａ プラグ
５１ 第１電源ユニット
５２ 第２電源ユニット
５３ 充電式バッテリ
５４ コネクタ

Claims (7)

1. コンクリート内部診断のため電磁波検査及び打音検査の測定データを解析、解釈処理できるようにしたコンクリート内部診断用装置であって、
   可搬型の筐体に、前記測定データを解析、解釈処理するためのコンピュータユニット及び前記コンピュータユニットに直流電力を供給するための電源部を組み込んで成り、
   前記電源部が、商用電源から電力の供給を受けて所要の直流電力供給を行うための第１電源ユニットと、外部発電機から電力の供給を受けて所要の直流電力供給を行うための第２電源ユニットと、電池パック又は充電式バッテリユニットの電極端子が挿入されるコネクタ端子を有するコネクタとを備えて成り、
   前記電源部が、前記商用電源、前記外部発電機、前記電池パック又は充電式バッテリユニットのうちから任意のものを選んで使用することができるようになっていることを特徴とするコンクリート内部診断用装置。
2. 前記電池パック及び充電式バッテリユニットを同一の寸法形状のカセットに組み込み、前記筐体内に該カセットをワンタッチで出し入れすることができるスロット又は開口を設けておき、必要に応じ、電池パック又は充電式バッテリユニットのいずれかを該スロット又は開口に差し込むことによりコンピュータユニットに必要な電力を供給することができるようにした請求項１記載のコンクリート内部診断用装置。
3. 前記コンピュータユニットが、電磁波検査用の測定装置又は打音検査用の測定装置から前記測定データを受け取り、前記測定データの解析、解釈結果を表示装置上に表示するように構成されている請求項１記載のコンクリート内部診断用装置。
4. 前記コンピュータユニットが、さらに、ボーリング孔データを受け取り、ボーリング結果を示すデータを前記表示装置上に表示するように構成されている請求項１記載のコンクリート内部診断用装置。
5. 前記筐体に、前記コンピュータユニットでの処理結果を保存するためのフロッピーディスク及び又は光磁気ディスクが搭載されている請求項１記載のコンクリート内部診断用装置。
6. 電磁波測定の場合に、アンテナを交換して探査深度および解像度を調整するようにした請求項１記載のコンクリート内部診断用装置。
7. 打音検査の場合はハンマーの打撃力を調整して、探査深度および解像度を調整するようにした請求項１記載のコンクリート内部診断用装置。

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