JP4640771B2 - 共振分析を使用した超音波探知装置及び超音波探知方法 - Google Patents
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Description
コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、
前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を求め、
基準時刻tT以降の時刻で1.0、tT以前の時刻で増加関数とする時系列関数TGC(t)をn5乗倍(n5は1以上の整数)したものを前記加算平均波G(t)に乗じてGA(t)={TGC(t)}n5・G(t)波を求め、このとき、tTの始点t1及び終点t2(t1<t2)の間をnC(nCは1以上の整数)個に分割し、jを1以上の整数として表される(nC+1)個のtT(但し、tT=t1+{(t2−t1)/nC}×(j−1)、j=1〜(nC+1))の各々について前記GA(t)を算出し、これをGAj(t)とし、
このGAj(t)をフーリエ変換してスペクトルFAj(f)を求め、
このFAj(f)の各最大スペクトル値が1.0になるように基準化した後、このFA j (f)のスペクトルにおいて、大きなスペクトル値をもつスペクトルの振動数をf D と特 定し、
1以上の整数n1、n2及びフィルタ関数A 1 (f)、A 2 (f)を使用して、FB j ( f)=A 1 n1 (f)・A 2 n2 (f)・FA j (f)を計算し、狭帯域スペクトルFB j (f)の振動数が前記f D 近傍となるようにし、
対応するGB j (t)をフーリエの逆変換で求め、
このFB j (f)のj毎の最大スペクトル値が1.0になるように基準化した後、npを 1以上の整数として、{FB j (f)} np を求めて、これを重ねて表示し、j=1〜( n C +1)毎の{FB j (f)} np のスペクトル群の内、j=1〜(n C +1)の全て が重ね描きされるスペクトル以外のスペクトルで、jの値が増す毎にスペクトル値が増幅 してくるスペクトルがあるとき、
シース管内が空又は充填物が不足していると判断し、
jの値が増加しても、スペクトル値が増幅してくるスペクトルがないとき、
シース管内が完全充填されていると判断するものであり、
前記t1は、前記シース管の埋め込み深さをds(mm)、前記コンクリートの縦波音速 をcVp(mm/μ秒)として、t1=(2×ds)/cVpとして求め、
前記フィルタ関数A1(f)、A2(f)は、分析周波数の上限をfmaxとして、A1 (f)は、0.0≦f≦fmaxが、f=0.0で0.0、f=fmaxで1.0の正弦 関数、f>fmaxがf=0.0の定数として求め、A2(f)は、0.0≦f≦fma xが、f=0.0で1.0、f=fmaxで0.0の余弦関数、f>fmaxがf=0. 0の定数として求めることを特徴とする。
1以上の整数n1、n2、n3及びフィルタ関数A 1 (f)、A 2 (f)、A 3 (f)を 使用して、FA(f)=A 1 n1 (f)・A 2 n2 (f)・A 3 n3 (f)・FA(f) を計算し、この計算の際、n1,n2,n3の値を調整して狭帯域スペクトルFA(f) の中心振動数が所定値f D となるようにし、
FA(f)に対応するGA(t)をフーリエの逆変換で求め、
このとき、t T の始点t 1 及び終点t 2 (t 1 <t 2 )の間をn C (n C は1以上の整数 )個に分割し、jを1以上の整数として表される(n C +1)個のt T (但し、t T =t 1 +{(t 2 −t 1 )/n C }×(j−1)、j=1〜(n C +1))を求め、各t T に ついて、t=0.0で0.0、基準時刻t T 以降の時刻で1.0、t=0からt=t T ま での間を増加関数とする時系列関数TGC1 j (t)をn5乗倍(n5は1以上の整数) したものを前記GA(t)に乗じてj毎のt T に対応するGB j (t)波を、GB j (t )={TGC1 j (t)} n5 ・GA(t)の式から求め、
このGB j (t)に対応するスペクトルFB j (f)をフーリエ変換で求め、
このFB j (f)のj毎の最大スペクトル値が1.0になるように基準化した後、npを 1以上の整数として、{FB j (f)} np を求めて、これを重ねて表示し、j=1〜( n C +1)毎の{FB j (f)} np のスペクトル群の内、j=1〜(n C +1)の全て が重ね描きされるスペクトル以外のスペクトルで、jの値が増す毎にスペクトル値が増幅 してくるスペクトルがあるとき、
このスペクトルをシース管反射波スペクトルと判断し、
jの値が増す毎に、スペクトル値が増幅してくるスペクトルが得られた場合、シース管内 が空又は充填物が不足していると判断し、
jの値が増加しても、スペクトル値が増幅してくるスペクトルがないとき、シース管内が 完全充填されていると判断するものであり、
前記t1は、前記シース管の埋め込み深さをds(mm)、前記コンクリートの縦波音速 をcVp(mm/μ秒)として、t1=(2×ds)/cVpとして求め、
前記フィルタ関数A1(f)、A2(f)、A3(f)は、分析周波数の上限をfmax として、A1(f)は、0.0≦f≦fmaxが、f=0.0で0.0、f=fmaxで 1.0の正弦関数、f>fmaxがf=0.0の定数として求め、A2(f)は、0.0 ≦f≦fmaxが、f=0.0で1.0、f=fmaxで0.0の余弦関数、f>fma xがf=0.0の定数として求め、A3(f)は、0.0≦f≦2fAが、f=0.0で 0.0、f=fAで1.0、f=2fAで0.0の正弦関数、f>2fAで0.0の定数 として求めることを特徴とする。
基準時刻t T (μ秒)で1.0、t T から離れた時刻で1.0未満(減衰)となる時系列 関数TGCX(t)を前記加算平均波G(t)に乗じてGA(t)=TGCX(t)×G (t)を求め、
前記シース管の埋め込み深さをds(mm)、前記コンクリートの縦波音速をcVp(m m/μ秒)として、tTの始点t1を、t1=(2×ds)/cVpから求め、
tTの始点t1及び終点t2(t1<t2)の間をnc個に分割し、jを1以上の整数と して表される(nc+1)個のt T (但し、t T =t 1 +{(t 2 −t 1 )/nc}×( j−1)、j=1〜(nc+1))の各々について前記GA(t)を算出し、これをGA j (t)とし、
このGA j (t)をフーリエ変換してスペクトルFA j (f)を求め、
このFA j (f)の各最大スペクトル値を比較し、このうち最も大きいスペクトル値が1 .0になるように基準化した後、
j=1〜(n C +1)毎のFA j (f) np を重ねて表示し、重ね描きされたFA j (f )スペクトルにおいて、
j=1のときのスペクトルのピークを示す振動数をf D としたとき、
jの値が大きくなるにつれて、f D 位置でのスペクトル値が順次減少するとき、計測シー ス管の内部が空であると判断し、
jの値が大きくなるにつれて、f D 位置でのスペクトル値が順次減少していく過程で、f D 振動数の近傍に、jの値の増大につれてスペクトル値が順次増加するスペクトルが生じ てくるとき、計測シース管の内部を充填不足と判断し、
jの値が大きくなるにつれて、f D 位置でのスペクトル値が順次増大し、スペクトルの振 動数がf D 振動数近傍に変化してくるとき、計測シース管の内部が完全充填されていると 判断することを特徴とする。
前記シース管の長手方向任意位置の直上のコンクリート面に所定の間隔a(mm)で配置 される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探 触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯 域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を求め、グラウト 材の注入開始時点で得られる加算平均波をG 1 (t)とし、所定の時間間隔毎に、以降連 続して得られる加算平均波をG j (t)(j=2〜nA)とし、
第1の分析過程で、
前記Gj(t)波に対応するスペクトルFj(f)をフーリエ変換で求め、所定の振動数 フィルタA1(f)、A2(f)と外部から与える所定値fAで定義されるA3(f)と 外部から与える1以上の整数n1,n2、n3を使用して、
FA j (f)=A 1 n1 (f)・A 2 n2 (f)・A 3 n3 (f)・F j (f)
を計算し、フーリエの逆変換でFA j (f)に対応するGA j (t)を
GA j (f)=∫ −∞ ∞ (FA j (f)・e iωt )df
に基づいて求め、
第2の分析過程で、シール管の埋め込み深さをd s (mm)、コンクリートの縦波音速を cVp(mm/μ秒)として、t h =2d s /(cVp)に基づいて、シース管縦波反射 波の起生時刻t h (μ秒)を計算し、
t T =t h として、このt T 値と0.0を超える所定値Δt、Δtaと、1以上の整数で ある所定値n5とで定義される所定の時系列フィルタTGCX(t)を用いて、GB j ( t)=TGCX n5 (t)・GA j (t)を計算し、フーリエ変換でGB j (t)に対応 するスペクトルFB j (f)をフーリエ変換で求め、
表示工程は、npを1以上の整数として、FB j (f) np を比較表示し、林立するスペ クトルの各々において、j=1の時のスペクトル値が最も大きく、jの値が増す毎にその スペクトル値が減少し、jの値が増してもスペクトル値が概略同一となってくるスペクト ルがあるとき、又は、j=1のときのスペクトル値が最も小さく、jの値が増す毎にその スペクトル値が増大しながら、同一スペクトル値に収斂してくるスペクトルがあるとき、 計測するシース管の該当測点位置まで、前記グラウト材が管内部に満に充填されてきてい ると判断するものであり、
前記TGCX(t)時系列フィルタは、t=0.0で0.0、t=t T で1.0、t=2 ×t T 以降の時刻で0.0となり、t=0〜t T を増加関数、t=t T 〜2t T を減少関 数とするTGC4(t)関数、t=t T ―Δt以前の時刻で0.0、t=t T で1.0、 t=t T +Δt以降の時刻で0となり、t=t T ―Δt〜tTを増加関数、t=t T 〜t T +Δtを減少関数とするTGC5(t)関数、又は、t=t T −Δta以前の時刻で0 .0、t=t T −Δta〜t T の間を最大値1.0とする増加関数、t=t T 〜t T +Δ tの間を1.0、t=t T +Δt〜t T +Δt+Δtaの間を最大値1.0とする減少関 数、t=t T +Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC6(t)関数であることを特徴とする。
前記シース管の長手方向任意位置の直上のコンクリート面に所定の間隔a(mm)で配置 される超音波発信探触子及び受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、
前記発信探触子内の振動子にステップ型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波 を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信 探触子で受信するように制御し、
前記解析装置は、
その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を求め、グラウト材の注入開始時点 で得られる加算平均波をG 1 (t)とし、所定の時刻間隔毎に、以降連続して得られる加 算平均波をG j (t)(j=2〜nA)としたとき、
前記G j (t)より、GA j (t)=G j (t)(j=1〜nA)を作成し、フーリエの 変換でGA j (t)に対応するスペクトルFA j (f)をFA j (f)=∫ −∞ ∞ (GA j (t)・e −iωt )dtで求め、シース管埋め込み深さをd s (mm)、コンクリー トたて波音速をcVp(mm/μ秒)として、シースたて波反射波起生時刻t h (μ秒) を、t h =2d s /(cVp)として求め、t T の初期値をt T =t h として、このt T 値と0.0を超える実数である所定値Δt、Δtaと、1以上の整数である所定値n5と で定義されるTGCX(t)を用いて、GB j (t)=TGCX n5 (t)・GA j (t )を計算し、フーリエ変換でGB j (t)に対応するスペクトルFB j (f)を求める分 析処理と、
npを1以上の整数として、FB j np (f)を表示する表示処理と、
を連続して実施し、
前記t T 値を順次大きくして、その都度前記分析処理と前記表示処理とを実施してGB j (t)、FB j (f)を再演算し、
FB j np (f)の比較表示の結果、林立する各スペクトルの最大スペクトル値の変化の 度合が、jの増大の経緯の中でより明解になったときに、前記分析処理及び表示処理を中 断し、
その時点で得るFB j np (f)の比較表示において、
林立するスペクトルの各々において、j=1のときのスペクトル値が最も大きく、jの値 が増す毎にそのスペクトル値が減少し、その値がjの値が増してもスペクトル値が概略同 一となってくる境界スペクトルがあるとき、又は、j=1のときのスペクトル値が最も小 さく、jの値が増す毎にそのスペクトル値が増大し、jの値が増してもスペクトル値が概 略同一となってくる境界スペクトルがあるとき、計測するシース管の前記境界スペクトル に該当する測点位置まで、前記グラウト材が管内部に満に充填されてきていると判断する ものであり、
前記TGCX(t)時系列フィルタは、t=0.0で0.0、t=t T で1.0、t=2 ×t T 以降の時刻で0.0となり、t=0〜t T を増加関数、t=t T 〜2t T を減少関 数とするTGC4(t)関数、t=t T ―Δt以前の時刻で0.0、t=t T で1.0、 t=t T +Δt以降の時刻で0となり、t=t T ―Δt〜t T を増加関数、t=t T 〜t T +Δtを減少関数とするTGC5(t)関数、又は、t=t T −Δta以前の時刻で0 .0、t=t T −Δta〜t T の間を最大値1.0とする増加関数、t=t T 〜t T +Δ tの間を1.0、t=t T +Δt〜t T +Δt+Δtaの間を最大値1.0とする減少関 数、t=t T +Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC6(t)関数であることを特徴とする。
前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、
前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
前記解析装置は、
その複数個の受信信号を加算して、加算平均波G(t)を求める処理を探知対象とする埋め込み深さが等しい複数(nA個)のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子をその中心間距離をa(mm)として配置し、加算平均波Gj(t)(j=1〜nA)を取得し、
所定の時刻フィルタ関数TGCX(t)を定義する所定値の1つtT(μ秒)の初期値を、シース埋め込み深さをds(mm)、コンクリートたて波音速をcVp(mm/μ秒)、探触子振動子径をφsとし、更に前記a値を用いて、tT=2×√{(ds 2+((a−φs)/2)2)}/(cVp)により計算し、時刻関数TGCX(t)を定義するtT以外の他の所定値をΔt、Δta、n5として、前記tT値を時間軸後方へ移動させる都度、GAj(t)を、GAj(t)=TGCXn5(t)×Gj(t)により計算し、GAj(t)に対応するスペクトルFAj(f)を、FAj(f)=∫−∞ ∞{GAj(t)・e−iωt)dtで計算し、
npを1以上の整数として、FAj np(f)の中で最も大きいスペクトル値が1.0となるように、FAj np(f)のスペクトル値を基準化して比較表示し、特定の振動数fD1位置に大きなスペクトル値のスペクトルが立ち上がる1つ又は複数のFAj np(f)(j=k)が生じてきた場合、j=kの測定点でのシース管の内部が空であると判断し、
前記tTの値を時刻軸の後方へ移動させる都度、前記FAj(f)を算出し、FAj np(f)のスペクトルを基に、シース管の内部が空か否かの判定するものであり、
前記特定の振動数fD1値は前記探知対象とする複数のシースの中に、空シース(j=k)と解っているシースを含めて、前記FAj np(f)の比較表示がなされるとき、前記空シース(j=k)のFAj np(f)においてのみ生じる大きなスペクトル値のスペクトルの振動数であり、
前記特定の振動数fD1は、シース埋め込み深さds(mm)、コンクリートたて波音速cVp(mm/μ秒)を用いて、fD1=103/(2ds/cVp)kHzで算出するものであり、
前記所定の時刻関数TGCX(t)は、t=tT−Δt以前の時刻で0.0、t=tTで1.0、t=tT+Δt以降の時刻で0.0となり、t=tT−Δt〜tT間を増加関数、t=tT〜tT+Δt間を減少関数とするTGC5(t)関数であるか、又はt=tT−Δtaの以前の時刻で0.0、t=tT−Δta〜tTの間を最大値1.0とする増加関数、t=tT〜tT+Δtの間を1.0、t=tT+Δt〜tT+Δt+Δtaの間を最大値1.0とする減少関数、t=tT+Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC6(t)関数であり、
前記所定値Δt、Δtaは、0.0を超える実数であり、n5及びnpは1以上の整数であることを特徴とする。
コンクリート内に埋め込まれた管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填 物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、
前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超 音波受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、
前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超 音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記 受信探触子にて受信するように制御し、
前記解析装置は、
その複数個の受信信号を加算して、加算平均波G(t)を求める処理を探知対象とする埋 め込み深さが等しい複数(nA個)のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投 影線分上に、前記発信探触子と受信探触子をその中心間距離をa(mm)として配置し、 加算平均波G j (t)(j=1〜nA)を取得し、
所定の時刻フィルタ関数TGCX(t)を定義する所定値の1つt T をシース埋め込み深 さds(mm)、コンクリートたて波音速cVp(mm/μ秒)、探触子振動子径φs及 び前記a値を用いて、t T =2×√{(d s 2 +((a−φs)/2) 2 )}/(cVp )(μ秒)で計算し、
前記t T 以降の時刻で生ずる微弱な振幅の波が起生する時間領域の波をGA j (t)と定 義し、このGA j (t)波を所定の時刻関数TGCX(t)を定義するt T 以外の他の所 定値をΔt、Δta、n5として、GA j (t)=TGCX n5 (t)×G j (t)をG j (t)波より抽出し、GA j (t)に対応するスペクトルFA j (f)をFA j (f) =∫ −∞ ∞ {GA j (t)・e −iωt )dtで計算し、
npを1以上の整数として、FA j np (f)とGA j np (t)とを夫々j=1〜nA で比較表示するとき、FA j np (f)毎に、その最大スペクトル値を1.0とする基準 化を行い、及びGA j np (t)毎に、その最大振幅値を1.0とする基準化を行い、比 較表示し、
外部から与えられるか又は解析装置にあらかじめ記憶された実数Δt T を用いて、前記t T をt T −Δt T 〜t T +Δt T の間で自動的に又は外部からの指示で変化させる都度、 前記スペクトルFA j (f)の計算及び前記FA j np (f)とGA j np (t)との比 較表示を繰り返す経緯の中で前記FA j np (f)スペクトルの比較表示でスペクトルが 2つの群に収斂したとき、一方の群に収斂したスペクトル群に対応する計測対象シースの 内部が空とすれば、他方の群に収斂したスペクトル群に対応する計測対象シースの内部が グラウト材充填と判断し、j=1〜nAシースのいずれかが充填又は空と解っている場合 、その充填又は空と判明しているシースと同一のスペクトルに収斂したシース群を夫々充 填又は空と判断するものであり、
前記所定の時刻関数TGCX(t)は、t=t T −Δt以前の時刻で0.0、t=t T で 1.0、t=t T +Δt以降の時刻で0.0となり、t=t T −Δt〜t T 間を増加関数 、t=t T 〜t T +Δt間を減少関数とするTGC5(t)関数であるか、又はt=t T −Δtaの以前の時刻で0.0、t=t T −Δta〜t T の間を最大値1.0とする増加 関数、t=t T 〜t T +Δtの間を1.0、t=t T +Δt〜t T +Δt+Δtaの間を 最大値1.0とする減少関数、t=t T +Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC 6(t)関数であり、
前記所定値Δt、Δtaは、0.0を超える実数であり、n5及びnpは1以上の整数で あることを特徴とする。
次に、この本発明の第1の基本原理に基づく第1実施形態について説明する。即ち、コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共に充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、前記コンクリートの表面に所定間隔で超音波発信探触子及び超音波受信探触子を配置し、制御装置が前記発信探触子から超音波を連続して複数回発信させ、その都度シース管からの反射波を前記受信探触子にて受信するように制御する。解析装置が前記受信探触子の受信信号を解析する。この解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を得、基準時刻tT以降が1.0(減衰せず)、tTより前が1.0未満(時刻が大きくなると漸増)の時系列関数TGC(t)をnp乗値(npは自然数)したものを前記加算平均波G(t)に乗じてGA(t)={TGC(t)}np・G(t)波を求める。この時系列関数TGC(t)は図7に示すフィルタ(TGC1(t))である。このGA(t)={TGC(t)}np・G(t)波を求める際に、前記基準時刻tTとして、始点t1及び終点t2(t1<t2)の間を等間隔でnc(nc:1以上の整数)個で分割し、jを1以上の整数として表される(nc+1)個のtT(但し、tT=t1+{(t2−t1)/nc}×(j−1)、j=1〜(nc+1))の夫々について前記GA(t)を算出してこれをGAj(t)とする。このGAj(t)をフーリエ変換してスペクトルFAj(f)を求め、このFAj(f)の各最大スペクトル値が1.0になるように基準化した後、npを自然数として{FAj(f)}npを求めて、これを重ねて表示する。そして、j=1〜(nc+1)毎の{FAj(f)}npのスペクトル群のうち、j=1〜(nc+1)の全てが重ね描きされるスペクトルを反射波スペクトルと判断し、jの値が増す毎に、スペクトル値が増幅してくるスペクトルが得られた場合、シース管内で共振波が生じていると判断し、この共振波が生じた場合にシース管内の充填物が不足していることを把握する。
前記fD値を中心振動数とする狭帯域成分波においては、反射波2251至2253の振動数は概略等しい。反射境界でモード変換した波は、波長は変化するが振動数に変化は生じないという物理現象によるものである。
(ア)前記fD値付近の帯域の波では、シース管内部が空の場合、シース管の存在で起生する波で、反射波2251至2253の振動数は概略等しい。しかしながら、シース管埋め込み深さをd、計測点における探触子間距離をaとしたとき、
a≦0.6×dであれば、
波2251の振幅>波2252の振幅
波2251の振幅>波2253の振幅
となる。
(イ)シース管内部が完全充填の場合
波2251の振幅はシース管内部が空の場合に比して小さくなる。加えて、波2251乃至2253と波2254乃至2255の振動数は異なってくる。
(ウ)シース管内部が不完全充填の場合
波2251乃至2253の起生状況は(ア)のシース管内部が空の場合と同じである。しかしながら、波2256が波2251至2253に重畳する。重要な現象として、波2251至2253と波2256の振動数が異なっている。
シース管の存在により起生する波は、前述の波2251至2256以外に、シース管外周を回折する波があるが、起生位置が時間軸後方になる。本分析法の適用を、前記回折波起生時刻より早い時刻とすることで、分析から除外することができる。
以上請求項3の実施形態について説明した。
j=1でtΤ=t1
j=2乃至ncでtΤ=t1+(j−1)×(t2−t1)/(nc)
j=nc+1でtΤ=t2=t1+(nc+1−1)×(t2−t1)/(nc)
とした。
FXj(f)=A1 n1(f)・A2 n2(f)・A3 n3(f)・Fj(f)
を計算し、FXj(f)の中心振動数が前記fAとなるように、n1、n2、n3の値をコントロールし、このFXj(f)を数式62のFAj(f)とし、数式63でGAj(t)を数式64でGBj(t)を、数式65でFBj(t)を再計算すれば、図62の符号541で示すカーソルのスペクトル比較図のみを取り出すことができる。図61では300kHz〜510kHz、図62では300kHz前後のスペクトルを用いている。コンクリートの内部探知では、このような高振動数帯域の波を用いた分析は、外的環境(外乱)の影響を受け易く、誤計測を行う可能性が高い。次に、この場合に対処した分析例について説明する。
5:受信探触子
11:解析装置
13:ステップ型電圧発生器
14,15:アンプ回路
16:フィルタ回路
17:アナログディジタル変換回路(ADC)
18:ゲートアレイ
19:CPU(中央演算装置)
22:ステップ電圧発生回路
23:電流供給回路
24:漸減型ハイパスフィルタ
25:ハードディスク(HD)
26:メモリ
28、29:振動子
30:被探知体
40、51:発信探触子
41、51:受信探触子
42、52:鉄筋
43:コンクリートブロック
44、54:シース管
53:コンクリートスラブ
55:横締めシース管
Claims (12)
- コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、
前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を求め、
基準時刻tT以降の時刻で1.0、tT以前の時刻で増加関数とする時系列関数TGC(t)をn5乗倍(n5は1以上の整数)したものを前記加算平均波G(t)に乗じてGA(t)={TGC(t)}n5・G(t)波を求め、このとき、tTの始点t1及び終点t2(t1<t2)の間をnC(nCは1以上の整数)個に分割し、jを1以上の整数として表される(nC+1)個のtT(但し、tT=t1+{(t2−t1)/nC}×(j−1)、j=1〜(nC+1))の各々について前記GA(t)を算出し、これをGAj(t)とし、
このGAj(t)をフーリエ変換してスペクトルFAj(f)を求め、
このFAj(f)の各最大スペクトル値が1.0になるように基準化した後、このFAj(f)のスペクトルにおいて、大きなスペクトル値をもつスペクトルの振動数をfDと特定し、
1以上の整数n1、n2及びフィルタ関数A1(f)、A2(f)を使用して、FBj(f)=A1 n1(f)・A2 n2(f)・FAj(f)を計算し、狭帯域スペクトルFBj(f)の振動数が前記fD近傍となるようにし、
対応するGBj(t)をフーリエの逆変換で求め、
このFBj(f)のj毎の最大スペクトル値が1.0になるように基準化した後、npを1以上の整数として、{FBj(f)}npを求めて、これを重ねて表示し、j=1〜(nC+1)毎の{FBj(f)}npのスペクトル群の内、j=1〜(nC+1)の全てが重ね描きされるスペクトル以外のスペクトルで、jの値が増す毎にスペクトル値が増幅してくるスペクトルがあるとき、
シース管内が空又は充填物が不足していると判断し、
jの値が増加しても、スペクトル値が増幅してくるスペクトルがないとき、
シース管内が完全充填されていると判断するものであり、
前記t1は、前記シース管の埋め込み深さをds(mm)、前記コンクリートの縦波音速をcVp(mm/μ秒)として、t1=(2×ds)/cVpとして求め、
前記フィルタ関数A1(f)、A2(f)は、分析周波数の上限をfmaxとして、A1(f)は、0.0≦f≦fmaxが、f=0.0で0.0、f=fmaxで1.0の正弦関数、f>fmaxがf=0.0の定数として求め、A2(f)は、0.0≦f≦fmaxが、f=0.0で1.0、f=fmaxで0.0の余弦関数、f>fmaxがf=0.0の定数として求めることを特徴とする超音波探知装置。 - 前記G(t)波を得るとき、発信探触子と受信探触子との中心間隔aを一定値に固定するか、前記発信探触子と受信探触子とを結ぶ線分上で、前記aをa1とa2(a2>a1)との間で変動させるか、又は、前記発信探触子と受信探触子とを結ぶ線分上で、前記aをa1とa2(a2>a1)との間で変動させながら、前記線分上で前記発信探触子と前記受信探触子を移動させることを特徴とする請求項1に記載の超音波探知装置。
- コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を求め、
1以上の整数n1、n2、n3及びフィルタ関数A1(f)、A2(f)、A3(f)を使用して、FA(f)=A1 n1(f)・A2 n2(f)・A3 n3(f)・FA(f)を計算し、この計算の際、n1,n2,n3の値を調整して狭帯域スペクトルFA(f)の中心振動数が所定値fDとなるようにし、
FA(f)に対応するGA(t)をフーリエの逆変換で求め、
このとき、tTの始点t1及び終点t2(t1<t2)の間をnC(nCは1以上の整数)個に分割し、jを1以上の整数として表される(nC+1)個のtT(但し、tT=t1+{(t2−t1)/nC}×(j−1)、j=1〜(nC+1))を求め、各tTについて、t=0.0で0.0、基準時刻tT以降の時刻で1.0、t=0からt=tTまでの間を増加関数とする時系列関数TGC1j(t)をn5乗倍(n5は1以上の整数)したものを前記GA(t)に乗じてj毎の前記tTに対応するGBj(t)波を、GBj(t)={TGC1j(t)}n5・GA(t)の式から求め、
このGBj(t)に対応するスペクトルFBj(f)をフーリエ変換で求め、
このFBj(f)のj毎の最大スペクトル値が1.0になるように基準化した後、npを1以上の整数として、{FBj(f)}npを求めて、これを重ねて表示し、j=1〜(nC+1)毎の{FBj(f)}npのスペクトル群の内、j=1〜(nC+1)の全てが重ね描きされるスペクトル以外のスペクトルで、jの値が増す毎にスペクトル値が増幅してくるスペクトルがあるとき、
このスペクトルをシース管反射波スペクトルと判断し、
jの値が増す毎に、スペクトル値が増幅してくるスペクトルが得られた場合、シース管内が空又は充填物が不足していると判断し、
jの値が増加しても、スペクトル値が増幅してくるスペクトルがないとき、シース管内が完全充填されていると判断するものであり、
前記t1は、前記シース管の埋め込み深さをds(mm)、前記コンクリートの縦波音速をcVp(mm/μ秒)として、t1=(2×ds)/cVpとして求め、
前記フィルタ関数A1(f)、A2(f)、A3(f)は、分析周波数の上限をfmaxとして、A1(f)は、0.0≦f≦fmaxが、f=0.0で0.0、f=fmaxで1.0の正弦関数、f>fmaxがf=0.0の定数として求め、A2(f)は、0.0≦f≦fmaxが、f=0.0で1.0、f=fmaxで0.0の余弦関数、f>fmaxがf=0.0の定数として求め、A3(f)は、0.0≦f≦2fAが、f=0.0で0.0、f=fAで1.0、f=2fAで0.0の正弦関数、f>2fAで0.0の定数として求めることを特徴とする超音波探知装置。 - 前記G(t)波を得るとき、発信探触子と受信探触子との中心間隔aを一定値に固定するか、前記発信探触子と受信探触子とを結ぶ線分上で、前記aをa1とa2(a2>a1)との間で変動させるか、又は、前記発信探触子と受信探触子とを結ぶ線分上で、前記aをa1とa2(a2>a1)との間で変動させながら、前記線分上で前記発信探触子と前記受信探触子を移動させることを特徴とする請求項3に記載の超音波探知装置。
- 前記加算平均波G(t)に対応するスペクトルF(f)と、前記振動数フィルタA1 n1(f)、A2 n2(f)及び所定のTGCX(t)時系列フィルタを使用し、n1=4とし、n2を1以上の整数として、下記数式(1)乃至(4)を計算し、
FA(f)=A1 n1(f)・A2 n2(f)・F(f)・・・(1)
GA(t)=∫−∞ ∞(FA(f)・eiωt)df・・・(2)
GAX(t)=TGCXn5(t)・GA(t)・・・(3)
FAX(f)=∫−∞ ∞(GAX(t)・e−iωt)dt・・・(4)
n2を増加させていったとき、
FA(f)スペクトルと、FAX(f)スペクトルとを比較して、FAX(f)スペクトルの最大スペクトル位置を示す振動数が、FA(f)スペクトルの中の1つのスペクトルピーク値と合致するとき、これを前記fDと定義し、
更に、tTをt1として定義し、n5、ta、Δtを定数としたとき、前記TGCX(t)時系列フィルタは、t=0.0で0.0、t=tTで1.0、t=2×tT以降の時刻で0.0となり、t=0〜tTを増加関数、t=tT〜2tTを減少関数とするTGC4(t)関数、t=tT―Δt以前の時刻で0.0、t=tTで1.0、t=tT+Δt以降の時刻で0となり、t=tT―Δt〜tTを増加関数、t=tT〜tT+Δtを減少関数とするTGC5(t)関数、又は、t=tT−Δta以前の時刻で0.0、t=tT−Δta〜tTの間を最大値1.0とする増加関数、t=tT〜tT+Δtの間を1.0、t=tT+Δt〜tT+Δt+Δtaの間を最大値1.0とする減少関数、t=tT+Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC6(t)関数であることを特徴とする請求項3に記載の超音波探知装置。 - コンクリート内に埋め込まれ管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を求め、
基準時刻tT(μ秒)で1.0、tTから離れた時刻で1.0未満(減衰)となる時系列関数TGCX(t)を前記加算平均波G(t)に乗じてGA(t)=TGCX(t)×G(t)を求め、
前記シース管の埋め込み深さをds(mm)、前記コンクリートの縦波音速をcVp(mm/μ秒)として、tTの始点t1を、t1=(2×ds)/cVpから求め、
tTの始点t1及び終点t2(t1<t2)の間をnc個に分割し、jを1以上の整数として表される(nc+1)個のtT(但し、tT=t1+{(t2−t1)/nc}×(j−1)、j=1〜(nc+1))の各々について前記GA(t)を算出し、これをGAj(t)とし、
このGAj(t)をフーリエ変換してスペクトルFAj(f)を求め、
このFAj(f)の各最大スペクトル値を比較し、このうち最も大きいスペクトル値が1.0になるように基準化した後、
j=1〜(nC+1)毎のFAj(f)npを重ねて表示し、重ね描きされたFAj(f)スペクトルにおいて、
j=1のときのスペクトルのピークを示す振動数をfDとしたとき、
jの値が大きくなるにつれて、fD位置でのスペクトル値が順次減少するとき、計測シース管の内部が空であると判断し、
jの値が大きくなるにつれて、fD位置でのスペクトル値が順次減少していく過程で、fD振動数の近傍に、jの値の増大につれてスペクトル値が順次増加するスペクトルが生じてくるとき、計測シース管の内部を充填不足と判断し、
jの値が大きくなるにつれて、fD位置でのスペクトル値が順次増大し、スペクトルの振動数がfD振動数近傍に変化してくるとき、計測シース管の内部が完全充填されていると判断することを特徴とする超音波探知装置。 - 前記G(t)波を得るとき、発信探触子と受信探触子との中心間隔aを一定値に固定するか、前記発信探触子と受信探触子とを結ぶ線分上で、前記aをa1とa2(a2>a1)との間で変動させるか、又は、前記発信探触子と受信探触子とを結ぶ線分上で、前記aをa1とa2(a2>a1)との間で変動させながら、前記線分上で前記発信探触子と前記受信探触子を移動させることを特徴とする請求項6に記載の超音波探知装置。
- コンクリート内に埋め込まれた管内に鋼棒が配置されたシース管(外径ΦS)にグラウト材等の充填物を圧入する際、シース管の長手方向の任意位置での充填状況をリアルタイムに計測する超音波探知装置において、
前記シース管の長手方向任意位置の直上のコンクリート面に所定の間隔a(mm)で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
前記解析装置は、その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を求め、グラウト材の注入開始時点で得られる加算平均波をG1(t)とし、所定の時間間隔毎に、以降連続して得られる加算平均波をGj(t)(j=2〜nA)とし、
第1の分析過程で、
前記Gj(t)波に対応するスペクトルFj(f)をフーリエ変換で求め、所定の振動数フィルタA1(f)、A2(f)と外部から与える所定値fAで定義されるA3(f)と外部から与える1以上の整数n1,n2、n3を使用して、
FAj(f)=A1 n1(f)・A2 n2(f)・A3 n3(f)・Fj(f)
を計算し、フーリエの逆変換でFAj(f)に対応するGAj(t)を
GAj(f)=∫−∞ ∞(FAj(f)・eiωt)df
に基づいて求め、
第2の分析過程で、シール管の埋め込み深さをds(mm)、コンクリートの縦波音速をcVp(mm/μ秒)として、th=2ds/(cVp)に基づいて、シース管縦波反射波の起生時刻th(μ秒)を計算し、
tT=thとして、このtT値と0.0を超える所定値Δt、Δtaと、1以上の整数である所定値n5とで定義される所定の時系列フィルタTGCX(t)を用いて、GBj(t)=TGCXn5(t)・GAj(t)を計算し、フーリエ変換でGBj(t)に対応するスペクトルFBj(f)をフーリエ変換で求め、
表示工程は、npを1以上の整数として、FBj(f)npを比較表示し、林立するスペクトルの各々において、j=1の時のスペクトル値が最も大きく、jの値が増す毎にそのスペクトル値が減少し、jの値が増してもスペクトル値が概略同一となってくるスペクトルがあるとき、又は、j=1のときのスペクトル値が最も小さく、jの値が増す毎にそのスペクトル値が増大しながら、同一スペクトル値に収斂してくるスペクトルがあるとき、計測するシース管の該当測点位置まで、前記グラウト材が管内部に満に充填されてきていると判断するものであり、
前記TGCX(t)時系列フィルタは、t=0.0で0.0、t=tTで1.0、t=2×tT以降の時刻で0.0となり、t=0〜tTを増加関数、t=tT〜2tTを減少関数とするTGC4(t)関数、t=tT―Δt以前の時刻で0.0、t=tTで1.0、t=tT+Δt以降の時刻で0となり、t=tT―Δt〜tTを増加関数、t=tT〜tT+Δtを減少関数とするTGC5(t)関数、又は、t=tT−Δta以前の時刻で0.0、t=tT−Δta〜tTの間を最大値1.0とする増加関数、t=tT〜tT+Δtの間を1.0、t=tT+Δt〜tT+Δt+Δtaの間を最大値1.0とする減少関数、t=tT+Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC6(t)関数であることを特徴とする超音波探知装置。 - コンクリート内に埋め込まれた管内に鋼棒が配置されたシース管にグラウト材などの充填物を圧入する作業時、シース管の長手方向任意位置での充填状況をリアルタイムに計測する超音波探知装置において、
前記シース管の長手方向任意位置の直上のコンクリート面に所定の間隔a(mm)で配置される超音波発信探触子及び受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、
前記発信探触子内の振動子にステップ型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子で受信するように制御し、
前記解析装置は、
その複数個の受信信号を加算して加算平均波G(t)を求め、グラウト材の注入開始時点で得られる加算平均波をG1(t)とし、所定の時刻間隔毎に、以降連続して得られる加算平均波をGj(t)(j=2〜nA)としたとき、
前記Gj(t)より、GAj(t)=Gj(t)(j=1〜nA)を作成し、フーリエの変換でGAj(t)に対応するスペクトルFAj(f)をFAj(f)=∫−∞ ∞(GAj(t)・e−iωt)dtで求め、シース管埋め込み深さをds(mm)、コンクリートたて波音速をcVp(mm/μ秒)として、シースたて波反射波起生時刻th(μ秒)を、th=2ds/(cVp)として求め、tTの初期値をtT=thとして、このtT値と0.0を超える実数である所定値Δt、Δtaと、1以上の整数である所定値n5とで定義されるTGCX(t)を用いて、GBj(t)=TGCXn5(t)・GAj(t)を計算し、フーリエ変換でGBj(t)に対応するスペクトルFBj(f)を求める分析処理と、
npを1以上の整数として、FBj np(f)を表示する表示処理と、
を連続して実施し、
前記tT値を順次大きくして、その都度前記分析処理と前記表示処理とを実施してGBj(t)、FBj(f)を再演算し、
FBj np(f)の比較表示の結果、林立する各スペクトルの最大スペクトル値の変化の度合が、jの増大の経緯の中でより明解になったときに、前記分析処理及び表示処理を中断し、
その時点で得るFBj np(f)の比較表示において、
林立するスペクトルの各々において、j=1のときのスペクトル値が最も大きく、jの値が増す毎にそのスペクトル値が減少し、その値がjの値が増してもスペクトル値が概略同一となってくる境界スペクトルがあるとき、又は、j=1のときのスペクトル値が最も小さく、jの値が増す毎にそのスペクトル値が増大し、jの値が増してもスペクトル値が概略同一となってくる境界スペクトルがあるとき、計測するシース管の前記境界スペクトルに該当する測点位置まで、前記グラウト材が管内部に満に充填されてきていると判断するものであり、
前記TGCX(t)時系列フィルタは、t=0.0で0.0、t=tTで1.0、t=2×tT以降の時刻で0.0となり、t=0〜tTを増加関数、t=tT〜2tTを減少関数とするTGC4(t)関数、t=tT―Δt以前の時刻で0.0、t=tTで1.0、t=tT+Δt以降の時刻で0となり、t=tT―Δt〜tTを増加関数、t=tT〜tT+Δtを減少関数とするTGC5(t)関数、又は、t=tT−Δta以前の時刻で0.0、t=tT−Δta〜tTの間を最大値1.0とする増加関数、t=tT〜tT+Δtの間を1.0、t=tT+Δt〜tT+Δt+Δtaの間を最大値1.0とする減少関数、t=tT+Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC6(t)関数であることを特徴とする超音波探知装置。 - コンクリート内に埋め込まれた管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルク等の充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、
前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、
前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
前記解析装置は、
その複数個の受信信号を加算して、加算平均波G(t)を求める処理を探知対象とする埋め込み深さが等しい複数(nA個)のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子をその中心間距離をa(mm)として配置し、加算平均波Gj(t)(j=1〜nA)を取得し、
所定の時刻フィルタ関数TGCX(t)を定義する所定値の1つtT(μ秒)の初期値を、シース埋め込み深さをds(mm)、コンクリートたて波音速をcVp(mm/μ秒)、探触子振動子径をφsとし、更に前記a値を用いて、tT=2×√{(ds 2+((a−φs)/2)2)}/(cVp)により計算し、時刻関数TGCX(t)を定義するtT以外の他の所定値をΔt、Δta、n5として、前記tT値を時間軸後方へ移動させる都度、GAj(t)を、GAj(t)=TGCXn5(t)×Gj(t)により計算し、GAj(t)に対応するスペクトルFAj(f)を、FAj(f)=∫−∞ ∞{GAj(t)・e−iωt)dtで計算し、
npを1以上の整数として、FAj np(f)の中で最も大きいスペクトル値が1.0となるように、FAj np(f)のスペクトル値を基準化して比較表示し、特定の振動数fD1位置に大きなスペクトル値のスペクトルが立ち上がる1つ又は複数のFAj np(f)(j=k)が生じてきた場合、j=kの測定点でのシース管の内部が空であると判断し、
前記tTの値を時刻軸の後方へ移動させる都度、前記FAj(f)を算出し、FAj np(f)のスペクトルを基に、シース管の内部が空か否かの判定するものであり、
前記特定の振動数fD1値は前記探知対象とする複数のシースの中に、空シース(j=k)と解っているシースを含めて、前記FAj np(f)の比較表示がなされるとき、前記空シース(j=k)のFAj np(f)においてのみ生じる大きなスペクトル値のスペクトルの振動数であり、
前記特定の振動数fD1は、シース埋め込み深さds(mm)、コンクリートたて波音速cVp(mm/μ秒)を用いて、fD1=103/(2ds/cVp)kHzで算出するものであり、
前記所定の時刻関数TGCX(t)は、t=tT−Δt以前の時刻で0.0、t=tTで1.0、t=tT+Δt以降の時刻で0.0となり、t=tT−Δt〜tT間を増加関数、t=tT〜tT+Δt間を減少関数とするTGC5(t)関数であるか、又はt=tT−Δtaの以前の時刻で0.0、t=tT−Δta〜tTの間を最大値1.0とする増加関数、t=tT〜tT+Δtの間を1.0、t=tT+Δt〜tT+Δt+Δtaの間を最大値1.0とする減少関数、t=tT+Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC6(t)関数であり、
前記所定値Δt、Δtaは、0.0を超える実数であり、n5及びnpは1以上の整数であることを特徴とする超音波探知装置。 - 前記fD1(kHz)位置に大きなスペクトル値のスペクトルが生じたとき、fAを0.0を超える実数として、f=0.0で0.0、f=fAで1.0となる増加関数と、f=fAで1.0、f=2fAで0.0となる減少関数と、f>2fAで0.0となる関数との組合せで得るA3(f)フィルタと、前記FAj(f)とを用いて、n3を1以上の整数として、fA=fD1とするFBj(f)=A3 n3(f)・FAj(f)の演算により、前記fD1位置のスペクトルFBj(f)を抽出し、
次に、GBj(t)=∫−∞ ∞(FBj(f)・eiωt)dfを計算し、npを1以上の整数として、GBj np(t)の中で最も大きい振幅を1.0として、GBj np(t)の振幅を基準化し、比較するか、又はこの比較表示により起生を確認できるGBj np(t)波各々の最大振幅を1.0に再基準化して表示することを特徴とする請求項10に記載の超音波探知装置。 - コンクリート内に埋め込まれた管内に鋼棒が配置されると共にセメントミルクなどの充填物が注入されたシース管を共振分析により検査する超音波探知装置において、
前記シース管の上方のコンクリート面に所定の間隔で配置される超音波発信探触子及び超音波受信探触子と、
前記発信探触子及び受信探触子の超音波発信及び受信を制御する制御装置と、
前記受信探触子で得る受信信号を解析する解析装置とを有し、
前記制御装置は、
前記発信探触子内の振動子にステップ関数型電圧を印加し、前記発信探触子から広帯域超音波を連続して複数回発信させ、その都度、コンクリート中からの広帯域受信信号を前記受信探触子にて受信するように制御し、
前記解析装置は、
その複数個の受信信号を加算して、加算平均波G(t)を求める処理を探知対象とする埋め込み深さが等しい複数(nA個)のシース毎にこのシースのコンクリート面への垂直投影線分上に、前記発信探触子と受信探触子をその中心間距離をa(mm)として配置し、加算平均波Gj(t)(j=1〜nA)を取得し、
所定の時刻フィルタ関数TGCX(t)を定義する所定値の1つtTをシース埋め込み深さds(mm)、コンクリートたて波音速cVp(mm/μ秒)、探触子振動子径φs及び前記a値を用いて、tT=2×√{(ds 2+((a−φs)/2)2)}/(cVp)(μ秒)で計算し、
前記tT以降の時刻で生ずる微弱な振幅の波が起生する時間領域の波をGAj(t)と定義し、このGAj(t)波を所定の時刻関数TGCX(t)を定義するtT以外の他の所定値をΔt、Δta、n5として、GAj(t)=TGCXn5(t)×Gj(t)をGj(t)波より抽出し、GAj(t)に対応するスペクトルFAj(f)をFAj(f)=∫−∞ ∞{GAj(t)・e−iωt)dtで計算し、
npを1以上の整数として、FAj np(f)とGAj np(t)とを夫々j=1〜nAで比較表示するとき、FAj np(f)毎に、その最大スペクトル値を1.0とする基準化を行い、及びGAj np(t)毎に、その最大振幅値を1.0とする基準化を行い、比較表示し、
外部から与えられるか又は解析装置にあらかじめ記憶された実数ΔtTを用いて、前記tTをtT−ΔtT〜tT+ΔtTの間で自動的に又は外部からの指示で変化させる都度、前記スペクトルFAj(f)の計算及び前記FAj np(f)とGAj np(t)との比較表示を繰り返す経緯の中で前記FAj np(f)スペクトルの比較表示でスペクトルが2つの群に収斂したとき、一方の群に収斂したスペクトル群に対応する計測対象シースの内部が空とすれば、他方の群に収斂したスペクトル群に対応する計測対象シースの内部がグラウト材充填と判断し、j=1〜nAシースのいずれかが充填又は空と解っている場合、その充填又は空と判明しているシースと同一のスペクトルに収斂したシース群を夫々充填又は空と判断するものであり、
前記所定の時刻関数TGCX(t)は、t=tT−Δt以前の時刻で0.0、t=tTで1.0、t=tT+Δt以降の時刻で0.0となり、t=tT−Δt〜tT間を増加関数、t=tT〜tT+Δt間を減少関数とするTGC5(t)関数であるか、又はt=tT−Δtaの以前の時刻で0.0、t=tT−Δta〜tTの間を最大値1.0とする増加関数、t=tT〜tT+Δtの間を1.0、t=tT+Δt〜tT+Δt+Δtaの間を最大値1.0とする減少関数、t=tT+Δt+Δta以降の時刻を0.0とするTGC6(t)関数であり、
前記所定値Δt、Δtaは、0.0を超える実数であり、n5及びnpは1以上の整数であることを特徴とする超音波探知装置。
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