JP5271941B2 - 非破壊検出システムおよび非破壊検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、セメント硬化物の内部に生じた空間をセメント硬化物の表面から検出する非破壊検出システムおよび非破壊検出方法に関する。

コンクリート構造物に生じたひび割れ位置から所定寸法離間した打撃位置を鋼球ハンマーによって打撃し、それによってコンクリート構造物を伝播する表面波を加速度センサを利用して検出しつつ、検出した表面波に基づいてひび割れ深さを計測するひび割れ深さの計測方法がある（特許文献１参照）。この計測方法においてひび割れ深さは、式：Ｈ＝Ｃ１・λ・Ｉｎ（ｘ）＋Ｃ２で算出される。ここで、（Ｈ）はコンクリート構造物の表面からのひび割れ深さ、（λ）は表面波の波長、（ｘ）は振幅比、（Ｃ１）および（Ｃ２）は理論または試験定数である。振幅比（ｘ）は、ひび割れ後に各センサで検出した信号振幅（補正済み）を、ひび割れ前に各センサで検出した信号振幅（補正済み）で除した値である。

コンクリート構造物を貫通するケース挿入孔に複数のトモグラフィ測定装置を収容したケースを挿入するとともに、コンクリート構造物の内部に複数のトモグラフィ測定装置を埋設し、それらトモグラフィ測定装置から測定データを受信したトモグラフィ制御装置がトモグラフィ手法によってコンクリートの状態を求めるコンクリート状態測定システムがある（特許文献２参照）。このコンクリート状態測定システムは、コンクリートの打設状態や打設後のコンクリートの状態を定量的に把握することができる。

特開２００１−１２９３３号公報 特開２００２−１６７９６７号公報

前記特許文献１に開示のひび割れ深さの計測方法は、コンクリート構造物を伝播する弾性波のうちの表面波を検出し、その表面波に基づいてひび割れ深さを計測するが、コンクリート構造物の表面からその内部に向かって形成されたひび割れの深さを計測することができるに過ぎず、コンクリート構造物の内部に生じたひび割れや空洞、空隙等の空間を検出することはできない。この計測方法は、コンクリート構造物の表面からその内部の状態を調べることができないから、経年劣化や物性変化によるコンクリート構造物の内部に生じた空間を確認することができず、コンクリート構造物の内部の健全性の診断や補修による改良効果を検証することができない。

前記特許文献２に開示のコンクリート状態測定システムは、コンクリート構造物の状態を求めるため、コンクリート構造物にケース挿入孔を形成し、コンクリート構造物の内部に複数のトモグラフィ測定装置を埋設するから、コンクリート構造物の一方の表面のみにトモグラフィ測定装置を設置してコンクリート構造物の状態を検出することができないのみならず、コンクリート構造物自体を痛める恐れがある。

本発明の目的は、セメント硬化物の表面からその内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の内部に生じたひび割れや空洞、空隙等の空間を確認することができる非破壊検出システムおよび非破壊検出方法を提供することにある。本発明の他の目的は、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の一方の表面だけを利用してその硬化物の内部の健全性の診断や補修による改良効果を検証することができる非破壊検出システムおよび非破壊検出方法を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の第１の前提は、セメント硬化物の内部に生じた空間をセメント硬化物の表面から検出する非破壊検出システムである。

前記第１の前提における本発明の非破壊検出システムの特徴は、非破壊検出システムが、セメント硬化物の一方の表面に設置される複数の弾性波第１〜第ｎ検出センサと、それら検出センサの近傍を順に打撃して複数の弾性波を発生させる所定直径の鋼球ハンマーと、それら検出センサが検出した複数の弾性波を用いて表面波トモグラフィ解析を行うことで表面波位相速度分布を表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じた空間を可視化するコンピュータとから形成されていることにある。

本発明にかかる非破壊検出システムの一例としては、弾性波第１〜第ｎ検出センサのうちの鋼球ハンマーの打撃箇所の直近に配置された検出センサを発振センサとしつつ、発振センサを除く残余の検出センサを受振センサとし、鋼球ハンマーの打撃によって弾性波の発振と受振とを行い、コンピュータが、発振センサから発振されてそれら受振センサに受振された複数の弾性波の波形を収集する波形収集手段と、波形収集手段によって収集した波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とから表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出手段と、表面波位相速度算出手段によって算出した表面波位相速度の表面波位相速度分布を表面波トモグラフィ解析を行うことで表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する内部空間可視化手段とを有する。

本発明にかかる非破壊検出システムの他の一例としては、所定の発振センサの近傍における鋼球ハンマーの打撃を所定時間内に所定回数行って第１〜第ｎ弾性波を発生させ、波形収集手段が、それら受振センサに受振された第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して表面波波形を抽出し、位相速度算出手段が、波形収集手段によって抽出された表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求める。

本発明にかかる非破壊検出システムの他の一例としては、セメント硬化物の一方の表面がそこに設置された弾性波第１〜第ｎ検出センサによって区画されて複数の領域に分割され、内部空間可視化手段が、それら領域毎の表面波位相速度分布を表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する。

本発明にかかる非破壊検出システムの他の一例としては、弾性波第１〜第ｎ検出センサがセメント硬化物の一方の表面に縦方向へ等間隔で並ぶとともに縦方向と交差する横方向へ等間隔で並び、縦方向へ並ぶそれらセンサどうしを結ぶ仮想線と横方向へ並ぶそれらセンサどうしを結ぶ仮想線とが格子を形成し、セメント硬化物の一方の表面が格子状の複数の領域に分割されている。

前記課題を解決するための本発明の第２の前提は、セメント硬化物の内部に生じた空間をセメント硬化物の表面から検出する非破壊検出方法である。

前記第２の前提における本発明の非破壊検出方法の特徴は、非破壊検出方法が、セメント硬化物の一方の表面に複数の弾性波第１〜第ｎ検出センサを設置し、それら検出センサの近傍を所定直径の鋼球ハンマーで順に打撃して複数の弾性波を発生させ、それら検出センサが検出した複数の弾性波をコンピュータに入力し、コンピュータが、それら弾性波を用いて表面波トモグラフィ解析を行うことで表面波位相速度分布を表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じた空間を可視化することにある。

本発明にかかる非破壊検出方法の一例としては、弾性波第１〜第ｎ検出センサのうちの鋼球ハンマーの打撃箇所の直近に配置された検出センサを発振センサとしつつ、発振センサを除く残余の検出センサを受振センサとし、鋼球ハンマーの打撃によって弾性波の発振と受振とを行い、コンピュータが、発振センサから発振されてそれら受振センサに受振された複数の弾性波の波形を収集する波形収集プロセスと、波形収集プロセスによって収集した波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とから表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出プロセスと、表面波位相速度算出プロセスによって算出した表面波位相速度の表面波位相速度分布を表面波トモグラフィ解析を行うことで表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する内部空間可視化プロセスとを実行する。

本発明にかかる非破壊検出方法の他の一例としては、所定の発振センサの近傍における鋼球ハンマーの打撃を所定時間内に所定回数行って第１〜第ｎ弾性波を発生させ、波形収集プロセスが、それら受振センサに受振された第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して表面波波形を抽出し、表面波位相速度算出プロセスが、波形収集プロセスによって抽出された表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求める。

本発明にかかる非破壊検出方法の他の一例としては、セメント硬化物の健全部に弾性波第１〜第ｎ検出センサを設置し、健全部を異なる直径を有する複数の鋼球ハンマーによって打撃し、それら鋼球ハンマーの打撃によって健全部における表面波の発振と受振とを行い、コンピュータが、発振センサから発振されてそれら受振センサに受振された健全部の複数の表面波の波形を収集する健全部波形収集プロセスと、発振センサから発振された表面波がそれら受振センサに達する時間を計測する到達時間計測プロセスと、到達時間計測プロセスによって計測した時間と発振センサからそれら受振センサまでの距離とを用いて発振センサからそれら受振センサに達した表面波の伝播速度を算出する伝播速度算出プロセスと、健全部波形収集プロセスによって収集した波形から健全部におけるそれら表面波の周波数を求め、求めた周波数と伝播速度算出プロセスによって算出した伝播速度とから各鋼球ハンマーの打撃によって発生した弾性波の波長を各ハンマー毎に算出するハンマー波長算出プロセスとを実行する。

本発明にかかる非破壊検出方法の他の一例としては、伝播速度算出プロセスによって算出した伝播速度と健全部波形収集プロセスによって収集した波形から求めた周波数とを表面波トモグラフィ解析の初期モデルの初期値として使用する。

本発明にかかる非破壊検出方法の他の一例としては、健全部に設置された所定の発振センサの近傍における鋼球ハンマーの打撃を所定時間内に所定回数行って第１〜第ｎ表面波を発生させ、健全部波形収集プロセスが、それら受振センサに受振された第１〜第ｎ表面波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して健全部における表面波波形を抽出し、到達時間計測プロセスが、健全部波形収集プロセスによって抽出された健全部における表面波波形がそれら受振センサに達する時間を計測し、伝播速度算出プロセスが、健全部における表面波波形の伝播速度を算出し、ハンマー波長算出プロセスが、健全部における表面波波形から健全部におけるそれら表面波の周波数を求める。

本発明にかかる非破壊検出方法の他の一例としては、弾性波第１〜第ｎ検出センサをセメント硬化物の一方の表面に一方向へ等間隔で配置する。

本発明にかかる非破壊検出システムによれば、セメント硬化物の一方の表面に設置された複数の弾性波第１〜第ｎ検出センサが検出した複数の弾性波を用いて表面波トモグラフィ解析を行うことで表面波位相速度分布を表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じたひび割れや空洞、空隙等の空間を可視化するから、空間が明度の差や彩度の差によって表現され、セメント硬化物の内部に生じた空間を視覚によって確認することができる。非破壊検出システムは、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の一方の表面だけを利用してその硬化物の内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の一方の表面からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を検証することができる。非破壊検出システムは、表面波トモグラフィ解析を利用することで、セメント硬化物の内部に生じた空間のセメント硬化物における位置やその規模を把握することができる。この非破壊検出システムは、弾性波第１〜第ｎ検出センサをセメント硬化物の一方の表面に設置すればよく、それらセンサをセメント硬化物の両面や内部に設置する必要がないから、一方の面だけにしかセンサを設置できないセメント硬化物の内部の健全性を検証する場合に好適に使用することができる。

各受振センサに受振された複数の弾性波の波形を収集する波形収集手段と、波形収集手段によって収集した波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とから表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出手段と、表面波位相速度算出手段によって算出した表面波位相速度の表面波位相速度分布を表面波トモグラフィ解析を行うことで表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する内部空間可視化手段とを有する非破壊検出システムは、セメント硬化物の内部に生じたひび割れや空洞、空隙等の空間が明度の差や彩度の差によって確実に表現され、セメント硬化物の内部に生じた空間を視覚によって確認することができる。非破壊検出システムは、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の一方の表面からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を確実に検証することができる。この非破壊検出システムは、表面波トモグラフィ解析を利用することで、セメント硬化物の内部に生じた空間のセメント硬化物における位置やその規模を把握することができる。

それら受振センサに受振された第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して表面波波形を抽出し、抽出した表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求める非破壊検出システムは、表面波波形に余分な反射波や回析波等が含まれることはなく、各種複数の弾性波や他の波が混合された混合波を利用することによる空間の検出誤差を防ぐことができ、セメント硬化物の内部に生じた空間の正確な位置と規模とを検出することができる。非破壊検出システムは、セメント硬化物の内部に生じた空間が明度の差や彩度の差によって確実に表現され、空間を視覚によって確認することができる。この非破壊検出システムは、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の一方の表面からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を確実に検証することができる。

セメント硬化物の一方の表面がそこに設置された弾性波第１〜第ｎ検出センサによって区画されて複数の領域に分割され、それら領域毎の表面波位相速度分布を表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する非破壊検出システムは、セメント硬化物の一方の表面を複数の領域に分割したモデルを設定して表面波トモグラフィ解析を行い、それら領域毎の表面波位相速度分布を表示するから、セメント硬化物の内部に生じた空間の正確な位置と規模とを検出することができる。非破壊検出システムは、セメント硬化物の内部に生じた空間が明度の差や彩度の差によって確実に表現され、空間を視覚によって確認することができる。この非破壊検出システムは、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の一方の表面からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を確実に検証することができる。

弾性波第１〜第ｎ検出センサがセメント硬化物の一方の表面に縦方向へ等間隔で並ぶとともに横方向へ等間隔で並び、縦方向へ並ぶそれらセンサどうしを結ぶ仮想線と横方向へ並ぶそれらセンサどうしを結ぶ仮想線とが格子を形成し、セメント硬化物の一方の表面が格子状の複数の領域に分割された非破壊検出システムは、弾性波第１〜第ｎ検出センサを等間隔で並べることで、それらセンサによって検出される健全部の弾性波の波形のばらつきを防ぐことができ、さらに、セメント硬化物の一方の表面を格子状の複数の領域に分割したモデルを設定して表面波トモグラフィ解析を行い、それら領域毎の表面波位相速度分布を表示することで、セメント硬化物の内部に生じた空間の正確な位置と規模とを検出することができる。非破壊検出システムは、セメント硬化物の内部に生じた空間が明度の差や彩度の差によって確実に表現され、空間を視覚によって確認することができる。この非破壊検出システムは、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の一方の表面からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を確実に検証することができる。

本発明にかかる非破壊検出方法によれば、セメント硬化物の一方の表面に設置された複数の弾性波第１〜第ｎ検出センサが検出した複数の弾性波を用いてコンピュータが表面波トモグラフィ解析を行うことで表面波位相速度分布を表示し、それによってコンピュータがセメント硬化物の内部に生じたひび割れや空洞、空隙等の空間を可視化するから、空間が明度の差や彩度の差によって表現され、セメント硬化物の内部に生じた空間を視覚によって確認することができる。非破壊検出方法は、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の一方の表面だけを利用してその硬化物の内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の一方の表面からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を検証することができる。非破壊検出方法は、表面波トモグラフィ解析を利用することで、セメント硬化物の内部に生じた空間のセメント硬化物における位置やその規模を把握することができる。この非破壊検出方法は、弾性波第１〜第ｎ検出センサをセメント硬化物の一方の表面に設置すればよく、それらセンサをセメント硬化物の両面や内部に設置する必要がないから、一方の面だけにしかセンサを設置できないセメント硬化物の内部の健全性を検証する場合に好適に使用することができる。

各受振センサに受振された複数の弾性波の波形を収集する波形収集プロセスと、波形収集プロセスによって収集した波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とから表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出プロセスと、表面波位相速度算出プロセスによって算出した表面波位相速度の表面波位相速度分布を表面波トモグラフィ解析を行うことで表示し、それによってセメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する内部空間可視化プロセスとを実行する非破壊検出方法は、セメント硬化物の内部に生じたひび割れや空洞、空隙等の空間が明度の差や彩度の差によって確実に表現され、セメント硬化物の内部に生じた空間を視覚によって確認することができる。非破壊検出方法は、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の一方の表面からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を確実に検証することができる。この非破壊検出方法は、表面波トモグラフィ解析を利用することで、セメント硬化物の内部に生じた空間のセメント硬化物における位置やその規模を把握することができる。

それら受振センサに受振された第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して表面波波形を抽出し、抽出した表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求める非破壊検出方法は、表面波波形に余分な反射波や回析波等が含まれることはなく、各種複数の弾性波や他の波が混合された混合波を利用することによる空間の検出誤差を防ぐことができ、セメント硬化物の内部に生じた空間の正確な位置と規模とを検出することができる。非破壊検出方法は、セメント硬化物の内部に生じた空間が明度の差や彩度の差によって確実に表現され、空間を視覚によって確認することができる。この非破壊検出方法は、セメント硬化物を痛めることなく、セメント硬化物の内部の状態を検出することができ、セメント硬化物の一方の表面からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を確実に検証することができる。

各受振センサに受振された健全部の複数の表面波の波形を収集する健全部波形収集プロセスと、発振センサから発振された表面波がそれら受振センサに達する時間を計測する到達時間計測プロセスと、到達時間計測プロセスによって計測した時間と発振センサからそれら受振センサまでの距離とを用いて発振センサからそれら受振センサに達した表面波の伝播速度を算出する伝播速度算出プロセスと、健全部波形収集プロセスによって収集した波形から健全部におけるそれら表面波の周波数を求め、求めた周波数と伝播速度算出プロセスによって算出した伝播速度とから各鋼球ハンマーの打撃によって発生した弾性波の波長を各ハンマー毎に算出するハンマー波長算出プロセスとを実行する非破壊検出方法は、セメント硬化物に対する空間の検出可能な深さ（深度）が各ハンマーによって異なるが、直径（ハンマーヘッドの直径）が異なる各鋼球ハンマーの打撃によって生じる弾性波の波長を健全部において確認することで、各ハンマーのセメント硬化物に対する空間の検出可能な深さ（深度）を事前に把握することができる。この非破壊検出方法は、直径（ハンマーヘッドの直径）が異なる各鋼球ハンマーを使用することで、様々な深さに対応してセメント硬化物の内部に生じた空間を検出することができ、セメント硬化物の内部に生じた空間の正確な位置と規模とを検出することができる。

伝播速度算出プロセスによって算出した健全部における表面波の伝播速度と健全部波形収集プロセスによって収集した波形から求めた周波数とを表面波トモグラフィ解析の初期モデルの初期値として使用する非破壊検出方法は、表面波トモグラフィ解析の反復解析法に用いる初期モデルの初期値として健全部における表面波の伝播速度と周波数とを使用するから、セメント硬化物の空間が生じた箇所における表面波のある周波数の伝播速度（位相速度）が健全部におけるそれと異なることになり、表面波トモグラフィ解析を行って表面波位相速度分布を表示することで、セメント硬化物の内部に生じた空間の正確な位置と規模とを確実に検出することができる。

それら受振センサに受振された健全部の第１〜第ｎ表面波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して健全部における表面波波形を抽出し、抽出した健全部における表面波波形がそれら受振センサに達する時間を計測し、健全部における表面波波形の伝播速度を算出するとともに、健全部における表面波波形から健全部におけるそれら表面波の周波数を求める非破壊検出方法は、健全部における表面波波形に余分な反射波や回析波等が含まれることはなく、各鋼球ハンマーの打撃によって発生した弾性波の波長の算出過誤を防ぐことができ、各鋼球ハンマーの打撃によって発生する健全部の弾性波の波長を正確に求めることができる。非破壊検出方法は、直径（ハンマーヘッドの直径）が異なる各鋼球ハンマーの打撃によって生じる弾性波の正確な波長を確認することができるから、各ハンマーのセメント硬化物に対する空間の検出可能な深さ（深度）を正確に把握することができる。この非破壊検出方法は、直径（ハンマーヘッドの直径）が異なる各鋼球ハンマーを使用することで、様々な深さに対応してセメント硬化物の内部に生じた空間を検出することができ、セメント硬化物の内部に生じた空間の正確な位置と規模とを検出することができる。

健全部において弾性波第１〜第ｎ検出センサをセメント硬化物の一方の表面に一方向へ等間隔で配置する非破壊検出方法は、弾性波第１〜第ｎ検出センサが一方向へ等間隔で並ぶから、それらセンサによって検出される健全部の表面波の波形のばらつきを防ぐことができ、直径（ハンマーヘッドの直径）が異なる各鋼球ハンマーの打撃によって生じる弾性波の波長を確実に確認することができる。

一例として示す非破壊検出システムの構成図。 一例として示すセメント硬化物の模型の斜視図。 図２の３−３線矢視断面図。 図２の４−４線矢視断面図。 弾性波第１〜第ｎ検出センサの配置の一例を示す図。 弾性波第１〜第ｎ検出センサの配置の他の一例を示す図。 一例として示す鋼球ハンマーの斜視図。 各手段（各プロセス）を示すフローチャート。 収集した波形の一例を示す図。 不要合成波形を除去した表面波波形の一例を示す図。 図１０の波形を高速フーリエ変換した場合の出力図。 図８から続くフローチャート。 発振センサから発振された表面波波線経路を示す図。 表面波位相速度算出の一例を示す図。 表面波位相速度算出の一例を示す図。 表面波位相速度と周波数との関係を表す図。 セメント硬化物の内部状態を示す画像の図。 セメント硬化物の内部状態を示す画像の図。 セメント硬化物の内部状態を示す画像の図。

一例として示す非破壊検出システムの構成図である図１等を参照し、本発明に係る非破壊検出システムおよび非破壊検出方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、一例として示すセメント硬化物１１の模型の斜視図であり、図３は、図２の３−３線矢視断面図である。図４は、図２の４−４線矢視断面図であり、図５は、セメント硬化物１１の表面１２に対する弾性波第１〜第ｎ検出センサＳ_１〜Ｓｎの配置の一例を示す図である。図６は、セメント硬化物１１の表面１２に対する検出センサＳ_１〜Ｓｎの配置の他の一例を示す図であり、図７は、一例として示す鋼球ハンマー１３の斜視図である。

図２〜６では、縦方向を矢印Ａ、横方向を矢印Ｂで示し、深さ方向を矢印Ｃで示す。図５，６では、検出センサＳ_１〜Ｓｎどうしを結ぶ仮想線を一点鎖線で示す。なお、図５は、セメント硬化物１１の健全部１６に対する検出センサＳ_１〜Ｓｎの配置を示す。図６は、空間１５ａ〜１５ｄが生じたセメント硬化物１１（空間検出対象セメント硬化物１１）に対する検出センサＳ_１〜Ｓｎの配置を示す。図５，６のセメント硬化物１１の物性（セメント種類同一、骨材同一等）は同一である。

非破壊検出方法を実行する非破壊検出システム１０は、セメント硬化物１１の一方の表面１２に設置される弾性波第１〜第ｎ検出センサＳ_１〜Ｓｎと、それら検出センサＳ_１〜Ｓｎの近傍（直近）を打撃して所定波長の表面波やその表面波を含む所定波長の弾性波を発生させる複数種類の鋼球ハンマー１３と、それら検出センサＳ_１〜Ｓｎが検出した弾性波を用いて表面波トモグラフィ解析を行うコンピュータ１４とから構成されている。

セメント硬化物１１には、図２の模型の他に、コンクリートによって作られたダムやトンネル、橋梁、建築物等のあらゆるコンクリート構造物（モルタルで作られたモルタル構造物を含む）が含まれる。セメント硬化物１１は、荷重や乾燥収縮、温度変化、鉄筋腐食等による影響により、その内部にひび割れや空洞、空隙等の空間１５ａ〜１５ｄが発生する場合がある。セメント硬化物１１の内部に生じた空間１５ａ〜１５ｄは、その面積や深さ、発生箇所、その分布度等によってセメント硬化物１１の機能を大きく低下させる。セメント硬化物１１の機能を回復させるためには補修が必要であるが、補修の前に空間１５ａ〜１５ｄの位置と規模とを正確に検出する必要がある。この非破壊検出システム１０によって実行される非破壊検出方法は、セメント硬化物１１を痛めることなく、セメント硬化物１１の内部に生じた空間１５ａ〜１５ｄをその一方の表面１２から検出する。

図２のセメント硬化物１１は、矩形の各面が交差する六面体である。セメント硬化物１１では、その内部に４個の空間１５ａ〜１５ｄが人工的に作られている。それら空間１５ａ〜１５ｄは、その平面形状が円形であり、その面積が略等しい。セメント硬化物１１の内部に作られたそれら空間１５ａ〜１５ｄは、図３，４に示すように、セメント硬化物１１の一方の表面１２からの深さ寸法（深度）が異なっている。セメント硬化物１１では、空間１５ａが１番浅い深さ（セメント硬化物１１の表面１２から深さ方向へ３０ｍｍ）に作られ、空間１５ｂが２番目の深さ（表面１２から深さ方向へ６０ｍｍ）に作られているとともに、空間１５ｃが３番目の深さ（表面１２から深さ方向へ１００ｍｍ）に作られ、空間１５ｄが４番目の深さ（表面１２から深さ方向へ１４０ｍｍ）に作られている。したがって、それら空間１５ａ〜１５ｄの表面１２からの深さ寸法は、空間１５ａ＜空間１５ｂ＜空間１５ｃ＜空間１５ｄの順になる。

弾性波第１〜第ｎ検出センサＳ_１〜Ｓｎは、セメント硬化物１１を伝播する表面波や弾性波を検出し、検出した表面波や弾性波をコンピュータ１４に出力する。それらセンサＳ_１〜Ｓｎは、コンピュータ１４にインターフェイス（有線または無線）（図示せず）を介して接続されている。なお、それらセンサＳ_１〜Ｓｎが検出した表面波や弾性波を所定のメモリデバイス（図示せず）に格納し、表面波や弾性波をメモリデバイスからコンピュータ１４に入力することもできる。

セメント硬化物１１の健全部１５（空間１５ａ〜１５ｄが生じていないセメント硬化物１１）に対する弾性波第１〜第ｎ検出センサＳ_１〜Ｓｎ（弾性波第１〜第７検出センサＳ_１〜Ｓ_７）の配置は、図５に示すように、セメント硬化物１１の一方の表面１２（六面体の各面のうちの一面）において、それら検出センサＳ_１〜Ｓ_７を横方向（一方向）へ等しい間隔で並べ、縦方向へ４つのセンサ列Ｒ１〜Ｒ４を作る。横方向へ並ぶそれらセンサＳ_１〜Ｓ_７どうしを結ぶ仮想線（一点鎖線）は直線である。なお、それら４列のセンサＳ_１〜Ｓ_７の個数を図示の７個に限定するものではなく、セメント硬化物１１の大きさや形状等によってセンサＳ_１〜Ｓｎの個数を任意に決定することができる。また、縦方向へ５列以上のセンサ列を作ってもよい。模型以外の実際のセメント硬化物１１の健全部１６を計測する場合のそれらセンサＳ_１〜Ｓｎの配置や間隔は、模型の健全部１６のそれらと同一である。

弾性波第１〜第７検出センサＳ_１〜Ｓ_７では、鋼球ハンマー１３の打撃箇所の近傍（直近）に配置された検出センサＳ_１，Ｓ_２（横方向両端に配置されたセンサＳ_１，Ｓ_２）を発振センサＳ_１，Ｓ_２とし、発振センサＳ_１，Ｓ_２を除く残余の検出センサＳ_１〜Ｓ_７を受振センサＳ_１〜Ｓ_７とする。なお、センサＳ_１〜Ｓ_７どうしを結ぶ仮想線（一点鎖線）が直線を形成することが好ましいが、必ずしも直線である必要はない。

空間１５ａ〜１５ｄが生じたセメント硬化物１１に対する弾性波第１〜第ｎ検出センサＳ_１〜Ｓｎ（弾性波第１〜第１６検出センサＳ_１〜Ｓ_１６）の配置は、図６に示すように、セメント硬化物１１の一方の表面１２（六面体の各面のうちの一面）において、それら検出センサＳ_１〜Ｓ_１６を縦方向へ等しい間隔で並べるとともに横方向へ等しい間隔で並べる。それらセンサＳ_１〜Ｓ_１６は、セメント硬化物１１に作られた空間１５ａ〜１５ｄを取り囲んでいる。縦方向へ並ぶそれらセンサＳ_１〜Ｓ_１６どうしを結ぶ仮想線（一点鎖線）と横方向へ並ぶそれらセンサＳ_１〜Ｓ_１６どうしを結ぶ仮想線（一点鎖線）とが格子を形成し、セメント硬化物１１の表面１２が格子状の複数の領域１７（３６個のセル）に分割されている。なお、センサＳ_１〜Ｓ_１６の個数を図示の１６個に限定するものではなく、セメント硬化物１１の大きさや形状等によってセンサＳ_１〜Ｓｎの個数を任意に決定することができる。模型以外の実際のセメント硬化物１１に生じた空間１５ａ〜１５ｄを計測する場合のそれらセンサＳ_１〜Ｓｎの配置や間隔は、模型のそれらと同一である。

弾性波第１〜第１６検出センサＳ_１〜Ｓ_１６では、鋼球ハンマー１３の打撃箇所の近傍（直近）に配置された検出センサＳ_１〜Ｓ_１６を発振センサＳ_１〜Ｓ_１６とし、発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を除く残余の検出センサＳ_１〜Ｓ_１６を受振センサＳ_１〜Ｓ_１６とする。なお、センサＳ_１〜Ｓ_１６どうしの間隔に特に限定はなく、間隔を任意に設定することができる。また、センサＳ_１〜Ｓ_１６どうしを結ぶ仮想線（一点鎖線）が格子を形成することが好ましいが、必ずしも格子状である必要はなく、仮想線（一点鎖線）が任意の形状を形成してもよい。

鋼球ハンマー１３は、そのハンマーヘッド１８の直径Ｌが３ｍｍ、８ｍｍ、１５ｍｍの３種類を使用しているが、それら直径Ｌを有するハンマー１３のみならず、他の直径を有するハンマー１３を使用することもできる。鋼球ハンマー１３は、各センサＳ_１〜Ｓｎの近傍（直近）を順に打撃し、所定波長の表面波やその表面波を含む所定波長の弾性波を発生させる。なお、鋼球ハンマー１３によって発生する波長（深度）は、セメント硬化物１１の健全部１６において事前に計測した値である。鋼球ハンマー１３の打撃によってセメント硬化物１１に発生した表面波やその表面波を含む弾性波は、各受振センサＳ_１〜Ｓｎに受信される。

このシステム１０では、異なる直径Ｌを有する複数種類の鋼球ハンマー１３によって健全部１６に設置された検出センサＳ_１，Ｓ_２の近傍を所定時間内に所定回数打撃し、発振センサＳ_１，Ｓ_２から第１〜第ｎ表面波を発振するとともに、発振センサＳ_１，Ｓ_２から発振された第１〜第ｎ表面波を各受振センサＳ_１〜Ｓ_７が受振するように、発振センサＳ_１，Ｓ_２からの表面波の発振と各受振センサＳ_１〜Ｓ_７による表面波の受振とを行う。また、鋼球ハンマー１３によって空間検出対象セメント硬化物１１に設置されたそれら検出センサＳ_１〜Ｓ_１６の近傍を所定時間内に所定回数打撃し、各発振センサＳ_１〜Ｓ_１６から第１〜第ｎ弾性波を発振するとともに、発振センサＳ_１〜Ｓ_１６から発振された第１〜第ｎ弾性波を各受振センサＳ_１〜Ｓ_１６が受振するように、各発振センサＳ_１〜Ｓ_１６からの弾性波の発振と各受振センサＳ_１〜Ｓ_１６による弾性波の受振とを行う。発振センサＳ_１〜Ｓ_１６の近傍における鋼球ハンマー１３の打撃時間（所定時間）は３〜７秒、好ましくは５秒であり、０．２〜０．３秒間隔で１回発振センサＳ_１〜Ｓ_１６の近傍を打撃する。

コンピュータ１４は、中央処理部（ＣＰＵまたはＭＰＵ）とメモリとを有し、大容量ハードディスクを内蔵している。コンピュータ１４には、マウスやキーボード等の入力装置、ディスプレイ１９やプリンタ等の出力装置がインターフェイスを介して接続されている。コンピュータ１４のメモリには、各種手段（各種プロセス）をコンピュータ１４に実行させるためのアプリケーション（表面波トモグラフィ解析アプリケーションを含む）が格納されている。コンピュータ１４のハードディスクには、表面波トモグラフィ解析のための初期モデルが格納されている。

表面波トモグラフィ解析では、コンピュータ１４が反復解析法を実行する。反復解析法においてコンピュータ１４は、初期モデルを作成し、理論走時を計算する。次に、その理論走時と実際に測定した観測走時を比較し、それらの間の残差が小さくなるようにモデルを修正しつつ、残差が許容誤差以内になるまで繰り返し計算して最終の速度分布を求める。コンピュータ１４の中央処理部は、オペレーティングシステムによる制御に基づいて、メモリからアプリケーションを起動し、起動したアプリケーションに従って、以下の各手段（各プロセス）を実行する。

コンピュータ１４の中央処理部は、発振センサＳ_１，Ｓ_２から発振され、それら受振センサＳ_１〜Ｓ_７に受振された健全部１６における複数の表面波の波形を収集する健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）を実行する。健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）では、第１〜第ｎ表面波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して健全部における表面波波形を抽出する。健全部１６のそれら表面波波形は、受振センサＳ_１〜Ｓ_７またはメモリデバイスからコンピュータ１４に入力される。コンピュータ１４は、健全部１６の不要合成波形を除去した表面波波形をセメント硬化物１１に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する健全部波形記憶手段（健全部波形記憶プロセス）を実行する。

コンピュータ１４の中央処理部は、健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって抽出された健全部１６における表面波波形（発振センサＳ_１，Ｓ_２から発振された表面波）がそれら受振センサＳ_１〜Ｓ_７に達する時間（到達時間）を計測する到達時間計測手段（到達時間計測プロセス）を実行する。コンピュータ１４は、計測した時間をセメント硬化物１１に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する到達時間記憶手段（到達時間記憶プロセス）を実行する。

コンピュータ１４の中央処理部は、到達時間計測手段によって計測した時間と発振センサＳ_１，Ｓ_２からそれら受振センサＳ_１〜Ｓ_７までの距離とを用い、健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって抽出された健全部１６における表面波波形（発振センサＳ_１，Ｓ_２から発振された表面波）の発振センサＳ_１，Ｓ_２からそれら受振センサＳ_１〜Ｓ_７までの伝播速度を算出する伝播速度算出手段（伝播速度算出プロセス）を実行する。コンピュータ１４は、算出した伝播速度をセメント硬化物１１に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する伝播速度記憶手段（伝播速度記憶プロセス）を実行する。

コンピュータ１４の中央処理部は、健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって抽出された健全部１６における表面波波形（発振センサＳ_１，Ｓ_２から発振された表面波）から健全部１６におけるそれら表面波の周波数を求め、求めた周波数と伝播速度算出手段（伝播速度算出プロセス）によって算出した伝播速度とから各鋼球ハンマー１３の打撃によって発生した弾性波の波長（ハンマー波長）を各ハンマー１３毎に算出するハンマー波長算出手段（ハンマー波長算出プロセス）を実行する。

コンピュータ１４は、求めた周波数をセメント硬化物１１に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する周波数記憶手段（周波数記憶プロセス）を実行する。さらに、算出した各ハンマー１３の波長をセメント硬化物１１に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納するハンマー波長記憶手段（ハンマー波長記憶プロセス）を実行する。なお、コンピュータ１４は、伝播速度算出手段（伝播速度算出プロセス）によって算出した伝播速度と健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって収集した波形から求めた周波数とを表面波トモグラフィ解析の初期モデルの初期値として使用する。

コンピュータ１４の中央処理部は、発振センサＳ_１〜Ｓ_１６から発振され、それら受振センサＳ_１〜Ｓ_１６に受振された空間検出対象セメント硬化物１１における複数の弾性波の波形を収集する波形収集手段（波形収集プロセス）を実行する。波形収集手段（波形収集プロセス）では、第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して表面波波形を抽出する。空間検出対象セメント硬化物の不要合成波形を除去した表面波波形（弾性波の波形）は、受振センサＳ_１〜Ｓ_１６またはメモリデバイスからコンピュータ１４に入力される。コンピュータ１４は、空間検出対象セメント硬化物１１の表面波波形を各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６とセメント硬化物１１とに関連付けた状態（受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子およびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する波形記憶手段（波形記憶プロセス）を実行する。

コンピュータ１４の中央処理部は、波形収集手段（波形収集プロセス）によって抽出された表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とからそれら領域１７毎（１６個の各セル毎）の表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出手段（表面波位相速度算出プロセス）を実行する。コンピュータ１４は、求めた波長および周波数を各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６とセメント硬化物１１とに関連付けた状態（受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子およびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する波長・周波数記憶手段（波長・周波数記憶プロセス）を実行する。さらに、算出した表面波位相速度を各領域１７とセメント硬化物１４とに関連付けた状態（各領域１７を特定する識別子およびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する表面波位相速度記憶手段（表面波位相速度記憶プロセス）を実行する。

コンピュータ１４の中央処理部は、位相速度算出手段（位相速度算出プロセス）によって算出した表面波位相速度のそれら領域１７毎（３６個の各セル毎）における表面波位相速度分布を表面波トモグラフィ解析を行うことで表示し、それによってセメント硬化物１１の内部に生じた空間１５ａ〜１５ｄを可視化する内部空間可視化手段（内部空間可視化プロセス）を実行する。コンピュータ１４は、可視化した画像をセメント硬化物１１に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する可視化画像記憶手段（可視化画像記憶プロセス）を実行する。コンピュータ１４は、可視化した画像をディスプレイ１９に表示するとともに、プリンタを介して出力する可視化画像出力手段（可視化画像出力プロセス）を実行する。

コンピュータ１４のハードディスクには、検出対象セメント硬化物１１（健全部１６を含む）の特定情報が格納される。特定情報には、セメント硬化物番号、セメント硬化物１１の名称、セメント硬化物１１が存在する場所の住所、セメント硬化物１１の表面画像、検出する箇所の順番を示す番号、検出日時、センサ個数、センサ間隔、センサ列数がある。それら特定情報には、セメント硬化物１１を個別に識別する識別子が設定される。

図８は、このシステム１０において実行される各手段（各プロセス）を示すフローチャートであり、図９は、収集した波形の一例を示す図である。図１０は、不要合成波形を除去した表面波波形の一例を示す図であり、図１１は、図１０の波形を高速フーリエ変換した場合の出力図である。図９，１０では、縦軸に波形を表し、横軸に時間を表している。図１１では、縦軸に波形を表し、横軸に周波数スペクトルを表している。

コンピュータ１４を起動すると、コンピュータ１４は、メモリに格納されたアプリケーションを起動し、図示はしていないが、非破壊検出システム１０の初期画面をディスプレイ１９に表示する。初期画面には、スタートボタン、ログアウトボタンが表示される。ログアウトボタンをクリックすると、システム１０を閉じる。スタートボタンをクリックすると、コンピュータ１４は、システム１０を利用可能とし、ディスプレイ１９に健全部検出ボタン、空間検出ボタン、可視化表示ボタン、キャンセルボタンを表示する（図示せず）。キャンセルボタンをクリックすると、初期画面に戻る。

健全部検出ボタンをクリックすると、コンピュータ１４は、健全部１６に対する検出センサ設置指示メッセージをディスプレイ１９に表示するとともに、設置完了ボタン、キャンセルボタンをディスプレイ１９に表示する（図示せず）。セメント硬化物１１の健全部１６に検出センサＳ_１〜Ｓ_７を設置した後、設置完了ボタンをクリックする。健全部１６には、検出センサＳ_１〜Ｓ_７が等しい間隔で直線状に配置され、４列のセンサ列Ｒ１〜Ｒ４が形成される（図５参照）。キャンセルボタンをクリックすると、初期画面に戻る。

設置完了ボタンをクリックすると、コンピュータ１４は、図示はしていないが、健全部打撃指示メッセージをディスプレイ１９に表示するとともに、打撃時間入力エリア、鋼球ハンマー番号入力エリア、ハンマーヘッド直径入力エリア、名称入力エリア、住所入力エリア、表面画像入力エリア、日時入力エリア、センサ個数入力エリア、センサ間隔入力エリア、センサ列数入力エリア、実行ボタン、クリアボタン、キャンセルボタンをディスプレイ１９に表示する。クリアボタンをクリックすると、入力エリアに入力された各データが消去される。キャンセルボタンをクリックすると、初期画面に戻る。

入力装置を利用し、打撃時間入力エリアに健全部１６の打撃時間（３〜７秒）を入力（プルダウンリストから打撃時間を選択）し、鋼球ハンマー番号入力エリアに鋼球ハンマー番号を入力（プルダウンリストから鋼球ハンマー番号を選択）し、ハンマーヘッド直径入力エリアにハンマーヘッド１８の直径Ｌを入力（プルダウンリストから直径鋼球ハンマー番号を選択）する。必要であれば、名称入力エリアにセメント硬化物１１の名称を入力し、住所入力エリアにセメント硬化物１１が存在する場所の住所を入力し、表面画像入力エリアにセメント硬化物１１の表面画像を入力する。さらに、日時入力エリアに健全部１６の検出日時を入力（プルダウンリストから日時を選択）し、センサ個数入力エリアに設置したセンサ個数（たとえば、７）を入力（プルダウンリストから個数を選択）する。センサ間隔入力エリアにセンサＳ_１〜Ｓ_７どうしの離間間隔（たとえば、０．１〜０．１５ｍ）を入力（プルダウンリストから間隔を選択）し、センサ列数入力エリアにセンサ列数（たとえば、４）を入力（プルダウンリストから列数を選択）する。

各入力エリアにデータを入力した後、実行ボタンを押すと、コンピュータ１４は、ユニークな識別子（セメント硬化物１１を特定する識別子）と識別子に関連するセメント硬化物番号とを生成し、生成した識別子を入力された各データ（セメント硬化物番号を含む）に設定した後、それらデータ（識別子を含む）をハードディスクに格納するとともに、第１回ハンマー打撃開始メッセージをディスプレイ１９に表示する（図示せず）。

コンピュータ１４の指示に従って、第１列Ｒ１の検出センサＳ_１〜Ｓ_７のうちの一方の端に位置するセンサＳ_１の近傍（センサＳ_１を中心としてその径方向０．０３〜０．０５ｍの範囲）を鋼球ハンマー１３で打撃する。打撃時間は３〜７秒、打撃間隔は０．２〜０．３秒に１回である。センサＳ_１の近傍を打撃すると、発振センサＳ_１から第１回の第１〜第ｎ表面波が発振され、それら表面波が受振センサＳ_２〜Ｓ_７に受信される。第１〜第ｎ表面波を受振した受振センサＳ_２〜Ｓ_７は、その表面波をコンピュータ１４に出力する。

コンピュータ１４は、受振センサＳ_２〜Ｓ_７から出力された健全部１６における第１回の第１〜第ｎ表面波の波形を収集する（健全部波形収集手段、健全部波形収集プロセス）（Ｓ−１０）。コンピュータ１４は、収集した第１〜第ｎ表面波の波形を重ね合わせて合成波形を生成する。表面波の合成波形は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。表面波の合成波形は、図９に示すように、不要合成波形を除去した表面波波形のみならず、余分な反射波や回析波等の不要合成波形が含まれる。表面波の合成波形は、プリンタを介して出力することができる。

コンピュータ１４は、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して健全部１６における表面波波形を抽出する。不要合成波形を除去した表面波波形は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。不要合成波形を除去した表面波波形は、図１０に示すように、表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形が除去されている。不要合成波形を除去した表面波波形は、プリンタを介して出力することができる。

コンピュータ１４は、抽出した表面波波形の高速フーリエ変換による周波数応答特性を調べる。高速フーリエ変換によって算出された表面波の周波数スペクトルは、図１１に示すように、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。高速フーリエ変換によって算出された表面波の周波数スペクトルは、プリンタを介して出力することができる。コンピュータ１４は、健全部１６の不要合成波形を除去した表面波波形（不要合成波形を除去する以前の表面波波形や高速フーリエ変換によって算出した周波数スペクトルを含む）をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（第１回フラグおよびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（健全部波形記憶手段、健全部波形記憶プロセス）。

コンピュータ１４は、健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって抽出された健全部１６における表面波波形（発振センサＳ_１から発振された表面波）がそれら受振センサＳ_２〜Ｓ_７に達する時間（到達時間）を計測する（到達時間計測手段、到達時間計測プロセス）（Ｓ−１１）。コンピュータ１４は、計測した時間をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（第１回フラグおよびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（到達時間記憶手段、到達時間記憶プロセス）。なお、図示はしていないが、時間（到達時間）は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。

コンピュータ１４は、到達時間計測手段によって計測した時間と発振センサＳ_１からそれら受振センサＳ_２〜Ｓ_７までの距離（離間間隔、センサ個数による離間間隔の和）とを用い、健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって抽出された健全部１６における表面波波形（発振センサＳ_１から発振された表面波）の発振センサＳ_１から受振センサＳ_２〜Ｓ_７までの伝播速度を算出する（伝播速度算出手段、伝播速度算出プロセス）（Ｓ−１２）。具体的には、発振センサＳ_１から受振センサＳ_２〜Ｓ_７までの伝播速度の回帰曲線を求め、その回帰曲線の勾配から伝播速度を算出する。コンピュータ１４は、算出した第１回の伝播速度をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（第１回フラグおよびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（伝播速度記憶手段、伝播速度記憶プロセス）。なお、図示はしていないが、伝播速度は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。

コンピュータ１４は、第１回の伝播速度をハードディスクに格納した後、第２回ハンマー打撃開始メッセージをディスプレイ１９に表示する（図示せず）。コンピュータ１４の指示に従って、第１列Ｒ１の検出センサＳ_１〜Ｓ_７のうちの他方の端に位置するセンサＳ_７の近傍（センサＳ_７を中心としてその径方向０．０３〜０．０５ｍの範囲）を鋼球ハンマー１３で打撃する。打撃時間は３〜７秒、打撃間隔は０．２〜０．３秒に１回である。センサＳ_７の近傍を打撃すると、発振センサＳ_７から第２回の第１〜第ｎ表面波が発振され、それら表面波が受振センサＳ_１〜Ｓ_６に受信される。第１〜第ｎ表面波を受振した受振センサＳ_１〜Ｓ_６は、その表面波をコンピュータ１４に出力する。

コンピュータ１４は、受振センサＳ_１〜Ｓ_６から出力された健全部１６における第２回の第１〜第ｎ表面波の波形を収集する（健全部波形収集手段、健全部波形収集プロセス）（Ｓ−１０）。コンピュータ１４は、収集した第１〜第ｎ表面波の波形を重ね合わせて合成波形を生成する。表面波の合成波形は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される（図９参照）。

コンピュータ１４は、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して健全部１６における表面波波形を抽出する。不要合成波形を除去した表面波波形は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される（図１０参照）。

コンピュータ１４は、抽出した表面波波形の高速フーリエ変換による周波数応答特性を調べる。高速フーリエ変換によって算出された表面波の周波数スペクトルは、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される（図１１参照）。コンピュータ１４は、健全部１６の不要合成波形を除去した表面波波形（不要合成波形を除去する以前の表面波波形や高速フーリエ変換によって算出した周波数スペクトルを含む）をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（第２回フラグおよびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（健全部波形記憶手段、健全部波形記憶プロセス）。

コンピュータ１４は、健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって抽出された健全部１６における表面波波形（発振センサＳ_７から発振された表面波）がそれら受振センサＳ_１〜Ｓ_６に達する時間（到達時間）を計測する（到達時間計測手段、到達時間計測プロセス）（Ｓ−１１）。コンピュータ１４は、計測した時間をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（第２回フラグおよびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（到達時間記憶手段、到達時間記憶プロセス）。なお、図示はしていないが、時間（到達時間）は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。

コンピュータ１４は、到達時間計測手段によって計測した時間と発振センサＳ_７からそれら受振センサＳ_１〜Ｓ_６までの距離（離間間隔、センサ個数による離間間隔の和）とを用い、健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって抽出された健全部１６における表面波波形（発振センサＳ_７から発振された表面波）の発振センサＳ_７から受振センサＳ_１〜Ｓ_６までの伝播速度を算出する（伝播速度算出手段、伝播速度算出プロセス）（Ｓ−１２）。具体的には、発振センサＳ_７から受振センサＳ_１〜Ｓ_６までの伝播速度の回帰曲線を求め、その回帰曲線の勾配から伝播速度を算出する。コンピュータ１４は、算出した第２回の伝播速度をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（第２回フラグおよびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（伝播速度記憶手段、伝播速度記憶プロセス）。なお、図示はしていないが、伝播速度は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。

第１列Ｒ１のセンサＳ_１，Ｓ_７近傍を打撃し、第１列Ｒ１の伝播速度を求めた後、第２列〜第４列Ｒ２〜Ｒ４のセンサＳ_１，Ｓ_７近傍を順番に打撃する。コンピュータ１４は、所定数の伝播速度を算出したかを判断し（Ｓ−１３）、伝播速度の算出が所定数未満の場合、伝播速度の算出が所定数になるまでステップ（Ｓ−１０）〜ステップ（Ｓ−１２）までを繰り返す。コンピュータ１４は、第１列Ｒ１と同様の手順で第２列〜第４列Ｒ２〜Ｒ４の伝播速度を算出し、合計８つの伝播速度を算出する。

コンピュータ１４は、８つの伝播速度の平均値を算出し、算出した伝播速度平均値をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（平均値フラグおよびセメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（伝播速度記憶手段、伝播速度記憶プロセス）。なお、図示はしていないが、伝播速度の平均値は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。

コンピュータ１４の中央処理部は、健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって抽出された健全部１６における表面波波形（高速フーリエ変換によって算出された周波数スペクトル）から健全部１６におけるそれら表面波の周波数を求め、求めた周波数と伝播速度算出手段（伝播速度算出プロセス）によって算出した伝播速度の平均値とから各鋼球ハンマー１３の打撃によって発生した弾性波の波長（ハンマー波長）を各ハンマー１３毎に算出するハンマー波長算出手段（ハンマー波長算出プロセス）（Ｓ−１４）。

コンピュータ１４は、求めた周波数をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納し周波数記憶手段（周波数記憶プロセス）、算出したハンマー１３の波長をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納するハンマー波長記憶手段（ハンマー波長記憶プロセス）。ハンマー波長の測定は、ヘッド１８の直径Ｌが異なる各ハンマー１３毎に行われる。なお、図示はしていないが、求めた周波数やハンマー波長は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。

コンピュータ１４は、伝播速度算出手段（伝播速度算出プロセス）によって算出した伝播速度の平均値（伝播速度）と健全部波形収集手段（健全部波形収集プロセス）によって収集した波形から求めた周波数とを表面波トモグラフィ解析の初期モデルの初期値として使用する。コンピュータ１４は、初期値を使用して表面波トモグラフィ解析のための初期モデルを生成し、生成した初期モデルをセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する初期モデル記憶手段（初期モデル記憶プロセス）（Ｓ−１５）。

コンピュータ１４は、初期モデルを格納すると、健全部データ収集終了メッセージをディスプレイ１９に表示するとともに、空間検出ボタン、キャンセルボタンをディスプレイ１９に表示する（図示せず）。キャンセルボタンをクリックすると、初期画面に戻る。このシステム１０では、セメント硬化物１１の健全部１６の物性と空間１５ａ〜１５ｄが生じたセメント硬化物１１の物性とが異なる場合、空間１５ａ〜１５ｄが生じたセメント硬化物１１の健全部１６において新たにハンマー波長を求める必要がある。換言すれば、セメント硬化物１１の健全部１６の物性と空間１５ａ〜１５ｄが生じたセメント硬化物１１の物性とが同一である必要がある。

非破壊検出システム１０および非破壊検出方法は、セメント硬化物１１に対する空間１５ａ〜１５ｄの検出可能な深さ（深度）が各ハンマー１３によって異なるが、直径Ｌ（ハンマーヘッド１８の直径Ｌ）が異なる各鋼球ハンマー１３の打撃によって生じる弾性波の波長をセメント硬化物１１の健全部１６において確認することで、各ハンマー１３のセメント硬化物１１に対する空間１５ａ〜１５ｄの検出可能な深さ（深度）を事前に把握することができる。非破壊検出システム１０および非破壊検出方法は、健全部１６における表面波波形に余分な反射波や回析波等が含まれることはなく、各鋼球ハンマー１３の打撃によって発生した弾性波の波長の算出過誤を防ぐことができ、各鋼球ハンマー１３の打撃によって発生する健全部１６の弾性波の波長を正確に求めることができる。また、検出センサＳ_１〜Ｓ_７が横方向へ等しい間隔で並ぶから、それらセンサＳ_１〜Ｓ_７によって検出される健全部１６の表面波の波形のばらつきを防ぐことができ、ハンマーヘッド１８の直径Ｌが異なる各鋼球ハンマー１３の打撃によって生じる弾性波の波長を確実に確認することができる。

図１２は、図８から続くフローチャートである。図１３は、発振センサＳ_１〜Ｓ_１６から発振された表面波波線経路を示す図であり、図１４，１５は、表面波位相速度算出の一例を示す図である。図１６は、表面波位相速度と周波数との関係を表す図である。図１６では、縦軸に表面波位相速度を表し、横軸に周波数を表している。継続してセメント硬化物１１の空間１５ａ〜１５ｄの検出を行う場合は、空間検出ボタンをクリックする。空間検出ボタンをクリックすると、コンピュータ１１は、セメント硬化物番号入力エリア、実行ボタン、キャンセルボタンをディスプレイ１９に表示する。

セメント硬化物番号入力エリアにセメント硬化物番号を入力し、実行ボタンをクリックする。セメント硬化物番号入力エリアに入力するセメント硬化物番号は、健全部１６のハンマー波長を求めたセメント硬化物１１と空間１５ａ〜１５ｄを検出するセメント硬化物１１とを一致させるため、健全部１６のハンマー波長を求めたセメント硬化物１１のセメント硬化物番号と同一の番号である。異なるセメント硬化物番号を入力すると、コンピュータ１４は、番号エラーメッセージ、セメント硬化物番号再入力エリアをディスプレイ１９に表示する。

実行ボタンをクリックすると、コンピュータ１４は、空間検出対象セメント硬化物１１に対する検出センサ設置指示メッセージをディスプレイ１９に表示するとともに、設置完了ボタン、キャンセルボタンをディスプレイ１９に表示する（図示せず）。空間検出対象セメント硬化物１１に弾性波第１〜第１６検出センサＳ_１〜Ｓ_１６を設置した後、設置完了ボタンをクリックする。空間検出対象セメント硬化物１１には、検出センサＳ_１〜Ｓ_１６が等間隔で縦方向へ並ぶとともに等間隔で横方向へ並ぶ。セメント硬化物１１の表面１２は、それらセンサＳ_１〜Ｓ_１６によって格子状の複数の領域１７（セル）に分割される（図６参照）。キャンセルボタンをクリックすると、初期画面に戻る。

設置完了ボタンをクリックすると、コンピュータ１４は、図示はしていないが、打撃指示メッセージをディスプレイ１９に表示するとともに、打撃時間表示エリア、鋼球ハンマー番号表示エリア、ハンマーヘッド直径表示エリア、名称表示エリア、住所表示エリア、実行ボタン、キャンセルボタンをディスプレイ１９に表示する。

打撃時間表示エリアや鋼球ハンマー番号表示エリア、ハンマーヘッド直径表示エリア、名称表示エリア、住所表示エリアには、健全部１６の検出時に入力した打撃時間（３〜７秒）や鋼球ハンマー番号（複数表示）、ハンマーヘッド１８の直径Ｌ（複数表示）、セメント硬化物１１の名称、セメント硬化物１１が存在する場所の住所が表示される。入力装置を利用し、鋼球ハンマー番号表示エリアに表示された鋼球ハンマー番号のうちのいずれかを選択（鋼球ハンマー番号のうちのいずれか反転）し、ハンマーヘッド直径表示エリアに表示されたハンマーヘッド１８の直径Ｌのうちのいずれかを選択（ハンマーヘッド１８の直径Ｌのうちのいずれか反転）した後、実行ボタンをクリックする。

実行ボタンをクリックすると、コンピュータ１４は、表面画像入力エリア、順番入力エリア、日時入力エリア、センサ個数入力エリア、センサ間隔入力エリア、実行ボタン、クリアボタン、キャンセルボタンをディスプレイ１９に表示する。クリアボタンをクリックすると、入力エリアに入力された各データが消去される。入力装置を利用し、必要であれば表面画像入力エリアにセメント硬化物１１の表面画像を入力する。さらに、順番入力エリアに検出する箇所の順番を示す番号を入力（プルダウンリストから順番番号を選択）し、日時入力エリアに空間１５ａ〜１５ｄの検出日時を入力（プルダウンリストから日時を選択）する。センサ個数入力エリアに設置したセンサＳ_１〜Ｓ_１６の個数（たとえば、１６）を入力（プルダウンリストから個数を選択）し、センサ間隔入力エリアにセンサＳ_１〜Ｓ_１６どうしの離間間隔（たとえば、０．１〜０．１５ｍ）を入力（プルダウンリストから間隔を選択）する。

各入力エリアにデータを入力した後、実行ボタンを押すと、コンピュータ１４は、健全部１６の検出において生成した識別子を入力された各データ（セメント硬化物番号を含む）に設定した後、それらデータ（識別子を含む）をハードディスクに格納するとともに、第１番目のハンマー打撃開始メッセージをディスプレイ１９に表示する。

コンピュータ１４の指示に従って、それら検出センサＳ_１〜Ｓ_１６のうちの第１番目のセンサＳ_１の近傍（センサＳ_１を中心としてその径方向０．０３〜０．０５ｍの範囲）を鋼球ハンマー１３で打撃する。打撃時間は３〜７秒、打撃間隔は０．２〜０．３秒に１回である。センサＳ_１の近傍を打撃すると、発振センサＳ_１から第１番の第１〜第ｎ弾性波が発振され、図１３に示すように、それら弾性波が受振センサＳ_２〜Ｓ_１６に受信される。第１〜第ｎ弾性波を受振した受振センサＳ_２〜Ｓ_１６は、その弾性波をコンピュータ１４に出力する。

コンピュータ１４は、受振センサＳ_２〜Ｓ_１６から出力された第１番の第１〜第ｎ弾性波の波形を収集する（波形収集手段、波形収集プロセス）（Ｓ−１６）。コンピュータ１４は、収集した第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成する。弾性波の合成波形は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。弾性波の合成波形は、不要合成波形を除去した弾性波波形のみならず、余分な反射波や回析波等の不要合成波形が含まれる（図９参照）。弾性波の合成波形は、プリンタを介して出力することができる。

コンピュータ１４は、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して空間検出対象セメント硬化物１１の表面波波形を抽出する。不要合成波形を除去した表面波波形は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される。不要合成波形を除去した表面波波形は、表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形が除去されている（図１０参照）。不要合成波形を除去した表面波波形は、プリンタを介して出力することができる。

コンピュータ１４は、抽出した表面波波形の高速フーリエ変換による周波数応答特性を調べる。高速フーリエ変換によって算出された表面波の周波数スペクトルは、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される（図１１参照）。高速フーリエ変換によって算出された表面波の周波数スペクトルは、プリンタを介して出力することができる。コンピュータ１４は、空間検出対象セメント硬化物１１の不要合成波形を除去した表面波波形（不要合成波形を除去する以前の表面波波形や高速フーリエ変換によって算出した周波数スペクトルを含む）を各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第１番フラグ、各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（波形記憶手段、波形記憶プロセス）。

コンピュータ１４は、図１４，１５に示す式に基づき、波形収集手段（波形収集プロセス）によって抽出された表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とからそれら領域１７毎（各セル毎）の表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出手段（表面波位相速度算出プロセス）（Ｓ−１７）。コンピュータ１４は、求めた波長および周波数を各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第１番フラグ、各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する波長・周波数記憶手段（波長・周波数記憶プロセス）。

コンピュータ１４は、算出した表面波位相速度を各領域１７を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第１番フラグ、各領域１７を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する表面波位相速度記憶手段（表面波位相速度記憶プロセス）。表面波位相速度は、図１６に示すように、ディスプレイ１９に表示される。

コンピュータ１４は、図１６に矢印Ｙ１で示すように、表面波位相速度算出手段（表面波位相速度算出プロセス）によって算出した表面波位相速度のうちの健全部１６において検出したハンマー１３の周波数と一致する周波数に対応した表面波位相速度を抽出する。コンピュータ１４は、抽出した表面波位相速度を各領域１７を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第１番フラグ、各領域１７を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する表面波位相速度記憶手段（表面波位相速度記憶プロセス）。

第１番目の弾性波から表面波位相速度を求めた後、コンピュータ１４は、第２番目のハンマー打撃開始メッセージをディスプレイ１９に表示する。コンピュータ１４の指示に従って、それら検出センサＳ_１〜Ｓ_１６のうちの第２番目のセンサＳ_２の近傍（センサＳ_２を中心としてその径方向０．０３〜０．０５ｍの範囲）を鋼球ハンマー１３で打撃する。打撃時間は３〜７秒、打撃間隔は０．２〜０．３秒に１回である。センサＳ_２の近傍を打撃すると、発振センサＳ_２から第２番の第１〜第ｎ弾性波が発振され、それら弾性波が受振センサＳ_１，Ｓ_３〜Ｓ_１６に受信される（図１３参照）。第１〜第ｎ弾性波を受振した受振センサＳ_１，Ｓ_３〜Ｓ_１６は、その弾性波をコンピュータ１４に出力する。

コンピュータ１４は、受振センサＳ_１，Ｓ_３〜Ｓ_１６から出力された第２番の第１〜第ｎ弾性波の波形を収集する（波形収集手段、波形収集プロセス）（Ｓ−１６）。コンピュータ１４は、収集した第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成する。弾性波の合成波形は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される（図９参照）。コンピュータ１４は、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して空間検出対象セメント硬化物１１の表面波波形を抽出する。不要合成波形を除去した表面波波形は、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される（図１０参照）。

コンピュータ１４は、抽出した表面波波形の高速フーリエ変換による周波数応答特性を調べる。高速フーリエ変換によって算出された表面波の周波数スペクトルは、セメント硬化物番号とともにディスプレイ１９に表示される（図１１参照）。コンピュータ１４は、空間検出対象セメント硬化物１１の不要合成波形を除去した表面波波形（不要合成波形を除去する以前の表面波波形や高速フーリエ変換によって算出した周波数スペクトルを含む）を各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第２番フラグ、各受発振センサＳ_１，Ｓ_３〜Ｓ_１６を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する（波形記憶手段、波形記憶プロセス）。

コンピュータ１４は、図１４，１５に示す式に基づき、波形収集手段（波形収集プロセス）によって抽出された表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とからそれら領域１７毎（各セル毎）の表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出手段（表面波位相速度算出プロセス）（Ｓ−１７）。コンピュータ１４は、求めた波長および周波数を各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第２番フラグ、各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する波長・周波数記憶手段（波長・周波数記憶プロセス）。

コンピュータ１４は、算出した表面波位相速度を各領域１７を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第２番フラグ、各領域１７を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する表面波位相速度記憶手段（表面波位相速度記憶プロセス）。表面波位相速度は、ディスプレイ１９に表示される（図１６参照）。

コンピュータ１４は、図１６に矢印Ｙ１で示すように、表面波位相速度算出手段（表面波位相速度算出プロセス）によって算出した表面波位相速度のうちの健全部１６において検出したハンマー１３の周波数と一致する周波数に対応した表面波位相速度を抽出する。コンピュータ１４は、抽出した表面波位相速度を各領域１７を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第２番フラグ、各領域１７を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する表面波位相速度記憶手段（表面波位相速度記憶プロセス）。

第１番や第２番のセンサＳ_１，Ｓ_２近傍を打撃し、それらの表面波位相速度を求めた後、第３番〜第１６番のセンサＳ_３〜Ｓ_１６近傍を順番に打撃する。コンピュータ１４は、所定数の表面波位相速度を算出したかを判断し（Ｓ−１８）、表面波位相速度の算出が所定数未満の場合、表面波位相速度の算出が所定数になるまでステップ（Ｓ−１６）〜ステップ（Ｓ−１７）までを繰り返す。コンピュータ１４は、第１番や第２番のセンサＳ_１，Ｓ_２と同様の手順で第３番目〜第１６番目のセンサＳ_３〜Ｓ_１６を発振センサとする表面波位相速度を算出し、合計１６個の表面波位相速度を算出する。

コンピュータ１４は、求めた波長および周波数を各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第３番〜第１６番フラグ、各受発振センサＳ_１〜Ｓ_１６を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する波長・周波数記憶手段（波長・周波数記憶プロセス）。

コンピュータ１４は、算出した表面波位相速度を各領域１７を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第３番〜第１６番フラグ、各領域１７を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する表面波位相速度記憶手段（表面波位相速度記憶プロセス）。表面波位相速度は、ディスプレイ１９に表示される（図１６参照）。

コンピュータ１４は、図１６に矢印Ｙ１で示すように、表面波位相速度算出手段（表面波位相速度算出プロセス）によって算出した表面波位相速度のうちの健全部１６において検出したハンマー１３の周波数と一致する周波数に対応した表面波位相速度を抽出する。コンピュータ１４は、抽出した表面波位相速度を各領域１７を特定する識別子とセメント硬化物１１を特定する識別子とに関連付けた状態（第３番〜第１６番フラグ、各領域１７を特定する識別子、セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する表面波位相速度記憶手段（表面波位相速度記憶プロセス）。

図１７〜図１９は、ディスプレイ１９に表示されたセメント硬化物１１の内部状態を示す画像の図である。図１７は、ハンマーヘッド１８の直径Ｌがφ＝３ｍｍ、ハンマー波長がλ_ｄ＝０．１１ｍの場合の画像であり、図１８は、ハンマーヘッド１８の直径Ｌがφ＝８ｍｍ、ハンマー波長がλ_ｄ＝０．１８ｍの場合の画像である。図１９は、ハンマーヘッド１８の直径Ｌがφ＝１５ｍｍ、ハンマー波長がλ_ｄ＝０．２４ｍの場合の画像である。

コンピュータ１４は、抽出した表面波位相速度のそれら領域１７毎（各セル毎）における表面波位相速度分布を表面波トモグラフィ解析を行うことで表示し、それによってセメント硬化物１１の内部に生じた空間１５ａ〜１５ｄを可視化する内部空間可視化手段（内部空間可視化プロセス）。コンピュータ１４は、可視化した画像をセメント硬化物１１を特定する識別子に関連付けた状態（セメント硬化物１１を特定する識別子を設定した状態）でハードディスクに格納する可視化画像記憶手段（可視化画像記憶プロセス）。

初期画面において可視化表示ボタンをクリックすると、コンピュータ１４は、セメント硬化物番号入力エリア、表示ボタン、キャンセルボタンをディスプレイ１９に表示する。セメント硬化物番号入力エリアに画像表示希望のセメント硬化物１１の番号を入力し、表示ボタンをクリックする。表示ボタンをクリックすると、コンピュータ１４は、図１７〜図１９に示すように、セメント硬化物番号に対応するセメント硬化物１１の内部状態の可視化した画像をディスプレイ１９に表示する可視化画像出力手段（可視化画像出力プロセス）。画像は、プリンタを介して出力することができる可視化画像出力手段（可視化画像出力プロセス）。

図１７〜図１９において、空間１５ａ〜１５ｄが生じていない箇所の色の濃淡が薄く表示され、空間１５ａ〜１５ｄが生じた箇所の色の濃淡が濃く表示されており、画像の見ることによってセメント構造物に生じた空間１５ａ〜１５ｄの場所と規模とがわかる。

非破壊検出システム１０および非破壊検出方法は、セメント硬化物１１の一方の表面１２に設置された複数の弾性波第１〜第ｎ検出センサＳ_１〜Ｓｎが検出した複数の弾性波を用いて表面波トモグラフィ解析を行うことで表面波位相速度分布を表示し、それによってセメント硬化物１１の内部に生じたひび割れや空洞、空隙等の空間１５ａ〜１５ｄを可視化するから、空間１５ａ〜１５ｄが明度の差や彩度の差によって表現され、セメント硬化物１１の内部に生じた空間１５ａ〜１５ｄを視覚によって確認することができる。

非破壊検出システム１０および非破壊検出方法は、セメント硬化物１１を痛めることなく、セメント硬化物１１の内部状態を検出することができ、セメント硬化物１１の表面１２からその内部の健全性の診断や補修による改良効果を検証することができる。非破壊検出システム１０および非破壊検出方法は、表面波トモグラフィ解析を利用することで、セメント硬化物１１の内部に生じた空間１５ａ〜１５ｄのセメント硬化物１１における位置やその規模を把握することができる。非破壊検出システム１０および非破壊検出方法は、弾性波第１〜第ｎ検出センサＳ_１〜Ｓｎをセメント硬化物１１の一方の表面１２に設置すればよく、それらセンサＳ_１〜Ｓｎをセメント硬化物１１の両面や内部に設置する必要がないから、一方の面だけにしかセンサＳ_１〜Ｓｎを設置できないセメント硬化物１１の内部の健全性を検証する場合に好適に使用することができる。

非破壊検出システム１０および非破壊検出方法は、それら受振センサＳ_１〜Ｓｎに受振された第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して表面波波形を抽出し、抽出した表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求めるから、表面波波形に余分な反射波や回析波等が含まれることはなく、各種複数の弾性波や他の波が混合された混合波を利用することによる空間１５ａ〜１５ｄの検出誤差を防ぐことができ、セメント硬化物１１の内部に生じた空間１５ａ〜１５ｄの正確な位置と規模とを検出することができる。

１０ 非破壊検出システム
１１ セメント硬化物
１２ 表面
１３ 鋼球ハンマー
１４ コンピュータ
１５ａ〜１５ｄ 空間
１６ 健全部
１７ 領域（セル）
１８ ハンマーヘッド
Ｓ_１〜Ｓｎ 弾性波第１〜第ｎ検出センサ
Ｌ 直径

Claims (12)

1. セメント硬化物の内部に生じた空間を前記セメント硬化物の表面から検出する非破壊検出システムにおいて、
   前記非破壊検出システムが、前記セメント硬化物の一方の表面に設置される複数の弾性波第１〜第ｎ検出センサと、それら検出センサの近傍を順に打撃して複数の弾性波を発生させる所定直径の鋼球ハンマーと、それら検出センサが検出した複数の弾性波を用いて表面波トモグラフィ解析を行うことで表面波位相速度分布を表示し、それによって前記セメント硬化物の内部に生じた空間を可視化するコンピュータとから形成されていることを特徴とする非破壊検出システム。
2. 前記非破壊検出システムでは、それら検出センサのうちの前記鋼球ハンマーの打撃箇所の直近に配置された検出センサを発振センサとしつつ、前記発振センサを除く残余の検出センサを受振センサとし、前記鋼球ハンマーの打撃によって前記弾性波の発振と受振とを行い、前記コンピュータが、前記発振センサから発振されてそれら受振センサに受振された複数の弾性波の波形を収集する波形収集手段と、前記波形収集手段によって収集した波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とから表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出手段と、前記表面波位相速度算出手段によって算出した表面波位相速度の表面波位相速度分布を前記表面波トモグラフィ解析を行うことで表示し、それによって前記セメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する内部空間可視化手段とを有する請求項１に記載の非破壊検出システム。
3. 前記非破壊検出システムでは、所定の発振センサの近傍における前記鋼球ハンマーの打撃を所定時間内に所定回数行って第１〜第ｎ弾性波を発生させ、前記波形収集手段が、それら受振センサに受振された第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して表面波波形を抽出し、前記位相速度算出手段が、前記波形収集手段によって抽出された前記表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求める請求項２に記載の非破壊検出システム。
4. 前記非破壊検出システムでは、前記セメント硬化物の一方の表面がそこに設置された前記弾性波第１〜第ｎ検出センサによって区画されて複数の領域に分割され、前記内部空間可視化手段が、それら領域毎の前記表面波位相速度分布を表示し、それによって前記セメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する請求項２または請求項３に記載の非破壊検出システム。
5. 前記非破壊検出システムでは、前記弾性波第１〜第ｎ検出センサが前記セメント硬化物の一方の表面に縦方向へ等間隔で並ぶとともに縦方向と交差する横方向へ等間隔で並び、縦方向へ並ぶそれらセンサどうしを結ぶ仮想線と横方向へ並ぶそれらセンサどうしを結ぶ仮想線とが格子を形成し、前記セメント硬化物の一方の表面が格子状の複数の領域に分割されている請求項４に記載の非破壊検出システム。
6. セメント硬化物の内部に生じた空間を前記セメント硬化物の表面から検出する非破壊検出方法において、
   前記非破壊検出方法が、前記セメント硬化物の一方の表面に複数の弾性波第１〜第ｎ検出センサを設置し、それら検出センサの近傍を所定直径の鋼球ハンマーで順に打撃して複数の弾性波を発生させ、それら検出センサが検出した複数の弾性波をコンピュータに入力し、前記コンピュータが、それら弾性波を用いて表面波トモグラフィ解析を行うことで表面波位相速度分布を表示し、それによって前記セメント硬化物の内部に生じた空間を可視化することを特徴とする非破壊検出方法。
7. 前記非破壊検出方法では、それら検出センサのうちの前記鋼球ハンマーの打撃箇所の直近に配置された検出センサを発振センサとしつつ、前記発振センサを除く残余の検出センサを受振センサとし、前記鋼球ハンマーの打撃によって前記弾性波の発振と受振とを行い、前記コンピュータが、前記発振センサから発振されてそれら受振センサに受振された複数の弾性波の波形を収集する波形収集プロセスと、前記波形収集プロセスによって収集した波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求め、求めた波長と周波数とから表面波位相速度を算出する表面波位相速度算出プロセスと、前記表面波位相速度算出プロセスによって算出した表面波位相速度の表面波位相速度分布を前記表面波トモグラフィ解析を行うことで表示し、それによって前記セメント硬化物の内部に生じた空間を可視化する内部空間可視化プロセスとを実行する請求項６に記載の非破壊検出方法。
8. 前記非破壊検出方法では、所定の発振センサの近傍における前記鋼球ハンマーの打撃を所定時間内に所定回数行って第１〜第ｎ弾性波を発生させ、前記波形収集プロセスが、それら受振センサに受振された第１〜第ｎ弾性波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して表面波波形を抽出し、前記表面波位相速度算出プロセスが、前記波形収集プロセスによって抽出された前記表面波波形からそれら弾性波の波長と周波数とを求める請求項７に記載の非破壊検出方法。
9. 前記非破壊検出方法では、前記セメント硬化物の健全部に前記弾性波第１〜第ｎ検出センサを設置し、前記健全部を異なる直径を有する複数の鋼球ハンマーによって打撃し、それら鋼球ハンマーの打撃によって健全部における表面波の発振と受振とを行い、前記コンピュータが、前記発振センサから発振されてそれら受振センサに受振された前記健全部の複数の表面波の波形を収集する健全部波形収集プロセスと、前記発振センサから発振された表面波がそれら受振センサに達する時間を計測する到達時間計測プロセスと、前記到達時間計測プロセスによって計測した時間と前記発振センサからそれら受振センサまでの距離とを用いて該発振センサからそれら受振センサに達した表面波の伝播速度を算出する伝播速度算出プロセスと、前記健全部波形収集プロセスによって収集した波形から前記健全部におけるそれら表面波の周波数を求め、求めた周波数と前記伝播速度算出プロセスによって算出した伝播速度とから各鋼球ハンマーの打撃によって発生した弾性波の波長を各ハンマー毎に算出するハンマー波長算出プロセスとを実行する請求項７または８いずれかに記載の非破壊検出方法。
10. 前記非破壊検出方法では、前記伝播速度算出プロセスによって算出した伝播速度と前記健全部波形収集プロセスによって収集した波形から求めた周波数とを前記表面波トモグラフィ解析の初期モデルの初期値として使用する請求項９に記載の非破壊検出方法。
11. 前記非破壊検出方法では、前記健全部に設置された所定の発振センサの近傍における前記鋼球ハンマーの打撃を所定時間内に所定回数行って第１〜第ｎ表面波を発生させ、前記健全部波形収集プロセスが、それら受振センサに受振された第１〜第ｎ表面波の波形を重ね合わせて合成波形を生成し、生成した合成波形のうちの表面波成分の初動を示す振幅以外の不要合成波形を除去して前記健全部における表面波波形を抽出し、前記到達時間計測プロセスが、前記健全部波形収集プロセスによって抽出された前記健全部における表面波波形がそれら受振センサに達する時間を計測し、前記伝播速度算出プロセスが、前記健全部における表面波波形の伝播速度を算出し、前記ハンマー波長算出プロセスが、前記健全部における表面波波形から前記健全部におけるそれら表面波の周波数を求める請求項９または請求項１０に記載の非破壊検出方法。
12. 前記健全部波形収集プロセスでは、前記弾性波第１〜第ｎ検出センサを前記セメント硬化物の一方の表面に一方向へ等間隔で配置する請求項９ないし請求項１１いずれかに記載の非破壊検出方法。

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