JP6364742B2 - 構造物診断装置、構造物診断方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、構造物の劣化度を診断する構造物診断装置、構造物診断方法、及びプログラムに関する。

建築物などの構造物の劣化度を非破壊で検査することが望まれている。例えば非特許文献１には、非破壊検査法の一例として、浸透探傷法及び超音波探傷法が記載されている。浸透探傷法は、設備を構成する部材に蛍光材料を塗布し、構造上の欠陥である傷に浸透した蛍光材料を発光させた上で、目視でその傷を確認する方法である。超音波探傷法は、超音波を部材に照射して、部材の傷を同定する方法である。この方法は、正常箇所と傷の箇所とが、異なる音響インピーダンスを有することを利用したものである。傷の同定は、部材を伝播する超音波信号について、傷の箇所での反射波信号を機械電気変換子で受信することで行う。

やさしい非破壊検査技術、５ページ、１９９６年、工業調査会

上記した非破壊検査法は、構造上の欠陥が発生した後に、この欠陥を検知する方法である。一方、構造物の修繕計画を作成するためには、欠陥が発生する前の状態における構造物の劣化状態を判断できるようにすることが好ましい。

本発明の目的は、構造物に欠陥が生じる前に、その構造物の劣化状態を判断できるようにすることにある。

本発明によれば、構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成する共振状態情報取得手段と、
前記第１振幅における前記共振状態情報を、当該第１振幅における基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する判断手段と、
を備える構造物診断装置が提供される。

本発明によれば、構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得する共振状態情報取得手段と、
前記振幅の変化に対する前記共振状態情報の変化に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断する判断手段と、
を備え、
前記判断手段は、
前記共振状態情報が、特定の振幅を境に急激に変化する場合、または、前記特定の振幅で前記共振状態情報が、前記振幅を変数とした近似式から外れる場合、前記構造物が劣化していると判断する構造物診断装置が提供される。

本発明によれば、構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成し、
前記第１振幅における前記共振状態情報を、当該第１振幅における基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する構造物診断方法が提供される。

本発明によれば、構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、
前記振幅の変化に対する前記共振状態情報の変化に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断し、
前記共振状態情報が、特定の振幅を境に急激に変化する場合、または、前記特定の振幅で前記共振状態情報が、前記振幅を変数とした近似式から外れる場合、前記構造物が劣化していると判断する構造物診断方法が提供される。

本発明によれば、コンピュータに、
構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成する機能と、
前記第１振幅における前記共振状態情報を、当該第１振幅における基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する機能と、
を持たせるプログラムが提供される。

本発明によれば、コンピュータに、
構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得する機能と、
前記振幅の変化に対する前記共振状態情報の変化に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断する機能と、
前記共振状態情報が、特定の振幅を境に急激に変化する場合、または、前記特定の振幅で前記共振状態情報が、前記振幅を変数とした近似式から外れる場合、前記構造物が劣化していると判断する機能と、
を持たせるプログラムが提供される。

本発明によれば、構造物に欠陥が生じる前に、その構造物の劣化状態を判断できることができる。

第１の実施形態に係る構造物診断装置の機能構成を示すブロック図である。 加速度の確率密度分布の算出方法を説明するためのフローチャートである。 自由振動の定義を説明するための図である。 本実施形態の効果を説明するための図である。 第２の実施形態に係る構造物診断装置の機能構成を示すブロック図である。 構造物診断装置による第１の処理を説明するためのフローチャートである。 構造物診断装置による第２の処理を説明するためのフローチャートである。 図７を説明するための図である。 共振状態情報取得部及び判断部が劣化状態を判断するときのフローチャートである。 第３の実施形態における第１振幅Ａ０の定義方法を説明するためのフローチャートである。 劣化状態の判断方法を説明するためのフローチャートである。 第４の実施形態において、振動検出部による振動検出結果から、基準情報や共振状態情報を算出するための情報を生成する処理を示すフローチャートである。 第５の実施形態に係る構造物診断装置の機能構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

なお、以下に示す説明において、構造物診断装置１０の各構成要素は、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。構造物診断装置１０の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされたプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶メディア、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置には様々な変形例がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る構造物診断装置１０の機能構成を示すブロック図である。本実施形態に係る構造物診断装置１０は、共振状態情報取得部１１０及び判断部１２０を備えている。共振状態情報取得部１１０は、構造物で検出された振動のうち、予め定められた複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得する。判断部１２０は、取得した共振状態情報を、基準時期における上記した共振モードの共振状態を示す基準情報と比較することにより、構造物の状態、例えば劣化状態を判断する。以下、構造物の状態が劣化状態として説明を進める。

構造物は、例えばコンクリートを用いて建造されたもの、例えばビル、住宅、橋梁などの建築物である。ただし、構造物は、パイプラインや上下水道などの配管であってもよい。さらに構造物は、金属を用いて構築された構造物（例えば重機や建機などの機械）であってもよい。

構造物を伝播する振動は、構造物診断装置１０が有する加振手段によって構造物に加えられてもよいし、構造物が設置された環境に起因して構造物を伝播してくる振動であってもよい。前者の場合、加振手段は、周波数が可変である振動発生源と、この振動発生源を制御する制御部とを有している。振動発生源は、構造物に直接振動を伝播させるものであってもよいし、スピーカなど、流体を介して構造物に振動を伝播させるものであってもよい。そして制御部は、振動発生源が発生する振動の周波数を掃引する。後者の場合、構造物診断装置１０は、車両など、構造物の近くを通過する移動体に起因した振動を利用してもよい。車両に起因した振動を利用する場合、一般的に、重量が異なる複数種類の車両が構造物の近くを通過するため、構造物を伝播する振動の振幅は様々になる。このため、構造物診断装置１０は、複数の振幅の共振状態情報を得ることができる。

なお、構造物診断装置１０は、風などの自然エネルギーに起因した振動を利用してもよい。さらには、人手で構造物に振動を生成させてもよい。この場合、振動は、例えば構造物をハンマーなどで打撃することによって生成される。 また、構造物が配管である場合、振動は、配管の内部を流れる流体（例えば水）の圧力を急激に変動させることによっても、生成される。

構造物診断装置１０で使用される共振モードは、例えば一次共振モード（基本共振周波数における共振）であるが、高次の共振モード（例えば２次共振モードや３次共振モード）であってもよい。

共振状態情報は、例えば共振周波数、下記（１）式で算出される共振周波数の単位時間当たりの変化量Ｓ、下記（２）式で算出される共振尖鋭度Ｑである。

Ｓ＝Δｆ／Δｔ・・・（１）
ただし、Δｆは、ある測定時期における第１振幅での共振周波数と、その一つ前の測定時期における第１振幅での共振周波数との差である。
また、Δｔは、ある測定時期から、その一つ前の測定時期までの時間である。

Ｑ＝ｆ／Δｆａ・・・（２）
ただし、ｆは、上記した共振モードにおける共振周波数であり、Δｆａは、振幅が共振周波数の基準倍（ただし０超１未満、例えば半値）となる周波数と、共振周波数との差分である。

また、共振状態情報は、共振周波数における加速度の確率密度分布に基づいて定められてもよい。ここで、加速度の確率密度分布は、図２に示すように、振動加速度の時間依存性を示すデータを、加速度軸に投影し直したものであり、ある振動加速度をとる確率を示すものである。例えば、共振状態情報は、加速度の確率密度分布の変動係数（標準偏差を最大頻度で割った値）である。

なお、共振状態情報は上述した例に限定されるものではなく、構造物内における微細な欠陥に起因して変化するパラメータであれば、他の情報であってもよい。

構造物に、その構造物の共振周波数と同一の周波数成分を有する振動が加わった場合、図３に示すように、構造物に振動が加わらなくなっても、構造物の共振は継続するが、振幅は徐々に減衰していく。本実施形態では、構造物に振動が加わらなくなった後の振動を、共振周波数の振幅依存性を示すデータとして使用する。なお、以下の説明において、構造物に振動が加わらなくなった後の振動を、自由振動と記載する。

構造物には、亀裂などの劣化が発生する前に、微細な欠陥が生じている。そして、構造物の築年数ｔが増大していき、上記した微細な欠陥が蓄積されていくと、その構造物の剛性が低下していくため、図４に示すように、共振時の状態が変化していく。例えば共振状態情報が共振周波数である場合、同一振幅における共振周波数は、構造物が劣化するにつれて低くなっていく。また、共振状態情報が共振周波数の単位時間当たりの変化量である場合、同一振幅における共振周波数の単位時間当たりの変化量は、構造物が劣化するにつれて大きくなっていく。また、共振状態情報が共振尖鋭度Ｑである場合、共振尖鋭度Ｑは、構造物が劣化するにつれて小さくなっていく。

このため、本実施形態のように、ある時期の共振状態情報を、基準時期（例えば新築時）における上記した共振モードの共振状態を示す基準情報と比較すると、その時期における構造物の劣化状態を判断することができる。例えば共振状態情報が共振周波数又は共振尖鋭度Ｑである場合、判断部１２０は、基準時期における共振状態情報に対する、劣化状態の判断時期における共振状態情報の比が基準値以下になったときに、警告処理を行う。また、共振状態情報が共振周波数の単位時間当たりの変化量である場合、判断部１２０は、劣化状態の判断時期における共振状態情報の比が基準値以上になったときに、警告処理を行う。

なお、上記した例では、基準情報は、基準時期における共振状態を示している。ただし、基準情報は、これに限定されない。例えば基準情報は、シミュレーションなどを用いて算出された値であってもよい。

また、共振状態情報取得部１１０は、複数の振幅のそれぞれにおいて、共振状態情報を取得してもよい。この場合、共振状態情報の振幅依存性を示すデータ（例えば近似式）を算出することができる。そして共振状態情報取得部１１０は、この共振状態情報の振幅依存性を示すデータに基づいて、第１振幅における共振状態情報を算出することができる。この場合、共振状態情報取得部１１０が第１振幅における共振状態情報を直接得られない場合においても、判断部１２０は、構造物の劣化状況を判断することができる。

また、本実施形態において、判断部１２０は、以下のように処理すると、基準情報を用いなくても構造物の劣化状態を判断することができる。

構造物の劣化が進むと、共振状態情報の振幅依存性が変化する。このため、共振状態情報取得部１１０が、複数の振幅のそれぞれで共振状態情報を取得し、判断部１２０が、これら複数の振幅それぞれの共振状態情報に基づいて、共振状態情報の振幅依存性を判断すると、構造物の劣化状態を判断することができる。例えば、この共振状態情報が特定の振幅を境に急激に変化する場合や、特定の振幅で、共振状態情報が、振幅を変数とした近似式から外れる場合、判断部１２０は、構造物が劣化していると判断する。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る構造物診断装置１０の機能構成を示すブロック図である。本実施形態に係る構造物診断装置１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る構造物診断装置１０と同様の構成である。

まず、構造物診断装置１０は、振動検出部１３０、モード選択部１４０、第１振幅算出部１５０、及び情報記憶部１６０を備えている。

振動検出部１３０は、構造物に取り付けられており、構造物を伝播してきた振動を検出する。振動検出部１３０は、例えば加速度センサ、速度センサ、変位センサ等である。振動検出部１３０は、例えば圧電素子と、この圧電素子に生じる起電力を増幅する増幅回路を有している。なお、振動検出部１３０の構造物への設置箇所には、特に制限はない。

なお、振動検出部１３０は、非接触型の振動検出器、例えば、レーザドップラー振動計等であってもよい。振動検出部１３０が非接触型の振動検出器である場合、構造物の表面の凹凸が大きい場合、構造物が高温または低温である場合、構造物が小さい場合など、振動検出部１３０を構造物に設置できないような場合であっても、第１の実施形態に示した効果を得ることができる。また、分析対象の構造物が軽い場合、柔らかい場合など、振動検出部１３０を取り付けると構造物の共振状態が変化する場合においても、振動検出部１３０が非接触型の振動検出器にすると、振動検出部１３０の存在が振動の検出結果に影響を与えることを抑制できる。

なお、構造物が建造物である場合、振動検出部１３０は、壁、柱、梁、床、又は基礎などに取り付けられる。また、構造物が上下水道である場合、振動検出部１３０は、取水管、導水管、配水管、給水間、マンホール、消火栓、又は止水弁などに取り付けられる。

モード選択部１４０は、共振状態情報取得部１１０及び判断部１２０で用いられる振動モードを選択する。ここで振動モードには、例えばねじれ振動モード、横振動モード、および縦振動モードがある。本実施形態において、モード選択部１４０は、入力インターフェースを介してユーザから入力された情報に基づいて、振動モードを選択してもよい。

第１振幅算出部１５０は、共振状態情報取得部１１０及び判断部１２０で用いられる第１振幅を選択する。この第１振幅の選択方法については、後述する。

情報記憶部１６０は、振動検出部１３０の測定結果を記憶する。また、情報記憶部１６０は、モード選択部１４０による振動モードの選択結果、及び、第１振幅算出部１５０による第１振幅の選択結果も記憶する。

また情報記憶部１６０には、共振状態情報取得部１１０及び判断部１２０で用いられる共振モードの共振周波数の帯域を示す情報が、振動モード別に記憶されている。情報記憶部１６０が記憶している共振周波数は、例えば構造物の材料、形状、及び寸法に基づいて、例えばシミュレーションによって算出される。

そして、共振状態情報取得部１１０は、情報記憶部１６０が記憶している情報を用いて、共振状態情報や基準情報を算出する。情報記憶部１６０は、共振状態情報取得部１１０が算出した情報も記憶する。また判断部１２０は、情報記憶部１６０が記憶している情報を用いて劣化状態を判断する。情報記憶部１６０は、判断部１２０の判断結果も記憶する。

なお、構造物が橋梁など、道路の近くに設けられている場合、振動検出部１３０が検出する振動は、例えば車両がこの道路を通行するときに発生する。この場合、構造物診断装置１０は、構造物に振動を加える加振手段を有さなくてすむため、構造物診断装置１０のコストは低くなる。この効果は、構造物の数が増えるにつれて大きくなる。

図６は、構造物診断装置１０による第１の処理を説明するためのフローチャートである。本図に示す処理は、振動検出部１３０による振動検出結果から、基準情報や共振状態情報を算出するための情報を生成する処理である。本図に示す処理は、定期的に行われる。また、本図に示す例において、振動検出部１３０が検出する振動は、車両が構造物の近くを通行するときに発生する振動である。

本図に示す処理とは関係なく、振動検出部１３０は、振動を検出するたびに、測定された振動を示すチャート情報（振動測定データ）を生成し、情報記憶部１６０に記憶させる。この振動測定データは、例えば図３に示すように、振動検出部１３０が、振動を検出し始めてから、構造物に残存する共振（自由振動）を検出しなくなるまでの情報を含んでいる。そして、共振状態情報取得部１１０は、一定時間が経過するたびに、図６に示した処理を行う。

また、本図に示す処理を行う前に、モード選択部１４０は、共振状態情報取得部１１０及び判断部１２０で用いられるべき振動モードを特定する情報を情報記憶部１６０に記憶させている。

まず、共振状態情報取得部１１０は、情報記憶部１６０から、未処理の振動測定データを読み出し（ステップＳ１０）、読み出した振動測定データのうち、処理に用いられる振動測定データを抽出する（ステップＳ２０）。例えば振動が車両に起因していた場合、共振状態情報取得部１１０は、単独の車両による振動測定データを抽出する。この場合、共振状態情報取得部１１０は、例えば、基準時間内において振幅が基準値以上となるピークが一つのみの振動測定データを、単独の車両による振動測定データと判断する。

そして共振状態情報取得部１１０は、ステップＳ２０で抽出した振動測定データのそれぞれから、自由振動領域を抽出する（ステップＳ３０）。そして共振状態情報取得部１１０は、情報記憶部１６０から、モード選択部１４０によって特定された振動モードに対応する共振周波数の帯域を、読みだす。そして共振状態情報取得部１１０は、抽出した自由振動領域の情報から、例えばデジタルフィルタなどの周波数フィルタを用いて、共振周波数を含む帯域の情報を抽出する（ステップＳ４０）。この帯域の情報には、劣化度の判断に用いられる共振モードの情報が含まれている。そして共振状態情報取得部１１０は、抽出した帯域の情報を用いて、複数の振幅それぞれの共振周波数、共振尖鋭度Ｑ、ならびに確率密度分布を算出する。そして共振状態情報取得部１１０は、算出した各情報を、算出に用いられた振動測定データの測定時期を示す情報に対応付けて、情報記憶部１６０に記憶させる（ステップＳ５０）。

図７は、構造物診断装置１０による第２の処理を説明するためのフローチャートである。本図に示す処理は、構造物診断装置１０が基準情報を算出する処理である。図８は、図７を説明するための図である。図７に示す処理は、１回のみ行われる。

まず、共振状態情報取得部１１０は、情報記憶部１６０から、基準時期における、複数の振幅それぞれにおける共振周波数を読み出す（ステップＳ１１０）。この読み出したデータは、図８のｆ（ｔ０、Ａ）に示すように、離散的なデータである。そして共振状態情報取得部１１０は、読み出したデータを、近似式で近似し、この近似式を情報記憶部１６０に記憶させる（ステップＳ１２０）。

次いで第１振幅算出部１５０は、基準振幅Ａｓの基準倍となる振幅Ａ０を、第１振幅と定義する。基準振幅Ａｓが大きい場合（例えば測定された振幅の最大値を基準振幅Ａｓとした場合）、算出される共振状態情報の誤差が大きくなる可能性がある。この場合、上記した基準倍は、０超１未満の任意の数（例えば０．５以上０．９５以下）であるのが好ましい。

一方、図４に示した図から明らかなように、振幅が大きいほど、共振状態情報の変化は大きくなる。このため、例えば基準振幅Ａｓを小さく定めた場合（例えば測定された振幅の最小値を基準振幅Ａｓとした場合）は、第１振幅を基準振幅Ａｓより大きくするのが好ましい。この場合、基準倍は１超の数となる。

そして第１振幅算出部１５０は、算出した第１振幅Ａ０を情報記憶部１６０に記憶させる（ステップＳ１３０）。

そして共振状態情報取得部１１０は、基準時期における、算出した第１振幅Ａ０での共振周波数を、近似式を用いて特定し、情報記憶部１６０に記憶させる（ステップＳ１４０）。

図９は、共振状態情報取得部１１０及び判断部１２０が劣化状態を判断するときのフローチャートである。本図に示す処理は定期的に行われる。

まず、共振状態情報取得部１１０は、情報記憶部１６０から、劣化状態の判断時期における、複数の振幅それぞれにおける共振周波数を読み出す（ステップＳ２１０）。この読み出したデータは、図８のｆ（ｔ１、Ａ）に示すように、離散的なデータである。そして共振状態情報取得部１１０は、読み出したデータを、近似式で近似する（ステップＳ２２０）。そして、共振状態情報取得部１１０は、ステップＳ２２０で算出した近似式に、ステップＳ１３０で算出した第１振幅Ａ０を代入し、劣化状態の判断時期における、第１振幅Ａ０での共振周波数を算出し、情報記憶部１６０に記憶させる（ステップＳ２３０）。

そして判断部１２０は、ステップＳ２３０で算出した共振周波数と、ステップＳ１４０で算出した共振周波数を比較することにより、構造物の劣化状態を判断する（ステップＳ２４０）。

なお、共振状態情報が共振周波数の単位時間当たりの変化量である場合、共振状態情報取得部１１０は、ステップＳ１４０及びステップＳ２３０において、第１の実施形態に示した（１）式に従って変化量Ｓを算出する。また、共振状態情報が共振尖鋭度Ｑである場合、共振状態情報取得部１１０は、ステップＳ１４０及びステップＳ２３０において、第１の実施形態に示した（２）式に従って共振尖鋭度Ｑを算出する。さらに、共振状態情報が加速度の確率密度分布に基づいた情報である場合、ステップＳ１４０及びステップＳ２３０において、ステップＳ５０で算出した確率密度分布を用いて共振状態情報を算出する。

以上、本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

（第３の実施形態）
本実施形態に係る構造物診断装置１０は、振幅と共振周波数の相関を近似式で近似しない点を除いて、第２の実施形態に係る構造物診断装置１０と同様の構成である。

図１０は、本実施形態における第１振幅Ａ０の定義方法を説明するためのフローチャートである。ステップＳ１１０に示した処理は、第２の実施形態において図７を用いて説明した処理と同様である。次いで、第１振幅算出部１５０は、下記（３）式で定められる単位振幅あたりの共振周波数変化量ｆ´が基準値以上になるときの振幅を、第１振幅と定義する（ステップＳ１２２，Ｓ１３２）。

ｆ´＝Δｆ／ΔＡ・・・（３）
ただし、Δｆは、ある振幅における共振周波数の、共振周波数の最大値からの変化量であり、ΔＡは、Δｆを算出したときの振幅の、共振周波数が最大値をとるときの振幅からの変化量である。

その後の処理（ステップＳ１４０）は、第２の実施形態において図７を用いて説明した処理と同様である。

図１１は、本実施形態における劣化状態の判断方法を説明するためのフローチャートである。まず、共振状態情報取得部１１０は、情報記憶部１６０から、ステップＳ１３２において設定された第１振幅Ａ０に対応する共振周波数を読み出す（ステップＳ２１２）。次いで判断部１２０は、ステップＳ２１２で読み出した共振周波数と、ステップＳ１４０で算出した共振周波数を比較することにより、構造物の劣化状態を判断する（ステップＳ２４０）。

本実施形態によれば、近似式を用いなくても、第２の実施形態と同様の効果が得られる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る構造物診断装置１０は、複数の共振モード（例えば基本共振モードと一つの高次共振モード）について、図７，９に示した処理を行う点を除いて、第２の実施形態に係る構造物診断装置１０と同様の構成である。

図１２は、本実施形態に係る構造物診断装置１０において、振動検出部１３０による振動検出結果から、基準情報や共振状態情報を算出するための情報を生成する処理を示すフローチャートである。ステップＳ１０〜Ｓ３０に示す処理は、図６に示した処理と同様である。

自由振動領域を抽出した後、共振状態情報取得部１１０は、情報記憶部１６０から、モード選択部１４０によって特定された振動モードに対応する共振周波数の帯域を、読みだす。この情報は、例えば基本共振周波数の帯域を示す情報である。そして、読み出した情報に基づいて、高次（例えば２次又は３次）の高調波の帯域を算出する（ステップＳ３２）。

そして共振状態情報取得部１１０は、抽出した自由振動領域から、例えばデジタルフィルタなどの周波数フィルタを用いて、複数の共振モード別に、その共振モードの共振周波数を含む帯域の情報を抽出する（ステップＳ４２）。

そして共振状態情報取得部１１０は、複数の共振モード別に、複数の振幅それぞれの共振周波数、共振尖鋭度Ｑ、ならびに確率密度分布を算出する。そして共振状態情報取得部１１０は、算出した各情報を、算出に用いられた振動測定データの測定時期を示す情報に対応付けて、情報記憶部１６０に記憶させる（ステップＳ５０）。

そして、構造物診断装置１０は、図１２に示した処理で算出されたデータを用いて、複数の共振モード別に、図７，９に示した処理を行う。なお、本実施形態において、構造物診断装置１０は、図７，９と同様の処理の代わりに、図１０，１１と同様の処理を行ってもよい。

本実施形態によっても、第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、複数の共振モードを用いて劣化度の判断を行っているため、さらに高い確率で劣化度を判断することができる。

（第５の実施形態）
図１３は、第５の実施形態に係る構造物診断装置１０の機能構成を示すブロック図である。本実施形態に係る構造物診断装置１０は、振動検出部１３０を複数有している点を除いて、第２〜第４の実施形態のいずれかに係る構造物診断装置１０と同様の構成である。複数の振動検出部１３０は、測定対象となる構造物の互いに異なる部分に取り付けられている。

そして、共振状態情報取得部１１０及び判断部１２０は、複数の振動検出部１３０で測定されたデータを個別に処理する。モード選択部１４０及び第１振幅算出部１５０も、複数の振動検出部１３０で測定されたデータを個別に処理してもよい。

本実施形態によっても、第２〜第４の実施形態のいずれかと同様の効果が得られる。また、複数の振動検出部１３０を構造物のうち互いに異なる部分に取り付けているため、構造物の中で特定の部分の劣化が進行していても、この特定の部分で劣化が進行していることを見落とす可能性は低くなる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限られない。
１． 構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成する共振状態情報取得手段と、
前記第１振幅における前記共振状態情報を、基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する判断手段と、
を備える構造物診断装置。
２． 構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得する共振状態情報取得手段と、
前記共振状態情報に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断する判断手段と、
を備える構造物診断装置。
３． １．又は２．に記載の構造物診断装置において、
前記共振状態情報は、前記共振モードの共振周波数の単位時間当たりの変化量である構造物診断装置。
４． １．又は２．に記載の構造物診断装置において、
前記共振状態情報は、前記共振モードの共振周波数である構造物診断装置。
５． １．又は２．に記載の構造物診断装置において、
前記共振状態情報は、下記（１）式で算出される、前記共振モードの共振尖鋭度Ｑである構造物診断装置。
Ｑ＝ｆ／Δｆａ・・・（１）
ただし、ｆ：前記共振モードの共振周波数、Δｆａ：振幅が前記共振周波数の基準倍となる周波数と、前記共振周波数との差分。
６． １．〜５．のいずれか一つに構造物診断装置において、
複数の共振モードのそれぞれを前記特定の共振モードとする構造物診断装置。
７． １．に記載の構造物診断装置において、
前記基準情報は、基準時期における前記共振状態を示しており、
前記基準時期において、基準振幅を基準倍したときの振幅を、前記第１振幅と定義する第１振幅算出手段を備える構造物診断装置。
８． １．に記載の構造物診断装置において、
前記基準情報は、基準時期における前記共振状態を示しており、
前記基準時期において、下記（２）式で定められる単位振幅あたりの共振周波数変化量ｆ´が基準値以上になるときの振幅を、前記第１振幅と定義する第１振幅算出手段を備える構造物診断装置。
ｆ´＝Δｆ／ΔＡ・・・（２）
ただしΔｆ：前記特定モードにおける共振周波数の最大値、ΔＡ：共振周波数が最大値をとるときの振幅からの変化量。
９． １．〜８．のいずれか一つに記載の構造物診断装置において、
前記構造物は、コンクリートを用いて建造されている構造物診断装置。
１０． ９．に記載の構造物診断装置において、
前記構造物は橋梁である構造物診断装置。
１１． １．〜１０．のいずれか一つに記載の構造物診断装置において、
前記構造物は、道路の近くに設けられており、
前記振動は、車両が前記道路を通行するときに発生している構造物診断装置。
１２． 構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成し、
前記第１振幅における前記共振状態情報を、基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する構造物診断方法。
１３． 構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、
前記共振状態情報に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断する構造物診断方法。
１４． コンピュータに、
構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成する機能と、
前記第１振幅における前記共振状態情報を、基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する機能と、
を持たせるプログラム。
１５． コンピュータに、
構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得する機能と、
前記共振状態情報に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断する機能と、
を持たせるプログラム。

１０ 構造物診断装置
１１０ 共振状態情報取得部
１２０ 判断部
１３０ 振動検出部
１４０ モード選択部
１５０ 第１振幅算出部
１６０ 情報記憶部

Claims (16)

1. 構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成する共振状態情報取得手段と、
   前記第１振幅における前記共振状態情報を、当該第１振幅における基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する判断手段と、
   を備える構造物診断装置。
2. 構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得する共振状態情報取得手段と、
   前記振幅の変化に対する前記共振状態情報の変化に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断する判断手段と、
   を備え、
   前記判断手段は、
   前記共振状態情報が、特定の振幅を境に急激に変化する場合、または、前記特定の振幅で前記共振状態情報が、前記振幅を変数とした近似式から外れる場合、前記構造物が劣化していると判断する構造物診断装置。
3. 請求項１に記載の構造物診断装置において、
   前記共振状態情報取得手段は、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示す近似式を生成し、当該近似式を用いて、第１振幅における前記共振状態情報を生成する構造物診断装置。
4. 請求項１〜３いずれか一項に記載の構造物診断装置において、
   前記共振状態情報は、前記共振モードの共振周波数の単位時間当たりの変化量である構造物診断装置。
5. 請求項１〜３いずれか一項に記載の構造物診断装置において、
   前記共振状態情報は、前記共振モードの共振周波数である構造物診断装置。
6. 請求項１から３いずれか一項に記載の構造物診断装置において、
   前記共振状態情報は、下記（１）式で算出される、前記共振モードの共振尖鋭度Ｑである構造物診断装置。
   Ｑ＝ｆ／Δｆａ・・・（１）
   ただし、ｆ：前記共振モードの共振周波数、Δｆａ：振幅が前記共振周波数の基準倍となる周波数と、前記共振周波数との差分。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に構造物診断装置において、
   複数の共振モードのそれぞれを前記特定の共振モードとする構造物診断装置。
8. 請求項１又は３に記載の構造物診断装置において、
   前記基準情報は、基準時期における前記共振状態を示しており、
   前記基準時期において、基準振幅を基準倍したときの振幅を、前記第１振幅と定義する第１振幅算出手段を備える構造物診断装置。
9. 請求項１又は３に記載の構造物診断装置において、
   前記基準情報は、基準時期における前記共振状態を示しており、
   前記基準時期において、下記（２）式で定められる単位振幅あたりの共振周波数変化量ｆ´が基準値以上になるときの振幅を、前記第１振幅と定義する第１振幅算出手段を備える構造物診断装置。
   ｆ´＝Δｆ／ΔＡ・・・（２）
   ただしΔｆ：前記特定の共振モードにおける共振周波数の最大値からの変化量、ΔＡ：共振周波数が最大値をとるときの振幅からの変化量。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の構造物診断装置において、
    前記構造物は、コンクリートを用いて建造されている構造物診断装置。
11. 請求項１０に記載の構造物診断装置において、
    前記構造物は橋梁である構造物診断装置。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の構造物診断装置において、
    前記構造物は、道路の近くに設けられており、
    前記振動は、車両が前記道路を通行するときに発生している構造物診断装置。
13. 構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成し、
    前記第１振幅における前記共振状態情報を、当該第１振幅における基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する構造物診断方法。
14. 構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、
    前記振幅の変化に対する前記共振状態情報の変化に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断し、
    前記共振状態情報が、特定の振幅を境に急激に変化する場合、または、前記特定の振幅で前記共振状態情報が、前記振幅を変数とした近似式から外れる場合、前記構造物が劣化していると判断する構造物診断方法。
15. コンピュータに、
    構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得し、前記複数の振幅における共振状態情報に基づいて共振状態情報の振幅依存を示すデータを生成し、当該データに基づいて、第１振幅における前記共振状態情報を生成する機能と、
    前記第１振幅における前記共振状態情報を、当該第１振幅における基準となる前記共振状態を示す基準情報と比較することにより、前記構造物の劣化状態を判断する機能と、
    を持たせるプログラム。
16. コンピュータに、
    構造物で検出された振動のうち、複数の振幅における特定の共振モードの共振状態を示す共振状態情報を取得する機能と、
    前記振幅の変化に対する前記共振状態情報の変化に基づいて、前記構造物の劣化状態を判断する機能と、
    前記共振状態情報が、特定の振幅を境に急激に変化する場合、または、前記特定の振幅で前記共振状態情報が、前記振幅を変数とした近似式から外れる場合、前記構造物が劣化していると判断する機能と、
    を持たせるプログラム。

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