JP6431677B2 - 壁面不良検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、壁面の不良を検出できる壁面不良検査装置に関する。

タイル等壁面被覆物の剥離や浮き、あるいはコンクリートの不健全部分についての検査については、以下のような従来技術が知られている。

たとえば、特許文献１には、コンクリートの不健全部分を極めて高い精度で検出することを目的に、コンクリート構造物の表面に多角形のヘッドを当てながら移動させ、それによって発生する転打音の周波数の分布に対する、転打音の強さの変化を解析し、転打音の強さが他の部分より強い箇所を不健全部と判別するようにした発明が記載されている。これにより、転打音のピーク部分を容易に見つけることができ、この部分がコンクリート構造物の不件全部分であると、容易に判別することができるとされている。

また、特許文献２には、れんが覆工の目地切れを迅速、かつ的確に診断することを目的に、一定の打撃力で打撃可能な打撃装置を有し、打撃箇所近傍でフード付きマイクロホンを壁面に押し当て、打撃によって発生する壁面の振動を音波として収録し、その音波をウェーブレット変換し、その周波数特性、振幅特性に着目した分析を行う打音検査方法であって、打撃装置によってれんが覆工の壁面から得られる打撃音の最大強度、最大ピーク周波数を、れんが覆工の目地切れの程度を評価する指標とする、れんが覆工の目地切れ打音検査方法が開示されている。

特開２０１３−２５３９４７ 特開２００７−２４０３９５

上記した従来技術においては、転打音や打撃音の強度を周波数分布等において解析してコンクリートの不健全部やれんが覆工の目地切れを検出するようにしている。しかし、これら従来技術においては、転打音や打撃音等を周波数解析するための複雑な回路が必要であり、ノイズの混入状況によっては、必ずしも正確な検出結果が得られるとは限らない。本発明の目的は、複雑な信号解析等を必要とせず、簡単な検出回路により壁面不良の検出を可能とする壁面不良検査装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、壁面に衝撃を与える衝撃印加部と、前記衝撃印加部により与えられた衝撃により発生する音を集音する集音マイクと、前記集音マイクからのマイク信号が入力される第１バンドパスフィルタと、前記マイク信号が入力され、前記第１バンドパスフィルタの通過帯域とは異なる通過帯域を有する第２バンドパスフィルタと、前記第１バンドパスフィルタを通過したマイク信号を音響出力する第１音響出力部と、前記第２バンドパスフィルタを通過したマイク信号を音響出力する第２音響出力部と、を有する壁面不良検査装置を提供する。

本壁面不良検査装置によれば、壁面からの衝撃音が、第１バンドパスフィルタを通過した第１音響出力部からの音、および、第２バンドパスフィルタを通過した第２音響出力部からの音として別々に出力されるので、壁面不良に特徴的な音の有無を聞き分け易くなる。

前記第１音響出力部および前記第２音響出力部が、ステレオヘッドホンまたはステレオイヤホンであってもよく、前記ステレオヘッドホンまたは前記ステレオイヤホンの右チャンネルまたは左チャンネルの一方が前記第１音響出力部とすることができ、他方が前記第２音響出力部とすることができる。これにより、両音を両耳で比較聴音することができ、壁面不良に特徴的な音の有無を、より聞き分け易くすることができる。

前記第１バンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数として３ｋＨｚが例示でき、前記第２バンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数として５ｋＨｚが例示できる。また、壁面不良検査装置は、周辺ノイズを集音するノイズマイクと、前記ノイズマイクからのノイズ信号を利用して前記マイク信号に含まれるノイズをキャンセルするノイズキャンセラーと、をさらに有することができる。これにより、周辺ノイズを低減し、壁面不良に特徴的な音の有無を、さらに聞き分け易くすることができる。

壁面不良検査装置１００を示す機能ブロック図である。 壁面不良検査装置１００の衝撃印加部１０２および集音マイク１０４を示した外観写真である。 壁面不良がない場合のマイク信号を周波数解析したグラフである。 壁面不良がない場合のマイク信号が第１バンドパスフィルタ（中心周波数３ｋＨｚ）を通過した後を周波数解析したグラフである。 壁面不良がない場合のマイク信号が第２バンドパスフィルタ（中心周波数５ｋＨｚ）を通過した後を周波数解析したグラフである。 壁面不良がある場合のマイク信号を周波数解析したグラフである。 壁面不良がある場合のマイク信号が第１バンドパスフィルタ（中心周波数３ｋＨｚ）を通過した後を周波数解析したグラフである。 壁面不良がある場合のマイク信号が第２バンドパスフィルタ（中心周波数５ｋＨｚ）を通過した後を周波数解析したグラフである。

図１は、壁面不良検査装置１００を示す機能ブロック図である。壁面不良検査装置１００は、衝撃印加部１０２、集音マイク１０４、アンプ１０６、第１バンドパスフィルタ１０８、第２バンドパスフィルタ１１０、第１音響出力部１１２、第２音響出力部１１４を有する。

衝撃印加部１０２は、被検査体である壁面１２０に打撃、摩擦等の衝撃を与え、集音マイク１０４は、衝撃印加部１０２により与えられた衝撃により発生した壁面１２０からの音を集音する。アンプ１０６は、集音マイク１０４の出力信号を増幅し、増幅された集音マイク１０４の出力信号（以下「マイク信号」という。）は、第１バンドパスフィルタ１０８および第２バンドパスフィルタ１１０に入力される。第１音響出力部１１２は、第１バンドパスフィルタ１０８を通過したマイク信号を音響出力し、第２音響出力部１１４は、第２バンドパスフィルタ１１０を通過したマイク信号を音響出力する。なお、集音マイク１０４の出力信号が十分な出力レベルである場合、アンプ１０６による信号増幅は必要ない。すなわち、アンプ１０６は必須ではない。

第１バンドパスフィルタ１０８の通過帯域と、第２バンドパスフィルタ１１０の通過帯域とは異なる。たとえば、第１バンドパスフィルタ１０８の通過帯域の中心周波数を３ｋＨｚとし、第２バンドパスフィルタ１１０の通過帯域の中心周波数を５ｋＨｚとすることができる。また、第１音響出力部１１２および第２音響出力部１１４がステレオヘッドホンまたはステレオイヤホンであってもよく、ステレオヘッドホンまたはステレオイヤホンの右チャンネルまたは左チャンネルの一方を第１音響出力部１１２とし、他方を第２音響出力部１１４とすることができる。

本実施の形態の壁面不良検査装置１００によれば、壁面１２０に存在する不良を、簡便かつ、安価に検出することができる。すなわち、衝撃印加部１０２により壁面１２０に衝撃を与えることにより、壁面１２０から音が発生する。壁面１２０に貼られたタイルに浮きや剥がれ等の壁面不良があると、壁面１２０からの発生音には、壁面不良に起因する特徴的な音が含まれる。この壁面不良に起因する特徴的な音の有無を聞き分けることで、壁面不良の有無を検出することができる。壁面不良検査装置１００では、集音マイク１０４で集音したマイク信号を、通過帯域が異なる第１バンドパスフィルタ１０８および第２バンドパスフィルタ１１０に通して別々に音響出力するため、第１音響出力部１１２からの音響出力、つまり第１バンドパスフィルタ１０８を通過したマイク信号の音響出力と、第２音響出力部１１４からの音響出力、つまり第２バンドパスフィルタ１１０を通過したマイク信号の音響出力とを対比して聴くことができる。よって、壁面不良に起因する特徴音を聞き分け、壁面不良を簡便に検出することができる。

本実施の形態の壁面不良検査装置１００には、壁面不良に起因する特徴音を抽出するための周波数解析回路等、複雑な電子回路を備えない。壁面不良検査装置１００には、ごく一般的な電子回路である第１バンドパスフィルタ１０８および第２バンドパスフィルタ１１０を備えるのみであり、これにより、特徴音を際立たせようとするものである。よって、壁面不良検査装置１００を安価に構成することができる。

第１バンドパスフィルタ１０８の通過帯域の中心周波数を３ｋＨｚ、第２バンドパスフィルタ１１０の通過帯域の中心周波数を５ｋＨｚとする場合、壁面タイルの剥がれに起因する特徴音（ガリガリ聞こえる音）が以下のように聴こえる傾向にある。第１バンドパスフィルタ１０８（３ｋＨｚ）を通過したマイク信号の音響出力は、壁面タイルの剥がれに起因する特徴音が強調され、その有無を判別しやすい傾向にあるものの、周辺ノイズ（騒音）を多く含む傾向にある。一方、第２バンドパスフィルタ１１０（５ｋＨｚ）を通過したマイク信号の音響出力は、周辺ノイズが小さくなり、壁面タイルの剥がれに起因する特徴音が強調されるものの、正常部分でも発生するタイル目地に起因する音との判別が難しくなる傾向にある。よって、両音響出力を対比して聴くことで、壁面タイルの剥がれに起因する特徴音を、周辺ノイズの影響およびタイル目地に起因する正常音から分離して聞き分けることが容易になる。

第１音響出力部１１２および第２音響出力部１１４をステレオヘッドホンまたはステレオイヤホンとし、ステレオヘッドホンまたはステレオイヤホンの右チャンネルまたは左チャンネルの一方を第１音響出力部１１２、他方を第２音響出力部１１４とする場合、第１音響出力部１１２および第２音響出力部１１４からの音響出力を、夫々右耳および左耳で対比して聞き分けることができるので、より明瞭に、壁面不良に起因する特徴音を聞き分けることができる。

なお、壁面不良には、タイルの浮きや剥がれの他、壁面自体のヒビ、割れ、欠け等も含まれ、衝撃による発生音には、これら壁面不良の種類に応じた特徴音が含まれる。よって、特徴音を聞き分けることで、壁面不良の種類を特定することも可能である。

図２は、衝撃印加部１０２および集音マイク１０４を示した外観写真である。図２に示すように、本実施形態の壁面不良検査装置１００では、衝撃印加部１０２として、打撃を与える叩き用打診棒と摩擦を与えるこすり用打診棒の両方を備える。衝撃の種類により壁面不良に起因する特徴音が異なり、より容易に特徴音の有無が判定できる衝撃の種類を選択することができる。なお、図２に示す衝撃印加部１０２（叩き用打診棒およびこすり用打診棒）および集音マイク１０４は、レールに沿って水平方向に移動することができる。また、図２に示す衝撃印加部１０２および集音マイク１０４は、レールを含め、壁面１２０に沿って上下移動が可能である。これにより壁面１２０を上下左右にスキャンし、壁面１２０の全体を検査することができる。

図３〜図８は、マイク信号を周波数解析したグラフであり、図３〜図５は壁面不がない場合、図６〜図８は壁面不良がある場合を示す。また、図３および図６はバンドパスフィルタを通さない場合、図４および図７は第１バンドパスフィルタ１０８（中心周波数３ｋＨｚ）を通した場合、図５および図８は第２バンドパスフィルタ１１０（中心周波数５ｋＨｚ）を通した場合を示す。

図３および図６、図４および図７、図５および図８を対比すれば、２ｋＨｚ付近に、壁面不良に起因する特徴音のピーク（白抜き矢印で示す）が現れていることがわかる。また、５ｋＨｚ付近に、壁面不良が無い場合にも発生する、タイル目地に起因すると思われる正常音のピークも現れていることがわかる。

図６〜図８を参照すれば、バンドパスフィルタを通さない場合（図６）より、第１バンドパスフィルタ１０８（中心周波数３ｋＨｚ）を通した場合（図７）の方が、１．５ｋＨｚ以下の周辺ノイズに対する特徴音のレベルが高くなり、さらに、第２バンドパスフィルタ１１０（中心周波数５ｋＨｚ）を通した場合（図８）、周辺ノイズに対する特徴音のレベルが、より高くなることがわかる。一方、図８の場合、５ｋＨｚ付近にピークのある正常音のレベルが高くなり、壁面不良に起因する特徴音との聞き分けに障害となる可能性がある。以上のような、各バンドパスフィルタを通過した音の特徴を考慮すれば、壁面不良に起因する特徴音の聞き分けが容易になる。

なお、本実施の形態の壁面不良検査装置１００は、周辺ノイズを集音するノイズマイクと、ノイズマイクからのノイズ信号を利用してマイク信号に含まれるノイズをキャンセルするノイズキャンセラーと、をさらに有してもよい。この場合、１．５ｋＨｚ以下等に表れる周辺ノイズのレベルを下げ、壁面不良に起因する特徴音の聞き分けをより容易にすることができる。ノイズキャンセラーの構成として、ノイズマイクからの信号を逆相反転した反転信号を生成し、当該反転信号に適切なレベル調整および位相調整を施した後、マイク信号に重畳する構成が例示できる。その他、周知のノイズキャンセラーの構成を適用することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１００…壁面不良検査装置、１０２…衝撃印加部、１０４…集音マイク、１０６…アンプ、１０８…第１バンドパスフィルタ、１１０…第２バンドパスフィルタ、１１２…第１音響出力部、１１４…第２音響出力部、１２０…壁面。

Claims (3)

1. 壁面に衝撃を与える衝撃印加部と、
   前記衝撃印加部により与えられた衝撃により発生する音を集音する集音マイクと、
   前記集音マイクからのマイク信号が入力される第１バンドパスフィルタと、
   前記マイク信号が入力され、前記第１バンドパスフィルタの通過帯域とは異なる通過帯域を有する第２バンドパスフィルタと、
   前記第１バンドパスフィルタを通過したマイク信号を音響出力する第１音響出力部と、
   前記第２バンドパスフィルタを通過したマイク信号を音響出力する第２音響出力部と、
   を有し、
   前記第１音響出力部および前記第２音響出力部がステレオヘッドホンまたはステレオイヤホンであり、前記ステレオヘッドホンまたは前記ステレオイヤホンの右チャンネルまたは左チャンネルの一方が前記第１音響出力部であり、他方が前記第２音響出力部である壁面不良検査装置。
2. 前記第１バンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数が３ｋＨｚであり、前記第２バンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数が５ｋＨｚである
   請求項１に記載の壁面不良検査装置。
3. 周辺ノイズを集音するノイズマイクと、
   前記ノイズマイクからのノイズ信号を利用して前記マイク信号に含まれるノイズをキャンセルするノイズキャンセラーと、をさらに有する
   請求項１または請求項２に記載の壁面不良検査装置。