JP6933686B2 - Detection system, information processing device, and detection method - Google Patents

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本発明の実施形態は、検出システム、情報処理装置、および検出方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to detection systems, information processing devices, and detection methods.

例えば橋梁のような構造物の溶接部には、構造物の長期共用に伴い、疲労亀裂が生じることが知られている。
ここで、構造物の劣化を検出する種々の検出方法がこれまでにも提案されている。しかしながら、これら検出方法は、構造物の設置高さや状態などに関して種々の制約があり、構造物に生じる亀裂を簡便に検出することができない場合があった。
For example, it is known that fatigue cracks occur in welded portions of structures such as bridges due to long-term sharing of the structures.
Here, various detection methods for detecting the deterioration of the structure have been proposed so far. However, these detection methods have various restrictions on the installation height and state of the structure, and there are cases where cracks generated in the structure cannot be easily detected.

特開2010−54497号公報JP-A-2010-54497

内間満明、他5名、「熱赤外線計測法による鋼床版のUリブ滞水診断」、土木学会第64回年次学術講演会資料IV−340、平成21年9月、p.679−680Mitsuaki Uchima, 5 others, "U-rib water retention diagnosis of steel deck by thermal infrared measurement method", JSCE 64th Annual Academic Lecture Material IV-340, September 2009, p. 679-680

本発明が解決しようとする課題は、構造物に生じる亀裂を簡便に検出することができる検出システム、情報処理装置、および検出方法を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide a detection system, an information processing apparatus, and a detection method capable of easily detecting a crack generated in a structure.

実施形態の検出システムは、車両が走行する走行面を下方から支持する第1部材と、前記第1部材に対して前記走行面とは反対側に設けられたトラフリブである第2部材と、前記第2部材の前記第1部材に面する端部に沿って設けられ、前記第1部材と前記第2部材とを固定した溶接部とからなる構造物の状態を検出する検出システムであって、第1センサ群と、第2センサ群と、標定部とを持つ。前記第1センサ群は、前記溶接部が延びた方向に互いに離間して配置され、前記第2部材に取り付けられて前記第2部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のアコースティック・エミッション(AE)センサを含む。前記第2センサ群は、前記第1部材に取り付けられて前記第1部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のAEセンサを含む。前記標定部は、前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果と、前記第2センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果とを互いに区別して取り扱い、前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定と、前記第2センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定とを別々に行う。前記標定部は、前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果を用いて、前記第1部材の溶接個所から前記第1部材に進展する亀裂を検出する。 The detection system of the embodiment includes a first member that supports a traveling surface on which the vehicle travels from below, a second member that is a traffrib provided on the side opposite to the traveling surface with respect to the first member, and the above. A detection system provided along an end of a second member facing the first member and detecting the state of a structure composed of a welded portion in which the first member and the second member are fixed. It has a first sensor group, a second sensor group, and a control unit. The first sensor group is arranged so as to be separated from each other in the extending direction of the welded portion, and is attached to the second member to detect elastic waves transmitted to the second member, respectively. Includes sensors. The second sensor group includes a plurality of AE sensors attached to the first member and detecting elastic waves transmitted to the first member. The standardizing unit handles the detection results of the plurality of AE sensors included in the first sensor group and the detection results of the plurality of AE sensors included in the second sensor group separately from each other, and handles the detection results of the plurality of AE sensors included in the first sensor group separately. The determination of the source position of the elastic wave based on the detection results of the plurality of AE sensors included and the determination of the source position of the elastic wave based on the detection results of the plurality of AE sensors included in the second sensor group are separately performed. conduct. The standardizing portion detects a crack extending from a welded portion of the first member to the first member by using the detection results of a plurality of AE sensors included in the first sensor group.

ひとつの実施形態の橋梁構造物を示す断面図。Sectional drawing which shows the bridge structure of one Embodiment. 上記実施形態の鋼床版を示す断面斜視図。The cross-sectional perspective view which shows the steel deck slab of the said embodiment. 上記実施形態の鋼床版を別の角度から見た断面斜視図。A cross-sectional perspective view of the steel deck of the above embodiment as viewed from another angle. 上記実施形態の鋼床版の溶接部とその周囲を示す断面斜視図。FIG. 3 is a cross-sectional perspective view showing a welded portion of the steel deck of the above embodiment and its surroundings. 上記実施形態の検出システムのシステム構成を示すブロック図。The block diagram which shows the system configuration of the detection system of the said embodiment. 上記実施形態のAEセンサの配置例を示す図。The figure which shows the arrangement example of the AE sensor of the said embodiment. 上記実施形態の検出システムの検出結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the detection result of the detection system of the said embodiment. 上記実施形態の亀裂位置の標定方法を概念的に示す側面図。The side view which conceptually shows the method of locating a crack position of the said embodiment. 上記実施形態の亀裂進展限界曲線を示すグラフ。The graph which shows the crack growth limit curve of the said embodiment. 上記実施形態の亀裂の大きさと標定位置のばらつきとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the size of a crack of the said embodiment, and the variation of a locating position. 上記実施形態の設置パラメータθと標定位置のばらつきとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the installation parameter θ of the said embodiment, and the variation of a control position. 上記実施形態の信号処理部のシステム構成を示すブロック図。The block diagram which shows the system structure of the signal processing part of the said embodiment. 上記実施形態の弾性波の特性に関するパラメータを示す図。The figure which shows the parameter about the characteristic of the elastic wave of the said embodiment. 上記実施形態の劣化検出部のシステム構成を示すブロック図。The block diagram which shows the system structure of the deterioration detection part of the said embodiment. 上記実施形態の検出方法の流れの一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of the flow of the detection method of the said embodiment.

以下、実施形態の検出装置、検出システム、および検出方法を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。 Hereinafter, the detection device, the detection system, and the detection method of the embodiment will be described with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to configurations having the same or similar functions. Then, the duplicate description of those configurations may be omitted.

図1から図15を参照して、ひとつの実施形態について説明する。
本実施形態の検出システム1、検出装置2、および検出方法は、構造物の状態を検出するものである。なお本願で言う「構造物の状態」とは、劣化の状態や亀裂の状態などを含む広い意味で用いる。すなわち、本願で言う「構造物の状態を検出する」とは、劣化の有無、劣化の程度、亀裂の有無、亀裂の位置、亀裂の程度などの少なくともひとつを検出することを意味する。ここではまず、本実施形態の検出システム1、検出装置2、および検出方法が適用される構造物の一例について説明する。
One embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 15.
The detection system 1, the detection device 2, and the detection method of the present embodiment detect the state of the structure. The term "structure state" as used in the present application is used in a broad sense including a state of deterioration and a state of cracks. That is, "detecting the state of the structure" referred to in the present application means detecting at least one such as the presence / absence of deterioration, the degree of deterioration, the presence / absence of cracks, the position of cracks, and the degree of cracks. Here, first, an example of the detection system 1, the detection device 2, and the structure to which the detection method is applied will be described.

図1は、橋梁構造物10の一例を示す断面図である。
橋梁構造物10は、本実施形態の検出システム1、検出装置2、および検出方法が適用される「構造物」の一例である。なお本願で言う「橋梁」とは、河川や渓谷などの上に架設される構造物に限らず、地面よりも上方に設けられる種々の構造物(例えば高速道路の高架橋)などを広く含む。また、本実施形態の検出システム1、検出装置2、および検出方法が適用可能な構造物は、橋梁に限定されるものではなく、亀裂の発生または進展に伴い弾性波が発生する構造物であればよい。すなわち、本実施形態の検出システム1、検出装置2、および検出方法は、例えば道路とは関係のない構造物に適用されてもよい。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the bridge structure 10.
The bridge structure 10 is an example of the detection system 1, the detection device 2, and the “structure” to which the detection method of the present embodiment is applied. The term "bridge" as used in the present application is not limited to structures erected on rivers, valleys, etc., but broadly includes various structures (for example, viaducts on highways) provided above the ground. Further, the detection system 1, the detection device 2, and the structure to which the detection method of the present embodiment can be applied are not limited to bridges, and may be structures in which elastic waves are generated as cracks occur or grow. Just do it. That is, the detection system 1, the detection device 2, and the detection method of the present embodiment may be applied to, for example, a structure unrelated to a road.

図1に示すように、橋梁構造物10は、主桁11と、鋼床版12とを備える。
主桁11は、地面の上に設けられ、略鉛直方向に起立している。
鋼床版12は、主桁11の上に設置されて、車両Vが走行する走行面TSを形成している。鋼床版12は、主桁11によって下方から支持され、地面よりも高い位置に配置されている。
As shown in FIG. 1, the bridge structure 10 includes a main girder 11 and a steel deck 12.
The main girder 11 is provided on the ground and stands up substantially in the vertical direction.
The steel deck 12 is installed on the main girder 11 to form a traveling surface TS on which the vehicle V travels. The steel deck 12 is supported from below by the main girder 11 and is arranged at a position higher than the ground.

図2は、鋼床版12を示す断面斜視図である。
図2に示すように、鋼床版12は、デッキプレート21、舗装部22、トラフリブ(縦リブ)23、および横リブ24(図3参照)を備える。
FIG. 2 is a cross-sectional perspective view showing the steel deck 12.
As shown in FIG. 2, the steel deck 12 includes a deck plate 21, a pavement portion 22, a trafrib (vertical rib) 23, and a horizontal rib 24 (see FIG. 3).

デッキプレート21は、車両Vが走行する走行面TSの下方に広がり、走行面TSを下方から支持する。デッキプレート21は、「第1部材」の一例である。例えば、デッキプレート21は、走行面TSと略平行に広がる金属製の板部材である。 The deck plate 21 extends below the traveling surface TS on which the vehicle V travels, and supports the traveling surface TS from below. The deck plate 21 is an example of the “first member”. For example, the deck plate 21 is a metal plate member that extends substantially parallel to the traveling surface TS.

舗装部(舗装部材)22は、デッキプレート21の上面に設けられている。舗装部22は、例えばアスファルトなどで形成されている。舗装部22の上面は、車両Vが走行する走行面TSを形成している。なお、本願で言う「(第1部材が)走行面を下方から支持する」とは、例えば、走行面TSを形成した部材(例えば舗装部22)を第1部材が下方から支持する意味を含む。 The pavement portion (pavement member) 22 is provided on the upper surface of the deck plate 21. The pavement portion 22 is formed of, for example, asphalt. The upper surface of the pavement portion 22 forms a traveling surface TS on which the vehicle V travels. The phrase "(the first member) supports the traveling surface from below" in the present application includes, for example, the meaning that the first member supports the member (for example, the pavement portion 22) forming the traveling surface TS from below. ..

図3は、鋼床版12を斜め下方から見た断面斜視図である。
図3に示すように、トラフリブ23は、デッキプレート21の下方に設けられている。すなわち、トラフリブ23は、デッキプレート21に対して、走行面TSとは反対側に設けられている。トラフリブ23は、「第2部材」の一例である。トラフリブ23は、デッキプレート21を補強する補強部材である。例えば、トラフリブ23は、U字形の断面形状を有した金属製のリブ(Uリブ)である。トラフリブ23は、デッキプレート21の下面に取り付けられ、橋軸方向BDに沿って延びている。なお「橋軸方向」とは、橋梁構造物10が延びた方向であり、例えば橋梁構造物10を走る車両Vの走行方向に沿う方向である。
FIG. 3 is a cross-sectional perspective view of the steel deck 12 as viewed from diagonally below.
As shown in FIG. 3, the trafrib 23 is provided below the deck plate 21. That is, the traffrib 23 is provided on the side opposite to the traveling surface TS with respect to the deck plate 21. The trough rib 23 is an example of the “second member”. The trough rib 23 is a reinforcing member that reinforces the deck plate 21. For example, the traffrib 23 is a metal rib (U rib) having a U-shaped cross section. The trough rib 23 is attached to the lower surface of the deck plate 21 and extends along the bridge axial direction BD. The "bridge axis direction" is a direction in which the bridge structure 10 extends, for example, a direction along the traveling direction of the vehicle V traveling on the bridge structure 10.

詳しく述べると、トラフリブ23は、起立部26A,26Bと、水平部27とを含む。
一対の起立部26A,26Bは、それぞれ走行面TSとは交差する方向に沿う板部であり、走行面TSから離れる方向に延びている。例えば、一対の起立部26A,26Bは、走行面TSから離れるに従い、該起立部26A,26Bの間の間隔が徐々に狭くなるように互いに傾いている。例えば、起立部26A,26Bの各々の厚さ(板厚)は、デッキプレート21の厚さ(板厚)よりも薄い。また、起立部26A,26Bの各々の厚さ(板厚)は、例えば橋軸方向BDに略一定である。
More specifically, the trafrib 23 includes upright portions 26A, 26B and a horizontal portion 27.
Each of the pair of standing portions 26A and 26B is a plate portion along a direction intersecting the traveling surface TS, and extends in a direction away from the traveling surface TS. For example, the pair of standing portions 26A and 26B are tilted from each other so that the distance between the standing portions 26A and 26B gradually narrows as the distance from the traveling surface TS increases. For example, the thickness (plate thickness) of each of the standing portions 26A and 26B is thinner than the thickness (plate thickness) of the deck plate 21. Further, the thickness (plate thickness) of each of the standing portions 26A and 26B is substantially constant, for example, in the bridge axial direction BD.

水平部27は、走行面TSと略平行な板部である。水平部27は、一対の起立部26A,26Bの下端部の間に設けられ、起立部26A,26Bの下端部同士を接続している。トラフリブ23は、起立部26A,26Bと水平部27とが接続されることで、U字状に形成されている。 The horizontal portion 27 is a plate portion substantially parallel to the traveling surface TS. The horizontal portion 27 is provided between the lower ends of the pair of standing portions 26A and 26B, and connects the lower ends of the standing portions 26A and 26B to each other. The trough rib 23 is formed in a U shape by connecting the standing portions 26A and 26B and the horizontal portion 27.

一方で、横リブ24は、橋軸方向BDとは交差する(例えば略直交する)方向に沿う金属製の板部材である。横リブ24は、トラフリブ23が通される切欠き24aを有する。例えば、横リブ24は、デッキプレート21の下面およびトラフリブ23の起立部26A,26Bの側面に固定されている。 On the other hand, the lateral rib 24 is a metal plate member along a direction intersecting (for example, substantially orthogonal to) the bridge axis direction BD. The lateral rib 24 has a notch 24a through which the trafrib 23 is passed. For example, the lateral ribs 24 are fixed to the lower surface of the deck plate 21 and the side surfaces of the upright portions 26A and 26B of the trafrib 23.

次に、鋼床版12に設けられる溶接部28について説明する。
図3に示すように、鋼床版12は、デッキプレート21とトラフリブ23との間に溶接部28を有する。詳しく述べると、トラフリブ23の起立部26A,26Bの各々は、デッキプレート21に面する端部(上端部)26eを有する。溶接部28は、トラフリブ23の起立部26A,26Bの端部26aに沿って設けられている。溶接部28は、トラフリブ23が延びた方向に沿って、橋軸方向BDに延びている。溶接部28は、デッキプレート21の下面とトラフリブ23の起立部26A,26Bの端部26eとを固定(接合)している。
Next, the welded portion 28 provided on the steel deck 12 will be described.
As shown in FIG. 3, the steel deck 12 has a welded portion 28 between the deck plate 21 and the trough rib 23. More specifically, each of the upright portions 26A and 26B of the trafrib 23 has an end portion (upper end portion) 26e facing the deck plate 21. The welded portion 28 is provided along the end portions 26a of the upright portions 26A and 26B of the traffrib 23. The welded portion 28 extends in the bridge axial direction BD along the direction in which the traffrib 23 extends. The welded portion 28 fixes (joins) the lower surface of the deck plate 21 and the end portions 26e of the standing portions 26A and 26B of the traffrib 23.

図4は、鋼床版12の溶接部28とその周囲を示す。なお説明の便宜上、図4では断面部分に施すハッチングを省略している。
図4に示すように、トラフリブ23の起立部26A,26Bの端部26eは、傾斜部(傾斜面、ルート面)26iを含む。傾斜部26iは、起立部26A,26Bの端部26eにおいて、一対の起立部26A,26Bの外側部分に設けられている。傾斜部26iは、一対の起立部26A,26Bの外側に進むに従いデッキプレート21の下面から離れる方向に傾いている。このため、デッキプレート21の下面と、起立部26A,26Bの傾斜部26iとの間には、溶接部28が入り込む隙間が形成される。溶接部28の少なくとも一部は、デッキプレート21の下面と、起立部26A,26Bの傾斜部26iとの間に設けられている。
FIG. 4 shows the welded portion 28 of the steel deck 12 and its surroundings. For convenience of explanation, hatching applied to the cross-sectional portion is omitted in FIG.
As shown in FIG. 4, the end portions 26e of the upright portions 26A and 26B of the trafrib 23 include the inclined portion (inclined surface, root surface) 26i. The inclined portion 26i is provided on the outer portion of the pair of standing portions 26A and 26B at the end portions 26e of the standing portions 26A and 26B. The inclined portion 26i is inclined in a direction away from the lower surface of the deck plate 21 as it advances to the outside of the pair of standing portions 26A and 26B. Therefore, a gap into which the welded portion 28 enters is formed between the lower surface of the deck plate 21 and the inclined portion 26i of the standing portions 26A and 26B. At least a part of the welded portion 28 is provided between the lower surface of the deck plate 21 and the inclined portion 26i of the standing portions 26A and 26B.

ここで、上記溶接部28には、橋梁構造物10の長期共用に伴い、疲労亀裂C(以下、単に亀裂Cと言う。)が生じる可能性がある。この亀裂Cには、大きく分けて2つのパターンがある。図4中の(a)に示すように、第1のパターンの亀裂Cは、溶接部28のルート(根元部分)28aから溶接ビードに向けて進展する亀裂(ビード貫通亀裂)である。一方で、図4中の(b)に示すように、第2のパターンの亀裂Cは、溶接部28のルート28aからデッキプレート21に進展する亀裂(デッキプレート貫通亀裂)である。ここで、デッキプレート21の上面は、舗装部22によって覆われている。このため、デッキプレート21に進展する亀裂Cは、目視での確認が特に困難である。 Here, fatigue cracks C (hereinafter, simply referred to as cracks C) may occur in the welded portion 28 due to long-term sharing of the bridge structure 10. The crack C has two main patterns. As shown in FIG. 4A, the crack C of the first pattern is a crack (bead penetrating crack) extending from the root (root portion) 28a of the welded portion 28 toward the weld bead. On the other hand, as shown in FIG. 4B, the crack C in the second pattern is a crack extending from the root 28a of the welded portion 28 to the deck plate 21 (deck plate penetrating crack). Here, the upper surface of the deck plate 21 is covered with the pavement portion 22. Therefore, it is particularly difficult to visually confirm the crack C extending to the deck plate 21.

次に、本実施形態の検出システム1について説明する。
図5は、本実施形態の検出システム1のシステム構成を示すブロック図である。
図5に示すように、検出システム(劣化検出システム、劣化診断システム)1は、検出装置2、情報集約装置3、および情報処理装置4を含む。
Next, the detection system 1 of the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing a system configuration of the detection system 1 of the present embodiment.
As shown in FIG. 5, the detection system (deterioration detection system, deterioration diagnosis system) 1 includes a detection device 2, an information aggregation device 3, and an information processing device 4.

まず、検出装置2について説明する。
検出装置2は、橋梁構造物10に設置され、橋梁構造物10に生じる弾性波を検出するアコースティック・エミッション(AE:Acoustic Emission)方式の検出装置である。なお、AEとは、材料の疲労亀裂の発生、または疲労亀裂の進展に伴い材料の内部に弾性波が発生する現象である。AE方式の検出装置は、例えば、構造物の疲労亀裂の発生、または疲労亀裂の進展に伴い発生する弾性波を高感度センサによって検出し、検出された弾性波に基づき構造物の状態を検出する。
First, the detection device 2 will be described.
The detection device 2 is an acoustic emission (AE) type detection device installed in the bridge structure 10 and detecting elastic waves generated in the bridge structure 10. Note that AE is a phenomenon in which elastic waves are generated inside the material due to the occurrence of fatigue cracks in the material or the growth of fatigue cracks. The AE type detection device detects, for example, the occurrence of fatigue cracks in the structure or the elastic waves generated by the growth of the fatigue cracks by a high-sensitivity sensor, and detects the state of the structure based on the detected elastic waves. ..

詳しく述べると、本実施形態の検出装置2は、第1のAEセンサ群31、第2のAEセンサ群32、BPF(バンドパスフィルタ)33、ADC(アナログ−デジタル変換器)34、信号処理部35、および無線送信部36を有する。 More specifically, the detection device 2 of the present embodiment includes a first AE sensor group 31, a second AE sensor group 32, a BPF (bandpass filter) 33, an ADC (analog-digital converter) 34, and a signal processing unit. It has 35 and a wireless transmitter 36.

図6は、第1および第2のAEセンサ群31,32の配置例を示す。なお、図6中の(a)は、鋼床版12の平面図を示す。図6中の(b)は、鋼床版12の側面図を示す。図6中の(c)は、鋼床版12の断面図を示す。 FIG. 6 shows an arrangement example of the first and second AE sensor groups 31 and 32. Note that (a) in FIG. 6 shows a plan view of the steel deck 12. (B) in FIG. 6 shows a side view of the steel deck 12. FIG. 6C in FIG. 6 shows a cross-sectional view of the steel deck 12.

まず、第1のAEセンサ群31について説明する。
図6に示すように、第1のAEセンサ群31は、複数のAEセンサ41を含む。なお、図6中に実線で示す第1のAEセンサ群31は、例えばトラフリブ23の一方の起立部26Aに設けられた溶接部28の亀裂Cを検出するセンサ群である。なお、トラフリブ23の他方の起立部26Bに設けられた溶接部28の亀裂Cを検出するセンサ群については後述する。また、図6は、第1のAEセンサ群31に含まれる2つのAEセンサ41を代表して示す。なお、第1のAEセンサ群31は、例えば橋軸方向BDに所定の間隔で配置された3つ以上のAEセンサ41を含んでもよい。
First, the first AE sensor group 31 will be described.
As shown in FIG. 6, the first AE sensor group 31 includes a plurality of AE sensors 41. The first AE sensor group 31 shown by a solid line in FIG. 6 is, for example, a sensor group that detects a crack C in a welded portion 28 provided in one of the standing portions 26A of the trafrib 23. The sensor group for detecting the crack C in the welded portion 28 provided in the other upright portion 26B of the trafrib 23 will be described later. Further, FIG. 6 shows representatives of the two AE sensors 41 included in the first AE sensor group 31. The first AE sensor group 31 may include, for example, three or more AE sensors 41 arranged at predetermined intervals in the bridge axis direction BD.

ここで、本実施形態に係るAEセンサ41について説明する。
AEセンサ41は、圧電素子を有し、亀裂Cの発生部から伝わる弾性波(AE波)を検出し、電圧信号(AE信号)に変換して出力する。AE信号は、材料の破断が生じる前の兆候として検出される。このため、AE信号の発生頻度および信号強度は、材料の健全性を表す指標として有用である。例えば、AEセンサ41は、10kHz〜1MHzの範囲に感度を有する圧電素子を有する。なお、AEセンサ41は、前記周波数範囲内に共振ピークを持つ共振型、および共振を抑えた広帯域型などのいずれでもよい。また、AEセンサ41は、プリアンプを内蔵したプリアンプ型でもよく、またはこれら以外のものでもよい。AEセンサ41の検出素子自体は、電圧出力型、抵抗変化型、および静電容量型のいずれでもよく、またはこれら以外のものでもよい。なお、後述する第2のAEセンサ群32に含まれるAEセンサ42も、センサの構成および機能は、第1のAEセンサ群31のAEセンサ41と同様である。
Here, the AE sensor 41 according to the present embodiment will be described.
The AE sensor 41 has a piezoelectric element, detects an elastic wave (AE wave) transmitted from a crack C generation portion, converts it into a voltage signal (AE signal), and outputs it. The AE signal is detected as a sign before material breakage occurs. Therefore, the frequency of occurrence of the AE signal and the signal intensity are useful as indicators of the soundness of the material. For example, the AE sensor 41 has a piezoelectric element having a sensitivity in the range of 10 kHz to 1 MHz. The AE sensor 41 may be either a resonance type having a resonance peak within the frequency range, a broadband type in which resonance is suppressed, or the like. Further, the AE sensor 41 may be a preamplifier type having a built-in preamplifier, or may be other than these. The detection element itself of the AE sensor 41 may be any of a voltage output type, a resistance change type, and a capacitance type, or may be other than these. The AE sensor 42 included in the second AE sensor group 32, which will be described later, has the same sensor configuration and function as the AE sensor 41 of the first AE sensor group 31.

図6に示すように、第1のAEセンサ群31に含まれる複数のAEセンサ41は、それぞれトラフリブ23に取り付けられる。詳しく述べると、各AEセンサ41は、トラフリブ23の起立部26Aの側面に取り付けられ、起立部26Aに接する。これにより、各AEセンサ41は、亀裂Cからトラフリブ23の起立部26Aに伝わる弾性波を検出する。 As shown in FIG. 6, the plurality of AE sensors 41 included in the first AE sensor group 31 are attached to the trafrib 23, respectively. More specifically, each AE sensor 41 is attached to the side surface of the upright portion 26A of the trafrib 23 and comes into contact with the upright portion 26A. As a result, each AE sensor 41 detects an elastic wave transmitted from the crack C to the upright portion 26A of the trough rib 23.

複数のAEセンサ41は、橋軸方向BDに互いに離間して配置される。すなわち、複数のAEセンサ41は、溶接部28の延びた方向に互いに離間して配置される。なお、複数のAEセンサ41は、図6中の(b)に示すように、例えば同じ高さに配置される。なお、複数のAEセンサ41は、後述する図8に示すように、互いに異なる高さに配置されてもよい。また、AEセンサ41が取り付けられる場所は、トラフリブ23の起立部26Aに限られない。例えば、AEセンサ41は、トラフリブ23の水平部27に取り付けられてもよい。 The plurality of AE sensors 41 are arranged apart from each other in the bridge axial direction BD. That is, the plurality of AE sensors 41 are arranged apart from each other in the extending direction of the welded portion 28. As shown in FIG. 6B, the plurality of AE sensors 41 are arranged at the same height, for example. The plurality of AE sensors 41 may be arranged at different heights from each other as shown in FIG. 8 described later. Further, the place where the AE sensor 41 is attached is not limited to the standing portion 26A of the trafrib 23. For example, the AE sensor 41 may be attached to the horizontal portion 27 of the trafrib 23.

また、検出装置2は、トラフリブ23の他方の起立部26Bに設けられた溶接部28の亀裂Cを検出する複数のAEセンサ43を有してもよい。このAEセンサ43は、図6中の(c)に2点鎖線で示すように、例えば、トラフリブ23の起立部26Bの側面に取り付けられる。 Further, the detection device 2 may have a plurality of AE sensors 43 for detecting cracks C in the welded portion 28 provided in the other upright portion 26B of the trough rib 23. The AE sensor 43 is attached to, for example, the side surface of the upright portion 26B of the trough rib 23, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 6 (c).

次に、第2のAEセンサ群32について説明する。
図6に示すように、第2のAEセンサ群32は、複数のAEセンサ42を含む。図6では、第2のAEセンサ群32に含まれる4つのAEセンサ42を代表して示す。なお、第2のAEセンサ群32は、例えば橋軸方向BDに所定の間隔で配置されたより多くのAEセンサ42を含んでもよい。
Next, the second AE sensor group 32 will be described.
As shown in FIG. 6, the second AE sensor group 32 includes a plurality of AE sensors 42. In FIG. 6, four AE sensors 42 included in the second AE sensor group 32 are shown as representatives. The second AE sensor group 32 may include, for example, more AE sensors 42 arranged at predetermined intervals in the bridge axis direction BD.

図6に示すように、第2のAEセンサ群32に含まれる複数のAEセンサ42は、それぞれデッキプレート21に取り付けられる。詳しく述べると、各AEセンサ42は、デッキプレート21の下面に取り付けられ、デッキプレート21に接する。これにより、各AEセンサ42は、亀裂Cからデッキプレート21に伝わる弾性波を検出する。 As shown in FIG. 6, the plurality of AE sensors 42 included in the second AE sensor group 32 are attached to the deck plate 21, respectively. More specifically, each AE sensor 42 is attached to the lower surface of the deck plate 21 and is in contact with the deck plate 21. As a result, each AE sensor 42 detects an elastic wave transmitted from the crack C to the deck plate 21.

複数のAEセンサ42は、橋軸方向BD、および橋軸方向BDとは交差する(例えば略直交する)方向に互いに離間して配置される。すなわち、第2のAEセンサ群32に含まれるいくつかのAEセンサ42は、溶接部28の延びた方向に互いに離間して配置される。また、第2のAEセンサ群32に含まれるいくつかのAEセンサ42は、橋軸方向BDとは交差する(例えば略直交する)方向において、トラフリブ23の両側に分かれて配置される。なお以下では、橋軸方向BDとは交差する(例えば略直交する)方向を、単に「幅方向」と称する。 The plurality of AE sensors 42 are arranged apart from each other in a direction intersecting (for example, substantially orthogonal to) the bridge axial direction BD and the bridge axial direction BD. That is, some AE sensors 42 included in the second AE sensor group 32 are arranged apart from each other in the extending direction of the welded portion 28. Further, some AE sensors 42 included in the second AE sensor group 32 are separately arranged on both sides of the trafrib 23 in a direction intersecting (for example, substantially orthogonal to) the bridge axis direction BD. In the following, the direction that intersects (for example, substantially orthogonal to) the bridge axis direction BD is simply referred to as the "width direction".

ここで、説明の便宜上、図6中に示されたAEセンサ41,42において、第1のAEセンサ群31に含まれる2つのAEセンサ41を、第1AEセンサ41A、第2AEセンサ41Bと称する。また、第2のAEセンサ群32に含まれる4つのAEセンサ42を、第3AEセンサ42A、第4AEセンサ42B、第5AEセンサ42C、第6AEセンサ42Dと称する。 Here, for convenience of explanation, in the AE sensors 41 and 42 shown in FIG. 6, the two AE sensors 41 included in the first AE sensor group 31 are referred to as a first AE sensor 41A and a second AE sensor 41B. Further, the four AE sensors 42 included in the second AE sensor group 32 are referred to as a third AE sensor 42A, a fourth AE sensor 42B, a fifth AE sensor 42C, and a sixth AE sensor 42D.

図7は、検出システム1の実際の検出結果の一例を示す。すなわち、図7は、図6の配置例において第1および第2のAEセンサ群31,32に含まれるAEセンサ41,42によって検出された信号を解析し、AE発生頻度の検出結果を表示したものである。なお、図7中の(a)は、第2のAEセンサ群32(デッキプレート21に取り付けられたAEセンサ42)によるAE発生頻度の検出結果を示す。図7中の(a)では、図中の色が濃くなるほど、AE発生頻度が多いことを示す。一方で、図7中の(b)は、第1のAEセンサ群31(トラフリブ23に取り付けられたAEセンサ41)によるAE発生頻度の検出結果を示す。図7中の(b)では、図中の棒グラフが高いほど、AE発生頻度が多いことを示す。 FIG. 7 shows an example of the actual detection result of the detection system 1. That is, FIG. 7 analyzes the signals detected by the AE sensors 41 and 42 included in the first and second AE sensor groups 31 and 32 in the arrangement example of FIG. 6, and displays the detection result of the AE occurrence frequency. It is a thing. Note that FIG. 7A shows the detection result of the AE occurrence frequency by the second AE sensor group 32 (AE sensor 42 attached to the deck plate 21). In FIG. 7A, the darker the color in the figure, the higher the frequency of AE occurrence. On the other hand, (b) in FIG. 7 shows the detection result of the AE occurrence frequency by the first AE sensor group 31 (AE sensor 41 attached to the trafrib 23). In FIG. 7B, the higher the bar graph in the figure, the higher the frequency of AE occurrence.

上述したように、溶接部28に亀裂Cが発生すると、弾性波が発生する。この弾性波は、亀裂Cからデッキプレート21およびトラフリブ23にそれぞれ伝播する。ここで、橋梁構造物10には、走行面TSを走行する車両Vからノイズが加わる場合がある。また、亀裂Cの進展方向や溶接の溶け込み状態の違いなどによって、弾性波がより強く伝播する方向が異なる場合がある。
ここで、本発明者らの研究によって、デッキプレート21に取り付けられたAEセンサ42では検出できない弾性波についても、トラフリブ23にAEセンサ41を設置することで、検出することができることが見出された。すなわち、図7に示すように、デッキプレート21に取り付けられたAEセンサ42では弾性波が検出されていない複数個所でも、トラフリブ23に取り付けられたAEセンサ41によって、亀裂Cに伴う弾性波を検出することができることが分かった。すなわち、トラフリブ23にAEセンサ41を設置すると、亀裂Cの検出精度を高めることができることが見出された。
As described above, when a crack C is generated in the welded portion 28, an elastic wave is generated. This elastic wave propagates from the crack C to the deck plate 21 and the trough rib 23, respectively. Here, noise may be added to the bridge structure 10 from the vehicle V traveling on the traveling surface TS. Further, the direction in which the elastic wave propagates more strongly may differ depending on the growth direction of the crack C, the penetration state of the weld, and the like.
Here, according to the research by the present inventors, it has been found that even elastic waves that cannot be detected by the AE sensor 42 attached to the deck plate 21 can be detected by installing the AE sensor 41 on the trough rib 23. rice field. That is, as shown in FIG. 7, the AE sensor 41 attached to the trough rib 23 detects the elastic wave associated with the crack C even at a plurality of places where the AE sensor 42 attached to the deck plate 21 does not detect the elastic wave. It turns out that it can be done. That is, it was found that the detection accuracy of the crack C can be improved by installing the AE sensor 41 on the traffrib 23.

次に、亀裂Cの位置を標定する方法について説明する。
本実施形態では、第1のAEセンサ群31に含まれる互いに隣り合う2つのAEセンサ41A,41Bの検出結果を用いて、亀裂Cの位置が標定される。なお本願で言う「標定する」とは、例えばセンサの検出結果に基づいて、対象物の位置などを求める(算出する、特定する)ことを意味する。
Next, a method of defining the position of the crack C will be described.
In the present embodiment, the position of the crack C is defined by using the detection results of two AE sensors 41A and 41B adjacent to each other included in the first AE sensor group 31. The term "positioning" as used in the present application means to obtain (calculate, specify) the position of an object or the like based on, for example, the detection result of the sensor.

図8は、亀裂Cの位置を標定する方法を概念的に示す側面図である。
図8に示すように、本実施形態では、弾性波の発生源位置(亀裂Cの位置)は、2つのAEセンサ41A,41Bが弾性波を検出した時刻の時間差と、トラフリブ23における弾性波の伝播速度と、溶接部28の位置とに基づき、標定される。
FIG. 8 is a side view conceptually showing a method of defining the position of the crack C.
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, the source position of the elastic wave (the position of the crack C) is the time difference between the times when the two AE sensors 41A and 41B detect the elastic wave and the elastic wave in the trough rib 23. It is standardized based on the propagation speed and the position of the weld 28.

詳しく述べると、図8中に示す破線の曲線は、2つのAEセンサ41A,41Bを焦点とする双曲線51である。すなわち、双曲線51の線上に位置する各点では、双曲線51に対する2つのAEセンサ41A,41Bからの距離の差が一定である。言い換えると、トラフリブ23における弾性波の伝播速度をvとし、第1AEセンサ41Aが弾性波を検出した時刻(t)と第2AEセンサ41Bが弾性波を検出した時刻(t)との間の時間差(t−t)をΔtとすると、双曲線51は、v×Δtが一定となる点を連ねた線である。なお本願で言う「センサが弾性波を検出した時刻」とは、「センサに弾性波が到達した時刻」と読み替えられてもよい。 More specifically, the dashed line curve shown in FIG. 8 is a hyperbola 51 having two AE sensors 41A and 41B as focal points. That is, at each point located on the line of the hyperbola 51, the difference in distance from the two AE sensors 41A and 41B with respect to the hyperbola 51 is constant. In other words, the propagation velocity of the elastic wave in the trafrib 23 is v, and it is between the time when the first AE sensor 41A detects the elastic wave (t 1 ) and the time when the second AE sensor 41B detects the elastic wave (t 2 ). Assuming that the time difference (t 1 − t 2 ) is Δt, the double curve 51 is a line connecting points where v × Δt is constant. The "time when the sensor detects the elastic wave" in the present application may be read as "the time when the elastic wave arrives at the sensor".

ここで、亀裂Cは、溶接部28に生じるものと見做すことができる。また、溶接部28は、トラフリブ23の端部26eに沿って、直線状に設けられている。このため、図8に示すように、双曲線51と溶接部28との交点(交差部)52は、1点のみが定まる。この双曲線51と溶接部28とが交わる交点52を、弾性波の発生源位置(亀裂Cの位置)として標定することができる。これにより、溶接部28から離れた場所にAEセンサ41が設置されても、亀裂Cの位置を正確に標定することができる。 Here, the crack C can be regarded as occurring in the welded portion 28. Further, the welded portion 28 is provided in a straight line along the end portion 26e of the traffrib 23. Therefore, as shown in FIG. 8, only one point is determined at the intersection (intersection) 52 between the hyperbola 51 and the welded portion 28. The intersection 52 where the hyperbola 51 and the welded portion 28 intersect can be defined as the source position of the elastic wave (the position of the crack C). As a result, even if the AE sensor 41 is installed at a position away from the welded portion 28, the position of the crack C can be accurately located.

ここで、材料中を伝わる弾性波の伝播速度vは、その材料(材質)の体積弾性率をκ(Pa)、密度をρ(kg/m)とすると、

Figure 0006933686
と表すことができる。
また、3次元体の場合は、せん断弾性率をGとすると、
Figure 0006933686
と表すことができる。
これは、材料中を伝わる弾性波の伝播速度vは、その材料固有の物性値で決まることを意味する。このため、材料に対して弾性波の伝播速度vを予め計算しておき、ルックアップテーブルを用意しておくことができる。すなわち、亀裂Cの位置標定の計算において伝播速度vを選択する場合に、上記ルックアップテーブルを参照することで、材料に応じた伝播速度を適切に選択することができる。 Here, the propagation velocity v of elastic waves propagating in a material is such that the bulk modulus of the material (material) is κ (Pa) and the density is ρ 0 (kg / m 3 ).
Figure 0006933686
It can be expressed as.
In the case of a three-dimensional body, assuming that the shear modulus is G,
Figure 0006933686
It can be expressed as.
This means that the propagation velocity v of the elastic wave propagating in the material is determined by the physical property value peculiar to the material. Therefore, the propagation velocity v of the elastic wave can be calculated in advance for the material, and a look-up table can be prepared. That is, when the propagation velocity v is selected in the calculation of the position orientation of the crack C, the propagation velocity according to the material can be appropriately selected by referring to the above lookup table.

次に、AEセンサ41の配置位置と、亀裂Cの検出精度との関係を説明する。
ここで、本実施形態で検出すべき亀裂Cの大きさは、例えば最小で3mmである。この3mmという数値は、亀裂進展限界曲線から求めることができる。すなわち、亀裂の進展と応力の関係は、亀裂形状パラメータをa[mm]、応力範囲をΔσ[MPa]、下限応力拡大係数範囲をΔKth[MPa/m0.5]、材料によって決まる補正係数をFとすると、次の亀裂進展限界曲線で表すことができる。

Figure 0006933686
Next, the relationship between the arrangement position of the AE sensor 41 and the detection accuracy of the crack C will be described.
Here, the size of the crack C to be detected in this embodiment is, for example, 3 mm at the minimum. This value of 3 mm can be obtained from the crack growth limit curve. That is, regarding the relationship between crack growth and stress, the crack shape parameter is a [mm], the stress range is Δσ [MPa], the lower limit stress intensity factor range is ΔK th [MPa / m 0.5 ], and the correction coefficient determined by the material is F. Then, it can be represented by the following crack growth limit curve.
Figure 0006933686

図9は、上記式(3)に基づく亀裂進展限界曲線を示す。
図9に示すように、亀裂Cの大きさと応力の関係が上記曲線以下であれば、亀裂Cは、進展しない。ここで、デッキプレート21の下面において想定される最大の応力範囲は、30MPaである。このため、3mm未満の亀裂Cは、進展しないものと見做すことができる。言い換えると、3mm以上の亀裂Cを検出することができると、橋梁構造物10の劣化の状況を精度良く検出することができる。
FIG. 9 shows a crack growth limit curve based on the above equation (3).
As shown in FIG. 9, if the relationship between the size of the crack C and the stress is equal to or less than the above curve, the crack C does not grow. Here, the maximum stress range assumed on the lower surface of the deck plate 21 is 30 MPa. Therefore, a crack C of less than 3 mm can be regarded as not growing. In other words, if a crack C of 3 mm or more can be detected, the state of deterioration of the bridge structure 10 can be detected with high accuracy.

またここで、亀裂Cの大きさと標定位置のばらつきとの関係を説明する。
図10は、亀裂Cの大きさと、弾性波の発生源の標定位置のばらつき(標定誤差)との関係を示す。なお、図10中の(a)は、大きさが3mmの亀裂Cの一例を示す。図10中の(b)は、弾性波の発生源の標定位置のばらつきの分布を示す。
Further, here, the relationship between the size of the crack C and the variation in the orientation position will be described.
FIG. 10 shows the relationship between the size of the crack C and the variation in the localization position of the source of the elastic wave (imposition error). Note that FIG. 10A shows an example of a crack C having a size of 3 mm. (B) in FIG. 10 shows the distribution of variations in the orientation position of the source of elastic waves.

図10中の(a)に示すように、亀裂Cから発生する弾性波は、亀裂Cがある程度大きい場合、亀裂Cの両端部e1,e2からそれぞれ発生する。ここで仮に、弾性波の発生源の標定位置のばらつきが3mmよりも大きいと、亀裂Cの両端部e1,e2を含む範囲で標定位置がばらつくため、3mm以上の亀裂Cであるのか、3mm未満の亀裂Cであるのかの判定が困難になる場合がある。一方で、弾性波の発生源の標定位置のばらつきが3mmよりも小さいと、亀裂Cの一方の端部e1から放出される弾性波と、亀裂Cの他方の端部e2から放出される弾性波とを区別して検出することができる。このため、弾性波の発生源の標定位置のばらつきが3mmよりも小さいと、3mm以上の大きさの亀裂Cをより確実に発見することができる。 As shown in FIG. 10A, elastic waves generated from the crack C are generated from both ends e1 and e2 of the crack C when the crack C is large to some extent. Here, if the variation in the control position of the source of the elastic wave is larger than 3 mm, the control position varies within the range including both ends e1 and e2 of the crack C, so that the crack C is 3 mm or more or less than 3 mm. It may be difficult to determine whether or not the crack C is. On the other hand, when the variation in the control position of the source of the elastic wave is smaller than 3 mm, the elastic wave emitted from one end e1 of the crack C and the elastic wave emitted from the other end e2 of the crack C. Can be detected separately. Therefore, if the variation in the orientation position of the source of the elastic wave is smaller than 3 mm, the crack C having a size of 3 mm or more can be found more reliably.

次に、弾性波の発生源の標定位置のばらつきを3mmよりも小さくするためのAEセンサ41の配置位置について説明する。
ここで、再び図8を参照し、延長線L1、基準線L2、設定パラメータθを定義する。延長線L1は、隣り合う2つのAEセンサ41A,41Bを通る直線を延長した線である。基準線L2は、溶接部28が延びた方向に沿う線である。例えば、基準線L2は、第1AEセンサ41Aを通り、溶接部28と略平行(走行面TSと略平行)な線である。設定パラメータθは、延長線L1と基準線L2との間の角度である。ここで、本発明者らは、設置パラメータθの違いによって、弾性波の発生源の標定位置のばらつきが変化することを見出した。
Next, the arrangement position of the AE sensor 41 for making the variation of the control position of the source of the elastic wave smaller than 3 mm will be described.
Here, referring to FIG. 8 again, the extension line L1, the reference line L2, and the setting parameter θ are defined. The extension line L1 is a line extending a straight line passing through two adjacent AE sensors 41A and 41B. The reference line L2 is a line along the direction in which the welded portion 28 extends. For example, the reference line L2 is a line that passes through the first AE sensor 41A and is substantially parallel to the welded portion 28 (approximately parallel to the traveling surface TS). The setting parameter θ is an angle between the extension line L1 and the reference line L2. Here, the present inventors have found that the variation in the orientation position of the source of elastic waves changes depending on the difference in the installation parameter θ.

図11は、設置パラメータθと標定位置のばらつきとの関係を示す。なお、図11中の(a)は、設置パラメータθの変化による標定位置のばらつきの変化を概念的に示す。図11中の(b)は、設置パラメータθを変化させた場合の標定位置のばらつきの変化のシミュレーション結果である。 FIG. 11 shows the relationship between the installation parameter θ and the variation in the orientation position. Note that (a) in FIG. 11 conceptually shows the change in the variation in the orientation position due to the change in the installation parameter θ. FIG. 11B is a simulation result of a change in the variation in the orientation position when the installation parameter θ is changed.

図11中の(a)に示すように、設置パラメータθが変化すると、溶接部28に対する双曲線51の交差角度が変化する。このため、設置パラメータθが変化すると、弾性波の発生源位置の標定位置のばらつきが変化する。 As shown in (a) in FIG. 11, when the installation parameter θ changes, the intersection angle of the hyperbola 51 with respect to the welded portion 28 changes. Therefore, when the installation parameter θ changes, the variation in the control position of the source position of the elastic wave changes.

図11中の(b)は、図6の配置例に基づいてモンテカルロシミュレーションを行い、設置パラメータθに対する弾性波の発生源の標定位置のばらつきを求めた結果である。なお、シミュレーション条件は、xを400mm、yを100mm、試行回数を34000回とした。また、弾性波の発生源位置は、x=0、x=100、x=200の3通りについて計算した。 FIG. 11B is a result of performing a Monte Carlo simulation based on the arrangement example of FIG. 6 to obtain the variation in the localization position of the elastic wave generation source with respect to the installation parameter θ. The simulation conditions were x 1 set to 400 mm, y 1 set to 100 mm, and the number of trials set to 34,000. Moreover, the source position of the elastic wave was calculated for three ways of x = 0, x = 100, and x = 200.

図11中の(b)に示すように、上記シミュレーションの結果、弾性波の発生源位置に関わらず、設置パラメータθが20度よりも小さい場合に、弾性波の発生源の標定位置のばらつきが3mmよりも小さくなることが見出された。すなわち、−20度<θ<20度の関係を満たすように2つのAEセンサ41A,41Bが配置されると、弾性波の発生源の標定位置のばらつきを3mmよりも小さくすることができる。 As shown in FIG. 11B, as a result of the above simulation, when the installation parameter θ is smaller than 20 degrees regardless of the position of the source of the elastic wave, the variation of the control position of the source of the elastic wave varies. It was found to be smaller than 3 mm. That is, when the two AE sensors 41A and 41B are arranged so as to satisfy the relationship of −20 degrees <θ <20 degrees, the variation in the control position of the source of the elastic wave can be made smaller than 3 mm.

以上を纏めると、−20度<θ<20度の関係を満たすように2つのAEセンサ41A,41Bが配置されると、弾性波の発生源の標定位置のばらつきを3mmよりも小さくすることができる。弾性波の発生源の標定位置のばらつきを3mmよりも小さくすることができると、3mm以上の亀裂Cをより確実に検出することができる。3mm以上の亀裂Cをより確実に検出することができると、橋梁構造物10の劣化の状況をより正確に検出することができる。 Summarizing the above, when two AE sensors 41A and 41B are arranged so as to satisfy the relationship of -20 degrees <θ <20 degrees, the variation in the control position of the elastic wave source can be made smaller than 3 mm. can. If the variation in the orientation position of the source of elastic waves can be made smaller than 3 mm, cracks C of 3 mm or more can be detected more reliably. If the crack C of 3 mm or more can be detected more reliably, the state of deterioration of the bridge structure 10 can be detected more accurately.

次に、再び図5を参照し、検出装置2のBPF33、ADC34、信号処理部35、および無線送信部36について説明する。 Next, with reference to FIG. 5 again, the BPF 33, the ADC 34, the signal processing unit 35, and the wireless transmission unit 36 of the detection device 2 will be described.

BPF(バンドパスフィルタ)33は、第1および第2のAEセンサ群31,32と、ADC34との間に設けられる。第1および第2のAEセンサ群31,32のAEセンサ41,42から出力された電圧信号は、BPF33に入力され、信号帯域以外のノイズ成分が除去される。 The BPF (bandpass filter) 33 is provided between the first and second AE sensor groups 31 and 32 and the ADC 34. The voltage signals output from the AE sensors 41 and 42 of the first and second AE sensor groups 31 and 32 are input to the BPF 33, and noise components other than the signal band are removed.

ADC(アナログ−デジタル変換器)34は、BPF33と信号処理部35との間に設けられる。BPF33を通った信号は、ADC34に入力される。ADC34に入力された信号は、離散化された波形データとして信号処理部35に入力される。 The ADC (analog-to-digital converter) 34 is provided between the BPF 33 and the signal processing unit 35. The signal that has passed through the BPF 33 is input to the ADC 34. The signal input to the ADC 34 is input to the signal processing unit 35 as discretized waveform data.

信号処理部(信号処理回路)35は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)によって形成されている。例えば不揮発性のFPGAによって信号処理部35が形成されると、待機時の消費電力を抑えることができる。なお、信号処理部35は、専用のLSIによって形成されてもよい。 The signal processing unit (signal processing circuit) 35 is formed by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array). For example, when the signal processing unit 35 is formed by the non-volatile FPGA, the power consumption during standby can be suppressed. The signal processing unit 35 may be formed by a dedicated LSI.

図12は、信号処理部35のシステム構成を示すブロック図である。
図12に示すように、信号処理部35は、時間情報生成部61、波形整形フィルタ62、ゲート生成回路63、特徴量抽出部64、到達時刻決定部65、送信データ生成部66、および内部メモリ67を備える。
FIG. 12 is a block diagram showing a system configuration of the signal processing unit 35.
As shown in FIG. 12, the signal processing unit 35 includes a time information generation unit 61, a waveform shaping filter 62, a gate generation circuit 63, a feature amount extraction unit 64, an arrival time determination unit 65, a transmission data generation unit 66, and an internal memory. 67 is provided.

時間情報生成部61は、水晶発振器などのクロック源からの信号に基づき、検出装置2の電源投入時からの累積の時刻情報を生成する。例えば、時間情報生成部61は、クロックのエッジをカウントするカウンタを含み、カウンタのレジスタの値を時刻情報とする。 The time information generation unit 61 generates cumulative time information from the time when the power of the detection device 2 is turned on, based on a signal from a clock source such as a crystal oscillator. For example, the time information generation unit 61 includes a counter that counts the edge of the clock, and uses the value of the register of the counter as the time information.

詳しく述べると、カウンタのレジスタは、所定のビット長bを有する。所定のビット長bは、時刻分解能をdt、測定継続時間をyとすると、

Figure 0006933686
の関係を満たす整数である。
すなわち、ビット長bは、時刻分解能dtと、測定継続時間yとから決定される。 More specifically, the counter register has a predetermined bit length b. For the predetermined bit length b, where the time resolution is dt and the measurement duration is y,
Figure 0006933686
It is an integer that satisfies the relationship of.
That is, the bit length b is determined from the time resolution dt and the measurement duration y.

また、時刻分解能dtは、橋梁構造物10の材質(例えばトラフリブ23の材質)に基づく弾性波の伝播速度をv、位置標定精度をdrとすると、

Figure 0006933686
の関係から求められる。
すなわち、時刻分解能dtは、弾性波の伝播速度vと、位置標定精度drとから決定される。言い換えると、位置標定精度drに基づいてビット長bを決定することで、位置標定精度drを任意の範囲で設定することができ、必要かつ十分な位置標定を実現することができる。 Further, the time resolution dt is determined by assuming that the propagation velocity of the elastic wave based on the material of the bridge structure 10 (for example, the material of the trafrib 23) is v and the position positioning accuracy is dr.
Figure 0006933686
It is required from the relationship of.
That is, the time resolution dt is determined from the propagation velocity v of the elastic wave and the position positioning accuracy dr. In other words, by determining the bit length b based on the position orientation accuracy dr, the position orientation accuracy dr can be set in an arbitrary range, and necessary and sufficient position orientation can be realized.

例えば、対象となる構造物が鉄製であるとすると、弾性波の伝播速度v=5950[m/s]となる。弾性波の発生源の位置標定精度を3mm、測定継続年数を100年とすると、
dt=0.50[μsec]となる。
これにより、b≧53ビットとなる。
For example, assuming that the target structure is made of iron, the propagation velocity of the elastic wave is v = 5950 [m / s]. Assuming that the accuracy of positioning the source of elastic waves is 3 mm and the number of years of measurement continuation is 100 years,
dt = 0.50 [μsec].
As a result, b ≧ 53 bits.

ここで、一般的な無線モジュールの送信パケットは、バイト(Byte)単位でデータ送信が行われる。このため、ビット長bは、上記式(4)を満たす8の倍数となる。すなわち、ビット長b≧56ビット=7バイトとすることで、汎用の無線モジュールを使用することが可能となる。 Here, the transmission packet of a general wireless module is subjected to data transmission in byte units. Therefore, the bit length b is a multiple of 8 that satisfies the above equation (4). That is, by setting the bit length b ≧ 56 bits = 7 bytes, it is possible to use a general-purpose wireless module.

波形整形フィルタ62は、ADC34と、ゲート生成回路63との間に設けられる。ADC34から信号処理部35に入力された信号(波形データ)は、波形整形フィルタ62に通される。波形整形フィルタ62を通された信号は、ゲート生成回路63および特徴量抽出部64に入力される。 The waveform shaping filter 62 is provided between the ADC 34 and the gate generation circuit 63. The signal (waveform data) input from the ADC 34 to the signal processing unit 35 is passed through the waveform shaping filter 62. The signal passed through the waveform shaping filter 62 is input to the gate generation circuit 63 and the feature amount extraction unit 64.

ゲート生成回路63は、一連の持続波形を抽出する。ゲート生成回路63は、例えばエンベロープ検出器とコンパレータとを含む。例えば、ゲート生成回路63は、検出されたエンベロープが所定の閾値以上の場合に、H(High)となるゲート信号を出力する。一方で、ゲート生成回路63は、検出されたエンベロープが前記閾値を下回る場合に、L(Low)となるゲート信号を出力する。 The gate generation circuit 63 extracts a series of continuous waveforms. The gate generation circuit 63 includes, for example, an envelope detector and a comparator. For example, the gate generation circuit 63 outputs a gate signal of H (High) when the detected envelope is equal to or greater than a predetermined threshold value. On the other hand, the gate generation circuit 63 outputs a gate signal that becomes L (Low) when the detected envelope falls below the threshold value.

特徴量抽出部64は、「抽出部」の一例である。特徴量抽出部64は、ゲート生成回路63から出力されるゲート信号がHの場合に、波形データを処理し、弾性波の波形形状の特徴量(波形形状を特徴付けるパラメータ)を抽出する。波形形状の特徴量は、「弾性波の特性に関する情報」の一例である。特徴量抽出部64は、各弾性波において、例えば、信号の振幅、エネルギー、立ち上がり時間、持続時間、周波数、ゼロクロスカウント数などの少なくとも1つの値を、波形形状の特徴量として抽出する。なお本願で言う「ある内容(例えば弾性波の特性)に関する情報」とは、前記内容を直接に含む情報でもよく、または予め設定される演算処理または判定処理などが行われることで前記内容が抽出可能な情報でもよい。 The feature amount extraction unit 64 is an example of the “extraction unit”. When the gate signal output from the gate generation circuit 63 is H, the feature amount extraction unit 64 processes the waveform data and extracts the feature amount (parameters that characterize the waveform shape) of the waveform shape of the elastic wave. The feature amount of the waveform shape is an example of "information on the characteristics of elastic waves". The feature amount extraction unit 64 extracts at least one value such as signal amplitude, energy, rise time, duration, frequency, and zero cross count number as the feature amount of the waveform shape in each elastic wave. The "information about a certain content (for example, characteristics of elastic waves)" referred to in the present application may be information that directly includes the content, or the content is extracted by performing a preset arithmetic processing or determination processing. It may be possible information.

図13は、弾性波の特性に関するパラメータの具体例を示す。
図13に示すように、「信号の振幅」は、例えば、弾性波のなかで最大振幅Aの値である。「エネルギー」は、例えば、各時点において振幅を二乗したものを時間積分した値である。なお、「エネルギー」の定義は、上記例に限定されず、例えば波形の包絡線を用いて近似されたものでもよい。「立ち上がり時間」は、例えば、弾性波がゼロ値から予め設定される所定値を超えて立ち上がるまでの時間T1である。「持続時間」は、例えば、弾性波の立ち上がり開始から振幅が予め設定される値よりも小さくなるまでの時間T2である。「周波数」は、弾性波の周波数である。「ゼロクロスカウント数」は、例えば、ゼロ値を通る基準線BLを弾性波が横切る回数である。
FIG. 13 shows a specific example of parameters related to the characteristics of elastic waves.
As shown in FIG. 13, the “signal amplitude” is, for example, the value of the maximum amplitude A in the elastic wave. The "energy" is, for example, a value obtained by time-integrating the square of the amplitude at each time point. The definition of "energy" is not limited to the above example, and may be approximated by using, for example, a waveform envelope. The “rise time” is, for example, the time T1 from the zero value until the elastic wave rises beyond a preset predetermined value. The “duration” is, for example, the time T2 from the start of the rise of the elastic wave until the amplitude becomes smaller than the preset value. "Frequency" is the frequency of elastic waves. The "zero cross count number" is, for example, the number of times an elastic wave crosses a reference line BL passing through a zero value.

特徴量抽出部64は、各AEセンサ41,42の検出結果に基づき、各AEセンサ41,42における弾性波の波形形状の特徴量を抽出する。特徴量抽出部64は、抽出された各AEセンサ41,42における波形形状の特徴量に関する情報を、送信データ生成部66に送る。 The feature amount extraction unit 64 extracts the feature amount of the waveform shape of the elastic wave in each AE sensor 41, 42 based on the detection result of each AE sensor 41, 42. The feature amount extraction unit 64 sends information regarding the feature amount of the waveform shape in each of the extracted AE sensors 41 and 42 to the transmission data generation unit 66.

一方で、図12に示すように、到達時刻決定部65は、上記時間情報生成部61から、時刻情報を受け取る。また、到達時刻決定部65は、ゲート生成回路63から、AE信号の有無を示すゲート信号を受け取る。そして、到達時刻決定部65は、時間情報生成部61から受け取る時刻情報と、ゲート生成回路63から受け取る上記ゲート信号とに基づき、弾性波の到達時刻情報を生成する。例えば、到達時刻決定部65は、ゲート信号の立ち上がりエッジが発生したときの時刻情報を弾性波の到達時刻とする。
到達時刻決定部65は、各AEセンサ41,42の検出結果に基づき、各AEセンサ41,42に対する弾性波の到達時刻を算出する。到達時刻決定部65は、算出された各AEセンサ41,42に対する弾性波の到達時刻に関する情報を、送信データ生成部66に送る。
On the other hand, as shown in FIG. 12, the arrival time determination unit 65 receives the time information from the time information generation unit 61. Further, the arrival time determination unit 65 receives a gate signal indicating the presence or absence of the AE signal from the gate generation circuit 63. Then, the arrival time determination unit 65 generates the arrival time information of the elastic wave based on the time information received from the time information generation unit 61 and the gate signal received from the gate generation circuit 63. For example, the arrival time determination unit 65 uses the time information when the rising edge of the gate signal is generated as the arrival time of the elastic wave.
The arrival time determination unit 65 calculates the arrival time of the elastic wave for each AE sensor 41, 42 based on the detection result of each AE sensor 41, 42. The arrival time determination unit 65 sends the calculated information regarding the arrival time of the elastic wave to each of the AE sensors 41 and 42 to the transmission data generation unit 66.

送信データ生成部66は、特徴量抽出部64から受け取る各AEセンサ41,42における波形形状の特徴量に関する情報と、到達時刻決定部65から受け取る各AEセンサ41,42に対する弾性波の到達時刻に関する情報とを関連付けて(対応付けして)、送信するための一群のAEデータを生成する。生成されたAEデータは、内部メモリ67に保存される。内部メモリ67は、例えばデュアルポートRAMである。なお、生成されたAEデータは、内部メモリ67に保存されずに、直接に無線送信部36(図5参照)に送られてもよい。 The transmission data generation unit 66 relates to information regarding the feature amount of the waveform shape in each AE sensor 41, 42 received from the feature amount extraction unit 64, and regarding the arrival time of the elastic wave for each AE sensor 41, 42 received from the arrival time determination unit 65. Generates a set of AE data for transmission by associating (associating) with information. The generated AE data is stored in the internal memory 67. The internal memory 67 is, for example, a dual port RAM. The generated AE data may be directly sent to the wireless transmission unit 36 (see FIG. 5) without being stored in the internal memory 67.

次に、図5を参照し、無線送信部36について説明する。
無線送信部(無線送信回路)36は、例えば、アンテナと、高周波信号を生成する無線モジュールとを含む。無線送信部36は、予め設定された所定のタイミングで、AEデータを無線送信する。無線送信部36は、「出力部」および「送信部」のそれぞれ一例である。無線送信部36は、AEセンサ41,42の出力から得られる情報を外部に出力する。なお、「AEセンサの出力から得られる情報」とは、AEセンサから出力される電圧信号そのものでもよく、または前記電圧信号に対して予め設定されたノイズ処理、演算処理または判定処理などが施されたものでもよい。また、後述する劣化検出部72が検出装置2内に設けられる場合、無線送信部36が出力する「AEセンサの出力から得られる情報」とは、橋梁構造物10の劣化の有無または劣化の程度に関する情報を含んでもよい。
Next, the wireless transmission unit 36 will be described with reference to FIG.
The radio transmission unit (radio transmission circuit) 36 includes, for example, an antenna and a radio module that generates a high frequency signal. The wireless transmission unit 36 wirelessly transmits AE data at a predetermined timing set in advance. The wireless transmission unit 36 is an example of each of the “output unit” and the “transmission unit”. The wireless transmission unit 36 outputs information obtained from the outputs of the AE sensors 41 and 42 to the outside. The "information obtained from the output of the AE sensor" may be the voltage signal itself output from the AE sensor, or the voltage signal may be subjected to preset noise processing, arithmetic processing, determination processing, or the like. It may be the one. Further, when the deterioration detection unit 72 described later is provided in the detection device 2, the “information obtained from the output of the AE sensor” output by the wireless transmission unit 36 is the presence or absence of deterioration or the degree of deterioration of the bridge structure 10. May include information about.

本実施形態では、無線送信部36は、AEセンサ41,42の出力から得られる情報として、各AEセンサ41,42における弾性波の波形形状の特徴量に関する情報と、各AEセンサ41,42に対する弾性波の到達時刻に関する情報とを関連付けて送信する。 In the present embodiment, the wireless transmission unit 36 receives information on the feature amount of the waveform shape of the elastic wave in each AE sensor 41, 42 and information on each AE sensor 41, 42 as information obtained from the output of the AE sensors 41, 42. It is transmitted in association with information on the arrival time of elastic waves.

次に、情報集約装置3と、情報処理装置4とについて説明する。
図5に示すように、情報集約装置3は、無線受信部(無線受信回路)71を有する。無線受信部71は、例えば、アンテナと、高周波信号を処理する無線モジュールとを含む。情報集約装置3は、1つの橋梁構造物10に例えば1つ設けられる。また、無線受信部71は、図示しないストレージDBを有する。無線受信部71は、橋梁構造物10に設置される1つ以上の検出装置2から上記AEデータを受信し、受信したAEデータをストレージDBに保存する。
Next, the information aggregation device 3 and the information processing device 4 will be described.
As shown in FIG. 5, the information aggregation device 3 has a wireless receiving unit (radio receiving circuit) 71. The radio receiver 71 includes, for example, an antenna and a radio module that processes high frequency signals. For example, one information aggregation device 3 is provided in one bridge structure 10. Further, the wireless receiving unit 71 has a storage DB (not shown). The wireless reception unit 71 receives the AE data from one or more detection devices 2 installed in the bridge structure 10, and stores the received AE data in the storage DB.

情報処理装置4は、例えば、橋梁構造物10を管理する団体の管理事務所に設置される電子機器(例えばサーバ)である。情報処理装置4は、劣化検出部72を有する。劣化検出部72の各機能部の全部または一部は、例えば、情報処理装置4のプロセッサ(例えばCPU(Central Processing Unit))によってプログラムが実行されることによって実現される。なおこれに代えて、劣化検出部72の各機能部の全部または一部は、情報処理装置4に含まれるハードウェア(例えばLSI(Large Scale Integration))によって形成されてもよい。 The information processing device 4 is, for example, an electronic device (for example, a server) installed in a management office of an organization that manages the bridge structure 10. The information processing device 4 has a deterioration detection unit 72. All or part of each functional unit of the deterioration detection unit 72 is realized, for example, by executing a program by a processor (for example, a CPU (Central Processing Unit)) of the information processing device 4. Instead of this, all or a part of each functional unit of the deterioration detection unit 72 may be formed by hardware (for example, LSI (Large Scale Integration)) included in the information processing device 4.

図14は、劣化検出部72のシステム構成を示すブロック図である。
図14に示すように、劣化検出部72は、位置標定部81、閾値設定部82、および劣化診断部83を備える。
FIG. 14 is a block diagram showing a system configuration of the deterioration detection unit 72.
As shown in FIG. 14, the deterioration detection unit 72 includes a position setting unit 81, a threshold value setting unit 82, and a deterioration diagnosis unit 83.

位置標定部81は、「標定部」の一例であり、弾性波の発生源位置を標定する。詳しく述べると、位置標定部81は、無線受信部71のストレージDB内のAEデータ群を、予め設定される所定のタイミングで読み込む。位置標定部81は、各AEセンサ41,42における弾性波の波形形状の特徴量に関する情報を比較することで、各AEセンサ41,42が検出した弾性波が互いに同一であるか否かを判定する。すなわち、位置標定部81は、各AEセンサ41,42(例えばAEセンサ41A,41B)で検出された弾性波の信号の振幅、エネルギー、立ち上がり時間、持続時間、周波数、ゼロクロスカウント数などの少なくとも1つ(例えば2つ以上)を比較することで、各AEセンサ41,42(例えばAEセンサ41A,41B)が検出した弾性波が同一であるか否かを判定する。 The position positioning unit 81 is an example of a “positioning unit” and determines the position of the source of elastic waves. More specifically, the position setting unit 81 reads the AE data group in the storage DB of the wireless receiving unit 71 at a predetermined timing set in advance. The position determining unit 81 determines whether or not the elastic waves detected by the AE sensors 41 and 42 are the same as each other by comparing the information regarding the feature amount of the waveform shape of the elastic waves in the AE sensors 41 and 42. do. That is, the position setting unit 81 has at least one of the amplitude, energy, rise time, duration, frequency, zero cross count number, etc. of the elastic wave signal detected by each AE sensor 41, 42 (for example, AE sensors 41A, 41B). By comparing one (for example, two or more), it is determined whether or not the elastic waves detected by each AE sensor 41, 42 (for example, AE sensor 41A, 41B) are the same.

位置標定部81は、複数のAEセンサ41(または複数のAEセンサ42)における弾性波の波形形状の特徴量の類似度(波形形状の類似度)が予め設定された所定の範囲内である場合に、複数のAEセンサ41(または複数のAEセンサ42)が検出した弾性波が同一の弾性波であると判定し、その弾性波の発生源位置を標定する。なお、弾性波の類似度の判定は、トラフリブ23に取り付けられたAEセンサ41と、デッキプレート21に取り付けられたAEセンサ42とでは別々に行われる。これは、トラフリブ23の板厚とデッキプレート21の板厚とが異なるため、AEセンサ41に入力される弾性波の波形形状と、AEセンサ42に入力される波形形状とが異なるためである。 When the degree of similarity (similarity of the waveform shape) of the feature amount of the waveform shape of the elastic wave in the plurality of AE sensors 41 (or the plurality of AE sensors 42) is within a predetermined range set in advance in the position setting unit 81. In addition, it is determined that the elastic waves detected by the plurality of AE sensors 41 (or the plurality of AE sensors 42) are the same elastic waves, and the position of the source of the elastic waves is defined. The determination of the similarity of elastic waves is performed separately for the AE sensor 41 attached to the trough rib 23 and the AE sensor 42 attached to the deck plate 21. This is because the thickness of the trough rib 23 and the thickness of the deck plate 21 are different, so that the waveform shape of the elastic wave input to the AE sensor 41 is different from the waveform shape input to the AE sensor 42.

具体的には、位置標定部81は、図8を参照して上述したように、例えば2つのAEセンサ41A,41Bが弾性波を検出した時刻の時間差と、トラフリブ23における弾性波の伝播速度と、溶接部28の位置とに基づき、弾性波の発生源位置を標定する。すなわち、位置標定部81は、図8における双曲線51と溶接部28との交点52を、弾性波の発生源位置として標定する。 Specifically, as described above with reference to FIG. 8, the position setting unit 81 has, for example, the time difference between the times when the two AE sensors 41A and 41B detect the elastic wave, and the propagation speed of the elastic wave in the trough rib 23. , The position of the source of the elastic wave is determined based on the position of the welded portion 28. That is, the position positioning portion 81 positions the intersection 52 between the hyperbola 51 and the welded portion 28 in FIG. 8 as the source position of the elastic wave.

また、位置標定部81は、位置標定に伴うノイズ処理を行う。位置標定部81は、予め設定される所定のアルゴリズムに基づいてノイズを除去するノイズ除去部の一例である。例えば、位置標定部81は、ノイズ処理の判定基準となる閾値を、閾値設定部82から受け取る。閾値設定部82に格納される閾値は、ユーザーによって変更可能である。位置標定部81は、位置標定結果により、所定の閾値の範囲外から生じていると判定された弾性波をノイズと見做す。このようにノイズ除去においては、所定の閾値に基づき、ノイズであるか、意味のある信号であるかが判断される。このため、サーバ側でノイズ処理を行うことで、閾値条件を柔軟に変更することができる。すなわち、設置状況や測定対象物の条件、気候条件など、多くの条件を加味し、柔軟に閾値を設定することができる。これにより、ノイズをより効果的に除去することができる。 Further, the position locating unit 81 performs noise processing associated with the position locating. The position setting unit 81 is an example of a noise removing unit that removes noise based on a predetermined algorithm set in advance. For example, the position setting unit 81 receives a threshold value as a determination standard for noise processing from the threshold value setting unit 82. The threshold value stored in the threshold value setting unit 82 can be changed by the user. The position locating unit 81 regards an elastic wave determined to be generated from outside the predetermined threshold range as noise based on the position locating result. In this way, in noise removal, it is determined whether the signal is noise or a meaningful signal based on a predetermined threshold value. Therefore, the threshold condition can be flexibly changed by performing noise processing on the server side. That is, it is possible to flexibly set the threshold value in consideration of many conditions such as the installation condition, the condition of the object to be measured, and the climatic condition. This makes it possible to remove noise more effectively.

劣化診断部83は、位置標定部81におけるノイズ処理を通過した情報に基づき、橋梁構造物10の劣化の状況を判定する。劣化診断部83は、「判定部」の一例である。劣化診断部83は、弾性波の発生源位置に関する情報に基づき、橋梁構造物10の劣化の有無または劣化の程度を検出する。例えば、劣化診断部83は、位置標定部81によって標定された弾性波の発生源位置の情報を蓄積することで得られる弾性波の発生源位置の密度に関する情報に基づき、橋梁構造物10の劣化の有無または劣化の程度を判定する。例えば、劣化診断部83は、弾性波の発生源の空間密度が予め設定される所定値以上となった場合に、劣化が存在すること(またはあるレベルの劣化度合いであることなど)を判定する。なお、劣化診断部83は、上記例に限定されない。例えば、劣化診断部83は、弾性波の発生頻度や弾性波の強度(例えば振幅やエネルギー)に基づき、橋梁構造物10の劣化の有無や劣化の程度を判定するものでもよい。 The deterioration diagnosis unit 83 determines the deterioration status of the bridge structure 10 based on the information that has passed the noise processing in the position determination unit 81. The deterioration diagnosis unit 83 is an example of a “determination unit”. The deterioration diagnosis unit 83 detects the presence or absence of deterioration or the degree of deterioration of the bridge structure 10 based on the information regarding the position of the source of the elastic wave. For example, the deterioration diagnosis unit 83 deteriorates the bridge structure 10 based on the information on the density of the source position of the elastic wave obtained by accumulating the information on the source position of the elastic wave defined by the position setting unit 81. Judge the presence or absence of or the degree of deterioration. For example, the deterioration diagnosis unit 83 determines that deterioration exists (or the degree of deterioration is a certain level, etc.) when the spatial density of the source of elastic waves becomes equal to or higher than a preset predetermined value. .. The deterioration diagnosis unit 83 is not limited to the above example. For example, the deterioration diagnosis unit 83 may determine the presence or absence of deterioration and the degree of deterioration of the bridge structure 10 based on the frequency of occurrence of elastic waves and the intensity of elastic waves (for example, amplitude and energy).

次に、本実施形態の検出システム1を用いた検出方法(劣化検出方法、劣化診断方法)について説明する。
図15は、本実施形態の検出方法の流れの一例を示すフローチャートである。
図15に示すように、まず、橋梁構造物10に設けられたAEセンサ41,42を用いて、亀裂Cの発生または亀裂Cの進展に伴う弾性波を検出する(ステップS11)。本実施形態では、例えばトラフリブ23に取り付けられたAEセンサ41によって、亀裂Cからトラフリブ23に伝わる弾性波を検出する。
Next, a detection method (deterioration detection method, deterioration diagnosis method) using the detection system 1 of the present embodiment will be described.
FIG. 15 is a flowchart showing an example of the flow of the detection method of the present embodiment.
As shown in FIG. 15, first, AE sensors 41 and 42 provided in the bridge structure 10 are used to detect elastic waves accompanying the generation of cracks C or the growth of cracks C (step S11). In the present embodiment, for example, an AE sensor 41 attached to the trafrib 23 detects an elastic wave transmitted from the crack C to the trafrib 23.

次に、各AEセンサ41,42の検出結果に基づき、各AEセンサ41,42によって検出された弾性波の波形形状を特徴付ける特徴量(波形形状を特徴付けるパラメータ)を抽出する(ステップS12)。また、各AEセンサ41,42の検出結果に基づき、各AEセンサ41,42に対する弾性波の到達時刻を算出する(ステップS13)。なお、上記ステップS12と上記ステップS13とは、行われる順序が逆でもよく、または同時に行われてもよい。 Next, based on the detection results of the AE sensors 41 and 42, the feature amount (parameter that characterizes the waveform shape) that characterizes the waveform shape of the elastic wave detected by the AE sensors 41 and 42 is extracted (step S12). Further, based on the detection results of the respective AE sensors 41 and 42, the arrival time of the elastic wave for each of the AE sensors 41 and 42 is calculated (step S13). The order in which the steps S12 and S13 are performed may be reversed, or they may be performed at the same time.

次に、弾性波の発生源の位置標定が行われる(ステップS14)。具体的には、弾性波の波形形状の特徴量に関する情報に基づき、例えばAEセンサ41A,41Bによって検出された弾性波の類似度が比較される。そして、AEセンサ41A,41Bによって検出された弾性波の類似度が所定の範囲内である場合に、それら弾性波が同一の弾性波であると判定され、弾性波の発生源の位置標定が行われる。例えば、弾性波の発生源の位置標定は、2つのAEセンサ41A,41Bが弾性波を検出した時刻の時間差と、トラフリブ23における弾性波の伝播速度と、溶接部28の位置とに基づき行われる。 Next, the position of the source of the elastic wave is determined (step S14). Specifically, the similarity of elastic waves detected by, for example, AE sensors 41A and 41B is compared based on the information on the feature amount of the waveform shape of the elastic wave. Then, when the similarity of the elastic waves detected by the AE sensors 41A and 41B is within a predetermined range, it is determined that the elastic waves are the same elastic wave, and the position of the source of the elastic wave is determined. It is said. For example, the position of the source of the elastic wave is determined based on the time difference between the times when the two AE sensors 41A and 41B detect the elastic wave, the propagation speed of the elastic wave in the trough rib 23, and the position of the welded portion 28. ..

次に、位置標定に伴うノイズ処理が行われる(ステップS15)。具体的には、位置標定結果に基づき、弾性波が所定の閾値の範囲内から生じているか否かが判定される。弾性波が所定の閾値に範囲内から生じていると判定された場合(ステップS15:YES)、劣化の状況の判定へと進む。一方で、弾性波が所定の閾値に範囲外から生じていると判定された場合(ステップS15:NO)、AEセンサ41A,41Bによって検出された信号はノイズと見做され、劣化度の程度の判定は行われない。 Next, noise processing associated with position localization is performed (step S15). Specifically, based on the position orientation result, it is determined whether or not the elastic wave is generated within a predetermined threshold range. When it is determined that the elastic wave is generated from within the range within a predetermined threshold value (step S15: YES), the process proceeds to the determination of the deterioration status. On the other hand, when it is determined that the elastic wave is generated from outside the range within a predetermined threshold value (step S15: NO), the signals detected by the AE sensors 41A and 41B are regarded as noise, and the degree of deterioration is determined. No judgment is made.

次に、橋梁構造物10の劣化の状況が判定される(ステップS16)。例えば、劣化の状況は、弾性波の発生源位置の密度に関する情報に基づき判定される。これにより、橋梁構造物10の劣化の有無または劣化の程度が検出される。
なお、上記各ステップの動作の詳細は、検出システム1の説明のなかで述べたとおりである。
Next, the state of deterioration of the bridge structure 10 is determined (step S16). For example, the state of deterioration is determined based on information regarding the density of the source position of elastic waves. As a result, the presence or absence of deterioration or the degree of deterioration of the bridge structure 10 is detected.
The details of the operation of each of the above steps are as described in the description of the detection system 1.

以上のような構成によれば、構造物に生じる亀裂Cを簡便に検出することができる検出システム1、検出装置2、および検出方法を提供することができる。
すなわち、例えば鋼床版では、デッキプレートとトラフリブとの溶接部に疲労亀裂が生じる場合がある。溶接部に疲労亀裂が生じると、道路の崩落などに繋がる可能性がある。このため、疲労亀裂を検知することは、インフラ構造物の維持管理上、重要である。
According to the above configuration, it is possible to provide a detection system 1, a detection device 2, and a detection method capable of easily detecting a crack C generated in a structure.
That is, for example, in a steel deck, fatigue cracks may occur in the welded portion between the deck plate and the trough rib. If fatigue cracks occur in the welded part, it may lead to the collapse of the road. Therefore, detecting fatigue cracks is important for the maintenance of infrastructure structures.

ここで比較例1として、超音波探傷法によって構造物に生じる亀裂を検出する検出方法について考える。このような検出方法では、実際に構造物の表面に探傷子を接触させ、スキャニングする必要があるため、作業者が構造物に近付く必要がある。このため、橋梁のような構造物に対して、足場を組む必要がある。このため、構造物の広範囲をくまなく調査することが困難な場合がある。 Here, as Comparative Example 1, a detection method for detecting a crack generated in a structure by an ultrasonic flaw detection method will be considered. In such a detection method, it is necessary to actually bring the flaw detector into contact with the surface of the structure and scan it, so that the operator needs to approach the structure. Therefore, it is necessary to build a scaffold for a structure such as a bridge. For this reason, it may be difficult to investigate a wide area of the structure.

また比較例2として、亀裂に浸入して構造物の内部に溜まった滞水を赤外線で検出することで、間接的に亀裂を検出する検出方法について考える。このような検出方法では、直接的には滞水を検出しているため、亀裂からの雨水などの浸入がない場合には、亀裂を検出できない場合がある。 Further, as Comparative Example 2, a detection method for indirectly detecting a crack by detecting the stagnant water that has invaded the crack and accumulated inside the structure with infrared rays will be considered. In such a detection method, since the stagnant water is directly detected, the crack may not be detected if there is no intrusion of rainwater or the like from the crack.

一方で、本実施形態の検出装置2は、車両Vが走行する走行面TSを下方から支持するデッキプレート21と、デッキプレート21に対して走行面TSとは反対側に設けられたトラフリブ23と、トラフリブ23のデッキプレート21に面する端部26eに沿って設けられ、デッキプレート21とトラフリブ23とを固定した溶接部28とからなる橋梁構造物10に設置される検出装置であって、複数のAEセンサ41と、無線送信部36とを持つ。複数のAEセンサ41は、溶接部28が延びた方向に互いに離間して配置され、それぞれトラフリブ23に取り付けられてトラフリブ23に伝わる弾性波を検出する。無線送信部36は、複数のAEセンサ41の出力から得られる情報を外部に出力する。
このような構成によれば、亀裂Cからトラフリブ23に伝わる弾性波をAEセンサ41によって検出することで、例えば目視での確認が困難な亀裂であっても、亀裂Cを検出することができる。また上記構成によれば、構造物の設置高さや状態(滞水があることなど)に制約されずに、亀裂Cを検出することができる。
On the other hand, the detection device 2 of the present embodiment includes a deck plate 21 that supports the traveling surface TS on which the vehicle V travels from below, and a traffrib 23 provided on the side opposite to the traveling surface TS with respect to the deck plate 21. , A plurality of detection devices provided along the end portion 26e of the trafrib 23 facing the deck plate 21, and installed on the bridge structure 10 including the welded portion 28 to which the deck plate 21 and the trafrib 23 are fixed. The AE sensor 41 and the wireless transmission unit 36 are provided. The plurality of AE sensors 41 are arranged apart from each other in the extending direction of the welded portion 28, and are attached to the trafrib 23 to detect elastic waves transmitted to the trafrib 23. The wireless transmission unit 36 outputs information obtained from the outputs of the plurality of AE sensors 41 to the outside.
According to such a configuration, by detecting the elastic wave transmitted from the crack C to the traffrib 23 by the AE sensor 41, the crack C can be detected even if the crack is difficult to visually confirm, for example. Further, according to the above configuration, the crack C can be detected without being restricted by the installation height and state of the structure (such as the presence of water retention).

ここで本実施形態では、複数のAEセンサ41は、デッキプレート21ではなく、トラフリブ23に取り付けられている。また、図7を参照して上述したように、トラフリブ23にAEセンサ41を取り付けることで、デッキプレート21に取り付けられたAEセンサ42では検出できない亀裂Cも検出することができる。これにより、トラフリブ23にAEセンサ41を取り付けることで、亀裂Cをより精度良く検出することができる。 Here, in the present embodiment, the plurality of AE sensors 41 are attached to the trafrib 23 instead of the deck plate 21. Further, as described above with reference to FIG. 7, by attaching the AE sensor 41 to the traffrib 23, it is possible to detect the crack C which cannot be detected by the AE sensor 42 attached to the deck plate 21. As a result, the crack C can be detected more accurately by attaching the AE sensor 41 to the traffrib 23.

なお、トラフリブ23にAEセンサ41を取り付けることで、デッキプレート21に取り付けられたAEセンサ42では検出できない亀裂Cを検出することができる理由のひとつは、次の通りと考えられる。すなわち、デッキプレート21は、車両Vが走行する走行面TSに比較的近い。このため、デッキプレート21には、走行面TSから種々の振動が入力されやすい。また、AEセンサ41,42は、一般的に高感度であるため、走行面TSから入力される振動を検出しやすい。このため、AEセンサ42からの出力信号には、弾性波を検出した信号と、走行面TSから入力される振動を検出した信号とが混在する。その結果、ノイズ除去の過程で、弾性波を検出した信号がノイズと共に除去されてしまう可能性がある。 It is considered that one of the reasons why the crack C that cannot be detected by the AE sensor 42 attached to the deck plate 21 can be detected by attaching the AE sensor 41 to the traffrib 23 is as follows. That is, the deck plate 21 is relatively close to the traveling surface TS on which the vehicle V travels. Therefore, various vibrations are likely to be input to the deck plate 21 from the traveling surface TS. Further, since the AE sensors 41 and 42 generally have high sensitivity, it is easy to detect the vibration input from the traveling surface TS. Therefore, in the output signal from the AE sensor 42, a signal for detecting an elastic wave and a signal for detecting a vibration input from the traveling surface TS are mixed. As a result, in the process of noise removal, the signal in which the elastic wave is detected may be removed together with the noise.

一方で、トラフリブ23は、デッキプレート21に比べて走行面TSから遠くに配置されている。このため、走行面TSからトラフリブ23に入力される振動は限定的である。その結果、トラフリブ23にAEセンサ41を取り付けると、亀裂Cを精度良く検出することができるものと考えられる。 On the other hand, the traffrib 23 is arranged farther from the running surface TS than the deck plate 21. Therefore, the vibration input from the traveling surface TS to the traffrib 23 is limited. As a result, it is considered that when the AE sensor 41 is attached to the traffrib 23, the crack C can be detected with high accuracy.

また本実施形態では、トラフリブ23は、走行面TSから離れる方向に沿う起立部26Aを含む。複数のAEセンサ41は、トラフリブ23の起立部26Aに取り付けられ、起立部26Aに伝わる弾性波を検出する。
このような構成によれば、AEセンサ41は、トラフリブ23のなかでも、トラフリブ23の端部26eに比べて走行面TSから遠くに配置されている。このため、走行面TSからAEセンサ41に入力されるノイズがさらに少なくなる。その結果、亀裂Cの検出精度をさらに高めることができる。
Further, in the present embodiment, the trafrib 23 includes an upright portion 26A along the direction away from the traveling surface TS. The plurality of AE sensors 41 are attached to the standing portion 26A of the trafrib 23 and detect elastic waves transmitted to the standing portion 26A.
According to such a configuration, the AE sensor 41 is arranged farther from the traveling surface TS than the end portion 26e of the trafrib 23 among the trafribs 23. Therefore, the noise input from the traveling surface TS to the AE sensor 41 is further reduced. As a result, the detection accuracy of the crack C can be further improved.

本実施形態では、複数のAEセンサ41に含まれる隣り合う2つのAEセンサ41A,41Bを結ぶ直線の延長線L1と、溶接部28が延びた方向に沿う基準線L2との間の角度をθとすると、−20度<θ<20度の関係が満たされる。
ここで、橋梁構造物10のトラフリブ23は、部分的に穴や突起などを有する場合がある。また、トラフリブ23には、別のセンサが取り付けられる場合もある。このため、複数のAEセンサ41A,41Bを同一の高さに配置することができない場合がある。
しかしながら、上記関係を満たすように複数のAEセンサ41A,41Bを配置することで、亀裂Cをより精度良く標定することができる。これにより、橋梁構造物10の劣化の状況をさらに精度良く検出することができる。
In the present embodiment, the angle between the extension line L1 of the straight line connecting the two adjacent AE sensors 41A and 41B included in the plurality of AE sensors 41 and the reference line L2 along the extending direction of the welded portion 28 is θ. Then, the relationship of −20 degrees <θ <20 degrees is satisfied.
Here, the traffrib 23 of the bridge structure 10 may partially have holes, protrusions, or the like. Further, another sensor may be attached to the traffrib 23. Therefore, it may not be possible to arrange the plurality of AE sensors 41A and 41B at the same height.
However, by arranging a plurality of AE sensors 41A and 41B so as to satisfy the above relationship, the crack C can be defined with higher accuracy. As a result, the state of deterioration of the bridge structure 10 can be detected more accurately.

本実施形態では、溶接部28が延びた方向に互いに離間して配置され、それぞれデッキプレート21に取り付けられてデッキプレート21に伝わる弾性波を検出する複数のAEセンサ42をさらに備える。無線送信部36は、トラフリブ23に取り付けられた複数のAEセンサ41およびデッキプレート21に取り付けられた複数のAEセンサ42の出力から得られる情報を外部に出力する。
このような構成によれば、トラフリブ23に取り付けられた複数のAEセンサ41に加え、デッキプレート21に取り付けられた複数のAEセンサ42を併用することで、亀裂Cの検出精度をさらに高めることができる。また、図6中の(a)に示すように、橋梁構造物10の幅方向においてトラフリブ23の両側に分かれて複数のAEセンサ42を配置することで、二次元平面における亀裂Cの位置を検出することができる。
In the present embodiment, the welded portions 28 are arranged apart from each other in the extending direction, and each further includes a plurality of AE sensors 42 attached to the deck plate 21 and detecting elastic waves transmitted to the deck plate 21. The radio transmission unit 36 outputs information obtained from the outputs of the plurality of AE sensors 41 attached to the trafrib 23 and the plurality of AE sensors 42 attached to the deck plate 21 to the outside.
According to such a configuration, in addition to the plurality of AE sensors 41 attached to the traffrib 23, the plurality of AE sensors 42 attached to the deck plate 21 can be used in combination to further improve the detection accuracy of the crack C. can. Further, as shown in FIG. 6A, the position of the crack C in the two-dimensional plane is detected by arranging a plurality of AE sensors 42 divided on both sides of the traffrib 23 in the width direction of the bridge structure 10. can do.

本実施形態では、検出装置2は、特徴量抽出部64をさらに備える。特徴量抽出部64は、例えば、AEセンサ41A,41Bの検出結果に基づき、AEセンサ41A,41Bにおける弾性波の特性に関する情報を抽出する。無線送信部36は、特徴量抽出部64が抽出したAEセンサ41A,41Bにおける弾性波の特性に関する情報と、AEセンサ41A,41Bに対する弾性波の到達時刻に関する情報とを関連付けて出力する。
このような構成によれば、弾性波の特性に関する情報に基づき、AEセンサ41A,41Bが検出した弾性波が同一の弾性波であるか否かを高い精度で判定することができる。これにより、亀裂Cの検出の精度をさらに高めることができる。
In the present embodiment, the detection device 2 further includes a feature amount extraction unit 64. The feature amount extraction unit 64 extracts information on the characteristics of elastic waves in the AE sensors 41A and 41B, for example, based on the detection results of the AE sensors 41A and 41B. The radio transmission unit 36 outputs information on the characteristics of the elastic waves in the AE sensors 41A and 41B extracted by the feature amount extraction unit 64 in association with information on the arrival time of the elastic waves in the AE sensors 41A and 41B.
According to such a configuration, it is possible to determine with high accuracy whether or not the elastic waves detected by the AE sensors 41A and 41B are the same elastic waves based on the information regarding the characteristics of the elastic waves. Thereby, the accuracy of detecting the crack C can be further improved.

本実施形態の検出システム1は、上記橋梁構造物10の状態を検出する検出システムであって、複数のAEセンサ41と、位置標定部81とを備える。位置標定部81は、複数のAEセンサ41の出力から得られる情報に基づき、弾性波の発生源位置を標定する。
このような構成によれば、上述したように、亀裂Cからトラフリブ23に伝わる弾性波をAEセンサ41によって検出することで、例えば目視での確認が困難な亀裂であっても、構造物の設置高さや状態に制約されずに、亀裂Cを検出することができる。
The detection system 1 of the present embodiment is a detection system that detects the state of the bridge structure 10, and includes a plurality of AE sensors 41 and a position positioning unit 81. The position determination unit 81 determines the position of the source of the elastic wave based on the information obtained from the outputs of the plurality of AE sensors 41.
According to such a configuration, as described above, by detecting the elastic wave transmitted from the crack C to the traffrib 23 by the AE sensor 41, for example, even if the crack is difficult to visually confirm, the structure can be installed. The crack C can be detected without being restricted by the height and the state.

本実施形態では、複数のAEセンサ41は、第1AEセンサ41Aと、第2AEセンサ41Bとを含む。位置標定部81は、第1AEセンサ41Aと第2AEセンサ41Bとに対する弾性波の到達時刻の時間差と、トラフリブ23における弾性波の伝播速度と、溶接部28の位置とに基づき、弾性波の発生源位置を標定する。
このような構成によれば、実際の亀裂Cの位置から離れて配置されたAEセンサ41A,41Bによっても、亀裂Cの位置を精度良く検出することができる。
In the present embodiment, the plurality of AE sensors 41 include a first AE sensor 41A and a second AE sensor 41B. The positioning unit 81 is a source of elastic waves based on the time difference between the arrival times of elastic waves with respect to the first AE sensor 41A and the second AE sensor 41B, the propagation speed of elastic waves in the trough rib 23, and the position of the welded portion 28. Position the position.
According to such a configuration, the position of the crack C can be detected accurately even by the AE sensors 41A and 41B arranged apart from the actual position of the crack C.

本実施形態では、位置標定部81は、第1AEセンサ41Aにおける弾性波の特性と、第2AEセンサ41Bにおける弾性波の特性との類似度が予め設定された範囲内にある場合に、第1AEセンサ41Aが検出した弾性波と第2AEセンサ41Bが検出した弾性波とが同一の弾性波であると判定し、弾性波の発生源位置を標定する。
このような構成によれば、第1AEセンサ41Aが検出した弾性波と、第2AEセンサ41Bが検出した弾性波とが同一の弾性波であるか否かを、より精度良く判定することができる。これにより、亀裂Cの検出精度をさらに高めることができる。
In the present embodiment, the position determination unit 81 is the first AE sensor when the similarity between the elastic wave characteristics of the first AE sensor 41A and the elastic wave characteristics of the second AE sensor 41B is within a preset range. It is determined that the elastic wave detected by 41A and the elastic wave detected by the second AE sensor 41B are the same elastic wave, and the source position of the elastic wave is defined.
According to such a configuration, it is possible to more accurately determine whether or not the elastic wave detected by the first AE sensor 41A and the elastic wave detected by the second AE sensor 41B are the same elastic wave. Thereby, the detection accuracy of the crack C can be further improved.

本実施形態では、検出システム1は、劣化診断部83をさらに備える。劣化診断部83は、例えば、位置標定部81によって標定された弾性波の発生源位置の情報を蓄積することで得られる弾性波の発生源位置の密度に関する情報に基づき、橋梁構造物10の劣化の状況を判定する。なお本願で言う「劣化の状況を判定する」とは、劣化の有無および劣化の程度の少なくともいずれかを判定することを含む。
このような構成によれば、弾性波の発生源位置の密度に基づいて、橋梁構造物10の劣化の状況を容易に、且つ、比較的高い精度で検出することができる。
In the present embodiment, the detection system 1 further includes a deterioration diagnosis unit 83. The deterioration diagnosis unit 83 deteriorates the bridge structure 10 based on, for example, information on the density of the source position of the elastic wave obtained by accumulating the information on the source position of the elastic wave defined by the position setting unit 81. Judge the situation of. The term "determining the state of deterioration" as used in the present application includes determining at least one of the presence or absence of deterioration and the degree of deterioration.
According to such a configuration, the state of deterioration of the bridge structure 10 can be easily detected with relatively high accuracy based on the density of the source position of the elastic wave.

本実施形態の検出方法は、上記橋梁構造物10の状況を検出する検出方法であって、溶接部28が延びた方向に互いに離間した複数の位置でトラフリブ23に伝わる弾性波を検出した検出結果に基づき、弾性波の発生源位置を標定する。なお本願で言う「検出結果」とは、AEセンサから出力される電圧信号そのものでもよく、または前記電圧信号に対して予め設定されたノイズ処理、演算処理または判定処理などが施されたものでもよい。
このような構成によれば、上述したように、亀裂Cからトラフリブ23に伝わる弾性波をAEセンサ41によって検出することで、例えば目視での確認が困難な亀裂であっても、構造物の設置高さや状態に制約されずに、亀裂Cを検出することができる。
The detection method of the present embodiment is a detection method for detecting the state of the bridge structure 10, and is a detection result of detecting elastic waves transmitted to the trough rib 23 at a plurality of positions separated from each other in the extending direction of the welded portion 28. Based on, the position of the source of elastic waves is determined. The "detection result" referred to in the present application may be the voltage signal itself output from the AE sensor, or may be a voltage signal subjected to preset noise processing, arithmetic processing, determination processing, or the like. ..
According to such a configuration, as described above, by detecting the elastic wave transmitted from the crack C to the traffrib 23 by the AE sensor 41, for example, even if the crack is difficult to visually confirm, the structure can be installed. The crack C can be detected without being restricted by the height and the state.

以上、ひとつの実施形態に係る検出システム1、検出装置2、および検出方法について説明した。ただし、検出システム1、検出装置2、および検出方法の構成は、上記実施形態に限定されない。例えば、検出装置2は、トラフリブ23に取り付けられるAEセンサ41のみを有し、デッキプレート21に取り付けられるAEセンサ42を有しなくてもよい。劣化検出部72の位置標定部81、閾値設定部82、および劣化診断部83の各々は、情報処理装置4のプロセッサ(例えばCPU)によってプログラムが実行されることによって実現されるソフトウェア機能部でもよく、LSIなどのハードウェア機能部であってもよい。また、検出装置2において、BPF33およびADC34は、信号処理部35の一部として形成されてもよい。 The detection system 1, the detection device 2, and the detection method according to one embodiment have been described above. However, the configuration of the detection system 1, the detection device 2, and the detection method is not limited to the above embodiment. For example, the detection device 2 may have only the AE sensor 41 attached to the trough rib 23 and may not have the AE sensor 42 attached to the deck plate 21. Each of the position setting unit 81, the threshold value setting unit 82, and the deterioration diagnosis unit 83 of the deterioration detection unit 72 may be a software function unit realized by executing a program by the processor (for example, CPU) of the information processing device 4. , It may be a hardware functional unit such as an LSI. Further, in the detection device 2, the BPF 33 and the ADC 34 may be formed as a part of the signal processing unit 35.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、検出装置は、車両が走行する走行面を下方から支持する第1部材と、前記第1部材に対して前記走行面とは反対側に設けられた第2部材と、前記第2部材の前記第1部材に面する端部に沿って設けられ、前記第1部材と前記第2部材とを固定した溶接部とからなる構造物に設置される検出装置であって、複数のAEセンサと、出力部とを持つ。前記複数のAEセンサは、前記溶接部が延びた方向に互いに離間して配置され、それぞれ前記第2部材に取り付けられて前記第2部材に伝わる弾性波を検出する。前記出力部は、前記複数のAEセンサの出力から得られる情報を出力する。このような構成によれば、構造物に生じる亀裂を簡便に検出することができる。 According to at least one embodiment described above, the detection device is provided with a first member that supports the traveling surface on which the vehicle travels from below, and a side opposite to the traveling surface with respect to the first member. Detection installed in a structure composed of a second member and a welded portion provided along the end of the second member facing the first member and fixing the first member and the second member. It is a device and has a plurality of AE sensors and an output unit. The plurality of AE sensors are arranged apart from each other in the extending direction of the welded portion, and are attached to the second member and detect elastic waves transmitted to the second member. The output unit outputs information obtained from the outputs of the plurality of AE sensors. With such a configuration, cracks generated in the structure can be easily detected.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…検出システム、2…検出装置、10…橋梁構造物(構造物)、21…デッキプレート(第1部材)、23…トラフリブ(第2部材)、26A,26B…起立部(板部)、28…溶接部、36…無線送信部(出力部)、41,42…AEセンサ、41A…第1AEセンサ、41B…第2AEセンサ、64…特徴量抽出部(抽出部)、81…位置標定部(標定部)、83…劣化診断部(判定部)、V…車両、TS…走行面、L1…延長線、L2…基準線。 1 ... Detection system, 2 ... Detection device, 10 ... Bridge structure (structure), 21 ... Deck plate (first member), 23 ... Trafrib (second member), 26A, 26B ... Standing part (plate part), 28 ... Welded part, 36 ... Radio transmission part (output part), 41, 42 ... AE sensor, 41A ... 1st AE sensor, 41B ... 2nd AE sensor, 64 ... Feature quantity extraction part (extraction part), 81 ... Positioning part (Positioning unit), 83 ... Deterioration diagnosis unit (judgment unit), V ... Vehicle, TS ... Running surface, L1 ... Extension line, L2 ... Reference line.

Claims (7)

車両が走行する走行面を下方から支持する第1部材と、前記第1部材に対して前記走行面とは反対側に設けられたトラフリブである第2部材と、前記第2部材の前記第1部材に面する端部に沿って設けられ、前記第1部材と前記第2部材とを固定した溶接部とからなる構造物の状態を検出する検出システムであって、
前記溶接部が延びた方向に互いに離間して配置され、前記第2部材に取り付けられて前記第2部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のアコースティック・エミッション(AE)センサを含む第1センサ群と、
前記第1部材に取り付けられて前記第1部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のAEセンサを含む第2センサ群と、
前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果と、前記第2センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果とを互いに区別して取り扱い、前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定と、前記第2センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定とを別々に行う標定部と、
を備え、
前記標定部は、
前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果を用いて、前記第1部材の溶接個所から前記第1部材に進展する亀裂を検出する
検出システム。
A first member that supports a traveling surface on which the vehicle travels from below, a second member that is a traffrib provided on the side opposite to the traveling surface with respect to the first member, and the first member of the second member. A detection system that detects the state of a structure that is provided along an end facing a member and is composed of a welded portion that fixes the first member and the second member.
A first sensor group including a plurality of acoustic emission (AE) sensors in which the welded portions are arranged apart from each other in the extending direction and attached to the second member to detect elastic waves transmitted to the second member. When,
A second sensor group including a plurality of AE sensors attached to the first member and detecting elastic waves transmitted to the first member, respectively.
The detection results of the plurality of AE sensors included in the first sensor group and the detection results of the plurality of AE sensors included in the second sensor group are treated separately from each other, and the plurality of AEs included in the first sensor group are handled separately. A locating unit that separately determines the source position of the elastic wave based on the detection result of the sensor and the source position of the elastic wave based on the detection result of a plurality of AE sensors included in the second sensor group.
With
The control unit
A detection system that detects cracks extending from a welded portion of the first member to the first member by using the detection results of a plurality of AE sensors included in the first sensor group.
前記標定部は、
前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサによりそれぞれ検出された弾性波同士の類似度に基づき前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサによりそれぞれ検出された弾性波が同一の弾性波であるか否かを判定し、
前記第2センサ群に含まれる複数のAEセンサによりそれぞれ検出された弾性波同士の類似度に基づき前記第2センサ群に含まれる複数のAEセンサによりそれぞれ検出された弾性波が同一の弾性波であるか否かを判定する、
請求項1に記載の検出システム。
The control unit
Based on the similarity between the elastic waves detected by the plurality of AE sensors included in the first sensor group, the elastic waves detected by the plurality of AE sensors included in the first sensor group are the same elastic wave. Determine if there is,
Based on the similarity between the elastic waves detected by the plurality of AE sensors included in the second sensor group, the elastic waves detected by the plurality of AE sensors included in the second sensor group are the same elastic wave. Determine if there is,
The detection system according to claim 1.
前記第1部材は、デッキプレートである、
請求項1または請求項2に記載の検出システム。
The first member is a deck plate.
The detection system according to claim 1 or 2.
車両が走行する走行面を下方から支持する第1部材と、前記第1部材に対して前記走行面とは反対側に設けられたトラフリブである第2部材と、前記第2部材の前記第1部材に面する端部に沿って設けられ、前記第1部材と前記第2部材とを固定した溶接部とからなる構造物の状態を検出する情報処理装置であって、
前記溶接部が延びた方向に互いに離間して配置され前記第2部材に取り付けられて前記第2部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のアコースティック・エミッション(AE)センサを含む第1センサ群の検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定と、
前記第1部材に取り付けられて前記第1部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のAEセンサを含む第2センサ群の検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定と、
を別々に行う標定部
を備え、
前記標定部は、
前記第1センサ群の検出結果を用いて、前記第1部材の溶接個所から前記第1部材に進展する亀裂を検出する
情報処理装置。
A first member that supports a traveling surface on which the vehicle travels from below, a second member that is a traffrib provided on the side opposite to the traveling surface with respect to the first member, and the first member of the second member. An information processing device provided along an end facing a member and detecting the state of a structure including a welded portion in which the first member and the second member are fixed.
A group of first sensors including a plurality of acoustic emission (AE) sensors that are arranged apart from each other in the extending direction and attached to the second member to detect elastic waves transmitted to the second member. Determining the source position of elastic waves based on the detection results,
Determining the source position of elastic waves based on the detection results of a second sensor group including a plurality of AE sensors attached to the first member and detecting elastic waves transmitted to the first member, respectively.
Equipped with a locating section that performs
The control unit
An information processing device that detects a crack extending from a welded portion of the first member to the first member by using the detection result of the first sensor group.
車両が走行する走行面を下方から支持する第1部材と、前記第1部材に対して前記走行面とは反対側に設けられたトラフリブである第2部材と、前記第2部材の前記第1部材に面する端部に沿って設けられ、前記第1部材と前記第2部材とを固定した溶接部とからなる構造物の状態を検出する検出方法であって、
前記溶接部が延びた方向に互いに離間して配置され前記第2部材に取り付けられて前記第2部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のアコースティック・エミッション(AE)センサを含む第1センサ群の検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定と、
前記第1部材に取り付けられて前記第1部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のAEセンサを含む第2センサ群の検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定と、
を別々に行い、
前記第1センサ群の検出結果を用いて、前記第1部材の溶接個所から前記第1部材に進展する亀裂を検出する
検出方法。
A first member that supports a traveling surface on which the vehicle travels from below, a second member that is a traffrib provided on the side opposite to the traveling surface with respect to the first member, and the first member of the second member. It is a detection method for detecting the state of a structure provided along an end portion facing a member and composed of a welded portion in which the first member and the second member are fixed.
A group of first sensors including a plurality of acoustic emission (AE) sensors that are arranged apart from each other in the extending direction and attached to the second member to detect elastic waves transmitted to the second member. Determining the source position of elastic waves based on the detection results,
Determining the source position of elastic waves based on the detection results of a second sensor group including a plurality of AE sensors attached to the first member and detecting elastic waves transmitted to the first member, respectively.
Do separately,
A detection method for detecting a crack extending from a welded portion of the first member to the first member by using the detection result of the first sensor group.
車両が走行する走行面を下方から支持する第1部材と、前記第1部材に対して前記走行面とは反対側に設けられたトラフリブである第2部材と、前記第2部材の前記第1部材に面する端部に沿って設けられ、前記第1部材と前記第2部材とを固定した溶接部とからなる構造物の状態を検出する検出システムであって、
前記溶接部が延びた方向に互いに離間して配置され、前記第2部材に取り付けられて前記第2部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のアコースティック・エミッション(AE)センサを含む第1センサ群と、
前記第1部材に取り付けられて前記第1部材に伝わる弾性波をそれぞれ検出する複数のAEセンサを含む第2センサ群と、
前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果と、前記第2センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果とを互いに区別して取り扱い、前記第1センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定と、前記第2センサ群に含まれる複数のAEセンサの検出結果に基づく弾性波の発生源位置の標定とを別々に行う標定部と、
を備え、
前記定部は、
何れかの前記標定の結果に基づいて、前記第1部材と前記第2部材の溶接個所の根幹部分から溶接ビードに向けて進展する亀裂を検出する、
検出システム。
A first member that supports a traveling surface on which the vehicle travels from below, a second member that is a traffrib provided on the side opposite to the traveling surface with respect to the first member, and the first member of the second member. A detection system that detects the state of a structure that is provided along an end facing a member and is composed of a welded portion that fixes the first member and the second member.
A first sensor group including a plurality of acoustic emission (AE) sensors in which the welded portions are arranged apart from each other in the extending direction and attached to the second member to detect elastic waves transmitted to the second member. When,
A second sensor group including a plurality of AE sensors attached to the first member and detecting elastic waves transmitted to the first member, respectively.
The detection results of the plurality of AE sensors included in the first sensor group and the detection results of the plurality of AE sensors included in the second sensor group are treated separately from each other, and the plurality of AEs included in the first sensor group are handled separately. A locating unit that separately determines the source position of the elastic wave based on the detection result of the sensor and the source position of the elastic wave based on the detection result of a plurality of AE sensors included in the second sensor group.
With
The target tough is,
Based on the result of any of the above-mentioned orientations, a crack extending from the root portion of the welded portion of the first member and the second member toward the weld bead is detected.
Detection system.
前記定部は、
前記第1部材と前記第2部材のそれぞれの板厚に対応させて、前記第1センサ群と前記第2センサ群を用いて検出する弾性波の波形形状をそれぞれ決定する、
請求項1に記載の検出システム。
The target tough is,
The waveform shape of the elastic wave detected by the first sensor group and the second sensor group is determined in accordance with the plate thicknesses of the first member and the second member, respectively.
The detection system according to claim 1.
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