JP6973324B2 - Anomaly detection method - Google Patents

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Description

本発明は、電磁波を利用して対象物の表面に設けられた非金属層の劣化や異常を検査する異常検出方法に関する。 The present invention relates to an abnormality detection method for inspecting deterioration or abnormality of a non-metal layer provided on the surface of an object by using electromagnetic waves.

近年、テラヘルツ波イメージングやレーダの研究開発が行われており、非破壊検査やセンシングなどへの応用が期待されている。テラヘルツ波は、樹脂などの非金属材料に照射するとほとんどが透過する一方、金属材料に照射するとほとんどが反射する性質を有する。このようなテラヘルツ波の性質を利用することによって、樹脂などの非金属材料からなる層(以下、非金属層)の下層に存在する金属材料からなる基体(以下、金属基体)の表面の凹凸性状を測定して、画像化する技術が提案されている(非特許文献1)。このテラヘルツ波の性質を利用して、樹脂層などの非金属層と下層の金属基体との間の異常を検出する技術が検討されている。 In recent years, research and development of terahertz wave imaging and radar have been carried out, and their application to non-destructive inspection and sensing is expected. Most of the terahertz waves are transmitted when irradiated with a non-metal material such as resin, while most of them are reflected when irradiated with a metal material. By utilizing such properties of terahertz waves, the unevenness of the surface of a substrate made of a metallic material (hereinafter referred to as a metal substrate) existing under a layer made of a non-metal material such as a resin (hereinafter referred to as a non-metal layer). Has been proposed (Non-Patent Document 1). A technique for detecting an abnormality between a non-metal layer such as a resin layer and a lower metal substrate by utilizing the property of this terahertz wave is being studied.

例えば鋼構造物においては一般的に、防食などのために表面が耐環境性に優れる塗料や樹脂などの非金属層(以下、防食層と総称する)の被覆が施されている場合が多い。防食層は、施工前の下地処理の不良や施工時における温度管理の不備、および経年劣化などによって、鋼面との密着度が低下して最終的には剥落するなどして所定の機能を発揮しなくなる。そのため、所定の時間間隔ごとに、表面の防食層を剥離した後に再度防食層を施す作業が実行されている。 For example, in steel structures, in general, the surface is often coated with a non-metal layer (hereinafter collectively referred to as an anticorrosion layer) such as a paint or resin having excellent environmental resistance for corrosion protection. The anticorrosion layer exerts its predetermined function by reducing the degree of adhesion to the steel surface due to poor surface treatment before construction, inadequate temperature control during construction, and deterioration over time, and eventually peeling off. Will not be. Therefore, the work of peeling off the anticorrosion layer on the surface and then applying the anticorrosion layer again is executed at predetermined time intervals.

その上で、防食層の劣化に関する判断方法としては、次の6通りの判断方法が採用されている。すなわち、第1に目視検査、第2に画像処理解析、第3にカレントインタラプタ測定(防食層下金属表面の抵抗値測定)、第4に防食層の付着性評価、第5に防食層の厚さ測定、第6に防食層の化学分析などである。 On that basis, the following six judgment methods are adopted as the judgment method regarding the deterioration of the anticorrosion layer. That is, first, visual inspection, second, image processing analysis, third, current interrupter measurement (measurement of resistance value of the metal surface under the anticorrosion layer), fourth, adhesion evaluation of the anticorrosion layer, and fifth, thickness of the anticorrosion layer. Measurement, sixth, chemical analysis of anticorrosion layer, etc.

山口淳、「テラヘルツイメージングシステムの開発」、PIONEER R&D(2014)Jun Yamaguchi, "Development of Terahertz Imaging System", PIONEER R & D (2014)

しかしながら、第1および第2の判断方法は、定性的な評価に限定され、定量的な評価ができないという問題があった。また、第3〜第6の判断方法は、定量的な評価が可能である一方、測定対象物に接近して実行する必要があるため、大型の構造物や高所にある構造物に対する検査の際には、足場などを架設する必要があった。 However, the first and second judgment methods are limited to qualitative evaluation, and there is a problem that quantitative evaluation cannot be performed. In addition, while the third to sixth judgment methods can be evaluated quantitatively, they need to be executed in close proximity to the object to be measured, so that inspections for large structures and structures at high places can be performed. At that time, it was necessary to erection a scaffolding.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、金属基体の表面に非金属層が密着して設けられた構造物において、任意の位置における非金属層と金属基体との間に生じた剥離などの異常を、非金属層を除去することなく検出可能な異常検出方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a structure in which a non-metal layer is provided in close contact with the surface of a metal substrate, the non-metal layer and the metal substrate at an arbitrary position. It is an object of the present invention to provide an abnormality detection method capable of detecting an abnormality such as peeling that occurs between them without removing the non-metal layer.

(1)上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る異常検出方法は、金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面の所定位置にテラヘルツ波を照射可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波発信手段と、前記対象物の前記所定位置において反射されたテラヘルツ波を検出可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波検出手段と、前記テラヘルツ波発信手段における前記テラヘルツ波の出射側に設けられた発信側直線偏光手段と、前記テラヘルツ波検出手段の検出側に、偏光方向が前記発信側直線偏光手段の偏光方向と90°異なるように設けられた検出側直線偏光手段と、を備えた異常検出装置による異常検出方法において、前記テラヘルツ波発信手段から出射された前記テラヘルツ波を前記非金属層に照射するとともに、前記テラヘルツ波検出手段により前記非金属層を透過した前記テラヘルツ波の強度が極小となる部分を検出することによって、前記非金属層に生じる応力が等方的である部分を異常部分として検出することを特徴とする。 (1) In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the abnormality detection method according to one aspect of the present invention is terahertz at a predetermined position on the surface of an object in which a non-metal layer is provided on an upper layer of a metal substrate. A terahertz wave transmitting means capable of irradiating waves and scanning the surface of the object, and a terahertz wave reflected at the predetermined position of the object can be detected, and the above-mentioned The polarization direction is on the terahertz wave detecting means capable of scanning the surface of an object, the transmitting side linear polarizing means provided on the emitting side of the terahertz wave in the terahertz wave transmitting means, and the detecting side of the terahertz wave detecting means. In an abnormality detection method using an abnormality detection device provided with a detection-side linear polarization means provided so as to be 90 ° different from the polarization direction of the transmission-side linear polarization means, the terahertz wave emitted from the terahertz wave transmission means is used. By irradiating the non-metal layer and detecting the portion where the intensity of the terahertz wave transmitted through the non-metal layer is minimized by the terahertz wave detecting means, the stress generated in the non-metal layer is isotropic. It is characterized in that a certain part is detected as an abnormal part.

(2)本発明の一態様に係る異常検出方法は、上記(1)の発明において、前記発信側直線偏光手段および前記検出側直線偏光手段は、前記発信側直線偏光手段の偏光方向と前記検出側直線偏光手段の偏光方向とが90°異なった状態を維持しながら回転可能に構成され、前記発信側直線偏光手段と前記検出側直線偏光手段とを回転させた場合に、前記テラヘルツ波検出手段によって検出される前記テラヘルツ波の強度が極小を維持する部分を検出することによって、前記異常部分を検出することを特徴とする。 (2) The abnormality detecting method according to one aspect of the present invention is the present invention, wherein the transmitting side linearly polarizing means and the detecting side linearly polarizing means are the polarization direction of the transmitting side linearly polarizing means and the detection. The terahertz wave detecting means is configured to be rotatable while maintaining a state in which the polarization direction of the side linearly polarized light means is different by 90 °, and when the transmitting side linearly polarized light means and the detection side linearly polarized light means are rotated. It is characterized in that the abnormal portion is detected by detecting the portion where the intensity of the terahertz wave detected by is maintained to the minimum.

(3)本発明の一態様に係る異常検出方法は、上記(1)の発明において、前記テラヘルツ波発信手段の出射側に設けられ、前記発信側直線偏光手段を透過した直線偏光のテラヘルツ波を円偏光になるように位相差を与える発信側位相変換手段と、前記検出側直線偏光手段に対して前記テラヘルツ波の入射側に設けられ、前記テラヘルツ波に位相差を与える検出側位相変換手段と、をさらに備え、前記テラヘルツ波検出手段によって検出される前記テラヘルツ波の強度が極小となる部分を検出することによって、前記異常部分を検出することを特徴とする。 (3) The abnormality detection method according to one aspect of the present invention is provided on the exit side of the terahertz wave transmitting means in the above invention (1), and the linearly polarized terahertz wave transmitted through the transmitting side linear polarizing means is transmitted. A transmission side phase conversion means that gives a phase difference so as to be circularly polarized, and a detection side phase conversion means that is provided on the incident side of the terahertz wave with respect to the detection side linear polarization means and gives a phase difference to the terahertz wave. , The abnormal portion is detected by detecting the portion where the intensity of the terahertz wave detected by the terahertz wave detecting means is extremely small.

本発明に係る異常検出方法によれば、金属基体の表面に非金属層が密着して設けられた構造物において、任意の位置における非金属層と金属基体との間に生じた剥離などの異常を、非金属層を除去することなく検出することが可能になる。 According to the abnormality detection method according to the present invention, in a structure in which a non-metal layer is provided in close contact with the surface of a metal substrate, an abnormality such as peeling that occurs between the non-metal layer and the metal substrate at an arbitrary position is performed. Can be detected without removing the non-metal layer.

図1は、本発明の第1の実施形態による異常検出方法を実行するための応力測定装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a stress measuring device for executing the abnormality detection method according to the first embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第2の実施形態による異常検出方法を実行するための応力測定装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a stress measuring device for executing the abnormality detection method according to the second embodiment of the present invention. 図3は、従来の光弾性法による応力測定方法を説明するための光弾性応力測定装置の概略構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a photoelastic stress measuring device for explaining a stress measuring method by a conventional photoelastic method.

以下、本発明の実施形態による異常検出方法および異常検出装置について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。 Hereinafter, the abnormality detection method and the abnormality detection device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiments, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals. Further, the present invention is not limited to the embodiments described below.

まず、本発明による異常検出方法を説明するにあたり、本発明の理解を容易にするために、本発明の原理について説明する。通常、構造物は部材の保護のために、表面が耐環境性に優れた塗料や樹脂などによって被覆される。これらの代表的なものとしては、鋼材からなる構造物(鋼構造物)が腐食しないように保護する、非金属層からなる防食層としての塗装や塗覆装(以下、防食層と総称する)がある。防食層は通常、部材の表面に密着している。ところが、防食層が劣化すると、鋼材の鋼面に対する防食層の密着度が低下する。 First, in explaining the abnormality detection method according to the present invention, the principle of the present invention will be described in order to facilitate the understanding of the present invention. Normally, the surface of a structure is coated with a paint or resin having excellent environmental resistance to protect the members. Typical examples of these are coating and coating as an anticorrosion layer made of a non-metal layer that protects a structure made of steel (steel structure) from corrosion (hereinafter collectively referred to as an anticorrosion layer). There is. The anticorrosion layer is usually in close contact with the surface of the member. However, when the anticorrosion layer deteriorates, the degree of adhesion of the anticorrosion layer to the steel surface of the steel material decreases.

ここで、防食層の密着度を評価するために、例えば塗装については、クロスカット試験法(日本工業規格、K5600−5−6)も知られている。クロスカット試験法とは、カミソリの刃によって塗装の表面に微細な間隔で縦横に切り込みを入れ、塗装の剥がれ状況を観察して標準判定画像と対比することによって、塗装の密着度を5段階で評価する方法である。ところが、クロスカット試験法は、検査者が塗装の表面に接近する必要があるのみならず、局所的な評価に留まり、さらには塗装を損傷させる方法であることから、実際の構造物に対する適用には限界があった。 Here, in order to evaluate the degree of adhesion of the anticorrosion layer, for example, a cross-cut test method (Japanese Industrial Standards, K5600-5-6) is also known for coating. The cross-cut test method is to make vertical and horizontal cuts on the surface of the coating with a razor blade at fine intervals, observe the peeling condition of the coating, and compare it with the standard judgment image to improve the adhesion of the coating in 5 stages. It is a method of evaluation. However, the cross-cut test method not only requires the inspector to approach the surface of the coating, but also is a method that only evaluates locally and damages the coating, so it is applicable to actual structures. Had a limit.

上述した防食層は、乾燥および硬化の過程において収縮することから、表面に引張残留応力が生じることが知られている。すなわち、鋼構造物などの防食層においては、施工の工程に基づくと、施工の完了時には等方的な引張残留応力の状態になっている。例えば塗装の場合、乾燥の過程において塗膜自体が収縮する一方、金属基体である鋼材との密着部が抗力になって、結果として引張残留応力の状態になる。さらに、乾燥の過程においては通常、乾燥は一様に進行することから、引張残留応力は等方的になる。また、塗覆装の場合、塗覆装を加熱により軟化させた状態で鋼材に施工する。この際、塗覆装の冷却の過程において熱収縮が生じる一方、塗装の場合と同様に、鋼材との密着部が抗力になって、結果として引張残留応力の状態になる。熱収縮においては冷却が一様に進むことから、引張残留応力は等方的になる。 It is known that the above-mentioned anticorrosion layer shrinks in the process of drying and hardening, so that tensile residual stress is generated on the surface. That is, in the anticorrosion layer of a steel structure or the like, based on the construction process, an isotropic tensile residual stress is reached when the construction is completed. For example, in the case of painting, the coating film itself shrinks in the process of drying, while the contact portion with the steel material, which is a metal substrate, becomes a drag force, resulting in a state of tensile residual stress. Furthermore, in the drying process, the drying usually proceeds uniformly, so that the tensile residual stress becomes isotropic. In the case of coating, the coating is applied to the steel material in a state of being softened by heating. At this time, while heat shrinkage occurs in the process of cooling the coating cover, the contact portion with the steel material becomes a drag force as in the case of coating, resulting in a state of tensile residual stress. Since cooling proceeds uniformly in heat shrinkage, the tensile residual stress becomes isotropic.

以上の点から、防食層が健全である箇所、すなわち鋼材の鋼面に防食層が正常に密着している正常部分においては、防食層における応力の状態は、等方的な引張残留応力と構造物の死荷重によって生じるひずみによる応力とが重畳した状態になっている。死荷重によるひずみは一般には等方的ではないことから、健全な箇所における防食層の応力状態は等方的でなく、異方性を有することになる。他方、防食層が健全ではない箇所、すなわち鋼材の鋼面に防食層が正常に密着していない異常部分においては、防食層と鋼材との密着性が低下していたり防食層の下方が腐食していたりする場合がある。この場合、防食層は剥離などによって浮いた状態になるため、防食層に対する密着部の抗力が存在しなくなり、等方的な圧縮残留応力のみが残った状態になる。そのため、防食層が健全ではない箇所は、健全である箇所とは応力方向が反対である圧縮方向の等方的な応力状態になる。したがって、鋼構造物の表面の防食層の応力が等方性を有するか異方性を有するかを検出することによって、防食層の異常部分を検出でき、防食層による防食状態の健全性を評価できる。 From the above points, in the place where the anticorrosion layer is sound, that is, in the normal part where the anticorrosion layer is normally in close contact with the steel surface of the steel material, the stress state in the anticorrosion layer is isotropic tensile residual stress and structure. The stress due to the strain caused by the dead load of the object is superimposed. Since the strain due to dead load is generally not isotropic, the stress state of the anticorrosion layer at a healthy place is not isotropic and has anisotropy. On the other hand, in places where the anticorrosion layer is not sound, that is, in abnormal parts where the anticorrosion layer does not normally adhere to the steel surface of the steel material, the adhesion between the anticorrosion layer and the steel material is reduced or the lower part of the anticorrosion layer is corroded. It may be corroded. In this case, since the anticorrosion layer is in a floating state due to peeling or the like, the drag force of the adhesion portion to the anticorrosion layer disappears, and only the isotropic compressive residual stress remains. Therefore, the unhealthy part of the anticorrosion layer is in an isotropic stress state in the compression direction, which is opposite to the healthy part. Therefore, by detecting whether the stress of the anticorrosion layer on the surface of the steel structure is isotropic or anisotropic, the abnormal portion of the anticorrosion layer can be detected, and the soundness of the anticorrosion state by the anticorrosion layer is evaluated. can.

そこで、防食層に生じる応力に関する異方性および等方性の検出方法について説明する。従来、樹脂の応力を評価する手法として、エポキシ樹脂やガラスなどの透明な材料に外力を作用させると複屈折現象が生じることを利用した、光弾性応力測定法(以下、光弾性法)が知られている。光弾性法においては、複屈折現象が生じる材料によって作成したモデルに外力を作用させ、モデルに生じた複屈折現象を観察することによって、応力分布を求める方法である。図3は、従来の光弾性法による応力測定方法を説明するための、光弾性応力測定装置の概略構成を示す図である。 Therefore, a method for detecting anisotropy and isotropic of the stress generated in the anticorrosion layer will be described. Conventionally, as a method for evaluating the stress of a resin, a photoelastic stress measurement method (hereinafter referred to as a photoelastic method), which utilizes the fact that a birefringence phenomenon occurs when an external force is applied to a transparent material such as epoxy resin or glass, is known. Has been done. The photoelastic method is a method of obtaining a stress distribution by applying an external force to a model created of a material in which a birefringence phenomenon occurs and observing the birefringence phenomenon generated in the model. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a photoelastic stress measuring device for explaining a stress measuring method by a conventional photoelastic method.

図3に示すように、従来の光弾性応力測定装置100は、互いに直線状に配置された、可視光源101、第1偏光板102、λ/4波長板103,104、第2偏光板105、およびカメラ106を有して構成される。なお、必要に応じてさらにレンズなどが設けられる。これらのうちの第1偏光板102と第2偏光板105とは、互いの偏光方向が90°(π/2)異なるように設けられている。一方、λ/4波長板103,104は互いの主軸方向が90°異なるように設けられている。その上で、第1偏光板102の偏光方向とλ/4波長板103の主軸方向とは互いに45°(π/4)異なるように設けられている。同様に、λ/4波長板104の主軸方向と第2偏光板105の偏光方向とは互いに45°異なるように設けられている。応力が測定される測定対象物110は、可視光に対して透明な例えばエポキシ樹脂などからなる。測定対象物110は、λ/4波長板103,104の間の所定位置に配置される。 As shown in FIG. 3, the conventional photoelastic stress measuring apparatus 100 includes a visible light source 101, a first polarizing plate 102, a λ / 4 wave plate 103, 104, and a second polarizing plate 105, which are arranged linearly with each other. And a camera 106. If necessary, a lens or the like is further provided. Of these, the first polarizing plate 102 and the second polarizing plate 105 are provided so that the polarization directions differ from each other by 90 ° (π / 2). On the other hand, the λ / 4 wave plates 103 and 104 are provided so that their principal axis directions differ from each other by 90 °. On top of that, the polarization direction of the first polarizing plate 102 and the main axis direction of the λ / 4 wave plate 103 are provided so as to be different from each other by 45 ° (π / 4). Similarly, the main axis direction of the λ / 4 wave plate 104 and the polarization direction of the second polarizing plate 105 are provided so as to be different from each other by 45 °. The measurement object 110 to which the stress is measured is made of, for example, an epoxy resin that is transparent to visible light. The object to be measured 110 is arranged at a predetermined position between the λ / 4 wave plates 103 and 104.

光弾性応力測定装置100によって測定対象物110に生じる応力を測定する場合には、まず、可視光源101から可視光を出射させる。可視光源101から出射された可視光は、第1偏光板102によって直線偏光となった後、λ/4波長板103によって円偏光となる。円偏光となった可視光は、測定対象物110に入射して測定対象物110の応力場に起因する複屈折によって位相差δを生じ、楕円偏光となる。なお、楕円偏光は円偏光である場合を含む。ここで、複屈折により生じる位相差δは、以下の(1)式に示すように、測定対象物110の主応力差(σ1−σ2)に比例する。
δ=2πCt(σ1−σ2)/λ …(1)
なお、λは使用する光の波長、Cは測定対象物110の材料の光弾性係数、tは測定対象物110の厚さである。
When measuring the stress generated in the object to be measured 110 by the photoelastic stress measuring device 100, first, visible light is emitted from the visible light source 101. The visible light emitted from the visible light source 101 is linearly polarized by the first polarizing plate 102, and then circularly polarized by the λ / 4 wave plate 103. Visible light that has become circularly polarized light enters the measurement object 110 and causes a phase difference δ due to birefringence caused by the stress field of the measurement object 110, resulting in elliptically polarized light. The elliptically polarized light includes the case of circularly polarized light. Here, the phase difference δ generated by birefringence is proportional to the principal stress difference (σ 1 − σ 2 ) of the object to be measured 110, as shown in the following equation (1).
δ = 2πCt (σ 1 − σ 2 ) / λ… (1)
Λ is the wavelength of the light used, C is the photoelastic modulus of the material of the object to be measured 110, and t is the thickness of the object to be measured 110.

測定対象物110を透過した光は、λ/4波長板104によって直線偏光となった後、第2偏光板105を通過した偏光成分が、カメラ106によって撮像される。この場合に検出される光の強度Iは、以下の(2)式に示すように、複屈折により生じる位相差δに依存する。
I=A2sin2(δ/2) …(2)
なお、Aは入射光の振幅である。
The light transmitted through the object to be measured 110 is linearly polarized by the λ / 4 wave plate 104, and then the polarized light component that has passed through the second polarizing plate 105 is imaged by the camera 106. The light intensity I detected in this case depends on the phase difference δ generated by birefringence, as shown in the following equation (2).
I = A 2 sin 2 (δ / 2)… (2)
Note that A is the amplitude of the incident light.

すなわち、測定対象物110に生じた位相差に依存した画像が、カメラ106によって撮像可能となって、測定対象物110の応力状態が観察可能になる。カメラ106によって撮像された画像は、測定対象物110における明暗模様の光弾性縞の画像として得られる。得られた明暗模様の光弾性縞は等色線と言われる。撮像された等色線を観察することによって、測定対象物110の厚さtと光弾性係数Cとから光弾性パラメータとしての主応力差(σ1−σ2)を導出することができる。 That is, an image depending on the phase difference generated in the measurement object 110 can be captured by the camera 106, and the stress state of the measurement object 110 can be observed. The image captured by the camera 106 is obtained as an image of photoelastic fringes of a bright and dark pattern on the measurement object 110. The obtained light-dark pattern photoelastic stripes are called uniform color lines. By observing the imaged uniform color lines, the principal stress difference (σ 1 − σ 2 ) as a photoelastic parameter can be derived from the thickness t of the object to be measured 110 and the photoelastic coefficient C.

一方、図3に示す光弾性応力測定装置100において、λ/4波長板103,104を取り除いた構成にすることによって、さらに主応力方向を測定することができる。すなわち、光弾性応力測定装置100において、可視光源101からカメラ106の間の光軸上から、λ/4波長板103,104を取り外した状態にする。この構成においては、可視光源101から出射した可視光が、第1偏光板102を通過して直線偏光に偏光された後、測定対象物110に入射する。この場合に検出される光の強度Iは、以下の(3)式に示すように、複屈折により生じる位相差δと主応力方向と直線偏光方向のなす角度φに依存する。
I=A2sin22φ・sin2(δ/2) …(3)
On the other hand, in the photoelastic stress measuring device 100 shown in FIG. 3, the principal stress direction can be further measured by removing the λ / 4 wave plates 103 and 104. That is, in the photoelastic stress measuring device 100, the λ / 4 wave plates 103 and 104 are removed from the optical axis between the visible light source 101 and the camera 106. In this configuration, the visible light emitted from the visible light source 101 passes through the first polarizing plate 102, is polarized into linearly polarized light, and then is incident on the object to be measured 110. The light intensity I detected in this case depends on the phase difference δ generated by birefringence and the angle φ formed by the principal stress direction and the linearly polarized light direction, as shown in the following equation (3).
I = A 2 sin 2 2φ ・ sin 2 (δ / 2)… (3)

詳細には、第1偏光板102の偏光方向、すなわち直線偏光の偏光方向と主応力方向とが一致している場合には、直線偏光は偏光方向が変化することなく測定対象物110を透過する。この場合、主応力方向と直線偏光方向のなす角度φは0である。測定対象物110を透過した光は、第1偏光板102の偏光方向と平行な直線偏光であることから、第2偏光板105をほとんど透過しない。この状態において、第2偏光板105を透過した光を観測すると、測定対象物110において等傾線と言われる暗線が発現する。一方、第1偏光板102の偏光方向と主応力方向とが一致していない場合には、測定対象物110を透過する光には複屈折によって位相差δが生じるため、測定対象物110を透過した光は楕円偏光になって、第2偏光板105によって偏光されて透過する。透過する光の強度Iは、(3)式に示すように、第1偏光板102の偏光方向と主応力方向とのなす角度φに応じて変化する。これにより、第1偏光板102と第2偏光板とを、互いの偏光方向が90°異なった状態を維持しながら測定対象物110に入射する可視光の偏光方向の角度が変化するように回転させると、カメラ106によって撮像される光に明暗が生じて、第1偏光板102の回転角度に対応して光弾性縞が撮像される。カメラ106によって撮像された光弾性縞の画像に基づいて、測定対象物110における主応力方向を検出することができる。 Specifically, when the polarization direction of the first polarizing plate 102, that is, the polarization direction of the linearly polarized light and the principal stress direction coincide with each other, the linearly polarized light passes through the object to be measured 110 without changing the polarization direction. .. In this case, the angle φ formed by the principal stress direction and the linearly polarized light direction is 0. Since the light transmitted through the object to be measured 110 is linearly polarized light parallel to the polarization direction of the first polarizing plate 102, it hardly transmits through the second polarizing plate 105. When the light transmitted through the second polarizing plate 105 is observed in this state, a dark line called an isobaric line appears in the measurement object 110. On the other hand, when the polarization direction and the principal stress direction of the first polarizing plate 102 do not match, the light transmitted through the measurement object 110 has a phase difference δ due to birefringence, so that the light passes through the measurement object 110. The resulting light becomes elliptically polarized light, is polarized by the second polarizing plate 105, and is transmitted. As shown in the equation (3), the intensity I of the transmitted light changes according to the angle φ formed by the polarization direction and the principal stress direction of the first polarizing plate 102. As a result, the first polarizing plate 102 and the second polarizing plate are rotated so that the angle of the polarization direction of the visible light incident on the measurement object 110 changes while maintaining the state in which the polarization directions differ from each other by 90 °. Then, light and darkness occurs in the light imaged by the camera 106, and the photoelastic fringes are imaged corresponding to the rotation angle of the first polarizing plate 102. Based on the image of the photoelastic fringes captured by the camera 106, the principal stress direction in the measurement object 110 can be detected.

以上のようにして、光弾性応力測定装置100により光弾性パラメータとしての主応力差(σ1−σ2)および主応力方向を検出することができる。ここで、評価する応力場が等方的である場合、主応力差(σ1−σ2)は0(σ1−σ2=0)になるため、(1)式から位相差δも0になって、検出される光の強度Iも0となる。したがって、光弾性法において、図3に示す光弾性応力測定装置100を用いて測定対象物110を透過した光を検出する場合、検出された光の強度が0となる箇所は、測定対象物110において等方的な応力状態にあると判断できる。 As described above, the photoelastic stress measuring device 100 can detect the principal stress difference (σ 1 − σ 2 ) and the principal stress direction as photoelastic parameters. Here, when the stress field to be evaluated is isotropic, the principal stress difference (σ 1 − σ 2 ) becomes 0 (σ 1 − σ 2 = 0), so the phase difference δ is also 0 from Eq. (1). Therefore, the detected light intensity I also becomes 0. Therefore, in the photoelastic method, when the light transmitted through the measurement object 110 is detected by using the photoelastic stress measuring device 100 shown in FIG. 3, the portion where the detected light intensity becomes 0 is the measurement object 110. It can be judged that the stress state is isotropic.

また、図3に示す光弾性応力測定装置100において、λ/4波長板103,104を取り除いた構成を用いて光を検出する場合、第1偏光板102および第2偏光板105を回転させて、偏光方向を変化させた場合に常に検出光が0となる箇所は、測定対象物110において等方的な応力状態にあると判断できる。したがって、光弾性法において、λ/4波長板103,104を取り除いた構成の光弾性応力測定装置100を用いても、検出された光が常に0になる箇所は、測定対象物110において等方的な応力状態にあると判断できる。 Further, in the photoelastic stress measuring device 100 shown in FIG. 3, when light is detected using the configuration in which the λ / 4 wave plates 103 and 104 are removed, the first polarizing plate 102 and the second polarizing plate 105 are rotated. It can be determined that the portion where the detected light is always 0 when the polarization direction is changed is in an isotropic stress state in the measurement object 110. Therefore, in the photoelastic method, even if the photoelastic stress measuring device 100 having the configuration in which the λ / 4 wave plates 103 and 104 are removed is used, the portion where the detected light is always 0 is isotropic in the measurement object 110. It can be judged that it is in a stress state.

ところが、上述した従来の光弾性応力測定装置100を用いた光弾性法による応力の測定においては、可視光源101から出射する可視光を使用しているため、測定対象物110としては、可視光を透過可能な透明材料からなるものに限定されていた。これに対し、実際の構造物などに対して防食のために使用される塗装や塗覆装を構成する樹脂材料は、可視光に対して不透明であることから、可視光を用いた光弾性法を適用することが困難であった。 However, in the stress measurement by the photoelastic method using the conventional photoelastic stress measuring device 100 described above, since the visible light emitted from the visible light source 101 is used, the visible light is used as the measurement object 110. It was limited to those made of permeable transparent materials. On the other hand, since the resin material constituting the coating or coating used for anticorrosion against actual structures is opaque to visible light, the photoelastic method using visible light is used. Was difficult to apply.

そこで、本発明者は、可視光に代えて電磁波の一種であるテラヘルツ波を用いることを想到し、テラヘルツ波を用いた光弾性法による異常検出方法について検討を行った。テラヘルツ波は、樹脂などの非金属材料に照射するとほとんどが透過する一方、金属材料に照射するとほとんどが反射する性質を有する。本発明者は、テラヘルツ波が有する性質に着目して、電磁波の複屈折現象が生じる光弾性法の原理と併用することによって、可視光に対して不透明な非金属層である樹脂においても主応力方向を測定して、応力が等方的であるか否かを検出可能であることを想到した。本発明者の鋭意検討によって、防食層における主応力方向を測定することにより、構造物の表面に密着された防食層の任意の位置における異常を非接触で測定可能になる。さらに、本発明者は、テラヘルツ波は、金属材料に照射するとほとんどが反射することから、テラヘルツ波を用いた光弾性法(テラヘルツ波光弾性法)なども可能であることを想到した。以下に説明する本発明は、以上の鋭意検討により案出されたものである。 Therefore, the present inventor came up with the idea of using a terahertz wave, which is a kind of electromagnetic wave, instead of visible light, and studied an abnormality detection method by a photoelastic method using a terahertz wave. Most of the terahertz waves are transmitted when irradiated with a non-metal material such as resin, while most of them are reflected when irradiated with a metal material. The present inventor pays attention to the property of the terahertz wave, and by using it in combination with the principle of the photoelastic method in which the birefringence phenomenon of electromagnetic waves occurs, the principal stress is also applied to a resin which is a non-metal layer opaque to visible light. I came up with the idea that it is possible to measure the direction and detect whether the stress is isotropic or not. By measuring the main stress direction in the anticorrosion layer by the diligent study of the present inventor, it becomes possible to measure the abnormality at an arbitrary position of the anticorrosion layer in close contact with the surface of the structure in a non-contact manner. Furthermore, the present inventor has conceived that a photoelastic method using a terahertz wave (terahertz wave photoelastic method) is also possible because most of the terahertz wave is reflected when the metal material is irradiated. The present invention described below has been devised by the above diligent studies.

(第1の実施形態)
(異常検出装置)
図1は、本発明の第1の実施形態による異常検出装置の構成を示す図である。図1に示すように、第1の実施形態による異常検出装置1は、解析制御部10、テラヘルツ波発信器11、およびテラヘルツ波検出器12を備える。第1の実施形態において測定の対象となる鋼構造物15は、金属基体としての鋼材15aの表面に、非金属層からなる防食層15bが設けられている。
(First Embodiment)
(Abnormality detection device)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an abnormality detection device according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the abnormality detection device 1 according to the first embodiment includes an analysis control unit 10, a terahertz wave transmitter 11, and a terahertz wave detector 12. In the steel structure 15 to be measured in the first embodiment, an anticorrosion layer 15b made of a non-metal layer is provided on the surface of the steel material 15a as a metal substrate.

異常検出装置1は、テラヘルツ波L1を偏光させて鋼構造物15の表面に照射可能に構成されているとともに、鋼構造物15を反射したテラヘルツ波L2を偏光させた後に検出可能に構成された反射型のテラヘルツ波計測装置から構成される。すなわち、異常検出装置1は、テラヘルツ波発信手段とテラヘルツ波検出手段とを兼ね備える。ここで、テラヘルツ波は、1テラヘルツ(1THz=1012Hz)前後、具体的には、100GHz〜10THz(1011〜1013Hz)オーダーの周波数領域である、いわゆるテラヘルツ領域に属する電磁波である。テラヘルツ領域は、光の直進性と電波の透過性を兼ね備えた周波数領域である。なお、第1の実施形態においてテラヘルツ波の周波数は、防食層15bの材質や厚さなどの条件に応じて選択することが可能であり、防食層15bでのテラヘルツ波の減衰度(透過度)によって選択してもよい。 The anomaly detection device 1 is configured to be able to irradiate the surface of the steel structure 15 by polarized the terahertz wave L 1 and to be able to detect the terahertz wave L 2 reflected from the steel structure 15 after being polarized. It consists of a reflected terahertz wave measuring device. That is, the abnormality detecting device 1 has both a terahertz wave transmitting means and a terahertz wave detecting means. Here, the terahertz wave is an electromagnetic wave belonging to the so-called terahertz region, which is a frequency region of about 1 terahertz (1 THz = 10 12 Hz), specifically, a frequency region on the order of 100 GHz to 10 THz (10 11 to 10 13 Hz). The terahertz region is a frequency region that has both straightness of light and transmission of radio waves. In the first embodiment, the frequency of the terahertz wave can be selected according to conditions such as the material and thickness of the anticorrosion layer 15b, and the attenuation (transmittance) of the terahertz wave in the anticorrosion layer 15b. May be selected by.

テラヘルツ波発信手段としてのテラヘルツ波発信器11は、例えば共鳴トンネルダイオード(RTD:Resonant Tunneling Diode)などを備えたテラヘルツ波発生素子11a、半球レンズ11b、コリメートレンズ11c、および対物レンズ11dを有して構成される。なお、共鳴トンネルダイオードの代わりに、光伝導アンテナ(PCA:Photo Conductive Antenna)を用いてもよい。テラヘルツ波発信器11における発信側には、発信側直線偏光手段としての第1偏光板13a、および発信側位相変換手段としてのλ/4波長板14aが設けられている。なお、直線偏光手段は、電磁波に対して位相変換を行う位相変換手段として機能する。第1偏光板13aの偏光方向とλ/4波長板14aの主軸方向とは互いに、45°異なるように設けられている。なお、テラヘルツ波発信器11、第1偏光板13a、およびλ/4波長板14aは、直線状に配置された光学系を構成しているが、必ずしも直線状に配置される場合に限定されず、テラヘルツ波L1を反射する反射ミラーなどをさらに備えて、テラヘルツ波を屈曲させる光学系であってもよい。テラヘルツ波発信器11、第1偏光板13a、およびλ/4波長板14aからなる発信光学系は、テラヘルツ波L1の直線偏光であるテラヘルツ波L1pを、鋼構造物15の面に対して所定角度αで照射可能に構成されている。 The terahertz wave transmitter 11 as a terahertz wave transmitting means has, for example, a terahertz wave generating element 11a equipped with a resonance tunneling diode (RTD) or the like, a hemispherical lens 11b, a collimating lens 11c, and an objective lens 11d. It is composed. A light conduction antenna (PCA: Photo Conductive Antenna) may be used instead of the resonance tunnel diode. On the transmitting side of the terahertz wave transmitter 11, a first polarizing plate 13a as a transmitting side linearly polarizing means and a λ / 4 wave plate 14a as a transmitting side phase conversion means are provided. The linearly polarized light means functions as a phase conversion means for performing phase conversion on an electromagnetic wave. The polarization direction of the first polarizing plate 13a and the main axis direction of the λ / 4 wave plate 14a are provided so as to be different from each other by 45 °. The terahertz wave transmitter 11, the first polarizing plate 13a, and the λ / 4 wave plate 14a constitute an optical system arranged linearly, but are not necessarily limited to the case where they are arranged linearly. and further includes a reflecting mirror for reflecting the terahertz wave L 1, it may be an optical system for bending the terahertz wave. Terahertz wave transmitter 11, outgoing optical system composed of the first polarizing plate 13a, and lambda / 4 wave plate 14a is a terahertz wave L 1p is linearly polarized light of the terahertz wave L 1, the plane of the steel structures 15 It is configured to be able to irradiate at a predetermined angle α.

テラヘルツ波検出手段としてのテラヘルツ波検出器12は、例えばRTDからなるテラヘルツ波検出素子12a、半球レンズ12b、および集光レンズ12cを有して構成される。テラヘルツ波検出器12は、テラヘルツ波検出素子12aによってテラヘルツ波の反射波(テラヘルツ波L2,L2p)を受信可能な状態で、異常検出装置1に設けられている。テラヘルツ波検出器12における検出側には、検出側直線偏光手段としての第2偏光板13b、および検出側位相変換手段としてのλ/4波長板14bが設けられている。λ/4波長板14bの主軸方向と第2偏光板13bの偏光方向とは互いに、45°異なるように設けられている。 The terahertz wave detector 12 as a terahertz wave detecting means includes, for example, a terahertz wave detecting element 12a made of an RTD, a hemispherical lens 12b, and a condenser lens 12c. The terahertz wave detector 12 is provided in the abnormality detecting device 1 in a state where the reflected waves of the terahertz wave (terahertz waves L 2 , L 2p) can be received by the terahertz wave detecting element 12a. On the detection side of the terahertz wave detector 12, a second polarizing plate 13b as a detection-side linearly polarizing means and a λ / 4 wave plate 14b as a detection-side phase conversion means are provided. The main axis direction of the λ / 4 wave plate 14b and the polarization direction of the second polarizing plate 13b are provided so as to be different from each other by 45 °.

第1偏光板13aと第2偏光板13bとは互いに、偏光方向が90°異なるように設けられている。ここで、第1偏光板13aと第2偏光板13bとの偏光方向が90°異なるように設けられているとは、λ/4波長板14a,14bが設けられておらず、かつ複屈折現象が生じる部材が設けられていない状態で、第1偏光板13aによって直線偏光にされた後、偏光状態が変わることなく所定の面を反射したテラヘルツ波が、第2偏光板13bを透過しない状態になることである。また、上述した第1偏光板13aおよび第2偏光板13bとの関係から、λ/4波長板14a,14bは互いの主軸方向が90°異なっている。 The first polarizing plate 13a and the second polarizing plate 13b are provided so that the polarization directions differ from each other by 90 °. Here, the fact that the first polarizing plate 13a and the second polarizing plate 13b are provided so that the polarization directions differ by 90 ° means that the λ / 4 wavelength plates 14a and 14b are not provided and the compound refraction phenomenon occurs. The terahertz wave reflected on a predetermined surface does not pass through the second polarizing plate 13b after being linearly polarized by the first polarizing plate 13a in a state where no member is provided. Is to become. Further, due to the relationship between the first polarizing plate 13a and the second polarizing plate 13b described above, the λ / 4 wave plates 14a and 14b differ from each other by 90 ° in the principal axis direction.

以上のように構成された異常検出装置1において、少なくともテラヘルツ波発信器11、テラヘルツ波検出器12、第1偏光板13a、第2偏光板13b、およびλ/4波長板14a,14bからなるテラヘルツ波光学系は、一体として鋼構造物15に対して相対的に走査可能に構成される。これにより、異常検出装置1は、鋼構造物15の表面の所定範囲を走査しつつ、テラヘルツ波L1を照射可能、かつ反射されたテラヘルツ波を検出可能に構成されている。なお、異常検出装置1のテラヘルツ波光学系を鋼構造物15の表面に対して相対的に走査させる走査機構としては、従来公知の種々の走査機構を採用することができ、さらには手動で走査させることも可能である。 In the abnormality detection device 1 configured as described above, the terahertz composed of at least a terahertz wave transmitter 11, a terahertz wave detector 12, a first polarizing plate 13a, a second polarizing plate 13b, and a λ / 4 wave plate 14a, 14b. The wave optical system is integrally tradable relative to the steel structure 15. As a result, the abnormality detection device 1 is configured to be able to irradiate the terahertz wave L 1 and detect the reflected terahertz wave while scanning a predetermined range on the surface of the steel structure 15. As a scanning mechanism for scanning the terahertz wave optical system of the abnormality detection device 1 relative to the surface of the steel structure 15, various conventionally known scanning mechanisms can be adopted, and further, scanning is performed manually. It is also possible to make it.

解析手段および制御手段としての解析制御部10は、信号増幅部10a、バイアス生成部10b、ロックイン検出部10c、および解析処理部10dを備える。解析制御部10は、テラヘルツ波発信器11に対する各種制御を行う。また、解析制御部10は、テラヘルツ波検出器12によって検出されたテラヘルツ波の信号に対して、各種処理を行う。信号増幅部10aは、テラヘルツ波検出器12によって検出された信号を増幅し、テラヘルツ波受信データとしてロックイン検出部10cに出力する。バイアス生成部10bは、バイアス電圧を生成してテラヘルツ波発生素子11aおよびテラヘルツ波検出素子12aをバイアスすることによって、発信するテラヘルツ波、または検出されたテラヘルツ波を、バイアス電圧に応じて変化させる。テラヘルツ波発生素子11aおよびテラヘルツ波検出素子12aによって発信または検出されたテラヘルツ波は、微弱な場合もある。この第1の実施形態においては、発信または検出されたテラヘルツ波が微弱である場合の例を示し、テラヘルツ波の検出にはロックイン検出が用いられる。ロックイン検出の際、テラヘルツ波発信器11においては、テラヘルツ波発生素子11aのバイアス電圧として変調された参照信号が用いられることにより、テラヘルツ波の検出信号のノイズ成分が除去される。これにより、発信または検出されたテラヘルツ波が微弱であっても、検出を精度良く行うことができる。解析処理手段としての解析処理部10dは、検出されたテラヘルツ波受信データを格納する所定の記録部(図示せず)を備えるとともに、テラヘルツ波受信データに対して解析処理を行う。 The analysis control unit 10 as an analysis means and a control means includes a signal amplification unit 10a, a bias generation unit 10b, a lock-in detection unit 10c, and an analysis processing unit 10d. The analysis control unit 10 performs various controls on the terahertz wave transmitter 11. Further, the analysis control unit 10 performs various processes on the terahertz wave signal detected by the terahertz wave detector 12. The signal amplification unit 10a amplifies the signal detected by the terahertz wave detector 12 and outputs it to the lock-in detection unit 10c as terahertz wave reception data. The bias generation unit 10b generates a bias voltage to bias the terahertz wave generating element 11a and the terahertz wave detecting element 12a, thereby changing the transmitted terahertz wave or the detected terahertz wave according to the bias voltage. The terahertz wave transmitted or detected by the terahertz wave generating element 11a and the terahertz wave detecting element 12a may be weak. In this first embodiment, an example is shown in which the transmitted or detected terahertz wave is weak, and lock-in detection is used for the detection of the terahertz wave. At the time of lock-in detection, in the terahertz wave transmitter 11, the noise component of the terahertz wave detection signal is removed by using the reference signal modulated as the bias voltage of the terahertz wave generating element 11a. As a result, even if the transmitted or detected terahertz wave is weak, the detection can be performed with high accuracy. The analysis processing unit 10d as an analysis processing means includes a predetermined recording unit (not shown) for storing the detected terahertz wave reception data, and performs analysis processing on the terahertz wave reception data.

(異常検出方法)
次に、以上のように構成された異常検出装置1を用いた異常検出方法について説明する。上述したように、鋼構造物15は鋼材15aの鋼面15asに防食層15bが設けられている。鋼材15aは、橋梁や配管などの構造物において一般的に用いられる代表的な材料である。なお、鋼構造物15としては、例えば塗覆装を有する鋼構造物のほか、アルミニウム(Al)やステンレス鋼(SUS)などの金属基体の所定の面を下地として、下地の上層に非金属層が形成された種々の物体とすることができる。
(Abnormality detection method)
Next, an abnormality detection method using the abnormality detection device 1 configured as described above will be described. As described above, the steel structure 15 is provided with the anticorrosion layer 15b on the steel surface 15as of the steel material 15a. The steel material 15a is a typical material generally used in structures such as bridges and pipes. The steel structure 15 includes, for example, a steel structure having a coating and covering, and a non-metal layer on the upper layer of the base, with a predetermined surface of a metal base such as aluminum (Al) or stainless steel (SUS) as a base. Can be various objects formed by.

防食層15bは、下地の鋼材15aにおける鋼面15asの防食層として機能し、接着剤なども含む。防食層15bは、鋼材15aの鋼面15asに密着して設けられている。そのため、防食層15bが密着した鋼材15aに応力に起因してひずみが生じると、生じたひずみのほとんどが防食層15bに伝播し、防食層15bにも鋼材15aに準じたひずみが発生する。この場合、鋼面15asに防食層15bが正常に密着している正常部分においては、防食層15bにおける応力の状態は、等方的な引張残留応力と鋼構造物15の死荷重によって生じるひずみによる応力とが重畳した状態になっている。他方、鋼面15asに防食層15bが正常に密着していない異常部分15dにおいては、防食層15bと鋼材15aとの密着性が低下していたり防食層15bの下方が腐食していたりする。この場合、防食層15bに対する鋼面15asとの密着による抗力が存在しないため、等方的な圧縮残留応力のみが残る。 The anticorrosion layer 15b functions as an anticorrosion layer on the steel surface 15as of the underlying steel material 15a, and also includes an adhesive and the like. The anticorrosion layer 15b is provided in close contact with the steel surface 15as of the steel material 15a. Therefore, when strain is generated in the steel material 15a to which the anticorrosion layer 15b is in close contact due to stress, most of the generated strain is propagated to the anticorrosion layer 15b, and strain similar to that of the steel material 15a is also generated in the anticorrosion layer 15b. In this case, in the normal portion where the anticorrosion layer 15b is normally in close contact with the steel surface 15as, the stress state in the anticorrosion layer 15b is due to the isotropic tensile residual stress and the strain caused by the dead load of the steel structure 15. It is in a state where stress is superimposed. On the other hand, in the abnormal portion 15d in which the anticorrosion layer 15b is not normally adhered to the steel surface 15as, the adhesion between the anticorrosion layer 15b and the steel material 15a is deteriorated or the lower part of the anticorrosion layer 15b is corroded. In this case, since there is no drag due to the adhesion of the anticorrosion layer 15b to the steel surface 15as, only isotropic compression residual stress remains.

防食層15bが鋼面15asに設けられた鋼構造物15において、異常検出装置1のテラヘルツ波発信器11から防食層15bの表面15bsに向けてテラヘルツ波L1を出射する。具体的には、テラヘルツ波発生素子11aにおいて発生したテラヘルツ波は、半球レンズ11b、コリメートレンズ11c、および対物レンズ11dを介して、テラヘルツ波L1として出射される。ここで、発信されるテラヘルツ波L1は、典型的には連続的に発信されるテラヘルツ連続波であるが、断続的に発信されるテラヘルツパルス波やトーンバースト波であってもよい。 In steel structures 15 anticorrosion layer 15b is provided on the steel surface 15As, it emits the terahertz wave L 1 toward the surface 15bs of the anticorrosion layer 15b from the terahertz wave oscillator 11 of the abnormality detecting apparatus 1. Specifically, the terahertz wave generated in the terahertz wave generating element 11a is emitted as a terahertz wave L 1 via the hemispherical lens 11b, the collimating lens 11c, and the objective lens 11d. Here, the transmitted terahertz wave L 1 is typically a continuously transmitted terahertz continuous wave, but may be an intermittently transmitted terahertz pulse wave or tone burst wave.

テラヘルツ波発信器11から発信されたテラヘルツ波L1は、第1偏光板13aによって直線偏光にされる。第1偏光板13aを通過した直線偏光のテラヘルツ波は、λ/4波長板14aを透過して円偏光となる。円偏光となったテラヘルツ波L1pは、所定角度αの入射角で鋼構造物15の防食層15bに入射する。防食層15bに入射したテラヘルツ波L1pは、防食層15b内においてひずみに応じた複屈折が生じつつ鋼面15asによって完全反射される。鋼面15asにおいて完全反射したテラヘルツ波L2は、防食層15b内においてひずみに応じた複屈折が生じつつ、表面15bsから出射される。 The terahertz wave L 1 transmitted from the terahertz wave transmitter 11 is linearly polarized by the first polarizing plate 13a. The linearly polarized terahertz wave that has passed through the first polarizing plate 13a passes through the λ / 4 wave plate 14a and becomes circularly polarized light. The circularly polarized terahertz wave L 1p is incident on the anticorrosion layer 15b of the steel structure 15 at an incident angle of a predetermined angle α. The terahertz wave L 1p incident on the anticorrosion layer 15b is completely reflected by the steel surface 15as while birefringence corresponding to the strain occurs in the anticorrosion layer 15b. The terahertz wave L 2 completely reflected on the steel surface 15 as is emitted from the surface 15 bs while birefringence corresponding to the strain occurs in the anticorrosion layer 15 b.

表面15bsから出射したテラヘルツ波L2は、複屈折により位相差δを生じて楕円偏光または円偏光に偏光される。テラヘルツ波L2は、λ/4波長板14bを透過して直線偏光となった後、第2偏光板13bを通過した偏光成分であるテラヘルツ波L2pが、テラヘルツ波検出器12によって検出される。これにより、防食層15bにおける複屈折によって生じた位相差δに依存したテラヘルツ波の強度が、テラヘルツ波検出器12によって検出される。 The terahertz wave L 2 emitted from the surface 15 bs causes a phase difference δ by birefringence and is polarized into elliptically polarized light or circularly polarized light. The terahertz wave L 2 passes through the λ / 4 wave plate 14b to become linearly polarized light, and then the terahertz wave L 2p, which is a polarizing component that has passed through the second polarizing plate 13b, is detected by the terahertz wave detector 12. .. As a result, the intensity of the terahertz wave depending on the phase difference δ generated by the birefringence in the anticorrosion layer 15b is detected by the terahertz wave detector 12.

以上のように、テラヘルツ波検出器12によって検出されたテラヘルツ波L2pの強度は、防食層15bの主応力差(σ1−σ2)に比例した物理量になる。そのため、防食層15bにおける正常部分においては、主応力差(σ1−σ2)が0にならず、テラヘルツ波検出器12によってテラヘルツ波L2pが検出される。一方、防食層15bにおける異常部分においては、主応力差(σ1−σ2)が0になることから、テラヘルツ波L2pの検出強度は極小になる。さらに、上述した走査機構によって、上述したテラヘルツ波光学系を鋼構造物15の表面に沿って所定範囲を走査させる。これにより、鋼構造物15の表面15bsの所定範囲において、防食層15bのひずみに応じたテラヘルツ波の強度分布が、テラヘルツ波検出器12によって検出される。テラヘルツ波検出器12によって検出されたテラヘルツ波の強度分布は、防食層15bにおけるテラヘルツ波の光弾性縞の等色線の分布として得られる。その上で、テラヘルツ波L2pの検出強度が極小になった箇所は、防食層15bにおける異常箇所として検出される。これらの異常部分を検出する演算は、解析制御部10の解析処理部10dなどにより実行される。 As described above, the intensity of the terahertz wave L 2p detected by the terahertz wave detector 12 is a physical quantity proportional to the principal stress difference (σ 1 − σ 2) of the anticorrosion layer 15b. Therefore, in the normal portion of the anticorrosion layer 15b, the principal stress difference (σ 1 − σ 2 ) does not become 0, and the terahertz wave L 2p is detected by the terahertz wave detector 12. On the other hand, in the abnormal portion of the anticorrosion layer 15b, the principal stress difference (σ 1 − σ 2 ) becomes 0, so that the detection intensity of the terahertz wave L 2p becomes extremely small. Further, the above-mentioned scanning mechanism causes the above-mentioned terahertz wave optical system to scan a predetermined range along the surface of the steel structure 15. As a result, the terahertz wave intensity distribution according to the strain of the anticorrosion layer 15b is detected by the terahertz wave detector 12 in a predetermined range of the surface 15bs of the steel structure 15. The intensity distribution of the terahertz wave detected by the terahertz wave detector 12 is obtained as the distribution of the uniform color lines of the photoelastic stripes of the terahertz wave in the anticorrosion layer 15b. In addition, the portion where the detection intensity of the terahertz wave L 2p is minimized is detected as an abnormal portion in the anticorrosion layer 15b. The calculation for detecting these abnormal portions is executed by the analysis processing unit 10d of the analysis control unit 10 or the like.

以上説明した第1の実施形態による異常検出方法によれば、テラヘルツ波を鋼構造物15に照射し、鋼材15aの鋼面15asで反射したテラヘルツ波の強度に基づいて、防食層15bの主応力差(σ1−σ2)を導出することができる。したがって、反射したテラヘルツ波の強度が極小となって、主応力差(σ1−σ2)が0となる部分を検出することによって、防食層15bにおける鋼面15asとの密着度が低下した異常部分を検出することが可能になる。 According to the abnormality detection method according to the first embodiment described above, the terahertz wave is irradiated to the steel structure 15, and the principal stress of the anticorrosion layer 15b is based on the intensity of the terahertz wave reflected by the steel surface 15as of the steel material 15a. The difference (σ 1 − σ 2 ) can be derived. Therefore, by detecting the portion where the intensity of the reflected terahertz wave becomes the minimum and the principal stress difference (σ 1 − σ 2 ) becomes 0, the degree of adhesion of the anticorrosion layer 15b to the steel surface 15as is reduced. It becomes possible to detect the part.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態による異常検出装置および異常検出方法について説明する。図2は、第2の実施形態による異常検出装置の構成を示す図である。
(Second embodiment)
Next, the abnormality detection device and the abnormality detection method according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an abnormality detection device according to the second embodiment.

(異常検出装置)
図2に示すように、異常検出装置2は、異常検出装置1において、λ/4波長板14a,14bが設けられていない構成を有する。また、異常検出装置2は、異常検出装置1における第1偏光板13aおよび第2偏光板13bに対応して、第1偏光板21aおよび第2偏光板21bがそれぞれ設けられている。第1偏光板21aおよび第2偏光板21bはそれぞれ、互いに同径の円盤状の偏光板から構成されているとともに、円盤状の外周部分に互いに同じピッチの外歯が形成された円盤ギヤ形状を有する。
(Abnormality detection device)
As shown in FIG. 2, the abnormality detection device 2 has a configuration in which the λ / 4 wave plates 14a and 14b are not provided in the abnormality detection device 1. Further, the abnormality detecting device 2 is provided with a first polarizing plate 21a and a second polarizing plate 21b corresponding to the first polarizing plate 13a and the second polarizing plate 13b in the abnormality detecting device 1, respectively. The first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b are each composed of disk-shaped polarizing plates having the same diameter, and have a disk gear shape in which external teeth having the same pitch are formed on the outer peripheral portion of the disk shape. Have.

異常検出装置2において、第1偏光板21aと第2偏光板21bとの間には、偏光板同期回転機構22が設けられている。偏光板同期回転機構22は、旋回ヘッド22a、ギヤボックス22b、および偏光板同期回転ギヤ22cを有して構成される。旋回ヘッド22aは、従来公知のギヤボックス22bを介して偏光板同期回転ギヤ22cに接続されている。旋回ヘッド22aを回転軸Oの回りで回転させることにより、ギヤボックス22b内の複数のギヤを介して、偏光板同期回転ギヤ22cが回転される。偏光板同期回転ギヤ22cの外周部分には、第1偏光板21aおよび第2偏光板21bの外周部分の外歯と噛み合う外歯が形成されている。偏光板同期回転ギヤ22cの外歯と、第1偏光板21aおよび第2偏光板21bの外歯とが噛み合うことにより、偏光板同期回転ギヤ22cの回転に伴って、第1偏光板21aおよび第2偏光板21bが同じ回転方向に回転可能に構成される。ここで、第1偏光板21aの外径と第2偏光板21bの外径とは互いに同径である。そのため、旋回ヘッド22aを回転させて偏光板同期回転ギヤ22cを回転させると、第1偏光板21aと第2偏光板21bとは、偏光方向が所定の偏光方向、ここでは90°の角度だけ異なった状態を維持しながら、同じ回転方向に回転する。その他の構成は、異常検出装置1と同様である。 In the abnormality detecting device 2, a polarizing plate synchronous rotation mechanism 22 is provided between the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b. The polarizing plate synchronous rotation mechanism 22 includes a turning head 22a, a gear box 22b, and a polarizing plate synchronous rotation gear 22c. The swivel head 22a is connected to the polarizing plate synchronous rotation gear 22c via a conventionally known gear box 22b. By rotating the swivel head 22a around the rotation shaft O, the polarizing plate synchronous rotation gear 22c is rotated via a plurality of gears in the gearbox 22b. External teeth that mesh with the external teeth of the outer peripheral portions of the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b are formed on the outer peripheral portion of the polarizing plate synchronous rotary gear 22c. By engaging the external teeth of the polarizing plate synchronous rotation gear 22c with the external teeth of the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b, the first polarizing plate 21a and the first polarizing plate 21a and the first polarizing plate 21a and the first polarizing plate 21a and the first 2 The polarizing plate 21b is configured to be rotatable in the same rotation direction. Here, the outer diameter of the first polarizing plate 21a and the outer diameter of the second polarizing plate 21b are the same as each other. Therefore, when the turning head 22a is rotated to rotate the polarizing plate synchronous rotation gear 22c, the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b differ in the polarization direction by a predetermined polarization direction, here, by an angle of 90 °. It rotates in the same direction of rotation while maintaining the state of rotation. Other configurations are the same as those of the abnormality detection device 1.

(異常検出方法)
次に、上述した異常検出装置2を用いた異常検出方法について説明する。すなわち、図2に示すように、テラヘルツ波発信器11から出射したテラヘルツ波L1は、第1偏光板21aを通過して直線偏光に偏光された後、鋼構造物15の防食層15bに入射される。防食層15bに入射したテラヘルツ波L1pは、鋼材15aの鋼面15asによって完全反射されて防食層15bを透過して出射される。この状態で、偏光板同期回転ギヤ22cを回転させて、第1偏光板21aと第2偏光板21bとを、互いの偏光方向が90°異なった状態を維持しながら回転させる。
(Abnormality detection method)
Next, an abnormality detection method using the above-mentioned abnormality detection device 2 will be described. That is, as shown in FIG. 2, the terahertz wave L 1 emitted from the terahertz wave oscillator 11, after being polarized into linearly polarized light passes through the first polarizer 21a, enters the anticorrosion layer 15b of steel structures 15 Will be done. The terahertz wave L 1p incident on the anticorrosion layer 15b is completely reflected by the steel surface 15as of the steel material 15a and is emitted through the anticorrosion layer 15b. In this state, the polarizing plate synchronous rotation gear 22c is rotated to rotate the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b while maintaining a state in which the polarization directions differ from each other by 90 °.

上述したように、防食層15bが鋼面15asに密着している正常部分においては防食層15bの応力状態は等方的でない、すなわち異方性を有している。そのため、(3)式にも示すように、第1偏光板21aおよび第2偏光板21bの回転とともに、第2偏光板21bを透過したテラヘルツ波L2Pの強度は、明暗、すなわち極大と極小とを繰り返すように変化する。 As described above, the stress state of the anticorrosion layer 15b is not isotropic, that is, has anisotropy in the normal portion where the anticorrosion layer 15b is in close contact with the steel surface 15as. Therefore, as shown in Eq. (3), the intensity of the terahertz wave L 2P transmitted through the second polarizing plate 21b with the rotation of the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b is light and dark, that is, maximum and minimum. It changes to repeat.

これに対し、防食層15bが鋼面15asに密着していない異常部分においては、防食層15bの応力が等方的であることから、(3)式においてδ=0になる。そのため、第1偏光板21aと第2偏光板21bとを回転させたとしても、第2偏光板21bを透過したテラヘルツ波L2pの強度は極小の状態を維持する。 On the other hand, in the abnormal portion where the anticorrosion layer 15b is not in close contact with the steel surface 15as, the stress of the anticorrosion layer 15b is isotropic, so that δ = 0 in the equation (3). Therefore, even if the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b are rotated, the intensity of the terahertz wave L 2p transmitted through the second polarizing plate 21b is maintained at the minimum state.

すなわち、上述した防食層15bの正常部分にテラヘルツ波を照射した場合と異なり、第1偏光板21aおよび第2偏光板21bの回転に伴った極大と極小とが交互に発現することなく、検出されるテラヘルツ波L2pの強度は極小の状態を維持する。これにより、第1偏光板21aと第2偏光板21bとを回転させても、検出されるテラヘルツ波L2pの強度が極小の状態を維持している部分は、防食層15bにおける異常部分として検出できる。これらの異常部分を検出する演算は、解析制御部10の解析処理部10dなどにより実行される。 That is, unlike the case where the normal portion of the anticorrosion layer 15b described above is irradiated with the terahertz wave, the maximum and the minimum due to the rotation of the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b are detected without alternately appearing. The intensity of the terahertz wave L 2p is kept at a minimum. As a result, even if the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b are rotated , the portion where the intensity of the detected terahertz wave L 2p is maintained at the minimum is detected as an abnormal portion in the anticorrosion layer 15b. can. The calculation for detecting these abnormal portions is executed by the analysis processing unit 10d of the analysis control unit 10 or the like.

さらに、上述した走査機構(図示せず)によって、少なくともテラヘルツ波発信器11、テラヘルツ波検出器12、第1偏光板21a、および第2偏光板21bを一体とした第2テラヘルツ波光学系を、鋼構造物15の表面に沿って所定範囲を走査させる。これにより、テラヘルツ波検出器12によって、鋼構造物15の所定範囲において防食層15bの主応力方向に沿ったテラヘルツ波L2pの強度分布が検出される。テラヘルツ波検出器12によって検出されたテラヘルツ波L2pの強度分布は、防食層15bにおけるテラヘルツ波の等傾線として得られる。なお、防食層15bが鋼材15aに密着している場合、得られた光弾性縞の等傾線は、鋼材15aにおける等傾線になる。 Further, by the above-mentioned scanning mechanism (not shown), a second terahertz wave optical system in which at least a terahertz wave transmitter 11, a terahertz wave detector 12, a first polarizing plate 21a, and a second polarizing plate 21b are integrated is provided. A predetermined range is scanned along the surface of the steel structure 15. As a result, the terahertz wave detector 12 detects the intensity distribution of the terahertz wave L 2p along the principal stress direction of the anticorrosion layer 15b in a predetermined range of the steel structure 15. The intensity distribution of the terahertz wave L 2p detected by the terahertz wave detector 12 is obtained as an isobaric line of the terahertz wave in the anticorrosion layer 15b. When the anticorrosion layer 15b is in close contact with the steel material 15a, the obtained photoelastic stripes have the same inclination line in the steel material 15a.

(変形例)
次に、上述した第2の実施形態による異常検出方法の変形例について説明する。すなわち、図2に示す異常検出装置2において、第1偏光板21aおよび第2偏光板21bは、偏光方向が90°異なった状態を維持しながら同じ回転方向に回転する。この場合、任意の偏光方向の位置での検出強度と,その位置から第1偏光板21aおよび第2偏光板21bを偏光方向が90°異なった状態を維持しながら45°回転させた位置でのテラヘルツ波L2pの強度を検出し、検出された2つのテラヘルツ波L2pの強度を加算することによって、主応力差(σ1−σ2)を求めることも可能である。
(Modification example)
Next, a modified example of the abnormality detection method according to the second embodiment described above will be described. That is, in the abnormality detection device 2 shown in FIG. 2, the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b rotate in the same rotation direction while maintaining a state in which the polarization directions differ by 90 °. In this case, the detection intensity at a position in an arbitrary polarization direction and the position where the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b are rotated by 45 ° while maintaining a state in which the polarization directions differ by 90 ° from that position. detects the intensity of the terahertz wave L 2p, by adding the intensities of the two detected terahertz waves L 2p, it is also possible to determine the principal stress difference (σ 12).

より詳細には、任意の偏光方向で検出される光の強度I1は、以下の(4)式に示すように、複屈折により生じる位相差δと主応力方向と偏光方向とのなす角度φに依存する。
1=A2sin22φ・sin2(δ/2) …(4)
なお、Aは入射光の振幅である。
More specifically, the intensity I 1 of the light detected in an arbitrary polarization direction is the angle φ between the phase difference δ caused by birefringence and the principal stress direction and the polarization direction, as shown in the following equation (4). Depends on.
I 1 = A 2 sin 2 2φ ・ sin 2 (δ / 2)… (4)
Note that A is the amplitude of the incident light.

さらに、光の強度I1が検出された位置から、第1偏光板21aおよび第2偏光板21bを、互いの偏光方向が90°異なった状態を維持しながら、45°回転させた位置において検出される光の強度I2は、(5)式に示すようになる。
2=A2sin22(φ+π/4)・sin2(δ/2) …(5)
Further, from the position where the light intensity I 1 is detected, the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b are detected at a position rotated by 45 ° while maintaining a state in which the polarization directions differ from each other by 90 °. The intensity I 2 of the light to be formed is as shown in Eq. (5).
I 2 = A 2 sin 2 2 (φ + π / 4) ・ sin 2 (δ / 2)… (5)

以上のように検出された光の強度I1,I2を合成すると、合成された光の強度Iは、以下の(6)式に示すように、主応力方向と偏光方向とのなす角度φに依存しない。
I=I1+I2=A2sin2(δ/2) …(6)
これは、光弾性法において、円偏光を用いた場合と同じ結果が得られることを意味する。これにより、異常検出装置2によって、防食層15bの主応力方向と主応力差(σ1−σ2)とをともに導出可能になる。その他の構成は、上述した第2の実施形態と同様である。
When the light intensities I 1 and I 2 detected as described above are combined, the combined light intensity I is the angle φ between the principal stress direction and the polarization direction as shown in the following equation (6). Does not depend on.
I = I 1 + I 2 = A 2 sin 2 (δ / 2)… (6)
This means that in the photoelastic method, the same result as when circularly polarized light is used can be obtained. As a result, the abnormality detecting device 2 can derive both the principal stress direction and the principal stress difference (σ 1 − σ 2) of the anticorrosion layer 15b. Other configurations are the same as those of the second embodiment described above.

以上説明した第2の実施形態による異常検出方法によれば、テラヘルツ波を鋼構造物15に照射し、鋼材15aの鋼面15asで反射したテラヘルツ波の強度に基づいて、防食層15bの等方的な部分を検出できる。したがって、簡易な構成によって、防食層15bを鋼材15aに対する密着度が低下している異常部分を、鋼構造物15の表面の所定範囲から検出することが可能となる。 According to the abnormality detection method according to the second embodiment described above, the terahertz wave is irradiated to the steel structure 15, and the isotropic layer of the anticorrosion layer 15b is based on the intensity of the terahertz wave reflected by the steel surface 15as of the steel material 15a. Can detect the specific part. Therefore, with a simple configuration, it is possible to detect an abnormal portion in which the degree of adhesion of the anticorrosion layer 15b to the steel material 15a is reduced from a predetermined range on the surface of the steel structure 15.

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の第1の実施形態において挙げた異常検出装置1,2の構成はあくまでも例に過ぎず、テラヘルツ波を用いて構造物の表面に密着した非金属層の主応力差および主応力方向を測定可能な構成であれば、必要に応じてこれと異なる構成の装置を用いてもよい。また、本発明は、上述した実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により限定されない。 Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. For example, the configurations of the anomaly detection devices 1 and 2 described in the first embodiment described above are merely examples, and the principal stress difference and the principal stress direction of the non-metal layer in close contact with the surface of the structure using the terahertz wave. If necessary, a device having a different configuration may be used as long as the configuration is such that the above can be measured. Further, the present invention is not limited by the description and drawings which form a part of the disclosure of the present invention according to the above-described embodiment.

例えば、上述した実施形態においては、鋼構造物15に対してテラヘルツ波をスポット的に照射して、鋼材15aの鋼面15asによってスポット的に反射させているが、必ずしもスポット的に照射および反射に限定されない。例えば、テラヘルツ波発信器11の代わりに、テラヘルツ波を面状に出射可能なテラヘルツ波光源を用いるとともに、テラヘルツ波検出器12の代わりに、テラヘルツ波L2pを面状の分布として検出可能なテラヘルツ波検出アレイなどを用いることも可能である。 For example, in the above-described embodiment, the terahertz wave is spot-irradiated to the steel structure 15 and is spot-reflected by the steel surface 15as of the steel material 15a, but the steel structure 15 is not necessarily spot-irradiated and reflected. Not limited. For example, instead of the terahertz wave transmitter 11, a terahertz wave light source capable of emitting a terahertz wave in a planar manner is used, and instead of the terahertz wave detector 12, a terahertz wave L 2p can be detected as a planar distribution. It is also possible to use a wave detection array or the like.

例えば、上述した第2の実施形態においては、異常検出装置2において、第1偏光板21aと第2偏光板21bとを互いの偏光方向が90°異なった状態に維持しながら回転させるための機構として、偏光板同期回転機構22を用いているが、必ずしもこの機構に限定されるものではない。第1偏光板21aと第2偏光板21bとを互いの偏光方向が90°異なった状態に維持しながら回転させることが可能であれば、従来公知の種々の回転機構を採用することが可能である。 For example, in the second embodiment described above, in the abnormality detection device 2, a mechanism for rotating the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b while maintaining the polarization directions different from each other by 90 °. However, the polarizing plate synchronous rotation mechanism 22 is used, but the mechanism is not necessarily limited to this mechanism. If it is possible to rotate the first polarizing plate 21a and the second polarizing plate 21b while maintaining the polarization directions different from each other by 90 °, it is possible to adopt various conventionally known rotation mechanisms. be.

例えば、上述した実施形態においては、異常検出装置1,2において、テラヘルツ波を鋼構造物15に向けて出射するための光学系と、鋼面15asで反射されたテラヘルツ波を検出するための光学系とを光軸が異なる非同軸とした構成にしているが、必ずしも非同軸に限定されない。具体的には、ハーフミラーなどを用いることによって、テラヘルツ波を出射する光学系と反射されたテラヘルツ波を検出する光学系とを、光軸が重なる同軸とした構成にすることも可能である。 For example, in the above-described embodiment, the anomaly detection devices 1 and 2 have an optical system for emitting a terahertz wave toward the steel structure 15 and an optical system for detecting the terahertz wave reflected by the steel surface 15as. The system is configured to be non-coaxial with different optical axes, but it is not necessarily limited to non-coaxial. Specifically, by using a half mirror or the like, it is possible to configure the optical system that emits the terahertz wave and the optical system that detects the reflected terahertz wave to be coaxial in which the optical axes overlap.

1,2 異常検出装置
10 解析制御部
10a 信号増幅部
10b バイアス生成部
10c ロックイン検出部
10d 解析処理部
11 テラヘルツ波発信器
11a テラヘルツ波発生素子
11b、12b 半球レンズ
11c コリメートレンズ
11d 対物レンズ
12 テラヘルツ波検出器
12a テラヘルツ波検出素子
12c 集光レンズ
13a,21a 第1偏光板
13b,21b 第2偏光板
14a,14b λ/4波長板
15 鋼構造物
15a 鋼材
15as 鋼面
15b 防食層
15bs 表面
15d 異常部分
22 偏光板同期回転機構
22a 旋回ヘッド
22b ギヤボックス
22c 偏光板同期回転ギヤ
1,L1p,L2,L2p テラヘルツ波
1, 2 Abnormality detection device 10 Analysis control unit 10a Signal amplification unit 10b Bias generation unit 10c Lock-in detection unit 10d Analysis processing unit 11 Terahertz wave transmitter 11a Terahertz wave generator 11b, 12b Hemispherical lens 11c Collimated lens 11d Objective lens 12 Terahertz Wave detector 12a Terahertz wave detection element 12c Condensing lens 13a, 21a First polarizing plate 13b, 21b Second polarizing plate 14a, 14b λ / 4 wave plate 15 Steel structure 15a Steel material 15as Steel surface 15b Anticorrosion layer 15bs Surface 15d Abnormality Part 22 Polarizing plate synchronous rotation mechanism 22a Swivel head 22b Gearbox 22c Polarizing plate synchronous rotation gear L 1 , L 1p , L 2 , L 2p Terahertz wave

Claims (4)

金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面の所定位置にテラヘルツ波を照射可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波発信手段と、前記対象物の前記所定位置において反射されたテラヘルツ波を検出可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波検出手段と、前記テラヘルツ波発信手段における前記テラヘルツ波の出射側に設けられた発信側直線偏光手段と、前記テラヘルツ波検出手段の検出側に、偏光方向が前記発信側直線偏光手段の偏光方向と90°異なるように設けられた検出側直線偏光手段と、を備えた異常検出装置による異常検出方法において、
前記発信側直線偏光手段および前記検出側直線偏光手段は、前記発信側直線偏光手段の偏光方向と前記検出側直線偏光手段の偏光方向とが90°異なった状態を維持しながら回転するように構成され、
前記発信側直線偏光手段および前記検出側直線偏光手段の回転とともに、前記テラヘルツ波検出手段によって検出される前記反射されたテラヘルツ波の強度が増減することなく極小を維持する箇所を、前記金属基体と前記非金属層との密着度が低下した異常箇所と判定する
ことを特徴とする異常検出方法。
A terahertz wave transmitting means capable of irradiating a predetermined position on the surface of an object provided with a non-metal layer on a metal substrate and scanning the surface of the object, and the object. It is configured to be able to detect the terahertz wave reflected at the predetermined position, and is provided with a terahertz wave detecting means capable of scanning the surface of the object and a terahertz wave emitting side of the terahertz wave transmitting means. Abnormality provided with the transmitting side linear polarizing means and the detecting side linear polarizing means provided on the detection side of the terahertz wave detecting means so that the polarization direction differs from the polarization direction of the transmitting side linear polarizing means by 90 °. In the abnormality detection method by the detection device,
The transmitting side linearly polarizing means and the detecting side linearly polarizing means are configured to rotate while maintaining a state in which the polarization direction of the transmitting side linearly polarizing means and the polarization direction of the detecting side linearly polarizing means differ by 90 °. Being done
A portion where the intensity of the reflected terahertz wave detected by the terahertz wave detecting means is maintained at a minimum without increasing or decreasing with the rotation of the transmitting side linearly polarizing means and the detecting side linearly polarizing means is referred to as the metal substrate. An abnormality detection method comprising determining an abnormal portion having a reduced degree of adhesion to the non-metal layer.
金属基体の上層に非金属層が設けられた対象物の表面の所定位置にテラヘルツ波を照射可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波発信手段と、前記対象物の前記所定位置において反射されたテラヘルツ波を検出可能に構成されているとともに、前記対象物の表面を走査可能なテラヘルツ波検出手段と、前記テラヘルツ波発信手段における前記テラヘルツ波の出射側に設けられた発信側直線偏光手段と、前記テラヘルツ波検出手段の検出側に、偏光方向が前記発信側直線偏光手段の偏光方向と90°異なるように設けられた検出側直線偏光手段と、前記テラヘルツ波発信手段の出射側に設けられ、前記発信側直線偏光手段を透過した直線偏光のテラヘルツ波を円偏光になるように位相差を与える発信側位相変換手段と、前記検出側直線偏光手段に対して前記テラヘルツ波の入射側に設けられ、前記テラヘルツ波に位相差を与える検出側位相変換手段と、を備えた異常検出装置による異常検出方法において、
前記対象物の表面に沿って所定範囲を走査するとともに、前記テラヘルツ波発信手段から出射された前記テラヘルツ波を前記非金属層に照射して、前記反射されたテラヘルツ波を前記テラヘルツ波検出手段によって検出して得られる前記反射されたテラヘルツ波の強度分布において、検出強度が極小になった箇所を前記金属基体と前記非金属層との密着度が低下した異常箇所と判定する
ことを特徴とする異常検出方法。
A terahertz wave transmitting means capable of irradiating a predetermined position on the surface of an object provided with a non-metal layer on a metal substrate and scanning the surface of the object, and the object. It is configured to be able to detect the terahertz wave reflected at the predetermined position, and is provided with a terahertz wave detecting means capable of scanning the surface of the object and a terahertz wave emitting side of the terahertz wave transmitting means. The detection side linear polarization means provided on the detection side of the transmission side linear polarization means and the terahertz wave detection means so that the polarization direction differs from the polarization direction of the transmission side linear polarization means by 90 °, and the terahertz wave transmission. The transmitting side phase conversion means provided on the emitting side of the means and giving a phase difference so that the linearly polarized terahertz wave transmitted through the transmitting side linear polarizing means becomes circularly polarized, and the detection side linear polarizing means are described above. In an abnormality detection method using an abnormality detection device provided on the incident side of a terahertz wave and provided with a detection side phase conversion means for giving a phase difference to the terahertz wave.
While scanning a predetermined range along the surface of the object, the terahertz wave emitted from the terahertz wave transmitting means irradiates the non-metal layer, and the reflected terahertz wave is detected by the terahertz wave detecting means. in the terahertz wave intensity distribution of which is the reflection obtained by detecting a portion where the detection intensity becomes minimum degree of adhesion between the non-metal layer and the metal substrate and judging the abnormal point with a reduced Abnormality detection method.
前記金属基体が鋼材であり、前記非金属層が可視光に対して不透明の樹脂層であるThe metal substrate is a steel material, and the non-metal layer is a resin layer opaque to visible light.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の異常検出方法。The abnormality detection method according to claim 1 or 2, wherein the abnormality is detected.
前記テラヘルツ波検出手段によって検出されたテラヘルツ波の強度を、前記樹脂層の主応力差に比例した物理量に基づいた強度として、前記物理量が0になった部分を前記樹脂層における異常箇所と判定するThe intensity of the terahertz wave detected by the terahertz wave detecting means is defined as the intensity based on a physical quantity proportional to the principal stress difference of the resin layer, and the portion where the physical quantity becomes 0 is determined to be an abnormal portion in the resin layer.
ことを特徴とする請求項3に記載の異常検出方法。The abnormality detection method according to claim 3, wherein the abnormality is detected.
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JPS6347246U (en) * 1986-09-10 1988-03-30
JPS63269045A (en) * 1987-04-27 1988-11-07 Orc Mfg Co Ltd Image processing type double refractive index meter
JP2600461B2 (en) * 1990-06-18 1997-04-16 三菱電機株式会社 Torque measurement method
JPWO2006085403A1 (en) * 2005-02-10 2009-01-29 国立大学法人大阪大学 Real-time terahertz tomography equipment and spectroscopic imaging equipment
JP5477275B2 (en) * 2010-02-26 2014-04-23 アイシン精機株式会社 Coating film inspection apparatus and inspection method
US9322712B2 (en) * 2013-03-15 2016-04-26 The Johns Hopkins University Terahertz time-domain spectroscopic ellipsometry system
WO2018043438A1 (en) * 2016-08-29 2018-03-08 学校法人慶應義塾 Optical measurement device, optical measurement method, and stress inspection method

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