JP7125712B2 - Non-destructive test equipment for structures and its non-destructive test method - Google Patents

Non-destructive test equipment for structures and its non-destructive test method Download PDF

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Description

本発明は、コンクリート等の構造物に生じたひび割れ、空洞、劣化、及び鉄橋のようなコンクリートと一体になった金属製構造物に生じた内部欠陥などの欠陥個所(変状部)について、弾性波などを用いて非破壊試験により点検する技術に係り、特に試験装置を構造物に確実に押し当てて点検することができる構造物における非破壊試験装置及びその非破壊試験方法に関する。 The present invention relates to elastic deformation of defective parts (deformed parts) such as cracks, cavities, and deterioration in structures such as concrete, and internal defects in metal structures such as iron bridges that are integrated with concrete. The present invention relates to a technique for inspection by non-destructive testing using waves, etc., and more particularly to a non-destructive testing apparatus for a structure and a non-destructive testing method thereof, which can be inspected by reliably pressing the testing apparatus against the structure.

コンクリート構造物は、トンネル、橋梁などの大型構造物が多い。コンクリートの欠陥に関しては、曲げ・ひび割れ深さ及び注入材の充填度、疲労によるコンクリート内部のひび割れ、鉄筋腐食に伴う鉄筋コンクリート界面の状況、PCグラウト(プレストレストコンクリート注入材)の充填度等が評価対象となる。更に、長期間にコンクリート構造物には各種要因により空洞が発生することがある。このような空洞の存在はコンクリート構造物の強度劣化に大きな影響を与えるものであり、空洞の検出はコンクリート構造物の維持に重要なことである。 Many concrete structures are large structures such as tunnels and bridges. Regarding defects in concrete, the evaluation targets include the depth of bending and cracks, the degree of injection material filling, cracks inside the concrete due to fatigue, the state of the reinforced concrete interface due to corrosion of reinforcing bars, and the degree of filling of PC grout (prestressed concrete injection material). Become. Furthermore, cavities may occur in concrete structures over a long period of time due to various factors. The existence of such cavities has a great influence on deterioration of strength of concrete structures, and detection of cavities is important for maintenance of concrete structures.

鋼橋やコンクリート橋のような橋梁についても、その維持管理のために各種の検査が行われている。鋼橋の金属製構造物について様々な非破壊試験により点検されている。例えば金属製構造物の異常、表面疵及び内部欠陥の試験には超音波探傷試験(垂直、斜角、SH波等)、超音波厚さ測定、磁粉探傷試験、浸透探傷試験、亀裂深度計による亀裂深さ検査、AE検査、塗膜劣化センサによる塗膜性能検査が実施されている。 Bridges such as steel bridges and concrete bridges are also subjected to various inspections for their maintenance. Metal structures of steel bridges are inspected by various non-destructive tests. For example, for testing abnormalities, surface flaws and internal defects of metal structures, ultrasonic testing (vertical, oblique angle, SH wave, etc.), ultrasonic thickness measurement, magnetic particle testing, penetrant testing, crack depth gauge A crack depth inspection, an AE inspection, and a coating film performance inspection using a coating film deterioration sensor are carried out.

コンクリートに関する物性及び欠陥については、種々の試験方法で試験又は点検されている。コンクリートの物性及び欠陥評価において、評価指標としての弾性波伝播特性(伝播速度、振幅及び周波数スペクトル)の特徴とその役割を明確にする必要がある。このコンクリートの物性に関してはセメントの凝結硬化性状が評価対象となる。 Physical properties and defects related to concrete are tested or inspected by various test methods. It is necessary to clarify the characteristics and roles of elastic wave propagation characteristics (propagation velocity, amplitude and frequency spectrum) as evaluation indexes in physical property and defect evaluation of concrete. Regarding the physical properties of this concrete, the setting and hardening properties of cement are evaluated.

セメントの凝結硬化性状、曲げ、ひび割れ、深さについて種々の非破壊試験方法がある。更に、注入材の充填度、疲労によるコンクリート内部のひび割れ、鉄筋腐食に伴う鉄筋コンクリート界面の状況について種々の非破壊試験方法がある。例えば、弾性波を利用した非破壊試験には、衝撃弾性波法、超音波法等がある。その他に、打音によりコンクリート中に弾性波を発生させ、この弾性波がコンクリート表面から空気中に放射されたものを測定する打音法がある。この打音法はコンクリートのひび割れ及び剥離、内部空隙範囲の検出に利用されている。更に、コンクリートのひび割れに伴って発生し伝搬する弾性波を検出し、コンクリート表面にAE変換子(センサ)を設置して検出するアコースティック・エミッション(AE Acoustic Emission)法がある。このAE法はコンクリートのひび割れの発生・進展位置の検出に利用されている。 There are various non-destructive testing methods for cement setting properties, bending, cracking, and depth. Furthermore, there are various non-destructive testing methods for checking the filling degree of grout, cracking inside concrete due to fatigue, and conditions at the interface of reinforced concrete due to corrosion of reinforcing bars. For example, non-destructive tests using elastic waves include the impact elastic wave method and the ultrasonic method. In addition, there is a hammering method in which elastic waves are generated in concrete by hammering and the waves radiated from the concrete surface into the air are measured. This hammering method is used to detect cracks and spalling in concrete, and internal void areas. Furthermore, there is an acoustic emission (AE Acoustic Emission) method in which elastic waves generated and propagated by cracks in concrete are detected and detected by installing an AE transducer (sensor) on the concrete surface. This AE method is used to detect the location of crack initiation and propagation in concrete.

衝撃弾性波法は、入力装置としてハンマ、鋼球等が用いられる。この入力装置は主に人の作業により駆動される。受信装置は加速度センサ、AEセンサ等が用いられる。この試験方法の弾性波は、波長が長く、エネルギーが大きいという性質がある。この試験方法は、再現性のある弾性波を入力することが困難であるが、実構造物での実績が多い。 The impact acoustic wave method uses a hammer, steel ball, etc. as an input device. This input device is mainly driven by human work. An acceleration sensor, an AE sensor, or the like is used as the receiving device. The acoustic waves of this test method have the properties of long wavelength and high energy. Although it is difficult to input reproducible elastic waves in this test method, there are many results in actual structures.

一方、超音波法は、入力装置として探触子、AEセンサ等が用いられる。この入力装置は電圧の制御で駆動される。受信装置は探触子、AEセンサ等が用いられる。この試験方法の弾性波は、波長が短く、エネルギーが小さいという性質がある。この試験方法は、再現性のある弾性波を入力することが可能であるが、実構造物での実績が少ない。 On the other hand, the ultrasonic method uses a probe, an AE sensor, etc. as an input device. This input device is driven by voltage control. A probe, an AE sensor, or the like is used as the receiving device. The elastic wave of this test method has the properties of short wavelength and low energy. This test method can input reproducible elastic waves, but there are few actual results in actual structures.

衝撃弾性波法によるコンクリートの物性及び欠陥についての非破壊試験に関する技術として、例えば特許文献1の特開2000-131290公報「コンクリートの非破壊検査装置」のように、外力を加えられたコンクリートから発生する振動を振動信号として検出する信号検出手段と、上記振動信号を複数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変換する変換手段と、上記時系列信号の最大値を上記周波数帯域毎に抽出する抽出手段と、上記各最大値をあらかじめ設定された上記周波数帯域毎の振動基準値と比較する比較手段とを備えたコンクリートの非破壊検査装置が提案されている。 As a technique related to non-destructive testing of physical properties and defects of concrete by the impact elastic wave method, for example, as in Patent Document 1, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-131290 "Concrete Non-Destructive Inspection Apparatus", it is generated from concrete to which an external force is applied. signal detection means for detecting the vibration as a vibration signal; conversion means for converting the vibration signal into a time-series signal for each of a plurality of predetermined frequency bands; and extracting the maximum value of the time-series signal for each frequency band. A concrete non-destructive inspection apparatus has been proposed that includes an extraction means and a comparison means for comparing each of the maximum values with a preset vibration reference value for each frequency band.

特開2000-131290公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-131290

このように衝撃弾性波法は、測定が容易であり、入力する弾性波の波長が長く、エネルギーが大きいため減衰しにくく、コンクリートの実構造物での計測においてよく利用されている。しかし、弾性波の入力にハンマや鋼球を使用するため、打撃する人によりその打撃力が均一になりにくく、測定誤差が生じやすいという問題を有していた。 As described above, the impact acoustic wave method is easy to measure, and since the input elastic wave has a long wavelength and high energy, it is difficult to attenuate, and is often used for measurement of actual concrete structures. However, since a hammer or a steel ball is used to input elastic waves, it is difficult for the hitting force to be uniform depending on the person hitting the ball, and measurement errors are likely to occur.

図8に示すように、非破壊試験装置51は、衝撃弾性波法では機械式の打撃ハンマが使用されるようになり、広範囲の点検が可能になった。非破壊試験装置51は支持装置52で支えられ、トンネルCの縦壁面、更には天井面において試験しながら移動させる。このとき支持装置52は、台車に設けられた昇降装置、アームなどがある。 As shown in FIG. 8, the non-destructive testing device 51 uses a mechanical impact hammer in the impact elastic wave method, enabling wide-range inspection. The non-destructive test device 51 is supported by a support device 52 and moved while testing on the vertical wall surface of the tunnel C and further on the ceiling surface. At this time, the supporting device 52 may be an elevating device, an arm, or the like provided on the carriage.

しかし、トンネル内では平坦な面より湾曲面が多い、更には凹凸面も有する。このような湾曲面又は凹凸面がある個所では、入力装置としての打撃ハンマ、鋼球を機械的に作動させる非破壊試験装置51が正確に測定できない場合がある。例えば、コンクリート構造物Cの湾曲面では入力装置との間隔が相違すると、非破壊試験装置51の押圧力が異なるために均一に弾性波を入力できなくなる。同様にコンクリート構造物C内を伝播した弾性波を正確に受信できなくなり、測定に誤差が生じやすいという問題を有していた。 However, inside the tunnel, there are more curved surfaces than flat surfaces, and there are also uneven surfaces. At a location with such a curved surface or an uneven surface, there are cases where the impact hammer as an input device or the non-destructive testing device 51 that mechanically actuates a steel ball cannot measure accurately. For example, on the curved surface of the concrete structure C, if the distance from the input device is different, the pressing force of the non-destructive testing device 51 will be different, making it impossible to uniformly input elastic waves. Similarly, there is a problem that elastic waves propagating through the concrete structure C cannot be accurately received, and measurement errors tend to occur.

また、衝撃弾性波法は、コンクリート構造物の表面が打撃により塑性変形、場合によっては表面の一部が破壊することがあった。そのため、打撃による入力波形や得られる弾性波の指標にばらつきが生じやすいという問題を有していた。 In addition, in the impact elastic wave method, the surface of the concrete structure is plastically deformed by impact, and in some cases, a part of the surface is destroyed. Therefore, there is a problem that the input waveform due to the impact and the index of the elastic wave obtained are likely to vary.

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、弾性波を入力、受信する試験装置の押圧力を測定することで、コンクリート等の構造物内に弾性波を入力する際に、入力装置から適正な押圧力で弾性波を入力すると共に、構造物の表面において、受信装置から適正な押圧力で弾性波を受信することにより、精度の高い非破壊試験ができる構造物における非破壊試験装置及びその非破壊試験方法を提供することにある。 The present invention has been created to solve such problems. That is, the object of the present invention is to measure the pressing force of a test device that inputs and receives elastic waves, so that when inputting elastic waves into a structure such as concrete, an elastic wave can be generated with an appropriate pressing force from the input device. A non-destructive testing apparatus and method for non-destructive testing of structures capable of performing highly accurate non-destructive testing by inputting waves and receiving elastic waves from a receiving device on the surface of the structure with an appropriate pressing force. to provide.

第1の本発明の非破壊試験装置は、構造物(C)について、弾性波を利用して非破壊試験をする構造物における非破壊試験装置(1,41)であって、
前記構造物(C)内に弾性波を入力する入力装置(2)と、
前記構造物(C)で伝播した弾性波を受信する受信装置(4)と、
前記構造物(C)の表面において、前記入力装置(2)と受信装置(4)が、所定の押圧力に達しているかを測定する押圧力センサ(5)と、
前記押圧力センサ(5)の測定結果に応じて、前記入力装置(2)と受信装置(4)の押圧力を調節する押圧力制御機構(6)と、を備え、
前記入力装置(2)を前記構造物(C)の表面に当て、前記押圧力制御機構(6)により、前記入力装置(2)と受信装置(4)が所定の押圧力に維持された状態で、該入力装置(2)から弾性波を該構造物(C)内に入力し、該受信装置(4)が該構造物(C)内で伝播した弾性波を受信することにより、この受信した弾性波について、反射エコーや波の周波数、位相などを分析し、構造物(C)内部の欠陥、背面空洞の有無、その欠陥の位置までの距離を測定するように構成し
前記押圧力センサ(5)は、前記入力装置(2)の周囲において前記構造物(C)に先端部分が接触可能に複数の箇所に設けられ、前記構造物(C)の表面に凹凸がある場合又は前記構造物(C)の表面が傾斜している場合に対応した測定値を採取可能に構成され、
複数の箇所に設けられる前記押圧力センサ(5)で採取した測定値を用いて前記押圧力制御機構(6)による押圧力の調節が行われる、ことを特徴とする。
前記入力装置(2)と受信装置(4)は、一体化したものにすることができる。
A first nondestructive testing apparatus of the present invention is a nondestructive testing apparatus (1, 41) for a structure for nondestructive testing of a structure (C) using elastic waves,
an input device (2) for inputting elastic waves into the structure (C);
a receiving device (4) for receiving elastic waves propagated through the structure (C);
A pressing force sensor (5) for measuring whether the input device (2) and the receiving device (4) reach a predetermined pressing force on the surface of the structure (C);
A pressing force control mechanism (6) that adjusts the pressing force of the input device (2) and the receiving device (4) according to the measurement result of the pressing force sensor (5),
A state in which the input device (2) is applied to the surface of the structure (C), and the input device (2) and the receiving device (4) are maintained at a predetermined pressing force by the pressing force control mechanism (6). Then, by inputting an elastic wave from the input device (2) into the structure (C) and receiving the elastic wave propagated in the structure (C) by the receiving device (4), this reception Analyze the reflected echo, wave frequency, phase, etc. of the elastic wave, and measure the defect inside the structure (C), the presence or absence of the back cavity, and the distance to the position of the defect ,
The pressing force sensors (5) are provided at a plurality of locations around the input device (2) so that their tip portions can contact the structure (C), and the surface of the structure (C) has irregularities. or when the surface of the structure (C) is inclined, a measurement value corresponding to the case can be collected,
The pressing force is adjusted by the pressing force control mechanism (6) using measured values collected by the pressing force sensors (5) provided at a plurality of locations .
Said input device (2) and receiving device (4) may be integrated.

第2の本発明の非破壊試験方法は、構造物(C)について、弾性波を利用して非破壊試験をする構造物における非破壊試験方法であって、
前記構造物(C)の表面に、弾性波を入力する入力装置(2)を当接させ、
前記入力装置(2)が、構造物(C)に所定の押圧力で接しているかどうかを測定し、
前記入力装置(2)の構造物(C)への押圧力が所定の値のときに、弾性波を発生させて該入力装置(2)から該構造物(C)内に入力し、
前記構造物(C)の表面に当てた受信装置(4)で、該構造物(C)で伝播した弾性波を受信し、
受信した弾性波について、反射エコーや波の周波数、位相などを分析し、構造物(C)内部の欠陥、背面空洞の有無、その欠陥の位置までの距離を測定するものであり、
前記所定の押圧力で前記構造物(C)の表面に前記入力装置(2)が接しているかどうかを測定するための押圧力センサ(5)が測定に用いられ、
前記押圧力センサ(5)は、前記入力装置(2)の周囲において前記構造物(C)に先端部分が接触可能に複数の箇所に設けられ、前記構造物(C)の表面に凹凸がある場合又は前記構造物(C)の表面が傾斜している場合に対応した測定値を採取可能に構成され、
複数の箇所に設けられる前記押圧力センサ(5)で採取した測定値を用いて押圧力制御機構(6)による押圧力の調節が行われる、ことを特徴とする。
The second nondestructive testing method of the present invention is a nondestructive testing method for structures in which the structure (C) is nondestructively tested using elastic waves,
An input device (2) for inputting elastic waves is brought into contact with the surface of the structure (C),
Measuring whether the input device (2) is in contact with the structure (C) with a predetermined pressing force,
When the pressing force of the input device (2) on the structure (C) is a predetermined value, an elastic wave is generated and input into the structure (C) from the input device (2);
A receiving device (4) applied to the surface of the structure (C) receives the elastic waves propagated in the structure (C),
For the received elastic waves, analyze the reflected echo, wave frequency, phase, etc., and measure the presence or absence of defects inside the structure (C), the back cavity, and the distance to the position of the defect .
A pressure sensor (5) for measuring whether the input device (2) is in contact with the surface of the structure (C) with the predetermined pressure is used for measurement,
The pressing force sensors (5) are provided at a plurality of locations around the input device (2) so that their tip portions can contact the structure (C), and the surface of the structure (C) has irregularities. or when the surface of the structure (C) is inclined, a measurement value corresponding to the case can be collected,
The pressing force is adjusted by a pressing force control mechanism (6) using measured values collected by the pressing force sensors (5) provided at a plurality of locations .

第3の本発明の非破壊試験方法は、構造物(C)について、弾性波を利用して非破壊試験をする構造物における非破壊試験方法であって、
前記構造物(C)の表面に、入力装置(2)から弾性波を入力する際に、該入力装置(2)を作動させる非破壊試験装置(1)が、該構造物(C)の表面における所定の押圧力に達したときに、該入力装置(2)で弾性波を入力し、
受信装置(4)で前記構造物(C)に伝播する弾性波を受信し、かつ収集した弾性波のデータを記録し、
弾性波に異常があるときに、該当箇所(変状部)にマーキング装置(28)でマーキングし、
更に、弾性波に異常がある該当箇所(変状部)を、カメラ(26)で撮影し、
前記データとマーキング個所について解析することにより、該構造物(C)に生じたひび割れ、空洞、劣化などの欠陥個所(変状部)について修理・補修する個所と判定するものであり、
前記所定の押圧力で前記構造物(C)の表面に前記入力装置(2)が接しているかどうかを測定するための押圧力センサ(5)が測定に用いられ、
前記押圧力センサ(5)は、前記入力装置(2)の周囲において前記構造物(C)に先端部分が接触可能に複数の箇所に設けられ、前記構造物(C)の表面に凹凸がある場合又は前記構造物(C)の表面が傾斜している場合に対応した測定値を採取可能に構成され、
複数の箇所に設けられる前記押圧力センサ(5)で採取した測定値を用いて押圧力制御機構(6)による押圧力の調節が行われる、ことを特徴とする。
前記弾性波を利用して非破壊試験をした変状部の深さと範囲を、データベース(32)の変状部情報データベース(34)にデータとして記録する、ことができる。
A non-destructive test method of the third aspect of the present invention is a non-destructive test method for a structure in which the structure (C) is non-destructively tested using elastic waves,
A non-destructive test device (1) that operates the input device (2) when inputting an elastic wave from the input device (2) to the surface of the structure (C) is provided on the surface of the structure (C) inputting an elastic wave with the input device (2) when a predetermined pressing force is reached in
receiving the elastic wave propagating to the structure (C) with the receiving device (4) and recording the collected elastic wave data;
When there is an abnormality in the elastic wave, mark the corresponding location (deformed portion) with a marking device (28),
Furthermore, the corresponding location (deformed portion) where there is an abnormality in the elastic wave is photographed by the camera (26),
By analyzing the data and marking locations, defective locations (deformed portions) such as cracks, cavities, and deterioration occurring in the structure (C) are determined as locations to be repaired ,
A pressure sensor (5) for measuring whether the input device (2) is in contact with the surface of the structure (C) with the predetermined pressure is used for measurement,
The pressing force sensors (5) are provided at a plurality of locations around the input device (2) so that their tip portions can contact the structure (C), and the surface of the structure (C) has irregularities. or when the surface of the structure (C) is inclined, a measurement value corresponding to the case can be collected,
The pressing force is adjusted by a pressing force control mechanism (6) using measured values collected by the pressing force sensors (5) provided at a plurality of locations .
The depth and range of the deformed portion subjected to the non-destructive test using the elastic wave can be recorded as data in the deformed portion information database (34) of the database (32).

第1の本発明の非破壊試験装置と第2の本発明の非破壊試験方法の構成では、検査対象物の構造物(C)の表面において、弾性波を構造物(C)内に入力する際に、押圧力制御機構(6)により入力装置(2)(打撃ハンマ(3))は適正な押圧力で弾性波を入力することができる。
構造物(C)の表面において、入力装置(2)により入力する弾性波が常に一定に維持され、精度の高い非破壊試験ができる。
In the configuration of the nondestructive testing apparatus of the first invention and the nondestructive testing method of the second invention, elastic waves are input into the structure (C) on the surface of the structure (C) of the inspection object. At this time, the input device (2) (impact hammer (3)) can input the elastic wave with an appropriate pressing force by the pressing force control mechanism (6).
On the surface of the structure (C), the elastic wave input by the input device (2) is always kept constant, enabling highly accurate non-destructive testing.

衝撃弾性波法による非破壊試験装置と非破壊試験方法の構成では、衝撃波エネルギーの減衰が少ないため、遠くまで弾性波を伝搬させることができる。この弾性波は超音波より周波数が低いため、厚い構造物(C)の探査、大規模なコンクリート等の構造物(C)の試験、点検が可能である。 In the configuration of the non-destructive testing device and the non-destructive testing method based on the shock acoustic wave method, the shock wave energy is less attenuated, so the elastic wave can be propagated over a long distance. Since this elastic wave has a lower frequency than ultrasonic waves, it is possible to explore a thick structure (C) and to test and inspect a large-scale structure (C) such as concrete.

また、超音波法による非破壊試験装置と非破壊試験方法の構成では、構造物(C)内部のひび割れの測定に適している。この測定方法は、コンクリート等の構造物(C)の測定の形状・寸法にあまり制約がない。 Also, the configuration of the nondestructive testing device and the nondestructive testing method using the ultrasonic method is suitable for measuring cracks inside the structure (C). This measuring method does not restrict the shape and dimensions of the structure (C) such as concrete.

第3の本発明の非破壊試験方法の構成では、過去の非破壊試験データを蓄積し、その解析を実施することにより精度の高い非破壊試験を実施することができる。
また、過去の弾性波を利用した非破壊試験データを変状部の深さと範囲といった詳細なデータに基づいて、非破壊試験の結果について解析することにより、その後の点検、修繕対策における信頼性が高い。
In the configuration of the third non-destructive testing method of the present invention, past non-destructive testing data is accumulated and analyzed to enable highly accurate non-destructive testing.
In addition, by analyzing past non-destructive test data using elastic waves based on detailed data such as the depth and range of deformed parts, the reliability of subsequent inspections and repair measures can be improved. high.

実施例1の構造物における非破壊試験装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing a non-destructive testing device for a structure of Example 1. FIG. 打撃ハンマを示す拡大正面図である。It is an enlarged front view showing an impact hammer. 非破壊試験装置を制御する制御装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus which controls a nondestructive testing apparatus. 実施例1の非破壊試験装置を用いて衝撃弾性波法による試験方法を示すフロー図である。1 is a flowchart showing a test method by an elastic shock wave method using the nondestructive testing apparatus of Example 1. FIG. 実施例2の構造物における非破壊試験装置を示す概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a non-destructive testing device for the structure of Example 2; 実施例2の非破壊試験装置を制御する制御装置を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a control device that controls the nondestructive testing device of Example 2; 実施例2の非破壊試験装置を用いて衝撃弾性波法による試験方法とデータ収集法を示すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing a test method and a data collection method by an elastic shock wave method using the non-destructive testing apparatus of Example 2; トンネルについて従来の非破壊試験装置で点検する状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which inspects a tunnel with the conventional nondestructive testing apparatus.

本発明の構造物における非破壊試験装置は、コンクリート等の構造物の検査対象物内に弾性波を入力する入力装置と、この構造物で伝播した弾性波を受信する受信装置と、これらの入力装置と受信装置が所定の押圧力に達しているかを測定する押圧力センサと、押圧力センサの測定結果に応じて、入力装置と受信装置の押圧力を調節する押圧力制御機構と、を備え、弾性波を利用して非破壊試験をする装置である。 A non-destructive testing apparatus for structures according to the present invention comprises an input device for inputting elastic waves into an inspection object of a structure such as concrete, a receiving device for receiving elastic waves propagated through the structure, and an input device for receiving the elastic waves. A pressing force sensor that measures whether the device and the receiving device have reached a predetermined pressing force, and a pressing force control mechanism that adjusts the pressing force of the input device and the receiving device according to the measurement result of the pressing force sensor. , is a device for non-destructive testing using elastic waves.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
<非破壊試験装置の構成>
図1は実施例1の構造物における非破壊試験装置を示す概略構成図である。図2は打撃ハンマを示す拡大正面図である。
実施例1の非破壊試験装置1は、衝撃弾性波法による試験装置であり、入力装置2として打撃ハンマ3が用いられ、受信装置4として加速度センサが用いられたものである。この打撃ハンマ3の打撃により検査対象物のコンクリート等の構造物C内で伝播した弾性波を、受信装置4が受信する。この受信した弾性波について、反射エコーや波の周波数、位相などを分析し、構造物C内部の欠陥CR、背面空洞Sの有無、その欠陥の位置までの距離を測定する。なお、これらの実施例では、コンクリート製の構造物Cについて説明しているが、本発明の検査対象物はこのコンクリート製の構造物Cに限定されないことは勿論である。鋼橋の金属製構造物についても検査対象物となる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Configuration of non-destructive testing equipment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a non-destructive testing apparatus for a structure of Example 1. FIG. FIG. 2 is an enlarged front view showing an impact hammer.
The nondestructive testing apparatus 1 of Example 1 is a testing apparatus based on the impact elastic wave method, and uses an impact hammer 3 as an input device 2 and an acceleration sensor as a receiving device 4 . The receiving device 4 receives the elastic waves propagated in the structure C such as concrete of the inspection object by the impact of the impact hammer 3 . The received elastic wave is analyzed for reflected echo, wave frequency, phase, etc., and the presence or absence of a defect CR inside the structure C, the back cavity S, and the distance to the defect position are measured. In addition, although the concrete structure C is described in these examples, the inspection object of the present invention is not limited to this concrete structure C, of course. Metal structures such as steel bridges are also subject to inspection.

この非破壊試験装置1には、構造物Cの表面において、これらの入力装置2(打撃ハンマ3)と受信装置4(加速度センサ)が、所定の押圧力に達しているかを測定する押圧力センサ5と、この押圧力センサ5の測定結果に応じて入力装置2(打撃ハンマ3)と受信装置4の押圧力を調節する押圧力制御機構6とを備えている。押圧力制御機構6は、例えばエアシリンダーのような空気圧を制御する構成のものである。なお、打撃ハンマ3と受信装置4(加速度センサ)とを一体化した装置でもよい。このように打撃ハンマ3と受信装置4(加速度センサ)とを一体化することで、非破壊試験装置1をコンパクトにすることができる。即ち、1台の非破壊試験装置1に多くの試験装置(打撃ハンマ3と受信装置4)を搭載することが可能になる。広範囲な点検箇所について迅速に試験することができる。 This non-destructive testing apparatus 1 includes a pressing force sensor for measuring whether the input device 2 (impact hammer 3) and receiving device 4 (acceleration sensor) reach a predetermined pressing force on the surface of the structure C. 5 and a pressing force control mechanism 6 that adjusts the pressing force of the input device 2 (impact hammer 3 ) and the receiving device 4 according to the measurement result of this pressing force sensor 5 . The pressing force control mechanism 6 is configured to control air pressure, such as an air cylinder. A device in which the striking hammer 3 and the receiving device 4 (acceleration sensor) are integrated may be used. By integrating the impact hammer 3 and the receiving device 4 (acceleration sensor) in this way, the nondestructive testing device 1 can be made compact. That is, it becomes possible to mount many test devices (the impact hammer 3 and the receiving device 4) on one nondestructive test device 1. FIG. A wide range of inspection points can be quickly tested.

なお、非破壊試験装置が超音波法による試験装置の場合は、図示しないが、入力装置として探触子、AEセンサ等が用いられる。この入力装置は電圧の制御で駆動される。受信装置は探触子、AEセンサ等が用いられる。 When the non-destructive testing device is a testing device based on the ultrasonic method, a probe, an AE sensor, etc. are used as input devices, although not shown. This input device is driven by voltage control. A probe, an AE sensor, or the like is used as the receiving device.

入力装置2として機能する打撃ハンマ3は、図2に示すように、構造物Cを打撃し、発生した弾性波を構造物C内に入力させる装置である。打撃ハンマ3は、筒体7内において摺動自在になるハンマヘッド8と、このハンマヘッド8を引き戻し、又は押圧するように取り付けられたコイルバネ等の弾性部材(図示せず)を収納し、この筒体7にソレノイド(図示せず)を設けたものである。このソレノイドを作動させ、ハンマヘッド8を往復動させる。 The impact hammer 3 functioning as the input device 2 is, as shown in FIG. The impact hammer 3 accommodates a hammer head 8 that is slidable within the cylindrical body 7 and an elastic member (not shown) such as a coil spring attached to pull back or press the hammer head 8. A cylinder 7 is provided with a solenoid (not shown). This solenoid is actuated to reciprocate the hammer head 8 .

図示例の打撃ハンマ3には、ハンマヘッド8にローラ9が取り付けられている。本発明の非破壊試験装置1は、コンクリート構造物C、例えばトンネル、鉄道用、自動車道路用の何れの場合にも使用される。試験対象が広範囲に及ぶので、打撃ハンマ3を移動させながら打撃する場合が多い、そこで、打撃ハンマ3のハンマヘッド8が移動しながらでも正確かつ円滑に打撃できるように、ハンマヘッド8にローラ9が取り付けられている。勿論ローラ9が取り付けられていないハンマヘッド8でも、打撃試験することができる。 A roller 9 is attached to a hammer head 8 in the illustrated impact hammer 3 . The nondestructive testing apparatus 1 of the present invention can be used for concrete structures C such as tunnels, railroads, and automobile roads. Since the object to be tested covers a wide range, it is often the case that impact is performed while the impact hammer 3 is being moved. is installed. Of course, a hammerhead 8 without rollers 9 can also be impact tested.

<押圧力センサと押圧力制御機構の構成>
本発明の非破壊試験装置1には、押圧力センサ5と押圧力制御機構6が備えられている。この押圧力センサ5は、構造物C表面において、入力装置2の打撃ハンマ3(ハンマヘッド8)が、所定の押圧力に達しているかを測定する装置である。打撃ハンマ3のハンマヘッド8が打撃し、その振動による弾性波を構造物C内に入力する。この弾性波を入力する際に、構造物Cの表面とハンマヘッド8の打撃面は一定の間隔であることが望ましい。構造物Cとハンマヘッド8の打撃面との距離が、近すぎたり、逆に遠すぎたりすると、一定の衝撃を加えられない。このような状態であると、同一条件で弾性波を構造物Cに入力することができない。
<Configuration of pressure sensor and pressure control mechanism>
A non-destructive testing apparatus 1 of the present invention is provided with a pressing force sensor 5 and a pressing force control mechanism 6 . This pressing force sensor 5 is a device for measuring whether or not the striking hammer 3 (hammer head 8) of the input device 2 reaches a predetermined pressing force on the surface of the structure C. As shown in FIG. A hammer head 8 of the striking hammer 3 strikes, and an elastic wave is input into the structure C by the vibration. When inputting this elastic wave, it is desirable that the surface of the structure C and the striking surface of the hammer head 8 are kept at a constant distance. If the distance between the structure C and the striking surface of the hammer head 8 is too close or too far, a constant impact cannot be applied. In such a state, elastic waves cannot be input to the structure C under the same conditions.

本発明の非破壊試験装置1には、打撃ハンマ3が構造物Cの表面に所定の押圧力で接するように押圧力制御機構6を備えた。この押圧力制御機構6は、押圧力センサ5で測定される押圧力が所定値になるように制御する機構である。この押圧力制御機構6は、打撃ハンマ3と非破壊試験装置1の筐体との間に取り付けられ、押圧力センサ5で取得した測定信号により、ギヤ等の機械式又は電磁式で打撃ハンマ3の位置を調節する機構である(図1参照)。
この押圧力センサ5は、1か所に限定されず、入力装置2に隣接して複数設けることができる。押圧力についてより精緻に測定するためである。複数の押圧力センサ5を設けることで、コンクリートの構造物Cの表面に凹凸がある場合、又は傾斜している場合にも正確な測定が期待できる。例えば、数か所の押圧力センサ5で採取した測定値から、その平均値を用いるようにすることができる。
The nondestructive testing apparatus 1 of the present invention includes a pressing force control mechanism 6 so that the impact hammer 3 contacts the surface of the structure C with a predetermined pressing force. The pressing force control mechanism 6 is a mechanism for controlling the pressing force measured by the pressing force sensor 5 to a predetermined value. This pressing force control mechanism 6 is attached between the impact hammer 3 and the housing of the non-destructive testing apparatus 1, and the impact hammer 3 is controlled mechanically or electromagnetically using a gear or the like according to a measurement signal acquired by the pressing force sensor 5. is a mechanism for adjusting the position of (see FIG. 1).
The pressing force sensor 5 is not limited to one location, and a plurality of locations can be provided adjacent to the input device 2 . This is for more precise measurement of the pressing force. By providing a plurality of pressure sensors 5, accurate measurement can be expected even when the surface of the concrete structure C is uneven or inclined. For example, it is possible to use the average value of the measured values collected by the pressing force sensors 5 at several locations.

この押圧力制御機構6により打撃ハンマ3を構造物Cの表面に所定の押圧力で接した状態で、打撃ハンマ3のハンマヘッド8で打撃を加えて振動させ、構造物Cに弾性波を入力する。これにより、この弾性波は構造物Cに伝播し、加速度センサなどの受信装置4が受信する。 With this pressing force control mechanism 6, the impact hammer 3 is in contact with the surface of the structure C with a predetermined pressing force. do. As a result, this elastic wave propagates to the structure C and is received by the receiving device 4 such as an acceleration sensor.

<システムの構成>
図3は非破壊試験装置を制御する制御装置を示すブロック図である。
実施例1の非破壊試験方法を実施する制御装置21の入力側には、押圧力センサ5、増幅処理部22(AMP)、押圧力センサ5の押圧力設定入力部23及び制御信号入力部24が接続されている。増幅処理部22(AMP)は押圧力センサ5が測定した検知信号を増幅処理する。増幅処理部22(AMP)は、受信装置4(加速度センサ)が受信した弾性波の検知信号を増幅処理する。
<System configuration>
FIG. 3 is a block diagram showing a control device that controls the nondestructive testing equipment.
On the input side of the control device 21 that implements the non-destructive testing method of Example 1, there are the pressing force sensor 5, the amplification processing unit 22 (AMP), the pressing force setting input unit 23 of the pressing force sensor 5, and the control signal input unit 24. is connected. The amplification processor 22 (AMP) amplifies the detection signal measured by the pressure sensor 5 . The amplification processing unit 22 (AMP) amplifies the detection signal of the elastic wave received by the receiving device 4 (acceleration sensor).

制御装置21の出力側には、入力装置2である打撃ハンマ3を作動させる打撃ハンマ動作信号出力部25及び表示処理部30が接続されている。表示処理部30にはLED等が接続されている。現在の動作状態を知らせるものである。信号処理部31が、入力側の押圧力センサ5の検知信号を増幅処理する増幅処理部22(AMP)で処理して、これらの出力側の各動作を行わせる。信号処理部31は、受信装置4(加速度センサ)の検知信号を増幅処理する増幅処理部22(AMP)で処理して、これらの出力側の各動作を行わせる。 An output side of the control device 21 is connected to an impact hammer operation signal output section 25 for operating the impact hammer 3 as the input device 2 and a display processing section 30 . An LED or the like is connected to the display processing unit 30 . It informs the current operating state. The signal processing unit 31 processes the detection signal of the pressing force sensor 5 on the input side with the amplification processing unit 22 (AMP) that performs amplification processing, and causes each operation on the output side to be performed. The signal processing unit 31 processes the detection signal of the receiving device 4 (acceleration sensor) with an amplification processing unit 22 (AMP) that performs amplification processing, and causes each operation on the output side to be performed.

<非破壊試験装置の衝撃弾性波法としての試験方法の説明>
図4は実施例1の非破壊試験装置を用いて衝撃弾性波法による試験方法を示すフロー図である。
先ず、検査対象物である構造物Cの表面に、非破壊試験装置1を設置する。トンネルの場合は、非破壊試験装置1を支持装置で支え、トンネルの縦壁面、更には天井面において試験しながら移動させる(図8参照)。このとき支持装置は、台車に設けられた昇降装置、アームなどがある。更には吸盤状の装置によりトンネル内壁面を自由に走行させる方式のものでもよい。
<Description of the test method as an impact acoustic wave method for non-destructive testing equipment>
FIG. 4 is a flow chart showing a test method by an elastic shock wave method using the non-destructive testing apparatus of Example 1. FIG.
First, the non-destructive testing device 1 is installed on the surface of the structure C which is the object to be inspected. In the case of a tunnel, the non-destructive testing apparatus 1 is supported by a support device and moved while performing tests on the vertical walls and ceiling of the tunnel (see FIG. 8). At this time, the support device includes an elevating device, an arm, and the like provided on the carriage. Furthermore, it may be of a type in which a sucker-like device is used to freely run on the inner wall surface of the tunnel.

非破壊試験装置1を構造物Cの表面に設置する。弾性波を入力する入力装置2である打撃ハンマ3のハンマヘッド8を構造物Cの表面に当接させる。これと同時に押圧力センサ5も構造物Cの表面に当接させる。この押圧力センサ5は、入力装置2(ハンマヘッド8)が、構造物Cに所定の押圧力で接しているかどうかを測定する。これらの測定は制御装置21が行う。 A non-destructive testing device 1 is installed on the surface of the structure C. The hammer head 8 of the impact hammer 3, which is the input device 2 for inputting elastic waves, is brought into contact with the surface of the structure C. As shown in FIG. At the same time, the pressure sensor 5 is also brought into contact with the surface of the structure C. This pressing force sensor 5 measures whether or not the input device 2 (hammer head 8) is in contact with the structure C with a predetermined pressing force. These measurements are performed by the controller 21 .

押圧力センサ5が、ハンマヘッド8が構造物Cの表面に所定値の押圧力が接していると測定したときは、打撃ハンマ3を作動させる。一方、押圧力センサ5が、ハンマヘッド8が構造物Cの表面への押圧力が所定値より低いと測定した場合、例えば、その試験する個所が凹んでいるような個所のときは、打撃ハンマ3を作動させない。逆に、押圧力が所定値より高い場合も、その試験する個所が膨らんでいるような個所のときも、打撃ハンマ3を作動させない。 When the pressing force sensor 5 detects that the hammer head 8 is in contact with the surface of the structure C with a predetermined pressing force, the impact hammer 3 is activated. On the other hand, when the pressing force sensor 5 detects that the pressing force of the hammer head 8 on the surface of the structure C is lower than a predetermined value, for example, when the location to be tested is a recessed location, the impact hammer Do not activate 3. Conversely, when the pressing force is higher than the predetermined value, and when the portion to be tested is bulging, the impact hammer 3 is not actuated.

このような場合には、押圧力制御機構6により、ハンマヘッド8と構造物Cの表面との間隔、即ち打撃ハンマ3の間隔を調節する。更に、押圧力センサ5が、ハンマヘッド8が構造物Cの表面への押圧力が所定値と判断したときは、打撃ハンマ3を作動させる。
本発明の非破壊試験装置1では、入力装置2(打撃ハンマ3)の構造物Cへの押圧力が所定の値のときのみ、打撃して弾性波を発生させて入力するようになっている。
In such a case, the pressing force control mechanism 6 adjusts the distance between the hammer head 8 and the surface of the structure C, that is, the distance between the impact hammers 3 . Furthermore, when the pressing force sensor 5 determines that the pressing force of the hammer head 8 on the surface of the structure C is a predetermined value, the impact hammer 3 is operated.
In the non-destructive testing apparatus 1 of the present invention, only when the pressing force of the input device 2 (impact hammer 3) to the structure C is a predetermined value, the structure C is impacted to generate and input elastic waves. .

このように構造物Cに入力された弾性波は、構造物C内において伝播する。この伝播した弾性波を受信装置4(加速度センサ)で受信する。受信した弾性波について、反射エコーや波の周波数、位相などを分析する。その分析の結果、構造物C内部の欠陥、背面空洞の有無、その欠陥の位置までの距離を測定する。 The elastic wave input to the structure C in this way propagates within the structure C. As shown in FIG. This propagated elastic wave is received by the receiving device 4 (acceleration sensor). Analyze the reflected echo, wave frequency, phase, etc. of the received elastic waves. As a result of the analysis, the defect inside the structure C, the presence or absence of the back cavity, and the distance to the position of the defect are measured.

図5は実施例2の構造物における非破壊試験装置を示す概略構成図である。図6は実施例2の非破壊試験装置を制御する制御装置を示すブロック図である。
実施例2の非破壊試験装置41は、カメラ26とマーキング装置28を更に備えている。また、制御装置21にデータベース32も備えている、その他の構成は実施例1と略同様である。
実施例2の非破壊試験装置41は、衝撃弾性波法による試験装置であり、入力装置2として打撃ハンマ3が用いられ、受信装置4として加速度センサが用いられたものである。この打撃ハンマ3の打撃により検査対象物の構造物C内で伝播した弾性波を、受信装置4が受信する。更にこの非破壊試験装置41は、構造物Cの表面において、これらの入力装置2(打撃ハンマ3)と受信装置4(加速度センサ)が、所定の押圧力に達しているかを測定する押圧力センサ5と、この押圧力センサ5の測定結果に応じて入力装置2(打撃ハンマ3)と受信装置4の押圧力を調節する押圧力制御機構6とを備えている。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing a non-destructive testing apparatus for the structure of Example 2. FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a control device for controlling the non-destructive testing device of Example 2. FIG.
The non-destructive testing device 41 of Example 2 further includes a camera 26 and a marking device 28 . In addition, the control device 21 is provided with a database 32, and the rest of the configuration is substantially the same as that of the first embodiment.
A non-destructive testing device 41 of Example 2 is a testing device based on the impact elastic wave method, and uses an impact hammer 3 as an input device 2 and an acceleration sensor as a receiving device 4 . The receiving device 4 receives the elastic wave propagated within the structure C of the inspection object by the impact of the impact hammer 3 . Further, the non-destructive testing device 41 includes a pressing force sensor for measuring whether or not the input device 2 (impact hammer 3) and the receiving device 4 (acceleration sensor) reach a predetermined pressing force on the surface of the structure C. 5 and a pressing force control mechanism 6 that adjusts the pressing force of the input device 2 (impact hammer 3 ) and the receiving device 4 according to the measurement result of this pressing force sensor 5 .

<非破壊試験装置の衝撃弾性波法としての試験方法のシステム構成>
実施例2の非破壊試験装置41を制御する制御装置21の入力側には、押圧力センサ5、増幅処理部22(AMP)、押圧力センサ5の押圧力設定入力部23及び制御信号入力部24が接続されている。増幅処理部22(AMP)は押圧力センサ(5)が測定した検知信号を増幅処理する。増幅処理部22(AMP)は、受信装置(加速度センサ)4が受信した弾性波の検知信号を増幅処理する。
<System configuration of test method as impact elastic wave method for non-destructive test equipment>
On the input side of the control device 21 that controls the non-destructive testing apparatus 41 of the second embodiment, there are the pressing force sensor 5, the amplification processing unit 22 (AMP), the pressing force setting input unit 23 of the pressing force sensor 5, and the control signal input unit. 24 are connected. The amplification processor 22 (AMP) amplifies the detection signal measured by the pressure sensor (5). The amplification processing unit 22 (AMP) amplifies the detection signal of the elastic wave received by the receiving device (acceleration sensor) 4 .

制御装置21の出力側には、入力装置2である打撃ハンマ3を作動させる打撃ハンマ動作信号出力部25及び表示処理部30が接続されている。更に実施例2では、カメラ26で撮影するカメラ撮影動作信号出力部27とマーキングするマーキング装置28を作動させるマーキング動作信号出力部29が接続されている。表示処理部30にはLED等が接続されている。現在の動作状態を知らせるものである。信号処理部31が、入力側の押圧力センサ5の検知信号を増幅処理する増幅処理部22(AMP)を処理して、これらの出力側の各動作を行わせる。信号処理部31は、受信装置4(加速度センサ)の検知信号を増幅処理する増幅処理部22(AMP)を処理して、これらの出力側の各動作を行わせる。 An output side of the control device 21 is connected to an impact hammer operation signal output section 25 for operating the impact hammer 3 as the input device 2 and a display processing section 30 . Furthermore, in the second embodiment, a camera photographing operation signal output unit 27 for photographing with a camera 26 and a marking operation signal output unit 29 for operating a marking device 28 are connected. An LED or the like is connected to the display processing unit 30 . It informs the current operating state. The signal processing unit 31 processes the amplification processing unit 22 (AMP) that amplifies the detection signal of the pressing force sensor 5 on the input side, and causes each operation on the output side to be performed. The signal processing unit 31 processes the amplification processing unit 22 (AMP) that amplifies the detection signal of the receiving device 4 (acceleration sensor) to perform each operation on the output side.

実施例2の非破壊試験装置41では、更に衝撃弾性波法による試験と同時にデータをデータベース32に収集するようになっている。このデータベース32には、弾性波情報データベース33と変状部情報データベース34が格納される。これらのデータを解析して、コンクリート構造物C内部の欠陥、背面空洞の有無、その欠陥の位置までの距離を測定する。 In the non-destructive testing apparatus 41 of the second embodiment, data is collected in the database 32 at the same time as the testing by the elastic shock wave method. This database 32 stores an elastic wave information database 33 and a deformed portion information database 34 . By analyzing these data, defects inside the concrete structure C, the presence or absence of a back cavity, and the distance to the position of the defect are measured.

更に、これらのデータと合わせて、カメラ26とカメラ撮影動作信号出力部27により構造物Cの表面を撮影し、この撮影した画像を解析する。実際の構造物C表面とその内部の状況を併せて点検することができる。コンクリートの構造物Cの場合では、目に見えない微小なひび割れであっても、イオンや水分の移動経路となり、耐久性を低下させるおそれがある。このような画像解析法としては、直接相互相関法、FFT(Fast Fourier Transform、「高速フーリエ変換」)相互相関法などの画像相関法がある。更に二値化相関法、カルマンフィルタ法などの粒子追跡法がある。特に、コンクリートの構造物Cに生じるひび割れ進展挙動を計測・可視化することで、より試験精度の向上が図れる。 Furthermore, together with these data, the surface of the structure C is photographed by the camera 26 and the camera photographing operation signal output unit 27, and the photographed image is analyzed. It is possible to inspect the actual surface of the structure C together with the situation inside it. In the case of the concrete structure C, even an invisible microcrack becomes a migration path for ions and water, which may reduce the durability. Such image analysis methods include image correlation methods such as the direct cross-correlation method and the FFT (Fast Fourier Transform, “Fast Fourier Transform”) cross-correlation method. Furthermore, there are particle tracking methods such as the binary correlation method and the Kalman filter method. In particular, by measuring and visualizing crack propagation behavior occurring in the concrete structure C, it is possible to further improve the test accuracy.

図7は実施例2の非破壊試験装置を用いて衝撃弾性波法による試験方法とデータ収集法を示すフロー図である。
実施例2の非破壊試験装置41による非破壊試験方法は、衝撃弾性波法による試験と同時にデータを収集するようになっている。先ず、コンクリート等の構造物Cの表面に、入力装置2(打撃ハンマ3)で弾性波を入力する。このときに打撃ハンマ3を作動させる非破壊試験装置41が、構造物Cの表面における所定の押圧力に達したときに、打撃ハンマ3を作動させて弾性波を入力する。加速度センサ等の受信装置4は、構造物Cに伝播した弾性波を受信する。
FIG. 7 is a flowchart showing a test method and a data collection method by an elastic shock wave method using the non-destructive test apparatus of Example 2. FIG.
The nondestructive testing method by the nondestructive testing apparatus 41 of Example 2 collects data simultaneously with the test by the impact elastic wave method. First, an elastic wave is input to the surface of the structure C such as concrete by the input device 2 (impact hammer 3). At this time, the non-destructive testing device 41 that activates the impact hammer 3 activates the impact hammer 3 to input elastic waves when a predetermined pressing force on the surface of the structure C is reached. A receiving device 4 such as an acceleration sensor receives the elastic waves that have propagated to the structure C. As shown in FIG.

実施例2の非破壊試験装置41でも、弾性波を入力する入力装置2である打撃ハンマ3のハンマヘッド8を構造物Cの表面に当接させると同時に押圧力センサ5も構造物Cの表面に当接させる。押圧力センサ5が所定の押圧力に達しないと判断したときは、その点検箇所にひび割れ、重大な変状箇所であると推測される。逆に、所定値より高いときもその点検箇所に膨らんだ変状箇所であると推測される。実施例2の非破壊試験装置41では、必要に応じてカメラ26で写真撮影をすることもできる。その後、撮影した画像は、画像解析などにより補修、その他の対策を検討する材料となる。 Also in the non-destructive testing apparatus 41 of the second embodiment, the hammer head 8 of the impact hammer 3, which is the input device 2 for inputting elastic waves, is brought into contact with the surface of the structure C, and the pressing force sensor 5 is also applied to the surface of the structure C. abut on. When the pressing force sensor 5 judges that the pressing force does not reach the predetermined pressing force, it is presumed that the inspected portion has a crack and is a seriously deformed portion. Conversely, when it is higher than the predetermined value, it is presumed that the inspection location is a bulging deformed location. In the non-destructive testing device 41 of Example 2, the camera 26 can also take a picture if necessary. After that, the photographed images are used as materials for examining repairs and other countermeasures through image analysis.

実施例2の非破壊試験装置41では、収集した弾性波のデータを記録する。収集した弾性波に異常があるときに、該当箇所(変状部)にマーキング装置28でマーキングする。弾性波を利用して非破壊試験をした変状部の深さと範囲を、データとして記録する。または弾性波を利用して非破壊試験をした変状部の深さと範囲を、データとマーキング個所についてデータベース32(弾性波情報データベース33と変状部情報データベース34)に記録する。
このデータとマーキング個所について解析することにより、コンクリート構造物Cに生じたひび割れ、空洞、劣化などの欠陥個所(変状部)について修理・補修する個所と判定する。
The non-destructive testing device 41 of Example 2 records collected elastic wave data. When there is an abnormality in the collected elastic waves, the relevant portion (deformed portion) is marked by the marking device 28 . The depth and range of the deformed portion subjected to non-destructive testing using elastic waves are recorded as data. Alternatively, the depth and range of the deformed portion subjected to non-destructive testing using elastic waves are recorded in the database 32 (elastic wave information database 33 and deformed portion information database 34) for data and marking locations.
By analyzing this data and the marked locations, defective locations (deformed portions) such as cracks, cavities, and deterioration occurring in the concrete structure C are determined as locations to be repaired.

また、超音波法による非破壊試験装置と非破壊試験方法の構成では、コンクリート構造物C内部のひび割れの測定に適している。この試験方法は、コンクリート構造物Cの測定の形状・寸法にあまり制約がない。 Moreover, the configuration of the nondestructive testing device and the nondestructive testing method using the ultrasonic method is suitable for measuring cracks inside the concrete structure C. This test method does not limit the shape and dimensions of the concrete structure C to be measured.

このように、非破壊試験による測定結果をデータベース化することで、試験対象の構造物C毎の比較分析作業が容易になる。例えば、トンネル毎に異なる試験結果の対比が容易になる。また、対前年比較などの分析作業が容易になる。更に、トンネル毎の非破壊試験装置1の試験結果データを汎用形式データとして出力でき、否定形なデータの統計分析も容易になる。集計、分析された試験結果は、他の試験対象の構造物Cの非破壊試験での活用も容易になる。 In this way, by creating a database of measurement results obtained by non-destructive testing, comparative analysis work for each structure C to be tested is facilitated. For example, it becomes easier to compare test results that differ from tunnel to tunnel. It also facilitates analysis work such as year-on-year comparison. Furthermore, the test result data of the nondestructive testing apparatus 1 for each tunnel can be output as general-purpose format data, facilitating statistical analysis of negative data. The aggregated and analyzed test results can be easily used in non-destructive testing of the structure C to be tested.

なお、本発明は、弾性波を入力、受信する試験装置2,4の押圧力を測定することで、コンクリート構造物C内に弾性波を入力する際に、入力装置2から適正な押圧力で弾性波を入力すると共に、コンクリート構造物Cの表面において、受信装置4から適正な押圧力で弾性波を受信することにより、精度の高い非破壊試験ができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 In the present invention, by measuring the pressing force of the test devices 2 and 4 that input and receive the elastic wave, when inputting the elastic wave into the concrete structure C, the appropriate pressing force from the input device 2 can be applied. If a highly accurate non-destructive test can be performed by inputting an elastic wave and receiving the elastic wave from the receiving device 4 on the surface of the concrete structure C with an appropriate pressing force, the invention is limited to the embodiments described above. It goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明は、鉄道のトンネル、高速道路、建造物等の構造物に限定されず、更にコンクリート以外の金属製、合成樹脂製の構造物の非破壊検査に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is not limited to structures such as railway tunnels, expressways, and buildings, and can be used for non-destructive inspection of metal and synthetic resin structures other than concrete.

1,41 非破壊試験装置
2 入力装置
3 打撃ハンマ
4 受信装置
5 押圧力センサ
6 押圧力制御機構
26 カメラ
28 マーキング装置
32 データベース
34 変状部情報データベース
C 構造物(コンクリート構造物)
Reference Signs List 1, 41 non-destructive testing device 2 input device 3 impact hammer 4 receiving device 5 pressure sensor 6 pressure force control mechanism 26 camera 28 marking device 32 database 34 deformed portion information database C structure (concrete structure)

Claims (5)

構造物(C)について、弾性波を利用して非破壊試験をする構造物における非破壊試験装置(1,41)であって、
前記構造物(C)内に弾性波を入力する入力装置(2)と、
前記構造物(C)で伝播した弾性波を受信する受信装置(4)と、
前記構造物(C)の表面において、前記入力装置(2)と受信装置(4)が、所定の押圧力に達しているかを測定する押圧力センサ(5)と、
前記押圧力センサ(5)の測定結果に応じて、前記入力装置(2)と受信装置(4)の押圧力を調節する押圧力制御機構(6)と、を備え、
前記入力装置(2)を前記構造物(C)の表面に当て、前記押圧力制御機構(6)により、前記入力装置(2)と受信装置(4)が所定の押圧力に維持された状態で、該入力装置(2)から弾性波を該構造物(C)内に入力し、該受信装置(4)が該構造物(C)内で伝播した弾性波を受信することにより、この受信した弾性波について、反射エコーや波の周波数、位相などを分析し、構造物(C)内部の欠陥、背面空洞の有無、その欠陥の位置までの距離を測定するように構成し
前記押圧力センサ(5)は、前記入力装置(2)の周囲において前記構造物(C)に先端部分が接触可能に複数の箇所に設けられ、前記構造物(C)の表面に凹凸がある場合又は前記構造物(C)の表面が傾斜している場合に対応した測定値を採取可能に構成され、
複数の箇所に設けられる前記押圧力センサ(5)で採取した測定値を用いて前記押圧力制御機構(6)による押圧力の調節が行われる、ことを特徴とする構造物における非破壊試験装置。
A nondestructive testing device (1, 41) for a structure for nondestructive testing of a structure (C) using elastic waves,
an input device (2) for inputting elastic waves into the structure (C);
a receiving device (4) for receiving elastic waves propagated through the structure (C);
A pressing force sensor (5) for measuring whether the input device (2) and the receiving device (4) reach a predetermined pressing force on the surface of the structure (C);
A pressing force control mechanism (6) that adjusts the pressing force of the input device (2) and the receiving device (4) according to the measurement result of the pressing force sensor (5),
A state in which the input device (2) is applied to the surface of the structure (C), and the input device (2) and the receiving device (4) are maintained at a predetermined pressing force by the pressing force control mechanism (6). Then, by inputting an elastic wave from the input device (2) into the structure (C) and receiving the elastic wave propagated in the structure (C) by the receiving device (4), this reception Analyze the reflected echo, wave frequency, phase, etc. of the elastic wave, and measure the defect inside the structure (C), the presence or absence of the back cavity, and the distance to the position of the defect ,
The pressing force sensors (5) are provided at a plurality of locations around the input device (2) so that their tip portions can contact the structure (C), and the surface of the structure (C) has irregularities. or when the surface of the structure (C) is inclined, a measurement value corresponding to the case can be collected,
A non-destructive testing apparatus for structures, characterized in that the pressure force is adjusted by the pressure control mechanism (6) using the measured values obtained by the pressure sensors (5) provided at a plurality of locations. .
前記入力装置(2)と受信装置(4)は、一体化したものである、ことを特徴とする請求項1の構造物における非破壊試験装置。 2. A non-destructive testing apparatus for structures according to claim 1, characterized in that said input device (2) and said receiving device (4) are integrated. 構造物(C)について、弾性波を利用して非破壊試験をする構造物における非破壊試験方法であって、
前記構造物(C)の表面に、弾性波を入力する入力装置(2)を当接させ、
前記入力装置(2)が、該構造物(C)に所定の押圧力で接しているかどうかを測定し、
前記入力装置(2)の該構造物(C)への押圧力が所定の値のときに、弾性波を発生させて該入力装置(2)から該構造物(C)内に入力し、
前記構造物(C)の表面に当てた受信装置(4)で、該構造物(C)で伝播した弾性波を受信し、
受信した弾性波について、反射エコーや波の周波数、位相などを分析し、前記構造物(C)内部の欠陥、背面空洞の有無、その欠陥の位置までの距離を測定するものであり、
前記所定の押圧力で前記構造物(C)の表面に前記入力装置(2)が接しているかどうかを測定するための押圧力センサ(5)が測定に用いられ、
前記押圧力センサ(5)は、前記入力装置(2)の周囲において前記構造物(C)に先端部分が接触可能に複数の箇所に設けられ、前記構造物(C)の表面に凹凸がある場合又は前記構造物(C)の表面が傾斜している場合に対応した測定値を採取可能に構成され、
複数の箇所に設けられる前記押圧力センサ(5)で採取した測定値を用いて押圧力制御機構(6)による押圧力の調節が行われる、ことを特徴とする構造物における非破壊試験方法。
A non-destructive test method for a structure for non-destructive testing using elastic waves for the structure (C),
An input device (2) for inputting elastic waves is brought into contact with the surface of the structure (C),
measuring whether the input device (2) is in contact with the structure (C) with a predetermined pressing force;
When the pressing force of the input device (2) on the structure (C) is a predetermined value, an elastic wave is generated and input from the input device (2) into the structure (C);
A receiving device (4) applied to the surface of the structure (C) receives the elastic waves propagated in the structure (C),
For the received elastic wave, analyze the reflected echo, wave frequency, phase, etc., and measure the presence or absence of a defect inside the structure (C), the back cavity, and the distance to the position of the defect.is a
A pressure sensor (5) for measuring whether the input device (2) is in contact with the surface of the structure (C) with the predetermined pressure is used for measurement,
The pressing force sensors (5) are provided at a plurality of locations around the input device (2) so that their tip portions can contact the structure (C), and the surface of the structure (C) has irregularities. or when the surface of the structure (C) is inclined, a measurement value corresponding to the case can be collected,
The pressure force is adjusted by the pressure force control mechanism (6) using the measured values collected by the pressure force sensors (5) provided at a plurality of locations., A non-destructive test method for structures characterized by:
構造物(C)について、弾性波を利用して非破壊試験をする構造物における非破壊試験方法であって、
前記構造物(C)の表面に、入力装置(2)から弾性波を入力する際に、該入力装置(2)を作動させる非破壊試験装置(1)が、該構造物(C)の表面における所定の押圧力に達したときに、該入力装置(2)で弾性波を入力し、
受信装置(4)で前記構造物(C)に伝播する弾性波を受信し、かつ収集した弾性波のデータを記録し、
弾性波に異常があるときに、該当箇所(変状部)にマーキング装置(28)でマーキングし、
更に、弾性波に異常がある該当箇所(変状部)を、カメラ(26)で撮影し、
前記データとマーキング個所について解析することにより、該構造物(C)に生じたひび割れ、空洞、劣化などの欠陥個所(変状部)について修理・補修する個所と判定するものであり、
前記所定の押圧力で前記構造物(C)の表面に前記入力装置(2)が接しているかどうかを測定するための押圧力センサ(5)が測定に用いられ、
前記押圧力センサ(5)は、前記入力装置(2)の周囲において前記構造物(C)に先端部分が接触可能に複数の箇所に設けられ、前記構造物(C)の表面に凹凸がある場合又は前記構造物(C)の表面が傾斜している場合に対応した測定値を採取可能に構成され、
複数の箇所に設けられる前記押圧力センサ(5)で採取した測定値を用いて押圧力制御機構(6)による押圧力の調節が行われる、ことを特徴とする構造物における非破壊試験方法。
A non-destructive test method for a structure for non-destructive testing using elastic waves for the structure (C),
A non-destructive test device (1) that operates the input device (2) when inputting an elastic wave from the input device (2) to the surface of the structure (C) is provided on the surface of the structure (C) inputting an elastic wave with the input device (2) when a predetermined pressing force is reached in
receiving the elastic wave propagating to the structure (C) with the receiving device (4) and recording the collected elastic wave data;
When there is an abnormality in the elastic wave, mark the corresponding location (deformed portion) with a marking device (28),
Furthermore, the corresponding location (deformed portion) where there is an abnormality in the elastic wave is photographed by the camera (26),
By analyzing the data and marking locations, defective locations (deformed portions) such as cracks, cavities, and deterioration occurring in the structure (C) are determined as locations to be repaired ,
A pressure sensor (5) for measuring whether the input device (2) is in contact with the surface of the structure (C) with the predetermined pressure is used for measurement,
The pressure sensors (5) are provided at a plurality of locations around the input device (2) so that the tip portions thereof can contact the structure (C), and the surface of the structure (C) is uneven. or when the surface of the structure (C) is inclined, a measurement value corresponding to the case can be collected,
A non-destructive testing method for a structure, characterized in that the pressure force is adjusted by a pressure force control mechanism (6) using measured values obtained by the pressure force sensors (5) provided at a plurality of locations .
前記弾性波を利用して非破壊試験をした変状部の深さと範囲を、データベース(32)の変状部情報データベース(34)にデータとして記録する、ことを特徴とする請求項4の構造物における非破壊試験方法。 5. The structure of claim 4, wherein the depth and range of the deformed portion subjected to the non-destructive test using the elastic wave are recorded as data in the deformed portion information database (34) of the database (32). A non-destructive test method for objects.
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