JPH0313810A

JPH0313810A - 超音波パルス反射法によるコンクリート構造物の版厚の測定方法

Info

Publication number: JPH0313810A
Application number: JP14986389A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Kuramochi; 貢倉持; Minoru Imai; 實今井
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1989-06-13
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1991-01-22
Anticipated expiration: 2013-11-11
Also published as: JP2824488B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、超音波を用いてコンクリート構造物あるいは
土木構造物等の版厚を測定する方法に関するものである
。

［従来の技術］建築、土木の分野において、コンクリート構造物あるい
は土木構造物等の構造診断、あるいはこれらの構造物の
施工管理、品質管理のために、超音波を用いて非破壊的
にコンクリート等の版厚を測定することが行杉れており
、その測定方法としては、通常、版厚を測定すようとす
る構造物の一方の面上に送信用探触子および受信用探触
子の二つの探触子を配置する反射法が採用されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来のコンクリート構造物の版厚測定方
法あるいは探触子には次のような問題がある。

即ち、被検体の版厚を測定するためには明瞭な受信波を
得る必要があるが、従来の超音波探傷器および探触子を
用いたのでは被検体中の超音波の伝播特性は必ずしも良
好でないので明瞭な受信波を得ることが難しく、従って
、測定が困難であり、また、測定できたとしても、その
測定精度は悪いものであった。

また、版厚を算出するためには当該被検体中における基
準音速値が必要であり、従って、版厚の測定に先立って
当該被検体中の基準音速の測定が行われるが、当該基準
音速の測定を行うに際して、送信用探触子と受信用探触
子の二つの探触子を適性に配置することが困難であると
いう問題もあった。つまり、基準音速の測定は、通常、
二つの垂直探触子を用いて透過法で行われるから、送信
用の垂直探触子と受信用の垂直探触子を被検体の表裏の
面にそれぞれ配置しなければならないず、従って受信用
探触子およびその操作を行うオペレータを配置できるだ
けのスペースが確保できない場合には測定そのものが不
可能となる。

また、透過法による基準音速の測定および反射法による
版厚の測定が行えるためには、被検体には必ず開口部が
必要となるが、しかし、版厚測定を必要とする被検体は
開口部を有しないものが多く、基準音速の測定が不可能
となる場合が多いものであった。

本発明は、上記の課題を解決するものであって、被検体
の版厚を簡単、且つ高測定精度に測定できる超音波パル
ス反射法によるコンクリート構造物の版厚の測定方法を
提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するために、本発明の超音波パルス反
射法によるコンクリート構造物の版厚の測定方法は、縦
波垂直探触子から縦波超音波を被検体中に送信し、前記
縦波垂直探触子で受信した超音波情報から前記被検体中
の縦波超音波の伝播時間を得、当該伝播時間と、前記被
検体中の縦波超音波の基準音速とから前記被検体の版厚
を得ることを特徴とする。

［作用および発明の効果］本発明においては、超音波探傷装置を、従来の単パルス
励振方式に代えて、送信周波数を可変できるようにした
ので、コンクリート等の被検体の材質に適合した超音波
の送受信が可能となり、これによりコンクリート中の伝
播特性を向上でき、その結果、約５００寵までの版厚の
測定が可能である。また、従来のコンクリート用の低周
波探触子はダンパー材は装着されていないものであった
が、本発明ではダンパー材が装着された、いわゆる高ダ
ンピング低周波探触子を使用するので、所要の信号を明
確に識別することができるものである。

更に、本発明においては、版厚の測定を、従来の垂直二
探触子法に代えて、一つの縦波垂直探触子を使用し、反
射法により行うようにしたので、従来生じていた探触子
の配置に関する問題等は生じることがな（、従って測定
手法を単純化することができるので、容易に効率よく版
厚を測定することができるものである。

更に、本発明では、被検体の基準音速の測定は表面走査
法により被検体の片側から行うので、開口部を有しない
被検体においても基準音速の測定、そして版厚の測定を
行うことができる。

また、本発明に係る測定によれば、測定精度は±Ｌｏｗ
以下であり、従来の測定方法に比較して測定精度を向上
させることができるものである。

［実施例コ以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係る超音波パルス反射法によるコンク
リート構造物の版厚の測定方法を説明する概略図であり
、図中、１は測定の対象となっている被検体、２は送信
・受信を行う探触子、３は接触媒質、４は制御装置、５
は出力装置、６はオシロスコープを示す。

第１図に示す構成において、被検体１は版厚測定の対象
となっているもので、例えば、コンクリート等である。

探触子２は超音波の送信および受信を行う、高ダンピン
グの低周波縦波垂直探触子、即ち、ダンパーが装着され
た低周波縦波垂直探触子であり、送信周波数は可変可能
となされている。

また、当該探触子２、制御装置４、出力装置５およびオ
シロスコープｅにより超音波探傷装置が構成されている
。制御装置４は、以下に説明する版厚測定のための種々
の演算を行うばかりでな（、当該超音波探傷装置の全体
の制御を行うものである。出力装置６は、ＣＲＴ等の適
当な表示装置あるいはプリンタ等で構成されている。

第１図に示すように、本発明においては、一つの探触子
２が接触媒質３を介して被検体１の表面に当接される。

探触子２から送信され、被検体１の他方の面で反射した
縦波垂直超音波は、探触子２で受信され、第２図に示す
ようにオシロスコープ６に表示される。第２図において
、７は送信パルスであり、８は受信波形である。この状
態でオペレータはオシロスコープ６を観察しながら、反
射波の高さが最も高くなるように超音波探傷装置の送信
周波数等の調整を行う。このことにより被検体１の材質
に適合した周波数の超音波を使用し、被検体１中の伝播
特性を向上させることができる。

そして、反射波の高さが最大になった時点で制御装置４
は反射波形を取り込んで波形解析を行い、超音波が送信
されてから反射波が立ち上がるまでの時間を求め、当該
時間から予め求められている零補正値を減算して超音波
の被検体中の伝播時間Ｔを算出する。そして、制御装置
４は、伝播時間Ｔ１　　および、予め求められている被
検体１中の基準音速Ｖとから下記の式により被検体１の
版厚りを求め、出力装置５に出力する。

Ｄ＝ｖ・Ｔ／２　　　　　　・・・（１）以上のように
して被検体１の版厚が求められるのであるが、次に、零
補正値および基準音速の測定に付いて説明する。

まず、零補正値の意味は次のようである。即ち、被検体
１の版厚を求めるには、上記の（１）式からも明らかな
ように被検体１中の超音波の伝播時間を知る必要がある
が、第２図に示す波形から求められる伝播時間は、被検
体１中の伝播時間ばかりでなく、接触媒質３の中を伝播
する時間も含まれているので、全体の伝播時間から接触
媒質３中の伝播時間を減算する必要がある。これが零補
正値である。従って、第１図に示す測定に先立って、予
め接触媒質を伝播する時間、即ち零補正値を求めて制御
装置４に格納しておく必要があるが、そのためには第３
図に示すような構成で行う。即ち、第３図（ａ）に示す
ように、適当な材質からなる対比試験片２０の一方の面
に、実際に測定に使用すると同様の材質からなる接触媒
質２２を介して、実際の測定時の圧力で縦波垂直探触子
２１を配置し、超音波を送信する。その結果図示しない
オシロスコープには、第３図（ｂ）に示すように、送信
パルス２３および二つの反射波形Ｂ＋、Ｂｅが得られる
。なお、このとき縦波垂直探触子２１の配置される位置
および超音波探傷器の送信周波数は反射波形の振幅が最
大になるように調整されている。

さて、第３図（ｂ）において、ＢＩは探触子２１から送
信された超音波が対比試験片２０の他方の面で１回反射
して得られた受信波形であり、Ｂｔは対比試験片２０で
２回反射して得られた受信波形である。即ち、第３図（
Ｃ）を参照して説明すると、ＢＩは、ＰＩから送信され
た超音波がＰｔで反射し、Ｐｔで受信された反射波であ
り、Ｂ２は、Ｐｔからの反射波が対比試験片２０と接触
媒質２２の境界であるＢ４で再び反射し、Ｐｓ　ＩＰ＠
　と伝播してＢ７で受信された反射波である。従って、
超音波が送信されてから波形Ｂ＋が立ち上がるまでの時
間をＴ’　＋　＋　　波形Ｂ２が立ち上がるまでの時間
をＴ、とすると、当該超音波が接触媒質２２を往復する
のに要する伝播時間ＴＬＯは下記の（２）式で求められ
る。これが縦波垂直探触子の零補正値である。

ＴＬＯ＝２Ｔ＋　　−Ｔａ　　　　　　・・・（２）こ
のようにして求められた縦波垂直探触子の零補正値ＴＬ
Ｏは制御装置４に格納される。

また、上記の（１）式から明らかなように、被検体１の
版厚を求めるには、予め被検体１中の超音波の基準音速
を知る必要があるが、それは次のようにして測定される
。即ち、第４図（ａ）に示すように、送信用探触子３１
および受信用探触子３２を被検体１の健全部に配置し、
これら二つの探触子３１．３２の中心間距離Ｓを所定の
値、例えば７０ｍｍに調整する。なお、当該送信用探触
子３１．３２としては第１図に示す測定を行う際に使用
する探触子と同型の、縦波を送信、受信する探触子を使
用する。

そして、送信用探触子３１から送信された縦波超音波は
被検体１中を伝播し、受信用探触子３２で受信され、図
示しないオシロスコープには第４図（ｂ）に示すような
波形が表示される。第４図（ｂ）において、３３は送信
パルス、３４．３５および３６は、それぞれ第１受信波
、第２受信波、第３受信波の波形を示す。なお、このと
き、超音波探傷装置の送信周波数は第１受信波の高さが
最大になるように調整されているものである。

次に、得られた受信波形をシグナルアナライザー（図示
せず）に取り込んで、送信波から第１受信波３４の立ち
上がりまでの時間を求め、当該時間から零補正値を減算
して、被検体１中の縦波の伝播時間ｔ７−を求め、下記
の式によりＳ　”　７０　＋ｎの場合の縦波音速Ｖｙ−
を求める。

■？・　：Ｓ／ｌｖｓ　　　　　　・・・（３）以上の
縦波音速の測定を、中心間距離Ｓが８０１■、９０龍の
場合に付いても同様に行い、得られた縦波音速Ｖ〒−ｓ
　Ｖ　＠　Ｉ　Ｉ　Ｖ　ｓ・を用いて下記の式により縦
波音速の平均値Ｖ　ａ　ｖを求め、制御装置４に格納す
る。これが基準音速である。

Ｖ、、　　＝　　（Ｖ）−＋Ｖ・−＋Ｖｓｓ）／３　　
　・−（４）以上のようにして得られた版厚の測定精度
は±１０１■以内であることが確認された。

以上説明したように、本発明の超音波パルス反射法によ
る構造物の版厚の測定方法においては、一つの縦波垂直
探触子を使用して反射法により版厚の測定を行うので、
測定手法が単純化され、しかも測定精度を向上させるこ
とができる。

以上、本発明の１実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可
能であることは当業者に明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波パルス反射法によるコンク
リート構造物の版厚の測定方法の１実施例の構成を示す
図、第２図は第１図のオシロスコープに表示される波形
を示す図、第３図は零補正値を得るための構成例を示す
図、第４図は基準音速の測定を説明するための図である
。１・・・被検体、２・・・探触子、３・・・接触媒質、
４・・・制御装置、５・・・出力装置、６・・・オシロ
スコープ。出　　願　　人　清水建設株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）縦波垂直探触子から縦波超音波を被検体中に送信
し、前記縦波垂直探触子で受信した超音波情報から前記
被検体中の縦波超音波の伝播時間を得、当該伝播時間と
、前記被検体中の縦波超音波の基準音速とから前記被検
体の版厚を得ることを特徴とする超音波パルス反射法に
よるコンクリート構造物の版厚の測定方法。