JPH1038860A

JPH1038860A - Ａｅ波の計測方法およびａｅ計測ロッド

Info

Publication number: JPH1038860A
Application number: JP8209391A
Authority: JP
Inventors: Iwao Nakajima; 巌中島; Toshiaki Sasaki; 寿朗佐々木; Keiichi Ota; 敬一太田
Original assignee: Nippon Koei Co Ltd
Current assignee: Nippon Koei Co Ltd
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【目的】計測対象以外の現象によるＡＥの発生、ＡＥ
計測ロッド２０の取り扱いの厄介さ、使用範囲内の判断
の困難さ、計測不能の各問題点を解決することを目的と
する。【構成】検知ロッド２１の変形に起因するＡＥ発生材
２５の破壊音をＡＥセンサ１０で検出するようにしたＡ
Ｅ計測ロッドにおいて、ＡＥ発生材２５は、常温時に固
形で加熱時に溶融する可逆性の脆性材からなり、検知ロ
ッド２１に、ＡＥ発生材２５を加熱溶融して初期化を施
すための加熱溶融手段３９を設けてなるもので、加熱溶
融手段３９は、たとえば、検知ロッド２１内のＡＥ発生
材２５と同軸に設けたニクロム線３２と、このニクロム
線３２に電力を供給する電源部３６とからなる。このよ
うな構成により、ＡＥ発生材２５に加熱溶融による初期
化を施して繰り返し計測した場合、ＡＥ計測ロッド２０
の変位−ＡＥイベント累計数は、加熱溶融手段３９で初
期化した後では、初期状態とほとんど変わりがなく、略
１００％回復し、常に正確な計測ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地盤、コンクリート構
造物、鋼構造物などの微小変形をＡＥ波（アコーステッ
クエミッション：微小弾性波）に変換して計測するため
のＡＥ波の計測方法に関し、さらに詳しくは、ＡＥ計測
ロッドのＡＥ発生特性を初期化して繰り返し使用できる
ようにしたＡＥ波の計測方法およびＡＥ計測ロッドに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】地盤、構造物、その他の固体が変形また
は破壊するときに、それまでに蓄えられていた歪エネル
ギーが音となって伝播してゆくが、ＡＥセンサ１０は、
この音を電気信号に変換する素子で、通常ＰＺＴ（チタ
ン酸鉛ジルコン酸鉛系の圧電セラミックス）が使用され
る。このＡＥセンサ１０を用いた計測方法には、イ）直
接検知法と、ロ）間接検知法がある。

【０００３】イ）直接検知法：固体が変形または破壊す
るときの音を直接ＡＥセンサ１０で検知する方法で、具
体的には、図１２に示すように、計測地点の地盤１５に
孔をあけ、鉄筋棒からなるウェーブガイド１１を埋め込
み、セメントミルク１４を充填し、ウェーブガイド１１
の両端のＡＥセンサ１０で地盤１５の変形などによる音
がセメントミルク１４からウェーブガイド１１に直接伝
達され、端部のＡＥセンサ１０で電気信号に変換し、出
力するものである（例えば特開昭６２−８３６８５
号）。

【０００４】ロ）間接検知法：地盤などの変形挙動を一
旦ＡＥ計測ロッド１６に伝達し、この変形に応じてＡＥ
計測ロッド１６自体が破壊して発する音をＡＥセンサ１
０で検知する方法で、具体的には、図１３に示すよう
に、地盤１５の変形などがセメントミルク１４を介して
ＡＥ計測ロッド１６に伝達されるが、このＡＥ計測ロッ
ド１６には、脆性を有するグラスファイバー・ロジン複
合体１７が充填されているため、このグラスファイバー
・ロジン複合体１７が変形して亀裂、ひび割れなどに伴
う破壊音を発生する。この音を鋼管１８を介して両端の
ＡＥセンサ１０に伝達し、電気信号に変換し出力するこ
とで、間接的に地盤などの変形挙動を検出するものであ
る（特公平５−２３７１９号）。

【０００５】イ）直接検知法の利点と欠点（１）利点・ウェーブガイド１１は、固体の変形、破壊時に開放さ
れる歪エネルギーが音となって鉄筋棒を伝播してゆくだ
けであるから、特別な構成を必要とせず、安価で、取扱
が容易で、何回でも使用できる。

【０００６】（２）欠点・ウェーブガイド１１に気象等の環境に起因する雑音が
混入し易く、不特定な種々の雑音とＡＥ波との区別が困
難である。・地盤１５およびウェーブガイド１１の媒体をＡＥ波が
伝播する過程でＡＥ波の減衰が大きく、計測データの信
頼性が低い。具体的には、図１２のようにウェーブガイ
ド１１を直接埋設すると、図１４（ａ）のような衝撃波
を与えた場合において、同図（ｂ）のように、急激に減
衰し（η＝０．８２１７）、距離の長い場合の計測には
使用できず、ウェーブガイド１１の長さに限度がある。

【０００７】ロ）間接検知法の利点と欠点（１）利点・ＡＥ計測ロッド１６は、グラスファイバー・ロジン複
合体１７からなるＡＥ発生材の組成が予め決まっている
ため、地盤１５の変位に伴うＡＥ計測ロッド１６の変形
量と出力レベルが略比例し、かつ固有のＡＥ波が発生す
る。そのため、ＡＥ波の特定が容易で、雑音の除去が可
能であり、信号処理回路が簡単になる。

【０００８】（２）欠点・グラスファイバー・ロジン複合体１７が天然ロジンを
主素材としているが、天然ロジンは主成分であるアビエ
チン酸に多くの雑物が混入し、素材の品質にばらつきが
あり、そのため、ＡＥ波形が崩れることがあり、発生す
るイベント数の計測精度を悪くしている。・天然ロジンを使用すると、ＡＥ計測ロッド１６の変形
量と発生するイベント数との線形性が悪くなる場合があ
る。具体的には、図１５（ａ）に示すように、スパン４
００ｍｍにおける３点曲げ試験をした場合において、天
然ロジンを使用したグラスファイバー・ロジン複合体１
７は、変形量が４ｍｍ程度までは、イベントが略連続的
に発生し、イベントの累積数が略直線的に上昇する。と
ころが、変形量が４ｍｍを越すとイベントは断続的にな
り、そのためイベントの累積数が階段状になり、さら
に、変形量が７ｍｍを越すとイベントは発生がまばらに
なり、イベントの累積数が略一定値に収束し、したがっ
て、線形性が失われ、計測不能となる。・天然ロジンは、生産が環境に左右されやすく、かつコ
ストが高い。・天然ロジンは、品質が一定していないので、製品の品
質設計が困難である。・ＡＥ計測ロッド１６の鋼管１８が直接セメントミルク
１４に接しているので、グラスファイバー・ロジン複合
体１７以外の種々の雑音が侵入する。

【０００９】そこで、本出願人は、間接法によるＡＥ波
計測の特徴をいかし、かつ、イベントの計測精度を高
め、品質の一定した、さらに距離の長いものにも充分使
用できる新たなＡＥ計測ロッド２０をすでに提案した
（特願平６−２２４１２４号）。

【００１０】この本出願人による既提案品は、図６およ
び図７に示すように、管状のウェーブガイド２２の内部
にＡＥ発生材２５を充填して検知ロッド２１を構成し、
この検知ロッド２１の変形による前記ＡＥ発生材２５の
破壊音を端部のＡＥセンサ１０で検出するようにしたＡ
Ｅ計測ロッド２０において、前記ＡＥ発生材２５は、軟
化点が少なくとも９０℃以上で、１分子中のモノマー率
が高く、規則正しい分子構造を有し、かつ分子量が６０
０〜３０００の範囲にある石油樹脂、たとえば、芳香族
系のモノマーをカチオン共重合させたものからなるＡＥ
波の計測装置である。

【００１１】本出願人による既提案品をさらに詳しく説
明すると、図６ないし図８において、ＡＥ計測ロッド２
０は、検知ロッド２１と、外筒２３と、これらの間に一
定間隔で介在されたスペーサ２４とからなる。

【００１２】前記検知ロッド２１は、例えば直径が５０
ｍｍ程度の鋼管からなるウェーブガイド２２と、このウ
ェーブガイド２２の中に充填されたＡＥ発生材２５とグ
ラスファイバー２６の複合材とで構成されている。この
うちＡＥ発生材２５が最も重要であり、以下の条件を満
たすものが用いられる。

【００１３】１）品質管理、品質設計、材料の安定的供
給など一定した品質の材料であること。このため、天然
樹脂に代えて、石油樹脂が用いられる。２）微小変形に対しても多数の亀裂が生じる高脆性材料
であること。すなわち、変形による歪が生じると、どこ
でも、しかも数多く亀裂が生じること。このため、１分
子中のモノマー率が高く、規則正しい分子構造を有する
もので、かつ分子量の小さいものが用いられる。３）太陽の熱や地盤１５内の熱により溶融しないこと。
このため、軟化点は少なくとも９０℃以上であること。
地熱の発生する場所などで使用する場合には、さらに高
い軟化点のものが必要となる。

【００１４】以上のような条件を満足するＡＥ発生材と
して、例えば、芳香族系のモノマーをカチオン共重合さ
せた石油樹脂が用いられる。具体的には、軟化点キャッ
プ４０℃、分子量絶縁体３５０のペトロジン（商品名）
＃キャップ４０が用いられた。以下の図１４、図１５、
図１６で示した本出願人による既提案品の特性は、すべ
てこの石油樹脂が用いられている。なお、ペトロジン
（商品名）は、Ｃ₉〜Ｃ₁₁の芳香族オレフィン、ジオレ
フィンの重合体で、その主成分と考えられるオレフィン
類は、スチレン、ｐ−ビニル−トルエン、ｍ−ビニル−
トルエン、ｏ−ビニル−トルエン、インデンである。

【００１５】前記ＡＥ発生材２５に用いられる石油樹脂
は、以上の例に限られるものではなく、石油樹脂の主原
料であるＣ₅およびＣ₉留分であって、これらの組成物で
あるモノマー（例えば、ビニルトルエン、インデン、Ｃ
₉アルキルベンゼン、スチレンなど）を１または複数種
類を共重合させ、軟化点９０℃以上、分子量６００〜３
０００程度とし、かつ高脆性を有するものであればよ
い。カチオン重合に限らず、ラジカル重合、アニオン重
合であってもよい。

【００１６】軟化点は、分子量が大きくなるにつれて高
くなる。また、分子量が同じ場合、芳香族系石油樹脂
は、脂肪族系石油樹脂よりも軟化点が高い。したがっ
て、本発明のＡＥ発生材２５には、低分子量で高軟化点
の芳香族系石油樹脂がよりすぐれているが、上記条件を
満足すれば脂肪族系石油樹脂であってもよい。

【００１７】前記ＡＥ発生材２５は、高脆性で、一度に
大規模亀裂が進展するため、微小変形に応じて多数の微
小亀裂とＡＥが発生するとは限らない。そこで、図６お
よび図７に示すように、ＡＥ発生材２５の中にグラスフ
ァイバー２６を混入することによって、大規模亀裂が一
度に進展することを防止している。グラスファイバー２
６などの混入方法としては、前記実施例の他に、図９に
示すように、ＡＥ発生材２５の中にテープ状のグラスフ
ァイバークロス２８を軸方向に配列したもの、図１０の
ように、テープ状のグラスファイバークロス２８を線材
２９にて挾み込み、これを捻じって撚り線にしたもの
を、ＡＥ発生材２５の中心に配置したもの、図１１に示
すように、ＡＥ発生材２５の中心にグラスファイバー、
金網などからなる円筒コイル３０を配置したものなどが
考えられる。なお、図１０の場合、線材２９がウェーブ
ガイド２２を兼ねることができ、この場合、外側のウェ
ーブガイド２２は保護用だけであってもよい。

【００１８】図６において、検知ロッド２１は、取扱の
上から一定長（例えば１８０ｃｍ）とし、この検知ロッ
ド２１の外周に所定間隔でスペーサ２４が嵌合固着され
る。このスペーサ２４は、例えば内径５０ｍｍ、外径７
０ｍｍ、厚さ５ｍｍのリング状をなし、図８のように、
一端から３０ｃｍ、６０ｃｍ、６０ｃｍ、３０ｃｍの間
隔で取付けられる。このスペーサ２４の外周には、塩化
ビニールなどの外筒２３が被せられる。また、このスペ
ーサ２４は、隙間のあるリング状とし、この隙間にＡＥ
センサ１０に接続されたケーブル３１が通される。前記
スペーサ２４は、外筒２３からの変形を検知ロッド２１
に伝達するものであるが、検知ロッド２１側から外筒２
３へできるだけＡＥ波を伝播しないものであることが望
ましい。

【００１９】以上のようにして構成されたＡＥ計測ロッ
ド２０は、使用目的に応じて、１本だけであっても、ま
た、順次連結してもよい。連結する場合には、検知ロッ
ド２１の端面と外筒２３の端面は、完全に一体となるよ
うに、溶融、接着剤、連結具などを用いて連結する。こ
のＡＥ計測ロッド２０の一端面または両端面に、ＡＥセ
ンサ１０を取付けて使用する。例えば、地盤１５の変形
を検知しようとする場合には、計測地点に孔をあけ、Ａ
Ｅ計測ロッド２０を挿入し、セメントミルク１４、山砂
などにより地山とのなじみをよくする。

【００２０】この状態で地盤１５に変位が生じると、Ａ
Ｅ計測ロッド２０が地盤１５の変位によって変形する。
この場合、地盤変位は、外筒２３、スペーサ２４を介し
て検知ロッド２１に伝えられる。外筒２３とウェーブガ
イド２２の間は、スペーサ２４の部分を除いて空隙２７
となっているから、ＡＥ計測ロッド２０はスペーサ２４
を支点として湾曲し、高脆性樹脂からなるＡＥ発生材２
５に多数の亀裂やひび割れが生じる。すなわち、スペー
サ２４が一定間隔で設けられ、かつ空隙２７を有するの
で、ＡＥ計測ロッド２０が局部的に変形しても、ウェー
ブガイド２２は大きな曲率半径で湾曲し、したがって、
発生する亀裂やひび割れは小さく、かつ数多く発生す
る。このとき、スペーサ２４は、外筒２３からの変形を
検知ロッド２１に伝達するが、検知ロッド２１側から外
筒２３へできるだけＡＥ波を伝播しないものが用いられ
るので、ＡＥ波の減衰が小さく、したがって、遠くまで
伝達される。この亀裂やひび割れに伴うＡＥ発生材２５
の破壊音がウェーブガイド２２を伝播してＡＥセンサ１
０へ送られ、このＡＥセンサ１０で電気信号に変換され
て外部へ出力する。

【００２１】従来品と本出願人による既提案品との特性
を比較すると以下のとおりである。図１５（ｂ）（ｃ）
は、（ａ）に示すように、スパン４００ｍｍにおける３
点曲げ試験をした場合における変形量と発生イベント数
との関係を示している。（ｂ）は、天然ロジンを使用し
た従来の図１３の場合を示している。この場合におい
て、変形量が４ｍｍ程度までは、出力レベルの略等しい
イベントが略等間隔で連続的に発生し、イベントの累積
数が略直線的に上昇している。ところが、変形量が４ｍ
ｍを越すと、イベントの発生間隔が一定せず、断続的で
出力レベルも異なり、このためイベントの累積数が階段
状になり、さらに、変形量が７ｍｍを越すとイベントの
発生がまばらになり、イベントの累積数が次第に略一定
値に収束し、したがって、線形性が失われる。このた
め、計測が不正確になるか、不能となる。

【００２２】これに対し、（ｃ）は本出願人による既提
案品による場合を示している。この場合において、変形
量が計測された１０ｍｍまで、出力レベルの略等しいイ
ベントが略等間隔で連続的に発生し、イベントの累積数
が略直線的に上昇し、線形性を有している。このため、
正確な計測が可能となる。

【００２３】図１４（ｂ）（ｃ）は、（ａ）のような衝
撃波を与えた場合のウェーブガイド１１またはウェーブ
ガイド２２におけるＡＥ波の減衰特性を示すものであ
る。（ｂ）は、図１２のようにウェーブガイド１１を直
接埋設した場合のＡＥ波の減衰特性を示している。この
場合において、ウェーブガイド１１がセメントミルク１
４に直接接しているので、急激に減衰し（η＝０．８空
隙２７）、距離の長い場合の計測には使用できないこと
を示している。

【００２４】これに対し、（ｃ）は本出願人による既提
案品による場合のＡＥ波の減衰特性を示している。この
場合において、ウェーブガイド２２がスペーサ２４を介
してセメントミルク１４に接しているが、スペーサ２４
は、外筒２３の変形を検知ロッド２１に伝達するが、検
知ロッド２１側から外筒２３へできるだけＡＥ波を伝播
しないものが用いられるので、ＡＥ波の減衰が小さく
（η＝０．０７６３）、ＡＥ計測ロッド２０の長い場合
の計測に好適であることを示している。このように、本
出願人による既提案品は、減衰率が従来の約１２分の１
であるから、本出願人による既提案品では、従来の１２
倍まで長くできることとなる。また、雑音の侵入もほと
んどなくなる。なお、スペーサ２４の間隔が長ければ長
いほど、減衰率が小さくなる。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＡＥ間
接検知法は、地盤１５などの被計測対象に埋設・設置さ
れたＡＥ計測ロッド２０が、被計測対象の変形に伴って
変形し、これに伴って、ＡＥ計測ロッド２０内部のＡＥ
発生材（高脆性樹脂）２５が破壊し、亀裂を生じる際に
発生するＡＥ波を計測し、その累計数と変形の線形関係
から、被計測対象の変形を知る方法である。この方法
は、ＡＥ発生材の破壊という、非可逆過程を基本原理と
している。

【００２６】前記本出願人による既提案品によるＡＥ間
接検知法は、上述したように、従来にない優れた作用、
効果を有するものであるが、輸送時の衝撃、温度変化、
設置作業における曲げ荷重などの計測対象以外の現象に
よるＡＥ発生に関して何らの対策も施されていなかっ
た。したがって、以下のような問題があって、ＡＥ間接
検知法の普及を妨げていた。１）ＡＥ波の計測装置を出荷した後の輸送時の衝撃、外
気の温度変化、設置作業における曲げ荷重など、計測対
象以外の現象によりＡＥが発生し、そのＡＥ累積数の増
加をきたし、利用可能な線形区間が狭められる。２）このような無駄なＡＥの発生を避けようとすると、
輸送時の振動防止措置、一定温度に保つための温度制御
措置、設置作業時の制約など、取り扱いが極めて厄介に
なる。

【００２７】３）設置後に計測する際、計測対象以外の
現象によるＡＥ計測ロッド２０のＡＥ累積数がどの程度
になっているかの判断ができないばかりか、どの程度の
変形まで使用範囲内で追随可能であるかの判断が困難で
ある。４）前記本出願人による既提案品によるＡＥ間接検知法
は、限られた固定の線形区間を利用した計測であるた
め、もし利用可能な線形区間を越えてＡＥ累積数が増加
した場合、計測不能となる。

【００２８】本発明は、以上のような計測対象以外の現
象によるＡＥの発生、ＡＥ計測ロッド２０の取り扱いの
厄介さ、使用範囲内の判断の困難さ、計測不能の各問題
点を解決することを目的とするものである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】本発明は、細長いウェー
ブガイド２２の内部に、常温時に固形で加熱時に溶融す
る可逆性の脆性材からなるＡＥ発生材２５を充填して検
知ロッド２１を構成し、この検知ロッド２１の変形に起
因する前記ＡＥ発生材２５の破壊音をＡＥセンサ１０で
検出するようにしたＡＥ計測ロッドにおいて、前記検知
ロッド２１に、前記ＡＥ発生材２５を加熱溶融して初期
化を施すための加熱溶融手段３９を設けてなることを特
徴とするＡＥ計測ロッドである。加熱溶融手段３９は、
検知ロッド２１内のＡＥ発生材２５と同軸に設けたニク
ロム線３２と、このニクロム線３２に電力を供給する電
源部３６とからなる。

【００３０】

【作用】ＡＥ発生材２５に加熱溶融手段３９の加熱溶融
による初期化を施して繰り返し計測する。すると、ＡＥ
計測ロッド２０の変位−ＡＥイベント累計数は、加熱溶
融手段３９で初期化した後では、初期状態とほとんど変
わりがなく、略１００％回復し、常に正確な計測ができ
る。変位が小さいときのＡＥ発生までの変位の不感帯域
が初期化した場合に狭くなり、わずかな変位も正確に測
定できる。この変位の不感帯域は、初期状態よりも加熱
溶融手段３９により初期化した場合の方がよりすぐれて
いる。変位−ＡＥイベント累計数の特性線が、直線性の
点で、初期化前より優れていることはもちろんのこと、
初期状態よりも優れている。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。図１において、ＡＥ計測ロッド２０の基本的構成
は、図６ないし図８に示すものと変わりがない。すなわ
ち、管状のウェーブガイド２２の内部にＡＥ発生材２５
を充填して検知ロッド２１を構成し、この検知ロッド２
１の変形による前記ＡＥ発生材２５の破壊音を端部のＡ
Ｅセンサ１０で検出するようにしたＡＥ計測ロッド２０
において、前記ＡＥ発生材２５は、すでに説明したよう
に、軟化点が少なくとも９０℃以上で、１分子中のモノ
マー率が高く、規則正しい分子構造を有し、かつ分子量
が６００〜３０００の範囲にある石油樹脂、たとえば、
芳香族系のモノマーをカチオン共重合させたものからこ
とが望ましいが、さらに本発明にて使用されるＡＥ発生
材２５は、常温時に固形で加熱時に溶融する可逆性の脆
性材からなることが必要である。

【００３２】本発明は、このＡＥ計測ロッド２０の内部
の検知ロッド２１に、初期化するための加熱溶融手段３
９を設けたことを特徴とするものである。この加熱溶融
手段３９をさらに詳しく説明すると、前記ＡＥ計測ロッ
ド２０は、検知ロッド２１と、外筒２３と、これらの間
に一定間隔で介在されたスペーサ２４とからなる。前記
検知ロッド２１は、例えば直径が５０ｍｍ程度の鋼管か
らなるウェーブガイド２２と、このウェーブガイド２２
の中に充填されたＡＥ発生材２５とグラスファイバー２
６の複合材とで構成されているが、特に、前述のよう
に、ＡＥ発生材２５は、常温時に固形で加熱時に溶融す
る可逆性の脆性材からなる。前記検知ロッド２１のＡＥ
発生材２５の中心には、ニクロム線３２が同軸に設けら
れ、その両端部は、端子３４を介して電源コード３３に
接続されている。この電源コード３３は、ウェーブガイ
ド２２の両端部の絶縁体３５を挿通して外部に導出され
ている。

【００３３】前記ニクロム線３２は、たとえば、直径１
ｍｍで、合成抵抗０．７Ωの２本のニクロム線の撚り線
からなる。前記両端の電源コード３３は、外筒２３の両
端にチーズ３７によって接続された塩ビ管３８を通って
電源部（バッテリ）３６に接続されて加熱溶融手段３９
が構成されている。前記ニクロム線３２には、ＡＥ波計
測時のＡＥ発生材（高脆性樹脂）２５の割れ、亀裂があ
まり大きくならずに、ばらつきのない略一定の亀裂に揃
えるため、図１０と同様のグラスファイバークロス２８
を螺旋状に巻きつける。この螺旋状のグラスファイバー
クロス２８は、ＡＥ発生材２５に、図６、図７に示すよ
うにグラスファイバー２６が混在していたり、図９に示
すようにグラスファイバークロス２８が混在していると
きは省略してもよいし、両方とも具備していてもよい。

【００３４】前記ＡＥ計測ロッド２０の両端のＡＥセン
サ１０は、外筒２３との間の全周囲に隙間を有するよう
に、ウェーブガイド２２の両端部にねじで固定され、こ
のＡＥセンサ１０に接続されたケーブル３１は、キャッ
プ４０の絶縁体４１から外部に導出される。このケーブ
ル３１は、前記塩ビ管３８を挿通して外部に導出しても
よい。

【００３５】このようにして構成されたＡＥ計測ロッド
２０を３点曲げ試験により検証試験する場合、図２に示
すように、反力フレーム４３の平板４４の両端の支点４
５に、ＡＥ計測ロッド２０を載せ、ＡＥ計測ロッド２０
の略中心に、載荷荷重器４２の加圧棒４６を接触する。
また、ニクロム線３２には、電源部（バッテリ）３６を
接続し、ＡＥセンサ１０には、データレコーダ４７、バ
ンドパスフィルタ４８、ＡＥ分析器４９、マルチペンレ
コーダ５０が接続される。

【００３６】つぎに、初期化の検証試験手順と結果を図
３ないし図５により説明する。Ａ．試験手順（１）長さ６０ｃｍの本発明による加熱溶融手段３９付
きＡＥ計測ロッド２０を用意して、図２に示す装置に、
両端からそれぞれ１０ｃｍに支点４５が位置するように
して載せ、３点曲げ試験を実施した。そして、載荷荷重
器４２の加圧棒４６で載荷点が１０ｍｍ変位するまで荷
重を加え、この間の変位−ＡＥイベント累計数の関係を
求めた。その後、ＡＥ計測ロッド２０の上下面を逆さに
し、曲げ戻して元のまっすぐな形状とし、その後ＡＥ計
測ロッド２０の上下面をもとに戻し、再び載荷点が１０
ｍｍ変位するまで３点曲げ試験を実施し、変位−ＡＥイ
ベント累計数の関係を求めた。その後、ＡＥ計測ロッド
２０を上下逆さにし、曲げ戻して元のまっすぐな形状と
した。

【００３７】（２）前記（１）で準備したＡＥ計測ロッ
ド２０を土中に埋設し、検知ロッド２１の外周面の温度
が２０℃であることを確認後、ニクロム線３２に１５Ａ
の電流を流し、検知ロッド２１の外周面の温度が８０℃
となるまで通電し、８０℃に達した時点で通電を停止
し、検知ロッド２１の外周面の温度が２０℃に下がるま
で自然冷却を行った。このときの温度−経過時間の特性
図が図５に示される。この例では、通電後約３０分で８
０℃に達し、この時点で通電を停止し、自然冷却する。
検知ロッド２１の外周面の温度が２０℃に下がるのに約
３〜４時間である。その後、ＡＥ計測ロッド２０を土中
から取り出し、載荷点が１０ｍｍ変位するまで３点曲げ
試験を実施し、変位−ＡＥイベント累計数の関係を求め
た。その後ＡＥ計測ロッド２０の上下面をもとに戻し、
再び載荷点が１０ｍｍ変位するまで３点曲げ試験を実施
し、変位−ＡＥイベント累計数の関係を求めた。その
後、ＡＥ計測ロッド２０を上下逆さにし、曲げ戻して元
のまっすぐな形状とした。（３）同一のＡＥ計測ロッド２０を用いて前記（２）の
試験を４回繰り返した。

【００３８】Ｂ．試験結果を図３ないし図５により説明
する。図３（１）：初期状態にあるＡＥ計測ロッド２０を、載
荷点が１０ｍｍ変位するまで３点曲げ試験を実施し、変
位−ＡＥイベント累計数の関係を求めた特性図である。図３（２）：３点曲げ試験の実施後、初期化する前の状
態のＡＥ計測ロッド２０を、載荷点が１０ｍｍ変位する
まで３点曲げ試験を実施し、変位−ＡＥイベント累計数
の関係を求めた特性図である。図３（３）：３点曲げ試験の実施後、加熱溶融手段３９
でニクロム線３２に通電しＡＥ発生材２５を溶融し、そ
の後再固形化して第１回目の初期化をしたＡＥ計測ロッ
ド２０を、載荷点が１０ｍｍ変位するまで３点曲げ試験
を実施し、変位−ＡＥイベント累計数の関係を求めた特
性図である。

【００３９】図３（４）：３点曲げ試験の実施後、初期
化前のＡＥ計測ロッド２０を、載荷点が１０ｍｍ変位す
るまで３点曲げ試験を実施し、変位−ＡＥイベント累計
数の関係を求めた特性図である。図３（５）：３点曲げ試験の実施後、加熱溶融手段３９
でニクロム線３２に通電しＡＥ発生材２５を溶融し、そ
の後再固形化して第２回目の初期化をしたＡＥ計測ロッ
ド２０を、載荷点が１０ｍｍ変位するまで３点曲げ試験
を実施し、変位−ＡＥイベント累計数の関係を求めた特
性図である。

【００４０】図３（６）：３点曲げ試験の実施後、初期
化前のＡＥ計測ロッド２０を、載荷点が１０ｍｍ変位す
るまで３点曲げ試験を実施し、変位−ＡＥイベント累計
数の関係を求めた特性図である。図３（７）：３点曲げ試験の実施後、加熱溶融手段３９
でニクロム線３２に通電しＡＥ発生材２５を溶融し、そ
の後再固形化して第３回目の初期化をしたＡＥ計測ロッ
ド２０を、載荷点が１０ｍｍ変位するまで３点曲げ試験
を実施し、変位−ＡＥイベント累計数の関係を求めた特
性図である。

【００４１】図３（８）：３点曲げ試験の実施後、初期
化前のＡＥ計測ロッド２０を、載荷点が１０ｍｍ変位す
るまで３点曲げ試験を実施し、変位−ＡＥイベント累計
数の関係を求めた特性図である。図３（９）：３点曲げ試験の実施後、加熱溶融手段３９
でニクロム線３２に通電しＡＥ発生材２５を溶融し、そ
の後再固形化して第３回目の初期化をしたＡＥ計測ロッ
ド２０を、載荷点が１０ｍｍ変位するまで３点曲げ試験
を実施し、変位−ＡＥイベント累計数の関係を求めた特
性図である。

【００４２】Ｃ．以上の試験結果からつぎのことが分か
る。（１）３点曲げ試験によるＡＥ計測ロッド２０の変位−
ＡＥイベント累計数は、加熱溶融手段３９で初期化した
後では、図３（３）（５）（７）（９）に示すように初
期状態の図３（１）とほとんど変わりがなく、略１００
％回復しているが、初期化前では、図３（２）（４）
（６）（８）に示すように１０〜２０％程度である。ち
なみに、図４は、（１）初期状態のときのＡＥイベント
累計数が４６０であるのに対し、（３）第１回目の初期
化で４１０（前回に対して９０％回復）、（５）第２回
目の初期化で４００（前回に対して９８％回復）、
（７）第３回目の初期化で４７６（前回に対して１１９
％回復）、（９）第４回目の初期化で４５５（前回に対
して９６％回復）であり、いずれも略１００％回復して
いる。

【００４３】（２）変位が小さいときのＡＥ発生までの
変位の不感帯域が初期化した場合に狭くなり、わずかな
変位も正確に測定できる。この変位の不感帯域は、
（１）に示す初期状態よりも加熱溶融手段３９により初
期化した（３）（５）（７）（９）の場合の方がよりす
ぐれていることが分かる。

【００４４】（３）変位−ＡＥイベント累計数の特性線
が、直線性の点で、初期化前より優れていることはもち
ろんのこと、初期状態よりも優れている。

【００４５】前記実施例では、初期化の検証試験のため
のＡＥ計測ロッド２０として長さ６０ｃｍのものを使用
した。しかし、実際に地盤などの変形を測定するような
場合には、たとえば１５０ｃｍの検知ロッド２１を４本
連結した６ｍのＡＥ計測ロッド２０を単位長さとして工
場などで製造し、これを多数本現場に運び、１５０ｍ程
度まで連結して使用する。この場合、１５０ｍのＡＥ計
測ロッド２０の両端に１個ずつＡＥセンサ１０を取り付
けるようにし、また、加熱溶融手段３９は、６ｍのＡＥ
計測ロッド２０毎に並列に電源コード３３を引き出して
初期化する。これは、６ｍのＡＥ計測ロッド２０を初期
化するのに、１００Ｖ、２０Ａ程度の電源を必要とする
が、ＡＥ計測ロッド２０を設置する山中のような電力供
給が不便なところでも１００Ｖ、２０Ａ程度の電源であ
れば比較的容易に得られるということによる。

【００４６】前記実施例では、本出願人による既提案品
のＡＥ発生材２５として、軟化点が少なくとも９０℃以
上で、１分子中のモノマー率が高く、規則正しい分子構
造を有し、かつ分子量が６００〜３０００の範囲にある
石油樹脂、たとえば、芳香族系のモノマーをカチオン共
重合させたものからなるものとした。しかし、このＡＥ
発生材２５は、常温時に固形で加熱時に溶融する可逆性
の脆性材からなるものであって、加熱溶融手段３９によ
り初期化できるものであれば、天然の樹脂であってもよ
い。天然の樹脂の場合、種類、純度などによって軟化点
その他の特性が異なることが予想されるので、その樹脂
の特性に応じて加熱温度や使用場所を設定することが要
求される。

【００４７】前記実施例では、ＡＥ発生材２５として、
石油樹脂や天然の樹脂のような有機物としたが、常温時
に固形で加熱時に溶融する可逆性の脆性材からなるもの
であって、加熱溶融手段３９により初期化できるもので
あれば、無期物であってもよい。

【００４８】前記実施例では、加熱溶融手段３９とし
て、ニクロム線３２を主体として構成した場合について
説明したが、これに限られるものではない。たとえば、
電子レンジのように、誘電加熱方式により、絶縁物であ
るＡＥ発生材（高脆性樹脂）２５の誘電損により発熱し
てＡＥ発生材２５を溶融する方式であってもよい。

【００４９】

【発明の効果】

（１）ＡＥ計測ロッド２０の変位−ＡＥイベント累計数
は、加熱溶融手段３９で初期化した後では、初期状態と
ほとんど変わりがなく、略１００％回復しているので、
常に正確に計測できる。

【００５０】（２）変位が小さいときのＡＥ発生までの
変位の不感帯域が初期化した場合に狭くなり、わずかな
変位も正確に測定できる。この変位の不感帯域は、初期
状態よりも加熱溶融手段３９により初期化した場合の方
がよりすぐれている。

【００５１】（３）変位−ＡＥイベント累計数の特性線
が、直線性の点で、初期化前より優れていることはもち
ろんのこと、初期状態よりも優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＡＥ計測ロッド２０の一実施例を
示す一部切り欠いた正面図である。

【図２】本発明によるＡＥ計測ロッド２０の３点曲げ試
験による変位−ＡＥイベント累計数の計測方法を示す説
明図である。

【図３】本発明によるＡＥ計測ロッド２０の３点曲げ試
験による初期化前と初期化後の変位−ＡＥイベント累計
数の特性図である。

【図４】本発明によるＡＥ計測ロッド２０の３点曲げ試
験による初期化による変位−ＡＥイベント累計数の回復
率の特性図である。

【図５】本発明によるＡＥ計測ロッド２０の初期化時の
温度変化の特性図である。

【図６】本出願人による既提案品のＡＥ計測ロッド２０
の一実施例を示す一部切り欠いた正面図である。

【図７】図６におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図８】本出願人による既提案品のＡＥ計測ロッド２０
の全体の正面図を示すものである。ただし、長さに対す
る直径を実際より大きく描いてある。

【図９】本出願人による既提案品のＡＥ計測ロッド２０
の第２実施例を示す断面図である。

【図１０】本出願人による既提案品のＡＥ計測ロッド２
０の第３実施例を示す断面図である。

【図１１】ＡＥ計測ロッド２０の第４実施例を示す断面
図である。

【図１２】従来の直接検知法を示し、ウェーブガイド１
１の埋設断面図である。

【図１３】従来の間接検知法を示し、ＡＥ計測ロッド２
０の埋設断面図である。

【図１４】従来品と本出願人による既提案品の減衰率の
特性図である。

【図１５】従来品と本出願人による既提案品の３点曲げ
試験をした場合における変形量と発生イベント数との関
係を示す特性図である。

【符号の説明】

１０…ＡＥセンサ、１１…ウェーブガイド、１４…セメ
ントミルク、１５…地盤、１６…ＡＥ計測ロッド、１７
…グラスファイバー・ロジン複合体、１８…鋼管、１９
…塩ビ管、２０…ＡＥ計測ロッド、２１…検知ロッド、
２２…ウェーブガイド、２３…外筒、２４…スペーサ、
２５…ＡＥ発生材（高脆性樹脂）、２６…グラスファイ
バー、２７…空隙、２８…グラスファイバークロス、２
９…線材、３０…円筒コイル、３１…ケーブル、３２…
ニクロム線、３３…電源コード、３４…端子、３５…絶
縁体、３６…電源部（バッテリ）、３７…チーズ、３８
…塩ビ管、３９…加熱溶融手段、４０…キャップ、４１
…絶縁体、４２…載荷荷重器、４３…反力フレーム、４
４…平板、４５…支点、４６…加圧棒、４７…データレ
コーダ、４８…バンドパスフィルタ、４９…ＡＥ分析
器、５０…マルチペンレコーダ。

フロントページの続き (72)発明者太田敬一茨城県稲敷郡茎崎町高崎2304番地日本工営株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細長いウェーブガイド２２の内部に、常
温時に固形で加熱時に溶融する可逆性の脆性材からなる
ＡＥ発生材２５を充填して検知ロッド２１を構成し、こ
の検知ロッド２１の変形に起因する前記ＡＥ発生材２５
の破壊音をＡＥセンサ１０で検出するようにしたＡＥ計
測方法において、前記ＡＥ発生材２５に加熱溶融による
初期化を施して繰り返し計測するようにしたことを特徴
とするＡＥ波の計測方法。
【請求項２】ＡＥ発生材２５は、軟化点が少なくとも
９０℃以上で、１分子中のモノマー率が高く、規則正し
い分子構造を有し、かつ分子量が６００〜３０００の範
囲にある石油樹脂からなることを特徴とする請求項１記
載のＡＥ波の計測方法。
【請求項３】ＡＥ発生材２５は、天然ロジンを主素材
とする脆性のグラスファイバー・ロジン複合体からなる
ことを特徴とする請求項１記載のＡＥ波の計測方法。
【請求項４】細長いウェーブガイド２２の内部に、常
温時に固形で加熱時に溶融する可逆性の脆性材からなる
ＡＥ発生材２５を充填して検知ロッド２１を構成し、こ
の検知ロッド２１の変形に起因する前記ＡＥ発生材２５
の破壊音をＡＥセンサ１０で検出するようにしたＡＥ計
測ロッドにおいて、前記検知ロッド２１に、前記ＡＥ発
生材２５を加熱溶融して初期化を施すための加熱溶融手
段３９を設けてなることを特徴とするＡＥ計測ロッド。
【請求項５】加熱溶融手段３９は、検知ロッド２１内
のＡＥ発生材２５と同軸に設けたニクロム線３２と、こ
のニクロム線３２に電力を供給する電源部３６とからな
ることを特徴とする請求項４記載のＡＥ計測ロッド。
【請求項６】加熱溶融手段３９は、誘電加熱方式によ
り、絶縁物であるＡＥ発生材２５の誘電損により発熱し
てＡＥ発生材２５を溶融する方式からなることを特徴と
する請求項４記載のＡＥ計測ロッド。