WO2006054352A1 - コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置 - Google Patents

コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2006054352A1
WO2006054352A1 PCT/JP2004/017240 JP2004017240W WO2006054352A1 WO 2006054352 A1 WO2006054352 A1 WO 2006054352A1 JP 2004017240 W JP2004017240 W JP 2004017240W WO 2006054352 A1 WO2006054352 A1 WO 2006054352A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wave
concrete
spectrum
compressive strength
probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2004/017240
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masayuki Hirose
Hiromi Adachi
Mitsukazu Nakanishi
Takanori Kinoshita
Atsushi Imai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon University
H and B System Co Ltd
Original Assignee
Nihon University
H and B System Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon University, H and B System Co Ltd filed Critical Nihon University
Priority to JP2006544744A priority Critical patent/JP4500973B2/ja
Priority to PCT/JP2004/017240 priority patent/WO2006054352A1/ja
Publication of WO2006054352A1 publication Critical patent/WO2006054352A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/11—Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/46—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by spectral analysis, e.g. Fourier analysis or wavelet analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
    • G01N33/383—Concrete or cement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0058—Kind of property studied
    • G01N2203/0092—Visco-elasticity, solidification, curing, cross-linking degree, vulcanisation or strength properties of semi-solid materials
    • G01N2203/0094—Visco-elasticity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0232—Glass, ceramics, concrete or stone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02827—Elastic parameters, strength or force
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028—Material parameters
    • G01N2291/02863—Electric or magnetic parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Definitions

  • the present invention relates to a technique for instantly measuring concrete compressive strength of a column, beam, wall, etc. of a concrete structure by on-site measurement using ultrasonic waves.
  • Cylinder-shaped concrete is cored from the concrete and used as a specimen.
  • the removed cylindrical specimen is brought into a test site and subjected to a destructive test using an Amsler tester.
  • the compressive strength can be estimated immediately at the measurement site, but it has been pointed out that the accuracy of the estimated value is poor.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-14712
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-28844
  • the present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and the concrete strength is non-destructive and can be measured quickly, easily, quickly, with high accuracy, and at low cost on the measurement site.
  • the object is to provide a measuring method and a measuring apparatus capable of measuring.
  • the inventor has paid attention to the fact that the physical quantity included in the received ultrasonic wave obtained by ultrasonic measurement includes not only the sound velocity value but also many physical quantities. From among these many physical quantities, a physical quantity whose correlation with the compressive strength of concrete is much greater than the sound velocity value is selected, and the relationship between this physical quantity and the compressive strength (hereinafter referred to as “Relation A”) is selected. It was found that the compressive strength of the concrete can be estimated by comparing the physical quantity obtained by the ultrasonic wave reception on the concrete to be measured with the relation A.
  • the present invention has been created based on such knowledge.
  • the method for measuring the compressive strength of concrete according to the present invention is to transmit broadband ultrasonic waves multiple times from a transmission probe (4) provided in a concrete model (cylinder model: Fig. 5), and transmit broadband ultrasonic waves.
  • Received wave acquisition step (step Sl, S21) that is received and averaged by the reception probe (5) each time
  • Time function (FiL il, j defined in advance in the received wave (G (t)) acquired in the received wave acquisition process
  • a maximum position frequency determination step for determining a frequency (fc) at a position indicating the maximum value of the spectrum acquired in the spectrum acquisition process
  • the compressive strength ( ⁇ ) of the concrete model from which the spectrum was obtained (eg, Amsler test)
  • the received wave acquisition step, the cut-out wave acquisition step, the spectrum acquisition step, the local maximum position frequency determination step, and the compressive strength measurement step are repeated, and From the frequency (fc) and the compressive strength ( ⁇ ) at the position where the spectrum is maximum, the position where the spectrum is maximum
  • step S3 and S23 for determining a linear regression equation
  • a model of the same shape as the concrete model (Cylinder model: Fig. 5) is formed from the concrete for which the compressive strength is to be obtained, and the received wave acquisition process (steps Sl l, S31) is applied to the concrete model for which the compressive strength is to be obtained. ), Cut-out wave acquisition step, spectrum acquisition step, maximum position vibration frequency determination step, the frequency (fk) at the position showing the maximum value of the obtained spectrum and the linear regression equation force for which the compressive strength is to be determined.
  • Process for determining the compressive strength of steel (Steps S12, S32)
  • the compressive strength measurement method for a concrete structure transmits broadband ultrasonic waves multiple times from the transmission probe (4) provided in the concrete model (Fig. 20, Fig. 21: Step S40).
  • a received wave acquisition step step S41 in which the reception probe (5) receives and receives and averages the received waves every time a sound wave is transmitted;
  • the received probe (G (t)) acquired in the received wave acquisition step is added to the transmission probe and the received signal.
  • a time function (FiLT (the position of the probe in the measurement method of Fig. 19, distance between the probes) and the thickness (D) of the concrete model) is defined by the relative position with the probe. t), Fi LTa (t), FiLTb (t)) to cut out a specific part and extract the cut-out wave (GA (t)).
  • a spectrum acquisition method for obtaining a spectrum FA (f), SA (f)) by performing a Fourier transform analysis or a maximum-entry peak analysis on the cut-out wave acquired in the cut-out wave acquisition step.
  • a maximum position frequency determination step (steps S42_l and S42-2) for determining the frequency (fc) of the position showing the maximum value of the spectrum obtained in the spectrum acquisition step;
  • step S43 in which a concrete model with a core is measured by a fracture pinching test using an Amsler tester, etc.
  • the same measurement method (with the relative positional relationship of the position of the probe and the receiving probe attached to the concrete model (the position of the probe and the distance between the probes in the measurement method in Fig. 19)) Under the condition that the received wave is acquired by the measurement method in FIG. 19), the received wave acquisition step, the cut-out wave acquisition step, the spectrum acquisition step, the maximum position frequency determination step, and the compression strength measurement step are repeated.
  • the step of determining the linear regression equation (Fig. 9, Fig. 38) between the vibration frequency and the compression strength (Step S43), the compression strength was obtained, the transmission probe and the reception probe were attached to the concrete structure,
  • the relative positional relationship between the mounting position of the transmitting probe and the receiving probe (the position of the probe and the distance between the probes in the measurement method of FIG. 19) is the same as that of the concrete model, and the concrete
  • the received wave is acquired by the same measurement method as the model received (measurement method in Fig. 19), and the mounting position of the transmitting probe and the receiving probe of the concrete structure for which the compressive strength is to be obtained.
  • the shape of the time function is defined from the concrete thickness (using the values in Table 5) (step S52), and the received wave acquisition process, cut-out wave acquisition process, spectrum acquisition process for the concrete structure whose compressive strength is to be obtained. , Local maximum And determining the compressive strength of the concrete structure for which the compressive strength is to be obtained from the linear regression equation. (Claim 2).
  • the specific portion cut out from the received wave in the cut-out wave acquisition step is a surface. It is a wave (measurement method in FIG. 19 (d)), and the time function can be configured so that the shape is defined in advance for each relative position (Claim 3).
  • the concrete compressive strength measuring device of the present invention includes a transmitting probe (4) for transmitting broadband ultrasonic waves, a receiving probe (5) for receiving broadband ultrasonic waves, and a storage unit (hard disk 25). ) And a processing unit (CPU 19, control circuit 20) for processing the received broadband ultrasonic wave, the processing unit includes:
  • the received wave (G (t)) is obtained by averaging the received waves received by the receiving probe (4).
  • a Fourier transform analysis or maximum entropy analysis is performed on the obtained cut-out wave to obtain a vector (FA (f), SA (f)),
  • the frequency (fc) at the position showing the maximum value of the obtained spectrum and the compressive strength ( ⁇ ) of the concrete model (cylinder model: Fig. 5) from which the spectrum was obtained are stored.
  • the compressive strength measuring device for a concrete structure includes a transmission probe (4) for transmitting broadband ultrasonic waves, a reception probe (5) for receiving broadband ultrasonic waves, and a storage unit. (Hard disk 25) and a processing unit (CPU 19, control port-NOR circuit 20) for processing the received broadband ultrasonic wave,
  • a received wave (G (t)) received by the receiving probe is added to the transmitting probe and the receiving probe.
  • FiLT (t) ii, il, i Time function
  • the relative positional relationship between the mounting position of the transmitting probe and the receiving probe (the position of the probe and the distance between the probes in the measurement method of Fig. 19)
  • the transmitting probe and the receiving probe are installed so as to acquire the received wave by the same measurement method (measurement method in Fig. 19) as the concrete model and received by the concrete model.
  • the shape of the time function that cuts out the received wave is defined (using the values in Table 5) from the position where the compressive strength is obtained, the mounting position of the transmitting probe and receiving probe of the concrete structure, and the concrete thickness.
  • a function for transmitting broadband sound waves and a receiving device are provided in place of the transmitting probe (4) and the receiving probe (5). It can be configured with a probe (33) that shares the ability. [0014] Then, in the concrete structure compressive strength measuring apparatus of the present invention (invention 7), the surface wave is cut out from the received wave (measurement method in Fig. 19 (d)), and the time used for the cutting out.
  • the function can be configured such that the shape is defined in advance for each relative position.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the transmitting probe 4 and the receiving probe 5 are arranged in contact with the surface of the detected object 30. Then, current is supplied to the transmission probe 4 from the current supply circuit 23 of the ultrasonic transmission device, ultrasonic waves (broadband ultrasonic waves) are transmitted from the transmission probe 4, and enter the detected object 30.
  • the ultrasonic signal received by the receiving probe 5 is input to the analyzer 11 and analyzed as described later.
  • the signal received by the reception probe 5 is amplified by an amplifier circuit 15 and filtered by a filter circuit 16 as will be described later, and an ADC (analog-digital converter circuit) It is converted into a digital signal by 17 and input to a CPU (Central Processing Unit) 19 through a gate array 18.
  • ADC analog-digital converter circuit
  • HD (node disk) 25 is equipped with analysis processing application software and CPU19. The time series data that has been processed is stored.
  • the analysis result by the analysis device 11 is also input to the display device 12 and displayed. Furthermore, necessary information is input from the keyboard 27 to the CPU 19.
  • the memory 26 is used to temporarily store data when the CPU 19 performs calculations.
  • a control signal is output from the CPU 19 to the control circuit 20 and the control circuit 20 outputs an operation command signal to the amplifier circuit 15, the filter circuit 16, the ADC 17, the gate array 18 and the current supply circuit 23. .
  • the current supply circuit 23 is connected to the transmission probe 4 via a coaxial cable 31.
  • the transmission probe 4 includes a built-in stepped voltage generator 13 and a vibrator 28.
  • the step voltage generator 13 is provided with a step voltage drive circuit 21 and a step voltage generation circuit 22, and oscillates the step function type voltage generated in the step voltage drive circuit 21. Apply to child 28 (Fig. 3).
  • a reception wave is obtained by the reception probe 5. This received wave is sent as voltage time variation data to the amplifier circuit 15 of the analyzer 11 via the coaxial cable 32.
  • the time variation data sent to the amplifier circuit 15 passes through the filter circuit 16 and the analog amount of the voltage reaching the ADC 17 is converted into a digital amount by the ADC 17 and transferred to the CPU 19 via the gate array 18.
  • the time history of the voltage digital value (the voltage value converted into a digital quantity by the ADC 17) is displayed on the display device 12.
  • Voltage amplification or reduction and mouth-pass / high-pass filtering commands are transmitted to CPU 19 either automatically or by external instructions using keyboard 27, and CPU 19 is connected to amplifier 19 via control circuit 20.
  • the circuit 15 and the filter circuit 16 are controlled.
  • the reception probe 5 includes a gradually decreasing high-pass filter 24, an amplifier circuit 14, and a vibrator 29 at a frequency having a characteristic in the range of 100 kHz to 300 kHz. 23 is controlled by the control circuit 20 and operates at predetermined time intervals. As a result, from the transducer 28 built in the transmission probe 4 (FIG. 3), the predetermined time is reached. Ultrasonic waves are incident on the detection object 30 at intervals. The vibrator 29 incorporated in the receiving probe 5 (FIG. 4) excites vibrations as the sound pressure of the detected object 30 changes every time an ultrasonic wave is input. The time change of the voltage generated in the vibrator 29 by this vibration excitation is first-order processed by the filter circuit 24 and the amplifier circuit 14 in the reception probe 5.
  • the control circuit 20 operates in response to an instruction from the CPU 19 (FIG. 1), and instructs the gate array 18 to perform an addition process of received waves.
  • the gate array 18 adds the time history digital quantity relating to the voltage obtained by the ADC 17 to the designated number of times each time the time history is obtained. Then, an average time history under control of the CPU 19 is created, and the time history is displayed on the display device 12 in real time.
  • the high-pass filter and the amplifier circuit are incorporated in both the reception probe 5 and the analysis device 11, respectively.
  • the high-pass filter 24 and the amplifier circuit 14 incorporated in the reception probe 5 perform the primary processing as described above on the received wave.
  • the amplifier circuit 15 and the filter circuit 16 built in the analysis device 11 finely adjust the received wave subjected to the primary processing under the control port of the CPU 19. This fine adjustment is necessary for the advancement of the device function, and the amplifier circuit 15 and the filter circuit 16 in the analysis device 11 are not essential.
  • the ultrasonic apparatus of FIG. 1 shows the case of two probes equipped with a pair of transmission probe 4 and reception probe 5. However, it may be a single probe that combines the outgoing probe 4 and the incoming probe 5 together.
  • stepped voltage generator 13 and gradual decrease type are included in transmitter / receiver shared probe 33.
  • the high-pass filter 24 and the amplifier circuit 14 coexist, and the vibrator 34 is used for both the transmission and reception of ultrasonic waves.
  • the broadband ultrasonic wave transmitted from the transmission probe 4 will be described.
  • the ultrasonic wave transmitted from the ceramic vibrator to which the pulse voltage is applied has a relatively narrow spectrum as shown in FIG. 10 (b), it is not suitable for use in the measurement of the present invention.
  • broadband ultrasonic waves for example, a ceramic vibrator to which a stepped voltage is applied
  • FIG. 10 (a) Ultrasonic waves having a broad band spectrum can be obtained. Broadband ultrasound has such a broad spectrum.
  • Figure 11 shows an example of a received wave measured using the concrete cylinder model shown in Fig. 5. Cases shown in Figure 11 is a comparison shows the measurement wave at three cylinders model of the same shape that the design concrete strength was 10 N / mm 2.
  • a transmitter and receiver probe with a built-in transducer with a diameter of 40 mm and a resonant frequency of 500 kHz is arranged as shown in Fig. 5, and a step function voltage of 30 V is applied to the transducer in the transmitter probe.
  • the received wave in FIG. 11 has a shape unique to the cylinder model. This will be explained using FIG.
  • a transmission wave generated in the cylinder is shown in FIG. 12, and a wave 201 is a longitudinal wave transmitted from the transmitter to the receiver in the shortest distance.
  • a wave 202 is a wave that repeatedly transmits a mode force at a boundary between countless pebbles and cement material inside the cylinder (longitudinal wave changes to transverse wave or transverse wave changes to longitudinal wave).
  • the wave 203 ′ is a surface wave that is naturally generated on the surface of the cylinder end (left end face in FIG. 12) when ultrasonic waves are input in the cylinder axis direction.
  • the wave 203 ′ is transmitted in all directions in the circumferential direction, and the transmission direction is changed to the central axis direction of the cylinder on the circumference to be a wave (203) that is transmitted on the cylinder surface.
  • the wave 203 transmitted through the cylinder surface is transmitted to the other end face of the cylinder (the right end face in FIG. 12). At the other end face, the wave 203 changes to a wave 203 ′ and is received by the receiving probe.
  • FIG. 14 shows a spectrum comparison diagram when cut out using the time function.
  • Table 1 is obtained by calculating the frequency indicating the maximum value of the spectrum in the three cylinder models with the designed concrete strength of 10 N / mm 2 and comparing these average values. Table 1. 201 wave frequencies
  • FIG. 15 is a spectrum comparison diagram obtained by cutting out the force 13 from FIG. 13, the wave 202 and the wave 203 ′.
  • the specific cut-out of the superimposed wave GA (t) of the wave 202 and wave 203 ′ is the time function FiLT i in FIG.
  • FiLTb (t) 0 t s -At ⁇ t ⁇ t g :
  • GA (t) FiLTb (t) -G (t) (Formula A-l)
  • n the order of the assumed autoregressive model
  • Pm is the mth order variance of stationary white noise
  • a is the autoregressive coefficient in order m, and a, a.
  • i indicates an imaginary number display.
  • the comparison diagram of Spectre Nore SA (f) in Fig. 16 shows the GA (f) wave to which the maximum entropy method is applied. It is calculated as a longitudinal wave 201. Also, this GA (f) wave is mixed with wave 201, wave 202, wave 203 '
  • the TGC filter for wave segmentation (FiLTb (t)) is indicated by the symbol “TGC”.
  • TGC the frequency that gives the spectral maximum value also changes by a small amount in both Fig. 16 and Fig. 17.
  • a total of 24 concrete cylinders shown in Fig. 5 were prepared.
  • the longitudinal wave (201) shown in Fig. 14 was cut out, and the mode conversion wave (202) shown in Fig. 15 and the wave 203 '(transverse wave: table) transmitted on the cylinder surface.
  • the mode conversion wave (202) shown in Fig. 15 and the wave 203 '(transverse wave: table) transmitted on the cylinder surface.
  • Table 3 shows the concrete strength and the spectrum maximum (maximum) frequency obtained in the destructive test.
  • Table 3 compares the concrete strength (N / mm 2 ) measured by the Amsler tester with the frequency of the spectral maximum for each concrete cylinder (Fc ** _k).
  • V 200 (mm) / t
  • the correlation coefficient r is 0.9 due to the relationship between ⁇ and fcl, and the correlation coefficient r is 0.93 due to the relationship between ⁇ and fc3 uu.
  • the relationship between the sound velocity value V and jump in Table 3 is shown in Fig.18. According to Figure 18, the correlation coefficient r is 0.
  • Example 1 the concrete strength ⁇ and the spectral maximum are compared between the compression fracture test results of many concrete cylinder models with a diameter of 100 mm and a length of 200 mm and different design compression strengths and the analysis results of received waves in the same model.
  • This regression equation is stored in the HD (hard disk) 25 (see Fig. 1) of this ultrasonic apparatus, and transferred to the MEMORY 26 under the control of the CPU 19 when the apparatus is activated.
  • the received wave G (t) obtained by performing the measurement shown in FIG. If the same analysis processing as that obtained (f) is performed, the maximum value of spectrum FA (f) (maximum value)
  • a frequency fk indicating a large value is obtained corresponding to fc in FIG. 14 or fc in FIG.
  • the concrete compressive strength can be increased as described above. Can be predicted.
  • Example 1 instead of the FA (f) spectrum comparison diagram of FIGS. 14 and 15, a comparison diagram of SA (f) spectrum is obtained by the maximum entropy method analysis of the above-described A_3 equation. Shown in Figure 17 The
  • This SA (f) spectrum is analyzed using a number of cylinder models with different design intensities.
  • linear regression equation corresponding to the analysis method obtained in FIG. 16 and the linear regression equation corresponding to the analysis method obtained in FIG. 17 are obtained separately.
  • This regression equation is stored in HD25 of this ultrasonic device, and is transferred to MEMORY26 under the control port of CPU19 when the device is started.
  • the spectrum signal SA (Fig. 16 or Fig. 17) is added to the received wave G (t) obtained by performing the measurement shown in Fig. 12 with the cylinder model. If the same analysis process is performed as in (f),
  • the frequency fk indicating the local maximum (maximum value) of the SA (f) is obtained corresponding to fc in FIG. 16 or fc in FIG.
  • the concrete compressive strength can be predicted by reading the “*” marked position on the vertical axis in FIG.
  • Example 1 will be described with reference to the flowchart of Fig. 43 and below, in both cases of "Fourier transform analysis (FFT analysis)” and “Maximum entropy analysis”.
  • pre-processing and “post-processing” will be described step by step.
  • step S1 in the measurement of the concrete cylinder model (design strength No: JB) shown in Fig. 5, broadband ultrasonic waves are input from the transmitting probe 101 and wideband ultrasonic waves are received by the receiving probe 102. Receive. The received wave G (t) is added to the received wave G (t) obtained for each ultrasonic wave transmission.
  • n is the number of concrete design strength
  • n is the number of cylinders with the same design strength (il)
  • n l 1 n: n is the average number of additions
  • n, n, n are integers greater than or equal to 1
  • step S2 of Fig. 43 will be described.
  • FIG. 6 schematically shows the received wave G (t) obtained in step S1 described above.
  • step S2 the time function ⁇ 11 ( ⁇ in FIG. 7 (£, 703) etc.
  • GA (t) FiLT (t) n5 -G (t)
  • GA (t) is a cut-out wave.
  • the time function is not limited to those shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), and is not particularly limited as long as it can cut out the waves of (1) and (4). . Further, ⁇ , ta and ⁇ 5 that define the shape of FiLT (t) are predetermined values set in advance.
  • FIG. 8 shows a comparison diagram of the spectrum FA (f) when the longitudinal wave 201 is cut out by FiLTa (t).
  • the frequency fc of the spectrum maximum is specified automatically or at the operator's discretion.
  • the frequency fc2 is calculated from the cut-out wave of the wave 202, and the wave 202 and the wave 2 03 ′.
  • the frequency fc3 is specified from the cutout wave of the superimposed wave
  • the frequency fc4 is specified from the cutout wave of the superimposed wave 201, 202, 203 ′.
  • step S3 the predetermined values At, ta, and n5 can be changed so that the shape of the spectrum and the fc value are approximately the same.
  • Tg is t, t or t as the initial value. However, it is possible to move the tg position on the time axis.
  • the predetermined values At, ta, n5, and tg that have been changed or adjusted so that the shape of the force spectrum and the fc value roughly match will be stored and used in post-processing described later. .
  • step S2A it is determined whether or not the processing of steps Sl and S2 is completed for the concrete cylinders having other design strengths. If the steps Sl and S2 have not been completed for concrete cylinders with other design strengths (step S2A is NO), count up “il” (step S2B) and return to step SI.
  • Step S2A is YES
  • Step S3 Fig. 43
  • the fc value (fcl fc4) obtained by the repeated processing of STEP2 is X for each concrete cylinder jj. Re-expressed as jj (kHz). Yjj (N / mm 2 ) represents the fracture strength obtained in the compression fracture test of jj concrete cylinder.
  • Xjj is the fc value of cylinder jj (any of fcl fc4)
  • Yjj is the compression failure strength of the cylinder jj It is.
  • the fc value of all cylinders jj (the average value of any force of fcl and fc4 is indicated by the following sign.
  • the compressive fracture strength is indicated by the following symbol.
  • Figures 9 (a) and 9 (b) show some examples of linear regression equations obtained in step S3.
  • FiLT (t) used in the analysis adopts FiLTb (t), and the values shown in Table 4 are used for the predetermined values At, ta, n5 and tg.
  • Figure 9 (a) shows the analysis results using the wave 201 (cut-off wave GA (t)).
  • Figure 9 (b) shows the results of analysis using the cut-out wave GA (t) as the superposed wave of waves 202 and 203.
  • step S11 the concrete cylinder shown in Fig. 5 whose strength is to be measured is measured as shown in the figure to obtain the received wave G (t).
  • the received wave G (t) is obtained by averaging the received waves G (t) obtained for each ultrasonic wave transmission. That is,
  • n is a predetermined value and is an integer of 1 or more.
  • the time function FiLT (t) FiLTa (t) or FiLTb (t) shown in Fig. 7 (a) or Fig. 7 (b) is received a plurality of times (n5). Multiplied by wave G (t),
  • GA (t) FiLT (t) n5 -G (t)
  • coefficients At, ta, n5, and tg that define FiLT (t) used in the cut-out are the waves to be analyzed in Table 4 described with respect to step S3, that is, ( 1) Longitudinal wave 201, (2) Mode converted wave 202, (3) Mode converted wave 202 and transverse wave (including surface wave) 2 03 ', (4) 201, 202, 203' This is a predetermined value determined for each of the superimposed waves. Such a predetermined value is described in step S2.
  • FA (f) I (GA (t)-e " w ') dt ⁇ ⁇ ⁇ Equation S 1 2
  • the frequency fk indicating the maximum value (maximum value) of the FA (f) spectrum is set.
  • the time function FiLT (t) (FiLTa (t) defined by At, ta, N5, tg Or the linear regression equation by the analysis method that obtained the fk value from several linear regression equations corresponding to Fig. 9 (a) or Fig. 9 (b) prepared for each FiLTb (t)).
  • the value of the position indicated by the vertical axis * corresponding to the position of the frequency fk on the horizontal axis (Fig. 38) of the selected regression equation is read.
  • This reading (value at the position of the vertical axis * in Fig. 38) is the compressive strength ⁇ NZmm 2 of the concrete cylinder to be measured.
  • step S12 is completed.
  • Step S12 When Step S12 is completed, Example 1 in the case of performing FFT analysis is completed. Next, the case of performing maximum entropy analysis in Example 1 will be described separately for pre-processing and post-processing.
  • FIG. 45 represents the pre-processing in the case of performing the maximum entropy analysis in Example 1 for each step in the flowchart.
  • Step S21 in FIG. 45 performs the same processing as step S1 in the pre-processing when FFT analysis is performed in the first embodiment (FIG. 43).
  • Step S22 in FIG. 45 replaces the FFT analysis with the maximum entropy analysis in step S2 in the pre-processing when the FFT analysis is performed in the first embodiment (FIG. 43).
  • Steps S22A and S22B in the flowchart (Fig. 45) showing the pre-processing when the maximum entropy analysis is performed in the first embodiment are respectively steps S2A and S22B in the pre-processing when the FFT analysis is performed in the first embodiment (Fig. 43). Same as S2B.
  • Step S23 in the flowchart (Fig. 45) showing the pre-processing when the maximum entropy analysis is performed in Embodiment 1 is basically the pre-processing when the FFT analysis is performed in Embodiment 1 (Fig. 43). ) Force similar to step S3 From the description, the description about Fig. 9 (a) and Fig. 9 (b) is deleted.
  • Table 4 shows “predetermined values obtained from the regression equation coefficients and fc (FFT analysis)” in the explanation related to step S3 in the pre-processing when performing FFT analysis in Example 1 (Fig. 43). However, in the description of step S23 in the flowchart (Fig. 45) showing the pre-processing when the maximum entropy analysis is performed in Example 1, the title of Table 4 is "The regression coefficient and fc were obtained. Should be “constant (maximum entropy analysis)”.
  • step S23 of Fig. 45 the pre-processing for performing the maximum entropy analysis is completed.
  • Step S31 of the flowchart (FIG. 46) showing the post-processing when the maximum entropy analysis is performed in the first embodiment is the same as step S11 of the post-processing (FIG. 44) when the FFT analysis is performed in the first embodiment.
  • step S12 of post-processing (FIG. 44) when FFT analysis is performed in Example 1, the spectrum obtained by cutting out the received wave is displayed with the code "FA (f)”.
  • step S31 of the flowchart (FIG. 46) showing the post-processing when the maximum entropy analysis is performed in the first embodiment, the spectrum is displayed with the code “SA (F)”.
  • step S31 of the flowchart (Fig. 46) showing the post-processing when the maximum entropy analysis is performed in Example 1 the following equation is obtained in the case of FFT analysis (step S12 in Fig. 44).
  • step S12 in the post-processing flowchart (FFT analysis), and the compressive strength ⁇ N / mm 2 of the concrete cylinder to be measured is obtained.
  • Step S32 of Fig. 46 is completed, Example 1 of performing the maximum entropy analysis is completed.
  • Example 1 is an explanation in the case of using a cylinder model, when the concrete strength measurement method is applied to an actual concrete structure, the received waves in walls, columns, and beams must be analyzed. Nare ,. The received wave in this case is very different from the received wave in the cylinder model (see Fig. 6).
  • FIG. 19 shows a measurement method assumed for an actual structure. In Example 2, five types of FIGS. 19 (a)-(e) are shown.
  • the probe to be used is a pair of transmitter and receiver probes with a built-in transducer with a diameter of 40 mm and a resonant frequency of 500 kHz.
  • Measurement condition (2) A step function voltage of 30V is applied to the transducer in the receiving probe.
  • Measurement condition (3) Ultrasonic transmission interval 200Hz (5mm seconds).
  • Measurement condition (4) The 1000 received waves obtained at each ultrasonic wave transmission interval in condition (3) are averaged, and the obtained averaged wave is used as the received wave used in this analysis.
  • the measurement patterns are indicated by (a) to (e), and the dominant waves included in the received wave obtained by each measurement pattern are indicated by reference numerals 191-1197.
  • the same analysis processing is performed for the three received waves with different probe placement positions for each measurement pattern, and the results are compared and displayed.
  • Measurement Method (Measurement Pattern) (a) One Before explaining (e), we will discuss the basic policy of common analysis.
  • Figure 9 (a) shows the relationship between ⁇ and fc in Example 1.
  • Example 2 an analysis method mainly using the maximum entropy method will be described.
  • Figures 22 and 23 show the results of maximum entropy analysis of the transmission measurement shown in Fig. 19 (a).
  • Fig. 22 shows the analysis results using the received wave in the A model measurement of Fig. 20 (a).
  • the reception conditions are collectively written at the end.
  • Fig. 23 shows the analysis results of the measurement using the received wave in the B model measurement of Fig. 21 (a). The reception conditions are described collectively at the end.
  • This measurement that is, the measurement method (a) of Example 2 is transmission measurement, and the longitudinal and overlapping reflected waves 191 shown in FIG. 19 (with respect to a plate thickness of 30 Omm) are shown by reference numeral 242 in FIG. Repeatedly received.
  • Figures 22 and 23 show the occurrence state of the sputter tones by cutting out this longitudinally reflected wave using the time gain control function that determines the start time at tg.
  • the force generated by the longitudinally transmitted wave 241 having a large amplitude at the beginning is followed by a mode-converted wave, a scattered wave having a large amplitude due to the presence of internal rebar, and the like.
  • the tg value (Fig. 24) that defines the TGC function is gradually moved from the occurrence time th of the longitudinal wave transmitted wave 241 to the backward time.
  • Figure 22 and Figure 23 show part of the spectrum obtained by maximum entropy analysis of the time history obtained in the process of moving the tg value ( Figure 24) to the backward time. is there.
  • GA (t) FiLTb (t) n5 -G (t)
  • the frequency at the force-sol position indicated by reference numeral 221 and the frequency at the force-sol position indicated by reference numeral 231 can be read as 44.4 kHz.
  • Both concrete models (Model A in Fig. 20 (a), Model B in Fig. 21 (a)) have the same design concrete strength (20 N / mm 2 ), so the vibrations obtained in Figs. It is natural that the number (the frequency at the spectral maximum position) is the same value of 44.4 kHz.
  • Measurement method (b) is a reflection method measurement in which the probe spacing is 0.25 times or less compared to the material thickness.
  • models A and B model A in Fig. 20 (a)
  • a longitudinally overlapping reflected wave (reference numeral 271) with a large amplitude is first generated with respect to the material thickness.
  • a mode converted wave and a transverse reflected wave are also generated behind it.
  • the reflected waves from the internal rebar are also mixed in this time zone.
  • GA (t) FiLTb (t) n5 -G (t)
  • the frequency at the maximum (maximum value) position of the vector at force station 3 (measurement point indicated by reference numeral 3 in Fig. 20 (b)), which is a slight difference, is measured at stations 1 and 2 (Fig. 20 (b) Measurement frequency indicated by symbols 1 and 2)
  • the frequency is higher than the frequency (frequency at the local maximum of the spectrum: 44.4 kHz).
  • the frequency at the local maximum position of the spectrum at station 3 is significantly shifted from the frequency at stations 1 and 2 (44.4 kHz) toward the high frequency side.
  • Measurement method (c) is a measurement method in which the probe spacing a is 0.65 times or more the material thickness.
  • Measurement method (d) is a method for measuring surface waves when the probe spacing a is about 100 mm to 200 mm.
  • Figure 28 shows a schematic diagram of the received wave by these measurement methods.
  • model A and model B model A in Fig. 20 (a), model B in Fig. 21 (a)
  • FIG. 29 and FIG. 30 the force at which the frequency at station 3 is slightly different from the frequencies at station 1 and 2 is shown in FIGS. 20 (d) and 21 (d). And the position of station 3 is the end of the concrete model It is thought that this phenomenon is caused by being close to the part.
  • the measurement at the measuring point 3 is caused by superimposing the force on the surface wave 312 in FIG. 31 and the surface wave 311 on the model end reflection path.
  • the above-described concrete models of the models A and B are indicated by the symbol M
  • the end of the concrete model M near the station 3 (model end) is indicated by the symbol Me. .
  • the surface wave 311 of the model end reflection path from the transmission probe 4e provided at the station 3 is reflected by the model end Me and received by the reception probe 5e, Compared to surface wave 312, the transmission distance is longer. Therefore, the spectral maximum position frequency at station 3 is different from the spectral maximum position frequency at stations 1 and 2.
  • GA (t) FiLTb (t) n5 -G (t)
  • Equation (A-3) The maximum entropy analysis shown in equation (A-3) is performed for GA (t).
  • the waves generated behind the time axis are cut out.
  • the longitudinal wave velocity of Model A and Model B is separately measured at 4400 m / sec.
  • the TGC function is FiLTb (t) shown in Fig. 7 (b), and its coefficient is
  • GA (t) FiLTb (t) n5 -G (t)
  • the spectrum maximum frequency can be read as 48.4 kHz at stations 1, 2, and 3. Even if tg is moved further to the back of the time axis, the spectral maximum position frequency (48.4 kHz) hardly changes.
  • Figure 34 shows the results of direct maximum entropy analysis of a G (t) wave without TGC processing.
  • FIG. 34 is a spectrum comparison diagram corresponding to model B in FIG. In Fig. 34, it can be confirmed that the frequency at the maximum position of the spectrum is different at all of stations 1, 2, and 3.
  • Fig. 35 shows the analysis results using concrete model B (B model in Fig. 21 (a)), which was obtained by the same process as the analysis results (Fig. 33) obtained by the measurement method (d). is there.
  • GA (t) FiLTb (t) n5 -G (t)
  • Example 3 Next, a specific analysis example of preprocessing in Example 3 will be described. The description of the second embodiment along the control flowchart will be described later together with the third embodiment.
  • Fig. 19 (b) The measurement shown in Fig. 19 (b) is two-probe measurement, but the case where such measurement is performed with one probe will also be described.
  • Figure 36 shows a comparison display of the received waves at stations 1-13.
  • the occurrence of the wave indicated by reference numeral 361 in FIG. 36 is a time history of vibration generated in the vibrator when a step function voltage of 30 V is applied to the vibrator.
  • GA (t) FiLTb (t) n5 -G (t)
  • 44.7 kHz can be read as the force average value with a slight difference in the maximum position frequency of the spectrum of stations 1, 2, and 3.
  • the frequency of the dominant reflection of the material thickness can be extracted by either 1 probe measurement or 2 probe measurement.
  • Example 2 the measurement methods in the pre-processing of Example 2 are organized and described again. There are the following five measurement methods.
  • the probe interval is a and the measured material thickness D is
  • Example 3 The measurement method used in the preprocessing is a reflection method in which transmission and reception of ultrasonic waves are shared by one probe, and corresponds to the measurement method in FIG. 19 (b).
  • Example 2 The five measurement waves of pretreatment and the measurement method of Example 3 pretreatment are applied to two concrete models with the same design strength. And the received wave G (t) (j
  • the wave GA (t) for analysis is cut out using the TGC function FiLTb (t) with predetermined coefficients as At, ta, n5, and tg.
  • each coefficient defining the TGC function FiLTb (t) has been described above for each measurement method.
  • the coefficient is hereinafter referred to as “predetermined value”.
  • This analysis wave or cut-out wave GA (t) has a maximum entropy of one minute according to (A-3).
  • Example 3 In the pretreatment of Example 3, only the analysis results in the B model (see FIG. 21 (a)) are shown, and the analysis results in the A model (see FIG. 20 (a)) are omitted.
  • Example 2 The reason why the fc values of the two concrete models (A, B) having the same design strength did not have the same value only in the case of the measurement method (d) of the pretreatment will be described.
  • the measurement method shown in Fig. 19 (d) can be thought of as determining the frequency of the mixed wave of wave 194 and wave 195 transmitted through the concrete surface layer.
  • the concrete strength of the surface layer varies greatly depending on the construction situation after concrete placement.
  • the concrete at the bottom of the wall is consolidated by the concrete weight at the time of placing, but the degree of consolidation at the top of the wall is less than that at the bottom of the wall.
  • the strength of the lower part of the wall is greater than that of the upper part of the wall.
  • the strength of the lower layer surface of the slab material (floor material) or the like may be larger than that of the upper layer surface for the same reason as described above. In addition to this, it cannot be denied that there is a case where water is mixed into the cast concrete more than specified in order to facilitate the placing work when placing the concrete. In such a case, the strength of the concrete surface layer is reduced.
  • Example 2 Measurement methods of pretreatment (a), (b), (c), (d), (e) and the analysis methods shown in Measurement method 3 e) and linear regression equation corresponding to Fig. 9 (a) or Fig. 9 (b) for each measurement method of Example 3.
  • the power S can be specified.
  • Measurement object is another important parameter in the linear regression equation (1) described above. Thickness D ”will be described.
  • the measurement signal included in the time axis behind the received wave G (t) is used.
  • the frequency of the maximum value position (or maximum value position) of the spectrum having the largest spectrum value in the spectrum of the overlapping reflected wave is specified as “fc”.
  • the overlapping reflected wave contains a large amount of resonance components related to the thickness of the measured object.
  • the primary frequency fc of resonance is the thickness D (mm) of the measured object and the sound velocity V (mm / ⁇
  • Figure 39 shows the relationship between the fc value and the fc value (the primary frequency of resonance used in the above equation).
  • the resonance component has an order, and the maximum value of the spectrum coincides with an integer multiple of the fc value.
  • the fc value described above is the frequency of the resonance spectrum of the most prominent order.
  • measurement method (d) is an analysis method that analyzes the wave that propagates through the concrete surface layer, and is an analysis that is unrelated to the resonance phenomenon of measured object thickness D shown in (Y-1). . Therefore, in the case of the measurement method (d), even if the thickness D of the object to be measured changes, the value of / 3 does not change.
  • the design strength for example, 10N / mm 2, 18N / mm 2, 24N / mm 2, 27N / mm 2, 33N / mm 2, 36N / mm 2, 45N / mm 2, of 60NZmm 2 Concrete
  • Each model is created as a parameter of thickness D (eg 100mm, 125mm, 150mm ' ⁇ ' 500mm)
  • the fc value is obtained for each concrete model.
  • a GA (t) wave is created using the following equation.
  • GA (t) FiLT (t) n5 -G (t)
  • FiLT (t) becomes FiLTa (t) or FiLTb (t).
  • a / 3 value is obtained for each thickness D of the measured concrete.
  • Higashi (D), ⁇ is a function of thickness D, such as 0 (D), and Eq. (1) can be rewritten as the following Eq. (1 ').
  • the linear regression equation arranged for each measured concrete thickness D in equation (1 ') is stored in the HD25 of the ultrasonic device according to this embodiment, and is stored under the control port of the CPU 19 when the ultrasonic device is activated. Transfer to memory 26.
  • GA (t) FiLTb (t) n5 -G (t)
  • the frequency fk indicating the maximum value (maximum value) of SA (f) is determined as shown in Fig. 22 or Fig. 23 in the measurement method (a) of Example 2.
  • Example 2 and Example 3 pre-processing of Example 2 and Example 3 in the case of performing maximum entropy analysis will be described.
  • the maximum value is obtained as a method for extracting the spectrum from the analysis wave GA (t).
  • FFT analysis can be used instead of maximum entropy analysis.
  • SA (f) is replaced with FA (f) in the following description.
  • Design standard strength is lONZmm 2 — 60N / mm 2 is discretized and only n types are created.
  • Material thickness D is created by discretizing 10cm and 100cm and creating only n types.
  • step S40 If step S40 is completed, the process proceeds to step S41.
  • the measurement method shown in FIGS. 19 (a) and 19 (e) is wider than the transmission probe 201.
  • a broadband ultrasonic wave is input and the reception probe 202 receives the broadband ultrasonic wave.
  • (a) and (e) in FIG. 19 are transmission measurement
  • (b) and (c) are reflection measurement
  • (d) is surface arrangement measurement.
  • the probe measurement that shares the transmission probe 201 and the reception probe 202 corresponds to the measurement of FIG. 19B (not shown), and is therefore defined as (b ′) measurement.
  • Received wave G (t) is the average of the received waves G (t) obtained for each ultrasonic wave transmission.
  • ⁇ is the number of types of material thickness (see step S40).
  • il l ⁇ : ⁇ is the number of types of concrete design standard strength (see step S40).
  • n is the number of received waves obtained with the same design standard strength concrete model. Same computer
  • n l 1 n: n is the number of additions of the above average.
  • step S41 of Fig. 47 When step S41 of Fig. 47 is completed, the measurement method employed in step S41 is checked in step S41-1.
  • step S41-1 the measurement method used in step S41 ⁇ 2 Measurement method using probe (a), (b), (c), (e), or 1 Measurement method using probe (b If ') is used, go to step S42-1. On the other hand, if the measurement method (d) using two probes is used in step S41, the process proceeds to step S42-2.
  • step S41-1 that is, the measurement method used in step S41 ⁇ 2
  • the measurement method using the probe (a), (b), (c), (e), or 1 probe The case of the child measurement method (b ') will be explained.
  • Waves 191, 195, 192 forces S are included repeatedly.
  • step S41-1 the frequency fc (at the position where the maximum value in the spectrum is taken) of the frequency component that is dominant in this double reflection is specified. [0129] Then, using the material thickness D and concrete sound velocity V specified by the outside, the values are received.
  • the reception time t of this wave is the shape of the time function FiLT (t) for cutting out the received wave.
  • GA (t) FiLT (t) n5 -G (t)
  • the cut-out wave GA (t) is acquired by the following formula.
  • Fig. 8 shows the peak position (maximum value) position of the spectrum.
  • step S41-2 that is, the case of the measurement method (d) using the measurement method force 2 probe used in step S41 will be described.
  • the received wave G (t) obtained by the two-probe measurement in Fig. 19 (d) is transmitted through the concrete surface layer.
  • This longitudinal wave generation time t is V for the longitudinal acoustic velocity of the concrete, ⁇ for the transducer diameter in the probe, and transmission distance compensation.
  • FIG. 7 (&) (over a plurality of times (1 15), the reception wave 0 (in,, multiplied by J, cutting out wave GA (t) Fig. 70)) time functions such as ⁇ 1 ⁇ seek.
  • GA (t) FiLT (t) n5 -G (t)
  • ⁇ ⁇ , ta and the above ⁇ 5 are predetermined values set in advance.
  • another numerical value tg necessary for defining the shape of the time function FiLT (t) is the above-described longitudinal wave generation time t. That way the shape is determined
  • the frequency indicating the position of the maximum value (maximum value) of the spectrum is specified as the fc value.
  • step S42-1 or step S42-2 the process proceeds to step S42A.
  • step S42A If the processing (for the concrete model) has not been completed for all design standard strengths (or if il is smaller than n) (step S42A is NO), il is incremented (i
  • Step S42B return to step S41—1.
  • step S42C it is determined whether or not the processing of step S41, step S41-1, S42-1, or S42-2 has been completed for other concrete thickness D.
  • ii n
  • Step S42C is NO
  • ii is counted up
  • Step S42D ii + l: Step S42D), and return to Step S41.
  • step S43 a pick-up of the received wave G (t) is performed for each thickness D of the concrete model.
  • step S43 the fc value obtained by iteratively processing in steps S41, S41-1, S42-1 or S42-2 described above is obtained for each received wave G (t).
  • Y N / mm is the fracture strength obtained by compressive fracture testing using a single Amsler testing machine.
  • the linear regression equation is as follows, and the value is determined by the following equations (2) and (3) (reproduced).
  • ⁇ ⁇ - ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 'Equation D 2
  • the correlation coefficient r for the linear regression equation is determined by the following equation (4).
  • the linear regression equation coefficient table in Table 5 is created for each concrete thickness D (for example, 10cm, 15cm, 20cm, ⁇ 50cm).
  • X is the fc value obtained by the above analysis using the G (t) wave.
  • Y is an Amsler test of a cylinder cored at the position where the G (t) wave was recorded. Jj ⁇ , jj
  • step S43 the preprocessing (maximum entropy analysis) of Examples 2 and 3 ends.
  • the maximum entropy analysis is used as a method of extracting the spectrum from the analysis wave GA (t).
  • FFT analysis Fourier transform analysis
  • Embodiments 2 and 3 in the case where the maximum entropy analysis is performed will be described step by step.
  • step S51 of Fig. 48 post-processing flowcharts of Examples 2 and 3 when performing maximum entropy analysis
  • the strength and the position of the concrete structure are measured.
  • the measurement method shown in Fig. 19 (a)-(e) is performed using a pair of transmission and reception probes, or the measurement method of Fig. 19 (b) is transmitted and received.
  • Received wave G (t) is acquired by using one probe.
  • the received wave G (t) is obtained by averaging the received waves G (t) obtained for each ultrasonic wave transmission.
  • n is a predetermined value and an integer of 1 or more.
  • step S52 A t, A ta, n5, tg, ⁇ , B are derived from the linear regression equation coefficient table (Table 5) created in step S43 of FIG. 47 (pre-processing flowchart of Examples 2 and 3).
  • Subscript ii is described with reference to step S41 in FIG. If the thickness D of the concrete to be measured in step S41 is input from the outside, the value of subscript ii corresponding to this D can be obtained.
  • step S41 of Fig. 47 the value of subscript i2 can be determined depending on which measurement method is used.
  • GA (t) FiLT (t) n5 -G (t)
  • the spectrum nore SA (f) corresponding to the cut-out wave GA (t) is obtained by maximum entropy analysis. Then, the frequency fk indicating the maximum value (maximum value) of Spectre Nore SA (f) is specified. This identification may be automatic or manual by the operator.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an ultrasonic apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a stepped voltage generator used in the embodiment of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram of a transmission probe used in the embodiment of FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram of a receiving probe used in the embodiment of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a concrete cylinder model used in Example 1.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a received wave in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a time function used to cut out a received wave.
  • FIG. 8 is a diagram showing a longitudinal cut-out wave and its spectrum.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of compression strength-spectrum maximum position frequency characteristics.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining broadband ultrasonic waves.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a spectrum when a longitudinal wave is cut out.
  • FIG. 12 is a diagram showing various transmitted waves generated in the cylinder model.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing various received waves of the cylinder model on the time axis.
  • FIG.14 Spectral when the first generation wave (longitudinal wave) is cut out using the time function shown in Fig. 7 (b). Tuttle comparison diagram.
  • FIG. 15 is a spectrum comparison diagram obtained by cutting out the mode conversion wave and the surface wave shown in FIG.
  • FIG. 16 A diagram showing an example of a spectrum comparison diagram when a spectrum is obtained by the maximum entropy method instead of the Fourier transform.
  • FIG. 19 A diagram showing a measurement method assumed for an actual structure.
  • FIG. 20 A diagram illustrating a concrete model.
  • FIG. 21 is a diagram showing another example of a concrete model.
  • FIG. 24 is a diagram schematically showing various received waves on the time axis in the measurement method (a) of the second embodiment.
  • FIG. 25 is a spectrum comparison diagram of received waves obtained by the measurement method (b).
  • FIG. 26 is a spectrum comparison diagram of received waves obtained by the measurement method (b).
  • Gion 27 A diagram schematically showing various received waves on the time axis in the reflected wave measurement of measurement method (b) G. 28] Schematic illustration of various received waves on the time axis by measurement method (c) and measurement method (d) FIG. En] 29] Spectral comparison diagram obtained by maximum entropy analysis by cutting out surface waves measured with the model in Fig. 20 (a).
  • FIG. 35 is a spectral comparison diagram obtained by applying the measurement method (e) to the model of FIG. 21 (b).
  • FIG. 36 A diagram showing the comparison of the received waves at stations 1 and 3 when the measurement shown in Fig. 19 (b) is performed with one probe.
  • FIG. 38 is a characteristic diagram similar to FIG. 9, showing the relationship between the compressive strength and the spectral maximum position frequency obtained by measuring the actual product.
  • FIG. 40 is a diagram showing the thickness of a concrete model as a parameter.
  • FIG. 41 shows a cored concrete cylinder.
  • FIG. 43 is a flowchart showing preprocessing when performing Fourier transform analysis of the first embodiment.
  • [Sen44] A flowchart showing post-processing when Fourier transform analysis of the first embodiment is performed.
  • [Sen45] A flowchart showing the preprocessing when the maximum entropy analysis of the first embodiment is performed.
  • 46] A flowchart showing post-processing when the maximum entropy analysis of the first embodiment is performed.
  • FIG. 47 is a flowchart showing preprocessing when performing maximum entropy analysis in Examples 2 and 3;
  • FIG. 48 is a flowchart showing post-processing when the maximum entropy analysis of Examples 2 and 3 is performed.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

明 細 書
コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置
技術分野
[0001] 本発明はコンクリート構造物の柱、梁、壁などのコンクリート圧縮強度を、超音波を 用いて、現場計測で即時に行う技術に関する。
従来の技術
[0002] コンクリート構造物の保守、保全を考える場合、当該構造物のコンクリート強度の確認 は必須の点検調査事項である。
従来のコンクリートの圧縮強度推定には、
(1) 当該コンクリートよりシリンダー状のコンクリートをコア抜きし、これを供試体とし
、圧縮破壊試験する方法、
(2) 非破壊的に圧縮強度を推定するシュミットハンマーによる打撃試験、 が一般的であった。
[0003] 上記（1)の方法は、コア抜きの後、抜きとつたシリンダー状供試体を試験場に持ち 込み、ァムスラー試験機などにより、破壊試験を行うものである。しかし、圧縮強度の 推定までに多くの時間、労力及び費用が必要になる、という問題を具備している。 上記（2)の方法は、計測現場で即時に圧縮強度を推定できるとしているが、その推 定値の精度が劣悪なことが指摘されてレ、る。
[0004] このような状況下、計測対象コンクリートの超音波計測器で得る音速と圧縮強度とを 関連付けて、コンクリート圧縮強度を測定する方法論の確立研究 (例えば、特許文献 1一 3)が、近時 15年程度に亘り、多くの諸賢により行われてきている。
し力 ながら、以下の理由で実用化に至っていない。
(1) コンクリートの音速と圧縮強度は確かに相関している。し力、しながら、強度の変 化に対する音速値の変化量が小さレ、。
(2) 理由（1)に関連して、コンクリート音速値を高精度に求める必要がある。しかし ながら、現状の超音波測定装置を用いた場合、音速値の測定誤差がコンクリート音 速値の変化量と同程度となってしまうか、或いは、音速値の測定誤差が又はコンクリ ート音速値の変化量よりも大きレ、場合がある。
[0005] 上述した理由から、現時点において、コンクリート強度を非破壊で、測定現場で即 時に、容易に、迅速に、高精度に、そして安価に計測可能な測定機器は存在しない 特許文献 1 :特開 2002 - 55092号公報
特許文献 2 :特開 2003 - 14712号公報
特許文献 3：特開 2003 - 28844号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、コンクリート 強度を非破壊で、測定現場で、即時に、容易に、迅速に、高精度に、そして安価に 計測可能な測定方法及び測定装置の提供を目的としている。
課題を解決するための手段
[0007] 発明者は、種々研究の結果として、超音波計測で得る受信超音波に含まれる物理 量は、前記音速値のみではなぐ他にも多くの物理量が含まれていることに着目した 。そして、係る多くの物理量の中から、コンクリートの圧縮強度との相関が音速値より 格段に大きい物理量を選定し、この物理量と圧縮強度との関係 (以下、「関係 A」と記 載する）を特定し、計測対象コンクリートでの超音波受信波で得る前記物理量を前記 関係 Aとを対比させることでコンクリート圧縮強度を推定出来ることを見出した。
本発明は、係る知見に基いて創作されたものである。
[0008] 本発明のコンクリートの圧縮強度測定方法は、コンクリートモデル (シリンダーモデ ノレ:図 5)に設けた発信探触子 (4)から広帯域超音波を複数回発信し、広帯域超音 波を発信する度毎に受信探触子（5)で受信し、受信された受信波を加算平均する受 信波取得工程 (ステップ Sl、 S21)と、
受信波取得工程で取得された受信波 (G (t) )に予め定義された時刻関数 (FiL il, j
T (t)、 FiLTa (t)、 FiLTb (t) )を乗じて特定の部分を切り出し、切り出し波（GA (t il, i
) )を取得する切り出し波取得工程 (ステップ S2、 S22)と、
切り出し波取得工程で取得された切り出し波にフーリエ変換分析或いは最大ェント 口ピー分析を行レ、、スペクトル（FA (f)、 SA (f) )を求めるスぺクトノレ取得工程 (ス
il , j il, j
テツプ S2、 S22)と、
スぺクトノレ取得工程で求められたスぺタトノレの極大値を示す位置の振動数（fc)を 決定する極大値位置振動数決定工程 (ステップ S2、 S22)と、
スペクトルを求めたコンクリートモデルの圧縮強度（ σ )を（例えば、ァムスラー試験
U
機により圧縮破壊強度計測により）計測する圧縮強度計測工程、とを含み、
設計強度の異なる複数のコンクリートモデルについて、前記受信波取得工程、切り 出し波取得工程、スペクトル取得工程、極大値位置振動数決定工程、圧縮強度計測 工程を繰り返し、前記複数のコンクリートモデルの各々における前記スペクトルの極 大値を示す位置の振動数 (f c)と圧縮強度（ σ )から、スペクトルの極大値を示す位
U
置の振動数と圧縮強度との線形回帰式（図 9、図 38)を決定する工程 (ステップ S3、 S23)と、
圧縮強度を求めたいコンクリートより前記コンクリートモデルと同一形状のモデル (シ リンダ一モデル：図 5)を成形し、圧縮強度を求めたいコンクリートのモデルに対して 前記受信波取得工程 (ステップ Sl l、 S31)、切り出し波取得工程、スペクトル取得ェ 程、極大値位置振動数決定工程を行い、求められたスペクトルの極大値を示す位置 の振動数 (fk)と前記線形回帰式力も圧縮強度を求めたいコンクリートの圧縮強度を 決定する工程 (ステップ S 12、 S32)
とを有することを特徴としている (請求項 1)。
また、本発明のコンクリート構造物の圧縮強度測定方法は、コンクリートモデル（図 2 0、図 21：ステップ S40)に設けた発信探触子 (4)から広帯域超音波を複数回発信し 、広帯域超音波を発信する度毎に前記受信探触子 (5)で受信し、受信された受信波 を加算平均する受信波取得工程 (ステップ S41)と、
受信波取得工程で取得された受信波 (G (t) )に、前記発信探触子と前記受信
ii, il, i
探触子との相対的な位置関係（図 19の計測法における探触子の位置、探触子間距 離）とコンクリートモデルの厚さ（D)とにより形状が定義される時刻関数 (FiLT (t)、 Fi LTa (t)、 FiLTb (t) )を乗じて特定の部分を切り出し、切り出し波（GA (t) )を取
ii, il, j
得する切り出し波取得工程 (ステップ S42_l、 S42-2)と、 切り出し波取得工程で取得された切り出し波にフーリエ変換分析或いは最大ェント 口ピー分析を行レ、、スペクトル（FA (f)、 SA (f) )を求めるスペクトル取得ェ
ii, il, j ii, il, j
程（ステップ S42— 1、 S42— 2)と、
スペクトル取得工程で求められたスペクトルの極大値を示す位置の振動数（fc)を 決定する極大値位置振動数決定工程 (ステップ S42_l、 S42-2)と、
スペクトルを求めたコンクリートモデルの圧縮強度（ σ )を計測（例えば、図 41のよ
U
うにコア抜きしたコンクリートモデルをァムスラー試験機等を用レ、た破壊挟持試験で 計測する)する圧縮強度計測工程 (ステップ S43)、とを含み、
設計強度と厚さとが異なる複数 (n X n種類の）のコンクリートモデルについて、発
F E
信探触子及び受信探触子のコンクリートモデルへの取付位置の相対位置関係（図 1 9の計測法における探触子の位置、探触子間距離)を同一にして、同一の計測法（図 19の計測法）により受信波を取得するという条件下で、前記受信波取得工程、切り出 し波取得工程、スペクトル取得工程、極大値位置振動数決定工程、圧縮強度計測ェ 程を繰り返し、前記複数のコンクリートモデルの各々における前記スペクトルの極大 値を示す位置の振動数 (f c)と圧縮強度（ σ )から、スペクトルの極大値を示す位置
U
の振動数と圧縮強度との線形回帰式（図 9、図 38)を決定する工程 (ステップ S43)と 圧縮強度を求めたレ、コンクリート構造物に発信探触子及び受信探触子を取り付け、 発信探触子と受信探触子の取付位置の相対位置関係（図 19の計測法における探触 子の位置、探触子間距離）は前記コンクリートモデルに取り付けた場合と同一にして 、前記コンクリートモデルで受信したのと同一の計測法（図 19の計測法）により受信 波を取得する様にせしめ、圧縮強度を求めたいコンクリート構造物の発信探触子及 び受信探触子の取付位置とコンクリート厚さとから (表 5の数値を用いて）時刻関数の 形状を定義し (ステップ S52)、圧縮強度を求めたいコンクリート構造物に対して前記 受信波取得工程、切り出し波取得工程、スペクトル取得工程、極大値位置振動数決 定工程を行い、求められたスペクトルの極大値を示す位置の振動数 (fk)と前記線形 回帰式から圧縮強度を求めたいコンクリート構造物の圧縮強度を決定する工程、 とを有することを特徴としてレ、る（請求項 2)。 [0010] 本発明（請求項 2の発明）のコンクリート構造物の圧縮強度測定方法において、切り 出し波取得工程 (ステップ S42-l、 S42-2)で受信波から切り出される前記特定の 部分は表面波であり（図 19 (d)の計測法）、前記時刻関数は前記相対位置毎に予め 形状が定義されてレ、る様に構成することが出来る（請求項 3)。
[0011] 本発明のコンクリートの圧縮強度測定装置は、広帯域超音波を発信する発信探触 子 (4)と、広帯域超音波を受信する受信探触子（5)と、記憶ユニット (ハードディスク 2 5)と、受信された広帯域超音波を処理する処理ユニット（CPU19、コントローノレ回路 2 0)とを有しており、該処理ユニットは、
受信探触子 (4)で受信された受信波を加算平均して受信波 (G (t) )を取得し、
il, j
取得された受信波に予め定義された時刻関数 (FiLT (t)、 FiLTa (t)、 FiLTb (t) )を 乗じて特定の部分を切り出して、切り出し波（GA (t) )を取得し、
il , j
取得された切り出し波にフーリエ変換分析或いは最大エントロピー分析を行い、ス ベクトル（FA (f)、 SA (f) )を求め、
il , j il, i
求められたスペクトルの極大値を示す位置の振動数（fc)と、スペクトルを求めたコン クリートモデル (シリンダーモデル：図 5)の圧縮強度（ σ )とを記憶し、設計強度の異
U
なる複数のコンクリートモデルにおける前記スペクトルの極大値を示す位置の振動数 と圧縮強度から、スペクトルの極大値を示す位置の振動数と圧縮強度との線形回帰 式（図 9、図 38)を決定して記憶ユニットに記憶し、
圧縮強度を求めたいコンクリートについて、前記コンクリートモデルに対するのと同 一の処理を行い、求められたスペクトルの極大値を示す位置の振動数（fk)と、記憶 ユニットに記憶された前記線形回帰式から、圧縮強度を求めたいコンクリートの圧縮 強度を決定する、
制御を行う様に構成されてレ、ることを特徴としてレ、る（請求項 4)。
[0012] また、本発明のコンクリート構造物の圧縮強度測定装置は、広帯域超音波を発信 する発信探触子 (4)と、広帯域超音波を受信する受信探触子（5)と、記憶ユニット（ ハードディスク 25)と、受信された広帯域超音波を処理する処理ユニット（CPU19、 コント口—ノレ回路 20)とを有しており、該処理ユニットは、
受信探触子で受信された受信波 (G (t) )に、前記発信探触子と前記受信探触
ii, il, i 子との相対的な位置関係（図 19の計測法における探触子の位置、探触子間距離)と コンクリートモデルの厚さ（D)とにより形状が定義される時刻関数 (FiLT (t)、 FiLTa ( t)、 FiLTb (t) )を乗じて特定の部分を切り出して、切り出し波（GA (t) )を取得し ， 取得された切り出し波にフーリエ変換分析或いは最大エントロピー分析を行い、ス ぺクトル（FA (f)、 SA (f) )を求め、
ii, il, j ii, il, j
設計強度と厚さとが異なる複数のコンクリートモデル (n X n種類の）について、発
F E
信探触子及び受信探触子のコンクリートモデルへの取付位置の相対位置関係（図 1 9の計測法における探触子の位置、探触子間距離)を同一にして、同一の計測法（図 19の計測法）により受信波を取得するという条件下で、前記複数のコンクリートモデ ルの各々について求めた前記スペクトルの極大値を示す位置の振動数（fc)と圧縮 強度（ σ )から、スペクトルの極大値を示す位置の振動数と圧縮強度との線形回帰
U
式（図 9、図 38)を決定して記憶ユニットに記憶し、
圧縮強度を求めたレ、コンクリート構造物には、発信探触子と受信探触子の取付位 置の相対位置関係（図 19の計測法における探触子の位置、探触子間距離)を前記 コンクリートモデルと同一にして、前記コンクリートモデルで受信したのと同一の計測 法（図 19の計測法）により受信波を取得する様に発信探触子及び受信探触子が取り 付けられており、圧縮強度を求めたレ、コンクリート構造物の発信探触子及び受信探 触子の取付位置とコンクリート厚さとから（表 5の数値を用いて)受信波を切り出す時 刻関数の形状を定義し、圧縮強度を求めたレ、コンクリート構造物に対して前記コンク リートモデルに対するのと同一の処理を行い、求められたスペクトルの極大値を示す 位置の振動数 (fk)と、記憶ユニットに記憶された圧縮強度を求めたいコンクリート構 造物の厚みと同一厚さの前記線形回帰式とから、圧縮強度を求めたいコンクリート構 造物の圧縮強度を決定する、
制御を行う様に構成されてレ、ることを特徴としてレ、る（請求項 5)。
本発明（請求項 6の発明）のコンクリート構造物の圧縮強度測定装置において、発 信探触子 (4)と受信探触子 (5)に代えて、広帯域音波を発信する機能と受信する機 能を共有する探触子（33)を有して構成することが出来る。 [0014] そして、本発明（請求項 7の発明）のコンクリート構造物の圧縮強度測定装置におい て、受信波から表面波を切り出し（図 19 (d)の計測法）、該切り出しで用いられる時刻 関数は前記相対位置毎に予め形状が定義されている様に構成することが出来る。 発明の効果
[0015] 本発明による超音波測定装置を用いれば、このコンクリート強度の計測を安価に、 容易に、そして迅速に行う事が出来る。また、測定者の技術力による強度測定値の 変動を排除できる。
より具体的には、本発明によれば、受信超音波に含まれる縦波、横波、縦波と横波 の重畳波又は表面波の持つ物理量（振動数、スぺクトノレ幅、又はスペクトル面積 etc
. )とコンクリート強度との関係（関係 A)、又は、前記物理量とコンクリート劣化度 (含 む、中性化）との関係（関係 B)を見出すことが出来る。
[0016] さらに、計測対象コンクリートでの受信超音波より抽出される前記物理量との関係 A
、又は関係 Bとの対比の中で、それぞれコンクリート圧縮強度又はコンクリート劣化度
(含む、中性化)を推定できる。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態における装置について具体的に説 明する。
図 1は本発明の実施形態に係る超音波装置を示すブロック図である。
被探知体 30の表面に、発信探触子 4と受信探触子 5が接触するように配置される。 そして、発信探触子 4には超音波発信装置の電流供給回路 23から電流が供給され 、発信探触子 4から超音波（広帯域超音波）が発信し、被探知体 30内に入射する。 受信探触子 5が受信した超音波信号は、解析装置 11に入力されて、後述のように して解析される。
[0018] この解析装置 11においては、受信探触子 5の受信信号がアンプ回路 15により増幅 されて、フィルタ回路 16により後述の如くしてフィルタリングを受けた信号が、 ADC ( アナログデジタル変換回路） 17によりデジタル信号に変換され、ゲートアレイ 18を介し て CPU (中央演算装置） 19に入力される。
HD (ノヽ—ドディスク） 25には、解析処理アプリケ―シヨンソフトウェアと CPU19により 演算処理された時系列デ-タが保存される。
解析装置 11による解析結果は、表示装置 12にも入力されて表示される。更に、必 要な情報がキーボード 27から CPU19に入力されるようになっている。
[0019] メモリ 26は、 CPU19が演算する際にデータを一時的に格納するために使用される
。また、 CPU19からコント口—ノレ回路 20に制御信号が出力され、コント口—ノレ回路 20 はアンプ回路 15、フィルタ回路 16、 ADC17、ゲ―トアレイ 18及び電流供給回路 23 に作動指令信号を出力する。
電流供給回路 23は同軸ケーブル 31を介して発信探触子 4に接続されている。
[0020] 図 3に示すように、発信探触子 4には、基盤化したステップ型電圧発生器 13と振動 子 28とが内蔵されている。
ステップ型電圧発生器 13には、図 2に示すように、ステップ電圧駆動回路 21及びス テツプ電圧発生回路 22が設けられており、ステップ電圧駆動回路 21で発生するステ ップ関数型電圧を振動子 28 (図 3)に印加する。
[0021] 超音波を被探知体 30に入力する都度、受信探触子 5で受信波を得る。この受信波 は同軸ケーブル 32を介して、解析装置 11のアンプ回路 15へ、電圧の時間変動デー タとして送られる。
アンプ回路 15へ送られた前記時間変動デ-タはフィルタ回路 16を経由して、 ADC 17に達する電圧のアナログ量が ADC17によりデジタル量に変換され、ゲ―トアレイ 1 8を介して CPU19に転送され、前記電圧デジタル値 (ADC17によりデジタル量に変 換された電圧値）の時刻歴が表示装置 12に表示される。
自動的に、又はキーボード 27を用いた外部からの指示により、電圧の増幅又は減幅 及び口—パス/ハイパスフィルタ処理の指令が CPU19に伝達され、 CPU19はコント 口—ル回路 20を介してアンプ回路 15及びフィルタ回路 16を制御する。
[0022] 図 4に示すように、受信探触子 5には、 100kHz— 300kHzの範囲の特性の振動数 における漸減型ハイパスフィルタ 24、アンプ回路 14及び振動子 29が内蔵されている 電流供給回路 23はコントロール回路 20により制御されて、所定の時間間隔で動作 する。これにより、発信探触子 4 (図 3)に内蔵された振動子 28から、前記所定の時間 間隔で超音波が被探知体 30に入射される。受信探触子 5 (図 4)に内蔵された振動 子 29は超音波が入力する都度、被探知体 30の音圧変化にともない振動が励起する 。この振動励起で振動子 29に生じる電圧の時間変化が、受信探触子 5内のフィルタ 回路 24及びアンプ回路 14で 1次処理される。
[0023] アンプ回路 15及びフィルタ回路 16の制御が終了した段階で、 CPU19 (図 1)の指 示でコントロール回路 20が動作し、ゲートアレイ 18に受信波の加算処理を命令する。 ゲートアレイ 18は、 ADC17で得られる電圧に関する時刻歴デジタル量を、前記時刻 歴を得る都度、指定回数加算する。そして、 CPU19のコントロ-ル下加算平均時刻 歴を作成し、表示装置 12にその時刻歴をリアルタイム表示する。
[0024] ハイパスフィルタ及びアンプ回路は夫々受信探触子 5と解析装置 11の双方に内蔵 されている。受信探触子 5に内蔵されているハイパスフィルタ 24及びアンプ回路 14 は受信波に対し、前述の如ぐ 1次処理を行うものである。それに対して、解析装置 1 1に内蔵されるアンプ回路 15とフィルタ回路 16は、 1次処理された受信波に対し、 C PU19のコント口-ノレ下で微調整するものである。この微調整は装置機能の高度化の ために必要とされるものであり、解析装置 11内のアンプ回路 15とフィルタ回路 16は 必須のものではない。
[0025] 図 1の超音波装置は、 1対の発信探触子 4と受信探触子 5を装備する 2探触子の場 合を示している。しかし、発信探触子 4と受信探触子 5を一緒にした 1探触子としても かまわない。
発信探触子 4と受信探触子 5を一緒にした 1探触子の場合、図 42で示す様に、発 信/受信共用探触子 33の中にステップ型電圧発生器 13と漸減型ハイパスフィルタ 2 4とアンプ回路 14を共存させ、振動子 34を超音波の発信/受信の双方で用途で使 用することになる。
[0026] ここで、図 10を参照して、発信探触子 4から発信される広帯域超音波について、説 明する。
パルス型電圧が印加されるセラミック振動子から発信される超音波は、図 10 (b)で 示す様に、比較的狭い帯域のスペクトルを持つので、本発明の計測では使用に適さ ない。 これに対して、図示の実施形態及び実施例で発信探触子 4から発信される広帯域 超音波（例えば、ステップ型電圧が印加されるセラミック振動子）は、図 10 (a)で示す 様に、広い帯域のスペクトルを持つ超音波が得られる。この様な、広い帯域のスぺク トルを持つのが広帯域超音波である。 実施例
[0027] 次に、本発明の第 1実施例（以下、「実施例 1」）について説明する。
「実施例 1の前処理の具体的分析事例」
図 5のコンクリートシリンダーモデルを用レ、た計測の受信波の事例の 1つを図 11に 示す。図 11で示す事例は、設計コンクリート強度を 10N/mm2とした同一形状の 3 個のシリンダーモデルでの計測波を比較表示したものである。径 40mm、共振振動 数 500kHzの振動子を内蔵した発信及び受信探触子を図 5に示す様に配置し、発 信探触子内振動子に 30Vのステップ関数型電圧を印加することで、広帯域超音波を シリンダーモデル端面より入力し、他端面の受信探触子で広帯域超音波を受信する 計測で得た比較波 G (t) (j = l一 3)である。
J
[0028] ここで、図 11の受信波は、シリンダーモデル特有の形となっている。図 12を用いて 説明する。
シリンダーに生ずる伝達波が図 12に示されており、波 201は発信子から受信子ま で最短距離で伝達する縦波である。波 202は、シリンダー内部に無数にある細石とセ メント材との境界でモード変換 (縦波が横波に又は横波が縦波に変化）を繰り返しな 力 ¾伝達する波である。
波 203'は、シリンダー軸方向に超音波を入力する時、シリンダー端部（図 12では 左側端面)表面に自然発生する表面波である。波 203'は円周方向に全方位に向つ て伝達し、円周上でその伝達方向をシリンダーの中心軸方向に変じ、シリンダー表面 を伝達する波（203)となる。このシリンダー表面を伝達する波 203がシリンダーの他 端面（図 12では右側端面）に伝達され、当該他端面において、波 203は波 203'に 変じ、受信探触子で受信される。
波 201、 202、 203'の受信波を、時間軸上で模式的に示せば図 13の様になる。
[0029] 図 11の力-ソル位置 110に生ずる最初の起生波（縦波 201)を、図 7 (b)で示す時 刻関数を用いて切り出した時のスペクトル比較図を、図 14に示す。
図 14では、各波及び各スペクトルのシリンダー番号を符号 1、 2、 3で示している。設 計コンクリート強度が 10N/mm2である 3つのシリンダーモデルにおけるスペクトルの 極大値を示す振動数を求め、これ等の平均値を対比させると表 1が得られる。 表 1. 201波の振動数
Figure imgf000013_0001
[0030] 表 1によれば、各シリンダーでの振動数は、 3つのシリンダーの振動数の平均値に 対して 1 %— 4%の差が生じているが、係る差異は、振動数とコンクリート強度の対比 を行う上では許容される範囲である（詳細は、後述する）。
なお、図 14において、符号 1、 2、 3で表示するスペクトル形状は全く相似している。
[0031] 一方、図 15は、図 13力、ら波 202、波 203'を切り出したスペクトル比較図である。図
15で示されてレ、る 3つのスペクトルは全く相似しており、 2つの極大値を持ってレ、る。 低周波の極大値に注目し、その振動数を読み取ると、表 1に対応して表 2を得る事 ができる。 表 2. 202波と 203'の重畳波の振動数
Figure imgf000013_0002
[0032] 表 2における振動数の微小な変動は、表 1の場合と同様、振動数とコンクリート強度 との対比を行う上で許容される値である。
前記波 202、波 203 'の重畳波 GA (t)の具体的切り出しは、図 7の時刻関数 FiLT i
b (t) (TGCフィルタ）tgを用いている。採用した tg、 Δ ΐ、 taは、
tg = 67 /i秒、 A t = 400、 ta = 40 /i秒
とし、 t< (tg-At)： FiLTb (t) =0 ts-At ≤ t < tg ：
Figure imgf000014_0001
tg≤t≤tg + ta:FiLTb (t) =1.0
+ ta < t ≤ ig + ia+ Δί ： - ■ '式 Z— 2
Figure imgf000014_0002
t>tg + ta+ At:FiLTb(t) =0.0
N5 = 1000として
GA (t) = FiLTb (t)-G (t) (式 A-l)
の様に計算する。
これより、図 15のスペクトルは、
FAj { ) = j (GAJ (t) · e~'v' )df ■ · ·式 A— 2 として求める。
ところで、図 15のスペクトル FA (f)を (A— 2)式のフーリエ変換ではなく、最大ェント
J
口ピー法に置き変えると、下式 (A— 3)の SA (f)を求めることができる。この SA (f)を
J j 用いれば、更に明解なスぺクトノレ比較図を図 16に示すように得る事ができる。
Figure imgf000014_0003
ここで
mは、仮定した自己回帰モデルの次数、
Atは、受信波収録に当っての時間間隔、
Pmは、定常白色雑音の m次の分散、
a は、次数 mにおける自己回帰係数であり、 a 、 a . · 'a となり、
πι, jl m, 1 m, 2 m, m
iは虚数表示を示す。
図 16のスぺクトノレ SA(f)の比較図は、最大エントロピ一法を適用する GA(f)波を 縦波 201として求めている。また、この GA (f)波を波 201、波 202、波 203 'の混合
J
波とし、分析のデ-タ長（分析波の時間）を長くした場合のスペクトル比較図 SA (f)を
J
図 17に示す。
[0035] 図 16、図 17で波の切り出し用 TGCフィルタ（FiLTb (t) )を、符号「TGC」で示して いる。この TGCを時間軸前方又は後方へ若干移動すると、図 16、図 17共に、スぺク トル極大値を与える振動数も微小量変化する。
し力、しながら、分析波の時刻長を長くした図 17の方が、振動数の変化量が少なくな り、図示の分析例では殆んど変動していない。このことは、コンクリート強度と前記振 動数を関連づける上で好都合な現象の 1つと云える。
[0036] 図 5のコンクリートシリンダーを計 24体作成し、図 14に示した縦波（201)の切り出し 及び図 15によるモード変換波（202)とシリンダー表面を伝達する波 203 ' (横波：表 面波を含む）との混合波の切り出しによるスペクトル極大値を与える振動数を求めた 後、ァムスラー試験機による破壊試験を前記 24体にっレ、て行った。
24体の設計強度の内訳は、 10N/mm2、 18N/mm2、 24N/mm2、 27N/mm 2、 33N/mm2、 36N/mm2、 45N/mm2、 60N/mm2の 8種類とし、それぞれの 設計強度で 3体作成し、計 3 X 8 = 24体での前記振動数の特定とこれ等の結果を整 理して、前記破壊試験を行った。
[0037] 表 3に破壊試験で得られたコンクリート強度とスペクトル極大値 (最大値）の振動数 を示す。
Figure imgf000016_0001
[0038] 表 3は、各コンクリートシリンダー（Fc * * _k)毎にアムスラー試験機によるコンクリ ート強度（N/mm2)とスペクトル極大値の振動数を対比したものである。
ここで、「Fc * * _k」の「* *」は、設計強度である。また、同一設計強度のシリンダ 一を 3体作成しており、「k」はその番号で 1一 3となる。
参考までに、図 6の縦波起生時刻 tより、音速 Vを考慮して、次の式
P P
V = 200 (mm) /t
P P
で計算し、表 3の 1項目を得ている。
[0039] 表 3の結果より、振動数 fcl又は fc3と圧縮応力度 σ との関係を線形で示したもの
U
が図 9 (a)及び図 9 (b)である。 σ と fclとの関係で相関係数 rが 0.9であり、 σ と fc3 u u との関係で相関係数 rが 0.93となっている。 表 3の音速値 Vとび との関係は、図 18の様になる。図 18によれば相関係数 rが 0.
P U
8であり、図 9 (a)、図 9 (b)における相関係数 rに比較して劣った結果となっている。こ のことは、音速と圧縮応力度 σ との関連ではコンクリート強度の正確な予測が難しい
U
ことを示している。
なお、図 9 (a)、図 9 (b)、図 18のひ、 /3、rの値は（ひ、 j3は図 18参照、 rは相関係 数）、後述する「実施例 1の前処理フローチャート（FFT分析）」のステップ S3に関す る説明で記述されている数式 (2)、（3)、（4)を用いて算出される。
[0040] 「実施例 1の後処理の具体的分析事例」
実施例 1で、径 100mm、長さ 200mmで設計圧縮強度の異なる多くのコンクリート シリンダーモデルの圧縮破壊試験結果と、同モデルでの受信波の分析結果との対比 で、コンクリート強度 σ とスペクトル極大値 (最大値）を示す振動数 fcl又は fc3の関
U
係が表 3の様になることを示した。そして、 （1)式の線形回帰式が特定できることを前 記している。
σ (fc) = a -fc- iS · · · (1)
u
[0041] この回帰式を本超音波装置の HD (ハードディスク） 25 (図 1参照）に保存しておき、 装置起動時に CPU19のコント口—ル下で MEMORY26に転送する。コンクリート圧 縮強度の不明なコンクリートシリンダーモデルの前記強度を計測したい場合、当該シ リンダ一モデルで図 12に示す計測を行って得る受信波 G (t)に、図 14又は図 15のス ベクトル FA (f)を得たのと同一の分析処理を行えば、スペクトル FA (f)の極大値（最
j
大値）を示す振動数 fkが図 14の fc又は図 15の fcに対応して得られる。
この振動数 fkを図 14で示す結果を得た分析と同一処理で求め、図 9 (a)の線形回 帰式に振動数 fkを当て嵌めれば、図 38に示す様にコンクリート圧縮強度が予測でき る。
また、この振動数 fkを図 15で示す結果を得た分析と同一処理で求め、図 9 (b)の線 形回帰式に振動数 fkを当て嵌めれば、前記と同様にコンクリート圧縮強度が予測で きる。
[0042] 実施例 1において、図 14、図 15の FA (f)スペクトル比較図の代わりに、前述した A _3式の最大エントロピ一法分析による SA (f)スぺタトノレの比較図を図 16、図 17に示 す。
この SA (f)スペクトルを、多数の設計強度の異なるシリンダーモデルを用いて、前
J
記図 16、図 17を求めた場合と同一の分析条件で求め、得られる fc値と対応する圧 縮強度の値との関係より、図 9に対応する線形回帰式 (但し、図 38に対応：図示せず )を求めることができる。
[0043] 当然、図 16を得た分析法に対応する線形回帰式と、図 17を得た分析法に対応す る線形回帰式が別々に得られる。この回帰式を本超音波装置の HD25に保存してお き、装置起動時に CPU19のコント口—ノレ下で MEMORY26に転送する。
そして、コンクリート圧縮強度の不明なコンクリートシリンダーモデルの前記強度を 計測したい場合、当該シリンダーモデルで図 12に示す計測を行って得る受信波 G (t )に、図 16又は図 17のスぺクトノレ SA (f)を得たと同一の分析処理を行えば、スぺタト
J
ル SA (f)の極大値 (最大値）を示す振動数 fkが、図 16の fc又は図 17の fcに対応し て得られる。
図 38で模式的に示す線形回帰式にこの振動数 F を当て嵌めれば、前記と同様、
K
コンクリート圧縮強度を図 38の縦軸における「 *」印位置を読み取ることで、予測する こと力 Sできる。
[0044] 以下、実施例 1について、図 43以下のフローチャートをも参照して、「フーリエ変換 分析 (FFT分析)」の場合と、「最大エントロピー分析」の場合の双方にっレ、て説明す る。
そして、各々について、「前処理」と「後処理」を、ステップ毎に説明する。
[0045] 「実施例 1の前処理フローチャート（FFT分析）」
先ず、図 43を参照して、実施例 1のフーリエ変換分析 (FFT分析）を行う場合につ いて、前処理を、ステップ毎に説明する。
ステップ S1 (図 43)では、図 5に示すコンクリートシリンダーモデル (設計強度 No :J B)の計測で、発信探触子 101より広帯域超音波を入力し、受信探触子 102で広帯 域超音波を受信する。受信波 G (t)は、超音波発信毎に得る受信波 G (t)を加
il, j il, k
算平均したものである。 [0046]
G, (/) =—∑G,, ( …式 S I ここで、
il = l一 n ： n は、コンクリート設計強度の数
A A
j =l一 n ： nは、同一設計強度 (il)のシリンダー本数
B B
k=l一 n： n は、加算平均回数
C C
n、n、nは 1以上の整数
A B C
である。
[0047] 次に、図 43のステップ S2を説明する。
ここで、上述したステップ S1で得られる受信波 G (t)を、模式的に図 6に示す。波
il, j
201、波 202、波 203'の詳細については、前述した「実施例 1前処理の具体的分析 事例」の項の説明を参照されたレ、。
ステップ S2では、図 7(£ 、図703)等の時刻関数^11(^を複数回（115)図6の0
il
(t)波に乗じ、
. J
(1) 縦波 201、
(2) モード変換波 202、
(3) モード変換波 202と横波 203' (表面波含）との重畳波、
(4) 201、 202、 203'の重畳波、
の何れかを切り出す。すなわち、
GA (t)=FiLT(t)n5-G (t)
il, i il, i
ここで、 GA (t)は切り出し波である。
il, j
[0048] 前記時刻関数は図 7(a)、図 7(b)に限定されるものではなぐ前記（1)一（4)の波 を切り出す事が出来るものであれば、特に限定条件は無い。また、 FiLT(t)の形状を 定義する Δΐ、 ta及び前記 η5は、予め設定された所定値である。
なお、波 G (t)に時刻関数 FiLT(t)を複数回（n5)に亘つて乗じているのは、精
il, j
度向上のためである。
[0049] 前記、切り出し波 GA (t)をフーリエ変換し、 FA (f)を求め、 j =l
il, j il, j 一 nで比較表
B
示する。ここで、 fa ' (f l GA'、'.' 、'e—'w'、dt •式 S 2
[0050] 縦波 201を FiLTa (t)で切り出した場合のスペクトル FA (f)比較図が図 8である。
il, j
図 8を視認することにより、スペクトル極大値の振動数 fcを、 自動的に或いはオペレー タの判断で特定する。
図 8における縦波 201の切り出し波のスペクトル比較図からスペクトル極大値の振 動数 fclを特定するのに加えて、波 202の切り出し波から振動数 fc2を、波 202と波 2 03' との重畳波の切り出し波から振動数 fc3を特定し、波 201、 202、 203' の重畳 波の切り出し波から振動数 fc4を特定する。
[0051] 前記振動数 fc値の特定において、前記所定値 Δ ΐ、 ta、 n5及び tg値を若干変更す ることで、 j = l一 nの各々における FA (f)スペクトルの形状及び fc値が概略一致
B il, j
してくる。すなわち、本分析 STEP (ステップ S3)で、スペクトルの形状及び fc値が概 略一致してくる様に所定値 A t、 ta、及び n5を変更することが可能である。
また、 tgは t 、t 又は t を初期値とする。但し、 tg位置の時刻軸上での移動は可
hi h2 h3
能である。
詳細は後述する力 スペクトルの形状及び fc値が概略一致してくる様に変更或い は調節された所定値 A t、 ta、 n5及び tg値は、記憶されて後述の後処理で使用され る。
[0052] ステップ S2が終了した後、ステップ S2Aにおいて、他の設計強度のコンクリートシリ ンダ一についてもステップ Sl、 S2の処理が完了したか否かを判断する。他の設計強 度のコンクリートシリンダーについてステップ Sl、 S2の処理が完了していない場合は (ステップ S2Aが N〇）、「il」のカウントアップを行い（ステップ S2B)、ステップ SIに戻 る。
他の設計強度のコンクリートシリンダーについてもステップ Sl、 S2の処理が完了し ている場合には（ステップ S2Aが YES)、ステップ S3 (図 43)の処理を行う。
[0053] ステップ S3においては、コンクリートシリンダーのナンバリングを jjで付与し直し、 jjを 1一 n (n =n X n : n、nについては、ステップ SI参照）の整数とする。 STEP1—
D D A B A B
STEP2の繰り返し処理で得られる fc値（fcl一 fc4)を、コンクリートシリンダー jj毎に X jj (kHz)と表現し直す。 jjコンクリートシリンダーの圧縮破壊試験で得られる破壊強度 を、 Yjj (N/mm2)と表現する。
圧縮強度 σ と前記 fc値との関係を
U
σ (fc) = a-fc-/3 ··· (1)
u
なる線形回帰式とし、下式（2)、（3)でひ、 j3を決定する。
[0054] „D _ ,„ _ 2
a=∑ (X, - Χ)(ΥΜ - 7) /∑ (X, - X) ■ ■ ■式 （2)
β = Ϋ-α-Χ ■ ■ '式 （3) また、相関係数 rは、次式 (4)で得られる。 r =―. ∑ (X, - X)(Y„ - Ϋ)！ …式 （4 )
Figure imgf000021_0001
[0055] 回帰式の係数ひ、 j3、 rが得られたならば、以下の線形回帰式係数表（表 4)を作成 し、本装置（図 1)の解析装置内のハードディスク 25に保存記憶させる。 回帰式係数と/ cを得た所定値 （FFT分析による)
Figure imgf000021_0002
以上がステップ S3で行われる。
[0056] ステップ S3におレ、て記載された式（2)—式（4)におレ、て、
Xjjは、シリンダー jjの fc値（fcl fc4の何れか）、
Yjjは、シリンダー jjのァムスラー試験機による圧縮破壊強度、 である。
そして、全シリンダー jjの fc値（fcl一 fc4の何れ力 の平均値は、次の符号で示され ている。
X また、全シリンダー jjのァムスラー試験機による圧縮破壊強度の平均値は、次の符 号で示されている。
Ϋ
なお、圧縮破壊強度は次の符号で示す。
[0057] Yjj (jj = l—n )は、ステップ S3で入力する。
D
ステップ S3で得られる線形回帰式の事例の幾つかを、図 9 (a)、図 9 (b)に示す。 分析で用いた FiLT(t)は FiLTb (t)を採用し、所定値 A t、 ta、 n5及び tg値は表 4 に示す値を用いている。
波 201に切り出し波 GA (t)を用いた分析結果が図 9 (a)、
il, j
波 202、 203の重畳波に切り出し波 GA (t)を用いた分析結果が図 9 (b)、
il, j
である。
[0058] ステップ S3の処理が完了したならば、フーリエ変換分析を行う場合における実施例
1の前処理が終了する。
[0059] 「実施例 1の後処理フローチャート（FFT分析）」
次に、実施例 1をフーリエ変換分析 (FFT分析)する場合の後処理について、図 44 のフローチャートをも参照して、各ステップ毎に説明する。
ステップ S11では、強度を計測したい図 5に示すコンクリートシリンダーで、図示する 様な計測を行い、受信波 G (t)を取得する。受信波 G (t)は、超音波発信毎に得られ る受信波 G (t)を加算平均して求める。すなわち、
k
G(t) = ^~∑Gk (t) ■ · ■式 S 1 1
n, i ここで、 n は所定値で、 1以上の整数である。 [0060] 次に、ステップ S12では、図 7 (a)又は図 7 (b)に示す時刻関数 FiLT (t) (FiLTa (t )又は FiLTb (t) )を複数回（n5)にわたり、前記受信波 G (t)へ乗じられ、
(1) 縦波 201、
(2) モード変換波 202、
(3) モード変換波 202と横波（表面波含む） 203'との重畳波、或いは、
(4) 201、 202、 203'の重畳波、
の何れかを切り出し、 GA (t)波を取得する。なお、
GA (t) =FiLT (t) n5-G (t)
[0061] ここで、前記切り出しで用いる FiLT (t)を定義する係数 A t、 ta、 n5、 tgは、前記ス テツプ S3に関して説明した表 4において、分析の対象となった波、すなわち、（1)の 縦波 201、（2)のモード変換波 202、（3)のモード変換波 202と横波（表面波含む） 2 03'との重畳波、 （4)の 201、 202、 203'の重畳波、の各々について定められた所 定値である。係る所定値は、前記ステップ S2で説明されている。
[0062] 取得された波 GA (t)につレ、て、フーリエ変換で、対応するスペクトル FA (f)を求め る。すなわち
FA(f) = I (GA(t) - e"w' )dt ■ ■ ■式 S 1 2 そして、 自動及び手動により、 FA(f)スペクトルの極大値 (最大値）を示す振動数 fk を特定する。
[0063] FA(f)スペクトルの極大値 (最大値）を示す振動数 fkを特定したならば、 A t、 ta、 N 5、 tgで定義される時刻関数 FiLT (t) (FiLTa (t)又は FiLTb (t) )毎に準備されてい る図 9 (a)又は図 9 (b)に相当する幾つかの線形回帰式より、前記 fk値を得た分析法 による線形回帰式 (例えば、図 38)を選ぶ。そして、選択された回帰式の横軸（図 38) の振動数 fkの位置に対応する縦軸 *印の位置の値を読み取る。
この読み取り値（図 38における縦軸 *印の位置の値）を、計測対象であるコンクリー トシリンダ一の圧縮強度 σ NZmm2とする。
u
そして、ステップ S12の処理が完了する。
[0064] ステップ S12が終了すると、 FFT分析を行う場合の実施例 1が完了する。 [0065] 次に、実施例 1で最大エントロピー分析を行う場合について、前処理と後処理とに 分けて、説明する。
図 45は、実施例 1で最大エントロピー分析を行う場合の前処理を、フローチャート によりステップ毎に表現している。
[0066] 「実施例 1の前処理フローチャート（最大エントロピー分析）」
図 45のステップ S21は、実施例 1で FFT分析を行う場合の前処理における（図 43) ステップ S 1と同じ処理を行う。
[0067] 図 45のステップ S22は、実施例 1で FFT分析を行う場合の前処理における（図 43) ステップ S2において、 FFT分析を最大エントロピー分析に置き換えている。
すなわち、 FFT分析では、スペクトルを求める分析法では、次式
FAnj { ) = J {GA, f it)■ e~lwl )dt ■ ■ ■式 S 2 となるが、分析法を最大エントロピー分析へ変更すると、次式 P - t
&4;U (/) = i r ■ ■ ·式 S 2 2
1 +∑ バ となる。
[0068] 実施例 1で最大エントロピー分析を行う場合の前処理を示すフローチャート（図 45) におけるステップ S22A S22Bは、各々、実施例 1で FFT分析を行う場合の前処理 における（図 43)ステップ S2A S2Bと同じである。
[0069] 実施例 1で最大エントロピー分析を行う場合の前処理を示すフローチャート（図 45) におけるステップ S23は、基本的には、実施例 1で FFT分析を行う場合の前処理に おける（図 43)ステップ S3と同様である力 その説明中から、図 9 (a)、図 9 (b)に関す る記載を削除する。
また、表 4は、実施例 1で FFT分析を行う場合の前処理における（図 43)ステップ S 3に関連する説明では、「回帰式係数と fcを得た所定値 (FFT分析)」となっているが 、実施例 1で最大エントロピー分析を行う場合の前処理を示すフローチャート（図 45) におけるステップ S23に関する説明では、表 4のタイトルは「回帰式係数と fcを得た所 定値 (最大エントロピー分析）」となるべきである。
[0070] 図 45のステップ S23が完了すると、最大エントロピー分析を行う場合の前処理が完 了する。
[0071] 次に、実施例 1で最大エントロピー分析を行う場合の後処理について、図 46で示す フローチャートを参照しつつ、ステップ毎に説明する。
[0072] 「実施例 1の後処理フローチャート（最大エントロピー分析）」
実施例 1で最大エントロピー分析を行う場合の後処理を示すフローチャート（図 46) のステップ S31は、実施例 1で FFT分析を行う場合の後処理（図 44)のステップ S11 と同じである。
[0073] 実施例 1で FFT分析を行う場合の後処理（図 44)のステップ S12では、受信波を切 り出して求めたスペクトルが符号「FA (f)」で表示されてレ、るが、実施例 1で最大ェン トロピー分析を行う場合の後処理を示すフローチャート（図 46)のステップ S31では、 当該スペクトルは符号「SA(F)」で表示される。
そして、実施例 1で最大エントロピー分析を行う場合の後処理を示すフローチャート (図 46)のステップ S31では、 FFT分析の場合（図 44のステップ S12)の下式が
FA{f) = \ (GA(t) - e" 式 S 1 2 次の式
SA{f) = 式 S 3 2
Figure imgf000025_0001
に変更される。
[0074] それ以外の点は、後処理フローチャート（FFT分析）におけるステップ S12と同様で あり、計測対象であるコンクリートシリンダーの圧縮強度 σ N/mm2が求まる。
U
[0075] 図 46のステップ S32が完了すれば、最大エントロピー分析を行うの実施例 1が完了 する。
[0076] 「実施例 2の前処理の具体的分析事例」
次に、第 2実施例（以下、「実施例 2」 )につレ、て、説明する。 [0077] 実施例 1は、シリンダーモデルを用いた場合の説明であつたが、コンクリート強度測 定法を実際のコンクリート構造物に適用する場合、壁、柱、梁における受信波を分析 しなければならなレ、。係る場合の受信波は、シリンダーモデルにおける受信波（図 6 参照）とは大きく異なる。
これに対処する手法について、以下において説明する。
[0078] 実構造物で想定される計測法を図 19に示す。実施例 2では図 19 (a)— (e)の 5種 を示す。
最初に、図 19 (a) （e)で示す計測条件について説明する。計測条件の 1部が異 なる場合は、当該説明箇所で別途説明する。
計測条件（1 )：使用する探触子は、径 40mm、共振振動数 500kHzの振動子を内 蔵した 1対の発信及び受信探触子。
計測条件（2)： 30Vのステップ関数型電圧を受信探触子内振動子に印加。 計測条件 (3)：超音波発信間隔 200Hz (5mm秒)。
計測条件 (4)：条件 (3)の超音波発信間隔毎に得る 1000個の受信波を加算平均 し、得られる加算平均波を本分析で用いる受信波とする。
[0079] 図 19では、測定のパターンを（a)—（e)で示しており、各測定パターンで得る受信波 に含まれる支配的な波を符号 191一 197で示している。
コンクリート設計強度を同一とする図 20、図 21に示す 2つのコンクリートモデルでの 分析検討結果を、測定パターン (a)—（e)毎に、以下において示す。
なお、計測分析結果の再現性を確認するために、測定パターン毎に探触子配置位 置を変えた 3ケ所の受信波に対して、同一の分析処理を行い比較表示する。
[0080] 計測法 (計測パターン） (a)一 (e)を説明する前に、共通した分析の基本方針につ いて論述する。
実施例 1において、 σ と fcの関係を示す図 9 (a)
U 、（b)は、コンクリート圧縮強度 σ
U
と関係する振動数 fcを、図 14の縦波のスぺタトノレと、図 15のモード変換波とシリンダ 一表面を伝わる横波（含表面波）の混合波のスペクトルとにより特定するものである。 さらに、この振動数の特定に最大エントロピ一法を適用すると、図 16、図 17に示し た様に、 3つの測点位置の異なる切り出し波のスペクトルが良く一致する現象につい ても説明した。多くの測定位置の異なる他の受信波の最大エントロピー分析でも例外 なぐ切り出し波のスペクトルの形状及び極大値位置での振動数が良く一致する（図 示せず)。
そのため、実施例 2では、主に最大エントロピ一法を用いた分析法について説明す る。
[0081] 「実施例 2 計測法 (a)」
図 19 (a)で示す透過計測の最大エントロピー分析結果を図 22、図 23に示す。 図 22は、図 20 (a)の Aモデル計測での受信波を用いた分析結果である。ここで、 受信条件は最後に一括して記述する。
また、図 23は、図 21 (a)の Bモデル計測での受信波を用いた計測での分析結果で あり、受信条件は最後に一括して記述する。
[0082] 本計測、すなわち実施例 2の計測法 (a)は透過計測であり、図 19に示した (板厚 30 Ommに関する）縦波重複反射波 191が、図 24の符号 242に示すように、繰り返し受 信される。
tgで始点時刻が定まるタイムゲインコントローノレ関数を用いて、この縦波重複反射波 を切り出して、そのスぺタトノレの起生状況を示したものが図 22、図 23である。
図 24によれば、最初大きな振幅の縦波透過波 241が生じる力 その後方にモード 変換波や、内部鉄筋の存在等に起因した大きな振幅の散乱波等を生じている。
[0083] この問題を除去するために、 TGC関数を規定する tg値（図 24)を縦波透過波 241 の起生時刻 thから序々に後方時刻へ移動する。 tg値（図 24)を後方時刻へ移動す る経緯の中で得る時刻歴を最大エントロピー分析し、前記移動の都度得られるスぺク トルの 1部を示したものが図 22、図 23である。
具体的には、 TGC関数として図 7 (b)に示す FiLTb (t)の係数を、
Δ ΐ = 400 μ禾少、 ta =∞、 n5 = 100、 tg= 176 z禾少
として、
GA (t) = FiLTb (t) n5-G (t)
を求め、 GA (t)を最大エントロピー分析することで、図 22、図 23のスぺクトノレ比較図 を求めている。 [0084] 図示はしないが、 tg値をさらに後方へ移動して設定しても、図 22、図 23のスぺタト ル極大値位置の振動数は変化しなレ、。
図 22、図 23において、符号 221の力-ソル位置及び符号 231の力-ソル位置にお ける振動数 (スペクトル極大値位置の振動数）は、共に 44. 4kHzと読み取れる。双 方のコンクリートモデル（図 20 (a)の Aモデル、図 21 (a)の Bモデル）とも、設計コンク リート強度は同一（20N/mm2)なので、図 22、図 23で得られた振動数（スぺクトノレ 極大値位置の振動数）が同一の値である 44. 4kHzなのは、当然といえる。
[0085] 「実施例 2 計測法 (b)」
計測法 (b)は、探触子間隔を材厚に比し、 0. 25倍以下とする反射法計測である。 モデル A、モデル B (図 20 (a)の Aモデル、図 21 (a)の Bモデル）で、探触子間隔 A= 80mmとして得た受信波による分析結果の 1部を図 25、図 26に示す。
上述した計測法 (a)、透過計測の場合における縦波重複反射波模式図（図 24)に ならい、計測法 (b)における反射波計測の模式図を図 27に示す。
[0086] 時刻 tgでその形状が定まる TGC関数を用いて、図 27の符号 272で示す縦波重複 反射波を切り出し、そのスペクトルの起生状況を、図 20 (b)の符号 1、 2、 3で示す測 定で比較表示したのが図 25、図 26である。
[0087] 図 27では、最初大きな振幅の、材厚に関する縦波重複反射波（符号 271)が生じる 。そして、その後方にモード変換波と横波反射波も生じる。カロえて、内部鉄筋からの 反射波等も、この時間帯に混在する。
この様に数種類の波の混在は、得られるスペクトルの振動数に大きな影響を与えて しまう。係る問題を除去するために、前記計測法 (a)の場合と同様に、 TGC関数の tg 値を前記 th値から序々に時間軸後方へ移動して行く経緯の中で得る時刻歴を最大 エントロピー分析し、移動の都度得られるスペクトルの 1部を示したものが図 25、図 2 6である。
[0088] 具体的には、 TGC関数として図 7 (b)に示す FiLTb (t)の係数を Δ t = 400 μ秒、 t a =∞、 Ν5 = 1000、 ΐ8= 160 μ禾少として、
GA (t) = FiLTb (t) n5-G (t)
j J
を求め、 GA (t)を (A— 3)式に示す最大エントロピー分析することで、図 25、図 26 のスペクトル比較図を求めてレ、る。
[0089] 図示はしないが、計測法（a)の場合と同様に、前記 tgを更に後方へ移動していって も、図 25、図 26のスペクトル極大値位置（符号 251、 261で示すカーソル位置）の振 動数は殆んど変化しない。
モデル A、モデル B (図 20 (a)の Aモデル、図 21 (a)の Bモデル）は、同一設計強度 で作成したものであるため、図 25、図 26のスペクトル極大値位置、すなわち、図 25と 図 26の符号 251、 261で示すカーソル位置の振動数は同一になる。そして、図 25と 図 26において、符号 251、 261で示すカーソル位置の振動数は共に 45. 1kHzとな つている。
[0090] ここで、計測法（a)では対応する振動数 (スペクトル極大値位置の振動数）が 44. 4 kHzであるのに対して、計測法（b)では 45. 1kHzとなっている。この、 45. 1kHzと 4 4. 4kHzと云う若干の違いは、計測法の違い (透過法と反射法）により、分析対象波 GA (t)に混入するコンクリート内散乱波の度合いが異なることから生じたものと判断 する。
[0091] 「計測法 (a)と計測法 (b)で共通する現象」
図 22の透過法によるスペクトルと、図 25の反射法によるスペクトルとでは、注目す べき同一の現象を確認できる。双方共、図 20のコンクリートモデル Aを用いての分析 結果である。
図 22では、若干の差ではある力 測点 3 (図 20 (b)の符号 3で示す測定箇所）のス ベクトルの極大値 (最大値)位置の振動数が、測点 1、 2 (図 20 (b)の符号 1、 2で示す 測定箇所）の振動数 (スペクトルの極大値位置の振動数： 44. 4kHz)よりも高振動数 側にずれている。また、図 25でも同様に、測点 3のスペクトルの極大値位置の振動数 が、測点 1、 2の振動数 (44. 4kHz)から大きく高振動数側へずれている。
すなわち、計測法（a)、 （b)双方の分析結果において、測点 3のスペクトルの極大値 位置振動数が高振動数側へ変化している。
[0092] 計測法（a)、 (b)双方で、測点 3のスペクトルの極大値位置振動数が高振動数側へ ずれているのは、コンクリート内に坦め込まれた鉄筋の存在で生じたものである。 図 20のコンクリートモデル Aでの計測法（a)、 (b)計測での探触子配置位置を確認 すれば理解されるように、測点 3では、発信探触子及び受信探触子が、コンクリート内 部に埋め込まれた鉄筋直上付近のコンクリート面に配置されている。そのため、測点 3での受信波 G (t)及び切り出し波 GA (t)には、鉄筋からの反射波及び散乱波が
3 3
多量に混入する。従って、図 22、図 25のスペクトル比較で、スペクトルの極大値（最 大値)位置の振動数が、測点 1、 2と測点 3とで相違する。
[0093] 「実施例 2 計測法 (c)、計測法 (d)」
計測法 (c) (図 19参照）は、探触子間隔 aを、材厚に比し 0. 65倍以上とした場合の 計測法である。
計測法（d)は探触子間隔 aを 100mm— 200mm程度とした場合の表面波の計測 法である。
これ等の計測法による受信波の模式図を図 28に示す。
[0094] モデル A、モデル B (図 20 (a)の Aモデル、図 21 (a)の Bモデル）において、探触子 間隔 a = 200mmとして得た受信波を用いた最大エントロピー分析に関して、説明す る。
先ず、モデル Aとモデル Bのコンクリート表面の劣化度を検討する。図 19で示す計 測法（d)による分析と云うことになる。図 19の（d)において、符号 194で示すコンクリ ート表面を伝達する波と、コンクリート表層を浅く潜って伝達する波（符号 195)の周 波数分析である。
[0095] 図 28の表面波 285 (図 19 (d)の 194、 195の混合した波）を切り出し、最大ェントロ ピー分析で得たスペクトル比較図を、図 29 (モデル A)、図 30 (モデル B)に示す。 図 29、図 30は、共に、測点 1、 2のスペクトルの極大値（最大値)位置の振動数が一 致している。図 29のモデル Aの場合で、測点 1、 2のスペクトルの極大値（最大値)位 置振動数が 31. 3kHz,図 30のモデル Bの場合で、その振動数が 37. 7kHzである この振動数（31. 3kHz, 37. 7kHz)の違レ、は、モデル A及びモデル Bの表層部コ ンクリート強度が異なってレ、ることを示してレ、る。
[0096] なお、図 29、図 30で、測点 3の前記振動数が測点 1、 2の振動数と若干異なってい る力 これは、図 20 (d)、図 21 (d)の計測で、測点 3の位置がコンクリートモデルの端 部に近いことより生じた現象と考えられる。
即ち、測点 3の計測では、図 31の表面波 312と、モデル端部反射経路の表面波 31 1と力 重畳して受信されていることに起因すると考えられる。図 31は、上述したモデ ノレ A、 Bのコンクリートモデルの全体が符号 Mで示されており、当該コンクリートモデル Mの測点 3近傍の端部（モデル端部）が符号 Meで示されている。そして、測点 3に設 けられた発信探触子 4eからのモデル端部反射経路の表面波 311は、モデル端部 M eで反射した後、受信探触子 5eで受信されているので、表面波 312に比較して、その 伝達距離が長くなつている。そのため、測点 3のスペクトル極大値位置振動数が、測 点 1、 2のスペクトル極大値位置振動数と相違している
[0097] 図 29、図 30のスペクトルを得るための具体的処理は、 TGC関数として、図 7 (b)に 示す FiLTb (t)の係数を Δ ί = 400 μ秒、 ta= 120 x秒、 n5 = 500、 tg = 32 z秒と して、
GA (t) =FiLTb (t) n5-G (t)
を求め、 GA (t)を (A— 3)式に示す最大エントロピー分析している。
[0098] 次に、モデル Aとモデル Bの材厚に関する重複反射の振動数を検討する。図 19の 計測法（c)による分析と云うことになる。図 19 (c)の波 192と波 193の重畳反射混合 波の周波数分析である。
図 28の受信波模式図に示す各波の内、時間軸後方に生ずる波を切り出す。
ここで、モデル A、モデル Bの縦波音速は、別途 4400m/秒と計測されている。こ の数値を用いると、縦波 1回反射波の起生時刻 thは、 a = 200mm,材厚 300mmと して、次の式で計算することが出来る。
Figure imgf000031_0001
前述と同様に、 TGC関数を図 7 (b)に示す FiLTb (t)とし、その係数を
Δ ί = 400 μ秒、 ta =∞、 N5 = 1000
とし、 tgの初期値を前記 th ( = 143.6 x秒）とし、 A tgを所定の値とし、 tg=tg+ A tg の計算の都度、
GA (t) =FiLTb (t) n5-G (t)
j j
を求める。そして、 GA (t)を (A-3)式の最大エントロピー分析に適用し、スペクトル S
J
(f)を計算し、該スぺクトノレを比較表示する経緯の中で得たスペクトル比較図（tg = 2
J
27 μ秒）力 図 32、図 33である。
[0100] 図 32のモデル Αのスペクトル SA (f)によれば、スペクトルの極大値位置の振動数 j
が測点 1、 2、 3で 48. 4kHzとなっている。図 33のモデル Bでも、スペクトル極大値位 置振動数が、測点 1、 2、 3で 48. 4kHzと読み取れる。 tgをさらに時間軸後方へ移動 しても、スペクトル極大値位置振動数 (48. 4kHz)は殆んど変化しない。
[0101] ところで、 tgを時刻軸後方へ移動させながらスペクトル SA (f)の変化を視認する機 j
能は、スぺクトノレ極大値位置の振動数を特定するのに重要である。これに、関して説 明する。
図 34は、 TGC処理を行わずに G (t)波を直接、最大エントロピー分析した結果の
J
内、図 33のモデル Bに対応するスペクトル比較図である。図 34では、スペクトルの極 大値位置の振動数が、測点 1、 2、 3の全てで異なっているのが確認できる。
モデル Bにおいて、図 28の表面波 285のスペクトル極大値位置振動数は 37. 7kH z (図 30)であった。この表面波 285などを除去して得たスペクトル極大値振動数は 4 8. 4kHzであった。これ等のことより、図 34の G (t)波による分析で、各測点 1一 3で
J
のスペクトル極大値位置振動数が異なった理由は、振動数の異なる表面波が混在し たためであることが理解される。
[0102] 「実施例 2 計測法 (e)」
斜透過計測による分析例も示す。図 19 (e)に対応している。
図 35は、コンクリートモデル B (図 21 (a)の Bモデル）を用いた分析結果であり、前 記計測法 (d)による分析結果（図 33)を得たと同一の処理で求めたものである。 探触子間隔 a = 200mm、版厚 d= 300mmとした計測であり、最初に受信子に達 する縦波（196)の受信時刻 thは、当刻コンクリート音速を V =4500m/秒として、
P
下式で計算できる。 =Λ¾)02 +300 5 = 360·5% 5 =80 秒 ■ ■ ■式 Β2
[0103] 図 7に示す FiLTb(t)の係数を
At = 400/i秒、 ta =∞、 n5 = 20
として、 tgの初期値を th ( = 80.1μ秒）とし、 Δ tg = 5 μ秒として、
tg = tg+Atg
を繰り返し計算する都度、
GA (t)=FiLTb(t)n5-G (t)
j j
を求める。そして、 GA (t)に (A— 3)式の最大エントロピー分析を適用し得られるスぺ
J
タトル SA (f)を比較表示した結果の 1部（tg = 144 μ秒）が図 35である。
j
[0104] 「実施例 3 前処理の具体的分析事例」
次に、実施例 3における前処理の具体的分析事例について、説明する。 なお、実施例 2を制御フローチャートに沿った説明は、実施例 3と共に、後述する。
[0105] 図 19(b)で示す計測は、 2探触子計測であつたが、係る計測を 1探触子で行った場 合についても説明する。
図 36は、測点 1一 3の受信波を比較表示したものである。図 36の符号 361に示す 波の起生は、振動子に 30Vのステップ関数型電圧を印加した時、振動子内に生ずる 振動の時刻歴である。
図 36における力-ソル 362に d=300mmの版厚反射波の起生を確認できる。
[0106] 図 7(b)に示す FiLTb(t)の係数を、 At = 400 /i秒、 ta =∞、 N5 = 50、 tgを力—ソ ノレ 362で示す時亥 IJ (140 μ秒）より後方の 170 μ秒として、
GA (t)=FiLTb(t)n5-G (t)
j j
を求め、 GA (t)を (A— 3)式を用いて最大エントロピー分析することで得るスぺクトノレ
j
SA (f)を図 37で比較表示する。前記した波 361の残存が時刻後方にあることより、
J
測点 1、 2、 3のスペクトルの極大値位置振動数に若干の違いがある力 平均値として 44. 7kHzが読み取れる。
この計測法と対応する 2探触子法（「実施例 2 計測法 (b)」参照）での前記振動数 1S 図 26で 45. 1kHzとなっていることより、その差（44. 7kHzと 45. 1kHzとの差異
)は許容の範囲と考えられる。
以上より、 1探触子計測及び 2探触子計測のいずれでも、材厚に関する重複反射の 卓越する振動数を取り出すことができることが理解される。
[0107] ここで、図 19を参照して、実施例 2の前処理における計測法を整理して、再度説明 する。係る計測法は、次の 5種類となる。
(A) 透過法
(B) 反射法
探触子間隔を a、被計測体材厚を Dとして
a≤0. 25 X D
(C) 反射波法
探触子間隔を a、被計測体材厚 Dとして
a≥0. 65 X D
(D) 計測は、表面配置法
(E) 計測は、斜透過法
[0108] 実施例 3前処理で用いた計測法は、超音波の発信と受信を 1つの探触子で共用す る反射法で、図 19 (b)の計測法に対応する。
実施例 2前処理の 5種の計測波及び実施例 3前処理の計測法を、設計強度を同一 とする 2つのコンクリートモデルへ適用する。そして、得られた受信波 G (t) (jは、測点
J
の数）より、 A t、 ta、 n5、 tgを所定の係数とする TGC関数 FiLTb (t)を用いて、分析 用の波 GA (t)を切り出す。
J
ここで、 TGC関数 FiLTb (t)を定義する各係数については、計測法毎に前述して ある。本明細書では、以降、当該係数を「所定値」と記載する。
[0109] この分析用の波或いは切り出し波 GA (t)に、 （A— 3)式による最大エントロピ一分
J
析を適用することで、スぺクトノレ SA (f)を求める。
j
2つのコンクリートモデル (A、 8 :図20 (&)、図 21 (a)参照）の双方で、測点 j毎に得 られる SA (f)の関数形状と、この関数の最大値位置を示す振動数 fcとが良く一致す
J
ることを、実施例 2前処理の計測法（a)、（b)、（c)、（d)、（e)及び実施例 3前処理の 計測法で確認した。
また、設計強度を同一とする 2つのコンクリートモデル (A、 B)で得られるスペクトル の極大値位置 fcの値力 S、計測法（d)を除く他の全ての計測法（a)、（b)、（c)、（e)毎 に、殆んど一致することを確認した。
実施例 3前処理では、 Bモデル（図 21 (a)参照）での分析結果のみ示し、 Aモデル（ 図 20 (a)参照）での分析結果は省略した。
[0110] 実施例 2前処理の計測法（d)の場合のみ、設計強度を同一とする 2つのコンクリート モデル (A、 B)の前記 fc値が同一値とならなかった理由について、説明する。
図 19 (d)で示す計測法は、コンクリート表層を伝達する波 194と波 195との混合波 の振動数を求めたものと考えることができる。
ここで、表層のコンクリート強度は、コンクリート打設後の施工状況で大きく異なって くる。また、壁材の様な場合、打設時のコンクリート重量により、壁下部のコンクリート が圧密されるが、壁上部は壁下部に比較して、この圧密の程度が緩和される。そのた め、壁上部に比較して、壁下部の強度が大きくなる。さらに、スラブ材 (床材)等も、前 記と同様の理由で、上層表面に比較して下層表面の強度が大きくなる場合がある。 これに加えて、コンクリート打設時に、打設作業を容易にすべく水を規定以上に打 設コンクリートに混入する場合が存在することは否定できない。その様な場合、コンク リート表層の強度は小さくなる。
以上述べた様な種々の打設条件の複合作用により、図 19 (d)で示す計測では、前 記 fc値が同一とならなかった訳である。
[0111] 簡略化のため分析例としては示してはいないが、実施例 2の前処理で示す様に設 計強度をパラメータとした図 20又は図 21の様なコンクリートモデルを準備して、実施 例 2前処理の計測法 (a)、（b)、（c)、 （d)、（e)及び計測法 3で示した分析を行えば、 実施例 2の各計測法（a)—（e)及び実施例 3の計測法毎に、図 9 (a)又は図 9 (b)に 相当する線形回帰式
σ (fc) = a - fc- j3 (1) (再掲）
U
を特定すること力 Sできる。
[0112] 上述した（1 )式の線形回帰式において重要なもう 1つのパラメ—タである「被計測体 の厚さ D」について説明する。
実施例 2の計測法 (a)、（b)、（c)、 (e) (計測法 (d)を除く）及び実施例 3では、受信 波 G (t)の時間軸後方に含まれる被計測体の厚さ Dに関する重複反射を分析の対象
J
としている。そして、この重複反射波のスペクトルの内、スペクトル値が最も大きくなる スペクトルの最大値位置（或いは極大値位置）の周波数を、「fc」として特定している。 前記重複反射波には被計測体の厚さに関する共振成分が多量に含まれる。共振 の 1次振動数 fcは、前記被計測体の厚さ D (mm)とコンクリートの音速 V (mm/ μ
L P
秒）を用いて、
fc = 103/ (2D/V ) (kHz) (Y-l)
L Ρ
となる。
前記 fc値と、 fc値 (上式で用いた共振の 1次振動数）との関係を、図 39に示す。
L
[0113] 前記共振成分は次数を持ち、そのスペクトルの極大値は fc値の整数倍位置と合致
L
する。前記 fc値を図 39で示せば、
fc = 3fc
L
となる。これより、上述した fc値は、最も卓越して生ずる次数の共振スペクトルの振動 数と云うことになる。
[0114] 実施例 2前処理の計測法（a)、（b)、（c)、 （e)及び実施例 3前処理の計測法を用い る場合、前記 値及び fc値が被計測体の厚さ Dによっても変化する。
1
以上より、実施例 2の計測法（a)、 （b)、（c)、（e)及び実施例 3の計測法を用いる場 合、（1)式で示す線形回帰式の係数 α、 は、被計測体の厚さ D毎に異なったもの となる。
ここで、計測法 (d)は、コンクリート表層を伝達する波を切り出す分析を行う計測法 であり、（Y— 1)式が示す被計測体厚さ Dの共振現象とは無関係な分析である。従つ て、計測法 (d)の場合、被計測体の厚さ Dが変化しても、前記ひ、 /3の値は変化しな レ、。
[0115] 以上より、設計強度が例えば、 10N/mm2、 18N/mm2, 24N/mm2、 27N/m m2、 33N/mm2、 36N/mm2, 45N/mm2、 60NZmm2のコンクリートモデルを、 厚さ Dのパラメータ（例 100mm、 125mm, 150mm' · ' 500mm)として各々作成し、 個々のコンクリートモデルで前記 fc値を求めることになる。
具体的には、個々のモデルで、図 19の（a)— (e)に示す計測を、前述実施例 2で 説明した様に行い、得られた受信波 G (t) (jは測点番号)に対して、所定の係数値 Δ
j
t、 ta、 n5、 tgで定義される TGC関数 FiLT (t)を用いて、下式により GA (t)波を作成 する。
GA (t) =FiLT (t) n5-G (t)
j j
ここで、 FiLT (t)は FiLTa (t)又は FiLTb (t)となる。
[0116] そして、求められた GA (t)を最大エントロピー分析することで得られるスペクトル S
A (f)の形状において、 jが変化してもその形状が概略同一となることを確認した後、
SA (f)の極大値 (最大値）を示す振動数 fcを、
計測法（a)であれば、図 22又は図 23の様に、
計測法（b)であれば、図 25又は図 26の様に、
計測法（c)であれば、図 32又は図 33の様に、
計測法（d)であれば、図 29又は図 30の様に、
計測法（e)であれば、図 35の様に、
特定する。
[0117] 以上の様に、設計強度 σ 及びコンクリート供試体厚さ Dの双方をパラメータとした分
U
析で前記 fc値を求めた後、各コンクリートモデルより実施例 1で示した圧縮試験用シリ ンダーをコア抜きし、ァムスラー試験機などで破壊試験を行い、圧縮破壊強度 σ を
U
求めれば、前記（2)、（3)式（実施例 1の前処理フローチャート（FFT分析）のステツ プ S3の説明参照）を用いて、線形回帰式（1) (図 9 (a)及び図 9 (b)に相当する線形 回帰式）
σ (ϊο) = α · ϊο- β (1) (再掲）
U
におけるひ、 /3値が、計測コンクリートの厚さ D毎に得られる。
[0118] より正確には、 ひがひ （D)、 βが 0 (D)の様に厚さ Dの関数となり、 (1)式は次の（1 ' )式の様に書き変えられる。
σ (fc) = a (D) -fc- j3 (D) (1，）
u
(但し、計測法（d)では前記 Dの値が異なっても（1)式のひ、 /3値は変化しなレ、。 ) (1 ' )式の計測コンクリート厚さ D毎に整理された線形回帰式を、本実施形態に係る 超音波装置の HD25に保存し、超音波装置起動時に、 CPU19のコント口-ノレ下でメ モリ 26に転送する。
[0119] 「実施例 2及び実施例 3 後処理の具体的分析事例」
次に、実施例 2及び実施例 3における後処理の具体的分析事例について、説明す る。
[0120] コンクリート構造物のコンクリート強度を計測したい場合、先ず、当該位置において 、「実施例 2の前処理の具体的分析事例」において説明した計測条件（1)一 (4)の下 で、図 19で示す計測法（a)—（e)或いは実施例 3の計測の何れかを行レ、、受信波 G
j
(t)を収録する。ここで、 jは、測点である。
この計測時、計測位置での部材厚 Dは既知とする。また、測点 j (j = l、 n ： nは 1以 上の整数）で部材厚は変化しなレ、ものとする。
[0121] 実施例 2の各計測法（a)— (e)及び実施例 3で示した TGC関数の係数 Δ t、 ta、 n5 、 tgを所定値とする時刻関数 FiLTb (t)を用いて、
GA (t) = FiLTb (t) n5-G (t)
j j
を求める。
切り出し波 GA (t)に、（A— 3)式で示す最大エントロピー分析を施せば、スペクトル
S (f) (jは測点番号: j = l一 n )が得られる。スペクトル SA (f)の形状は、 jが変化して j s j
も概略同一となることを確認した後、 SA (f)の極大値 (最大値)を示す振動数 fkを、 実施例 2の計測法（a)であれば、図 22又は図 23の様に、
実施例 2の計測法 (b)であれば、図 25又は図 26の様に、
実施例 2の計測法（c)であれば、図 32又は図 33の様に、
実施例 2の計測法（d)であれば、図 29又は図 30の様に、
実施例 2の計測法（e)であれば、図 35の様に、
実施例 3の計測であれば、図 37の様に、
特定する。なお、但し、スぺクトノレ SA (f)の極大値位置振動数 fkについて、図 22、図
23、図 25、図 26、図 32、図 33、図 29、図 30、図 35、図 37では、同じ物理量（スぺク トル SA (f)の極大値位置振動数）を fcと表記している。 [0122] スペクトル SA (f)の極大値位置振動数 fkを、線形回帰式（1 ' )に当て嵌める。この 線形回帰式（1 ' )は、実施例 2の計測法（a)— (e)又は実施例 3の計測法毎に、被計 測体コンクリートの材厚 D毎に組み合わせて準備されたものであり、振動数 f kの関数 である圧縮強度 σ (fk)と、被計測体コンクリート材厚 Dにより変化する振動数 fk (D)
U
との線形関係を示すものである。なお、上述した線形回帰式（1 ' )では、スペクトル S A (f)の極大値位置振動数を「fc」と表記している力 これを「fk」に置換すれば良レ、。 そして、図 38の σ を、極大値位置振動数 fkに対応する縦軸の *印位置の座標を
U
読み取ることで、当該計測位置でのコンクリート強度を予測できるのである。
[0123] 「実施例 2、実施例 3の前処理フローチャート（最大エントロピー分析）」
次に、図 47をも参照して、最大エントロピー分析を行う場合における実施例 2、実施 例 3の前処理を説明する。
[0124] 図 47で示す最大エントロピー分析を行う場合における実施例 2、実施例 3の前処理 のフローチャートでは、分析波 GA (t)よりスペクトルを取り出す方法として最大ェ
、 、
ントロピー分析による場合 (最大エントロピー分析を行う場合における実施例 2、実施 例 3の前処理）を示す。ここで、添字「ii」、「il」、「j」の意味するところは、図 43のフロ 一チャートにおけるステップ S41に関する記述を参照して戴きたい。
なお、実施例 1で前述したように、最大エントロピー分析の代わりに FFT分析を用い ることもできます。その場合 (最大エントロピー分析の代わりに FFT分析を用いる場合 )には、以降の記述で、 SA (f)を FA (f)に置換する。
、リ、 、リ、
[0125] ステップ S40
設計基準強度の異なるコンクリートモデルを、厚さ（D)をパラメ-タとして作成する（ 図 40参照）。
コンクリートモデルの作成に際して、
設計基準強度は、 lONZmm2— 60N/mm2を離散化して、 n種類だけ作成し、
E
材厚 Dは、 10cm 100cmを離散化して、 n種類だけ作成、
F
するので、「n X n」種類のコンクリートモデルを作成することになる。
E F
このステップ S40が完了したならば、ステップ S41に進む。
[0126] 次のステップ S41では、先ず、図 19 (a) （e)の計測法で、発信探触子 201より広 帯域超音波を入力し受信探触子 202で広帯域超音波を受信する。ここで、図 19の（ a)、（e)は透過計測、（b)、（c)は反射計測、（d)は表面配置計測である。また、発信 探触子 201と受信探触子 202とを共用する探触子計測は、図 19 (b)の計測に対応 する（図示せず)ので、（b ' )計測と定義する。
受信波 G (t)は、超音波発信ごとに得る受信波 G (t)を加算平均したもの
ii、リ、] u、リ、 j、 k
であり、次式で表現される。 ぃ 丄 ^， ， ,） ■ ■ ·式 C 1 上式 ίこ: j¾レ、て、
ii= l一 η ： ηは材厚の種類数（ステップ S40参照）。
F F
il = l一 η ： ηはコンクリート設計基準強度の種類数 (ステップ S40参照）。
Ε Ε
j = l -n : nは同一設計基準強度コンクリートモデルで得る受信波の数。同一コン
B B
クリートモデルで探触子位置を変えて計測する。
k= l一 n ： n は前記加算平均の加算回数。
C C
[0127] 図 47のステップ S41が完了したならば、ステップ S41—1において、ステップ S41で 採用された計測法をチェックする。
ステップ S41-1において、ステップ S41で用いられた計測法力 \ 2探触子を用いた 計測法（a)、（b)、（c)、（e)、或いは 1探触子による計測法 (b ' )を用いているのであ れば、ステップ S42— 1へ進む。一方、ステップ S41で、 2探触子を用いた計測法（d) を用いている場合には、ステップ S42—2に進む。
[0128] 先ず、ステップ S41— 1、すなわち、ステップ S41で用いられた計測法力 \ 2探触子 を用いた計測法 (a)、 (b)、（c)、（e)、或いは 1探触子による計測法 (b ' )である場合 を説明する。
図 19の計測法 (a)、 (b)、（c)、（e)、或いは 1探触子による計測法 (b ' )で得られる 受信波 G (t)には、時刻軸後方に、材厚に関する重複反射、すなわち図 19で示
、 、
す波 191、 195、 192力 S繰り返し含まれる。
ステップ S41-1では、この重複反射の卓越する振動数成分の（スペクトルにおける 極大値を取る位置の）振動数 fcを特定する。 [0129] そして、外部からその値を指定される材厚 D及びコンクリート音速 Vを用いて、受信
P
時刻 tを計算する。
h
計測法（a)であれば、図 19 (a)で示す重複反射波 191の 1回目の波の受信時刻 t
h を t =D/V で計算する。
h P
計測法 (b)、（c)であれば、図 19 (b)の重複反射波 195或いは図 19 (c)の重複反 射波 192の、 1回目の波の受信時刻概略値 t で計算する。
Figure imgf000041_0001
計測法（e)計測であれば、図 19 (e)の材厚重複反射波 196における 1回目の波の 受信時刻 tを t = (D2 + a2) 1/2/V で計算する。
h h P
[0130] この波の受信時刻 tは、受信波の切り出しを行うための時刻関数 FiLT (t)の形状
h
を定義するのに用いられる。
すなわち、図 7 (a)、図 7 (b)等の時刻関数 FiLT(t)を複数回（n5)に渡り、前記 G
、 i
(t)波に乗じて、
、
GA (t) =FiLT (t) n5 -G (t)
ii、ij、j ii、ij、j
なる式により、切り出し波 GA (t)を取得する。
、 、
その際に、必要となる時刻関数 FiLT(t)について、その形状を定義する野に必要 な数値である Δ ΐ、 ta及び η5は、各計測法毎に予め設定された所定値である力 FiL T (t)の形状を定義するのに必要なもう 1種類の数値「tg」として、前記 値を用いる
H
のである。
[0131] 前記切り出し波 GA (t)を最大エントロピー分析して SA (f)を求め、 j = l一 n
、リ、 、
で比較表示（図 8)する。そして、図 8でスペクトルの極大値 (最大値)位置を示す振
B
動数を fc値として特定する。
fc値を特定する際に、前記所定値 A t、 ta、 n5の値を若干変更しながら前記 tg値を 時間軸方で後方へ移動していくと j = l一 n の SA (f)スペクトルの形状が概略一
B ii、ij、j
致して来る。そして、 tg値をさらに後方へ移動していっても、 fc値が変動しなくなる。こ の様な SA (f)スペクトルの変化のパタ—ンを確認しながら、 A t、 ta、 n5、 tg値の
、 、 j
変更を自動又は手動で行う。
但し、コンクリート厚及び計測法が同一のコンクリートモデルでの分析では、 A t、 ta 、 n5、 tg値は一定の値となる様にする。 [0132] 次に、ステップ S41— 2、すなわち、ステップ S41で用いられた計測法力 2探触子を 用いた計測法 (d)である場合を説明する。
図 19 (d)の 2探触子計測で得られる受信波 G (t)では、コンクリート表層を伝達
u、リ、 J
する表面波 194、波 195等が、図 28の符号 285で示すように、時刻軸前方に生じる
この表面波の内、最も早く受信する波は表層に自然発生する縦波である。この縦波 の起生時刻 tは、コンクリート縦波音速を V、探触子内振動子径を Φ、伝達距離補
h P
正係数をひ ( = 0. 8)、発信探触子と受信探触子との中心間距離を a、として
1
t = (a- a · Φ
h i )/ν となる。
P
[0133] 図7 (&)、図70))等の時刻関数^1^( を複数回（115)に渡り、受信波0 ( に 、 、 J 乗じ、切り出し波 GA (t)を求める。
、 、 J
GA (t) =FiLT (t) n5 -G (t)
ii、ij、j ii、ij、j
ここで、時刻関数 FiLT (t)の形状を定義する数値の内、 Δ ΐ、 ta及び前記 η5は、予 め設定された所定値である。そして、時刻関数 FiLT (t)の形状を定義するのに必要 なもう一つの数値 tgを、上述した縦波の起生時刻 tとする。そのようにして形状を定
h
義された FiLT (t)を用いて、切り出し波 GA (t)を求める。
u、リ、 J
[0134] 前記切り出し波 GA (t)を最大エントロピー分析し、 SA (f)を求め、 j = l一 η 、リ、 J 、 、 j
で比較表示（図 8)する。
B
そして図 8で、スペクトルの極大値 (最大値)位置を示す振動数を fc値として特定す る。
スペクトルの極大値 (最大値)位置を示す振動数を fc値を特定する際に、前記所定 値 A t、 ta、 n5及び tgの値を若干量変更すると、 j = l一 nのスペクトル SA (f)の
B ii、 ij、 j 形状が概略一致して来る。但し、コンクリート厚及び計測法が同一のコンクリートモデ ルでの分析で A t、 ta、 n5、 tg値は一定の値となる様にする。
[0135] ステップ S42—1或いはステップ S42—2の何れかが終了したならば、ステップ S42A に進む。
ステップ S42Aでは、他の設計基準強度のコンクリートモデルについても、ステップ S41_l、 S42—1又は S42—2の処理が完了したか否かを判断する。換言すれば、「i l =n」であるか否かを判断するのである。
E
[0136] 全ての設計基準強度について（コンクリートモデルの）処理を完了していなければ（ 或いは ilが nよりも小さければ）（ステップ S42Aが NO)、 ilのカウントアップを行い（i
E
1 = il + 1：ステップ S42B)、ステップ S41— 1に戻る。
一方、全ての設計基準強度について（コンクリートモデルの）処理を完了していれば (或いは il =nであれば）（ステップ S42Aが YES)、ステップ S42Cに進む。
E
[0137] ステップ S42Cでは、他のコンクリート厚 Dについて、ステップ S41、ステップ S41— 1 、 S42—1又は S42—2の処理が完了したか否かを判断する。換言すれば、「ii = n」
F
であるか否かを判断するのである。
[0138] 全てのコンクリート厚 Dについて（コンクリートモデルの）処理を完了していなければ
(或いは iiが nよりも小さければ）（ステップ S42Cが N〇）、 iiのカウントアップを行い（ii
F
= ii + l :ステップ S42D)、ステップ S41に戻る。
一方、全てのコンクリート厚 Dについて（コンクリートモデルの）処理を完了していれ ば（或いは ii=nであれば）（ステップ S42Cが YES)、ステップ S43に進む。
F
[0139] ステップ S43では、コンクリートモデルの材厚 D毎に、受信波 G (t)のナンパリン
ii、 ¾、 j
グを付与し直し G (t)として説明する。ここで jjは 1一 n (n =n X n )の整数である
ii, jj D D E B ステップ S43におレヽて、上述したステップ S41、 S41— 1、 S42— 1或レヽ ίま S42— 2で 繰り返し処理することにより得られた fc値を、受信波 G (t)毎に X (t) kHzと表現し
u、 JJ JJ
直す。
また、受信波 G (t)を得た位置で、図 41のようにコア抜きしたコンクリートシリンダ 、 jj
一のアムスラー試験機などを用いた圧縮破壊試験で得られる破壊強度を Y N/mm
JJ
2と表現する。
[0140] 圧縮破壊強度 σ と前記 fc値との関係を
U
σ (fc) = # fc— β
なる線形回帰式とし、次式（2)、 (3) (再掲）でひ、 値を決定する。
Figure imgf000044_0001
β = Ϋ- · Χ ■ · '式 D 2 なお、当該線形回帰式関する相関係数 rは、次式 (4)で決定される。
• ■式 D 3
Figure imgf000044_0002
決定した線形回帰式を、表 5で示す様に、「ii」毎に（或いは、コンクリートモデル厚 D毎に)作成し、解析装置内のノ、ードディスク 25 (図 1)に保存記憶させる。
[表 5] 表 5 コンクリートモデル厚 D毎に作成される線形回帰式係数表
Figure imgf000044_0003
上述した様に、表 5の線形回帰式係数表は、コンクリート厚 D (例えば 10cm、 15cm 、 20cm, · · ' 50cm)毎に作成される。
そして、上式（2)、 (4)において、 Xは G (t)波を用いて前記分析で得られた fc値
JJ "、 JJ
であり、コンクリートモデル厚 D毎に特定されている。
また、 Yは、 G (t)波を収録した位置でコア抜きしたシリンダーのァムスラー試験 jj ϋ、 jj
機による圧縮破壊強度 である。なお Y (jj = l— η )は、ステップ S43では外部より入力される。
jj D
[0143] ステップ S43が完了すると、実施例 2、 3の前処理 (最大エントロピー分析）は終了す る。
[0144] 図 47の前処理フローチャート（最大エントロピー分析）では、分析波 GA (t)より 、 、 スペクトルを取り出す方法として最大エントロピー分析を用いている。ここで、実施例 1 の場合で示したように、最大エントロピー分析の代わりにフーリエ変換分析 (FFT分 析）を用いることも可能である。
[0145] 「実施例 2、 3の後処理フローチャート（最大エントロピー分析）」
次に、図 48のフローチャートをも参照して、最大エントロピー分析を行う場合におけ る実施例 2、 3を、ステップ毎に説明する。
なお、図 47をも参照して説明した実施例 2、 3の前処理において、分析波 GA (
ii、il、j t)よりスペクトルを取り出す方法として FFT分析を用いた場合には、図 48で説明する 後処理において、「SA ( 」を 八 （f)」と変更して、理解するべきである。
ii、 il、 J ii、 il、 J
[0146] 図 48 (最大エントロピー分析を行う場合の実施例 2、 3の後処理フローチャート）のス テツプ S51におレ、て、強度を計測したレ、コンクリート構造物の強度を計測したレ、位置 で、図 19 (a)—（e)に示す計測法を、 1対の発信及び受信探触子を用いて行うか、或 いは、若しくは図 19 (b)の計測法を発信及び受信を 1つの探触子を用いて行うことに より、受信波 G (t)を取得する。
受信波 G (t)は超音波発信毎に得られる受信波 G (t)を加算平均して求める。
ここで、 n は所定値で 1以上の整数である。
[0147] 受信波 G (t)を取得したならば、ステップ S 52に進む。
ステップ S52では、図 47 (実施例 2、 3の前処理フローチャート）のステップ S43で作 成した線形回帰式係数表（表 5)から、 A t 、 A ta 、 n5 、 tg 、 α 、 B
ii、 i2 ii、 i2 ii、 i2 ii、 i2 ii、 i2 ii、 i2
、 γ を、分析装置のハードディスク 25 (図 1)よりメモリ 26に呼び出す。ここで、 「ii」 ii、 i2
は、コンクリートモデルの厚さに関する添字（サフィックス）であり、「i2」は計測法に関 する添字である。
[0148] 添字 i2と、計測法との対比は、次の通りである。
i2 = 1:2探触子計測法 図 19 (a)
i2 = 2:2探触子計測法 図 19(b)
12 = 3:2探触子計測法 図 19(c)
12 = 4:2探触子計測法 図 19(d)
12 = 5:2探触子計測法 図 19(e)
12 = 6:1探触子計測法 図 19(b) FiLTb(t)を採用
12 = 7:1探触子計測法 図 19(b) FiLTa(t)を採用
[0149] 添字 iiについては、図 47のステップ S41に関して説明されている。当該ステップ S4 1の計測対象コンクリートの厚さ Dを外部から入力すれば、この Dに対応する添字 iiの 値が分かる。
図 47のステップ S41において、どの計測法を採用したかにより、添字 i2の値が分か る。
そして、この確定した ii、 i2で示される所定値 At , Ata 、 n5 及び で図
ii、 i2 ii、 i2 ii、 i2 ii、 i2
7(a), (b)の時刻関数 FiLT(t)定義し、定義された時刻関数 FiLT(t)を用いて、受 信波 G (t)より波 GA (t)を切り出す。
GA(t) =FiLT(t)n5-G(t)
[0150] 前述した (A— 3)式を用いて、最大エントロピー分析により、切り出し波 GA(t)に対 応するスぺクトノレ SA(f)を求める。そして、スぺクトノレ SA(f)の極大値（最大値）を示 す振動数 fkを特定する。この特定は、 自動であっても、オペレータによる手動であつ ても良い。
[0151] ここで、スペクトル SA(f)から、極大値 (最大値）を示す振動数 fkを特定するに際し て、
実施例 2における計測法（a)であれば、図 22又は図 23の様に行レヽ、
実施例 2における計測法（b)であれば、図 25又は図 26の様に行い、
実施例 2における計測法（c)であれば、図 32又は図 33の様に行レヽ、
実施例 2における計測法（d)であれば、図 29又は図 30の様に行レ、、 実施例 2における計測法（e)であれば、図 35の様に行レ、、
実施例 3の計測であれば、図 37の様に行う。
[0152] スペクトル SA (f)の極大値 (最大値）を示す振動数 fkが特定されたならば、値が確 定している ii、 i2を用いて、線形回帰式を
a = a · fk— β
ii ii, i2 ii, i2
を決定する。
決定された線形回帰式を図 38のように表現すれば（なお、図 38の fcが、上記線形 回帰式の fkに相当する）、図 38の横軸の振動数 fkの位置に対応する縦軸 *印位置 の値を読み取る。そして、この読み取り値が、計測対象コンクリート構造物の計測位 置における圧縮強度 σ NZmm2となる。
U
[0153] このステップ S52が完了すれば、実施例 2、 3が終了する。
[0154] 図示の実施形態、実施例は、あくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定す る趣旨の記述ではなレ、旨を付記する。
図面の簡単な説明
[0155] [図 1]本発明の実施形態に係る超音波装置を示すブロック図。
[図 2]図 1の実施形態で用いられるステップ型電圧発生器のブロック図。
[図 3]図 1の実施形態で用レ、られる発信探触子のブロック図。
[図 4]図 1の実施形態で用いられる受信探触子のブロック図。
[図 5]実施例 1で用いられるコンクリートシリンダーモデルを示す図。
[図 6]実施例 1における受信波の 1例を示す図。
[図 7]受信波の切り出しに使用される時刻関数を例示する図。
[図 8]縦波切り出し波とそのスペクトルを示す図。
[図 9]圧縮強度 -スペクトル極大値位置振動数特性の例を示す図。
[図 10]広帯域超音波を説明する図。
[図 11]縦波を切り出した場合のスペクトルを例示する図。
[図 12]シリンダーモデルに生じる各種伝達波を示す図。
[図 13]シリンダーモデルの各種受信波を時間軸上で模式的に示す図。
[図 14]最初の起生波（縦波）を図 7 (b)で示す時刻関数を用いて切り出した時のスぺ タトル比較図。
[図 15]図 13で示すモード変換波と表面波を切り出したスぺクトル比較図。
[図 16]フーリエ変換ではなく最大エントロピ一法でスペクトルを求めた場合のスぺタト ル比較図の 1例を示す図。
[図 17]最大エントロピ一法を用いて縦波のスペクトルを求めた場合のスペクトル比較 図
園 18]音速値 Vと σ との関係を示す図。
P U
[図 19]実構造物で想定される計測法を示す図。
[図 20]コンクリートモデルを例示する図。
[図 21]コンクリートモデルの他の例を示す図。
園 22]図 19 (a)で示す透過計測で図 20 (a)のモデルを計測した場合の最大ェントロ ピー分析によるスペクトル比較図。
園 23]図 19 (a)で示す透過計測で図 21 (b)のモデルを計測した場合の最大ェントロ ピー分析によるスペクトル比較図。
[図 24]実施例 2の計測法（a)におレ、て各種受信波を時間軸上で模式的に示す図。
[図 25]計測法 (b)で得た受信波のスペクトル比較図。
[図 26]計測法 (b)で得た受信波のスペクトル比較図。
園 27]計測法 (b)の反射波計測において各種受信波を時間軸上で模式的に示す図 園 28]計測法 (c)及び計測法 (d)による各種受信波を時間軸上で模式的に示す図。 園 29]図 20 (a)のモデルで計測して表面波を切り出し最大エントロピー分析で得たス ぺクトル比較図。
園 30]図 21 (b)のモデルで計測して表面波を切り出し最大エントロピー分析で得たス ぺクトル比較図。
園 31]図 29及び図 30で測点 3の前記振動数が測点 1、 2の振動数と若干異なってい る理由を説明するための図。
園 32]計測法 (c)を用いて最大エントロピ一法で分析して得たスぺ外ル比較図。 園 33]計測法 (c)を用いて最大エントロピ一法で分析して得たスぺ外ル比較図。 園 34]受信波を直接に最大エントロピー分析した結果の内で図 33に対応するスぺク トル比較図。
[図 35]計測法（e)を図 21 (b)のモデルに適用して得たスペクトル比較図。
園 36]図 19(b)で示す計測を 1探触子で行った場合に測点 1一 3の受信波を比較表 示した図。
園 37]図 36の受信波を最大エントロピー分析することで得たスペクトル比較図。
[図 38]圧縮強度と実物を計測して得られたスペクトル極大値位置振動数との関係を 示す図 9と同様な特性図。
園 39]重複反射波の共振の 1次振動数とスペクトルの極大値位置振動数との関係を 示す図。
[図 40]コンクリートモデルのパラメ—タとしての厚さを示す図。
[図 41]コア抜きしたコンクリートシリンダーを示す図。
園 42]発信探触子と受信探触子を一緒にした発信/受信共用探触子のブロック図。
[図 43]実施例 1のフーリエ変換分析を行う場合の前処理を示すフローチャート。 園 44]実施例 1のフーリエ変換分析を行う場合の後処理を示すフローチャート。 園 45]実施例 1の最大エントロピー分析を行う場合の前処理を示すフローチャート。 園 46]実施例 1の最大エントロピー分析を行う場合の後処理を示すフローチャート。
[図 47]実施例 2、 3の最大エントロピー分析を行う場合の前処理を示すフローチャート
[図 48]実施例 2、 3の最大エントロピー分析を行う場合の後処理を示すフローチャート 符号の説明
4···発信探触子
5···受信探触子
11···解析装置
12···表示装置
15···アンプ回路
16···フィルタ回路 ·• -ADC (アナログデジタル変換回路)· .·ゲートアレイ
· ••CPU (中央演算装置）
· ··電流供給回路
· • 'ハイパスフィノレタ
· ••HD (ノヽードディスク）
· ··メモリ
· "キーボード
· ··振動子
· ··振動子
· ··被探知体
· "同軸ケーブル

Claims

請求の範囲
[1] コンクリートモデルに設けた発信探触子から広帯域超音波を複数回発信し、広帯域 超音波を発信する度毎に受信探触子で受信し、受信された受信波を加算平均する 受信波取得工程と、
受信波取得工程で取得された受信波に予め定義された時刻関数を乗じて特定の 部分を切り出し、切り出し波を取得する切り出し波取得工程と、
切り出し波取得工程で取得された切り出し波にフーリエ変換分析或いは最大ェント 口ピー分析を行い、スペクトルを求めるスペクトル取得工程と、
スペクトル取得工程で求められたスペクトルの極大値を示す位置の振動数を決定 する極大値位置振動数決定工程と、
スペクトルを求めたコンクリートモデルの圧縮強度を計測する圧縮強度計測工程、 とを含み、
設計強度の異なる複数のコンクリートモデルについて、前記受信波取得工程、切り 出し波取得工程、スペクトル取得工程、極大値位置振動数決定工程、圧縮強度計測 工程を繰り返し、前記複数のコンクリートモデルの各々における前記スペクトルの極 大値を示す位置の振動数と圧縮強度から、スペクトルの極大値を示す位置の振動数 と圧縮強度との線形回帰式を決定する工程と、
圧縮強度を求めたいコンクリートより前記コンクリートモデルと同一形状のモデルを 成形し、圧縮強度を求めたいコンクリートのモデルに対して前記受信波取得工程、切 り出し波取得工程、スペクトル取得工程、極大値位置振動数決定工程を行い、求め られたスペクトルの極大値を示す位置の振動数と前記線形回帰式から圧縮強度を求 めたいコンクリートの圧縮強度を決定する工程、
とを有することを特徴とするコンクリートの圧縮強度測定方法。
[2] コンクリートモデルに設けた発信探触子から広帯域超音波を複数回発信し、広帯域 超音波を発信する度毎に前記受信探触子で受信し、受信された受信波を加算平均 する受信波取得工程と、
受信波取得工程で取得された受信波に、前記発信探触子と前記受信探触子との 相対的な位置関係とコンクリートモデルの厚さとにより形状が定義される時刻関数を 乗じて特定の部分を切り出し、切り出し波を取得する切り出し波取得工程と、 切り出し波取得工程で取得された切り出し波にフーリエ変換分析或いは最大ェント 口ピー分析を行い、スペクトルを求めるスペクトル取得工程と、
スペクトル取得工程で求められたスペクトルの極大値を示す位置の振動数を決定 する極大値位置振動数決定工程と、
スペクトルを求めたコンクリートモデルの圧縮強度を計測する圧縮強度計測工程、 とを含み、
設計強度と厚さとが異なる複数のコンクリートモデルについて、発信探触子及び受 信探触子のコンクリートモデルへの取付位置の相対位置関係を同一にして、同一の 計測法により受信波を取得するという条件下で、前記受信波取得工程、切り出し波 取得工程、スぺ外ル取得工程、極大値位置振動数決定工程、圧縮強度計測工程 を繰り返し、前記複数のコンクリートモデルの各々における前記スペクトルの極大値を 示す位置の振動数と圧縮強度から、スぺ外ルの極大値を示す位置の振動数と圧縮 強度との線形回帰式を決定する工程と、
圧縮強度を求めたレ、コンクリート構造物に発信探触子及び受信探触子を取り付け、 発信探触子と受信探触子の取付位置の相対位置関係は前記コンクリートモデルに 取り付けた場合と同一にして、前記コンクリートモデルで受信したのと同一の計測法 により受信波を取得する様にせしめ、圧縮強度を求めたいコンクリート構造物の発信 探触子及び受信探触子の取付位置とコンクリート厚さとから時刻関数の形状を定義 し、圧縮強度を求めたいコンクリート構造物に対して前記受信波取得工程、切り出し 波取得工程、スペクトル取得工程、極大値位置振動数決定工程を行い、求められた スペクトルの極大値を示す位置の振動数と前記線形回帰式から圧縮強度を求めた レ、コンクリート構造物の圧縮強度を決定する工程、
とを有することを特徴とするコンクリート構造物の圧縮強度測定方法。
[3] 切り出し波取得工程で受信波から切り出される前記特定の部分は表面波であり、前 記時刻関数は前記相対位置毎に予め形状が定義されている請求項 2のコンクリート 構造物の圧縮強度測定方法。
[4] 広帯域超音波を発信する発信探触子と、広帯域超音波を受信する受信探触子と、 記憶ユニットと、受信された広帯域超音波を処理する処理ユニットとを有しており、該 処理ユニットは、
受信探触子で受信された受信波を加算平均して受信波を取得し、取得された受信 波に予め定義された時刻関数を乗じて特定の部分を切り出して、切り出し波を取得し 取得された切り出し波にフーリエ変換分析或いは最大エントロピー分析を行い、ス ぺクトルを求め、
求められたスペクトルの極大値を示す位置の振動数と、スペクトルを求めたコンクリ 一トモデルの圧縮強度とを記憶し、設計強度の異なる複数のコンクリートモデルにお ける前記スペクトルの極大値を示す位置の振動数と圧縮強度から、スペクトルの極大 値を示す位置の振動数と圧縮強度との線形回帰式を決定して記憶ユニットに記憶し 圧縮強度を求めたいコンクリートについて、前記コンクリートモデルに対するのと同 一の処理を行い、求められたスぺタトノレの極大値を示す位置の振動数と、記憶ュニッ トに記憶された前記線形回帰式から、圧縮強度を求めたいコンクリートの圧縮強度を 決定する、
制御を行う様に構成されていることを特徴とするコンクリートの圧縮強度測定装置。 広帯域超音波を発信する発信探触子と、広帯域超音波を受信する受信探触子と、 記憶ユニットと、受信された広帯域超音波を処理する処理ユニットとを有しており、該 処理ユニットは、
受信探触子で受信された受信波に、前記発信探触子と前記受信探触子との相対 的な位置関係とコンクリートモデルの厚さとにより形状が定義される時刻関数を乗じて 特定の部分を切り出して、切り出し波を取得し、
取得された切り出し波にフーリエ変換分析或いは最大エントロピー分析を行い、ス ぺクトルを求め、
設計強度と厚さとが異なる複数のコンクリートモデルについて、発信探触子及び受 信探触子のコンクリートモデルへの取付位置の相対位置関係を同一にして、同一の 計測法により受信波を取得するという条件下で、前記複数のコンクリートモデルの各 々について求めた前記スペクトルの極大値を示す位置の振動数と圧縮強度から、ス ベクトルの極大値を示す位置の振動数と圧縮強度との線形回帰式を決定して記憶ュ ニットに記憶し、
圧縮強度を求めたいコンクリート構造物には、発信探触子と受信探触子の取付位 置の相対位置関係を前記コンクリートモデルと同一にして、前記コンクリートモデルで 受信したのと同一の計測法により受信波を取得する様に発信探触子及び受信探触 子が取り付けられており、圧縮強度を求めたいコンクリート構造物の発信探触子及び 受信探触子の取付位置とコンクリート厚さとから受信波を切り出す時刻関数の形状を 定義し、圧縮強度を求めたいコンクリート構造物に対して前記コンクリートモデルに対 するのと同一の処理を行い、求められたスペクトルの極大値を示す位置の振動数と、 記憶ユニットに記憶された圧縮強度を求めたいコンクリート構造物の厚みと同一厚さ の前記線形回帰式とから、圧縮強度を求めたいコンクリート構造物の圧縮強度を決 定する、
制御を行う様に構成されていることを特徴とするコンクリート構造物の圧縮強度測定 装置。
[6] 発信探触子と受信探触子に代えて、広帯域音波を発信する機能と受信する機能を 共有する探触子を有している請求項 5のコンクリート構造物の圧縮強度測定装置。
[7] 受信波から表面波を切り出し、該切り出しで用いられる時刻関数は前記相対位置 毎に予め形状が定義されている請求項 5のコンクリート構造物の圧縮強度測定装置
PCT/JP2004/017240 2004-11-19 2004-11-19 コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置 Ceased WO2006054352A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006544744A JP4500973B2 (ja) 2004-11-19 2004-11-19 コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置
PCT/JP2004/017240 WO2006054352A1 (ja) 2004-11-19 2004-11-19 コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2004/017240 WO2006054352A1 (ja) 2004-11-19 2004-11-19 コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006054352A1 true WO2006054352A1 (ja) 2006-05-26

Family

ID=36406900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/017240 Ceased WO2006054352A1 (ja) 2004-11-19 2004-11-19 コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP4500973B2 (ja)
WO (1) WO2006054352A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101929930B (zh) * 2009-11-11 2012-09-05 深圳大学 一种水泥28天胶砂抗压强度快速预测方法
RU2530781C2 (ru) * 2012-05-17 2014-10-10 ООО НПФ "Фаза" Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин
CN114563345A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 一种水泥基3d打印试件层间粘结强度测试装置和测试方法
CN115166217A (zh) * 2022-06-20 2022-10-11 中交四航工程研究院有限公司 一种自密实混凝土的质量检测方法
JP2023173284A (ja) * 2022-05-25 2023-12-07 りんかい日産建設株式会社 コンクリート締固め管理装置、コンクリート締固め管理方法、コンクリート締固め管理プログラム及びコンクリート締固め管理システム
CN119985718A (zh) * 2025-04-14 2025-05-13 中国启源工程设计研究院有限公司 基于超声导波的钢管混凝土质量检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09269215A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 H & B Syst:Kk 重畳波フィルタリング処理方法及び装置
JP2001116731A (ja) * 1999-10-14 2001-04-27 Nippon Kogyo Kensa Kk コンクリートの品質管理方法及びコンクリート試験体用型枠
JP2003149214A (ja) * 2001-11-12 2003-05-21 Yamaguchi Technology Licensing Organization Ltd 超音波センサを用いた非破壊検査法及びその装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3722211B2 (ja) * 2001-03-30 2005-11-30 鹿島建設株式会社 コンクリート構造物の診断方法及び装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09269215A (ja) * 1996-03-29 1997-10-14 H & B Syst:Kk 重畳波フィルタリング処理方法及び装置
JP2001116731A (ja) * 1999-10-14 2001-04-27 Nippon Kogyo Kensa Kk コンクリートの品質管理方法及びコンクリート試験体用型枠
JP2003149214A (ja) * 2001-11-12 2003-05-21 Yamaguchi Technology Licensing Organization Ltd 超音波センサを用いた非破壊検査法及びその装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IMAI A. ET AL: "Choonpa Hihakai Shikenho ni yoru Concrete Asshuku Kyodo no Suitei ni Kansuru Kenkyu", ARCHITECTUAL INSTITUTE OF JAPAN 2004 NENDO TAIKAI (HOKKAIDO) GAKUJUTSU KOEN KOGAISHU A-1 BUNSATSU, 31 July 2004 (2004-07-31), pages 621 - 622, XP002998032 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101929930B (zh) * 2009-11-11 2012-09-05 深圳大学 一种水泥28天胶砂抗压强度快速预测方法
RU2530781C2 (ru) * 2012-05-17 2014-10-10 ООО НПФ "Фаза" Способ комплексного контроля напряженно-деформированного состояния бетона плотин
CN114563345A (zh) * 2022-03-31 2022-05-31 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 一种水泥基3d打印试件层间粘结强度测试装置和测试方法
CN114563345B (zh) * 2022-03-31 2024-05-31 中交第一公路勘察设计研究院有限公司 一种水泥基3d打印试件层间粘结强度测试装置和测试方法
JP2023173284A (ja) * 2022-05-25 2023-12-07 りんかい日産建設株式会社 コンクリート締固め管理装置、コンクリート締固め管理方法、コンクリート締固め管理プログラム及びコンクリート締固め管理システム
JP7833965B2 (ja) 2022-05-25 2026-03-23 りんかい日産建設株式会社 コンクリート締固め管理装置、コンクリート締固め管理方法、コンクリート締固め管理プログラム及びコンクリート締固め管理システム
CN115166217A (zh) * 2022-06-20 2022-10-11 中交四航工程研究院有限公司 一种自密实混凝土的质量检测方法
CN119985718A (zh) * 2025-04-14 2025-05-13 中国启源工程设计研究院有限公司 基于超声导波的钢管混凝土质量检测方法
CN119985718B (zh) * 2025-04-14 2025-06-20 中国启源工程设计研究院有限公司 基于超声导波的钢管混凝土质量检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4500973B2 (ja) 2010-07-14
JPWO2006054352A1 (ja) 2008-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4938050B2 (ja) 超音波診断評価装置
EP3658868B1 (en) Apparatus and method for performing an impact excitation technique
NO20083176L (no) Fremgangsmate og utstyr for ikke-destruktiv testing av metalliske arbeidsstykker
JP5562118B2 (ja) 超音波非破壊計測方法、超音波非破壊計測装置、及びプログラム
US20040123665A1 (en) Nondestructive detection of reinforcing member degradation
AU2013204576C1 (en) Systems and methods to determine and monitor changes in rail conditions
KR101039593B1 (ko) 검사 신뢰성이 제고된 초음파 가진 열화상을 이용한 물체의 결함검출장치 및 결함검출방법
CN103822971A (zh) 一种超声显微镜分辨力测试及校准方法
CN119714640B (zh) 一种基于厚度共振模态的薄板残余应力检测方法和系统
JP2013088421A (ja) 非破壊検査方法及び装置
CA2616900C (en) Method for error-free checking of tubes for surface faults
WO2006054352A1 (ja) コンクリート構造物の圧縮強度測定方法及び測定装置
US20050172720A1 (en) Method and device for detecting changes or damages to pressure vessels while or after undergoing a hydraulic pressure test
KR102116051B1 (ko) 배열형 초음파 센서를 이용한 펄스 에코형 비선형 검사 장치
JP2001208733A (ja) コンクリート構造物の劣化測定装置。
Zhu et al. The potential of ultrasonic non-destructive measurement of residual stresses by modal frequency spacing using leaky lamb waves
KR101964758B1 (ko) 비접촉식 가진에 의한 비선형 초음파 진단 장치
CN114577911B (zh) 一种利用相位关系测量材料的声非线性系数的方法
JP2016027321A (ja) 超音波検査方法および探触子設置治具
RU2644438C1 (ru) Способ ультразвукового контроля поверхностных и подповерхностных дефектов металлопродукции и устройство для его осуществления
JP2005098842A5 (ja)
KR102106940B1 (ko) 배음 진동자를 이용한 초음파 비파괴 검사 장치
KR101963820B1 (ko) 반사모드 비선형 초음파 진단 장치
JP2014070968A (ja) 超音波検査装置および超音波検査方法
JP2006003319A (ja) 埋設管の検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006544744

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 04822422

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1