WO2017170975A1 - 分光曲線取得装置及びコンクリート測定装置及び分光曲線取得方法及びコンクリート測定方法 - Google Patents

分光曲線取得装置及びコンクリート測定装置及び分光曲線取得方法及びコンクリート測定方法 Download PDF

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一晴 半谷
秀吾 秋山
良介 冨沢
直人 加曽利
良光 中島
勇二 白根
怜士 末永
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株式会社 トプコン
前田建設工業株式会社
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    • G01N2201/121—Correction signals

Definitions

  • the present invention relates to a spectral curve acquisition device, a concrete measurement device, a spectral curve acquisition method, and a concrete measurement method for acquiring non-contact and non-destructive information on salt damage and neutralization of concrete.
  • a large amount of concrete is used for infrastructure structures such as bridges and tunnels. Concrete deteriorates over time due to salt damage caused by the arrival of seawater, spraying of antifreezing agents, and neutralization by carbon dioxide in the atmosphere. Therefore, in order to maintain the structure, it is recently required to measure the salinity concentration in concrete and the progress of neutralization to diagnose the soundness of concrete.
  • a test piece is directly cut out from a structure to be measured, and various tests are performed on the test piece to measure the salt concentration and the progress of neutralization. Destructive inspection was conducted to diagnose the degree of deterioration of concrete. However, in the case of destructive inspection, it is difficult to perform repeated measurement because it damages the structure.
  • Patent Document 1 the reflected light when near-infrared rays are irradiated on the concrete surface is spectroscopically analyzed, the concentration of calcium hydroxide is detected from the wavelength range of 900 to 1700 nm, and PLS regression is performed from the wavelength range of 1700 to 2500 nm.
  • Disclosed is a method for diagnosing concrete in which the concentration of chloride ions is detected using an analytical chemometrics method, and the deterioration due to neutralization and salt damage is diagnosed from the concentration of calcium hydroxide and the concentration of chloride ions. Yes.
  • Patent Document 1 does not disclose anything about the distance from the concrete surface and the change in the waveform shape of the spectrum depending on the distance.
  • the present invention relates to a spectroscopic curve acquisition device, a concrete measurement device, a spectroscopic curve acquisition method, and a concrete capable of acquiring a spectroscopic curve for acquiring information related to accurate salt damage and neutralization even when remotely measuring concrete.
  • a measurement method is provided.
  • the present invention includes a light projecting optical system for irradiating irradiation light, a light receiving optical system for spectrally receiving reflected irradiation light reflected by a measurement object, a distance meter for measuring a distance to the measurement object, A storage unit that stores a plurality of reference spectral curves created based on the received light intensity for each wavelength when the white reference plate is measured at different distances, and a control calculation unit; A spectrum for obtaining a spectral reflectance curve by obtaining a received light intensity for each wavelength of the reflected reflected light that has been split based on the reference spectral curve corresponding to the wavelength, correcting a measured spectral curve created based on the received light intensity
  • the present invention relates to a curve acquisition device.
  • the present invention also provides a light projecting optical system for irradiating irradiation light, a light receiving optical system for spectrally receiving reflected irradiation light reflected by the measurement object, and a distance meter for measuring the distance to the measurement object.
  • a storage unit for storing a plurality of reference spectral curves created based on the received light intensity for each wavelength when the white reference plate is measured at different distances, and a control calculation unit.
  • the present invention relates to a concrete measuring apparatus that measures information related to salt damage and neutralization of the measurement object based on the waveform shape of a spectral reflectance curve.
  • the control calculation unit corrects the measurement spectral curve using the received light accumulation time calculated from the difference in received light intensity between the measured spectral curve and the reference spectral curve corresponding to the measurement distance as correction information.
  • the present invention relates to a concrete measuring apparatus that creates the spectral reflectance curve.
  • the storage unit further stores a plurality of deteriorated spectral reflectance curves, which are spectral reflectance curves created from a test piece having a known salinity concentration and pH, and the control calculation unit includes the plurality of spectral calculation curves.
  • a degraded spectral reflectance curve whose waveform shape matches or approximates the spectral reflectance curve is selected from the degraded spectral reflectance curves, and based on the selected degraded spectral reflectance curve, salt damage and medium
  • the present invention relates to a concrete measuring apparatus that measures information related to sexualization.
  • the present invention relates to a concrete measuring apparatus, wherein the control calculation unit measures information related to salt damage and neutralization of the measurement object by a PLS regression analysis method based on the spectral reflectance curve.
  • the present invention also creates a plurality of reference spectral curves based on the received light intensity for each wavelength when the white reference plate is measured at a plurality of positions at different distances from the light source, and directs the irradiated light toward the measurement object. Irradiate and create a measurement spectral curve based on the received light intensity for each wavelength when the reflected irradiation light from the object to be measured is received, and measure the distance from the light source to the object to be measured.
  • the corresponding reference spectral curve is selected based on the measured distance, and the measured spectral curve is corrected based on the correction information obtained from the selected reference spectral curve and the measured spectral curve, and a spectral reflectance curve is created.
  • This relates to a method for obtaining a spectral curve. Further, the present invention measures information on salt damage and neutralization of the measurement object by irradiating the irradiation light toward the measurement object and spectrally receiving the reflected irradiation light from the measurement object.
  • a concrete measurement method wherein a plurality of reference spectral curves are created based on the received light intensity for each wavelength when the white reference plate is measured at a plurality of positions at different distances from the light source, and the light reception result for each wavelength
  • a measurement spectral curve is created based on the received light intensity, a distance from the light source to the measurement object is measured, the reference spectral curve is selected based on the measured distance, and the selected reference spectral curve and the selected Based on the correction information obtained from the measurement spectral curve, the measurement spectral curve is corrected to create a spectral reflectance curve, and information on salt damage and neutralization of the measurement object is measured based on the waveform shape of the spectral reflectance curve Conch to Those of the over preparative measurement methods.
  • the present invention creates a plurality of deteriorated spectral reflectance curves, which are spectral reflectance curves obtained by measuring a plurality of test pieces whose salinity and pH are known, and the plurality of deteriorated spectral reflectance curves. Concrete measurement in which a deteriorated spectral reflectance curve corresponding to the spectral reflectance curve is selected from inside, and information related to salt damage and neutralization of the measurement object is measured based on the selected degraded spectral reflectance curve It concerns the method.
  • the light projecting optical system for irradiating the irradiation light the light receiving optical system for spectrally receiving the reflected irradiation light reflected by the measurement object, and the distance meter for measuring the distance to the measurement object.
  • a storage unit for storing a plurality of reference spectral curves created based on the received light intensity for each wavelength when the white reference plate is measured at different distances, and a control calculation unit, Based on the reference spectral curve corresponding to the measurement distance, the received light intensity for each wavelength of the reflected reflected light that has been split is obtained, the measured spectral curve created based on the received light intensity is corrected, and a spectral reflectance curve is created.
  • the light projecting optical system for irradiating the irradiation light the light receiving optical system for spectrally receiving the reflected irradiation light reflected by the measurement object, and the distance for measuring the distance to the measurement object.
  • a storage unit for storing a plurality of reference spectral curves created based on the received light intensity for each wavelength when the white reference plate is measured at a different distance, and a control calculation unit, Then, create a measurement spectral curve based on the received light intensity for each wavelength of the reflected reflected irradiation light, and create a spectral reflectance curve by correcting the measurement spectral curve based on the reference spectral curve corresponding to the measurement distance. Since the information related to the salt damage and neutralization of the measurement object is measured based on the waveform shape of the spectral reflectance curve, the waveform shape of the measurement spectral curve is changed due to a change in the distance from the measurement object. Obtain accurate measurement results even when there are significant changes.
  • a plurality of reference spectral curves are created based on the received light intensity for each wavelength when the white reference plate is measured at a plurality of positions at different distances from the light source, and the irradiation light is used as a measurement object.
  • the measurement spectral curve is created based on the received light intensity for each wavelength when the reflected irradiation light from the measurement object is dispersed and received, and the distance from the light source to the measurement object is measured.
  • the corresponding reference spectral curve is selected based on the measured distance, the measured spectral curve is corrected based on the correction information obtained from the selected reference spectral curve and the measured spectral curve, and the spectral reflectance curve Therefore, it is possible to obtain a spectral reflectance curve necessary for measurement of information on salt damage and neutralization regardless of the measurement distance. Furthermore, according to the present invention, information on salt damage and neutralization of the measurement object is obtained by irradiating the irradiation light toward the measurement object, spectrally receiving the reflected irradiation light from the measurement object, and receiving the light.
  • a plurality of reference spectral curves based on the received light intensity for each wavelength when the white reference plate is measured at a plurality of positions at different distances from the light source.
  • a measurement spectral curve is created based on the received light intensity for each wavelength, a distance from the light source to the measurement object is measured, the reference spectral curve is selected based on the measured distance, and the selected reference spectral curve is selected.
  • a spectral reflectance curve is created by correcting the measured spectral curve based on the curve and the correction information obtained from the measured spectral curve, and the measurement object is related to salt damage and neutralization based on the waveform shape of the spectral reflectance curve Measure information Runode, a change in the distance between the measurement object, wherein even when the waveform of the measured spectral curve greatly changes can be optimal results, thus enabling stable measurement.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a light projecting optical system, a light receiving optical system, and a spectroscope of the measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a graph showing a reference spectral curve
  • FIG. 4B is a graph showing a measured spectral curve.
  • FIG. 5 is a graph showing a plurality of spectral reflectance curves having different salinity concentrations.
  • FIG. 6A is a graph showing the spectral reflectance curve obtained by first-order differentiation
  • FIG. 6B is a graph showing the spectral reflectance curve obtained by second-order differentiation.
  • FIG. 7 is a graph obtained by secondarily differentiating a plurality of spectral reflectance curves having different pHs.
  • the measuring device 1 is installed on a tripod 2.
  • a spectrometer 3 is built in the measuring device 1, and a distance meter 4 is provided on the upper surface of the measuring device 1.
  • the distance meter 4 may be built in the measuring device 1.
  • the spectrometer 3 includes a projection optical system 6 that irradiates irradiation light including near-infrared light onto the projection optical axis 5 and from a measurement object 7, for example, a concrete structure such as a leg of a bridge. It has a light receiving optical system 8 that receives reflected irradiation light.
  • the light projecting optical system 6 has the light projecting optical axis 5, and a light source 9, a relay lens 11, a mirror 12, and an objective lens 13 are provided on the light projecting optical axis 5. Irradiation light from the light source 9 is applied to the measurement object 7 through the relay lens 11 and the objective lens 13.
  • the light receiving optical system 8 includes the mirror 12 provided on the light projecting optical axis 5. Further, the light receiving optical system 8 includes an imaging lens 15 provided on the light receiving optical axis 14 branched by the mirror 12 and a light receiving unit 16 provided on the imaging side of the imaging lens 15. .
  • the mirror 12 reflects at least a part of the reflected irradiation light reflected by the measurement object 7 onto the light receiving optical axis 14.
  • the light receiving unit 16 includes a light receiving fiber 17, a spectroscopic plate 18, and a light receiving element 19.
  • One end surface of the light receiving fiber 17 is a light receiving surface, and the light receiving surface is disposed at a focal position of the imaging lens 15.
  • a condenser 17 a is provided at the exit end of the light receiving fiber 17, and the reflected irradiation light from the exit end is converted into a parallel light beam by the condenser 17 a and is incident on the spectroscopic plate 18.
  • the spectrum reflected by the spectral plate 18 is received by the light receiving element 19.
  • the light reception signal from the light receiving element 19 is output to a control calculation unit 24 described later.
  • the spectroscopic plate 18 and the light receiving element 19 constitute a spectroscope 21.
  • the light source 9 is, for example, a halogen lamp that emits irradiation light including near infrared light.
  • the filament 22 When the filament 22 is energized, the light source 9 emits irradiation light including near-infrared light in a wavelength band of about 900 nm to 2500 nm where a deteriorated state appears.
  • the distance meter 4 emits distance measuring light on a distance measuring optical axis 23 parallel to the light projecting optical axis 5 and receives reflected distance measuring light reflected by the measuring object 7. The distance to the measuring object 7 can be measured. The distance between the distance measuring optical axis 23 and the light projecting optical axis 5 is known. Next, referring to FIG. 3, the control system of the measuring apparatus 1 will be described.
  • the measuring apparatus 1 includes the distance meter 4 that measures the distance to the measurement object 7, the projection optical system 6 of the spectrometer 3 that irradiates the measurement object 7 with irradiation light, and the measurement object.
  • the light receiving optical system 8 of the spectrometer 3 that receives the reflected irradiation light from the object 7, the control calculation unit 24 such as a CPU, a storage unit 25, a display unit 26, and an operation unit 27.
  • the storage unit 25 is, for example, an HDD or a semiconductor memory.
  • a ranging program for causing the distance meter 4 to measure the distance to the measuring object 7
  • a spectroscopic measuring program for acquiring spectral data based on the reflected irradiation light from the measuring object 7
  • a spectral curve creation program for creating a measurement spectral curve based on the received light intensity for each wavelength of spectral data, and a correction for correcting the created measurement spectral curve based on a reference spectral curve (described later) corresponding to the measured distance Program
  • spectral reflectance curve creation program for calculating reflectance based on measurement spectral curve and reference spectral curve and creating spectral reflectance curve, multiple degraded spectral reflectance curves (described later) and spectral corresponding to measured distance Spectral reflectance curve selection program that compares the reflectance curve and selects the degraded spectral reflectance curve whose waveform shape matches or approximates the spectral reflectance curve, based on the selected degraded spectral reflectance curve Measuring
  • the storage unit 25 stores a program such as a deterioration determination program for calculating deterioration by calculating a salinity concentration and a pH by, for example, PLS regression analysis based on the created spectral reflectance curve.
  • the storage unit 25 stores the created measurement spectral curve, spectral reflectance curve, and the like, and stores data such as a reference spectral curve and a degraded spectral reflectance curve that are created in advance.
  • the display unit 26 is, for example, a monitor provided in the measurement apparatus 1 and displays a measurement result of the measurement object 7 and the like.
  • the display unit 26 may be an external monitor connected to the measurement apparatus 1.
  • the operation unit 27 is, for example, a keyboard connected to the measurement apparatus 1 and can perform various settings during measurement.
  • the display unit 26 may be a touch panel, and the display unit 26 and the operation unit 27 may be combined.
  • the reference spectral curve is a spectral curve created from the received light intensity for each wavelength when the white reference plate 7a facing the measuring apparatus 1 is measured as the measurement object 7.
  • a plurality of reference spectral curves corresponding to each distance are obtained.
  • the deteriorated spectral reflectance curve is a spectral reflectance curve when a concrete having a known salinity concentration or pH, for example, a test piece is measured as the measurement object 7.
  • a plurality of test specimens having different salinity concentrations and pH values are measured by changing the distance from the measuring device 1 for each, thereby obtaining a plurality of deteriorated spectral reflectance curves associated with the distance, salinity concentration and pH. Is done.
  • various means such as measurement using spectral data and measurement by destructive inspection of a test piece are used.
  • the measurement of the measurement object 7 made of concrete using the measuring device 1 will be described.
  • the measurement object 7 is spectrally measured by the spectrometer 3. Irradiation light irradiated from the light source 9 onto the light projecting optical axis 5 is irradiated through the relay lens 11 and the objective lens 13 onto the measurement object 7.
  • the reflected irradiation light is emitted from the light receiving fiber 17, it is converted into a parallel light beam by the condenser 17 a and enters the spectral plate 18.
  • the spectroscopic plate 18 divides the reflected irradiation light into a plurality of spectra having a predetermined wavelength, reflects the reflected light, and causes the light receiving element 19 to receive the reflected light.
  • the distance meter 4 In parallel with the measurement by the spectrometer 3, the distance meter 4 emits distance measuring light onto the distance measuring optical axis 23, and reflected distance measuring light from the measurement object 7 is reflected by the distance meter 4. The light is received.
  • the control calculation unit 24 calculates the distance to the measurement object 7 based on the received light information of the reflected distance measuring light, and acquires spectral data based on the received light information received by the light receiving element 19.
  • the control calculation unit 24 creates a measurement spectral curve 29 (see FIG. 4B) from the received light intensity for each wavelength based on the spectral data. Further, the control calculation unit 24 is based on the distance to the measurement object 7, and a reference spectral curve 28 corresponding to the measurement distance (see FIG.
  • the control calculation unit 24 corrects and standardizes the measurement spectral curve 29 based on the reference spectral curve 28, and is obtained when it is assumed that the spectral reflectance curve 31 (see FIG. 5) (measured at a standard measurement distance) is obtained.
  • the measurement spectral curve 29) is created.
  • the control calculation unit 24 uses the PLS regression analysis method or the like based on the waveform shape of the spectral reflectance curve 31 to provide information on salt damage and neutralization of the measurement object 7, that is, the salinity concentration and pH of the measurement object 7. Measure.
  • control calculation unit 24 selects a degraded spectral reflectance curve whose waveform shape matches or approximates the spectral reflectance curve 31 from a plurality of degraded spectral reflectance curves, and selects the selected degraded spectral reflectance. Based on the curve, information on salt damage and neutralization of the measurement object 7, that is, the salt concentration and pH of the measurement object 7 are measured. When there are a plurality of approximated deterioration spectral reflectance curves, a sub-deterioration spectral reflectance curve obtained by averaging the plurality of deterioration spectral reflectance curves is calculated, and based on the sub-deterioration spectral reflectance curve, the salinity concentration and pH are calculated. Measure.
  • FIG. 4A shows reference spectral curves 28a, 28b, and 28c obtained when the distance between the measurement apparatus 1 and the white reference plate 7a is 2 m, 3 m, and 4 m, respectively.
  • FIG. 4B shows measurement spectral curves 29a, 29b, and 29c obtained when the distance between the measurement device 1 and the measurement object 7 (concrete) is 2 m, 3 m, and 4 m, respectively. Yes.
  • the vertical axis represents the count number of the received light intensity of the reflected irradiation light
  • the horizontal axis represents the wavelength (nm).
  • the reference spectral curves 28a, 28b, and 28c are collectively referred to as the reference spectral curve 28
  • the measurement spectral curves 29a, 29b, and 29c are collectively referred to as the measurement spectral curve 29.
  • the waveform shape of the measurement spectral curve 29 is changed.
  • the reference spectral curve 28a and the measurement spectral curve 29a are used. 28 and the measurement spectral curve 29 are similar in shape.
  • the received light intensity decreases and the waveform shape changes, for example, even if the measurement object 7 has the same salinity, the measurement result changes. Therefore, it is necessary to change the light reception accumulation time so that the same light reception intensity can be obtained even if the distance is different. That is, the light reception accumulation time is set as correction information, and the measurement spectral curve 29 is corrected based on the set correction information.
  • the reference spectral curve 28 corresponding to the measured spectral curve 29 is selected. That is, the reference spectral curve 28 obtained by measuring the white reference plate 7a at the same distance as the measurement spectral curve 29 is selected, and the difference between the selected reference spectral curve 28 and the measurement spectral curve 29 is calculated. To do. Based on the calculated difference, correction information for correcting the measurement spectral curve 29 to obtain the same light receiving intensity as that of the reference spectral curve 28, that is, the light receiving accumulation time for receiving the reflected irradiation light is calculated. Further, when the white reference plate 7a is irradiated with the irradiation light, the received light intensity of the reflected irradiation light is maximized.
  • the spectral reflectance curve 31 is created from the measured spectral curve 29 by correcting and standardizing the measured spectral curve 29 based on the reflectance and correction information for each wavelength.
  • FIG. 5 shows spectral reflectance curves 31a to 31d of four test pieces with known salinity concentrations, where the vertical axis represents reflectance and the horizontal axis represents wavelength (nm).
  • the spectral reflectance curve 31a shows a spectral reflectance curve of a test piece having a chloride ion amount of 0 kg per cubic meter, and the spectral reflectance curve 31b has a chloride ion amount of 5 kg per cubic meter.
  • a spectral reflectance curve of a test piece is shown
  • the spectral reflectance curve 31c shows a spectral reflectance curve of a test piece whose amount of chloride ion per cubic meter is 10 kg
  • the spectral reflectance curve 31d shows a spectral reflectance curve per cubic meter.
  • the spectral reflectance curve of the test piece whose amount of chloride ions is 20 kg is shown.
  • FIG. 6A shows spectral reflectance curves 31a ′ to 31d ′ obtained by first-ordering the spectral reflectance curves 31a to 31d
  • FIG. 6B shows the spectral reflectance curves 31a to 31d as two.
  • the spectral reflectance curves 31 a ′′ to 31 d ′′ differentiated by the second order are shown.
  • the spectral reflectance curves 31a ′′ to 31d ′′ obtained by second-order differentiation of the spectral reflectance curves 31a to 31d in the wavelength band near 2260 nm, the higher the salt concentration, the higher the reflectance and the waveform shape. You can see that there are significant differences.
  • the salinity concentration of the measurement object 7 can be measured by creating the spectral reflectance curve 31 and obtaining the reflectance in the wavelength band near 2260 nm, for example, 2266 nm.
  • FIG. 7 shows spectral reflectance curves 31e ′′, 31f ′′ (secondary derivative of the spectral reflectance curves 31e, 31f (not shown) of the test piece A and the test piece B which have not been neutralized. (Solid line) and spectral reflectance curves 31g and 31h (not shown) when neutralization was advanced by placing test pieces A and B in a high-concentration carbon dioxide environment, etc., were second-order differentiated. Spectral reflectance curves 31g "and 31h" (broken lines) are shown. As shown in FIG.
  • the spectral reflectance curve 31 of the created test piece is stored and accumulated as a deteriorated spectral reflectance curve associated with the distance from the measuring device 1, salinity concentration, pH, and stored in the storage unit 25 as a database. ing.
  • the spectral reflectance curve 31 of the measurement object 7 is created, and then matches the spectral reflectance curve 31 from the accumulated deteriorated spectral reflectance curve.
  • a deteriorated spectral reflectance curve to be approximated is selected.
  • the salinity concentration and pH associated with the selected deterioration spectral reflectance curve are output as information relating to salt damage and neutralization of the measurement object 7, that is, the salinity concentration and pH.
  • the spectral reflectance curve 31 and the deteriorated spectral reflectance curve match or approximate, for example, obtain a correlation coefficient between the two curves or obtain a correlation coefficient in a preset wavelength range. Can be determined.
  • the salinity concentration or pH of the measurement object 7 may be output as an estimated value based on the obtained correlation coefficient value.
  • the curve 29 is corrected. Therefore, even if the distance between the measurement apparatus 1 and the measurement object 7 changes and the waveform shape of the measurement spectral curve 29 changes greatly, the equivalent spectral reflectance curve 31 can be obtained. . That is, it is possible to acquire a spectral reflectance curve necessary for measuring the salinity concentration and pH regardless of the measurement distance. Further, by using the spectral reflectance curve 31, an accurate measurement result can be obtained regardless of the distance, and stable remote measurement is possible.
  • the white reference plate 7a is measured a plurality of times at different distances, and a plurality of the reference spectral curves 28 are created in advance and are stored in the storage unit 25 as a database for each distance. Therefore, it is not necessary to measure the white reference plate 7a every time the measurement of 7 is performed, and workability can be improved.
  • attention is not paid to a specific wavelength band in the spectral reflectance curve 31, but attention is paid to the waveform shape of the spectral reflectance curve 31 as a whole.
  • a degraded spectral reflectance curve having a waveform shape that matches or approximates the waveform shape of the spectral reflectance curve 31 is selected from a plurality of degraded spectral reflectance curves stored in the storage unit 25, and the selected degraded spectral reflectance is selected.
  • the salinity concentration and pH of the measurement object 7 are measured based on the rate curve. Therefore, even if salt damage and neutral deterioration occur at the same time and accurate salinity concentration and pH cannot be measured only with the reflectance in a specific wavelength band, the salinity concentration and pH of the measurement object 7 are reduced. Can be measured.
  • the magnitude of the salinity concentration and the presence or absence of neutralization can be determined from the reflectance in a specific wavelength band.
  • the spectral reflectance curve 31 and the degraded spectral reflectance curve need not be compared.

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Abstract

照射光を照射する投光光学系（６）と、測定対象物（７）で反射された反射照射光を分光して受光する受光光学系（８）と、前記測定対象物迄の距離を測定する距離計（４）と、異なる距離で白色基準板を測定した際の波長毎の受光強度を基に作成された複数の基準分光曲線を格納する記憶部（２５）と、制御演算部（２４）とを具備し、該制御演算部は、測定距離に対応した前記基準分光曲線に基づき、分光された前記反射照射光の波長毎の受光強度を求め、該受光強度を基に作成された測定分光曲線を補正し、分光反射率曲線を作成する。

Description

分光曲線取得装置及びコンクリート測定装置及び分光曲線取得方法及びコンクリート測定方法
　本発明は、非接触且つ非破壊でコンクリートの塩害や中性化に関する情報を取得する分光曲線取得装置及びコンクリート測定装置及び分光曲線取得方法及びコンクリート測定方法に関するものである。
　橋梁やトンネル等のインフラ構造物には、大量のコンクリートが用いられている。コンクリートは海水の飛来や凍結防止剤散布による塩害、大気中の二酸化炭素による中性化等により経年劣化する。従って、構造物の維持管理の為、定期的にコンクリート中の塩分濃度や中性化の進行を計測し、コンクリートの健全性を診断することが近年求められている。
　従来、コンクリートの経年劣化の測定では、測定対象の構造物から直接試験片を切出し、該試験片に対して各種試験を行うことで塩分濃度や中性化の進行等を測定し、測定対象のコンクリートの劣化度合いを診断する破壊検査を行っていた。然し乍ら、破壊検査の場合、構造物に損傷を与える為、繰返し測定を行うのは困難であった。
　又、非破壊でコンクリートの診断を行う方法として、コンクリートに近赤外光を照射し、コンクリートからの反射光を分光計測することでコンクリートの劣化度合いを診断する非破壊検査がある。
　然し乍ら、コンクリートを非接触で遠隔測定する場合、コンクリート迄の距離に応じて受光する分光の波形形状が大きく変わってしまう。この為、従来の遠隔測定では塩害や中性化を正確に測定することができないという問題があった。
　尚、特許文献１には、コンクリート面に近赤外線を照射した際の反射光を分光分析し、９００~１７００ｎｍの波長域から水酸化カルシウムの濃度を検出し、１７００~２５００ｎｍの波長域からＰＬＳ回帰分析法を用いたケモメトリックス手法を用いて塩化物イオンの濃度を検出し、水酸化カルシウムの濃度と塩化物イオンの濃度から中性化と塩害による劣化を診断するコンクリートの診断方法が開示されている。然し乍ら、特許文献１には、コンクリート面との距離や、距離により分光の波形形状が変化することについては何ら開示されていない。
特開２００８−１４７７９号公報
　本発明は、コンクリートを遠隔測定する場合でも、正確な塩害や中性化に関係する情報を取得する為の分光曲線を取得可能とする分光曲線取得装置及びコンクリート測定装置及び分光曲線取得方法及びコンクリート測定方法を提供するものである。
　本発明は、照射光を照射する投光光学系と、測定対象物で反射された反射照射光を分光して受光する受光光学系と、前記測定対象物迄の距離を測定する距離計と、異なる距離で白色基準板を測定した際の波長毎の受光強度を基に作成された複数の基準分光曲線を格納する記憶部と、制御演算部とを具備し、該制御演算部は、測定距離に対応した前記基準分光曲線に基づき、分光された前記反射照射光の波長毎の受光強度を求め、該受光強度を基に作成された測定分光曲線を補正し、分光反射率曲線を作成する分光曲線取得装置に係るものである。
　又本発明は、照射光を照射する投光光学系と、測定対象物で反射された反射照射光を分光して受光する受光光学系と、前記測定対象物迄の距離を測定する距離計と、異なる距離で白色基準板を測定した際の波長毎の受光強度を基に作成された複数の基準分光曲線を格納する記憶部と、制御演算部とを具備し、該制御演算部は、分光された前記反射照射光の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、該測定分光曲線を測定距離に対応した前記基準分光曲線に基づき補正して分光反射率曲線を作成し、該分光反射率曲線の波形形状に基づき、前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定するコンクリート測定装置に係るものである。
　又本発明は、前記制御演算部は、前記測定分光曲線と、測定距離に対応した前記基準分光曲線との受光強度の差分から演算された受光蓄積時間を補正情報として前記測定分光曲線を補正し、前記分光反射率曲線を作成するコンクリート測定装置に係るものである。
　又本発明は、前記記憶部に塩分濃度とｐＨが既知である試験片から作成された分光反射率曲線である複数の劣化分光反射率曲線が更に格納され、前記制御演算部は、前記複数の劣化分光反射率曲線の中から前記分光反射率曲線と波形形状が合致又は近似する劣化分光反射率曲線を選択し、選択された該劣化分光反射率曲線を基に前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定するコンクリート測定装置に係るものである。
　又本発明は、前記制御演算部は、前記分光反射率曲線に基づきＰＬＳ回帰分析法により前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定するコンクリート測定装置に係るものである。
　又本発明は、光源からの距離が異なる複数の位置で白色基準板をそれぞれ測定した際の波長毎の受光強度を基に複数の基準分光曲線を作成し、照射光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物からの反射照射光を分光して受光した際の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、前記光源から前記測定対象物迄の距離を測定し、測定された距離に基づいて対応する前記基準分光曲線を選択し、選択された該基準分光曲線と前記測定分光曲線とから求めた補正情報に基づき前記測定分光曲線を補正し、分光反射率曲線を作成する分光曲線取得方法に係るものである。
　又本発明は、照射光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物からの反射照射光を分光して受光した受光結果により前記測定対象物の塩害及び中性化に関する情報を測定するコンクリート測定方法であって、光源からの距離が異なる複数の位置で白色基準板をそれぞれ測定した際の波長毎の受光強度を基に複数の基準分光曲線を作成し、前記受光結果の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、前記光源から前記測定対象物迄の距離を測定し、測定された距離に基づいて前記基準分光曲線を選択し、選択された該基準分光曲線と前記測定分光曲線から求めた補正情報に基づき前記測定分光曲線を補正して分光反射率曲線を作成し、該分光反射率曲線の波形形状に基づき前記測定対象物の塩害及び中性化に関する情報を測定するコンクリート測定方法に係るものである。
　更に又本発明は、塩分濃度とｐＨが既知である複数の試験片を測定して取得した分光反射率曲線である複数の劣化分光反射率曲線を作成し、該複数の劣化分光反射率曲線の中から前記分光反射率曲線に対応する劣化分光反射率曲線を選択し、選択された該劣化分光反射率曲線を基に前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定するコンクリート測定方法に係るものである。
　本発明によれば、照射光を照射する投光光学系と、測定対象物で反射された反射照射光を分光して受光する受光光学系と、前記測定対象物迄の距離を測定する距離計と、異なる距離で白色基準板を測定した際の波長毎の受光強度を基に作成された複数の基準分光曲線を格納する記憶部と、制御演算部とを具備し、該制御演算部は、測定距離に対応した前記基準分光曲線に基づき、分光された前記反射照射光の波長毎の受光強度を求め、該受光強度を基に作成された測定分光曲線を補正し、分光反射率曲線を作成するので、測定距離に拘わらず、塩害と中性化に関する情報の測定に必要な分光反射率曲線を取得することができる。
　又本発明によれば、照射光を照射する投光光学系と、測定対象物で反射された反射照射光を分光して受光する受光光学系と、前記測定対象物迄の距離を測定する距離計と、異なる距離で白色基準板を測定した際の波長毎の受光強度を基に作成された複数の基準分光曲線を格納する記憶部と、制御演算部とを具備し、該制御演算部は、分光された前記反射照射光の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、該測定分光曲線を測定距離に対応した前記基準分光曲線に基づき補正して分光反射率曲線を作成し、該分光反射率曲線の波形形状に基づき、前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定するので、前記測定対象物との距離の変化により、前記測定分光曲線の波形形状が大きく変化する場合であっても正確な測定結果を得ることができ、安定した遠隔測定が可能となる。
　又本発明によれば、光源からの距離が異なる複数の位置で白色基準板をそれぞれ測定した際の波長毎の受光強度を基に複数の基準分光曲線を作成し、照射光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物からの反射照射光を分光して受光した際の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、前記光源から前記測定対象物迄の距離を測定し、測定された距離に基づいて対応する前記基準分光曲線を選択し、選択された該基準分光曲線と前記測定分光曲線とから求めた補正情報に基づき前記測定分光曲線を補正し、分光反射率曲線を作成するので、測定距離に拘わらず、塩害と中性化に関する情報の測定に必要な分光反射率曲線を取得することができる。
　更に又本発明によれば、照射光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物からの反射照射光を分光して受光した受光結果により前記測定対象物の塩害及び中性化に関する情報を測定するコンクリート測定方法であって、光源からの距離が異なる複数の位置で白色基準板をそれぞれ測定した際の波長毎の受光強度を基に複数の基準分光曲線を作成し、前記受光結果の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、前記光源から前記測定対象物迄の距離を測定し、測定された距離に基づいて前記基準分光曲線を選択し、選択された該基準分光曲線と前記測定分光曲線から求めた補正情報に基づき前記測定分光曲線を補正して分光反射率曲線を作成し、該分光反射率曲線の波形形状に基づき前記測定対象物の塩害及び中性化に関する情報を測定するので、前記測定対象物との距離の変化により、前記測定分光曲線の波形形状が大きく変化する場合であっても正確な測定結果を得ることができ、安定した測定が可能となる。
　図１は本発明の実施例に係る測定装置を示す斜視図である。
　図２は本発明の実施例に係る測定装置の投光光学系、受光光学系及び分光器を示す構成図である。
　図３は本発明の実施例に係る測定装置の制御系を示すブロック図である。
　図４（Ａ）は基準分光曲線を示すグラフであり、図４（Ｂ）は測定分光曲線を示すグラフである。
　図５は塩分濃度が異なる複数の分光反射率曲線を示すグラフである。
　図６（Ａ）は１次微分した前記分光反射率曲線を示すグラフであり、図６（Ｂ）は２次微分した前記分光反射率曲線を示すグラフである。
　図７はｐＨが異なる複数の分光反射率曲線を２次微分したグラフである。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
　先ず、図１、図２に於いて、本発明の実施例に係る測定装置１について説明する。
　該測定装置１は三脚２上に設置されている。前記測定装置１には分光計３が内蔵され、前記測定装置１の上面には距離計４が設けられている。尚、該距離計４は、前記測定装置１に内蔵されていてもよい。
　前記分光計３は、近赤外光を含む照射光を投光光軸５上に照射する投光光学系６を有すると共に、測定対象物７、例えば橋梁の脚部等のコンクリート構造物からの反射照射光を受光する受光光学系８を有している。
　前記投光光学系６は前記投光光軸５を有し、該投光光軸５上に光源９、リレーレンズ１１、ミラー１２、対物レンズ１３が設けられている。前記光源９からの照射光が前記リレーレンズ１１、前記対物レンズ１３を介して前記測定対象物７に照射される様になっている。
　前記受光光学系８は、前記投光光軸５上に設けられた前記ミラー１２を有している。更に、前記受光光学系８は、前記ミラー１２で分岐された受光光軸１４上に設けられた結像レンズ１５と、該結像レンズ１５の結像側に設けられた受光部１６とを有する。前記ミラー１２は、前記測定対象物７で反射された反射照射光の少なくとも一部を前記受光光軸１４上へと反射させる様になっている。
　前記受光部１６は、受光ファイバ１７、分光板１８、受光素子１９を有している。前記受光ファイバ１７の一端面は受光面であり、該受光面は前記結像レンズ１５の焦点位置に配置されている。又、前記受光ファイバ１７の射出端には集光器１７ａが設けられ、射出端からの反射照射光は該集光器１７ａにより平行光束とされ、前記分光板１８に入射される。更に、該分光板１８で反射された分光は前記受光素子１９によって受光される。該受光素子１９からの受光信号は後述する制御演算部２４に出力される。尚、前記分光板１８と前記受光素子１９とで分光器２１が構成される。
　前記光源９は、例えば近赤外光を含む照射光を発光するハロゲンランプである。フィラメント２２に通電することで、前記光源９は例えば劣化の状態が現れる９００ｎｍ~２５００ｎｍ程度の波長帯域の近赤外光を含む照射光を発光する。
　又、前記距離計４は、前記投光光軸５と平行な測距光軸２３上に測距光を射出し、前記測定対象物７で反射された反射測距光を受光することで、該測定対象物７迄の距離を測定できる様になっている。尚、前記測距光軸２３と前記投光光軸５との間の距離は既知となっている。
　次に、図３に於いて、前記測定装置１の制御系について説明する。
　該測定装置１は、前記測定対象物７迄の距離を測定する前記距離計４と、前記測定対象物７に照射光を照射する前記分光計３の前記投光光学系６と、前記測定対象物７からの反射照射光を受光する前記分光計３の前記受光光学系８と、ＣＰＵ等の前記制御演算部２４と、記憶部２５と、表示部２６と、操作部２７とを有している。
　前記記憶部２５は、例えばＨＤＤ、半導体メモリ等である。該記憶部２５には、前記距離計４に前記測定対象物７迄の距離を測定させる為の測距プログラム、前記測定対象物７からの反射照射光を基に分光データを取得する分光計測プログラム、分光データの各波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成する分光曲線作成プログラム、作成された測定分光曲線を測定された距離に対応する基準分光曲線（後述）を基に補正する補正プログラム、測定分光曲線と基準分光曲線を基に反射率を演算し分光反射率曲線を作成する分光反射率曲線作成プログラム、測定された距離に対応する複数の劣化分光反射率曲線（後述）と分光反射率曲線とを比較し、分光反射率曲線と波形形状が合致又は近似する劣化分光反射率曲線を選択する分光反射率曲線選択プログラム、選択された劣化分光反射率曲線に基づぎ前記測定対象物７の状態を測定する測定プログラム等のプログラムが格納されている。
　又、前記記憶部２５には、作成された分光反射率曲線を基に、例えばＰＬＳ回帰分析により塩分濃度やｐＨを演算し、劣化を判定する劣化判定プログラム等のプログラムが格納されている。
　又、前記記憶部２５には、作成された測定分光曲線、分光反射率曲線等が格納されると共に、予め作成された基準分光曲線や劣化分光反射率曲線等のデータが格納されている。
　前記表示部２６は、例えば前記測定装置１に設けられたモニタであり、前記測定対象物７の測定結果等が表示される。尚、前記表示部２６は、前記測定装置１に接続された外部モニタであってもよい。
　前記操作部２７は、例えば前記測定装置１に接続されたキーボードであり、測定の際の各種設定等が行える様になっている。尚、前記表示部２６をタッチパネルとし、該表示部２６と前記操作部２７とを兼用としてもよい。
　前記基準分光曲線は、前記測定装置１に正対させた白色基準板７ａを前記測定対象物７として測定した際の各波長毎の受光強度から作成された分光曲線となっている。前記測定装置１と前記白色基準板７ａとの距離を変更し、各距離毎に該白色基準板７ａを測定することで、各距離に対応した複数の基準分光曲線が取得される様になっている。
　又、前記劣化分光反射率曲線は、塩分濃度やｐＨが既知であるコンクリート、例えば試験片を前記測定対象物７として測定した際の分光反射率曲線となっている。塩分濃度、ｐＨが異なる複数の試験片を、それぞれについて前記測定装置１との距離を変更して測定することで、距離と塩分濃度とｐＨとが関連付けられた複数の劣化分光反射率曲線が取得される。尚、塩分濃度やｐＨの測定には、分光データを用いた測定や試験片の破壊検査による測定等、種々の手段が用いられる。
　次に、前記測定装置１を用いたコンクリート製の前記測定対象物７の測定について説明する。
　先ず、前記分光計３により、前記測定対象物７が分光計測される。前記光源９より前記投光光軸５上へと照射された照射光は、前記リレーレンズ１１、前記対物レンズ１３を透して前記測定対象物７へと照射される。
　該測定対象物７で反射された反射照射光の一部は、前記対物レンズ１３を透過した後、前記ミラー１２で前記受光光軸１４上へと反射され、前記結像レンズ１５で集光されて前記受光ファイバ１７の受光面に入射する。
　反射照射光は、前記受光ファイバ１７から放出される際に前記集光器１７ａによって平行光束とされ、前記分光板１８へと入射する。該分光板１８は、反射照射光を所定の波長を有する複数の分光へと分割して反射し、前記受光素子１９へ受光させる。
　又、前記分光計３の計測と並行して、前記距離計４が前記測距光軸２３上へと測距光を射出し、前記測定対象物７からの反射測距光が前記距離計４へと受光される。
　前記制御演算部２４は、反射測距光の受光情報に基づき測定対象物７迄の距離を演算し、又前記受光素子１９に受光された受光情報を基に分光データを取得する。前記制御演算部２４は、分光データを基に各波長毎の受光強度から測定分光曲線２９（図４（Ｂ）参照）を作成する。
　又、前記制御演算部２４は、前記測定対象物７迄の距離に基づき、測定距離に対応する基準分光曲線２８（図４（Ａ）参照）（測定距離に対応した基準分光曲線の変化の情報）を選択する。前記制御演算部２４は前記基準分光曲線２８を基に前記測定分光曲線２９を補正、標準化し、分光反射率曲線３１（図５参照）（基準の測定距離で測定したと仮定した場合に得られる前記測定分光曲線２９）を作成する。
　前記制御演算部２４は、前記分光反射率曲線３１の波形形状を基にＰＬＳ回帰分析法等により前記測定対象物７の塩害及び中性化に関する情報、即ち該測定対象物７の塩分濃度やｐＨを測定する。
　或は、前記制御演算部２４は、複数の劣化分光反射率曲線の中から前記分光反射率曲線３１と波形形状が合致又は近似する劣化分光反射率曲線を選択し、選択された劣化分光反射率曲線に基づき前記測定対象物７の塩害及び中性化に関する情報、即ち該測定対象物７の塩分濃度やｐＨを測定する。尚、近似する劣化分光反射率曲線が複数ある場合は、複数の劣化分光反射率曲線を平均化した副劣化分光反射率曲線を演算し、該副劣化分光反射率曲線に基づき、塩分濃度やｐＨを測定する。
　該測定対象物７の測定結果（診断結果）は、前記表示部２６に表示される。尚、前記分光反射率曲線３１を劣化分光反射率曲線と比較するかどうかは、測定の目的に応じて適宜設定される。
　以下、前記測定対象物７の測定の詳細について説明する。
　図４（Ａ）は、前記測定装置１と前記白色基準板７ａとの距離を２ｍ、３ｍ、４ｍとした場合に取得された、基準分光曲線２８ａ，２８ｂ，２８ｃをそれぞれ示している。又、図４（Ｂ）は、前記測定装置１と測定対象物７（コンクリート）との距離を２ｍ、３ｍ、４ｍとした場合に取得された、測定分光曲線２９ａ，２９ｂ，２９ｃをそれぞれ示している。尚、図４（Ａ）、図４（Ｂ）では、縦軸を反射照射光の受光強度のカウント数、横軸を波長（ｎｍ）としている。又、以下の説明では、前記基準分光曲線２８ａ，２８ｂ，２８ｃを総称して前記基準分光曲線２８、前記測定分光曲線２９ａ，２９ｂ，２９ｃを総称して前記測定分光曲線２９としている。
　図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示される様に、前記測定装置１と前記測定対象物７との距離が離れる程、前記測定装置１への受光強度が低下し、前記基準分光曲線２８、前記測定分光曲線２９の波形形状が変化している。又、前記測定装置１と前記測定対象物７との距離が同じであれば、受光強度に差はあっても、例えば前記基準分光曲線２８ａと前記測定分光曲線２９ａの様に、前記基準分光曲線２８と前記測定分光曲線２９の形状自体は似通ったものとなっている。
　ここで、受光強度が低下し、波形形状が変化すると、例えば同じ塩分濃度の前記測定対象物７であっても測定結果が変化する。従って、距離が異なっても同様の受光強度が得られる様、受光蓄積時間を変化させる必要がある。即ち、受光蓄積時間を補正情報として設定し、設定された補正情報に基づき前記測定分光曲線２９を補正する。
　補正情報を設定する際には、先ず前記測定分光曲線２９と対応する前記基準分光曲線２８を選択する。即ち、前記測定分光曲線２９と同じ距離で前記白色基準板７ａを測定し取得された前記基準分光曲線２８を選択し、選択された該基準分光曲線２８と前記測定分光曲線２９との差分を演算する。
　演算した差分を基に、該測定分光曲線２９を補正して前記基準分光曲線２８と同等の受光強度とする為の補正情報、即ち反射照射光を受光する受光蓄積時間を演算する。
　又、前記白色基準板７ａに照射光を照射した際に、反射照射光の受光強度が最大となるので、前記白色基準板７ａを測定した際の受光強度と演算した差分とを比較することで、各波長毎の前記白色基準板７ａに対するコンクリートの反射率を演算することができる。各波長毎の反射率と補正情報に基づき前記測定分光曲線２９を補正し標準化することで、該測定分光曲線２９から前記分光反射率曲線３１が作成される。
　図５は、縦軸を反射率、横軸を波長（ｎｍ）とした場合の、塩分濃度が既知である４つの試験片の分光反射率曲線３１ａ~３１ｄを示している。尚、前記分光反射率曲線３１ａは１立方メートル当たりの塩化物イオンの量が０ｋｇの試験片の分光反射率曲線を示し、前記分光反射率曲線３１ｂは１立方メートル当たりの塩化物イオンの量が５ｋｇの試験片の分光反射率曲線を示し、前記分光反射率曲線３１ｃは１立方メートル当たりの塩化物イオンの量が１０ｋｇの試験片の分光反射率曲線を示し、前記分光反射率曲線３１ｄは１立方メートル当たりの塩化物イオンの量が２０ｋｇの試験片の分光反射率曲線を示している。
　又、図６（Ａ）は、前記分光反射率曲線３１ａ~３１ｄを１次微分した分光反射率曲線３１ａ′~３１ｄ′を示し、図６（Ｂ）は前記分光反射率曲線３１ａ~３１ｄを２次微分した分光反射率曲線３１ａ′′~３１ｄ′′を示している。
　前記分光反射率曲線３１ａ~３１ｄを２次微分した前記分光反射率曲線３１ａ′′~３１ｄ′′では、２２６０ｎｍ付近の波長帯域に於いて、塩分濃度が高い程反射率が増加し、波形形状に顕著な差異が出ているのが分る。
　従って、前記測定対象物７の塩分濃度の測定は、前記分光反射率曲線３１を作成し、２２６０ｎｍ付近の波長帯域、例えば２２６６ｎｍに於ける反射率を求めることで測定することができる。
　又、図７は中性化が進行していない試験片Ａと試験片Ｂの分光反射率曲線３１ｅ，３１ｆ（図示せず）を２次微分した分光反射率曲線３１ｅ′′，３１ｆ′′（実線）と、試験片Ａと試験片Ｂを高濃度二酸化炭素環境下に安置する等により、中性化を進行させた場合の分光反射率曲線３１ｇ，３１ｈ（図示せず）を２次微分した分光反射率曲線３１ｇ′′，３１ｈ′′（破線）を示している。
　図７に示される様に、前記分光反射率曲線３１ｅ′′，３１ｆ′′と前記分光反射率曲線３１ｇ′′，３１ｈ′′とを比較すると、１４１０ｎｍ付近の波長帯域に於いて、中性化が進行することで反射率が低下しているのが分る。
　従って、前記測定対象物７の中性化の有無は、前記分光反射率曲線３１を作成し、１４１０ｎｍ付近の波長帯域に於ける反射率を求めることで測定することができる。
　尚、中性化が進行した場合、１４１０ｎｍ付近の波長帯域だけでなく、塩分濃度の変化により変化する波長帯域も変化することが分っている。即ち、中性化が進行していた場合には、２２６０ｎｍ付近の波長帯域の反射率だけでは、正確な塩分濃度を測定することはできない。
　本実施例では、予め塩分濃度とｐＨが既知である多数の試験片に対して測定が行われる。作成された試験片の前記分光反射率曲線３１が前記測定装置１との距離や塩分濃度、ｐＨと関連付けられた劣化分光反射率曲線として保存蓄積され、データベース化されて前記記憶部２５に格納されている。
　前記測定対象物７の状態を測定する際には、該測定対象物７の前記分光反射率曲線３１を作成した後、蓄積された劣化分光反射率曲線の中から前記分光反射率曲線３１と合致又は近似する劣化分光反射率曲線を選択する。又、選択された劣化分光反射率曲線と関連付けられた塩分濃度とｐＨとが、前記測定対象物７の塩害と中性化に関係する情報、即ち塩分濃度とｐＨとして出力される。
　前記分光反射率曲線３１と劣化分光反射率曲線とが合致又は近似しているかどうかは、例えば２つの曲線全体の相関係数を求める、或は予め設定された波長範囲の相関係数を求める等により判断することができる。
　又、求めた相関係数の値に基づき、前記測定対象物７の塩分濃度やｐＨを推定値として出力してもよい。
　上述の様に、本実施例では、反射照射光の受光蓄積時間を補正情報として、該補正情報に基づき前記測定装置１と前記測定対象物７との距離に応じて、得られた前記測定分光曲線２９を補正している。
　従って、前記測定装置１と前記測定対象物７との距離が変化し、前記測定分光曲線２９の波形形状が大きく変化する場合であっても、同等の前記分光反射率曲線３１を得ることができる。即ち、測定距離に拘わらず、塩分濃度、ｐＨの測定に必要な分光反射率曲線を取得することが可能となる。又、該分光反射率曲線３１を用いることで、距離に拘わらず正確な測定結果を得ることができ、安定した遠隔測定が可能となる。
　又、前記白色基準板７ａを異なる距離で複数回測定し、複数の前記基準分光曲線２８を予め作成し、距離毎にデータベース化されて前記記憶部２５に格納されているので、前記測定対象物７の測定の度に前記白色基準板７ａの測定を行う必要がなく、作業性を向上させることができる。
　又、本実施例では、前記分光反射率曲線３１の中の特定の波長帯域に着目するのではなく、該分光反射率曲線３１全体の波形形状に着目している。該分光反射率曲線３１の波形形状と合致又は近似する波形形状を有する劣化分光反射率曲線を、前記記憶部２５に格納された複数の劣化分光反射率曲線から選択し、選択された劣化分光反射率曲線を基に前記測定対象物７の塩分濃度やｐＨを測定している。
　従って、塩害と中性劣化とが同時に発生し、特定の波長帯域の反射率だけでは正確な塩分濃度やｐＨが測定できない様な場合であっても、前記測定対象物７の塩分濃度やｐＨを測定することができる。
　尚、前記分光反射率曲線３１だけでは、正確な塩分濃度やｐＨの測定はできないが、塩分濃度の大小や中性化の有無については特定の波長帯域の反射率により判断可能であるので、正確な測定値を必要としない場合、例えば単に補強箇所の順番のみを決める様な場合では、前記分光反射率曲線３１と劣化分光反射率曲線との比較は行わなくてもよい。
　１　　　　測定装置
　３　　　　分光計
　４　　　　距離計
　６　　　　投光光学系
　７　　　　測定対象物
　８　　　　受光光学系
　９　　　　光源
　１６　　　受光部
　２４　　　制御演算部
　２５　　　記憶部
　２８　　　基準分光曲線
　２９　　　測定分光曲線
　３１　　　分光反射率曲線

Claims (8)

  1. 　照射光を照射する投光光学系と、測定対象物で反射された反射照射光を分光して受光する受光光学系と、前記測定対象物迄の距離を測定する距離計と、異なる距離で白色基準板を測定した際の波長毎の受光強度を基に作成された複数の基準分光曲線を格納する記憶部と、制御演算部とを具備し、該制御演算部は、測定距離に対応した前記基準分光曲線に基づき、分光された前記反射照射光の波長毎の受光強度を求め、該受光強度を基に作成された測定分光曲線を補正し、分光反射率曲線を作成する分光曲線取得装置。
  2. 　照射光を照射する投光光学系と、測定対象物で反射された反射照射光を分光して受光する受光光学系と、前記測定対象物迄の距離を測定する距離計と、異なる距離で白色基準板を測定した際の波長毎の受光強度を基に作成された複数の基準分光曲線を格納する記憶部と、制御演算部とを具備し、該制御演算部は、分光された前記反射照射光の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、該測定分光曲線を測定距離に対応した前記基準分光曲線に基づき補正して分光反射率曲線を作成し、該分光反射率曲線の波形形状に基づき、前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定するコンクリート測定装置。
  3. 　前記制御演算部は、前記測定分光曲線と、測定距離に対応した前記基準分光曲線との受光強度の差分から演算された受光蓄積時間を補正情報として前記測定分光曲線を補正し、前記分光反射率曲線を作成する請求項２のコンクリート測定装置。
  4. 　前記記憶部に塩分濃度とｐＨが既知である試験片から作成された分光反射率曲線である複数の劣化分光反射率曲線が更に格納され、前記制御演算部は、前記複数の劣化分光反射率曲線の中から前記分光反射率曲線と波形形状が合致又は近似する劣化分光反射率曲線を選択し、選択された該劣化分光反射率曲線を基に前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定する請求項２又は請求項３のコンクリート測定装置。
  5. 　前記制御演算部は、前記分光反射率曲線に基づきＰＬＳ回帰分析法により前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定する請求項２又は請求項３のコンクリート測定装置。
  6. 　光源からの距離が異なる複数の位置で白色基準板をそれぞれ測定した際の波長毎の受光強度を基に複数の基準分光曲線を作成し、照射光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物からの反射照射光を分光して受光した際の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、前記光源から前記測定対象物迄の距離を測定し、測定された距離に基づいて対応する前記基準分光曲線を選択し、選択された該基準分光曲線と前記測定分光曲線とから求めた補正情報に基づき前記測定分光曲線を補正し、分光反射率曲線を作成する分光曲線取得方法。
  7. 　照射光を測定対象物に向けて照射し、該測定対象物からの反射照射光を分光して受光した受光結果により前記測定対象物の塩害及び中性化に関する情報を測定するコンクリート測定方法であって、光源からの距離が異なる複数の位置で白色基準板をそれぞれ測定した際の波長毎の受光強度を基に複数の基準分光曲線を作成し、前記受光結果の波長毎の受光強度を基に測定分光曲線を作成し、前記光源から前記測定対象物迄の距離を測定し、測定された距離に基づいて前記基準分光曲線を選択し、選択された該基準分光曲線と前記測定分光曲線から求めた補正情報に基づぎ前記測定分光曲線を補正して分光反射率曲線を作成し、該分光反射率曲線の波形形状に基づき前記測定対象物の塩害及び中性化に関する情報を測定するコンクリート測定方法。
  8. 　塩分濃度とｐＨが既知である複数の試験片を測定して取得した分光反射率曲線である複数の劣化分光反射率曲線を作成し、該複数の劣化分光反射率曲線の中から前記分光反射率曲線に対応する劣化分光反射率曲線を選択し、選択された該劣化分光反射率曲線を基に前記測定対象物の塩害と中性化に関係する情報を測定する請求項７のコンクリート測定方法。
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