WO2018168219A1 - 位置標定システム、位置標定方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

位置標定システム、位置標定方法及びコンピュータプログラム Download PDF

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elastic wave
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Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a position location system, a position location method, and a computer program. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-053736 filed in Japan on March 17, 2017, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • AE Acoustic Emission
  • AE is an elastic wave generated with the progress of fatigue cracks in the material.
  • AE electrostic Emission
  • an elastic wave is detected as an AE signal (voltage signal) by an AE sensor using a piezoelectric element.
  • the AE signal is detected as an indication before material breakage occurs. Therefore, the occurrence frequency and signal intensity of the AE signal are useful as an index representing the soundness of the material. For this reason, research is being conducted on techniques for detecting signs of deterioration of structures by the AE method.
  • the position of the oscillation source of the elastic wave is often determined using the signal arrival time difference to a plurality of sensors. Specifying the position of the oscillation source of the acoustic wave leads to the identification of the damaged part and has an important meaning.
  • the position of the AE source position it is necessary to know the propagation velocity of the elastic wave in advance. Unlike the sound velocity in the air, the velocity of the elastic wave propagating in the solid depends on the internal structure. Some materials have anisotropy, and it is extremely difficult to know the exact speed.
  • a position location method using a sound source is known. However, with this method, the detection resolution varies greatly depending on the direction of arrival. Also, depending on the direction, a so-called dead zone is generated in which the elastic wave cannot be detected completely.
  • the measurement range may be limited.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a position locating system, a position locating method, and a computer program capable of expanding the measurement range of an elastic wave without being affected by the dead zone.
  • the position locating system includes a plurality of sensors, a time measuring unit, an angle calculating unit, and a position locating unit.
  • the plurality of sensors are arranged at a predetermined sensor interval.
  • the time measuring unit measures a time difference when the elastic wave reaches the plurality of sensors.
  • the angle calculation unit calculates an incident angle at which the elastic wave is incident on the plurality of sensors based on the time difference.
  • the position locating unit locates the generation source of the elastic wave based on the incident angle.
  • the predetermined sensor interval is a distance based on the acoustic velocity of an elastic wave propagating through the structure in which the plurality of sensors are arranged and the frequency characteristics of the sensor.
  • summary of the conventional location method of the transmission source of an elastic wave The figure for demonstrating the outline
  • the figure for demonstrating the basic concept of the vector sensing in a vector sensing unit The figure for demonstrating the basic concept of the vector sensing in a vector sensing unit.
  • FIG. 1A is a diagram for explaining an outline of a conventional method for locating an elastic wave transmission source.
  • FIG. 1B is a diagram for explaining an overview of a method of locating an elastic wave transmission source in the present embodiment.
  • the conventional position locating method a plurality of sensors 1-1 to 1-4 are arranged so as to surround a target for position locating. Then, the position of the elastic wave transmission source is determined based on the arrival time difference to each of the sensors 1-1 to 1-4.
  • the conventional position locating method strict time synchronization between sensors is required, and a signal processing unit that processes sensor signals must be wired.
  • the conventional position locating method requires accurate propagation velocity information.
  • vector sensing unit 10-1 to 10-N units in which sensors are arranged close to each other (hereinafter referred to as “vector sensing unit”) 10-1 to 10-N (N is an integer of 2 or more) Is used to detect the direction of the elastic wave, and the position of the elastic wave transmission source is determined based on the angles (for example, ⁇ a and ⁇ b) detected by each of the plurality of vector sensing units.
  • FIGS. 2 and 3 are diagrams for explaining the basic concept of vector sensing in the vector sensing unit.
  • the elastic wave 3 has an arbitrary angle ⁇ with respect to a line segment 2 connecting the sensors S1 and S2. S1 and sensor S2 are reached. At this time, the distance from each sensor S1 and sensor S2 to the elastic wave transmission source is l, and the sensor interval is d ( ⁇ l).
  • the sensor interval d needs to be arranged so as to satisfy d ⁇ r max when assuming a measurement range within a circle having a radius r max centering on the unit (sensor S1 and sensor S2 in FIG. 2). . Furthermore, a range having a radius r min or more around the unit can be set as the measurement range. In this case, by setting d ⁇ r min ⁇ r max , r min ⁇ l ⁇ r max , D ⁇ l.
  • the sensor interval d is preferably smaller than the assumed elastic wave wavelength ⁇ . That is, by arranging the sensor S1 and the sensor S2 so that d ⁇ , the elastic waves incident on the sensors S1 and S2 can be regarded as homogeneous.
  • the velocity v of the elastic wave depends on the physical property value specific to the material, and is about 3000 to 6000 m / s for a metal.
  • naturally occurring elastic wave signals generally include a wide frequency range, but in order to remove noise, a band-pass filter is formed in the electric circuit that processes the sensor's own frequency characteristics and sensor signals.
  • the frequency to be observed can be selected.
  • the frequency to be observed is selected depending on the material, such as 150 kHz for a metal and 30 kHz for a concrete structure.
  • Time difference t 12 where the elastic wave reaches the two sensors S1 and S2, using the velocity v of the acoustic wave, can be expressed as Equation 1.
  • the incident angle ⁇ can be obtained by transforming Equation 1 into Equation 2.
  • the incident angle ⁇ can be obtained as in the following equations 3 to 5, and depends on the propagation velocity v of the elastic wave 3. Instead, it can be obtained only by the ratio of the time differences t 12 and t 13 between the sensors.
  • FIG. 4 is a diagram showing an image of a dead zone region when three sensors are arranged. As shown in FIG. 4, when the three sensors S1, S2 and S3 are arranged so that the straight line connecting the sensors is orthogonal, the region R on the extension line of the line connecting the sensors S1, S2 and S3 is It becomes a dead zone and the angle cannot be determined accurately.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement example of sensors in the vector sensing unit 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the sensors 11-1 to 11-4 in the vector sensing unit 10 according to the present embodiment are arranged at a total of four locations: three apexes of an equilateral triangle and one center of gravity. ing.
  • the line segments connecting the sensors and the extended lines of the line segments all intersect at an angle of at least 30 °, and the dead zone can be eliminated by combining any of the sensors.
  • the arrangement interval d of each of the sensors 11-1 to 11-4 in the vector sensing unit 10 is such that the propagation velocity v of the elastic wave, the frequency characteristics of the sensor, and the electronic circuit that processes the electrical signal output from the sensor. The relationship of d ⁇ v / f is satisfied using the observation target frequency f determined by the composite characteristics.
  • FIG. 6A, 6B, and 6C are diagrams illustrating examples of detection ranges in the arrangement of sensors in the vector sensing unit 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 6A shows a detection range when the sensors 11-2, 11-3, and 11-4 are used.
  • a region surrounded by a triangular dotted line (hatched region) is a detection range.
  • FIG. 6B shows a detection range when the sensors 11-1, 11-2, and 11-4 are used.
  • FIG. 6B a region surrounded by a triangular dotted line (hatched region) is a detection range.
  • FIG. 6C shows a detection range when the sensors 11-1, 11-2, and 11-3 are used.
  • FIG. 6A shows a detection range when the sensors 11-2, 11-3, and 11-4 are used.
  • a region surrounded by a triangular dotted line is a detection range.
  • FIG. 6C shows a detection range when the sensors 11-1, 11-2, and 11-3 are used.
  • a region (hatched region) surrounded by a triangular dotted line is a detection range.
  • FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of detection resolution in the present embodiment.
  • the horizontal axis represents the angular resolution
  • the vertical axis represents the required time.
  • the sensor interval d is 10 mm
  • the elastic wave velocity v is 4000 m / s
  • the incident angle ⁇ is around 30 °. In this case, it can be seen that a change of approximately 20 nanoseconds occurs at an angle of 1 °.
  • FIG. 8 is a diagram showing a system configuration of the position location system 100 in the present embodiment.
  • the position location system 100 includes a plurality of vector sensing units 10-1 to 10-2 and a server 20.
  • FIG. 8 shows an example in which location is determined by two vector sensing units 10-1 to 10-2.
  • the vector sensing units 10-1 to 10-N are referred to as the vector sensing unit 10 unless otherwise distinguished.
  • the position location system 100 may include three or more vector sensing units 10.
  • an AE sensor is described as an example of the sensor in the vector sensing unit 10, but an acceleration sensor may be used instead of the AE sensor.
  • the vector sensing unit 10 is adhered to the surface of the structure to be evaluated for deterioration with an adhesive or the like.
  • the vector sensing unit 10 has a wireless transmission function, and includes information related to the arrival time of elastic waves (hereinafter referred to as “arrival time information”), information related to an incident angle (hereinafter referred to as “incident angle information”), and the server 20.
  • Arriv time information information related to the arrival time of elastic waves
  • incident angle information information related to an incident angle
  • the server 20 extracts an event from the arrival time information.
  • An event represents a certain elastic wave generation event that has occurred in a structure. When one event occurs with the occurrence of a crack in the structure, the vector sensing unit 10 detects an elastic wave at approximately the same time.
  • the position of the elastic wave transmission source is determined.
  • the coordinate information of each vector sensing unit 10 is stored in advance by the server 20.
  • the same event represents an event whose arrival time is within a predetermined time window.
  • the server 20 has a straight line 30 extending in the direction of the incident angle ⁇ a starting from the coordinate position Pa of the vector sensing unit 10-1, and a direction of the incident angle ⁇ b starting from the coordinate position Pb of the vector sensing unit 10-2.
  • the crossing point with the straight line 31 extending to is defined as the orientation position of the elastic wave transmission source.
  • the angle information includes an angle error corresponding to the detectable time resolution, and the orientation position detected by one vector sensing unit 10 is not a straight line but an area having a fan-like width. It is. Therefore, as shown in FIG. 8, the intersection of the two fan-shaped regions (the shaded portion in the image 32 in FIG. 8) is actually the location of the elastic wave source. The area of this shaded part can also be used as an index indicating the uncertainty of orientation.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a functional configuration of the vector sensing unit 10.
  • the vector sensing unit 10 includes a plurality of AE sensors 11, a plurality of power amplifiers 12, a plurality of BPFs 13, a plurality of trigger generation units 14, a time measurement unit 15, an angle calculation unit 16, and a wireless transmission unit 17. Is provided.
  • the AE sensor 11 in the vector sensing unit 10 is arranged so that straight lines connecting the sensors do not become parallel as shown in FIG.
  • a power amplifier 12 is connected to each AE sensor 11.
  • the AE sensor 11 detects elastic waves generated from the structure.
  • the AE sensor 11 includes a piezoelectric element, detects an elastic wave generated from the structure, and converts the detected elastic wave into a voltage signal (AE source signal).
  • the AE sensor 11 outputs an AE source signal to the power amplifier 12.
  • the power amplifier 12 amplifies the AE source signal output from the AE sensor 11.
  • the BPF 13 is a bandpass filter that removes noise outside the measurement band.
  • the BPF 13 removes noise outside the measurement band from the AE source signal amplified by the power amplifier 12.
  • the trigger generation unit 14 detects the arrival of a signal and outputs a trigger.
  • the time measurement unit 15 measures the time difference between the times when the elastic waves reach the AE sensors 11. For example, the time measuring unit 15 sets the logical sum of four trigger signals as a start trigger and the four trigger signals as stop trigger 1 to stop trigger 4, respectively, measures the time from the start trigger to the stop trigger, and outputs the measurement result. It outputs to the angle calculation part 16 as time information.
  • the angle calculation unit 16 calculates the incident angle of the elastic wave incident on each AE sensor 11 based on the time information output from the time measurement unit 15.
  • the wireless transmission unit 17 wirelessly transmits the calculated incident angle information of the elastic wave to the server 20.
  • the wireless transmission unit 17 adds identification information for identifying the vector sensing unit 10 to the incident angle information and transmits the incident information to the server 20.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the time measurement unit 15.
  • a Time-To-Digital Converter is used as an example of the time measurement unit 15.
  • the time measurement part 15 is a structure which can measure the time difference of the arrival time of an elastic wave, what kind of structure may be sufficient as it.
  • the Time-To-Digital Converter there is a method of taking a logical sum of a start pulse and a stop pulse that have passed through a plurality of stages of logic gates. In this method, the time difference is measured by the product of the number of delay gates whose output has changed and the delay time per gate.
  • the delay time per gate is on the order of, for example, about 10 ps, and highly accurate time difference measurement is possible.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating a functional configuration of the server 20.
  • the server 20 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, and the like connected by a bus, and executes a position location program.
  • the server 20 functions as an apparatus including the communication unit 21, the control unit 22, the angle information storage unit 23, the event extraction unit 24, the position location unit 25, and the display unit 26. All or some of the functions of the server 20 may be realized by using hardware such as an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), or a field programmable gate array (FPGA).
  • ASIC application specific integrated circuit
  • PLD programmable logic device
  • FPGA field programmable gate array
  • the position location program may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium is, for example, a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in the computer system. Further, the position location program may be transmitted / received via a telecommunication line.
  • the communication unit 21 receives incident angle information transmitted from the vector sensing unit 10.
  • the control unit 22 controls each functional unit of the server 20.
  • the control unit 22 causes the angle information storage unit 23 to store incident angle information received by the communication unit 21.
  • the angle information storage unit 23 is configured using a storage device such as a magnetic hard disk device or a semiconductor storage device.
  • the angle information storage unit 23 stores incident angle information.
  • the angle information storage unit 23 may be a volatile memory such as a memory.
  • the event extraction unit 24 extracts incident angle information generated by a single event from the incident angle information stored in the angle information storage unit 23.
  • the position locator 25 performs position locating based on the extracted incident angle information, and specifies the position of the elastic wave generation source.
  • the display unit 26 is an image display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence) display.
  • the display unit 26 displays the position information of the elastic wave generation source specified by the position locating unit 25.
  • the display unit 26 may be an interface for connecting the image display device to the communication device 10. In this case, the display unit 26 generates a video signal for displaying the position information of the elastic wave generation source, and outputs the video signal to an image display device connected to the display unit 26.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the processing flow of the server 20.
  • the communication unit 21 receives the incident angle information transmitted from the vector sensing unit 10 (step S101).
  • the communication unit 21 outputs the received incident angle information to the control unit 22.
  • the control unit 22 stores the incident angle information output from the communication unit 21 in the angle information storage unit 23 (step S102).
  • the control unit 22 stores the incident angle information in the angle information storage unit 23 for each identification information of the vector sensing unit 10.
  • the communication unit 21 and the control unit 22 repeatedly execute the processes of steps S101 and S102 every time they are transmitted from the vector sensing unit 10.
  • the event extraction unit 24 extracts incident angle information generated by a single event from the incident angle information stored in the angle information storage unit 23.
  • the event extraction unit 24 provides a predetermined time window, and extracts all incident angle information whose arrival time is within the range of the time window as incident angle information in a single event (step S103).
  • the event extraction unit 24 outputs the extracted incident angle information to the position location unit 25.
  • the position locating unit 25 performs position locating based on the output incident angle information (step S104). For example, when the output incident angle information is incident angle information transmitted from one vector sensing unit 10, the position locating unit 25 includes coordinate information of the vector sensing unit 10 that is the transmission source of incident angle information, The direction in which the elastic wave generation source is located is determined based on the incident angle information.
  • the position locator 25 determines the position of the elastic wave generation source by the method described with reference to FIG. To do. Thereafter, the position location unit 25 outputs the location result to the display unit 26.
  • the display unit 26 displays the orientation result (step S105). For example, the display unit 26 may display the position of the elastic wave generation source in coordinates, may be displayed on a map, or may be displayed by other methods.
  • the position locating system 100 configured as described above, using the vector sensing unit 10 including a plurality of AE sensors 11, the time difference of the time when the elastic wave reaches each AE sensor 11 is measured and measured.
  • the incident angle of the elastic wave is calculated from the time difference, and the generation source of the elastic wave is determined from the calculated incident angle.
  • the plurality of AE sensors 11 are arranged so that straight lines connecting the AE sensors 11 do not become parallel. Thereby, a wide range (for example, 360 °) can be set as the measurement range without being affected by the dead zone.
  • the measurement range can be easily expanded by using a plurality of vector sensing units 10. Therefore, it is possible to expand the elastic wave measurement range without being affected by the dead zone.
  • FIG. 13A is a diagram illustrating a configuration of a conventional position location.
  • FIG. 13B is a diagram showing a configuration of position location in the present embodiment.
  • the conventional position location configuration it is necessary to surround the measurement target range with at least three sensors 1-1 to 1-3, and strict time synchronization between the sensors is necessary. Connection by was required.
  • an accurate value for the propagation speed is required. Unlike the speed of sound in air, the speed of elastic waves propagating in a solid depends on the internal structure, so there are large variations. Depending on the material, there are things with anisotropy, and it is difficult to accurately determine the speed of sound. was there.
  • the position of the plane can be determined, and the measurement range is larger than that in the conventional method shown in FIG. 13A. It can be widened. Furthermore, the measurement range can be expanded simply by adding the vector sensing unit 10. In addition, since the position location result does not depend on the propagation speed, no prior speed information is required in principle. In addition, since the time accuracy between the vector sensing units 10 does not depend on the position location accuracy, the time synchronization accuracy can be greatly relaxed. As a result, the required time synchronization accuracy is alleviated, which facilitates wireless transmission in units of vector sensing units 10.
  • the vector sensing unit 10 may be configured not to include the angle calculation unit 16 and to transmit only the time difference information to the server 20.
  • the server 20 further includes an angle calculation unit.
  • the processing of the angle calculation unit is the same as that of the angle calculation unit 16.
  • the server 20 may be configured to synchronize each vector sensing unit 10 by transmitting a reference time signal to each vector sensing unit 10.
  • the control unit 22 controls the communication unit 21 to transmit a reference time signal including a reference time to each vector sensing unit 10.
  • Each vector sensing unit 10 updates the time of its own unit based on the received reference time signal. Thereby, the extraction of the incident angle information in the server 20 can be performed accurately.
  • FIG. 14A is a diagram illustrating an arrangement example in the case where the position location system 100 includes three vector sensing units 10.
  • FIG. 14B is a diagram illustrating an example of arrangement candidates in the case where the position location system 100 includes four or more vector sensing units 10.
  • the vector sensing unit 10 is positioned at the apex of a substantially equilateral triangle as shown in FIG. 14B. It is good to arrange.
  • the length of one side of the substantially equilateral triangle is a distance determined from the distance attenuation characteristic of the elastic wave, and can be set to 1 m, for example.
  • the vector sensing unit 10 When enlarging the target area for degradation evaluation, the vector sensing unit 10 is newly arranged at the position of the apex of a substantially equilateral triangle having one side of a line segment connecting two of the already installed vector sensing units 10.
  • a substantially equilateral triangle is generally an equilateral triangle, and the apex angle does not need to be strictly 60 °. If the apex angle is in the range of 45 ° to 75 °, the effect is obtained. It is done.
  • the position locating system includes a plurality of sensors, a time measuring unit, an angle calculating unit, and a position locating unit.
  • the plurality of sensors are arranged at distance intervals based on the acoustic velocity of elastic waves propagating inside the structure and the frequency characteristics of the sensors.
  • the time measurement unit measures the time difference when the elastic wave reaches the plurality of sensors.
  • the angle calculation unit calculates an incident angle at which the elastic wave is incident on the plurality of sensors based on the time difference.
  • the position locator determines the source of the elastic wave based on the incident angle.

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Abstract

実施形態の位置標定システムは、複数のセンサと、時間計測部と、角度算出部と、位置標定部とを持つ。複数のセンサは、所定のセンサ間隔で配置される。時間計測部は、前記複数のセンサへ弾性波が到達した時刻差を計測する。角度算出部は、前記時刻差に基づいて、前記弾性波が前記複数のセンサに対して入射した入射角度を算出する。位置標定部は、前記入射角度に基づいて、前記弾性波の発生源を標定する。前記所定のセンサ間隔は、前記複数のセンサが配置されている構造物内部を伝搬する弾性波の音速と、前記センサの周波数特性とに基づいた距離である。

Description

位置標定システム、位置標定方法及びコンピュータプログラム
　本発明の実施形態は、位置標定システム、位置標定方法及びコンピュータプログラムに関する。
　本願は、２０１７年３月１７日に、日本に出願された特願２０１７－０５３７３６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年、高度経済成長期に建設された橋梁等の構造物の老朽化に伴う問題が顕在化してきている。万が一にも構造物に事故が生じた場合の損害は計り知れないため、従来から構造物の状態を監視するための技術が提案されている。例えば、内部亀裂の発生、又は、内部亀裂の進展に伴い発生する弾性波を、高感度センサにより検出するＡＥ（Acoustic Emission:アコースティック・エミッション）方式により、構造物の損傷を検出する技術が提案されている。ＡＥは、材料の疲労亀裂の進展に伴い発生する弾性波である。ＡＥ方式では、圧電素子を利用したＡＥセンサにより弾性波をＡＥ信号（電圧信号）として検出する。ＡＥ信号は、材料の破断が生じる前の兆候として検出される。したがって、ＡＥ信号の発生頻度および信号強度は、材料の健全性を表す指標として有用である。そのため、ＡＥ方式によって構造物の劣化の予兆を検出する技術の研究が行われている。
　ＡＥ信号を利用した損傷評価方法の一つとして、複数のセンサへの信号到達時刻差を用いた弾性波の発振源位置の標定がしばしば行われる。弾性波の発振源位置を特定することは、損傷個所の特定につながり、重要な意味を持つ。ＡＥ源位置の標定を行うためには、弾性波の伝搬速度を事前に知る必要があるが、空気中の音速と異なり、固体中を伝搬する弾性波の速度は内部構造に依存する上に、材料によっては異方性を有するものもあり、正確な速度を知ることは極めて困難である。このような課題を解決する手段として、音源による位置標定法が知られている。しかしながら、この方法では、到来する方向によって検出分解能が大きく変化してしまう。また、方向によっては完全に弾性波を検出できなくなる、所謂不感帯を生じてしまう。このように、従来の方法では、方向の検出可能な範囲が限られてしまうため、計測範囲が限られてしまう場合があった。
国際公開第２０１５／１１９４９８号
　本発明が解決しようとする課題は、不感帯の影響を受けずに弾性波の計測範囲を拡大することができる位置標定システム、位置標定方法及びコンピュータプログラムを提供することである。
　実施形態の位置標定システムは、複数のセンサと、時間計測部と、角度算出部と、位置標定部とを持つ。複数のセンサは、所定のセンサ間隔で配置される。時間計測部は、前記複数のセンサへ弾性波が到達した時刻差を計測する。角度算出部は、前記時刻差に基づいて、前記弾性波が前記複数のセンサに対して入射した入射角度を算出する。位置標定部は、前記入射角度に基づいて、前記弾性波の発生源を標定する。前記所定のセンサ間隔は、前記複数のセンサが配置されている構造物内部を伝搬する弾性波の音速と、前記センサの周波数特性とに基づいた距離である。
従来の弾性波の発信源の位置標定の方法の概要を説明するための図。 本実施形態における弾性波の発信源の位置標定の方法の概要を説明するための図。 ベクトルセンシングユニットにおけるベクトルセンシングの基本概念を説明するための図。 ベクトルセンシングユニットにおけるベクトルセンシングの基本概念を説明するための図。 ３つのセンサを配置した場合の不感帯の領域のイメージを示す図。 実施形態におけるベクトルセンシングユニット内のセンサの配置例を示す図。 本実施形態におけるベクトルセンシングユニット内のセンサの配置における検出範囲の例を示す図。 本実施形態におけるベクトルセンシングユニット内のセンサの配置における検出範囲の例を示す図。 本実施形態におけるベクトルセンシングユニット内のセンサの配置における検出範囲の例を示す図。 本実施形態における検出分解能のシミュレーション結果を表す図。 本実施形態における位置標定システムのシステム構成を示す図。 ベクトルセンシングユニットの機能構成を表すブロック図。 時間計測部の一例を示す図。 サーバの機能構成を表すブロック図。 サーバの処理の流れを示すフローチャート。 従来の位置標定の構成を示す図。 本実施形態における位置標定の構成を示す図。 位置標定システムがベクトルセンシングユニットを３つ備えた場合の配置例を示す図。 位置標定システムがベクトルセンシングユニットを４つ以上備える場合の配置候補の例を示す図。
　以下、実施形態の位置標定システム、位置標定方法及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。
（概要）
　まず、概要について説明する。
　図１Ａ及び図１Ｂを用いて、従来の弾性波の発信源の位置標定の方法と、本実施形態における弾性波の発信源の位置標定の方法との概要を説明する。図１Ａは従来の弾性波の発信源の位置標定の方法の概要を説明するための図である。図１Ｂは本実施形態における弾性波の発信源の位置標定の方法の概要を説明するための図である。
　図１Ａに示すように従来の位置標定の方法では、複数のセンサ１－１～センサ１－４が位置標定を行う対象を囲むように配置される。そして、各センサ１－１～センサ１－４への到達時刻差に基づいて弾性波の発信源の位置の標定が行われていた。従来の位置標定の方法では、センサ間の厳密な時刻同期が必要で、センサからセンサ信号を処理する信号処理部までは有線接続でなければならない。また、従来の位置標定の方法では、正確な伝搬速度の情報が必要であった。
　それに対し、図１Ｂに示すように本実施形態における位置標定の方法では、センサを近接配置したユニット（以下「ベクトルセンシングユニット」という。）１０－１～１０－Ｎ（Ｎは２以上の整数）を用いて、弾性波の方向を検知し、複数のベクトルセンシングユニットそれぞれで検知した角度（例えば、θａ、θｂ）に基づいて弾性波の発信源の位置を標定する。
　ここで、図２及び図３を用いて、本実施形態で使用するベクトルセンシングユニットにおけるベクトルセンシングの基本概念について説明する。図２及び図３は、ベクトルセンシングユニットにおけるベクトルセンシングの基本概念を説明するための図である。
　まず、図２に示すように複数のセンサＳ１と、センサＳ２とを近接すると、センサＳ１と、センサＳ２とを結ぶ線分２に対して、弾性波３は任意の角度θを伴って各センサＳ１及びセンサＳ２に到達する。このとき、各センサＳ１及びセンサＳ２から弾性波の発信源までの距離をｌ、センサ間隔をｄ（＜＜ｌ）とする。
　センサ間隔ｄは、ユニット（図２では、センサＳ１と、センサＳ２）を中心とする半径ｒｍａｘの円内を計測範囲と想定する場合、ｄ＜＜ｒｍａｘとなるように配置する必要がある。さらに、ユニットを中心とする半径ｒｍｉｎ以上の範囲を計測範囲と設定することができ、その場合には、ｄ＜＜ｒｍｉｎ＜＜ｒｍａｘとすることで、ｒｍｉｎ＜ｌ＜ｒｍａｘより、ｄ＜＜ｌを担保することができる。
　さらに、近接配置する複数のセンサには可能な限り同質の弾性波が入力されることが望ましいが、実際の弾性波は、その振動の周期ごとに内部摩擦等の影響によりエネルギーを失いながら伝搬していく。減衰の影響を受けないために、センサ間隔ｄは、想定される弾性波の波長λよりも小さい間隔であることが望ましい。すなわち、ｄ＜λとなるように、センサＳ１と、センサＳ２とを配置することで、各センサＳ１及びセンサＳ２へ入射する弾性波を同質と見做すことができるようになる。
　弾性波の速度ｖは、材料固有の物性値に依存し、金属であれば３０００～６０００ｍ／ｓ程度となることが知られている。また、自然発生する弾性波の信号は、一般に広い周波数範囲を含んでいるが、ノイズを除去するために、センサ自身の周波数特性及びセンサ信号を処理する電気回路においてバンドパスフィルタを構成することで、観測対象となる周波数を選択することができる。観測対象の周波数は、例えば金属であれば１５０ｋＨｚ、コンクリート構造物であれば３０ｋＨｚというように材料によって選択する。一例として、弾性波の速度ｖを３０００ｍ／ｓ、対象とする周波数ｆを１５０ｋＨｚとする場合、波長λはλ＝ｖ／ｆから、λ＝２０ｍｍとなり、ｄを２０ｍｍ以下になるように配置することで減衰の影響を最小限に抑えることができる。
　２つのセンサＳ１及びＳ２に弾性波が到達する時間差ｔ１２は、弾性波の速度ｖを用いて、式１のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、式１を式２のように変形することによって入射角度θを求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　さらに、図３に示すように、３つのセンサＳ１、Ｓ２及びＳ３を配置すると、入射角度θは以下の式３～式５のように求めることができ、弾性波３の伝搬速度ｖに依存せず、センサ間の時間差ｔ１２及びｔ１３の比のみによって、求めることが可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　しかしながら、図３の場合、入射角度θによっては角度変化に伴う時間差の変化がほとんど得られない、いわゆる不感帯が存在する。図２のような単純な２つのセンサを考えると、時間差ｔ１２は式１の通りであるが、式１を角度θで微分すると式６となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　式６より、θ＝０、π付近から入射した場合ｄｔ１２／ｄθ＝０、すなわち角度変化に対して時間差ｔ１２は、ほとんど変化しないことを表している。以上の説明により、センサ間を結ぶ線分の延長線上の方向が不感帯であることがわかる。図４は、３つのセンサを配置した場合の不感帯の領域のイメージを示す図である。図４に示すように、３つのセンサＳ１、Ｓ２及びＳ３を、センサ間を結ぶ直線が直行するように配置した場合、それぞれのセンサＳ１、Ｓ２及びＳ３を結ぶ線分の延長線上の領域Ｒが不感帯となり、角度を正確に決定することができない。
（詳細）
　概要に記載した問題に対して、本実施形態では、センサをさらに一つ増やして、選択的に使用することで不感帯を解消する。例えば、本実施形態では、各センサを結ぶ直線が平行にならないように配置することで、最少のセンサ数で不感帯を解消する。
　図５は、本実施形態におけるベクトルセンシングユニット１０内のセンサの配置例を示す図である。図５に示すように、本実施形態におけるベクトルセンシングユニット１０内のセンサ１１－１～１１－４は、正三角形の頂点３か所と、その重心位置１か所の計４か所に配置されている。このような配置とすることで、各センサを結ぶ線分、及び、各線分の延長線は、全て最低３０°以上の角度を持って交わっており、いずれかのセンサの組み合わせによって不感帯を解消できる。また、ベクトルセンシングユニット１０内のセンサ１１－１～１１－４それぞれの配置間隔ｄは、弾性波の伝搬速度ｖと、センサの周波数特性と、センサから出力される電気信号を処理する電子回路の合成特性で決まる観測対象周波数ｆとを用いて、ｄ＜ｖ／ｆの関係を満たす。
　図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、本実施形態におけるベクトルセンシングユニット１０内のセンサの配置における検出範囲の例を示す図である。図６Ａは、センサ１１－２、１１－３及び１１－４を使用した場合の検出範囲を示す。図６Ａにおいて、三角形の点線で囲まれる領域（ハッチングの領域）が検出範囲となる。図６Ｂは、センサ１１－１、１１－２及び１１－４を使用した場合の検出範囲を示す。図６Ｂにおいて、三角形の点線で囲まれる領域（ハッチングの領域）が検出範囲となる。図６Ｃは、センサ１１－１、１１－２及び１１－３を使用した場合の検出範囲を示す。図６Ｃにおいて、三角形の点線で囲まれる領域（ハッチングの領域）が検出範囲となる。
　上記のように、ベクトルセンシングユニット１０内に配置されているセンサのうち３つのセンサを選択的に使用することで、３６０°に渡って不感帯の影響のない角度標定が可能となる。
　図７は、本実施形態における検出分解能のシミュレーション結果を表す図である。図７において、横軸は角度分解能を表し、縦軸は必要な所要時間を表す。図７に示すシミュレーションでは、センサ間隔ｄを１０ｍｍ、弾性波の速度ｖを４０００ｍ／ｓ、入射角度θを３０°近傍としている。この場合、１°の角度で、およそ２０ナノ秒の変化が生じることが分かる。
　図８は、本実施形態における位置標定システム１００のシステム構成を示す図である。位置標定システム１００は、複数のベクトルセンシングユニット１０－１～１０－２と、サーバ２０とを備える。図８では、２つのベクトルセンシングユニット１０－１～１０－２で、位置標定を行う例を示している。なお、以下の説明では、ベクトルセンシングユニット１０－１～１０－Ｎについて特に区別しない場合にはベクトルセンシングユニット１０と記載する。位置標定システム１００は、３台以上のベクトルセンシングユニット１０を備えてもよい。なお、実施形態では、ベクトルセンシングユニット１０内のセンサとして、ＡＥセンサを例に説明するが、ＡＥセンサに代えて加速度センサが用いられてもよい。
　ベクトルセンシングユニット１０は、劣化評価の対象となる構造物表面に接着剤等により接着される。ベクトルセンシングユニット１０は、無線伝送機能を有し、弾性波の到達時刻に関する情報（以下「到着時刻情報」という。）と、入射角度に関する情報（以下「入射角度情報」という。）とサーバ２０に送信する。
　サーバ２０は、到着時刻情報からイベントを抽出する。イベントとは、構造物で起こったある弾性波発生事象を表す。構造物におけるクラックの発生などに伴い、１回のイベントが発生した場合、ベクトルセンシングユニット１０で略同時刻に弾性波が検出されることになる。同一イベントに該当する複数の入射角度情報と、各ベクトルセンシングユニット１０の座標情報とに基づいて、弾性波の発信源の位置標定を行う。なお、各ベクトルセンシングユニット１０の座標情報は、サーバ２０が予め記憶している。同一イベントとは、到達時刻が所定の時間窓の範囲内に存在するイベントを表す。
　図８では、サーバ２０は、ベクトルセンシングユニット１０－１の座標位置Ｐａを起点として入射角度θａの方向に延びる直線３０と、ベクトルセンシングユニット１０－２の座標位置Ｐｂを起点として入射角度θｂの方向に延びる直線３１との交点を弾性波の発信源の標定位置とする。ただし、厳密には、角度情報には検出可能な時刻分解能に応じた角度誤差が含まれており、１つのベクトルセンシングユニット１０で検出される標定位置は直線上ではなく、扇状の幅を有する領域である。したがって、図８に示すように、実際には２つの扇状領域の交差部（図８の画像３２中の網掛け部）が弾性波の発信源の標定位置となる。この網掛け部の面積を標定の不確定性を示す指標として用いることもできる。
　図９は、ベクトルセンシングユニット１０の機能構成を表すブロック図である。
　ベクトルセンシングユニット１０は、複数のＡＥセンサ１１と、複数の電力増幅器１２と、複数のＢＰＦ１３と、複数のトリガ生成部１４と、時間計測部１５と、角度算出部１６と、無線伝送部１７とを備える。ベクトルセンシングユニット１０におけるＡＥセンサ１１は、図５に示すように各センサを結ぶ直線が平行にならないように配置される。各ＡＥセンサ１１には、電力増幅器１２が接続される。
　ＡＥセンサ１１は、構造物から発生する弾性波を検出する。ＡＥセンサ１１は、圧電素子を有し、構造物から発生する弾性波を検出し、検出した弾性波を電圧信号（ＡＥ源信号）に変換する。ＡＥセンサ１１は、ＡＥ源信号を電力増幅器１２に出力する。
　電力増幅器１２は、ＡＥセンサ１１から出力されたＡＥ源信号を増幅する。
　ＢＰＦ１３は、測定帯域外のノイズを除去するバンドパスフィルタである。ＢＰＦ１３は、電力増幅器１２によって増幅されたＡＥ源信号から測定帯域外のノイズを除去する。
　トリガ生成部１４は、信号の到達を検出しトリガを出力する。
　時間計測部１５は、各ＡＥセンサ１１に弾性波が到達した時刻の時刻差を計測する。例えば、時間計測部１５は、４つのトリガ信号の論理和をスタートトリガと、４つのトリガ信号をそれぞれストップトリガ１～ストップトリガ４とし、スタートトリガからストップトリガまでの時間を計測し、計測結果を時間情報として角度算出部１６に出力する。
　角度算出部１６は、時間計測部１５から出力された時間情報に基づいて、各ＡＥセンサ１１に入射した弾性波の入射角度を算出する。
　無線伝送部１７は、算出された弾性波の入射角度情報を無線によりサーバ２０に送信する。なお、無線伝送部１７は、入射角度情報にベクトルセンシングユニット１０を識別するための識別情報を付加してサーバ２０に送信する。
　図１０は、時間計測部１５の一例を示す図である。
　図１０に示すように、本実施形態では、時間計測部１５の一例として、Ｔｉｍｅ－Ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒを用いる。なお、時間計測部１５として、弾性波の到達時刻の時刻差を計測できる構成であればどのような構成であってもよい。図１０に示すように、Ｔｉｍｅ－Ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒでは、複数段の論理ゲートを通過したスタートパルスと、ストップパルスの論理和をとる方式がある。この方式は、出力の変化した遅延ゲート数と、ゲートあたりの遅延時間の積により、時間差を計測する方式である。ゲートあたりの遅延時間は例えば１０ｐｓ程度のオーダーであり、高精度の時間差計測が可能である。
　図１１は、サーバ２０の機能構成を表すブロック図である。
　サーバ２０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、位置標定プログラムを実行する。位置標定プログラムの実行によって、サーバ２０は、通信部２１、制御部２２、角度情報記憶部２３、イベント抽出部２４、位置標定部２５、表示部２６を備える装置として機能する。なお、サーバ２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、位置標定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、位置標定プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
　通信部２１は、ベクトルセンシングユニット１０から送信された入射角度情報を受信する。
　制御部２２は、サーバ２０の各機能部を制御する。例えば、制御部２２は、通信部２１によって受信された入射角度情報を角度情報記憶部２３に記憶させる。
　角度情報記憶部２３は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。角度情報記憶部２３は、入射角度情報を記憶する。なお、角度情報記憶部２３は、メモリ等の揮発性メモリであってもよい。
　イベント抽出部２４は、角度情報記憶部２３に記憶されている入射角度情報のうち単一のイベントで発生した入射角度情報を抽出する。
　位置標定部２５は、抽出された入射角度情報に基づいて、位置標定を行い、弾性波の発生源の位置を特定する。
　表示部２６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部２６は、位置標定部２５によって特定された弾性波の発生源の位置情報を表示する。表示部２６は、画像表示装置を通信装置１０に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部２６は、弾性波の発生源の位置情報を表示するための映像信号を生成し、自身に接続されている画像表示装置に映像信号を出力する。
　図１２は、サーバ２０の処理の流れを示すフローチャートである。
　通信部２１は、ベクトルセンシングユニット１０から送信された入射角度情報を受信する（ステップＳ１０１）。通信部２１は、受信した入射角度情報を制御部２２に出力する。制御部２２は、通信部２１から出力された入射角度情報を角度情報記憶部２３に記憶させる（ステップＳ１０２）。例えば、制御部２２は、入射角度情報を、ベクトルセンシングユニット１０の識別情報毎に角度情報記憶部２３に記憶させる。通信部２１及び制御部２２は、ステップＳ１０１及び１０２の処理を、ベクトルセンシングユニット１０から送信される度に繰り返し実行する。
　イベント抽出部２４は、角度情報記憶部２３に記憶されている入射角度情報のうち単一のイベントで発生した入射角度情報を抽出する。イベント抽出部２４は、所定の時間窓を設け、到達時刻がその時間窓の範囲内に存在する全ての入射角度情報を単一のイベントにおける入射角度情報として抽出する（ステップＳ１０３）。イベント抽出部２４は、抽出した入射角度情報を位置標定部２５に出力する。位置標定部２５は、出力された入射角度情報に基づいて位置標定を行う（ステップＳ１０４）。例えば、位置標定部２５は、出力された入射角度情報が一つのベクトルセンシングユニット１０から送信された入射角度情報である場合には、入射角度情報の送信元のベクトルセンシングユニット１０の座標情報と、入射角度情報とに基づいて弾性波の発生源の位置する方向を標定する。また、位置標定部２５は、出力された入射角度情報が複数のベクトルセンシングユニット１０から送信された入射角度情報である場合には、図８で説明した方法で弾性波の発生源の位置を標定する。その後、位置標定部２５は、標定結果を表示部２６に出力する。表示部２６は、標定結果を表示する（ステップＳ１０５）。例えば、表示部２６は、弾性波の発生源の位置を座標で表示してもよいし、地図上で表示してもよいし、その他の方法で表示してもよい。
　以上のように構成された位置標定システム１００によれば、複数のＡＥセンサ１１を備えるベクトルセンシングユニット１０を用いて、弾性波が各ＡＥセンサ１１へ到達した時刻の時刻差を計測し、計測した時刻差から弾性波の入射角度を算出し、算出した入射角度から弾性波の発生源を標定する。複数のＡＥセンサ１１は、各ＡＥセンサ１１を結ぶ直線が平行にならないように配置されている。これにより、不感帯の影響を受けずに広範囲（例えば、３６０°）を計測範囲とすることができる。さらに、複数のベクトルセンシングユニット１０を用いることによって、容易に計測範囲を拡大することができる。そのため、不感帯の影響を受けずに弾性波の計測範囲を拡大することが可能になる。
　図１３Ａ及び図１３Ｂを用いて本実施形態における効果を説明する。図１３Ａは、従来の位置標定の構成を示す図である。図１３Ｂは、本実施形態における位置標定の構成を示す図である。図１３Ａに示すように、従来の位置標定の構成では、最低３つのセンサ１－１～１－３で計測対象範囲を囲む必要があり、センサ間の厳密な時刻同期が必要であるため、有線による接続が必要であった。さらに、伝搬速度に関する正確な値が必要である。空気中の音速と異なり、固体中を伝搬する弾性波の速度は内部構造に依存するためばらつきが大きく、材料によっては異方性を備えるものが存在するなど、正確な音速の決定が困難な場合があった。
　それに対して、図１３Ｂに示す本実施形態における位置標定の構成では、２つ以上のベクトルセンシングユニット１０があれば平面の位置標定が可能であり、図１３Ａに示す従来方式に比べて計測範囲を広くすることが可能となる。さらに、ベクトルセンシングユニット１０を増設するだけで計測範囲を拡大することができる。また、位置標定結果が伝搬速度に依存しないため、事前の速度情報が原理的に不要である。また、ベクトルセンシングユニット１０間の時刻精度が位置標定精度に依存しないため、時刻同期精度を大幅に緩和することができる。その結果必要時刻同期精度が緩和されることで、ベクトルセンシングユニット１０単位での無線化が容易になる。
　以下、位置標定システム１００の変形例について説明する。
　ベクトルセンシングユニット１０は、角度算出部１６を備えず、時刻差情報のみをサーバ２０に送信するように構成されてもよい。このように構成される場合、サーバ２０は、角度算出部をさらに備える。角度算出部の処理は、角度算出部１６と同様である。
　サーバ２０は、各ベクトルセンシングユニット１０へ基準時刻信号を送信することによって、各ベクトルセンシングユニット１０を同期するように構成されてもよい。このように構成される場合、制御部２２は、通信部２１を制御して、基準時刻を含む基準時刻信号を各ベクトルセンシングユニット１０に送信する。各ベクトルセンシングユニット１０は、受信した基準時刻信号に基づいて、自ユニットの時刻を更新する。これにより、サーバ２０における入射角度情報の抽出を正確に行うことができる。また、別の方法としては、各ベクトルセンシングユニット１０から得られる点過程時系列データの相互相関を最大にするように、データ蓄積後に時刻補正を行うことも可能である。
　図１４Ａは、位置標定システム１００がベクトルセンシングユニット１０を３つ備えた場合の配置例を示す図である。図１４Ｂは、位置標定システム１００がベクトルセンシングユニット１０を４つ以上備える場合の配置候補の例を示す図である。図１３Ｂに示す通り、少なくとも２つのベクトルセンシングユニット１０の計測範囲が重複する領域が劣化評価の対象領域となるため、図１４Ｂに示すように、ベクトルセンシングユニット１０は略正三角形の頂点の位置に配置するとよい。略正三角形の一辺の長さは、弾性波の距離減衰特性から決定される距離であり、例えば１ｍとすることができる。劣化評価の対象領域を拡大する場合、既に設置されているベクトルセンシングユニット１０のうち、２つを結ぶ線分を一辺とする略正三角形の頂点の位置に新たにベクトルセンシングユニット１０を配置することで、最も効率よく劣化評価の対象領域を拡大することが可能である。略正三角形とは、おおむね正三角形であれば頂角が厳密に６０°である必要はなく、頂角が４５°～７５°の範囲となるような三角形状に配置されていれば効果を得られる。
　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、位置標定システムは、複数のセンサと、時間計測部と、角度算出部と、位置標定部とを持つ。複数のセンサは、構造物内部を伝搬する弾性波の音速と、センサの周波数特性とに基づいた距離間隔で配置される。時間計測部は、複数のセンサへ弾性波が到達した時刻差を計測する。角度算出部は、時刻差に基づいて、弾性波が複数のセンサに対して入射した入射角度を算出する。位置標定部は、入射角度に基づいて、弾性波の発生源を標定する。このような構成を持つことにより、不感帯の影響を受けずに弾性波の計測範囲を拡大することができる。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

Claims (8)

  1. 　所定のセンサ間隔で配置された複数のセンサと、
    　前記複数のセンサへ弾性波が到達した時刻差を計測する時間計測部と、
    　前記時刻差に基づいて、前記弾性波が前記複数のセンサに対して入射した入射角度を算出する角度算出部と、
    　前記入射角度に基づいて、前記弾性波の発生源を標定する位置標定部と、
    　を備え、
    　前記所定のセンサ間隔は、前記複数のセンサが配置されている構造物内部を伝搬する弾性波の音速と、前記センサの周波数特性とに基づいた距離である位置標定システム。
  2. 　所定のセンサ間隔ｄは、前記弾性波の伝搬速度ｖと、センサの周波数特性と、前記センサから出力される電気信号を処理する電子回路の合成特性で決まる観測対象周波数ｆとすると、
    　ｄ＜ｖ／ｆ
    　の関係を満たす、請求項１に記載の位置標定システム。
  3. 　前記複数のセンサは、所定のレイアウトで配置した４個以上のセンサであり、
    　前記所定のレイアウトは、前記複数のセンサ間を互いに結ぶ複数の線分が、いずれも平行にならないレイアウトである、請求項１又は２に記載の位置標定システム。
  4. 　少なくとも前記複数のセンサと、前記時間計測部とを備えるベクトルセンシングユニットを３つ以上備え、
    　前記ベクトルセンシングユニットが略正三角形の頂点となる位置に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載の位置標定システム。
  5. 　検査対象範囲を拡大する場合、前記ベクトルセンシングユニットのうちの２つを結ぶ線分を一辺とする略正三角形の、残りの１つの頂点の位置に新たなベクトルセンシングユニットが設けられる、請求項４に記載の位置標定システム。
  6. 　前記ベクトルセンシングユニットに対し、無線で基準となる時刻に関する情報を送信する通信部をさらに備え、前記ベクトルセンシングユニットの時刻を修正させる、請求項４又は５に記載の位置標定システム。
  7. 　所定のセンサ間隔で配置された複数のセンサへ弾性波が到達した時刻差を計測する時間計測ステップと、
    　前記時刻差に基づいて、前記弾性波が前記複数のセンサに対して入射した入射角度を算出する角度算出ステップと、
    　前記入射角度に基づいて、前記弾性波の発生源を標定する位置標定ステップと、
    　を有し、
    　前記所定のセンサ間隔は、前記複数のセンサが配置されている構造物内部を伝搬する弾性波の音速と、前記センサの周波数特性とに基づいた距離である位置標定方法。
  8. 　所定のセンサ間隔で配置された複数のセンサへ弾性波が到達した時刻差を計測する時間計測ステップと、
    　前記時刻差に基づいて、前記弾性波が前記複数のセンサに対して入射した入射角度を算出する角度算出ステップと、
    　前記入射角度に基づいて、前記弾性波の発生源を標定する位置標定ステップと、
    　をコンピュータに実行させ、
    　前記所定のセンサ間隔は、前記複数のセンサが配置されている構造物内部を伝搬する弾性波の音速と、前記センサの周波数特性とに基づいた距離であるコンピュータプログラム。
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