WO2020175182A1 - 反射波の評価方法 - Google Patents

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正成 庄司
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Definitions

  • the present invention relates to a technique of inputting an elastic wave into a structure (long structure) and determining a defect of the structure from the reflected wave.
  • a pulse reflection method using elastic waves has been used to detect scratches and defects in long dimensions such as pipelines, various pipes, and buildings.
  • an elastic wave in the ultrasonic range is generally incident on the test body, and the reflected wave reflected from a defect such as a flaw is detected to evaluate the presence, position, degree, size, etc. of the defect. This is an evaluation method.
  • An elastic wave that propagates in a long direction in a long object is usually an elastic wave of a type called a guide wave.
  • An evaluation method by the pulse reflection method using a guided wave is disclosed in Non-Patent Document 1, for example.
  • Non-Patent Document 1 Yoshiaki Nagashima and 3 others, “Piping Thinning Inspection Technology Using Guide Wave", Nippon Kogyo Publishing Co., Ltd., Piping Technology, pp. 19-24, June 2008 issue
  • the distance amplitude characteristic A curve (or an echo height dividing line using a plurality of same curves) is used.
  • the distance-amplitude characteristic curve is created using a standard test piece as a reference, and measurement is performed on the actual test piece using a measurement system whose sensitivity is adjusted with the standard test piece.
  • the amplitude of the distance-amplitude characteristic curve is corrected by using the amplitudes of the first echo, which is the bottom echo, and the second echo, which is the bottom echo.
  • the attenuation of the elastic wave is large, and the echo may not be measured.
  • echo may not be measured due to the large attenuation, and in some cases, only 8 echo may be measured.
  • the echo may not be measured because the echo is not reflected in the opposite direction again due to the structural factor of the test specimen, not the effect of attenuation.
  • the present invention has been made in view of this problem, Even when only the echo can be measured, the influence of the difference in transmission loss is eliminated, and the difference in the attenuation of the elastic wave is evaluated correctly to create an accurate distance-amplitude characteristic curve, and the reflected wave with less error is generated.
  • the purpose is to provide an evaluation method of.
  • a method for evaluating a reflected wave according to an aspect of the present invention is characterized in that, in a long object, an elastic wave propagating in a longitudinal direction of the long object is transmitted, and a reflected wave of the elastic wave is received.
  • a method for evaluating a reflected wave for evaluating the size of a defect in a long object comprising the transmitted wave amplitude of the elastic wave and the first reflected wave amplitude from a specific portion serving as a reference of the long object, The attenuation factor of the elastic wave depending on the environment in which the object is installed is obtained, a distance amplitude characteristic curve of the elastic wave is created using the attenuation factor, and the distance amplitude characteristic curve and the reflected wave amplitude are compared. Therefore, it is important to evaluate the size of the defect.
  • the reflected wave can be evaluated correctly by accurately evaluating the attenuation of the elastic wave and creating an accurate distance-amplitude characteristic curve.
  • Fig. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a long object to which a reflected wave evaluation method according to an embodiment of the present invention is applied.
  • Fig. 2 is a schematic diagram showing how the evaluation method of the reflected wave shown in Fig. 1 is used to evaluate the rod part of the branch anchor.
  • FIG. 3 is a flow chart showing a processing procedure of a reflected wave evaluation method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the measured reflected wave and the distance amplitude characteristic curve in an overlapping manner.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an example of a long object to which a reflected wave evaluation method according to an embodiment of the present invention is applied.
  • An example of the long object shown in Fig. 1 is the branch anchor port (or branch anchor rod, anchor rod) 10.
  • the rod portion 10 of the branch line anchor may be referred to as a long object 10.
  • the branch line anchor is a facility mainly associated with a utility pole (not shown), etc., and plays a role of sharing the tension of the cable suspension line (not shown) so that an unbalanced load is not applied to the utility pole. It is buried in the ground 1 to generate proof stress.
  • the branch line anchor is usually composed of a rod portion that is connected to the cable suspension line at the upper end and a structure that fixes the rod portion to the ground, but only the rod portion is shown in the figure.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a state where the rod portion 10 of the branch line anchor is buried in the ground 1 for that purpose. As shown in Fig. 2, most of the lodges 10 of the branch anchors are buried in the ground 1 and partly protrudes from the ground surface 2. The upper end 10 3 of the part protruding from the ground surface 2 is bent to the ground surface 2 side Is formed. The locking part and the upper part of the utility pole (not shown) are connected by a cable hanging wire (not shown), and a proof stress is generated so that the utility pole does not fall.
  • the rod portion 10 of the branch line anchor buried in the ground 1 changes with time. Aging may cause defects that reduce the wall thickness. Branch line anchors 10 with a reduced wall thickness may not be able to provide the necessary proof strength, and in some cases may cause the pole to fall and cause a serious accident.
  • the reflected wave evaluation method according to this embodiment is used to evaluate the degree of defect in a long object as shown in FIG.
  • the reflected wave evaluation method according to the present embodiment is performed by a transmission probe 20 that inputs an elastic wave to a long object 10 and an elastic wave (transmitted wave) that propagates in the axial direction X of the long object 10.
  • a reflected probe is used.
  • the elastic wave one in the ultrasonic frequency range is usually used.
  • An elastic wave traveling in the long object 10 in its longitudinal direction is generally a specific one whose vibration mode is defined by boundary conditions depending on the side surface shape of the long object (normal mode and frequency). (Identified) and is called a guided wave. Unlike the bulk waves used in conventional ultrasonic flaw detection, guided waves are generally characterized by the presence of many modes and dispersiveness (the speed of sound has frequency dependence).
  • FIG. 3 is a flow chart showing a processing procedure of the method for evaluating a reflected wave according to the present embodiment. The method for evaluating the reflected wave will be described in detail with reference to FIG.
  • the long object 10 is ⁇ 2020/175 182 5 ⁇ (:171? 2020 /005758
  • the elastic wave attenuation rate when the long object 10 is in a healthy state is measured in advance when the long object 10 with the same specifications is separately prepared and not buried (in air).
  • the long object 10 may be measured and recorded in advance before being buried in the ground.
  • it can be judged from the appearance that the protruding part of the long object 10 after being buried from the ground surface 2 may be measured and evaluated on-site.
  • the attenuation rate is a value normalized by the distance in the axial direction X of the long object 10.
  • the transmitting probe 20 and the receiving probe 30 are arranged with another receiving probe at a predetermined interval. This can be obtained by measuring the attenuation associated with the progress of the elastic wave between the two receiving probes.
  • Reflection coefficient / 3 0 is, for example, the amplitude of the acoustic wave after reflected by the bottom surface 1 0 spoon for the incident acoustic waves to the bottom surface 1 ⁇ spoon amplitude 1.
  • Reflection coefficient / 3 0, the long object 1 ⁇ the same specification separately prepared, measured in advance in a state where no embedded (in air). Alternatively, measure the long object 10 before it is buried in the ground.
  • an elastic wave is transmitted from the transmission probe 20.
  • the elastic wave transmitted from the transmission probe 20 passes through the reception probe 30, the amplitude of the elastic wave is measured, and the transmission wave amplitude of the elastic wave is obtained from the measured value (step 33).
  • the reception probe 30 receives the reflected wave. From the reflected wave waveform data, evaluate the amplitude of the first reflected wave at which the elastic wave was reflected at a specific site (step 34).
  • the amplitude of the reflected wave to be evaluated is the amplitude of the bottom echo (8 echoes) reflected by the bottom 10 sq.
  • the amplitude of the first bottom surface echo received by the reception probe 30 can be theoretically expressed by the following equation. ⁇ 0 2020/175 18 2 6 (: 17 2020 /005758
  • Attenuation rate of elastic waves in the air of a healthy long object 10 is the length of the part of the long object 10 protruding from the ground surface 2, is the (average) attenuation rate of the elastic wave in the one underground part of the long object 10, and is the length of the long object 10 It is the length of one part in the ground.
  • the attenuation rate of the elastic wave in the part 1 of the long object 10 in the ground can be calculated by the following equation.
  • the reflected wave evaluation method of the present embodiment calculates the attenuation rate of the elastic wave depending on the environment in which the long object is installed, based on the equation (2) (step 35).
  • the long object is the rod part 10 of the branch anchor, and the installed environment is 1 underground.
  • the damping rate can be obtained by the equation (2) without being affected by the transmission loss.
  • Attenuation factor, N transmission wave amplitude of the acoustic wave, is not embedded in the long object 1 0 (soundness) attenuation factor "0 of the acoustic wave in the portion, the specific site of the long object 1 0 of the reference reflection coefficient / 3 0 of the acoustic wave in the reflected wave amplitude of elastic waves reflected from the specific part, and the length of the portion not buried in the long object 1 0, and is buried in the long object 1 0 It is calculated based on the length of the cut part.
  • the distance-amplitude characteristic curve of the elastic wave is calculated using the reflection coefficient of the defect (step 36).
  • the distance-amplitude characteristic curve of elastic wave can be calculated by the following formula.
  • the defect of the reflection coefficient ⁇ is generated in the long object. You can evaluate whether or not.
  • the distance amplitude characteristic curve calculated in step 36 and the reflected wave amplitude of the elastic wave measured in step 34 are compared (step 3 7). If the reflected wave amplitude is larger than the distance-amplitude characteristic curve (step 3 in step 3), it is judged that there is a defect with a reflection coefficient or more (step 39).
  • the reflected wave evaluation method is configured such that, in the long object 10, the elastic wave propagating in the longitudinal direction of the long object 10 is transmitted, and the reaction of the elastic wave is returned. It is a method of evaluating reflected waves that evaluates the degree and size of defects in the long object 10 by receiving the reflected waves (directly, the reflection coefficient of the corresponding elastic wave for the defects).
  • Seeking first attenuation of the elastic wave long object from the reflected wave amplitude is to rely on installation environment of the specific site as a transmission wave amplitude A t and the elongated object 1 0 of the reference wave, the reduced The distance amplitude characteristic curve of the elastic wave is created using the extinction ratio a, and the size of the defect is evaluated by comparing the distance amplitude characteristic curve with the reflected wave amplitude. This allows Even if only Coe can be measured, it is possible to correctly evaluate the presence and size of defects by accurately evaluating the attenuation of elastic waves and creating the distance-amplitude characteristic curve without being affected by transmission loss.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing how the reflected wave evaluation method of the present embodiment is used to evaluate a long object.
  • the rod portion 10 of the branch line anchor is buried in the ground by a length of 1.7 m from its tip, and protrudes from the ground surface 2 by a length of 0.45 m. Then, the reception probe 30 is arranged at a distance of 0.25 m from the ground surface 2, and the transmission probe 20 is arranged at a predetermined distance from the reception probe 30.
  • the transmission probe 20 for transmitting the elastic wave and the reception probe 30 for receiving the reflected wave are provided, and the transmission probe 20 is located on the front side of the portion of the long object 10 not embedded.
  • the reception probe 30 is arranged on the back side of the portion of the long object 10 which is not embedded, with the transmission probe 20 and the reception probe 30 being spaced apart by a predetermined distance.
  • the attenuation rate a can be evaluated by removing the influence of the transmission loss in the transmission probe and the reception probe 30.
  • the reflection coefficient / 3 0 for attenuation rate a 0 and a bottom surface such as by measuring the lock-de portion of the same specification, measured in advance.
  • FIG. 4 is a diagram showing the measured reflected wave and the distance amplitude characteristic curve in an overlapping manner.
  • the horizontal axis of Fig. 4 is the distance (m) from the receiving probe 30 and the vertical axis is the amplitude of the reflected wave.
  • the large amplitude seen near 1.95 m on the horizontal axis shown in Fig. 4 is the reflected wave (B, echo) from the end face 1 O b. Note that the waveform data shown in Fig. 4 is for underground 1 and only the corresponding equation (4) is shown for the distance amplitude characteristic curve.
  • the distance amplitude characteristic curve is created based on the reflection coefficient of the defect to be detected.
  • the distance amplitude characteristic curve can also be expressed by the following equation.
  • the distance-amplitude characteristic curve shown in FIG. 4 may be obtained using equation (7).
  • the example of the rod portion 10 of the branch anchor is shown, but the present invention is not limited to this example.
  • the reflected wave evaluation method according to the present embodiment can be applied to any long object.
  • the specific part where the elastic wave is reflected has been described by taking the example of the bottom surface 10 c, the specific part is not limited to the bottom surface 10 c. For example, it may be a bent portion or the like.
  • the above evaluation method may be implemented using one transmitting/receiving probe.
  • the environment in which the long object 10 is installed may be any environment such as liquid, gas, and gel-like material.
  • Branch line anchor rod (long product)

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Abstract

B1エコーのみしか測定できない場合でも送信、受信における伝達損失に影響されることなく弾性波の減衰率を正しく評価し、反射波を正確に評価することのできる方法を提供する。長尺物において、長尺物の長手方向に伝播する弾性波を送信し、該弾性波の反射波を受信することで長尺物の欠陥の有無、大きさを評価する反射波の評価方法であって、弾性波の送信波振幅Atと長尺物の基準となる特定部位からの1回目の反射波振幅Arから長尺物が設置された環境に依拠する弾性波の減衰率α1を求め、該減衰率α1を用いて反射波の距離振幅特性曲線を作成し、該距離振幅特性曲線と反射波振幅を比較することで欠陥の大きさを評価する。

Description

\¥0 2020/175182 1 卩（：17 2020 /005758 明 細 書
発明の名称 ： 反射波の評価方法
技術分野
[0001 ] 本発明は、 構造物 （長尺物） に弾性波を入力し、 その反射波から構造物の 欠陥を判定する技術に関する。
背景技術
[0002] 従来より、 パイプライン、 各種配管、 及び建築物等の寸法の長い長尺物の 傷や欠陥を検出するのに弾性波を利用したパルス反射法が用いられている。 パルス反射法は、 試験体内に一般に超音波領域の弾性波を入射し、 傷等の欠 陥部分から反射された反射波を検知してその欠陥の有無、 位置や程度、 大き さ等を評価する評価方法である。
[0003] 長尺物を長手方向に伝搬する弾性波は、 通常、 ガイ ド波と称される種類の 弾性波となっている。 ガイ ド波を用いたパルス反射法による評価方法は、 例 えば非特許文献 1 に開示されている。
先行技術文献
非特許文献
[0004] 非特許文献 1 :永島良昭、 他 3名、 「ガイ ド波を用いた配管減肉検査技術」 、 日本工業出版株式会社、 配管技術、 19-24頁、 2008年 6月号
発明の概要
発明が解決しようとする課題
[0005] 測定された欠陥部分からの反射波振幅が探傷距離 （弾性波が伝播した片道 の距離） に依存することを考慮して欠陥の程度、 大きさを評価する方法とし て、 距離振幅特性曲線 （または、 同曲線を複数用いたエコー高さ区分線） が 用いられる。 距離振幅特性曲線は、 基準となる標準試験片等を用いて作成さ れ、 標準試験片等で感度調整された測定系を用いて実際の試験体で計測が行 われる。
[0006] 試験体の内部を弾性波が伝播する際の弾性波の減衰や、 試験体とプローブ 〇 2020/175182 2 卩（：171? 2020 /005758
との間における振動の伝搬損失 （プローブと試験体表面との間での振動エネ ルギ_の伝達に伴う損失 （伝達効率低下の程度） ） に標準試験片と差異が存 在する場合、 通常は、 1回目の底面エコーであるIエコーと、 2回目の底面エコ —である エコーの振幅を利用して距離振幅特性曲線を補正する。
[0007] しかしながら、 長尺物が、 例えば固体や液体の媒質に埋め込まれている場 合、 弾性波の減衰が大きいため エコーを測定できないことがある。 つまり、 減衰が大きいために エコーは計測できず、 8 ,エコーのみしか測定できない場 合がある。 あるいは、 減衰の影響ではなく、 試験体の構造的な要因により、 エコーが再び逆方向に反射されないために結果として エコーが計測されない 場合も有り得る。 このように、 エコーのみしか計測できない場合には、 弾性 波の減衰や、 試験体とプローブとの間の振動の伝達損失 （プローブと試験体 表面との間での振動エネルギーの伝達に伴う損失 （伝達効率低下の程度） ） の標準試験片の場合との差異を正確に評価できないため、 距離振幅特性曲線 やそれに基づく評価結果に大きな誤差を生じるという課題がある。
[0008] 本発明は、 この課題に鑑みてなされたものであり、
Figure imgf000004_0001
エコーのみしか測定で きない場合でも伝達損失の差異の影響を無く し、 弾性波の減衰の差異を正し く評価することにより、 正確な距離振幅特性曲線を作成し、 誤差の少ない反 射波の評価方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の一態様に係る反射波の評価方法は、 長尺物において、 前記長尺物 の長手方向に伝播する弾性波を送信し、 該弾性波の反射波を受信することで 前記長尺物の欠陥の大きさを評価する反射波の評価方法であって、 前記弾性 波の送信波振幅と前記長尺物の基準となる特定部位からの 1回目の反射波振幅 から前記長尺物が設置された環境に依拠する前記弾性波の減衰率を求め、 該 減衰率を用いて前記弾性波の距離振幅特性曲線を作成し、 該距離振幅特性曲 線と前記反射波振幅を比較することで前記欠陥の大きさを評価することを要 旨とする。
発明の効果 〇 2020/175182 3 卩（：171? 2020 /005758
［0010］ 本発明によれば、
Figure imgf000005_0001
エコーのみしか測定できない場合でも弾性波の減衰を正 しく評価し、 正確な距離振幅特性曲線を作成することにより、 反射波を正し く評価することができる。
図面の簡単な説明
［001 1］ ［図 1］本発明の実施形態に係る反射波の評価方法を適用する長尺物の一例を模 式的に示す図である。
［図 2］図 1 に示す反射波の評価方法を支線アンカーのロッ ド部の評価に用いる 様子を模式的に示す図である。
［図 3］本発明の実施形態に係る反射波の評価方法の処理手順を示すフローチヤ —卜である。
［図 4］測定された反射波と距離振幅特性曲線とを重ねて示す図である。
発明を実施するための形態
［0012］ 以下、 本発明の実施形態について図面を用いて説明する。 複数の図面中同 一のものには同じ参照符号を付し、 説明は繰り返さない。
［0013］ 図 1は、 本発明の実施形態に係る反射波の評価方法を適用する長尺物の一 例を模式的に示す図である。 図 1 に示す長尺物の一例は、 支線アンカーの口 ッ ド部 （または、 支線アンカーロッ ド、 アンカーロッ ド） 1 0である。 以降 、 支線アンカーのロッ ド部 1 〇は長尺物 1 〇と称する場合もある。
［0014］ 支線アンカーは、 主に電柱 （図示せず） 等に付随する設備であり、 電柱に 不平衡加重がかからないように、 ケーブルつり線 （図示せず） の張力を分担 する役割を果たすべく、 地中 1 に埋設されて耐力を生じさせるものである。 支線アンカーは、 通常、 上端でケーブルつり線と接続されるロッ ド部とロッ ド部を地中に固定する構造体とで形成されるが、 図ではロッ ド部のみを示し てある。
［0015］ 図 2は、 支線アンカーのロッ ド部 1 0がその目的のために地中 1 に埋設さ れた状態を模式的に示す図である。 図 2に示すように支線アンカーのロッ ド 部 1 0は、 その大部分が地中 1 に埋設され一部が地表面 2から突出する。 地 表面 2から突出した部分の上端 1 0 3は、 地表面 2側に折り曲げられ係止部 を形成している。 係止部と電柱 （図示せず） の上部付近とがケーブルつり線 （図示せず） で結ばれ、 電柱が倒れないように耐力を生じさせる。
[0016] 地中 1 に埋設された支線アンカーのロッ ド部 1 0は経年変化する。 経年変 化によって、 その肉厚が減少する欠陥が生じる場合がある。 肉厚が減少した 支線アンカー 1 0は、 必要な耐力を生じさせることができず、 場合によって は電柱が倒れ、 重大な事故の原因に成りかねない。
[0017] そこで、 それらの構造物に欠陥がないか定期的に検査 （評価） する必要が ある。 本実施形態に係る反射波の評価方法は、 図 1 に示すような長尺物の欠 陥の程度を評価するのに用いられる。
[0018] 本実施形態に係る反射波の評価方法は、 長尺物 1 0に弾性波を入力する送 信プローブ 2 0と、 長尺物 1 0の軸線方向 Xに伝播する弾性波 （送信波、 反射 波） を受信する受信プローブ 3 0を用いる。 弾性波は、 通常、 超音波周波数 領域のものが用いられる。
[0019] 長尺物 1 0をその長手方向に進行する弾性波は、 一般にその振動形態が長 尺物の側面形状に依存した境界条件により規定される特定のもの （通常モー ドと周波数とで識別される） に限定され、 ガイ ド波と称される。 ガイ ド波は 、 従来の超音波探傷で用いられるバルク波と異なり、 一般にモードが多数存 在することと、 分散性がある （音速に周波数依存性がある） という特徴を有 する。
[0020] なお、 図 1 と図 2において、 送信プローブ 2 0に送信信号を供給する発振 源、 及び反射して来た弾性波を受信して反射波振幅を計測する計測部等は一 般的なものである。 （参考文献： M. Shoj i , et a l· ,” U lt rason i c Gu i ded Wav e Test i ng of Anchor Rods Embedded i n So i l” , 2016 IEEE Int. U lt rason i c s Symp. （IUS）, pp. 1 -4） よって、 その表記は省略している。
[0021 ] 図 3は、 本実施形態に係る反射波の評価方法の処理手順を示すフローチヤ -卜である。 図 3を参照してその反射波の評価方法について詳しく説明する
[0022] 本実施形態に係る反射波の評価方法は、 処理を開始すると、 長尺物 1 0が 〇 2020/175182 5 卩（：171? 2020 /005758
健全な状態の設置 （埋設） 前の長尺物における弾性波の減衰率 を取得する （ステップ 3 1） 。 長尺物 1 0が健全な状態の弾性波の減衰率 は、 同一仕 様の長尺物 1 〇を別に準備し、 埋設しない状態 （気中） において予め測定す る。 または、 長尺物 1 0を地中に埋設する前の状態で予め測定し、 記録して おいても良い。 あるいは、 埋設後の長尺物 1 0の地表面 2から突出している 部分が、 その外観から健全であると判断できる場合は現場で測定、 評価して も構わない。
[0023] 弾性波の減衰率 は、 その単位 （dB/m） から明らかなように、 長尺物 1 0 の軸線方向 Xの距離で正規化された値である。 例えば、 長尺物 1 0の地表面 2 から突出している部分において、 図 2に示すような、 送信プローブ 2 0と受 信プローブ 3 0と共に、 もう 1つの受信プローブを所定の間隔を空けて配置す ることにより、 2つの受信プローブ間での弾性波の進行に伴う減衰を測定する ことで求めることができる。
[0024] 次に、 長尺物 1 0の基準となる特定部位での弾性波の反射係数 /30を取得す る （ステップ 3 2） 。 ここで特定部位とは、 図 2に示す例では底面 1 〇匕で ある。 反射係数 /30は、 例えば、 振幅 1の底面 1 〇匕への入射弾性波に対して底 面 1 0匕で反射した直後の弾性波の振幅である。 反射係数 /30は、 同一仕様の 長尺物 1 〇を別に準備し、 埋設しない状態 （気中） において予め測定する。 あるいは、 長尺物 1 〇を地中に埋設する前の状態で予め測定しておく。
[0025] 次に、 送信プローブ 2 0から弾性波を送信する。 送信プローブ 2 0から送 信される弾性波が受信プローブ 3 0を通過する際に弾性波の振幅を測定し、 その測定値から、 弾性波の送信波振幅 を求める （ステップ 3 3） 。
[0026] 次に、 受信プローブ 3 0は、 反射波を受信する。 反射波の波形データより 、 弾性波が特定部位で反射された 1回目の反射波振幅 を評価する （ステップ 3 4） 。 この例の場合、 評価する反射波振幅は底面 1 〇匕で反射した底面エ コー （8,エコー） の振幅である。
[0027] 受信プローブ 3 0で受信される 1回目の底面エコーの振幅んは、 理論的に次 式で表せる。 \¥0 2020/175182 6 卩(：17 2020 /005758
[0028] [数 1 ]
Figure imgf000008_0001
[0029] ここで、 /30は底面 1 0匕に対する反射係数、 は受信プローブ 3 0で受信 した弾性波の送信波振幅、
Figure imgf000008_0002
健全な長尺物 1 0の気中における弾性波の 減衰率、 ！_0は長尺物 1 0の地表面 2から突出している部分の長さ、 は長尺 物 1 0の地中 1部分における弾性波の （平均） 減衰率、 及び は長尺物 1 0の 地中 1部分の長さである。
[0030] よって、 長尺物 1 0の地中 1部分における弾性波の減衰率 は次式で求め ることができる。
[0031 ] [数 2]
Figure imgf000008_0003
[0032] 本実施形態の反射波の評価方法は、 式 （2） に基づいて、 長尺物が設置さ れた環境に依拠した弾性波の減衰率 を算出する （ステップ 3 5） 。 この例 では、 長尺物は支線アンカーのロッ ド部 1 0であり、 設置された環境は地中 1である。 一般に、 、 の評価には伝達損失の影響が存在するが、 同一の送 信波に対する計測に基づき、 かつ送信波、 受信波を同一の受信プローブ 3 0 で計測して と八「を評価して両者の比を利用しているため、 式 （2） によって 伝達損失の影響を受けることなく減衰率 を求めることができている。
[0033] 減衰率 は、 弾性波の送信波振幅ん、 長尺物 1 0の埋設されていない （健 全） 部分における弾性波の減衰率《0、 長尺物 1 0の基準となる特定部位での 弾性波の反射係数 /30、 特定部位から反射して来る弾性波の反射波振幅 、 長 尺物 1 0の埋設されていない部分の長さし、 及び長尺物 1 0の埋設された部分 の長さ に基づいて求められる。
[0034] 次に、 算出された減衰率 減衰率《0、 各部の長さし、 ！_,、 及び検出した \¥0 2020/175182 7 卩（：17 2020 /005758
い欠陥の反射係数 を用いて、 弾性波の距離振幅特性曲線を算出する （ステ ップ 3 6） 。 弾性波の距離振幅特性曲線は、 次式で計算できる。
[0035] [数 3]
Figure imgf000009_0001
（¾0 0 +〇^（乂一1^）
0（x3 = ±3/40 1〇
（4 < X < 4 + 4） （4）
[0036] この距離振幅特性曲線は、 該当の弾性波の減衰率について、 長尺物 1 0が 大気中にある部分では《0
Figure imgf000009_0002
であり、 固体媒質 （この例では地中 1） に 埋設されている部分では、
Figure imgf000009_0003
であることを正確に反映したものであ る。
[0037] したがって、 検出したい反射係数 の欠陥から求めた距離振幅特性曲線と 、 実際に測定された弾性波の反射波の振幅を比較することで、 反射係数^の 欠陥が長尺物に生じているか否か評価することができる。
[0038] よって、 本実施形態に係る反射波の評価方法は、 次に、 ステップ 3 6で算 出した距離振幅特性曲線とステップ3 4で計測した弾性波の反射波振幅とを 比較する （ステップ 3 7） 。 反射波振幅が距離振幅特性曲線よりも大きけれ ば （ステップ 3 8の丫巳 3） 、 反射係数 以上の欠陥があると判定される （ ステップ 3 9） 。
[0039] 弾性波の反射波振幅が、 距離振幅特性曲線の振幅未満であれば （ステップ
3 8の1\1〇） 、 反射係数 以上の欠陥がないと判定される （ステップ 3 1 0 ） 〇
[0040] 以上説明したように、 本実施形態に係る反射波の評価方法は、 長尺物 1 0 において、 長尺物 1 〇の長手方向に伝播する弾性波を送信し、 該弾性波の反 射波を受信することで長尺物 1 〇の欠陥の程度、 大きさ （直接的には欠陥に 対する該当弾性波の反射係数） を評価する反射波の評価方法であって、 弾性 波の送信波振幅 Atと長尺物 1 0の基準となる特定部位からの 1回目の反射波振 幅 から長尺物が設置された環境に依拠する弾性波の減衰率 を求め、 該減 衰率 a ,を用いて弾性波の距離振幅特性曲線を作成し、 該距離振幅特性曲線と 反射波振幅を比較することで前記欠陥の大きさを評価する。 これにより、
Figure imgf000010_0001
コーのみしか測定できない場合でも伝達損失の影響を受けることなく、 弾性 波の減衰を正確に評価し、 距離振幅特性曲線を作成することにより、 欠陥の 有無、 大きさを正しく評価することができる。
[0041 ] （評価の具体例）
本発明の実施形態に係る反射波の評価方法を実際に用いた具体例について 説明する。 図 2は、 本実施形態の反射波の評価方法を長尺物の評価に用いる 様子を模式的に示す図である。
[0042] 図 2に示すように、 支線アンカーのロッ ド部 1 0は、 その先端から 1 . 7mの 長さが地中に埋設され、 地表面 2から 0. 45mの長さ突出している。 そして、 地 表面 2から 0. 25mの距離を空けて受信プローブ 3 0が配置され、 受信プローブ 3 0から所定の間隔を空けて送信プローブ 2 0が配置される。
[0043] このように、 弾性波を送信する送信プローブ 2 0と、 反射波を受信する受 信プローブ 3 0を備え、 送信プローブ 2 0は長尺物 1 0の埋設されていない 部分の手前側に、 受信プローブ 3 0は長尺物 1 0の埋設されていない部分の 奥側に、 送信プローブ 2 0と受信プローブ 3 0とが所定の間隔を空けて配置 される。 これにより、 一つの送信波に対して、 送信波の受信と、 反射波の受 信を同一の受信プローブ 3 0で受信することができ、 反射波の振幅値を送信 波の振幅で規格化することにより （両者の比をとることにより） 、 送信プロ -ブ及び受信プローブ 3 0における伝達損失の影響を除いて減衰率 a ,を評価 することができる。 減衰率 a 0及び底面に対する反射係数/ 30については、 同一 仕様のロッ ド部を計測する等により、 予め計測しておく。
[0044] 図 2に示す評価環境において、 二探触子法により、 L（0, 1）モード 60kHzの弾 性波による反射波の評価を実施した （参考文献： M. Shoj i , et a l. , " U lt ras on i c Gu i ded Wave Test i ng of Anchor Rods Embedded i n So i l·” , 2016 IEEE \¥0 2020/175182 9 卩（：17 2020 /005758
Int. U lt rason i cs Symp. （IUS）, pp. 卜 4） 。 図 2に示すように L0 = 0· 25m、 L] = 1 . 7mである。
[0045] 図 4は、 測定された反射波と距離振幅特性曲線とを重ねて示す図である。
図 4の横軸は受信プローブ 3 0からの距離 （m） 、 縦軸は反射波の振幅である
[0046] 図 4に示す横軸 1 . 95m付近に見られる大きな振幅は端面 1 O bからの反射波 （B，エコー） である。 なお、 図 4に示す波形データは地中 1内におけるもので あり、 距離振幅特性曲線も対応する式 （4） のみを表記してある。
[0047] 地中 1 に埋設前の健全な同一仕様の支線アンカーのロッ ド部 1 0で計測し た結果、 減衰率 a 0 = 0. 2dB/m、 反射係数/ S 0= 1であった。 また、 図 2に示す評 価環境における減衰率 は、 a , = 5. 5dB/mである。
[0048] 図 5に示すように、 この例では反射係数 /S , = 0. 15の欠陥 （傷） は存在しな いが、 反射係数 /S , = 0. 1程度の欠陥が存在すると判定することができる。
[0049] 距離振幅特性曲線は、 検出したい欠陥の反射係数に基づいて作成される。
したがって、 1回の測定で得られた反射波の波形データを複数の距離振幅特性 曲線と比較することで、 複数の基準に基づいて長尺物 1 〇の欠陥の有無を評 価することが可能である。
[0050] なお、 式 （1） を Atについて解くと、
[0051 ] [数 4]
Figure imgf000011_0001
[0052] となるので、 これを式 （3） 、 （4） に代入することによって、 距離振幅 特性曲線は次式で表現することもできる。
[0053] \¥0 2020/175182 10 卩（：17 2020 /005758
[数 5]
Figure imgf000012_0001
（4 £ X £ 4 + 4） （7）
[0054] 図 4に示した距離振幅特性曲線は、 式 （7） を用いて求めても良い。 また 、 長尺物は、 支線アンカーのロッ ド部 1 0の例を示したがこの例に限定され ない。 どのような長尺物に対しても本実施形態に係る反射波の評価方法を適 用することが可能である。 また、 弾性波が反射する特定部位を底面 1 〇匕の 例で説明したが、 特定部位は底面 1 0匕に限られない。 例えば屈曲している 部分等で有っても構わない。
[0055] また、 送信プローブ 2 0と受信プローブ 3 0の 2つのプローブを用いる例で 説明したが、 1つの送受信プローブを用いて上記の評価方法を実施しても良い 。 また、 長尺物 1 0が設置される環境は、 液体、 気体、 及びゲル状物等の何 れの環境で有っても構わない。
[0056] このように本発明は、 ここでは記載していない様々な実施形態等を含むこ とは勿論である。 したがって、 本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な 特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 符号の説明
[0057] 1 :地中
2 :地表面
1 0 :支線アンカーのロッ ド部 （長尺物）
1 0 ：上端
1 0匕 ：底面 （基準となる特定部位） 020/175182 11 卩（：171? 2020 /005758
20 :送信プローブ
30 :受信プローブ
:長尺物が健全かつ埋設 （設置） 前の状態における弾性波の減衰率 :長尺物が埋設された部分における弾性波の減衰率
/30 :長尺物の基準となる特定部位での弾性波の反射係数
（3, :検出したい欠陥の反射係数
：受信プローブで受信した弾性波の送信波振幅
八「：受信プローブで受信した弾性波の特定部位からの反射波振幅

Claims

\¥0 2020/175182 12 卩（：17 2020 /005758 請求の範囲
[請求項 1 ] 長尺物において、 前記長尺物の長手方向に伝播する弾性波を送信し
、 該弾性波の反射波を受信することで前記長尺物の欠陥の大きさを評 価する反射波の評価方法であって、
前記弾性波の送信波振幅と前記長尺物の基準となる特定部位からの 1回目の反射波振幅から前記長尺物が設置された環境に依拠する前記 弾性波の減衰率を求め、 該減衰率を用いて前記弾性波の距離振幅特性 曲線を作成し、 該距離振幅特性曲線と前記反射波振幅を比較すること で前記欠陥の大きさを評価する反射波の評価方法。
[請求項 2] 前記減衰率は、
前記弾性波の送信波振幅、 前記長尺物の埋設されていない部分にお ける前記弾性波の減衰率、 前記特定部位での前記弾性波の反射係数、 前記特定部位から反射して来る前記反射波振幅、 前記長尺物の埋設さ れていない部分の長さ、 及び前記長尺物の埋設された部分の長さに基 づいて求められる
ことを特徴とする請求項 1 に記載の反射波の評価方法。
[請求項 3] 前記距離振幅特性曲線は、
検出したい前記欠陥の前記弾性波に対する反射係数に基づいて作成 される
ことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の反射波の評価方法。
[請求項 4] 前記弾性波を送信する送信プローブと、 反射波を受信する受信プロ
-ブを備え、 前記送信プローブは前記長尺物の埋設されていない部分 の手前側に、 前記受信プローブは前記長尺物の埋設されていない部分 の奧側に、 前記送信プローブと前記受信プローブとが所定の間隔を空 けて配置される
ことを特徴とする請求項 1乃至 3の何れかに記載の反射波の評価方 法。
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