JP3725515B2 - 非破壊検査装置 - Google Patents
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Description
【0001】
この発明は、コンクリート構造物などの測定対象物の内部に存在する内部欠陥を検査する非破壊検査装置に関し、特に音響弾性波からなる加振波の反射エネルギレベルを高精度に補正して内部欠陥を高い信頼性での診断可能にした非破壊検査装置に関するものである。
【背景技術】
従来より、たとえばコンクリート構造物の内部に存在する内部欠陥を検知するためには、簡便性に優れている理由から、外部表面からハンマを用いた打音検査が広く行われている。
しかしながら、このような周知の打音検査方法を用いた場合には、探査精度がオペレータの能力および熟練度に依存するうえ、一定の力でハンマリングを行うことが極めて困難であった。また、判断基準がオペレータの経験や勘に大きく依存することから、診断結果が曖昧になり、十分な信頼性を達成することができないという問題点があった。
【0002】
そこで、上記問題点を解決するために、改良された種々の非破壊検査装置が提案されている。
図11はたとえば特開平8−21824号公報に記載された充填不良の探査方法が適用される従来の非破壊検査装置を示すブロック構成図である。
図11において、非破壊検査装置は、音波送信部を構成する送波探触子111と、音波受信部を構成する受波探触子112と、音波発信器を有する探査部113と、高速フーリエ変換を用いた演算処理を実行するFFTアナライザ114とを備えている。
【0003】
また、非破壊検査対象物は、送波探触子111および受波探触子112が当接される板体120と、板体120の内部に配設されたコンクリートなどの充填材130とを備えている。充填材130は、図示されたように、クラックや空洞などの充填不良部分131を有している。
【0004】
次に、図11に示した従来の非破壊検査装置による充填不良の探査方法について説明する。
まず、図示されたように、音波送信用の送波探触子111と音波受信用の受波探触子112とを板体120の表面に当接し、探査部113から送波探触子111を介して、広帯域の周波数成分を有する音波を繰り返し出射する。
これにより、送波探触子111から出射された音波は、板体120の表面側から充填材130に向けて繰り返し送信される。
受波探触子112は、送波探触子111から送信された音波の反射波を受信して電気信号に変換し、これを探査部113を介してFFTアナライザ114に入力する。
【0005】
FFTアナライザ114は、受信信号をフーリエ解析して、周波数スペクトルのレベルをCRT表示部(図示せず)などに出力する。
したがって、オペレータは、FFTアナライザ114から出力される周波数スペクトルのレベルを計測して、充填不良部分131の有無を判断することができる。
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の非破壊検査装置は以上のように構成されているので、各探触子111および112が測定面となる板体120の表面に十分に接触していない場合には、送波探触子111(加振部)または受波探触子112(受信部)と、板体120の接触面(測定面)との間で音響弾性波の減衰が発生し、正確に反射エネルギレベルを測定することが困難であった。
【0007】
特に、コンクリート構造物の表面状況は、置かれている環境によってさまざまに変化するので、各探触子111および112が測定面に十分に接触できない状態に陥るおそれがある。このような状況としては、たとえば、測定面に凹凸を有している場合や、風化などによって測定面が劣化した場合、または、測定面に汚れなどが付着した場合などが考えられる。
【0008】
また、人手により各探触子111および112を測定面に押し当てる場合には、測定面の凹凸や異物の付着状況が接触力に大きく影響し、反射波のレベルによる測定精度がさらに低下することになる。
また、従来の非破壊検査装置では、一定の判定基準を用いているので、測定対象物が異なる場合や、接触面の状態が経時変化する場合には、反射波を比較することができず、異なる対象物間の比較や経時変化を追跡して評価することが困難であった。
さらに、一定の判定基準を用いて反射波の反射エネルギレベルを比較することができないことから、充填材130内の充填不良部分131の反射面までの距離と反射エネルギレベルとの相関を求めることができないという問題点があった。
【0009】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、加振部および受信部と測定面との接触状態を推定して判定基準を補正し、測定面に対する接触状態が悪い場合であっても絶対的な反射エネルギレベルを比較可能にすることにより、測定対象物の表面状態によらず反射エネルギレベルの測定精度を大きく向上させるとともに、充填不良部分(内部欠陥)までの距離と反射エネルギレベルとの間の相関関係により、内部欠陥までの距離を算出できる非破壊検査装置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】
【0010】
この発明は、音響弾性波を測定対象物に注入して測定対象物の内部欠陥を診断するための非破壊検査装置であって、測定対象物の表面に圧接されて音響弾性波を発生する加振部と、測定対象物の表面に圧接されて音響弾性波の反射波を受信する受信部と、加振部および受信部を測定対象物の表面に押付けるための押付け機構と、加振時における測定対象物の表面に対する加振部および受信部の押付け力を検出する押付け力測定部と、加振部を駆動して音響弾性波を発生させるための加振制御部と、受信部からの受信信号に基づいて内部欠陥を判定するための受信信号処理部とを備え、受信信号処理部は、受信信号に基づいて測定対象物の弾性振動による反射エネルギレベルを演算する反射エネルギ演算部と、反射エネルギレベルを押付け力で規格化した補正値を求める反射エネルギ補正部と、補正値に基づいて内部欠陥を検出する内部欠陥判定部とを含むものである。
【0011】
また、この発明の非破壊検査装置による加振部は、磁歪現象により音響弾性波を発生する磁歪振動子を含むものである。
また、この発明の非破壊検査装置による音響弾性波は、時間とともに周波数が連続的に変化するチャープ波からなり、受信信号処理部は、チャープ波の反射による弾性振動の包絡線を求める包絡線検出部を含み、内部欠陥判定部は、包絡線に基づいて内部欠陥を検出するものである。
【0012】
また、この発明の非破壊検査装置による内部欠陥判定部は、あらかじめ作成された内部欠陥までの距離と補正値との相関関係に基づいて、内部欠陥までの距離を求めるものである。
また、この発明の非破壊検査装置による内部欠陥までの距離と補正値との相関関係は、測定対象物に応じた実測値のマップデータとして内部欠陥判定部にあらかじめ格納されたものである。
【0013】
また、この発明の非破壊検査装置による反射エネルギ補正部は、補正値を内部欠陥の異常範囲面積で除算して追加補正値を求め、内部欠陥判定部は、あらかじめ作成された内部欠陥までの距離と追加補正値との相関関係に基づいて、内部欠陥までの距離を求めるものである。
また、この発明の非破壊検査装置による内部欠陥までの距離と追加補正値との相関関係は、測定対象物に応じた実測値のマップデータとして内部欠陥判定部にあらかじめ格納されたものである。
また、この発明の非破壊検査装置の測定対象物は、コンクリート構造物からなるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図面に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1を示すブロック構成図である。
図1において、非破壊検査装置は、可聴域の音響弾性波を発生させるための駆動信号Wを生成する加振制御部10と、駆動信号Wに応じて音響弾性波を発生する加振部11と、音響弾性波の反射波を検出するための受信センサを有する受信部12と、加振部11および受信部12の後端部に設けられた押付け機構13と、加振部11および受信部12の先端部の押付け力Fa、Fbを検出するための圧力センサを有する押付け力測定部14と、受信部12からの受信信号Rを演算処理する受信信号処理部15とを備えている。
【0015】
測定対象物16は、前述(図11参照)の充填不良部分131に相当する内部欠陥17(空洞、クラック、剥離など)を有し、測定対象物16の表面(測定面)には、押付け機構13の加圧力により、加振部11および受信部12が押し付けられている。
加振時における加振部11および受信部12の押付け力Fa、Fbは、押付け力測定部14により検出され、受信信号Rとともに受信信号処理部15に入力されている。
【0016】
なお、押付け力FaおよびFbは、等しい押付け力Fとなるように調整されている。
また、押付け力測定部14としては、たとえば、加振部11および受信部12の先端部の押付け反力を測定するための測定ゲージなどが用いられる。
また、受信信号処理部15には、内部欠陥17の判定結果などを表示するための表示部(図示せず)が接続される。
【0017】
図2は図1内の加振制御部10の具体例を示すブロック構成図である。
図2において、加振制御部10は、加振部11に対する駆動信号Wを発生する加振波発生部10aと、加振波発生部10aからの駆動信号Wを増幅して加振部11に印加するパワーアンプ10bとを備えている。
【0018】
図3は図1内の加振部11の具体的な構成例を示す斜視図である。
図3において、加振部11は、積層用磁歪素子により構成された閉ループのコア形状の磁歪振動子11aと、磁歪振動子11aの2カ所の対向側辺部に巻かれた励磁巻線11bとを備えている。磁歪振動子11aは、励磁巻線11bが巻かれていない2辺方向(矢印参照)に振動する。
【0019】
図4は図1内の受信信号処理部15の具体例を示すブロック構成図である。
図4において、受信信号処理部15は、反射波の受信信号Rに基づいて反射エネルギレベルErを演算する反射エネルギ演算部15aと、押付け力Fa、Fbを用いて反射エネルギレベルErを補正する反射エネルギ補正部15bと、補正後の反射エネルギレベル補正値Ecに基づいて内部欠陥の有無を判定する内部欠陥判定部15cとを備えている。
【0020】
図5はこの発明の実施の形態1による押付け力Fと反射エネルギレベルErとの相関関係を示す特性図であり、たとえば、反射エネルギ補正部15b内にマップデータとしてあらかじめ格納されている。
図5において、横軸は押付け力F[MPa]、縦軸は反射エネルギレベルEr[mV]である。
【0021】
次に、図1〜図5を参照しながら、この発明の実施の形態1による動作について説明する。
図1において、まず、加振制御部10は、駆動信号W(所定周波数の駆動電流)により加振部11を駆動して音響弾性波を生成させる。
加振制御部10は、図2に示すように、加振波発生部10aおよびパワーアンプ10bにより構成されており、加振波発生部10aは、特性周波数(測定対象物16の材質や内部欠陥17までの距離などに応じて決定する)に対応した帯域の電流波形を生成し、これを駆動信号Wとしてパワーアンプ10bに出力する。
【0022】
パワーアンプ10bは、駆動信号Wを増幅し、加振部11を駆動するために適切な電流値(または、電圧値)に整合させて出力する。
加振部11は、図3に示すように、コアを形成する磁歪振動子11aと、磁歪振動子11aに磁界を発生させる励磁巻線11bとにより構成されており、磁歪振動子11aは、発生磁界の大きさや周波数に応じて歪(磁歪現象)を発生させる特性を有する。
【0023】
したがって、励磁巻線11bに駆動信号Wを印加すると、磁歪振動子11a内に磁界が発生し、磁歪振動子11aは、上記磁歪現象により音響弾性波を発生する。
このとき、磁歪振動子11aの磁界変化に対する応答速度は、数マイクロ秒以下であり、可聴域の電流変化に対して十分に追従可能な範囲にある。
【0024】
また、可聴域の駆動信号Wを供給することにより、この周波数帯域の音響弾性波を効率よく発生させることができる。
また、加振部11における発生磁界の大きさは、印加される駆動信号Wの大きさや周波数に応じて変化するので、駆動信号Wの電流値を制御することにより磁歪振動子11aの歪み量を制御することができる。
【0025】
加振部11のコア(図3内の磁歪振動子11b)は、印加された駆動信号Wの電流値に応じて歪みを発生し、測定対象物16との接触部から、測定対象物16内に音響弾性波(加振波)を注入する。
加振部11から注入された音響弾性波は、測定対象物16への伝播中に、ダンピング効果により減衰しながら拡散する。
【0026】
測定対象物16内に伝播中の音響弾性波は、内部欠陥17(異物やクラックなど)の音響反射面に到達すると、その界面で反射および透過する。
このような音響反射面の界面において、音響弾性波は、音響伝播速度のコントラストが大きいほど透過しにくくなり、大きな反射波を発生する。たとえば、音響反射面の背面側が空気と接しているクラックや空洞の場合、その界面において、伝播してきた音響弾性波は、ほとんどのエネルギが反射されることになる。
【0027】
一方、内部に上記音響反射面が存在しない測定対象物16の場合、測定面から注入された音響弾性波は、測定対象物16の内部を伝播し、測定面の対抗面や側面から反射波を発生する。
このように、測定対象物16の内部を伝播して対抗面や側面から反射された反射波は、内部欠陥17からの反射波よりも、音響弾性波の減衰や拡散の影響を大きく受けている。したがって、内部欠陥17のない測定対象物16からの反射波の振幅は、内部に音響反射面(内部欠陥17)が存在する場合の振幅よりも小さくなる。
【0028】
そこで、受信部12を測定対象物16の表面(測定面)に接触させて、音響反射面からの反射波を検出することにより、音響反射面(内部欠陥17)の有無および大きさなどを判定することができる。
すなわち、受信信号処理部15内の反射エネルギ演算部15aは、受信信号Rを時間積分処理して反射エネルギレベルErを求め、反射エネルギ補正部は、反射エネルギレベル補正値Ecを求める。
【0029】
したがって、内部欠陥判定部15cは、反射エネルギレベル補正値Ecに基づいて、内部欠陥17(音響反射面)が存在する場合と存在しない場合との比較を行うことにより、内部に音響反射面が存在するか否かを判定することができる。
【0030】
しかしながら、測定対象物16の表面に対する加振部11および受信部12の押付け力F(Fa、Fb)と、受信信号Rに基づく反射エネルギレベルErとの間には、図5に示すような相関関係がある。
図5から明らかなように、反射エネルギレベルErは、押付け力Fによって一次関数的に変化するうえ、押付け力Fが十分でない場合には、期待される反射エネルギレベルErを観測することができず、実際の反射波に応じた反射エネルギレベルErを正確に求めることはできない。
【0031】
そこで、押付け機構13により、加振部11および受信部12を測定対象物16の表面(測定面)に加圧するとともに、押付け力測定部14により、加振部11および受信部12と測定面との接触圧力(押付け力F)を測定して受信信号処理部15に入力することにより、反射エネルギ補正部15bにおいて、押付け力Fに応じて規格化された反射エネルギレベル補正値Ecの推定演算を可能にする。
【0032】
これにより、十分な押付け力Fが発生できていない場合であっても、押付け力Fの値を用いて反射エネルギレベルErを補正することができ、反射エネルギレベル補正値Ecを推定演算することができる。
【0033】
すなわち、受信信号処理部15は、受信信号Rおよび押付け力Fに基づき、反射エネルギレベルErを押付け力Fで正規化補正し、反射エネルギレベル補正値Ecに基づいて内部欠陥17の判定を行う。
まず、受信信号処理部15内の反射エネルギ演算部15a(図4参照)は、受信部12で検出された反射エネルギレベルErを演算し、演算結果を反射エネルギ補正部15bに入力する。
【0034】
反射エネルギ補正部15bは、押付け力測定部14で測定された加振部11および受信部12の押付け力F(FaまたはFbの値)を用いて、反射エネルギレベルErを補正し、反射エネルギレベル補正値Ecを内部欠陥判定部15cに入力する。
内部欠陥判定部15cは、反射エネルギレベル補正値Ecの値に基づき、あらかじめ準備された内部欠陥17の特徴から、その判定結果を表示してオペレータに報知する。
【0035】
このように、押付け力Fに基づいて、加振部11および受信部12と測定面との接触程度を推定して補正することにより、測定対象物16の表面状態によらず、絶対的な音響弾性波の反射エネルギレベルを比較判定することができる。したがって、反射エネルギレベル補正値Ecに基づく内部欠陥17の評価精度を大きく向上させることができる。
【0036】
実施の形態2.
なお、上記実施の形態1では、加振波として単なる音響弾性波を用いたが、周波数を時間変化させたチャープ波からなる音響弾性波を用いてもよい。
図6は音響弾性波としてチャープ波を生成させるための加振制御部10を示すブロック構成図であり、前述(図2参照)と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
【0037】
図6において、チャープ波発生部10cは、前述の加振波発生部10aに対応しており、チャープ波からなる駆動信号Wを発生する。
図7は加振制御部10から加振部11に出力される駆動信号W(チャープ波)を示す波形図である。
図7において、横軸は時間t、縦軸は駆動信号Wの電流値を示しており、チャープ波からなる駆動信号Wは、時間tとともに周波数が連続的に増大している。なお、図7とは逆に、時間とともに周波数が連続的に減少するチャープ波を用いることもできる。
【0038】
図8はチャープ波の反射波に基づく受信信号Rを処理するための受信信号処理部15を示すブロック構成図であり、前述(図4参照)と同様のものについては、同一符号を付して詳述を省略する。
図8において、包絡線検出部15dは、前述の反射エネルギ演算部15aに対応しており、受信信号Rの包絡線を反射エネルギレベルとして求め、これを反射エネルギ補正部15bに入力する。
【0039】
次に、図1および図3とともに、図6〜図8を参照しながら、この発明の実施の形態2による動作について説明する。
まず、加振制御部10内のチャープ波発生部10cは、時間とともに周波数が連続的に高くなる駆動信号W(チャープ波)をパワーアンプ10bに入力し、パワーアンプ10bは、チャープ波の電流波形を適切に増幅して加振部11に印加し、加振部11を駆動する。
【0040】
加振部11の磁歪振動子11a(図3参照)は、印加された駆動信号Wの電流波形に応じた歪みを発生し、磁歪振動子11aに接触された測定対象物16の表面から、時間tとともに周波数が連続的に高くなる(または、低くなる)音響弾性波を一定の大きさで測定対象物16に注入する。
【0041】
このように、音響弾性波による振動を測定対象物16に与えると、加振周波数が測定対象物16の固有共振周波数と一致したときに、受信部12で観測される受信信号Rの波形振幅は大きくなり、それ以外の周波数に対する受信信号Rの波形振幅は小さくなる。すなわち、測定対象物16の固有振動の応答特性にしたがって、振幅レベルが変動する受信信号Rの波形が受信部12で観測される。
この振幅レベル変動は、測定対象物16の周波数応答に比例するので、観測された受信信号Rの波形の包絡線を求めると、測定対象物16に固有な周波数応答波形が得られる。
【0042】
測定対象物16に特有の共振周波数は、周波数応答に見られる卓越周波数として観測されるので、受信信号Rのピーク周波数を抽出することにより、測定面における振動の形態を知ることができる。したがって、受信信号Rの波形の包絡線から、測定対象物16の内部欠陥17や構造自体を推定したり、測定対象物16の正常部と異常部との区別を容易に行うことができる。
【0043】
図8において、包絡線検出部15dは、受信部12からの受信信号Rの包絡線を反射エネルギレベルErとして求める。受信信号Rの包絡線は、測定対象物16の周波数応答波形を示している。以下、押付け力Fで補正した反射エネルギレベル補正値Ecに基づいて、内部欠陥17を判定することができる。
このように、加振波としてチャープ波からなる音響弾性波を用い、反射エネルギレベルErとして受信信号Rの包絡線を求めることにより、FFT(高速フーリエ変換)などの複雑な信号処理を行うことなく、簡便な演算処理により周波数応答波形を得ることができる。
【0044】
したがって、処理時間を大幅に短縮することができ、決められた時間内での探査範囲を広げることができるうえ、測定機器の規模を小型化して省力化することができるなどのメリットが生まれる。
【0045】
実施の形態3.
なお、上記実施の形態1、2では、内部欠陥17の判定対象となる具体的なパラメータについて言及しなかったが、たとえば、内部欠陥17までの距離を判定対象としてもよい。
図9はこの発明の実施の形態3に関連して実測された内部欠陥までの距離Dと反射エネルギレベル補正値Ecとの相関関係を示す特性図であり、測定対象物16に応じた実測値のマップデータとして、内部欠陥判定部15c内にあらかじめ格納されている。
【0046】
図9において、横軸は内部欠陥までの距離D(測定対象物16の表面で実測された剥離厚みやクラックの深さなど)、縦軸は反射エネルギレベル補正値Ecである。
図9の特性は、たとえばコンクリート構造物をコアリングして測定対象物16の測定箇所の断面構造を取得し、内部欠陥17までの距離D(クラックの深さなど)を実測するとともに、当該測定部での反射エネルギレベルErを実測して加振時の押付け力Fで規格化した補正値Ecを求めることにより得られる。
【0047】
前述のように、加振部11から注入された音響弾性波は、測定対象物16内を伝播中にダンピング効果により減衰しながら拡散するが、この減衰拡散過程において、測定面に近い内部欠陥17(クラックや空洞)ほど、音響弾性波の伝播する距離が短くなるので、減衰および拡散の影響が少なくなる。
したがって、測定面に近い内部欠陥17からの反射波は、測定面から遠い内部欠陥17からの反射波よりも大きな振幅で検出されることになり、図9のように、反射エネルギレベル補正値Ecは、内部欠陥17までの距離Dに反比例して変化する。
【0048】
内部欠陥判定部15cは、あらかじめ実測された図9の特性または図9の特性に対応した近似式を格納しており、押付け力Fで規格化した反射エネルギレベル補正値Ecと、図9の相関関係(近似式)とを用いて、内部欠陥17までの距離Dを推定演算する。
なお、図9の相関関係は、測定対象物16の材料および材料配合比などにより異なるので、測定対象物16の違いに応じて、相関関係を明らかにするための測定があらかじめ行われる。
【0049】
このように、内部欠陥17までの距離Dと反射エネルギレベル補正値Ecとの相関関係(図9)をあらかじめ格納しておくことにより、反射エネルギレベル補正値Ecの測定結果を図9の特性に照合することにより、内部欠陥17までの距離Dを算出することができる。したがって、内部欠陥判定部15cは、内部欠陥17の有無のみならず、内部欠陥17までの距離Dをオペレータに報知することができる。
【0050】
実施の形態4.
なお、上記実施の形態3では、押付け力Fのみで補正された反射エネルギレベル補正値Ecに基づいて内部欠陥17までの距離Dを求めたが、内部欠陥17の大きさ(測定領域の面積)でさらに除算補正された追加補正値Eccに基づいて内部欠陥17までの距離Dを求めてもよい。
図10はこの発明の実施の形態4に関連して実測された内部欠陥までの距離Dと反射エネルギレベル追加補正値Eccとの相関関係を示す特性図であり、測定対象物16に応じた実測値のマップデータとして、内部欠陥判定部15c内にあらかじめ格納されている。
【0051】
図10において、横軸は内部欠陥までの距離D、縦軸は反射エネルギレベル追加補正値Eccである。
図10の特性は、前述と同様のコアリング後の実測により得られ、内部欠陥17の面積は、測定対象物16の表面上で加振部11を移動させながら、受信信号Rを繰り返し取得することにより、内部欠陥17の存在を示す領域として得られる。
【0052】
この場合、反射エネルギ補正部15bは、測定対象物16の表面で測定された反射エネルギレベルErを加振時の押付け力Fで補正し、さらに内部欠陥17(剥離)が発生している部位の面積で除算した追加補正値Eccを演算する。
前述の反射エネルギレベル補正値Ecは、同じ材質の測定対象物16において、内部欠陥17までの距離Dが一定であっても、内部欠陥17の面積Sが大きいほど大きくなる。
【0053】
したがって、反射エネルギレベル補正値Ecに加え、内部欠陥17の面積Sで除算して追加補正した反射エネルギレベル追加補正値Eccは、内部欠陥17までの距離Dに対してさらに高い相関関係を持つことになる。
すなわち、前述(図9参照)の反射エネルギレベル補正値Ecを内部欠陥17が発生している面積Sで除算し、図10の特性を取得することにより、図10の特性に基づいて、内部欠陥17までの距離Dをさらに高い精度で推定演算することができる。
【0054】
このように、反射エネルギレベル補正値Ecを内部欠陥17の面積Sでさらに除算した追加補正値Eccを演算するとともに、あらかじめ求められた図10の相関関係を照合することにより、内部欠陥17までの距離Dを正確に算出することができる。
【0055】
図10の相関関係は、前述と同様に、測定対象物16の材料や配合比などにより異なるので、実際の相関関係を明らかにするために上述した実測が行われる。
なお、上記実施の形態1〜4では、磁歪振動子11aを有する加振部11を用いて、磁歪現象によって発生した音響弾性波を測定対象物16に注入する場合を例にとって説明したが、加振部11は、磁歪型に限らず、圧電型または動電型などで構成してもよく、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
【0056】
また、測定対象物16がコンクリート構造物の場合を例にとって説明したが、他の構造物に対しても適用可能であり、前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
【発明の効果】
【0057】
以上のようにこの発明は、音響弾性波を測定対象物に注入して測定対象物の内部欠陥を診断するための非破壊検査装置であって、測定対象物の表面に圧接されて音響弾性波を発生する加振部と、測定対象物の表面に圧接されて音響弾性波の反射波を受信する受信部と、加振部および受信部を測定対象物の表面に押付けるための押付け機構と、加振時における測定対象物の表面に対する加振部および受信部の押付け力を検出する押付け力測定部と、加振部を駆動して音響弾性波を発生させるための加振制御部と、受信部からの受信信号に基づいて内部欠陥を判定するための受信信号処理部とを備え、受信信号処理部は、受信信号に基づいて測定対象物の弾性振動による反射エネルギレベルを演算する反射エネルギ演算部と、反射エネルギレベルを押付け力で規格化した補正値を求める反射エネルギ補正部と、補正値に基づいて内部欠陥を検出する内部欠陥判定部とを含むので、測定対象物の表面状態によらず絶対的な反射波の反射エネルギレベルを比較判定することができ、内部欠陥の評価精度を大きく向上させることができる。
【0058】
また、この発明の非破壊検査装置による加振部は、磁歪現象により音響弾性波を発生する磁歪振動子を含むので、測定対象物内に音響弾性波を容易に注入することができる。
また、この発明の非破壊検査装置による音響弾性波は、時間とともに周波数が連続的に変化するチャープ波からなり、受信信号処理部は、チャープ波の反射による弾性振動の包絡線を求める包絡線検出部を含み、内部欠陥判定部は、包絡線に基づいて内部欠陥を検出するようにしたので、FFTなどの複雑な信号処理を行うことなく簡便な処理により周波数応答波形を得ることができ、処理時間を短縮するとともに、測定機器の規模を小型化および省力化を実現することができる。
【0059】
また、この発明の非破壊検査装置による内部欠陥判定部は、あらかじめ作成された内部欠陥までの距離と補正値との相関関係に基づいて、内部欠陥までの距離を求めるようにしたので、内部欠陥の有無のみならず内部欠陥までの距離を検出することができる。
また、この発明の非破壊検査装置による内部欠陥までの距離と補正値との相関関係は、測定対象物に応じた実測値のマップデータとして内部欠陥判定部にあらかじめ格納されたので、測定対象物の違いによらず高精度の相関関係を得ることができ、内部欠陥の判定結果の信頼性をさらに向上させることができる。
【0060】
また、この発明の非破壊検査装置による反射エネルギ補正部は、補正値を内部欠陥の異常範囲面積で除算して追加補正値を求め、内部欠陥判定部は、あらかじめ作成された内部欠陥までの距離と追加補正値との相関関係に基づいて、内部欠陥までの距離を求めるようにしたので、内部欠陥までの距離をさらに高い精度で検出することができる。
また、この発明の非破壊検査装置による内部欠陥までの距離と追加補正値との相関関係は、測定対象物に応じた実測値のマップデータとして内部欠陥判定部にあらかじめ格納されたので、測定対象物の違いによらず高精度の相関関係を得ることができ、内部欠陥の判定結果の信頼性をさらに向上させることができる。
また、この発明の非破壊検査装置の測定対象物は、コンクリート構造物からなるので、特に一般的な建築物に対して有効に内部欠陥を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1を示すブロック構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1による加振制御部を示すブロック構成図である。
【図3】この発明の実施の形態1による加振部を示す斜視図である。
【図4】この発明の実施の形態1による受信信号処理部を示すブロック構成図である。
【図5】この発明の実施の形態1による押付け力と反射エネルギレベルとの相関関係を示す特性図である。
【図6】この発明の実施の形態2による加振制御部を示すブロック構成図である。
【図7】この発明の実施の形態2による加振制御部から出力される音響弾性波を示す波形図である。
【図8】この発明の実施の形態2による受信信号処理部を示すブロック構成図である。
【図9】この発明の実施の形態3に関連して測定された内部欠陥までの距離と反射エネルギレベル補正値との相関関係を示す特性図である。
【図10】この発明の実施の形態4に関連して測定された内部欠陥までの距離と反射エネルギレベル追加補正値との相関関係を示す特性図である。
【図11】従来の非破壊検査装置を示すブロック構成図である。
Claims (8)
- 音響弾性波を測定対象物に注入して前記測定対象物の内部欠陥を診断するための非破壊検査装置であって、
前記測定対象物の表面に圧接されて前記音響弾性波を発生する加振部と、
前記測定対象物の表面に圧接されて前記音響弾性波の反射波を受信する受信部と、
前記加振部および前記受信部を前記測定対象物の表面に押付けるための押付け機構と、
加振時における前記測定対象物の表面に対する前記加振部および前記受信部の押付け力を検出する押付け力測定部と、
前記加振部を駆動して前記音響弾性波を発生させるための加振制御部と、
前記受信部からの受信信号に基づいて前記内部欠陥を判定するための受信信号処理部とを備え、
前記受信信号処理部は、
前記受信信号に基づいて前記測定対象物の弾性振動による反射エネルギレベルを演算する反射エネルギ演算部と、
前記反射エネルギレベルを前記押付け力で規格化した補正値を求める反射エネルギ補正部と、
前記補正値に基づいて前記内部欠陥を検出する内部欠陥判定部と
を含むことを特徴とする非破壊検査装置。 - 前記加振部は、磁歪現象により前記音響弾性波を発生する磁歪振動子を含むことを特徴とする請求の範囲1に記載の非破壊検査装置。
- 前記音響弾性波は、時間とともに周波数が連続的に変化するチャープ波からなり、
前記受信信号処理部は、前記チャープ波の反射による弾性振動の包絡線を求める包絡線検出部を含み、
前記内部欠陥判定部は、前記包絡線に基づいて前記内部欠陥を検出することを特徴とする請求の範囲1に記載の非破壊検査装置。 - 前記内部欠陥判定部は、あらかじめ作成された前記内部欠陥までの距離と前記補正値との相関関係に基づいて、前記内部欠陥までの距離を求めることを特徴とする請求の範囲1に記載の非破壊検査装置。
- 前記内部欠陥までの距離と前記補正値との相関関係は、前記測定対象物に応じた実測値のマップデータとして前記内部欠陥判定部にあらかじめ格納されたことを特徴とする請求の範囲4に記載の非破壊検査装置。
- 前記反射エネルギ補正部は、前記補正値を前記内部欠陥の異常範囲面積で除算して追加補正値を求め、
前記内部欠陥判定部は、あらかじめ作成された前記内部欠陥までの距離と前記追加補正値との相関関係に基づいて、前記内部欠陥までの距離を求めることを特徴とする請求の範囲1に記載の非破壊検査装置。 - 前記内部欠陥までの距離と前記追加補正値との相関関係は、前記測定対象物に応じた実測値のマップデータとして前記内部欠陥判定部にあらかじめ格納されたことを特徴とする請求の範囲6に記載の非破壊検査装置。
- 前記測定対象物は、コンクリート構造物からなることを特徴とする請求の範囲1に記載の非破壊検査装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100955783B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2010-05-06 | 한국과학기술원 | 응력파를 이용한 콘크리트 구조물의 비파괴검사 방법 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002018927A1 (fr) * | 2000-08-28 | 2002-03-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de controle de structure |
DE10133510C1 (de) * | 2001-07-10 | 2002-11-28 | Siemens Ag | Fehlererkennung in Körpern aus spröden Materialien |
US8135179B2 (en) * | 2008-05-05 | 2012-03-13 | Biotronics, Inc. | Systems, methods and devices for use in assessing fat and muscle depth |
US8494226B2 (en) * | 2008-05-05 | 2013-07-23 | Biotronics, Inc. | Systems, methods and devices for use in assessing carcass grading |
US8447075B2 (en) * | 2008-05-05 | 2013-05-21 | Biotronics, Inc. | Systems, methods and devices for using ultrasonic probe pressure information in assessing muscle tissue quality |
DE102010007735B4 (de) * | 2010-02-12 | 2023-03-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Ermitteln und/oder Überwachen des Zustandes von technischen Komponenten und/oder Regelsystemen eines Kraftfahrzeuges sowie Steuergerät hierfür |
GB2493929B (en) * | 2011-08-22 | 2015-11-25 | Bae Systems Plc | Determining impact damage in a composite member by acoustic wave processing |
US10809365B2 (en) * | 2014-08-25 | 2020-10-20 | Texas Instruments Incorporated | Vibration parameters monitoring using FMCW radar |
KR101655214B1 (ko) * | 2014-10-02 | 2016-09-07 | 현대자동차 주식회사 | 프레스 판넬의 결함 검출 장치 및 그 방법 |
CN106442734B (zh) * | 2016-09-29 | 2024-06-18 | 中国人民解放军92228部队 | 一种小型不规则铸件声谱无损检测装置及检测方法 |
US10712318B2 (en) * | 2017-03-17 | 2020-07-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Sensor adhesion state determination system, sensor adhesion state determination device, and sensor adhesion state determination method |
WO2020023967A1 (en) * | 2018-07-27 | 2020-01-30 | Wisys Technology Foundation, Inc. | Non-destructive concrete stress evaluation |
US20220276207A1 (en) * | 2021-03-01 | 2022-09-01 | Ecole De Technologie Superieure | Ultrasonic testing for defect detection |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01219555A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-09-01 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 衝撃試験器 |
JPH0821824A (ja) * | 1994-07-05 | 1996-01-23 | Touyoko Erumesu:Kk | 充填不良の探査方法 |
JPH10253339A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 音波利用計測方法及び計測装置 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4150576A (en) * | 1977-10-25 | 1979-04-24 | Energy And Minerals Research Co. | Mine roof and wall inspection apparatus and method |
US4338820A (en) * | 1980-09-25 | 1982-07-13 | Ramot University Authority For Applied Research & Industrial Development | Method and apparatus for generating and detecting acoustic surface waves particularly useful in the non-destructive testing of materials |
JPS5821558A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-08 | Kyoei Giken:Kk | 非金属物超音波探傷装置 |
JPS5868663A (ja) * | 1981-10-21 | 1983-04-23 | Hitachi Ltd | 自動感度補償装置付超音波探傷装置 |
YU47190B (sh) * | 1988-02-19 | 1995-01-31 | Institut Za Opštu I Fizičku Hemiju | Uredjaj za neinvazivno akustičko ispitivanje elastičnosti mekih bioloških materijala |
JPH0290058A (ja) * | 1988-09-28 | 1990-03-29 | Hitachi Ltd | 放射性廃棄物固化体の硬化度合確認方法と装置 |
JP2753001B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1998-05-18 | 株式会社東芝 | 半導体集積回路装置の設計変更方法 |
US5585546A (en) * | 1994-10-31 | 1996-12-17 | Hewlett-Packard Company | Apparatus and methods for controlling sensitivity of transducers |
JPH08334431A (ja) | 1995-06-09 | 1996-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | 非破壊検査装置 |
CH690600A5 (de) * | 1995-09-15 | 2000-10-31 | Kk Holding Ag | Anordnung für die Materialprüfung von Formteilen. |
US6371051B1 (en) * | 2001-07-16 | 2002-04-16 | Guigne International, Ltd. | Shellfish evaluation |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01219555A (ja) * | 1988-02-26 | 1989-09-01 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 衝撃試験器 |
JPH0821824A (ja) * | 1994-07-05 | 1996-01-23 | Touyoko Erumesu:Kk | 充填不良の探査方法 |
JPH10253339A (ja) * | 1997-03-06 | 1998-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | 音波利用計測方法及び計測装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100955783B1 (ko) * | 2008-05-07 | 2010-05-06 | 한국과학기술원 | 응력파를 이용한 콘크리트 구조물의 비파괴검사 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP1312916B1 (en) | 2009-04-08 |
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US6591681B1 (en) | 2003-07-15 |
EP1312916A4 (en) | 2008-01-23 |
EP1312916A1 (en) | 2003-05-21 |
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