JP4710061B2 - コンクリート含有成分測定装置および測定方法 - Google Patents
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Description
吉田行、田口史雄、山崎勲 「のり面防護用吹付けコンクリートの劣化度調査と性能評価」、北海道開発土木研究所月報No.617号2004年10月 野口貴文、林永哲:日本建築学会大会学術講演集(2003年9月)、1405 野口貴文、林永哲:日本建築学会大会学術講演集(2003年9月)、1406 黄光律、林永哲、鹿毛忠継、曹健、野口貴文:日本建築学会大会学術講演集(2003年9月)、1275 仲程陽香・山川哲雄・山田義智:日本建築学会大会学術講演集(2004.8)、23186
上記の構成によれば、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができる。
上記の構成によれば、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査でき、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができる。
上記の構成であれば、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができる。
上記の構成であれば、電界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査でき、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができる。
上記の構成であれば、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査でき、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができる。
リストの全ての周波数についてステップ23からステップ25を繰り返すことを特徴としている。
上記の構成によれば、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができる。
上記の構成であれば、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、電界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができる。
上記の構成であれば、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができる。
上記の構成であれば、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができる。
上記の構成であれば、コンクリートに含有する塩化物濃度、含水率だけでなく、酸化鉄量、空隙率についても測定することができる。
上記の構成であれば、コンクリートに含有する塩化物濃度、含水率だけでなく、酸化鉄量、空隙率についても測定することができる。
それ故、電界または磁界の印加時に印加しない状態に比して比誘電率が変化する物質がコンクリート内部に含まれるか否かを調べる方法を提供できるという特有の効果を奏する。
それ故、コンクリート構造物に含有する塩化物濃度、含水率、酸化鉄量、空隙率等を非破壊的に検査することができる方法を提供できるという特有の効果を奏する。
それ故、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく、コンクリートの導電率σと比誘電率εrを非破壊的に測定する装置を提供できるという特有の効果を奏する。
それ故、電界または磁界の印加時に印加しない状態に比して比誘電率が変化する物質がコンクリート内部に含まれるか否かを調べる装置を提供できるという特有の効果を奏する。
それ故、コンクリート構造物に含有する塩化物濃度、含水率、酸化鉄量、空隙率等を非破壊的に検査することができる装置を提供できるという特有の効果を奏する。
それ故、コンクリート構造物に埋め込まれた鉄筋や配管の位置を非破壊的に調べる装置を提供できるという特有の効果を奏する。
ステップ1としては、例えば、LCRメーター、インピーダンスアナライザあるいはスペクトラムアナライザー等の既存の測定装置を用いて交流インピーダンス法の測定を行う方法が挙げられる。
等価的には、ステップ1は、電極1Aと1Bに対して単位電流振幅を有する交流電流を通流している時に電極間に発生する交流電圧の正弦波及び余弦波成分を直交検波装置により測定する方法であっても良く、実際には任意の電流振幅を有する交流電流を通流している時に電極間に発生する交流電圧の正弦波及び余弦波成分を直交検波装置により測定し、それぞれの検波成分を通流した電流の振幅値で除算する方法であっても良い。
さらにインピーダンスの絶対値|Z|と位相角θ、または複素アドミッタンスの実部と虚部、あるいは並列抵抗Rp及び並列コンデンサCp等を測定したのち、それらの数値を複素インピーダンスに換算し直す方法であっても良い。
ステップ11としては、例えば、LCRメーター、インピーダンスアナライザあるいはスペクトラムアナライザー等の既存の測定装置を用いて交流インピーダンス法の測定を行う方法が挙げられる。
前記回路網モデルでは2次元または3次元のノード間にコンデンサと抵抗を並列に接続した要素モデルを採用することが好ましい。
また、コンクリートについては必ずしも構造物全体を考慮する必要はなく、電極が接触している近傍の電極サイズに比して3倍から5倍程度の範囲までを考慮すれば十分である。さらに空気部分については導電率σを0とし、誘電率εを真空誘電率ε0として取り扱えばよい。
また、コンクリートについては必ずしも構造物全体を考慮する必要はなく、電極が接触している近傍の電極サイズに比して3倍から5倍程度の範囲までを考慮すれば十分である。さらに空気部分については導電率σを0とし、誘電率εを真空誘電率ε0として取り扱えばよい。
即ち、より二乗誤差が改善する導電率σを探すには、εを固定し、σ+Δσとσ−Δσの2つのケースを計算し、σのケースよりも前記二乗誤差が改善する数値を採用すればよい。どちらも二乗誤差が改善されない場合にはΔσをより小さな値に変更して再度計算し直す。
またコンクリート壁に接触させやすい構造としては、同心円状のステンレスワイヤー電極を構成することが好ましい。
電極と測定対象のコンクリートの構造を考慮してコンクリート部分の導電率をσ、誘電率をεとする回路網モデルを用いて既知の定電圧振幅の交流電圧信号Vを電極に印加した場合に通流する交流電流Iを求めれば、数式14よりアドミッタンスYを計算により得ることができる。
また、既知の定電流振幅の交流電流信号Iを電極に通流した場合に電極間に誘起する交流電圧Vを求めれば、数式18よりインピーダンスZを計算により得ることができる。
この計算は、回路網モデルによる解法に限定されるものでなく、境界要素法や有限要素法によっても同様に行うことができる。
図15に実測インピーダンス|Z|と位相角θから求めた並列抵抗Rpの周波数特性を、図16に並列コンデンサCpの周波数特性を示す。並列抵抗RpはインピーダンスZの位相角θ、実部R1、虚部X1と同様に僅かな塩化物の含有で飽和する傾向を示している。一方、並列コンデンサCpは濃度に対する飽和傾向は見られるもののコンクリートの含有塩化物濃度に対応して明瞭に分離された特性を示している。
このケースでは導電率σ、誘電率εともに周波数fの関数となってしまうため、本来導電率σ、誘電率εともに平坦であるはずの周波数においても勾配を持ち、感度も非線形な関数になっている。このため、並列抵抗Rpと導電率σには相関があるものの、並列抵抗Rpは非線形関数によって本来の周波数特性とは一致していない。また、同様に並列コンデンサCpと誘電率εにも相関があるものの、並列コンデンサCpは非線形関数によって本来の周波数特性とは一致していないのである。
σ−Δσに対する評価関数値Eが最小となった場合にはσ−Δσを導電率σの新しい値とする。また、σ+Δσに対する評価関数値Eが最小となった場合にはσ+Δσを導電率σの新しい値とする。σに対する評価関数値Eが最小となった場合にはΔσをさらに小さな値に変更して評価関数Eが改善する導電率σを求める。
評価関数値Eが改善する導電率σが求まったら、次に誘電率εを同様の手順で求める。
誘電率εについて評価関数Eを改善するより適切な値を求める場合には、微小量Δεだけ現在値よりも増減した場合のインピーダンスg(f,σ,ε−Δε)とg(f,σ,ε+Δε)を求め、各々を計算値インピーダンスとした場合の評価関数値Eを求め、評価関数値が最も小さな値となるのが、ε−Δεの場合なのか、ε+Δεの場合なのか、εの場合なのかを調べる。
ε−Δεに対する評価関数値Eが最小となった場合にはε−Δεを誘電率εの新しい値とする。また、ε+Δεに対する評価関数値Eが最小となった場合にはε+Δεを誘電率εの新しい値とする。εに対する評価関数値Eが最小となった場合にはΔεをさらに小さな値に変更して評価関数Eが改善する誘電率εを求める。
評価関数値Eが所定値以下になるまで上記の処理を繰り返すことで、導電率σと誘電率εを求めることができる。
各測定周波数毎に導電率σと誘電率εの推定処理を施し、誘電率εを真空誘電率ε0で除することにより図24に例示するように比誘電率εrの周波数特性を得ることができる。
水分子は単体では比誘電率80程度であり、配向分極に追従する限界周波数が1GHz以上であるため、含有塩化物濃度を測定することを目的とする周波数領域においては常に平坦な一定値を取る。塩化物の配向分極追従限界周波数以上で1GHz未満の周波数領域では、測定される比誘電率εrはコンクリート自身の誘電率と含水率に応じた比率で配分された比誘電率となるので、この領域の比誘電率εrの解析から含水率が得られる。
含有塩化物濃度を測定することを目的とする周波数領域における比誘電率から含水率に基づく比誘電率の増加量を差し引けば、含水率に依らない含有塩化物濃度に対応した比誘電率が得られるので、精確に誘電率からコンクリートに含有する塩化物の濃度を求めることができるのである。
また、同様に水分子に対応する追従限界周波数を挟んだ領域の比誘電率の変化幅から電界印加が作用した部分である空隙以外の領域に対する比誘電率の増加量が求まるので、既に判明している含水率から空隙率を求めることができる。
また、同様に水分子に対応する追従限界周波数を挟んだ領域の比誘電率の変化幅から磁界印加が作用した部分である空隙以外の領域に対する比誘電率の増加量が求まるので、既に判明している含水率から空隙率を求めることができる。
具体的なステップ23の処理は実施例2で詳細に記述される。
コンクリートに含有する塩化物濃度に対応する分極特性と比誘電率は密接な関係にあり、ステップ23の処理を所定の周波数に対して実施することで、塩化物の配向分極追従限界周波数を挟んだ周波数領域の比誘電率の変化量を非破壊的に測定することができるのであり、前記比誘電率の変化量に基づいて含有塩化物濃度を求めることができるのである。
具体的なステップ33の処理は実施例3で詳細に記述される。
直交検波部44は電極43aと43b間に発生する交流電圧の電位差を差動増幅器で増幅を施し、2つの独立した乗算器に信号を供給している。各々の乗算器には発振部41から周波数f[Hz]の正弦波と余弦波が供給されており、電極間電位差に対する正弦波成分の乗算結果と余弦波成分の乗算結果を各乗算器出力に接続された濾波器を通して高周波成分をカットしたのち、A/D変換部45においてアナログ信号からディジタル信号に変換された後、データ処理部46に供給されている。さらに、データ処理部46において解析された結果は表示部47に出力されて情報のディスプレイ表示が行われる。
以上の動作により、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを可能にしている。
この比誘電率の増加が認められる周波数帯域は分子サイズ、分極電荷の大きさ、分子量等で異なる。酸化鉄の方が水分子に比して重いので直流磁界印加時の追従限界周波数は酸化鉄の方が水分子よりも低い周波数に位置し、酸化鉄に対応する追従限界周波数を挟んだ領域の比誘電率の変化幅から酸化鉄量を求めることができるのである。
また、同様に水分子に対応する追従限界周波数を挟んだ領域の比誘電率の変化幅から磁界印加が作用した部分である空隙以外の領域に対する比誘電率の増加量が求まるので、既に判明している含水率から空隙率を求めることができる。
データ処理部46では、導電率σと誘電率εを仮定し、仮定値に基づく電極間交流アドミッタンスYの実部R4と虚部X4を回路網モデルにより計算する。そして、実測複素アドミッタンスと計算複素アドミッタンスの差の複素絶対値の二乗値Eを数式25の評価式に従って算出し、この評価値Eが所定の数値より小さな値になるまで、最急降下法に従って導電率σと誘電率εを変更する処理を行っている。この処理によって誘電率εが確定した後、真空誘電率ε0で割ることにより、比誘電率εrを算出している。
以上の動作により、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを可能にしている。
1A 測定用電極1A
1B 測定用電極1B
2 ステップ(コンクリートの電気的特性要因である導電率σと誘電率εとして適当な初期値を与えるステップ)
3 ステップ3(導電率をσとし誘電率をεとするコンクリートに前記ステップ1の測定に用いたのと同一3次元形状の電極間に周波数f[Hz]の単位電流を通流した場合に発生する電極間複素電圧の実部R2と虚部X2を数学的モデルにより計算するステップ)
4 ステップ(電極間複素電圧の実測値である実部R1と虚部X1及びステップ3により得られた電極間複素電圧の計算値である実部R2と虚部X2から実測値と計算値の差の複素絶対値である二乗誤差を求めるステップ)
5 ステップ(ステップ4において求めた二乗誤差は所定値より小さいか否か判定するステップ)
6 ステップ(ステップ5において前記二乗誤差が所定値以上の大きさであった場合に電極間複素電圧の実測値と計算値の二乗誤差をより小さな値に改善する導電率σと誘電率ε求めるステップ)
7 ステップ(ステップ5において前記二乗誤差が所定値より小さかった場合に誘電率εを真空誘電率ε0で割って比誘電率εrを求めるステップ)
8 ステップ(ステップ7の処理の後で導電率σと比誘電率εrを周波数f[Hz]における測定値とするステップ)
9 ステップ(測定用電極1A及び1B間に所定強度の直流電界を印加した状態において周波数f[Hz]の交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンスZの実部R1と虚部X1を測定するステップ)
10 ステップ(測定用電極1A及び1B間に所定強度の直流磁界を印加した状態において周波数f[Hz]の交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンスZの実部R1と虚部X1を測定するステップ)
11 測定用電極1A及び1B間に周波数f[Hz]の交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンスYの実部R3と虚部X3を測定するステップ11
12 ステップ(コンクリートの電気的特性要因である導電率σと誘電率εとして適当な初期値を与えるステップ)
13 ステップ(導電率をσとし誘電率をεとするコンクリートに前記ステップ9の測定に用いたのと同一3次元形状の電極間に周波数f[Hz]の単位電圧を印加した場合に通流する電極間複素電流の実部R4と虚部X4を数学的モデルにより計算するステップ)
14 ステップ(電極間複素電流の実測値である実部R3と虚部X3及びステップ13により得られた電極間複素電流の計算値である実部R4と虚部X4から実測値と計算値の差の複素絶対値である二乗誤差を求めるステップ)
15 ステップ(ステップ14において求めた二乗誤差は所定値より小さいか否か判定するステップ)
16 ステップ(ステップ15において前記二乗誤差が所定値以上の大きさであった場合に電極間複素電流の実測値と計算値の二乗誤差をより小さな値に改善する導電率σと誘電率ε求めるステップ)
17 ステップ(ステップ15において前記二乗誤差が所定値より小さかった場合に誘電率εを真空誘電率ε0で割って比誘電率εrを求めるステップ)
18 ステップ(ステップ17の処理の後で導電率σと比誘電率εrを周波数f[Hz]における測定値とするステップ)
19 ステップ(測定用電極1A及び1B間に所定強度の直流電界を印加した状態において周波数f[Hz]の交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンスYの実部R3と虚部X3を測定するステップ)
20 ステップ(測定用電極1A及び1B間に所定強度の直流磁界を印加した状態において周波数f[Hz]の交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンスYの実部R3と虚部X3を測定するステップ)
21 ステップ(交流電流を通流して測定する周波数f[Hz]のリストを作成するステップ)
22 ステップ(前記周波数リストの最初の値を測定周波数の初期値として与えるステップ)
23 ステップ(指定周波数で測定電極間に交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンス計測を行い、測定で得られた実部R1と虚部X1と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電圧の計算値の実部R2と虚部X2から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ)
24 ステップ(ステップ21で作成したリストの全ての周波数についてステップ23を実施したか否か判定するステップ)
25 ステップ(ステップ24において前記リストの周波数のうちステップ23を未実施と判定された周波数をリストから次の測定周波数として選択するステップ)
26 ステップ(ステップ24においてリストの全ての周波数についてステップ23を実施済みであった場合に導電率σと比誘電率εrの周波数特性に基づいて含有塩化物濃度、含水率を求めるステップ)
31 ステップ(交流電圧を印加して測定する周波数f[Hz]のリストを作成するステップ)
32 ステップ(前記周波数リストの最初の値を測定周波数の初期値として与えるステップ)
33 ステップ(指定周波数で測定電極間に交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンス計測を行い、測定で得られた実部R3と虚部X3と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電流の計算値の実部R4と虚部X4から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ)
34 ステップ(ステップ31で作成したリストの全ての周波数についてステップ33を実施したか否か判定するステップ)
35 ステップ(ステップ34において前記リストの周波数のうちステップ33を未実施と判定された周波数をリストから次の測定周波数として選択するステップ)
36 ステップ(ステップ34においてリストの全ての周波数についてステップ33を実施済みであった場合に導電率σと比誘電率εrの周波数特性に基づいて含有塩化物濃度、含水率を求めるステップ)
41 発振部(指定周波数f[Hz]の正弦波と余弦波を発生して出力する発振部)
42 電圧電流変換部(発振部41からの正弦波の供給を受けて電圧を電流に変換して出力する電圧電流変換部)
43a 電極(測定対象となるコンクリートに接触しており電圧電流変換部42からの信号の供給を受けるとともに電圧を測定するための信号を取り出す目的の電極)
43b 電極(測定対象となるコンクリートに接触しており電圧電流変換部42からの信号の供給を受けるとともに電圧を測定するための信号を取り出す目的の電極)
44 直交検波部(電極43aと43bからの電圧信号の供給を受けて発振部41から供給される正弦波と余弦波による直交検波を行って交流インピーダンスの実部R1及び虚部X1を出力する直交検波部)
45 A/D変換部(直交検波部44からの信号の供給を受けてディジタルデータにA/D変換するA/D変換部)
46 データ処理部(A/D変換部45から供給される周波数f[Hz]における交流インピーダンスの実部R1及び虚部X1のデータと測定周波数と電極及びコンクリートの3次元形状と未知数である導電率σ及び誘電率εに基づいて交流インピーダンスの実部R2及び虚部X2を演算して最小二乗法による推定処理を行うことによって前記未知数である導電率σ及び誘電率εを決定して誘電率εから比誘電率εrを得るデータ処理部)
47 表示部(データ処理部46から供給される情報を表示する表示部)
48 磁気印加部(コンクリートに直流磁界を印加する磁気印加部)
49 電圧駆動部(発振部41からの正弦波の供給を受けて電圧を出力するとともに通流する電流を電圧に変換して出力する機能を設けた電圧駆動部)
Claims (24)
- 測定用電極1A及び1B間に周波数f[Hz]の交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンスZの実部R1と虚部X1を測定するステップ1と、コンクリートの電気的特性要因である導電率σと誘電率εとして適当な初期値を与えるステップ2と、導電率をσとし誘電率をεとするコンクリートに前記ステップ1の測定に用いたのと同一3次元形状の電極間に周波数f[Hz]の単位電流を通流した場合に発生する電極間複素電圧の実部R2と虚部X2を数学的モデルにより計算するステップ3と、電極間複素電圧の実測値である実部R1と虚部X1及びステップ3により得られた電極間複素電圧の計算値である実部R2と虚部X2から実測値と計算値の差の複素絶対値である二乗誤差を求めるステップ4と、ステップ4において求めた二乗誤差は所定値より小さいか否か判定するステップ5と、ステップ5において前記二乗誤差が所定値以上の大きさであった場合に電極間複素電圧の実測値と計算値の二乗誤差をより小さな値に改善する導電率σと誘電率ε求めるステップ6と、ステップ5において前記二乗誤差が所定値より小さかった場合に誘電率εを真空誘電率ε0で割って比誘電率εrを求めるステップ7と、ステップ7の処理の後で導電率σと比誘電率εrを周波数f[Hz]における測定値とするステップ8とにより構成され、所定値よりも小さな二乗誤差のコンクリートの導電率σと比誘電率εrを得るまでステップ3からステップ6までを繰り返し、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを特徴とするコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記ステップ1を測定用電極1A及び1B間に所定強度の直流電界を印加した状態において周波数f[Hz]の交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンスZの実部R1と虚部X1を測定するステップ9に置き換えたものであり、電界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査でき、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを特徴とするコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法。
- 請求項1に記載の方法において、前記ステップ1を測定用電極1A及び1B間に所定強度の直流磁界を印加した状態において周波数f[Hz]の交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンスZの実部R1と虚部X1を測定するステップ10に置き換えたものであり、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査でき、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを特徴とするコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法。
- 測定用電極1A及び1B間に周波数f[Hz]の交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンスYの実部R3と虚部X3を測定するステップ11と、コンクリートの電気的特性要因である導電率σと誘電率εとして適当な初期値を与えるステップ12と、導電率をσとし誘電率をεとするコンクリートに前記ステップ9の測定に用いたのと同一3次元形状の電極間に周波数f[Hz]の単位電圧を印加した場合に通流する電極間複素電流の実部R4と虚部X4を数学的モデルにより計算するステップ13と、電極間複素電流の実測値である実部R3と虚部X3及びステップ13により得られた電極間複素電流の計算値である実部R4と虚部X4から実測値と計算値の差の複素絶対値である二乗誤差を求めるステップ14と、ステップ14において求めた二乗誤差は所定値より小さいか否か判定するステップ15と、ステップ15において前記二乗誤差が所定値以上の大きさであった場合に電極間複素電流の実測値と計算値の二乗誤差をより小さな値に改善する導電率σと誘電率ε求めるステップ16と、ステップ15において前記二乗誤差が所定値より小さかった場合に誘電率εを真空誘電率ε0で割って比誘電率εrを求めるステップ17と、ステップ17の処理の後で導電率σと比誘電率εrを周波数f[Hz]における測定値とするステップ18とにより構成され、所定値よりも小さな二乗誤差のコンクリートの導電率σと比誘電率εrを得るまでステップ13からステップ16までを繰り返し、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを特徴とするコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記ステップ11を測定用電極1A及び1B間に所定強度の直流電界を印加した状態において周波数f[Hz]の交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンスYの実部R3と虚部X3を測定するステップ19に置き換えたものであり、電界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査でき、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを特徴とするコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法。
- 請求項4に記載の方法において、前記ステップ11を測定用電極1A及び1B間に所定強度の直流磁界を印加した状態において周波数f[Hz]の交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンスYの実部R3と虚部X3を測定するステップ20に置き換えたものであり、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査でき、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを特徴とするコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法。
- 交流電流を通流して測定する周波数f[Hz]のリストを作成するステップ21と、前記周波数リストの最初の値を測定周波数の初期値として与えるステップ22と、指定周波数で測定電極間に交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンス計測を行い、測定で得られた実部R1と虚部X1と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電圧の計算値の実部R2と虚部X2から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ23と、ステップ21で作成したリストの全ての周波数についてステップ23を実施したか否か判定するステップ24と、ステップ24において前記リストの周波数のうちステップ23を未実施と判定された周波数をリストから次の測定周波数として選択するステップ25と、ステップ24においてリストの全ての周波数についてステップ23を実施済みであった場合に導電率σと比誘電率εrの周波数特性に基づいて含有塩化物濃度、含水率を求めるステップ26とからなり、リストの全ての周波数についてステップ23からステップ25を繰り返す構成であり、所定個数の周波数に関して実施した測定により得られた導電率σと比誘電率εrに基づいてコンクリートの含有塩化物濃度と含水率を求めることを特徴とするコンクリート含有成分の検査方法。
- 請求項7に記載のコンクリート含有成分の検査方法において、指定周波数で測定電極間に交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンス計測を行い、測定で得られた実部R1と虚部X1と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電圧の計算値の実部R2と虚部X2から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ23が、請求項1に記載のコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法であり、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、所定個数の周波数に関して実施した測定により得られた導電率σと比誘電率εrに基づいてコンクリートの含有塩化物濃度と含水率を求めることができることを特徴とするコンクリート含有成分の検査方法。
- 請求項7に記載のコンクリート含有成分の検査方法において、指定周波数で測定電極間に交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンス計測を行い、測定で得られた実部R1と虚部X1と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電圧の計算値の実部R2と虚部X2から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ23が、請求項2に記載のコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法であり、電界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができ、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、所定個数の周波数に関して実施した測定により得られた導電率σと比誘電率εrに基づいてコンクリートの含有塩化物濃度と含水率と酸化鉄量と空隙率を求めることができることを特徴とするコンクリート含有成分の検査方法。
- 請求項7に記載のコンクリート含有成分の検査方法において、指定周波数で測定電極間に交流電流を通流して電極間複素電圧を測定することにより交流インピーダンス計測を行い、測定で得られた実部R1と虚部X1と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電圧の計算値の実部R2と虚部X2から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ23が、請求項3に記載のコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法であり、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができ、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、所定個数の周波数に関して実施した測定により得られた導電率σと比誘電率εrに基づいてコンクリートの含有塩化物濃度と含水率と酸化鉄量と空隙率を求めることができることを特徴とするコンクリート含有成分の検査方法。
- 交流電圧を印加して測定する周波数f[Hz]のリストを作成するステップ31と、前記周波数リストの最初の値を測定周波数の初期値として与えるステップ32と、指定周波数で測定電極間に交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンス計測を行い、測定で得られた実部R3と虚部X3と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電流の計算値の実部R4と虚部X4から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ33と、ステップ31で作成したリストの全ての周波数についてステップ33を実施したか否か判定するステップ34と、ステップ34において前記リストの周波数のうちステップ33を未実施と判定された周波数をリストから次の測定周波数として選択するステップ35と、ステップ34においてリストの全ての周波数についてステップ33を実施済みであった場合に導電率σと比誘電率εrの周波数特性に基づいて含有塩化物濃度、含水率を求めるステップ36とからなり、リストの全ての周波数についてステップ33からステップ35を繰り返す構成であり、所定個数の周波数に関して実施した測定により得られた導電率σと比誘電率εrに基づいてコンクリートの含有塩化物濃度と含水率を求めることを特徴とするコンクリート含有成分の検査方法。
- 請求項11に記載のコンクリート含有成分の検査方法において、指定周波数で測定電極間に交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンス計測を行い、測定で得られた実部R3と虚部X3と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電流の計算値の実部R4と虚部X4から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ33が、請求項4に記載のコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法であり、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、所定個数の周波数に関して実施した測定により得られた導電率σと比誘電率εrに基づいてコンクリートの含有塩化物濃度と含水率を求めることができることを特徴とするコンクリート含有成分の検査方法。
- 請求項11に記載のコンクリート含有成分の検査方法において、指定周波数で測定電極間に交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンス計測を行い、測定で得られた実部R3と虚部X3と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電流の計算値の実部R4と虚部X4から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ33が、請求項5に記載のコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法であり、電界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができ、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、所定個数の周波数に関して実施した測定により得られた導電率σと比誘電率εrに基づいてコンクリートの含有塩化物濃度と含水率と酸化鉄量と空隙率を求めることができることを特徴とするコンクリート含有成分の検査方法。
- 請求項11に記載のコンクリート含有成分の検査方法において、指定周波数で測定電極間に交流電圧を印加して電極間複素電流を測定することにより交流アドミッタンス計測を行い、測定で得られた実部R3と虚部X3と電極及びコンクリートの3次元形状を考慮した数学的モデルに基づく計算処理により得られる複素電流の計算値の実部R4と虚部X4から最小二乗誤差推定値を与える導電率σと比誘電率がεrを求めるステップ33が、請求項6に記載のコンクリート導電率及び比誘電率の測定方法であり、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができ、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、所定個数の周波数に関して実施した測定により得られた導電率σと比誘電率εrに基づいてコンクリートの含有塩化物濃度と含水率と酸化鉄量と空隙率を求めることができることを特徴とするコンクリート含有成分の検査方法。
- 指定周波数f[Hz]の正弦波と余弦波を発生して出力する発振部41と、発振部41からの正弦波の供給を受けて電圧を電流に変換して出力する電圧電流変換部42と、測定対象となるコンクリートに接触しており電圧電流変換部42からの信号の供給を受けるとともに電圧を測定するための信号を取り出す目的の電極43aと43bと、電極43aと43bからの電圧信号の供給を受けて発振部41から供給される正弦波と余弦波による直交検波を行って交流インピーダンスの実部R1及び虚部X1を出力する直交検波部44と、直交検波部44からの信号の供給を受けてディジタルデータにA/D変換するA/D変換部45と、A/D変換部45から供給される周波数f[Hz]における交流インピーダンスの実部R1及び虚部X1のデータと測定周波数と電極及びコンクリートの3次元形状と未知数である導電率σ及び誘電率εに基づいて交流インピーダンスの実部R2及び虚部X2を演算して最小二乗法による推定処理を行うことによって前記未知数である導電率σ及び誘電率εを決定して誘電率εから比誘電率εrを得るデータ処理部46と、データ処理部46から供給される情報を表示する表示部47とにより構成され、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 請求項15に記載のコンクリート含有成分測定装置において、発振部41からの正弦波の供給を受けて電圧を電流に変換して出力する電圧電流変換部42にコンクリートに直流電界を印加する機能を追加した構成であり、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、電界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができることを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 請求項15に記載のコンクリート含有成分測定装置において、コンクリートに直流磁界を印加する磁気印加部48を追加した構成であり、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができることを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 指定周波数f[Hz]の正弦波と余弦波を発生して出力する発振部41と、発振部41からの正弦波の供給を受けて電圧を出力するとともに通流する電流を電圧に変換して出力する機能を設けた電圧駆動部49と、測定対象となるコンクリートに接触しており電圧駆動部49からの信号の供給を受ける電極43aと43bと、電圧駆動部49からの通流する電流を電圧に変換した信号の供給を受けて発振部41から供給される正弦波と余弦波による直交検波を行って交流アドミッタンスの実部R3及び虚部X3を出力する直交検波部44と、直交検波部44からの信号の供給を受けてディジタルデータにA/D変換するA/D変換部45と、A/D変換部45から供給される周波数f[Hz]における交流アドミッタンスの実部R3及び虚部X3のデータと測定周波数と電極及びコンクリートの3次元形状と未知数である導電率σ及び誘電率εに基づいて交流アドミッタンスの実部R4及び虚部X4を演算して最小二乗法による推定処理を行うことによって前記未知数である導電率σ及び誘電率εを決定して誘電率εから比誘電率εrを得るデータ処理部46と、データ処理部46から供給される情報を表示する表示部47とにより構成され、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 請求項18に記載のコンクリート含有成分測定装置において、発振部41からの正弦波の供給を受けて電圧を出力するとともに通流する電流を電圧に変換して出力する機能を設けた電圧駆動部49に直流電界を印加する機能を追加した構成であり、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、電界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができることを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 請求項18に記載のコンクリート含有成分測定装置において、コンクリートに直流磁界を印加する磁気印加部48を追加した構成であり、測定に用いる電極の3次元形状及びコンクリートの形状に依存することなく指定周波数f[Hz]におけるコンクリートの導電率σと比誘電率εrを測定することができ、磁界を印加した際に導電率や比誘電率特性が変化する性質を有する物質が含有されたコンクリートを検査することができることを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 請求項16に記載のコンクリート含有成分測定装置において、データ処理部46に複数の測定周波数における測定結果に基づいて推定された導電率σと比誘電率εrの周波数特性からコンクリートに含有する塩化物濃度、含水率、酸化鉄量、空隙率を得る処理を追加したものであることを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 請求項17に記載のコンクリート含有成分測定装置において、データ処理部46に複数の測定周波数における測定結果に基づいて推定された導電率σと比誘電率εrの周波数特性からコンクリートに含有する塩化物濃度、含水率、酸化鉄量、空隙率を得る処理を追加したものであることを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 請求項19に記載のコンクリート含有成分測定装置において、データ処理部46に複数の測定周波数における測定結果に基づいて推定された導電率σと比誘電率εrの周波数特性からコンクリートに含有する塩化物濃度、含水率、酸化鉄量、空隙率を得る処理を追加したものであることを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
- 請求項20に記載のコンクリート含有成分測定装置において、データ処理部46に複数の測定周波数における測定結果に基づいて推定された導電率σと比誘電率εrの周波数特性からコンクリートに含有する塩化物濃度、含水率、酸化鉄量、空隙率を得る処理を追加したものであることを特徴とするコンクリート含有成分測定装置。
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