JP7331058B2 - 測定装置、測定方法及び測定装置の制御プログラム - Google Patents
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Description
このような測定装置は、対象物から直接、試験片を切り出して、その塩分濃度等を検出し、コンクリートの劣化状態を診断するものである。
一方、試験片を切り出さずに、対象物に近赤外線等を照射し、その反射光を受光することで分析をする方法も考えられる。
しかし、受光した反射光を分析する際、ノイズ等の影響を受け、誤差等が発生し、結果的に測定結果の精度が低下するという問題があった。
そして、分光スペクトル関連情報に基づいて、計量化学的手法演算基礎情報(例えば、実行PLS回帰係数)を用いて、PLS(Partial Least Squares(部分最小二乗法))回帰分析等の計量化学的手法で処理して得られる計量化学的手法結果情報(例えば、回帰係数乗算後の分光反射率スペクトル)を生成する。
さらに、計量化学的手法結果情報に基づいて対象物の劣化指数情報等の評価情報をディスプレイ等の表示部に表示する構成となっている。
また、計量化学的手法結果情報をノイズ等の影響を受け難い情報に処理することができるので、劣化指数情報等の評価情報に影響のある塩分濃度等の分析精度を向上させることができる。
また、このように精度の高い分析結果を得て、それを表示部に表示させることもできる。
また、前記構成によれば、候補計量化学的手法演算基礎情報のうち、相対的に誤差が小さい情報を、計量化学的手法演算基礎情報とする。
このため、よりノイズ等の影響を受け難い情報に処理できるので、劣化情報等の評価情報に影響のある塩分濃度等の程度情報の分析精度をより向上させることができる。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1の測定装置1は、建造物等で使用されているポルトランドセメント等のコンクリート100が塩分や中性化の深度で劣化することから、この劣化指数情報を精度良く測定し、表示することができる装置となっている。
また、測定装置1は、後述するように、建造物等のコンクリート100の劣化指数情報を、建造物から試験片を取り出すことなく、測定可能な構成となっている。
図2に示すように、分光計10は、近赤外線を含む照射光を照射するハロゲンランプ11と、リレーレンズ12、ミラー13及び対物レンズ14を有している。
このため、ハロゲンランプ11から照射された近赤外線を含む照射光は、図2に示すようにリレーレンズ12,ミラー13及び対物レンズ14を介して、コンクリート100に照射される。
したがって、これらハロゲンランプ11、リレーレンズ12,ミラー13及び対物レンズ14が投光光軸16上に配置される。
したがって、図2のコンクリート100で反射した反射光は対物レンズ14、ミラー13、結像レンズ17、受光ファイバ19、集光器18へと導かれる。
この集光器18で反射光は平行光束とされ、分光板20に入射される。分光板20で反射された分光は、受光素子21によって受光される。
したがって、これら結像レンズ17、受光ファイバ19、集光器18等は受光光軸22上に配置される。
図3に示すように、測定装置1は、「測定装置制御部31」を有し、測定装置制御部31は、図2に示す分光計10、各種情報を表示する表示部である例えば、ディスプレイ32及び各種情報を入力する入力装置33を制御する。
図4乃至図8は、それぞれ「第1の各種情報記憶部40」、「第2の各種情報記憶部50」、「第3の各種情報記憶部60」、「第4の各種情報記憶部70」及び「第5の各種情報記憶部80」の主な構成を示す概略ブロック図である。これらの各記憶部40等の内容については後述する。
この工程では、後述するように、「窓関数情報」を用いるが、この「窓関数情報」は、或る有限区間以外で「0」となる関数であり、或る関数や信号(データ)に窓関数が掛け合わされると、区間外は「0」となり、有限区間内だけ残るので数値解析が容易となるという特徴を有する。
したがって、本実施の形態では、この窓関数を用いて、コンクリート100からの反射光を精度良く分析しようとするものである。
先ず、本工程では、目的とする物質、例えば、塩等の濃度(投入塩分量)が既知である試験用の対象物である例えば、コンクリート試験片を複数用意する。
例えば、投入塩分量が、0kg、4kg、8kg、12kg、16kg、20kgの6個のコンクリート試験片を用意する。
この「基準分光スペクトル記憶部45」には、「基準分光スペクトル情報」、すなわち、特定の測定距離に対応した基準分光スペクトルの変化の情報が記憶されている。
本実施の形態の測定装置1では、各コンクリート片等の対象物と近接した距離で測定するため、測定距離は極めて短く設定されている。
そして、各コンクリート片の「波長別分光反射率スペクトル」を生成し、図4の「波長別分光反射率スペクトル記憶部46」に記憶させる。
なお、この「波長別分光反射率スペクトル」情報が、分光スペクトル情報の一例となっている。
この「HPF係数記憶部48」には、「ハイパスフィルタ係数情報」である例えば、特定の「HPF(ハイパスフィルタ)係数」が記憶されている。
この工程では、この特定の「HPF(ハイパスフィルタ)係数」を用いて、各コンクリート片の「波長別分光反射率スペクトル情報」を「HPF(ハイパスフィルタ)」処理し、各コンクリート片の「HPF処理済み波長別分光反射率スペクトル」を生成し、図4の「HPF処理済み波長別分光反射率スペクトル記憶部49」に記憶する。
なお、「HPF後の反射スペクトル」が「分光スペクトル関連情報」、「ハイパスフィルタ処理済み分光スペクトル情報」の一例となっている。
この「PLS回帰式記憶部52」には、計量化学的手法(ケモメトリクス)である例えば、PLS回帰分析法等で用いられる「PLS回帰式」が記憶されている。
スコアを計算する際の重みは、スコアと従属変数の共分散が最も高くなるようにし、かつ、スコアが互いに無相関になるように逐次求めていく、そして得られたスコアの一部に対して最小二乗法で係数を推定していく手法である。
そして、各コンクリート片の「波長別PLS回帰係数絶対値情報」を求めて、図5の「波長別PLS回帰係数絶対値記憶部53」に記憶させる。
図14に示すように、「PLS回帰係数絶対値」が「波長」毎に示されており、その際、重み付け処理を施し、コンクリート片の塩分濃度を分析し易いデータとなっている。
この「PLS回帰係数閾値記憶部55」には、複数の閾値情報(候補閾値情報)である例えば、PLS回帰係数閾値情報、例えば、0、32,34,36,37、38、39、40、42の値が記憶されている。
すなわち、上述の投入塩分量が、0kg、4kg、8kg、12kg、16kg、20kgの6個のコンクリート試験片のそれぞれの「波長別PLS回帰係数絶対値情報」について「閾値「0」の窓関数」を作成し、図5の「第1窓関数情報記憶部56」に記憶させる。
図15に示すように、「閾値、例えば、40の重み付け関数」が図14の「PLS回帰係数絶対値」に適用され、その関数が「波長」毎に示されている。
このため、このように窓関数情報は、或る有限区間以外で「0」となる関数であり、或る関数や信号(データ)に窓関数が掛け合わされると、区間外は「0」となり、有限区間内だけ残るので数値解析が容易になる。
そして、各コンクリート片の「閾値「0」窓関数乗算分光反射率スペクトラム」情報を生成し、図6の「窓関数乗算分光反射率スペクトル記憶部62」に記憶される。
図16では、例えば、図13に示すような「HPF処理済み波長別分光反射率スペクトル」に、例えば、閾値40の窓関数を乗算して求めた、コンクリート片の「閾値40窓関数乗算分光反射率スペクトル」を示す。
図16では、「重み関数(窓関数)乗算後のスペクトル」が」「波長」毎に示され、ノイズ等の影響が除去されるので、塩分濃度等の数値解析の精度が著しく向上する。
このように記憶させることで、既に処理済みの「PLS回帰係数閾値」、例えば、「0」」を把握することができる。
そして、求められた「RMSEP値」と「PLS回帰係数」は、それそれ、図6の「RMSEP値記憶部67」と「PLS回帰係数記憶部68」に記憶される。
ST10で、未処理の「PLS回帰係数閾値」が存在するときは、ST7乃至ST10の工程が繰り返し実行される。
図17では、どの「PLS回帰係数閾値」のRMSEP値が小さいか、すなわち、最も誤差が小さく真値(0kg、4kg、8kg、12kg、16kg、20kg)に近いかを示している。
そして、「PLS回帰係数記憶部68」を参照し、最も値が低い「RMSEP値」に対応する「PLS回帰係数」を「実行PLS回帰係数」として、図7の「実行PLS回帰係数記憶部72」に記憶する。
この「実行PLS回帰係数記憶部72」が、「計量化学的手法演算基礎情報記憶部」の一例である。
したがって、よりノイズ等の影響を受け難い情報に処理できるので、劣化指数情報等の評価情報に影響のある塩分濃度等の分析精度をより向上させることができる。
このため、以下では、実際に測定対象となるポルトランドセメント等のコンクリート100について、その塩分濃度等から劣化指数情報を生成し、ディスプレイ32に表示する工程を、図11及び図12のフローチャートに従い、詳細に説明する。
そして、測定対象のコンクリート100の「波長別分光反射率スペクトル」を生成し、図4の「波長別分光反射率スペクトル記憶部46」に記憶する。
そして、測定対象のコンクリート100の「分光スペクトル関連情報」である例えば、「HPF処理済み波長別分光反射率スペクトル」を生成し、図4の「分光スペクトル関連情報記憶部」である例えば、「HPF処理済み波長別分光反射率スペクトル記憶部49」に記憶する。
すなわち、重み付けされた波長毎の「回帰係数乗算後の分光反射率スペクトル」情報が記憶される。
この「劣化指数情報」を図8の「劣化程度情報記憶部87」に記憶させる。
これにより、測定対象のコンクリート100の塩害及び中性化に関する情報、例えば、塩分濃度やpH等の情報を精度良く表示することができる。
Claims (4)
- 測定対象物である建造物のコンクリートと、前記測定対象物に含まれる物質である塩分をそれぞれ異なる既知の濃度で含む前記測定対象物とは異なる複数のコンクリート試験片に照射した照射光の反射光で生成された前記測定対象物及び各前記コンクリート試験片の分光スペクトル関連情報を記憶する分光スペクトル関連情報記憶部と、
前記複数のコンクリート試験片の前記分光スペクトル関連情報に基づき、選択されたPLS(Partial Least Square)回帰分析法で使用するコンクリートの塩分濃度に基づく検査に最適な実行PLS回帰係数情報を記憶する実行PLS回帰係数情報記憶部と、
前記コンクリート試験片に関し選択された前記最適の実行PLS回帰係数情報を用いて、前記測定対象物の前記分光スペクトル関連情報を前記PLS回帰分析法で処理して得られる計量化学的手法結果情報を記憶する計量化学的手法結果情報記憶部と、
前記計量化学的手法結果情報に基づいて前記測定対象物の評価情報を表示する表示部と、を有することを特徴とする測定装置。 - 複数の前記コンクリート試験片の前記分光スペクトル関連情報に基づき、前記PLS回帰分析法で処理した計量化学的手法絶対値情報を記憶する計量化学的手法絶対値情報記憶部と、
前記計量化学的手法絶対値情報と複数の候補の閾値情報である候補閾値情報に基づき生成された複数の候補窓関数情報を記憶する候補窓関数情報記憶部と、
前記候補窓関数情報と前記コンクリート試験片の前記分光スペクトル関連情報に基づき生成された窓関数分光スペクトル関連情報を、前記PLS回帰分析法で処理することで、求められる複数の候補計量化学的手法演算基礎情報を記憶する候補計量化学的手法演算基礎情報記憶部と、を有し、
前記複数の候補計量化学的手法演算基礎情報のうち、相対的に誤差が小さい情報が、前記実行PLS回帰係数情報として前記実行PLS回帰係数情報記憶部に記憶されることを特徴とする請求項1に記載の測定装置。 - 測定対象物である建造物のコンクリートと、前記測定対象物に含まれる物質である塩分をそれぞれ異なる既知の濃度で含む前記測定対象物とは異なる複数のコンクリート試験片に照射した照射光の反射光で生成された前記測定対象物及び各前記コンクリート試験片の分光スペクトル関連情報を生成し、
前記複数のコンクリート試験片の前記分光スペクトル関連情報に基づき、選択されたPLS回帰分析法で使用するコンクリートの塩分濃度に基づく検査に最適な実行PLS回帰係数情報を記憶し、
前記コンクリート試験片に関し選択された前記最適の実行PLS回帰係数情報を用いて、前記測定対象物の前記分光スペクトル関連情報を前記PLS回帰分析法で処理して得られる計量化学的手法結果情報を記憶し、
前記計量化学的手法結果情報に基づいて前記測定対象物の評価情報を表示部に表示することを特徴とする測定方法。 - 測定装置に、
測定対象物である建造物のコンクリートと、前記測定対象物に含まれる物質である塩分をそれぞれ異なる既知の濃度で含む前記測定対象物とは異なる複数のコンクリート試験片に照射した照射光の反射光で生成された前記測定対象物及び各前記コンクリート試験片の分光スペクトル関連情報を生成する工程と、
前記複数のコンクリート試験片の前記分光スペクトル関連情報に基づき、選択されたPLS回帰分析法で使用するコンクリートの塩分濃度に基づく検査に最適な実行PLS回帰係数情報を記憶する工程と、
前記コンクリート試験片に関し選択された前記最適の実行PLS回帰係数情報を用いて、前記測定対象物の前記分光スペクトル関連情報を前記PLS回帰分析法で処理して得られる計量化学的手法結果情報を記憶する工程と、
前記計量化学的手法結果情報に基づいて前記測定対象物の評価情報を表示部に表示する工程と、を実行させるための測定装置の制御プログラム。
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