コンクリート中の超音波伝播速度の自動演算法及び演算装置
【課題】熟練を必要とせずに音速を決定することができ、これにより、正確なコンクリー卜構造物の厚さ、クラック深さ、空洞などを計測することが可能なコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算法及び演算装置を提供すること。
【解決手段】 超音波を用いて、コンクリート構造物の厚さ、クラック深さ、空洞などを計測する際に必要となるコンクリート中での音速を、送受信探触予を一定の距離ｄ離してコンクリート表面上に設置し、波形を取得し、超音波が送信されてから受信されるまでの伝播時聞Ｔｏを自動的に算出し、一定の距離ｄを伝播時間Ｔｏで除すことにより、音速を計測する。
【解決手段】 超音波を用いて、コンクリート構造物の厚さ、クラック深さ、空洞などを計測する際に必要となるコンクリート中での音速を、送受信探触予を一定の距離ｄ離してコンクリート表面上に設置し、波形を取得し、超音波が送信されてから受信されるまでの伝播時聞Ｔｏを自動的に算出し、一定の距離ｄを伝播時間Ｔｏで除すことにより、音速を計測する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算法及び演算装置に係る。より詳細には、幾何学波形形状パターン認識方法を利用したコンクリート中の超音波速度の自動演算法に関する。すなわち、超音波を用いて、コンクリート構造物の厚さ、クラック深さ、空洞などを計測する際に必要となるコンクリート中での音速を、送受信探触子を一定の距離ｄ離してコンクリート表面上に設置し、波形を取得し、超音波が送信されてから受信されるまでの伝播時間Ｔｏを自動的に算出し、一定の距離ｄを伝播時間Ｔｏで除すことにより、熟練を必要とせずに音速を決定することができ、これにより、正確なコンクリー卜構造物の厚さ、クラック深さ、空洞などを計測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平５−３３２７５８号公報
【非特許文献１】株式会社東横エルメス、”ｅｌｍｅｓ”、［平成１２年４月１日検索］、＜ＵＲＬ；http://www3.ctktv.ne.jp/~tyelmes/ ＞
【０００３】
近年、高度成長期に建設されたトンネルや橋などのコンクリート構造物の劣化が深刻となっており、コンクリート構造物の維持管理が社会的に重要な課題となってきている。このような背景の中、超音波を利用して、コンクリー卜構造物の劣化部を測定診断する技術が開発され、例えば、特許文献１に記載された技術が提供されている。また、非特許文献１にはかかる技術を用いた市販装置が記載されている。
【０００４】
特許文献１記載技術は、正確にコンクリート構造物の厚さを測定できるコンクリート構造物の厚さ測定方法を提供することを目的とし、被測定物のコンクリート体の片面に超音波振動子の送波器及び受波器を設置し、発振周期を可変して送波器に電気信号を加え、その電気信号により送波器からコンクリート体内に超音波を送波し、コンクリートの対面に反射する反射波を受波器により受波し、受波した受波信号をスペクトル解析器によりフーリエ解析して周波数スペクトルに変換し、各送波周期において得られた周波数スペクトルのデータを全て加算し平均化して処理して行う、コンクリート構造物の厚さ測定方法である。
【０００５】
ここで、超音波による測定原理を図６に示す。送信探触子１および受信探触子２をコンクリート構造物９の表面に設置し、超音波１０を発生させる。受信された波形を演算部６にて処理し、その結果を表示部７に表示する。超音波を用いたコンクリート内部探査の場合、コンクリート中での超音波の音速の計測が必須である。その模様を図７に示す。コンクリート構造物９、特にトンネルなどの土木構造物の場合には、コンクリート構造物９の片面しか露出しておらず、その片面において音速を計測する必要がある。まず、送信探触子１と受信探触手２を、ある距離ｄを離して、コンクリート構造物９の表面に設置する。そして、送信探触子１から超音波１１を送信する。送信された超音波１１は、コンクリート表面およびその近傍を伝播する縦波となる。その縦波を受信探触子２で受信する。
【０００６】
受信波形の例を図８に示す。ノイズがない場合の受信波形Ｆｏ（ｔ）を図８（ａ）に示す。音速Ｖを求めるには、以下の式を利用する。
【０００７】
音速Ｖ＝（探触子間距離ｄ／伝播時間Ｔｏ） ・・・・・・・・（１）
ここで、探触子同士の間隔ｄは既知である。図８（ａ）に示されているように、伝播時間Ｔｏは、閾値と受信波形との交点から簡易に求めることができる。この伝播時間により、コンクリート中の音速を計測することができる。
【０００８】
受信波形にノイズが重畳している場合は，単なる閾値処理では正確な伝播時間を求めることは困難な場合が多い。ノイズが重畳している受信波形Ｆ１（ｔ）の例を図８（ｂ）に示す。
【０００９】
コンクリートの表面及びその近傍を伝播する縦波１１は大変微弱であり、コンクリートが劣化した場合、コンクリートの表面状態により、ノイズが受信波形に重畳する場合が多い。図８（ｂ）に示す受信波形も、ＤＣ成分および高周波成分ノイズが含まれている。そのため、閾値法による伝播時間認識を行った場合、伝播時間はＴｎ２となり、真の伝播時間との間に誤差が発生していることがわかる。図８（ｂ）に示す真の伝播時間は、波形屈曲点αの時間位置である。図８（ｂ）に示すＰ１は、α地点近傍でもっとも波形振幅値が大きい位置を示す。波形屈曲点αはＰ１と一致しない。
【００１０】
通常、波形屈曲点を算出する方法としては、１次微分、２次微分処理が考えられる。しかし、図８（ｂ）に示すα地点近傍に存在するＦ１（Ｐ１）、および、時間的前方において受信波形にノイズが重畳しているため、微分値の評価が大変難しく、実質的にα地点の認識は困難である。さまざまなノイズにより波形屈曲点の形状が変化するためでもある。
【００１１】
そのため、操作するオペレータ毎に認識する時間が異なってしまい計測誤差が発生する、という問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、操作者の熟練度に左右されることなく、音波速度を正確に計測することが可能なコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算法及び演算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】
【００１３】
本発明のコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算方法は、送信探触子と受信探触子とをコンクリート構造物の表面に設置し、該送信探触子で発生させた超音波を該受信探触子で受信し、受信波形から該超音波の伝播速度を演算する演算方法において、
時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定する手順、
サーチ範囲内で受信波形Ｆ（ｔ）のピーク点を抽出する手順、
ピ−ク点近傍において波形円滑度を計算する手順、
ピーク時間Ｐｏを規定する手順、
Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する手順、
設定した基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，．．ｎ）を設定する手順、
垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する手順、
距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の伝播時間Ｔｏを求める手順、
伝播時間Ｔｏからコンクリート中の超音波伝播速度を計算する手順、
を順次行うことを特徴とする。
本発明のコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算装置は、コンクリート構造物の表面に設置した送信探触子及び受信探触子と、
下記の手順を行うための演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定する手順、
サーチ範囲内で受信波形Ｆ（ｔ）のピーク点を抽出する手順、
ピ−ク点近傍において波形円滑度を計算する手順、
ピーク時間Ｐｏを規定する手順、
Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する手順、
設定した基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，．．ｎ）を設定する手順、
垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する手順、
距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の伝播時間Ｔｏを求める手順、
伝播時間Ｔｏからコンクリート中の超音波伝播速度を計算する手順。
（作用）
【００１５】
コンクリート構造物内の超音波伝播速度を自動認識するため、まず、時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定し、サーチ範囲内で受信波形のピーク点を抽出し、ピーク点近傍において波形円滑度を計算し、ピーク時間Ｐｏを規定し、Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定し、設定された基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３…ｎ）を設定し、垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算し、距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の時間Ｔｏを求めることにより、コンクリート構造物内の超音波伝播速度を自動認識することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により以下の効果が得られる。
【００１７】
コンクリート構造物の内部音速を自動的に、かつ正確に測定できる。
操作する人の判断による音速誤差を解消でき、また、操作する人の精神的負担を軽減できる。
作業性が向上する。
従来法では操作者にある程度の熟練が求められたが、本発明によれば、操作者の熟練は必要ない。
【００１８】
また、音速が精度よく計測できることにより、以下の効果が発生する。
【００１９】
音速が正確に求められるため、従来はコア抜きで行っていたコンクリート厚さ、クラック深さ、空洞深さなどの計測を非破壊で、かつ精度よく行うことが可能となる。
従来のコア抜きによる破壊検査はコンクリートを一部破壊するため、コンクリート構造物の強度低下に結びつく可能性があるが、本発明では完全非破壊検査であるため、コンクリート構造物の強度低下とはまったく関係ない。
超音波探査では完全非破壊でコンクリー卜内部の探査が可能であるため、コンクリート構造物の劣化を推定できる。
コンクリー卜構造物の内部劣化状態を正確に把握することができるため、補修範囲の選定し、最適な補修方法の選定ができ、コンクリー卜構造物を確実に延命化できるだけでなく、コンクリート構造物のライフサイクルコストの最小化に寄与することができる。
【００２０】
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
受信波形にノイズがない場合を実施例１として、ノイズが重畳している場合を実施例２とする。
図１に本発明によるフ口―チャートを示す。以下、図１のフローチャートに沿って説明する。
【実施例１】
【００２１】
（受信波形にノイズがない場合）
図２（ａ）に受信被形Ｆｏ（ｔ）を示す。横軸単位は時間であり、縦軸単位は電圧（波形振幅値）である。
【００２２】
図２（ａ）に示されている受信波形Ｆｏ（ｔ）はノイズが重畳していない理想的な波形である。したがって図８（ａ）に示されている従来法である閾値法により伝播時間Ｔｏを求めることは可能である。本実施例では波形にノイズが重畳した場合でも伝播時間Ｔｏを正確に認識できる方法を説明するにあたり、まず波形にノイズが重畳していない場合における本発明の適応例を説明する。
（ＳＴＥＰ１）
コンクリー卜中の音速は、標準的には４３００（ｍ／ｓ）であることが知られている。
【００２３】
コンクリートの劣化、材質などにより音速値にはばらつきがあるが、およそ３５００（ｍ／ｓ）から５０００（ｍ／ｓ）の間である。したがって図２（ａ）において計算対象とする時間領域は、音速５０００（ｍ／ｓ）に対応する時間Ｔ１、および、音速３５００（ｍ／ｓ）に対応する時間Ｔ２の間の時間内とする。
【００２４】
時間Ｔ１およびＴ２は、（１）式により計算される。時間Ｔ１およびＴ２と受信波形との位置関係を図２（ａ）に示す。
（ＳＴＥＰ２）
次に、時間Ｔ１およびＴ２間において、受信波形Ｆｏ（ｔ）の波形ピーク時間Ｐｎを検知する。波形ピーク時間の検知方法は、一般的に実施されており本実施例では取り立てて説明は行わない。
【００２５】
本処理により図２（ａ）に示されているように、時間が短い順で、Ｐ１、Ｐ２の二点が検知される。
（ＳＴＥＰ３）
次に、検知された波形ピーク時間Ｐｎ近傍の平滑度Ｓｏを計算する。図２（ａ）ではＰ１近傍としてＡ領域、Ｐ２近傍としてＢ領域として，示している。以下に本実施例による平滑Ｓｏの算出方法を説明する。
【００２６】
図２（ｂ）に平滑度Ｓｏの算出方法を示す。平滑度Ｓｏの計算はＡ領域、Ｂ領域と時間が小さい順に計算を行う。まずＡ領域の平滑度Ｓｏを算出する。時間Ｐ１を中心に、時間的に前後５点のサンプリングされている座標に着目する。図２（ａ）のＡ領域の拡大図面を図２（ｂ）に示す。時間Ｐ１を中心に前後５点のサンプリングされた座標が示されている。時間Ｐ１を中心として、なだらかな凸型形状をしている。図２（ｂ）に示されているように、それぞれの座標振幅値をＰ（１−５）、Ｐ（１−４），・・・Ｐ（１−１）、およびＰ（１＋１）、Ｐ（１＋２），・・・Ｐ（１＋５）と呼称する。
【００２７】
次に隣り合う２つの座標振幅値の大きさの比較を行う。たとえば、Ｐ（１−５）、Ｐ（１−４）における電圧の大きさの比較を行う。時間Ｐ（１−４）における受信波形Ｆｏ（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−４））が、時間Ｐ（１−５）における受信波形Ｆｏ（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−５））より大きい場合、符号（＋１）を発生させる。発生させた符合（＋１）は、図２（ｂ）に示されている左符号群にまとめられる。
【００２８】
上記した処理を以下にまとまる。
【００２９】
隣り合う２つの座標組は
Ｐ（１−５）とＰ（１−４）、
Ｐ（１−４）とＰ（１−３）、
Ｐ（１−３）とＰ（１−２）、
Ｐ（１−２）とＰ（１−１）、
Ｐ（１−１）とＰ１
となる。
隣り合う２つの座標の振幅値の比較では、
Ａ（Ｐ（１−５））＜Ａ（Ｐ（１−４））
Ａ（Ｐ（１−４）＜Ａ（Ｐ（１―３））
Ａ（Ｐ（１−３））＜Ａ（Ｐ（１―２））
Ａ（Ｐ（１−２））＜Ａ（Ｐ（１−１））
Ａ（Ｐ（１−１））＜Ａ（Ｐ１）
となる。
【００３０】
これに対応する左符号は、それぞれ
（＋１）
（＋１）
（＋１）
（＋１）
（＋１）
となり．左符号群はすべて（＋１）の符号となる。
【００３１】
同様に．右符号の計算を行う。
【００３２】
隣り合う２つの座標組は
Ｐ１とＰ（１＋１）
Ｐ（１＋１）とＰ（１＋２）
Ｐ（１＋２）とＰ（１＋３）
Ｐ（１＋３）とＰ（１＋４）
Ｐ（１＋４）とＰ（１＋５）
隣り合う２つの座標の振幅値Ａの比較では、
Ａ（Ｐ１）＞Ａ（Ｐ（１＋１））
Ａ（Ｐ（１＋１））＞Ａ（Ｐ（１＋２））
Ａ（Ｐ（１＋２））＞Ａ（Ｐ（１＋３））
Ａ（Ｐ（１＋３））＞Ａ（Ｐ（１＋４））
Ａ（Ｐ（１＋４））＞Ａ（Ｐ（１＋５））
となる。
【００３３】
これに対応する右符号は、それぞれ
（−１）
（−１）
（−１）
（−１）
（−１）
となり、右符号群はすべて（−１）の符号となる。
【００３４】
次に円滑度Ｓｏを計算する。図２（ｂ）に示されている左符号群の値をすべて加算する。その結果（＋５）という総和値が得られる。同様に右符号群の値をすべて加算し、（−５）という総和値が得られる。
【００３５】
次に、左右符号群の総和値の合計は（＋５）＋（−５）となり、０となる。この左右総和値の合計を円滑度Ｓｏ（Ｐ１）と呼称する。「時間Ｐ１近傍の円滑度Ｓｏ（Ｐ１）は０である。」、という意味である。なお、円滑度Ｓｏ（Ｐ１）は絶対値で表わす。
次に、円滑度Ｓｏ（Ｐ１）と定数Ｈｏとの比較を行う。もし円滑度Ｓｏ（Ｐ１）が定数Ｈｏより小さければ、すなわち、
Ｓｏ（Ｐ１）＜Ｈｏ
であれば、時間Ｐ１をＰｏと呼称変更を行う。本実施例では、定数Ｈｏを２としている。
したがって、時間Ｐ１をＰｏと呼称変更する。
【００３６】
一方、
Ｓｏ（Ｐ１）＞Ｈｏ、
であれば、ＳＴＥＰ３の最初にもどり、次のピ−ク時間Ｐ２における円滑度の計算を行う。本実施例では、Ｓｏ（Ｐ１）＜Ｈｏ、であるため、ＳＴＥＰ４に進む。
（ＳＴＥＰ４）
受信された波形Ｆｏ（ｔ）において、時間Ｔ１における波形振幅位置Ｆｏ（Ｔ１）とＦｏ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する。その模様を図４（ａ）に示す。以下に基準線Ｌｏ付近を拡大し、伝播時間Ｔｏの自動認識方法を説明する。
【００３７】
設定された基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３・・ｎ）を設定する。その模様を図４（ｂ）に示す。
【００３８】
次に、垂線Ｌｓｎと波形Ｆｏ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する。その模様を図４（ｃ）に示す。垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３・・ｎ）と波形Ｆｏ（ｔ）との交点までの距離を現す表示線Ｌｄｎが同図に示されている。距離Ｄｎがもっとも長い表示線Ｌｄ（ｍａｘ）を選定する。
【００３９】
次に距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、受信波形Ｆｏ（ｔ）との交点座標の時間Ｔｏを求める。本実施例１では．受信波形にノイズが重畳していないため、受信波形Ｆｏ（Ｔｏ）の振幅値は０となっている。
コンクリート表面を伝播する縦波の起生点と時間Ｔｏが一致していることがわかる。
【００４０】
本認識処理は、基準線Ｌｏを用いて座標変換処理を行っていることからハフ変換処理の応用である。
【００４１】
時間Ｔｏから音速Ｖを（１）式から算出する。
【００４２】
次に、受信波形にノイズが重畳している場合について、説明を行う。
【実施例２】
【００４３】
（受信波形にノイズが重畳している場合）
実施例１と同様に、時間Ｔ１およびＴ２を設定する。時間Ｔ１およびＴ２と受信波形との位置関係を、図３（ａ）に示す。
【００４４】
次に、時間Ｔ１およびＴ２との間の時間において、受信波形Ｆ１（ｔ）の波形ピーク時間Ｐｎを検知する。
【００４５】
本処理により、図３（ａ）に示されているように、時間が短い順で、Ｐ１、Ｐ２の二点が検知される。
次に、検知された波形ピーク時間Ｐｎ近傍の平滑度Ｓ１を計算する。図３（ａ）ではＰ１近傍としてＡ１領域、Ｐ２近傍としてＢ領域を示している。以下に本実施例による平滑度Ｓ１の定義と、平滑度Ｓ１の算出方法を説明する。
【００４６】
図３（ｂ）に平滑度Ｓ１の算出方法を示す。平滑度Ｓ１の計算は時間が小さい順にＡ領域、Ｂ領域と計算を行う。まずＡ領域の平滑度Ｓ１を算出する。時間Ｐ１を中心に、時間的に前後５点のサンプリングされている座標に着目する。図３（ａ）のＡ領域の拡大図面を図３（ｂ）に示す。時間Ｐ１を中心に前後５点のサンプリング座標の振幅値が示されている。受信波形振幅値はなだらかではなく、凹凸が存在することがわかる。図３（ｂ）に示されているように、それぞれの時間をＰ（１−５）、Ｐ（１−４）、・・・Ｐ（１−１）、およびＰ（１＋１）、Ｐ（１＋２）、・・・Ｐ（１＋５）と呼称している。
【００４７】
次に隣り合う２つの座標振幅値の大きさの比較を行う。例えば、Ｐ（１−５）、Ｐ（１−４）における電圧の大きさの比較を行う。時間Ｐ（１−４）における受信波形Ｆ１（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−４）が、時間Ｐ（１−５）における受信波形Ｆ１（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−５））より大きい場合、符号＋１を発生させる。発生させた符合＋１は、図３（ｂ）に示されている左符号群にまとめられる。
【００４８】
次にＰ（１−４）、Ｐ（１−３）における電圧の大きさの比較を行う。時間Ｐ（１−３）における受信波形Ｆ１（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−３））が、時間Ｐ（１−４）における受信波形Ｆ１（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−４））より小さい場合、符号−１を発生させる。発生させた符合（−１）は、図３（ｂ）に示されている左符号郡にまとめられる。
同様の処理を時間Ｐ（１−５）、Ｐ（１−４）、．．．Ｐ（１−１）、Ｐ１まで順次行う。
【００４９】
上記した処理を以下にまとめる。
【００５０】
隣り合う２つの座標組は
Ｐ（１−５）とＰ（１−４）、
Ｐ（１−４）とＰ（１−３）、
Ｐ（１−３）とＰ（１−２）、
Ｐ（１−２）とＰ（１−１）、
Ｐ（１−１）とＰ１
となる。
【００５１】
隣り合う２つの座標の振幅値Ａの比較は、
Ａ（Ｐ（１−５））＜Ａ（Ｐ（１−４））
Ａ（Ｐ（１−４））＞Ａ（Ｐ（１−３））
Ａ（Ｐ（１−３））＜Ａ（Ｐ（１−２））
Ａ（Ｐ（１−２））＞Ａ（Ｐ（１−１））
Ａ（Ｐ（１−１））＜Ａ（Ｐ１）
となる。これに対応する符号は，それぞれ、
（＋１）
（−１）
（＋１）
（−１）
（＋１）
となる。
【００５２】
同様に、右符号の計算を行う。実施例１と同様に、時間Ｐ１、Ｐ（１＋１）、Ｐ（１＋２）・・・Ｐ（１＋５）における振幅値Ａは、Ａ（Ｐ１）＞Ａ（Ｐ（１＋１））＞Ａ（Ｐ（１＋２））＞．・・Ａ（Ｐ（１＋５））の関係にある。そのため図３（ｂ）に示されている右符号群はすべて−１となる。
【００５３】
次に円滑度Ｓ１を計算する。図３（ｂ）に示されている左符号群の値をすべて加算する。その結果＋１という総和値が得られる。同様に右符号群の値をすべて加算し−５という総和値が得られる。
【００５４】
次に、右左符号群の総和値の合計は（＋１）＋（−５）となり、円滑度Ｓ１は絶対値で表わすため、４となる。この左右総和値の合計を円滑度Ｓ１（Ｐ１）と呼称する。
【００５５】
次に、円滑度Ｓ１（Ｐ１）と定数Ｈｏとの比較を行う。円滑度Ｓ１（Ｐ１）は４であり、定数Ｈｏは２、であるため、
円滑度Ｓ１（Ｐ１）＞定数Ｈｏ
となる。
したがって、時間Ｐ１をＰｏと呼称変更は行わず、次のピーク点Ｐ２における円滑度計算を行う。Ｐ２における円滑度計算は、実施例１における図２に示されているノイズがない場合と同様である。
したがって、Ｐ１における円滑度Ｓ１（Ｐ１）は、
円滑度Ｓ１（Ｐ１）＜定数Ｈｏ
となるため、時間Ｐ２をＰｏと呼称変更する。
【００５６】
受信波形Ｆ１（ｔ）において、時間Ｔ１における波形振幅位置Ｆ１（Ｔ１）とＦ１（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する。その模様を図５（ａ）に示す。設定された基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，…ｎ）を設定する。
【００５７】
その模様を図５（ａ）に示す。
【００５８】
次に、垂線Ｌｓｎと波形Ｆ１（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する。その模様を図５（ｂ）に示す。垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３…ｎ）と波形Ｆ１（ｔ）との交点までの距離を現す表示線Ｌｄｎが同図に示されている。距離Ｄｎがもっとも長い表示線Ｌｄ（ｍａｘ）を選定する。
次に距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、受信波形Ｆ１（ｔ）との交点座標を求める。
【００５９】
この交点座標は，真の伝播時間を示している波形屈曲点αの座標と一致する。この交点座標の時間Ｔが真の伝播時間Ｔｏである。
時間Ｔｏから音速Ｖを算出する。
【００６０】
上記のように、操作者の判断による値のばらつきが無く、また、自動的に受信波形の屈曲点αを認識できるため、正確なコンクリート内部の音速を計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のフローチャート図である。
【図２】実施例１に係り、波形のピーク点抽出と平滑度の計算方法を示すグラフ図である。
【図３】実施例２に係り、波形のピーク点抽出と平滑度の計算方法を示すグラフ図である。
【図４】実施例１に係り、伝播時間Ｔｏの自動認識方法を示す図である。
【図５】実施例２に係り、伝播時間Ｔｏの自動認識方法を示す図である。
【図６】従来装置のブロック図である。
【図７】音速測定法の原理を示す概念図である。
【図８】従来例に係り、閾値法による伝播時間Ｔｏの認識模様を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 送信探触子
２ 受信探触子
３ 圧電素子
４ 電圧発生機
５ 受信機
６ 演算部
７ 表示部
８ 制御部
９ コンクリート
１０ 超音波
１１ コンクリート表面を伝播する縦波
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算法及び演算装置に係る。より詳細には、幾何学波形形状パターン認識方法を利用したコンクリート中の超音波速度の自動演算法に関する。すなわち、超音波を用いて、コンクリート構造物の厚さ、クラック深さ、空洞などを計測する際に必要となるコンクリート中での音速を、送受信探触子を一定の距離ｄ離してコンクリート表面上に設置し、波形を取得し、超音波が送信されてから受信されるまでの伝播時間Ｔｏを自動的に算出し、一定の距離ｄを伝播時間Ｔｏで除すことにより、熟練を必要とせずに音速を決定することができ、これにより、正確なコンクリー卜構造物の厚さ、クラック深さ、空洞などを計測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平５−３３２７５８号公報
【非特許文献１】株式会社東横エルメス、”ｅｌｍｅｓ”、［平成１２年４月１日検索］、＜ＵＲＬ；http://www3.ctktv.ne.jp/~tyelmes/ ＞
【０００３】
近年、高度成長期に建設されたトンネルや橋などのコンクリート構造物の劣化が深刻となっており、コンクリート構造物の維持管理が社会的に重要な課題となってきている。このような背景の中、超音波を利用して、コンクリー卜構造物の劣化部を測定診断する技術が開発され、例えば、特許文献１に記載された技術が提供されている。また、非特許文献１にはかかる技術を用いた市販装置が記載されている。
【０００４】
特許文献１記載技術は、正確にコンクリート構造物の厚さを測定できるコンクリート構造物の厚さ測定方法を提供することを目的とし、被測定物のコンクリート体の片面に超音波振動子の送波器及び受波器を設置し、発振周期を可変して送波器に電気信号を加え、その電気信号により送波器からコンクリート体内に超音波を送波し、コンクリートの対面に反射する反射波を受波器により受波し、受波した受波信号をスペクトル解析器によりフーリエ解析して周波数スペクトルに変換し、各送波周期において得られた周波数スペクトルのデータを全て加算し平均化して処理して行う、コンクリート構造物の厚さ測定方法である。
【０００５】
ここで、超音波による測定原理を図６に示す。送信探触子１および受信探触子２をコンクリート構造物９の表面に設置し、超音波１０を発生させる。受信された波形を演算部６にて処理し、その結果を表示部７に表示する。超音波を用いたコンクリート内部探査の場合、コンクリート中での超音波の音速の計測が必須である。その模様を図７に示す。コンクリート構造物９、特にトンネルなどの土木構造物の場合には、コンクリート構造物９の片面しか露出しておらず、その片面において音速を計測する必要がある。まず、送信探触子１と受信探触手２を、ある距離ｄを離して、コンクリート構造物９の表面に設置する。そして、送信探触子１から超音波１１を送信する。送信された超音波１１は、コンクリート表面およびその近傍を伝播する縦波となる。その縦波を受信探触子２で受信する。
【０００６】
受信波形の例を図８に示す。ノイズがない場合の受信波形Ｆｏ（ｔ）を図８（ａ）に示す。音速Ｖを求めるには、以下の式を利用する。
【０００７】
音速Ｖ＝（探触子間距離ｄ／伝播時間Ｔｏ） ・・・・・・・・（１）
ここで、探触子同士の間隔ｄは既知である。図８（ａ）に示されているように、伝播時間Ｔｏは、閾値と受信波形との交点から簡易に求めることができる。この伝播時間により、コンクリート中の音速を計測することができる。
【０００８】
受信波形にノイズが重畳している場合は，単なる閾値処理では正確な伝播時間を求めることは困難な場合が多い。ノイズが重畳している受信波形Ｆ１（ｔ）の例を図８（ｂ）に示す。
【０００９】
コンクリートの表面及びその近傍を伝播する縦波１１は大変微弱であり、コンクリートが劣化した場合、コンクリートの表面状態により、ノイズが受信波形に重畳する場合が多い。図８（ｂ）に示す受信波形も、ＤＣ成分および高周波成分ノイズが含まれている。そのため、閾値法による伝播時間認識を行った場合、伝播時間はＴｎ２となり、真の伝播時間との間に誤差が発生していることがわかる。図８（ｂ）に示す真の伝播時間は、波形屈曲点αの時間位置である。図８（ｂ）に示すＰ１は、α地点近傍でもっとも波形振幅値が大きい位置を示す。波形屈曲点αはＰ１と一致しない。
【００１０】
通常、波形屈曲点を算出する方法としては、１次微分、２次微分処理が考えられる。しかし、図８（ｂ）に示すα地点近傍に存在するＦ１（Ｐ１）、および、時間的前方において受信波形にノイズが重畳しているため、微分値の評価が大変難しく、実質的にα地点の認識は困難である。さまざまなノイズにより波形屈曲点の形状が変化するためでもある。
【００１１】
そのため、操作するオペレータ毎に認識する時間が異なってしまい計測誤差が発生する、という問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、操作者の熟練度に左右されることなく、音波速度を正確に計測することが可能なコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算法及び演算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】
【００１３】
本発明のコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算方法は、送信探触子と受信探触子とをコンクリート構造物の表面に設置し、該送信探触子で発生させた超音波を該受信探触子で受信し、受信波形から該超音波の伝播速度を演算する演算方法において、
時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定する手順、
サーチ範囲内で受信波形Ｆ（ｔ）のピーク点を抽出する手順、
ピ−ク点近傍において波形円滑度を計算する手順、
ピーク時間Ｐｏを規定する手順、
Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する手順、
設定した基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，．．ｎ）を設定する手順、
垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する手順、
距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の伝播時間Ｔｏを求める手順、
伝播時間Ｔｏからコンクリート中の超音波伝播速度を計算する手順、
を順次行うことを特徴とする。
本発明のコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算装置は、コンクリート構造物の表面に設置した送信探触子及び受信探触子と、
下記の手順を行うための演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定する手順、
サーチ範囲内で受信波形Ｆ（ｔ）のピーク点を抽出する手順、
ピ−ク点近傍において波形円滑度を計算する手順、
ピーク時間Ｐｏを規定する手順、
Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する手順、
設定した基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，．．ｎ）を設定する手順、
垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する手順、
距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の伝播時間Ｔｏを求める手順、
伝播時間Ｔｏからコンクリート中の超音波伝播速度を計算する手順。
（作用）
【００１５】
コンクリート構造物内の超音波伝播速度を自動認識するため、まず、時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定し、サーチ範囲内で受信波形のピーク点を抽出し、ピーク点近傍において波形円滑度を計算し、ピーク時間Ｐｏを規定し、Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定し、設定された基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３…ｎ）を設定し、垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算し、距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の時間Ｔｏを求めることにより、コンクリート構造物内の超音波伝播速度を自動認識することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により以下の効果が得られる。
【００１７】
コンクリート構造物の内部音速を自動的に、かつ正確に測定できる。
操作する人の判断による音速誤差を解消でき、また、操作する人の精神的負担を軽減できる。
作業性が向上する。
従来法では操作者にある程度の熟練が求められたが、本発明によれば、操作者の熟練は必要ない。
【００１８】
また、音速が精度よく計測できることにより、以下の効果が発生する。
【００１９】
音速が正確に求められるため、従来はコア抜きで行っていたコンクリート厚さ、クラック深さ、空洞深さなどの計測を非破壊で、かつ精度よく行うことが可能となる。
従来のコア抜きによる破壊検査はコンクリートを一部破壊するため、コンクリート構造物の強度低下に結びつく可能性があるが、本発明では完全非破壊検査であるため、コンクリート構造物の強度低下とはまったく関係ない。
超音波探査では完全非破壊でコンクリー卜内部の探査が可能であるため、コンクリート構造物の劣化を推定できる。
コンクリー卜構造物の内部劣化状態を正確に把握することができるため、補修範囲の選定し、最適な補修方法の選定ができ、コンクリー卜構造物を確実に延命化できるだけでなく、コンクリート構造物のライフサイクルコストの最小化に寄与することができる。
【００２０】
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
受信波形にノイズがない場合を実施例１として、ノイズが重畳している場合を実施例２とする。
図１に本発明によるフ口―チャートを示す。以下、図１のフローチャートに沿って説明する。
【実施例１】
【００２１】
（受信波形にノイズがない場合）
図２（ａ）に受信被形Ｆｏ（ｔ）を示す。横軸単位は時間であり、縦軸単位は電圧（波形振幅値）である。
【００２２】
図２（ａ）に示されている受信波形Ｆｏ（ｔ）はノイズが重畳していない理想的な波形である。したがって図８（ａ）に示されている従来法である閾値法により伝播時間Ｔｏを求めることは可能である。本実施例では波形にノイズが重畳した場合でも伝播時間Ｔｏを正確に認識できる方法を説明するにあたり、まず波形にノイズが重畳していない場合における本発明の適応例を説明する。
（ＳＴＥＰ１）
コンクリー卜中の音速は、標準的には４３００（ｍ／ｓ）であることが知られている。
【００２３】
コンクリートの劣化、材質などにより音速値にはばらつきがあるが、およそ３５００（ｍ／ｓ）から５０００（ｍ／ｓ）の間である。したがって図２（ａ）において計算対象とする時間領域は、音速５０００（ｍ／ｓ）に対応する時間Ｔ１、および、音速３５００（ｍ／ｓ）に対応する時間Ｔ２の間の時間内とする。
【００２４】
時間Ｔ１およびＴ２は、（１）式により計算される。時間Ｔ１およびＴ２と受信波形との位置関係を図２（ａ）に示す。
（ＳＴＥＰ２）
次に、時間Ｔ１およびＴ２間において、受信波形Ｆｏ（ｔ）の波形ピーク時間Ｐｎを検知する。波形ピーク時間の検知方法は、一般的に実施されており本実施例では取り立てて説明は行わない。
【００２５】
本処理により図２（ａ）に示されているように、時間が短い順で、Ｐ１、Ｐ２の二点が検知される。
（ＳＴＥＰ３）
次に、検知された波形ピーク時間Ｐｎ近傍の平滑度Ｓｏを計算する。図２（ａ）ではＰ１近傍としてＡ領域、Ｐ２近傍としてＢ領域として，示している。以下に本実施例による平滑Ｓｏの算出方法を説明する。
【００２６】
図２（ｂ）に平滑度Ｓｏの算出方法を示す。平滑度Ｓｏの計算はＡ領域、Ｂ領域と時間が小さい順に計算を行う。まずＡ領域の平滑度Ｓｏを算出する。時間Ｐ１を中心に、時間的に前後５点のサンプリングされている座標に着目する。図２（ａ）のＡ領域の拡大図面を図２（ｂ）に示す。時間Ｐ１を中心に前後５点のサンプリングされた座標が示されている。時間Ｐ１を中心として、なだらかな凸型形状をしている。図２（ｂ）に示されているように、それぞれの座標振幅値をＰ（１−５）、Ｐ（１−４），・・・Ｐ（１−１）、およびＰ（１＋１）、Ｐ（１＋２），・・・Ｐ（１＋５）と呼称する。
【００２７】
次に隣り合う２つの座標振幅値の大きさの比較を行う。たとえば、Ｐ（１−５）、Ｐ（１−４）における電圧の大きさの比較を行う。時間Ｐ（１−４）における受信波形Ｆｏ（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−４））が、時間Ｐ（１−５）における受信波形Ｆｏ（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−５））より大きい場合、符号（＋１）を発生させる。発生させた符合（＋１）は、図２（ｂ）に示されている左符号群にまとめられる。
【００２８】
上記した処理を以下にまとまる。
【００２９】
隣り合う２つの座標組は
Ｐ（１−５）とＰ（１−４）、
Ｐ（１−４）とＰ（１−３）、
Ｐ（１−３）とＰ（１−２）、
Ｐ（１−２）とＰ（１−１）、
Ｐ（１−１）とＰ１
となる。
隣り合う２つの座標の振幅値の比較では、
Ａ（Ｐ（１−５））＜Ａ（Ｐ（１−４））
Ａ（Ｐ（１−４）＜Ａ（Ｐ（１―３））
Ａ（Ｐ（１−３））＜Ａ（Ｐ（１―２））
Ａ（Ｐ（１−２））＜Ａ（Ｐ（１−１））
Ａ（Ｐ（１−１））＜Ａ（Ｐ１）
となる。
【００３０】
これに対応する左符号は、それぞれ
（＋１）
（＋１）
（＋１）
（＋１）
（＋１）
となり．左符号群はすべて（＋１）の符号となる。
【００３１】
同様に．右符号の計算を行う。
【００３２】
隣り合う２つの座標組は
Ｐ１とＰ（１＋１）
Ｐ（１＋１）とＰ（１＋２）
Ｐ（１＋２）とＰ（１＋３）
Ｐ（１＋３）とＰ（１＋４）
Ｐ（１＋４）とＰ（１＋５）
隣り合う２つの座標の振幅値Ａの比較では、
Ａ（Ｐ１）＞Ａ（Ｐ（１＋１））
Ａ（Ｐ（１＋１））＞Ａ（Ｐ（１＋２））
Ａ（Ｐ（１＋２））＞Ａ（Ｐ（１＋３））
Ａ（Ｐ（１＋３））＞Ａ（Ｐ（１＋４））
Ａ（Ｐ（１＋４））＞Ａ（Ｐ（１＋５））
となる。
【００３３】
これに対応する右符号は、それぞれ
（−１）
（−１）
（−１）
（−１）
（−１）
となり、右符号群はすべて（−１）の符号となる。
【００３４】
次に円滑度Ｓｏを計算する。図２（ｂ）に示されている左符号群の値をすべて加算する。その結果（＋５）という総和値が得られる。同様に右符号群の値をすべて加算し、（−５）という総和値が得られる。
【００３５】
次に、左右符号群の総和値の合計は（＋５）＋（−５）となり、０となる。この左右総和値の合計を円滑度Ｓｏ（Ｐ１）と呼称する。「時間Ｐ１近傍の円滑度Ｓｏ（Ｐ１）は０である。」、という意味である。なお、円滑度Ｓｏ（Ｐ１）は絶対値で表わす。
次に、円滑度Ｓｏ（Ｐ１）と定数Ｈｏとの比較を行う。もし円滑度Ｓｏ（Ｐ１）が定数Ｈｏより小さければ、すなわち、
Ｓｏ（Ｐ１）＜Ｈｏ
であれば、時間Ｐ１をＰｏと呼称変更を行う。本実施例では、定数Ｈｏを２としている。
したがって、時間Ｐ１をＰｏと呼称変更する。
【００３６】
一方、
Ｓｏ（Ｐ１）＞Ｈｏ、
であれば、ＳＴＥＰ３の最初にもどり、次のピ−ク時間Ｐ２における円滑度の計算を行う。本実施例では、Ｓｏ（Ｐ１）＜Ｈｏ、であるため、ＳＴＥＰ４に進む。
（ＳＴＥＰ４）
受信された波形Ｆｏ（ｔ）において、時間Ｔ１における波形振幅位置Ｆｏ（Ｔ１）とＦｏ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する。その模様を図４（ａ）に示す。以下に基準線Ｌｏ付近を拡大し、伝播時間Ｔｏの自動認識方法を説明する。
【００３７】
設定された基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３・・ｎ）を設定する。その模様を図４（ｂ）に示す。
【００３８】
次に、垂線Ｌｓｎと波形Ｆｏ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する。その模様を図４（ｃ）に示す。垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３・・ｎ）と波形Ｆｏ（ｔ）との交点までの距離を現す表示線Ｌｄｎが同図に示されている。距離Ｄｎがもっとも長い表示線Ｌｄ（ｍａｘ）を選定する。
【００３９】
次に距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、受信波形Ｆｏ（ｔ）との交点座標の時間Ｔｏを求める。本実施例１では．受信波形にノイズが重畳していないため、受信波形Ｆｏ（Ｔｏ）の振幅値は０となっている。
コンクリート表面を伝播する縦波の起生点と時間Ｔｏが一致していることがわかる。
【００４０】
本認識処理は、基準線Ｌｏを用いて座標変換処理を行っていることからハフ変換処理の応用である。
【００４１】
時間Ｔｏから音速Ｖを（１）式から算出する。
【００４２】
次に、受信波形にノイズが重畳している場合について、説明を行う。
【実施例２】
【００４３】
（受信波形にノイズが重畳している場合）
実施例１と同様に、時間Ｔ１およびＴ２を設定する。時間Ｔ１およびＴ２と受信波形との位置関係を、図３（ａ）に示す。
【００４４】
次に、時間Ｔ１およびＴ２との間の時間において、受信波形Ｆ１（ｔ）の波形ピーク時間Ｐｎを検知する。
【００４５】
本処理により、図３（ａ）に示されているように、時間が短い順で、Ｐ１、Ｐ２の二点が検知される。
次に、検知された波形ピーク時間Ｐｎ近傍の平滑度Ｓ１を計算する。図３（ａ）ではＰ１近傍としてＡ１領域、Ｐ２近傍としてＢ領域を示している。以下に本実施例による平滑度Ｓ１の定義と、平滑度Ｓ１の算出方法を説明する。
【００４６】
図３（ｂ）に平滑度Ｓ１の算出方法を示す。平滑度Ｓ１の計算は時間が小さい順にＡ領域、Ｂ領域と計算を行う。まずＡ領域の平滑度Ｓ１を算出する。時間Ｐ１を中心に、時間的に前後５点のサンプリングされている座標に着目する。図３（ａ）のＡ領域の拡大図面を図３（ｂ）に示す。時間Ｐ１を中心に前後５点のサンプリング座標の振幅値が示されている。受信波形振幅値はなだらかではなく、凹凸が存在することがわかる。図３（ｂ）に示されているように、それぞれの時間をＰ（１−５）、Ｐ（１−４）、・・・Ｐ（１−１）、およびＰ（１＋１）、Ｐ（１＋２）、・・・Ｐ（１＋５）と呼称している。
【００４７】
次に隣り合う２つの座標振幅値の大きさの比較を行う。例えば、Ｐ（１−５）、Ｐ（１−４）における電圧の大きさの比較を行う。時間Ｐ（１−４）における受信波形Ｆ１（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−４）が、時間Ｐ（１−５）における受信波形Ｆ１（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−５））より大きい場合、符号＋１を発生させる。発生させた符合＋１は、図３（ｂ）に示されている左符号群にまとめられる。
【００４８】
次にＰ（１−４）、Ｐ（１−３）における電圧の大きさの比較を行う。時間Ｐ（１−３）における受信波形Ｆ１（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−３））が、時間Ｐ（１−４）における受信波形Ｆ１（ｔ）の振幅値Ａ（Ｐ（１−４））より小さい場合、符号−１を発生させる。発生させた符合（−１）は、図３（ｂ）に示されている左符号郡にまとめられる。
同様の処理を時間Ｐ（１−５）、Ｐ（１−４）、．．．Ｐ（１−１）、Ｐ１まで順次行う。
【００４９】
上記した処理を以下にまとめる。
【００５０】
隣り合う２つの座標組は
Ｐ（１−５）とＰ（１−４）、
Ｐ（１−４）とＰ（１−３）、
Ｐ（１−３）とＰ（１−２）、
Ｐ（１−２）とＰ（１−１）、
Ｐ（１−１）とＰ１
となる。
【００５１】
隣り合う２つの座標の振幅値Ａの比較は、
Ａ（Ｐ（１−５））＜Ａ（Ｐ（１−４））
Ａ（Ｐ（１−４））＞Ａ（Ｐ（１−３））
Ａ（Ｐ（１−３））＜Ａ（Ｐ（１−２））
Ａ（Ｐ（１−２））＞Ａ（Ｐ（１−１））
Ａ（Ｐ（１−１））＜Ａ（Ｐ１）
となる。これに対応する符号は，それぞれ、
（＋１）
（−１）
（＋１）
（−１）
（＋１）
となる。
【００５２】
同様に、右符号の計算を行う。実施例１と同様に、時間Ｐ１、Ｐ（１＋１）、Ｐ（１＋２）・・・Ｐ（１＋５）における振幅値Ａは、Ａ（Ｐ１）＞Ａ（Ｐ（１＋１））＞Ａ（Ｐ（１＋２））＞．・・Ａ（Ｐ（１＋５））の関係にある。そのため図３（ｂ）に示されている右符号群はすべて−１となる。
【００５３】
次に円滑度Ｓ１を計算する。図３（ｂ）に示されている左符号群の値をすべて加算する。その結果＋１という総和値が得られる。同様に右符号群の値をすべて加算し−５という総和値が得られる。
【００５４】
次に、右左符号群の総和値の合計は（＋１）＋（−５）となり、円滑度Ｓ１は絶対値で表わすため、４となる。この左右総和値の合計を円滑度Ｓ１（Ｐ１）と呼称する。
【００５５】
次に、円滑度Ｓ１（Ｐ１）と定数Ｈｏとの比較を行う。円滑度Ｓ１（Ｐ１）は４であり、定数Ｈｏは２、であるため、
円滑度Ｓ１（Ｐ１）＞定数Ｈｏ
となる。
したがって、時間Ｐ１をＰｏと呼称変更は行わず、次のピーク点Ｐ２における円滑度計算を行う。Ｐ２における円滑度計算は、実施例１における図２に示されているノイズがない場合と同様である。
したがって、Ｐ１における円滑度Ｓ１（Ｐ１）は、
円滑度Ｓ１（Ｐ１）＜定数Ｈｏ
となるため、時間Ｐ２をＰｏと呼称変更する。
【００５６】
受信波形Ｆ１（ｔ）において、時間Ｔ１における波形振幅位置Ｆ１（Ｔ１）とＦ１（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する。その模様を図５（ａ）に示す。設定された基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，…ｎ）を設定する。
【００５７】
その模様を図５（ａ）に示す。
【００５８】
次に、垂線Ｌｓｎと波形Ｆ１（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する。その模様を図５（ｂ）に示す。垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３…ｎ）と波形Ｆ１（ｔ）との交点までの距離を現す表示線Ｌｄｎが同図に示されている。距離Ｄｎがもっとも長い表示線Ｌｄ（ｍａｘ）を選定する。
次に距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、受信波形Ｆ１（ｔ）との交点座標を求める。
【００５９】
この交点座標は，真の伝播時間を示している波形屈曲点αの座標と一致する。この交点座標の時間Ｔが真の伝播時間Ｔｏである。
時間Ｔｏから音速Ｖを算出する。
【００６０】
上記のように、操作者の判断による値のばらつきが無く、また、自動的に受信波形の屈曲点αを認識できるため、正確なコンクリート内部の音速を計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のフローチャート図である。
【図２】実施例１に係り、波形のピーク点抽出と平滑度の計算方法を示すグラフ図である。
【図３】実施例２に係り、波形のピーク点抽出と平滑度の計算方法を示すグラフ図である。
【図４】実施例１に係り、伝播時間Ｔｏの自動認識方法を示す図である。
【図５】実施例２に係り、伝播時間Ｔｏの自動認識方法を示す図である。
【図６】従来装置のブロック図である。
【図７】音速測定法の原理を示す概念図である。
【図８】従来例に係り、閾値法による伝播時間Ｔｏの認識模様を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 送信探触子
２ 受信探触子
３ 圧電素子
４ 電圧発生機
５ 受信機
６ 演算部
７ 表示部
８ 制御部
９ コンクリート
１０ 超音波
１１ コンクリート表面を伝播する縦波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信探触子と受信探触子とをコンクリート構造物の表面に設置し、該送信探触子で発生させた超音波を該受信探触子で受信し、受信波形から該超音波の伝播速度を演算する演算方法において、
時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定する手順、
サーチ範囲内で受信波形Ｆ（ｔ）のピーク点を抽出する手順、
ピ−ク点近傍において波形円滑度を計算する手順、
ピーク時間Ｐｏを規定する手順、
Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する手順、
設定した基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，．．ｎ）を設定する手順、
垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する手順、
距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の伝播時間Ｔｏを求める手順、
伝播時間Ｔｏからコンクリート中の超音波伝播速度を計算する手順、
を順次行うことを特徴とするコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算方法。
【請求項２】
前記受信波形はノイズを含む受信波形であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算方法。
【請求項３】
コンクリート構造物の表面に設置した送信探触子及び受信探触子と、
下記の手順を行うための演算手段と、
を有することを特徴とするコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算装置。
時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定する手順、
サーチ範囲内で受信波形Ｆ（ｔ）のピーク点を抽出する手順、
ピ−ク点近傍において波形円滑度を計算する手順、
ピーク時間Ｐｏを規定する手順、
Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する手順、
設定した基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，．．ｎ）を設定する手順、
垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する手順、
距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の伝播時間Ｔｏを求める手順、
伝播時間Ｔｏからコンクリート中の超音波伝播速度を計算する手順。
【請求項１】
送信探触子と受信探触子とをコンクリート構造物の表面に設置し、該送信探触子で発生させた超音波を該受信探触子で受信し、受信波形から該超音波の伝播速度を演算する演算方法において、
時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定する手順、
サーチ範囲内で受信波形Ｆ（ｔ）のピーク点を抽出する手順、
ピ−ク点近傍において波形円滑度を計算する手順、
ピーク時間Ｐｏを規定する手順、
Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する手順、
設定した基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，．．ｎ）を設定する手順、
垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する手順、
距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の伝播時間Ｔｏを求める手順、
伝播時間Ｔｏからコンクリート中の超音波伝播速度を計算する手順、
を順次行うことを特徴とするコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算方法。
【請求項２】
前記受信波形はノイズを含む受信波形であることを特徴とする請求項１記載のコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算方法。
【請求項３】
コンクリート構造物の表面に設置した送信探触子及び受信探触子と、
下記の手順を行うための演算手段と、
を有することを特徴とするコンクリート中の超音波伝播速度の自動演算装置。
時間軸上でサーチ範囲Ｔ１、Ｔ２を設定する手順、
サーチ範囲内で受信波形Ｆ（ｔ）のピーク点を抽出する手順、
ピ−ク点近傍において波形円滑度を計算する手順、
ピーク時間Ｐｏを規定する手順、
Ｆ（Ｔ１）とＦ（Ｐｏ）を結ぶ基準線Ｌｏを設定する手順、
設定した基準線Ｌｏから垂線Ｌｓｎ（ｎ＝１，２，３，．．ｎ）を設定する手順、
垂線Ｌｓｎと波形Ｆ（ｔ）との交点までの距離Ｄｎを計算する手順、
距離が最大となる表示線Ｌｄ（ｍａｘ）と、波形Ｆ（ｔ）との交点座標の伝播時間Ｔｏを求める手順、
伝播時間Ｔｏからコンクリート中の超音波伝播速度を計算する手順。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３２８８（Ｐ２００６−３２８８Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８２０８３（Ｐ２００４−１８２０８３）
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００１００９４２）アイレック技建株式会社 (45)
【出願人】（５９４１７９１７７）株式会社エッチアンドビーシステム (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２１日（２００４．６．２１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（０００１００９４２）アイレック技建株式会社 (45)
【出願人】（５９４１７９１７７）株式会社エッチアンドビーシステム (5)
【Ｆターム（参考）】
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