鉄筋腐食検査方法，鉄筋腐食検査装置
【課題】鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査するにあたり，部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果を得ることができること。
【解決手段】鉄筋コンクリート部材１０の周囲に巻かれた第１コイル３と，所定の基準部材２０に巻かれた第２コイル４とにより構成される差動コイルに複数の周波数の交流電流を供給し，その第１コイル３に供給される交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを，鉄筋１２の腐食の程度の指標値として検出する。
【解決手段】鉄筋コンクリート部材１０の周囲に巻かれた第１コイル３と，所定の基準部材２０に巻かれた第２コイル４とにより構成される差動コイルに複数の周波数の交流電流を供給し，その第１コイル３に供給される交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを，鉄筋１２の腐食の程度の指標値として検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査する鉄筋腐食検査方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に，電信柱や高架式道路の支柱等は，鉄筋が内包されたコンクリート部材（以下，鉄筋コンクリート部材という）である。このような鉄筋コンクリート部材は，経年変化や使用環境によって内部の鉄筋が腐食し，強度が低下する場合がある。重量物の支持部材として用いられる鉄筋コンクリート部材において，鉄筋の腐食の程度を非破壊で検査することは，適切な時期に取り替えや補強を行い，重大事故を防止する上で重要である。
従来，鉄筋コンクリート部材の非破壊検査に有効な手法として，渦電流法による検査が知られている。渦電流法による鉄筋コンクリート部材の検査は，特許文献１に示されるように，鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれたコイルに交流電流を供給し，そのコイルのインピーダンスを鉄筋の腐食の程度を表す指標値として検出する検査方法である。導電体である鉄筋の周りに巻かれたコイルに交流電流が流れると，その鉄筋に渦電流が発生する。この渦電流はジュール損を発生させ，そのジュール損がコイルのインピーダンスの抵抗成分となるため，ジュール損が大きいほどコイルのインピーダンスが小さくなる。そして，腐食の進んだ鉄筋は，腐食のない鉄筋よりも電気導電率が小さいため，鉄筋の腐食が進むほど，ジュール損が大きくなり，前記コイルのインピーダンスが小さくなる。従って，鉄筋の腐食の程度が既知の鉄筋コンクリート部材の検査により予め得られたコイルのインピーダンスを基準値とし，その基準値と，検査対象の鉄筋コンクリート部材について得られるコイルのインピーダンスとを比較することにより，コイルが巻かれた箇所の鉄筋の腐食の程度を判別することができる。
【特許文献１】特開平９−２１７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，渦電流法による鉄筋コンクリート部材の検査において，コイルのインピーダンスは，鉄筋の腐食の程度に加え，外形，コンクリートの材質，鉄筋の配置位置等の鉄筋コンクリート部材の個体差や，コイルと鉄筋コンクリート部材との相対的な位置関係の違いによっても変化する。そのため，渦電流法により検出されるコイルのインピーダンスの絶対値に基づき腐食の程度を評価する従来の検査方法は，部材の個体差や部材に対するコイルの位置のばらつきに起因する不安定性を有するという問題点があっった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査するにあたり，部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果を得ることができる鉄筋腐食検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明に係る鉄筋腐食検査方法は，鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査する方法であり，次の（１）及び（２）に示される各工程を実行する方法である。
（１）前記鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれたコイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給工程。
（２）前記コイルに供給される前記交流電流の周波数の差異に対する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出するインピーダンス差異検出工程。
そして，本発明に係る鉄筋腐食検査方法においては，前記インピーダンス差異検出工程の検出結果を前記鉄筋の腐食の程度の指標値とする。
【０００５】
前述したように，導電体である鉄筋の周りに巻かれたコイルに交流電流が流れると，渦電流によるジュール損が生じ，そのジュール損が大きいほどコイルのインピーダンスが小さくなる。ここで，鉄筋の腐食は主としてその鉄筋の表層で発生する。
一方，ジュール損は，コイルの交流電流の周波数，即ち，鉄筋に生じる渦電流の周波数が高いほど大きくなり，また，渦電流の周波数が高いほど，鉄筋（鋼材）の中心軸に近い部分よりも表層部で生じるジュール損がより支配的となる。
図４は，渦電流法における供給電流の周波数とジュール損との関係を表すグラフである。図４において，黒丸で記されたグラフは鉄筋の腐食（錆）がないときのジュール損を表し，白丸で記されたグラフは鉄筋の表層１ｍｍの範囲が腐食部（マグネタイト）であるであるときのジュール損を表す。両グラフにおいて，鉄筋表層の腐食の有無以外の条件は同じである。
図４に示されるように，鉄筋の腐食の程度が大きいほど，コイルに流れる交流電流の周波数（渦電流の周波数）が低いときに対する同周波数が高いときのジュール損の差異が大きくなり，これに伴いコイルのインピーダンスの差異も大きくなる。また，その傾向は，供給電流の周波数が１００ｋＨｚ以上であるときに特に顕著である。
また，コイルのインピーダンスは，渦電流の周波数に関わらず，前記鉄筋コンクリート部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響を同様に受ける。
従って，渦電流の周波数の違いにより生じるコイルのインピーダンスの差異は，前記鉄筋コンクリート部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果（腐食の程度の指標値）となる。
【０００６】
より具体的には，前記交流電流供給工程が，前記コイルに対して供給する前記交流電流の周波数を変化させる工程であることが考えられる。この場合，前記インピーダンス差異検出工程は，周波数の異なる前記交流電流が前記コイルに供給されるごとにそのコイルのインピーダンスを検出回路により検出し，それらの差異の大きさを演算手段により算出する工程である。
これにより，発振周波数が可変の発振器やコイルのインピーダンスを検出する回路等が採用されたシンプルな検査装置によって検査を行うことができる。
その他，前記交流電流供給工程が，複数の周波数成分の電流が重畳された前記交流電流を前記コイルに供給する工程であることも考えられる。この場合，前記インピーダンス差異検出工程は，前記交流電流が供給される前記コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，その検出信号を解析装置により周波数解析することによって前記交流電流の周波数成分の差異に対応する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する工程である。
これにより，検査箇所１箇所につき前記コイルのインピーダンスの検出を１回行うだけで済むため，検査時間を短縮できる。
また，前記交流電流供給工程が，パルス電流を前記コイルに供給する工程であることも考えられる。前記パルス電流は，多数の周波数成分の電流が重畳された交流電流とみなせることが知られている。この場合，前記インピーダンス差異検出工程は，前記交流電流が供給される前記コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，その検出信号を解析装置により周波数解析することによって前記交流電流の周波数成分の差異に対応する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する工程である。なお，前記パルス電流が供給されたときに得られる前記コイルのインピーダンスの検出信号は，高調波成分を含む歪み波形の信号となり，これは，周波数解析が可能な信号である。
この場合も，検査箇所１箇所につき前記コイルのインピーダンスの検出を１回行うだけで済むため，検査時間を短縮できる。
【０００７】
また，本発明は，鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度の指標値を渦電流法によって検出する鉄筋腐食検査装置として捉えることもできる。
本発明に係る鉄筋腐食検査装置は，次の（Ａ１）〜（Ａ３）に示される各構成要素を備えた装置である。
（Ａ１）前記鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれるコイル（以下，第１コイルという）。
（Ａ２）前記第１コイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給手段。
（Ａ３）前記第１コイルに前記交流電流が供給されたときのその交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを，前記鉄筋の腐食の程度の指標値として検出するインピーダンス差異検出手段。
前記インピーダンス差異検出手段により検出される前記第１コイルのインピーダンスの差異は，前記鉄筋コンクリート部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果（腐食の程度の指標値）となる。
また，本発明に係る鉄筋腐食検査装置が，さらに，次の（Ａ４）に示される構成要素を備えることが考えられる。
（Ａ４）検査対象となる前記鉄筋コンクリート部材以外の基準部材に巻かれ，前記第１コイルと対をなして差動コイルを構成する第２コイル。
この場合，前記インピーダンス差異検出手段は，前記交流電流供給手段により前記差動コイルに前記交流電流が供給されたときの前記第１コイル及び前記第２コイルそれぞれに生じる電圧の差に基づいて前記交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する。
これにより，前記インピーダンス差異検出手段の検出信号から，雰囲気温度の変動に起因するノイズ成分やオフセット成分が除去され，より精度の高い検出信号が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査するにあたり，部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第１実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ１の概略構成を表すブロック図，図２は本発明の第２実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ２の概略構成を表すブロック図，図３は本発明の第３実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ３の概略構成を表すブロック図，図４は渦電流法における供給電流の周波数とジュール損との関係を表すグラフである。
【００１０】
まず，図１を参照しつつ，本発明の第１実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ１について説明する。
鉄筋腐食検査装置Ｘ１は，鉄筋コンクリート部材１０に内包された鉄筋１２の腐食の程度の指標値を渦電流法によって検出する装置である。前記鉄筋コンクリート部材１０は，柱状（円柱状或いは角柱状等）のコンクリート部材１１の内部に１本又は複数本の鉄筋１２が埋め込まれたものであり，例えば，電信柱や高架式道路の支柱等である。
図１に示されるように，鉄筋腐食検査装置Ｘ１は，発振器１，定電流源２，第１コイル３及び第２コイル４と，差動増幅器５，位相検波器６及び計算機７を備えている。
前記発振器１は，交流信号（正弦波）を出力するものであり，前記計算機７からの指令に従ってその交流信号の周波数が可変のデバイスである。
前記定電流源２は，前記発振器１から供給される交流信号に同期した交流電流（正弦波電流）を出力する電源回路である。前記定電流源２は，同じ交流電流を出力する２つの出力端を備えている。
【００１１】
前記第１コイル３及び前記第２コイル４は，それらが一対となって差動コイルを構成している。即ち，前記第１コイル３及び前記第２コイル４は同一のコイルであり，一端が前記定電流源２の２つの出力端各々に接続され，多端が接地されている。そして，前記第１コイル３は，検査対象である鉄筋コンクリート部材１０に巻かれ。前記第２コイル４は，その鉄筋コンクリート１０以外の所定の基準部材２０の周囲に巻かれる。前記基準部材２０は，例えば，検査対象である鉄筋コンクリート部材１０と寸法や材質が同じで鉄筋の腐食のない鉄筋コンクリート部材等である。
前記計算機７は，前記発振器１に対して発振周波数を指定する制御信号の出力インターフェース（不図示）を備え，発振周波数の指定値を予め設定された内容で順次変化させる。即ち，前記計算機７，前記発振器１及び前記定電流源２は，前記差動コイル（前記第１コイル３及び前記第２コイル４）に対して供給する交流電流の周波数を順次変化させることにより，前記差動コイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給工程を実行する。
【００１２】
前記差動増幅器５は，前記第１コイル３及び前記第２コイル４それぞれに生じる電圧の差（電位差）を検出し，その検出信号を増幅するデバイスである。具体的には，前記差動増幅器５は，前記定電流源２により前記差動コイル（前記第１コイル３及び前記第２コイル４）に対して周波数の異なる交流電流が供給されるごとに前記電位差の検出を行う。
前記位相検波器６は，前記発振器１の出力信号を基準信号として，前記差動増幅器５の出力信号の振幅（電圧の振幅）及び位相を検出するデバイスである。具体的には，前記位相検波器６は，前記定電流源２により前記差動コイル（前記第１コイル３及び前記第２コイル４）に対して周波数の異なる交流電流が供給されるごとに前記差動増幅器５の出力信号の振幅及び位相を検出する。検出された振幅及び位相の情報は，前記計算機７に取り込まれる。
前記差動コイルへの交流電流の供給により，その交流信号の変化（周波数）に同期して，前記第１コイル３及び前記第２コイル４それぞれに生じる電圧が変化する。ここで，前記定電流源２から出力される交流電流の振幅を一定とすると，前記第１コイル３及び前記第２コイル４それぞれに生じる電圧の振幅も一定となる。従って，前記差動増幅器５の出力信号の振幅及び位相は，前記第１コイル３のインピーダンスと前記第１コイル４のインピーダンスとの差を表す。ここで，前記基準部材２０は，全ての検査対象に対して共通，或いは検査対象の種類ごとに共通な部材であるため，前記差動増幅器５の出力信号は，前記第１コイル４のインピーダンスを基準に正規化された前記第１コイル３のインピーダンスを表す。
従って，前記差動増幅器５及び前記位相検波器６は，周波数の異なる交流電流が前記第１コイル３及び前記第２コイル４に供給されるごとに，前記第１コイル３のインピーダンスを検出する回路の一例である。また，そのインピーダンスは，前記差動コイル３，４に交流電流が供給されたときの前記第１コイル３及び前記第２コイル４それぞれに生じる電圧の差（前記差動増幅器５の出力信号）に基づき検出される。
【００１３】
そして，前記計算機７は，前記発振器１及び前記定電流源２を通じて周波数の異なる交流電流を前記差動コイル３，４に供給するごとに，前記位相検波器６の検出結果を入力し，その検出結果をインピーダンス検出値に換算する。さらに，前記計算機７（演算手段の一例）は，周波数の異なる交流電流が両コイル３，４に供給されるごとに得られる前記インピーダンス検出値（前記第１コイル３のインピーダンスの検出値に相当）の差異の大きさΔＹを，前記鉄筋１２の腐食の程度の指標値として算出する。以下，前記計算機７により算出されるΔＹを鉄筋腐食指標値と称する。
前記鉄筋腐食指標値ΔＹとしては，以下のようなものが考えられる。
例えば，２種類の周波数の交流電流の供給時に得られた２つの前記インピーダンス検出値の比を前記鉄筋腐食指標値ΔＹとすることが考えられる。
また，３種類以上の周波数の交流電流の供給により得られた３つ以上の前記インピーダンス検出値に基づいて線形のフィッティング処理を行い，これにより得られる一次式の傾きを前記鉄筋腐食指標値ΔＹとすることも考えられる。
その他，３種類以上の周波数の交流電流の供給により得られた３つ以上の前記インピーダンス検出値に基づいて非線形のフィッティング処理を行い，これにより得られる曲線式における接線の傾きの平均値或いは代表値を前記鉄筋腐食指標値ΔＹとすることも考えられる。非線形のフィッティング処理は，例えば，Ｎ次式（Ｎ≧２）や指数関数へのフィッティング処理等が考えられる。
なお，前記インピーダンス検出値に相当する前記位相検出値から前記鉄筋腐食指標値ΔＹを導出してもよい。
【００１４】
また，前記計算機７の記憶部（ハードディスクドライブ等）には，当該鉄筋腐食検査装置Ｘ１により，鉄筋の腐食の程度が許容される最大限の状態である鉄筋コンクリート部材のサンプルを事前に測定して得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹ又はそれに相当する値が，許容限度検出値ΔＹsとして記憶されている。
そして，前記計算機７は，検査対象の前記鉄筋コンクリート部材１０について得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹと前記許容限度検出値ΔＹsとの比較により，検査対象の前記鉄筋コンクリート部材１０における前記鉄筋１２の腐食の程度が許容範囲内であるか否かを判別し，その判別結果をディスプレイへの表示やランプの点灯，アラーム音の出力等によって通知する。
また，前記計算機７の記憶部に，検査対象である前記鉄筋コンクリート部材１０につい過去の検査により得られた過去の鉄筋腐食指標値ΔＹo及びその検査日が記憶されていることも考えられる。この場合，前記計算機７が，前記鉄筋腐食指標値ΔＹが前記許容限度検出値ΔＹsを超える時期，即ち，前記鉄筋１２の腐食の程度が許容範囲を超える時期を推定する処理を行うことが可能である。前記時期の推定は，前記過去の鉄筋腐食指標値ΔＹoと，今回の検査により得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹと，両検査日の間隔とに基づく外挿演算により行われる。
【００１５】
鉄筋腐食検査装置Ｘ１を用いた検査では，図４に示されるように，前記鉄筋１２の腐食の程度が大きいほど，前記第１コイル３に流れる交流電流の周波数（渦電流の周波数）が低いときに対する同周波数が高いときのジュール損の差異が大きくなり，これに伴い前記第１コイル３のインピーダンスの差異も大きくなる。
また，前記第１コイル３のインピーダンスは，渦電流の周波数に関わらず，前記コンクリート部材１１の材質，前記鉄筋１２の配置位置等の個体差や，部材に対する前記第１コイル３の位置のばらつきの影響を同様に受ける。
従って，渦電流の周波数の違いにより生じる前記第１コイル３のインピーダンスの差異（前記鉄筋腐食指標値ΔＹ）は，前記コンクリート部材１１の個体差や検査時の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果（腐食の程度の指標値）となる。
また，前記差動コイルが用いられることにより，前記差動増幅器５の出力信号から，雰囲気温度の変動に起因するノイズ成分やオフセット成分が除去され，より精度の高い前記鉄筋１２の腐食の指標値が得られる。
【００１６】
次に，図２を参照しつつ，本発明の第２実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ２について説明する。なお，図２において，図１に示される構成要素と同じ構成要素については同じ符号が付されている。
鉄筋腐食検査装置Ｘ２による検査の対象及び原理は，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１と同様であるが，鉄筋腐食検査装置Ｘ２は，前記第２コイル４が省略され，平衡ブリッジ回路により前記第１コイル３に交流電流が供給される。また，交流電流の周波数の変更は手動により行われる。
【００１７】
図２に示されるように，鉄筋腐食検査装置Ｘ２は，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１が備えるものと同様の前記発振器１，前記定電流源２及び前記第１コイル３を備えている。但し，前記発振器１の出力信号の周波数は手動により変更される。
さらに，鉄筋腐食検査装置Ｘ２は，第１抵抗素子５ａ，第２抵抗素子５ｂ，電流計６ａ及びブリッジ回路４ｘを備えている。前記ブリッジ回路４ｘは，可変抵抗器４ａと可変容量コンデンサ４ｂとが並列接続された回路である。
前記定電流源２から出力される交流電流（正弦波電流）は，前記第１抵抗素子５ａを通じて前記第１コイル３に供給されるとともに，前記第２抵抗素子５ｂ及びこれに直列接続された前記ブリッジ回路４ｘにも供給される。
前記第１抵抗素子５ａから前記第１コイル３への電流経路と，前記第２抵抗素子５ｂから前記ブリッジ回路４ｘへの電流経路との間に接続された前記電流計６ａは，ブリッジ回路の平衡点を検出するためのものである。
前記定電流源２から所定の周波数の交流電流が供給されているときに，前記電流計６ａの指示値が安定する平衡点となるように，前記ブリッジ回路４ｘにおける前記可変抵抗器４ａの抵抗値及び前記可変容量コンデンサ４ｂの容量が手動調節される。
【００１８】
前記平衡点における前記第１コイル３のインピーダンスＺにおける抵抗Ｒ及びインダクタンスＬは，前記第１抵抗素子５ａ，前記第２抵抗素子５ｂ及び前記可変抵抗器４ａそれぞれの既知の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，及び前記可変容量コンデンサ４ｂの容量Ｃ１に基づく次式により求まる。
Ｒ＝Ｒ１・Ｒ２／Ｒ３ ， Ｌ＝Ｃ１・Ｒ１・Ｒ２
従って，鉄筋腐食検査装置Ｘ２を用いた検査では，前記発振器１に対する設定周波数を変更するごと（即ち，交流電流の周波数を変更するごと）に，前記平衡点となるように前記ブリッジ回路４ｘを調節し，その調節結果である前記可変抵抗器４ａの抵抗値Ｒ３に基づいて，不図示の計算機を用いて前記第１コイル３のインピーダンスＺを算出し，その算出結果を記録する。
さらに，前記計算機により，前記交流電流の周波数の変化に応じて得られる前記第１コイル３のインピーダンスＺに基づいて前記鉄筋腐食指標値ΔＹを算出し，その算出結果と前記許容限度検出値ΔＹsとの比較により，検査対象の前記鉄筋コンクリート部材１０における前記鉄筋１２の腐食の程度が許容範囲内であるか否かを判別する。
【００１９】
鉄筋腐食検査装置Ｘ２により，直径が１０ｍｍの鉄筋のサンプルについて，その表層０．１ｍｍの範囲に錆が生じている箇所（腐食箇所）と，錆の生じていない箇所（非腐食箇所）とのそれぞれの検査（測定）を行ってみた。
実際の測定対象となる電信柱では，例えば直径１０ｍｍの鉄筋の表層１ｍｍ程度の範囲に錆が存在するか否かを検出できれば十分である。これに対し，直径１０ｍｍの鉄筋の表層０．１ｍｍにおける錆の有無を検査対象とする前記サンプルは，前記第１コイル３のインピーダンスＺの絶対値に基づく従来の検査では，錆の有無を判別できないサンプルである。
その際に用いた前記第１コイル３は，１００ターンの円筒状であり，その円筒の中心軸の方向の長さが１０ｍｍのコイルである。また，前記交流電流の周波数は，１ＭＨｚと４ＭＨｚとに変化させた。
また，前記鉄筋腐食指標値ΔＹとして，前記交流電流の周波数が１ＭＨｚであるときの前記第１コイル３のインピーダンスＺ１における抵抗Ｒ１に対する同周波数が４ＭＨｚであるときの前記第１コイル３のインピーダンスＺ２における抵抗Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）を算出した。
その結果，複数の前記腐食箇所それぞれについて得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹ（＝Ｒ２／Ｒ１）はいずれも２１程度の値となったのに対し，複数の前記非腐食箇所それぞれについて得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹ（＝Ｒ２／Ｒ１）はいずれも１９程度となり，錆の有無を十分に識別できる検査結果が得られた。
【００２０】
次に，図３を参照しつつ，本発明の第３実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ３について説明する。なお，図３において，図１に示される構成要素と同じ構成要素については同じ符号が付されている。
鉄筋腐食検査装置Ｘ３による検査の対象及び基本原理も，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１と同様である。鉄筋腐食検査装置Ｘ３は，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１に対し，前記第１コイル３及び前記第２コイル４への周波数の異なる交流電流の供給方法と，その周波数の差異に応じた前記第１コイル３のインピーダンスの差異の検出方法とが異なる。
【００２１】
図３に示されるように，鉄筋腐食検査装置Ｘ３は，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１と同様に，前記定電流源２，前記第１コイル３，前記第２コイル４，前記差動増幅器５及び前記計算機７を備えている。
さらに，鉄筋腐食検査装置Ｘ３は，それぞれ周波数の異なる交流信号（正弦波信号）を出力する複数の発振器１ａ，１ｂと，それらの出力信号を重畳させる合波器１ｃとを備えている。そして，その合波器１ｃによって周波数の異なる複数の交流信号が重畳された信号が前記定電流源２に供給される。また，前記計算機７により，各発振器１ａ，１ｂからの交流信号の出力タイミングが制御される。
これにより，複数の前記発振器１ａ，１ｂ，前記合波器１ｃ及び前記定電流源２は，複数の周波数成分の電流が重畳された交流電流を前記第１コイル３及び前記第２コイル４に供給する工程を担う回路となっている。
なお，図３に示される例は，２つの前記発振器１ａ，１ｂを用いて２種類の周波数成分が重畳された交流電流を生成する例であるが３つ以上の前記発振器を用いて３種類以上の周波数成分が重畳された交流電流を生成することも考えられる。
【００２２】
また，鉄筋腐食検査装置Ｘ３は，前記位相検波器６の代わりに，前記差動増幅器５の出力信号が入力される信号解析装置８を備えている。
前記信号解析装置８は，前記差動増幅器５の出力信号に対する周波数解析処理を実行することにより，前記差動増幅器５の出力信号から，前記交流電流における複数の周波数成分の信号，即ち，複数の前記発振器１ａ，１ｂの発振周波数の成分の信号を抽出する。周波数解析処理では，入力信号のフーリエ変換処理が行われ，これにより得られる周波数領域の信号から，複数の前記発振器１ａ，１ｂの発振周波数それぞれの成分の信号を個別に抽出し，抽出された個別の信号に逆フーリエ変換処理を施すことにより，各周波数成分の信号が時間領域の信号に戻される。
さらに，前記信号解析装置８は，周波数解析処理により抽出された複数の周波数成分の信号の位相の差異を検出し，その検出結果を前記計算機７に出力する。なお，前記信号解析装置８が，各周波数成分の初期位相の検出のために，各発振器１ａ，１ｂの信号を基準信号として用いることが考えられる。
そして，前記計算機７は，前記信号解析装置８から得られた複数の周波数成分の信号の位相の差異に基づいて，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１の場合と同様に，前記鉄筋腐食指標値ΔＹ，即ち，前記交流電流の周波数の差異に対応する前記第１コイル３のインピーダンスの差異の大きさを算出する。
鉄筋腐食検査装置Ｘ３によれば，検査箇所１箇所につき前記第１コイル３のインピーダンスの検出を１回行うだけで済むため，検査時間を短縮できる。但し，発振器の数が増える点，及び，信号処理能力が高く高価な信号解析装置が採用される点で，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１に比べ，装置構成がやや複雑となりコスト高となる。
【００２３】
また，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ３において，前記発振器１ａ，１ｂ，前記合波器１ｃ及び前記定電流源２の代わりに，前記第１コイル３及び前記第２コイル４に対してパルス電流を供給するパルス電流回路が設けられた検査装置も考えられる。前記パルス電流回路は，例えば，０．１μｓｅｃ程度のパルス幅のパルス電流（パルス電流）を発生させる。このようなパルス電流は，多数の周波数成分の電流が重畳された交流電流とみなせることが知られている。
そして，前記パルス電流が供給されたときに得られる前記差動増幅器５の出力信号（前記第１コイル３のインピーダンスの検出信号）は，高調波成分を含む歪み波形の信号となり，これは，周波数解析が可能な信号である。
従って，前述したように，前記信号解析装置８により，前記差動増幅器５の出力信号に対する周波数解析処理を実行し，前記差動増幅器５の出力信号から，前記交流電流における複数の周波数成分の信号を抽出することができる。
この場合も，検査箇所１箇所につき前記コイルのインピーダンスの検出を１回行うだけで済むため，検査時間を短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は，コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査する鉄筋腐食検査方法及びその装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ１の概略構成を表すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ２の概略構成を表すブロック図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ３の概略構成を表すブロック図。
【図４】渦電流法における供給電流の周波数とジュール損との関係を表すグラフ。
【符号の説明】
【００２６】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３：鉄筋腐食検査装置
１，１ａ，１ｂ：発振器
１ｃ：合波器
２ ：定電流源
３ ：第１コイル
４ ：第２コイル
４ｘ：ブリッジ回路
４ａ：可変抵抗器
４ｂ：可変容量コンデンサ
５ ：差動増幅器
５ａ：第１抵抗素子
５ｂ：第２抵抗素子
６ ：位相検波器
６ａ：電流計
７ ：計算機
８ ：信号解析装置
１０：鉄筋コンクリート部材
１１：コンクリート部材
１２：鉄筋
２０：基準部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は，コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査する鉄筋腐食検査方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に，電信柱や高架式道路の支柱等は，鉄筋が内包されたコンクリート部材（以下，鉄筋コンクリート部材という）である。このような鉄筋コンクリート部材は，経年変化や使用環境によって内部の鉄筋が腐食し，強度が低下する場合がある。重量物の支持部材として用いられる鉄筋コンクリート部材において，鉄筋の腐食の程度を非破壊で検査することは，適切な時期に取り替えや補強を行い，重大事故を防止する上で重要である。
従来，鉄筋コンクリート部材の非破壊検査に有効な手法として，渦電流法による検査が知られている。渦電流法による鉄筋コンクリート部材の検査は，特許文献１に示されるように，鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれたコイルに交流電流を供給し，そのコイルのインピーダンスを鉄筋の腐食の程度を表す指標値として検出する検査方法である。導電体である鉄筋の周りに巻かれたコイルに交流電流が流れると，その鉄筋に渦電流が発生する。この渦電流はジュール損を発生させ，そのジュール損がコイルのインピーダンスの抵抗成分となるため，ジュール損が大きいほどコイルのインピーダンスが小さくなる。そして，腐食の進んだ鉄筋は，腐食のない鉄筋よりも電気導電率が小さいため，鉄筋の腐食が進むほど，ジュール損が大きくなり，前記コイルのインピーダンスが小さくなる。従って，鉄筋の腐食の程度が既知の鉄筋コンクリート部材の検査により予め得られたコイルのインピーダンスを基準値とし，その基準値と，検査対象の鉄筋コンクリート部材について得られるコイルのインピーダンスとを比較することにより，コイルが巻かれた箇所の鉄筋の腐食の程度を判別することができる。
【特許文献１】特開平９−２１７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，渦電流法による鉄筋コンクリート部材の検査において，コイルのインピーダンスは，鉄筋の腐食の程度に加え，外形，コンクリートの材質，鉄筋の配置位置等の鉄筋コンクリート部材の個体差や，コイルと鉄筋コンクリート部材との相対的な位置関係の違いによっても変化する。そのため，渦電流法により検出されるコイルのインピーダンスの絶対値に基づき腐食の程度を評価する従来の検査方法は，部材の個体差や部材に対するコイルの位置のばらつきに起因する不安定性を有するという問題点があっった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査するにあたり，部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果を得ることができる鉄筋腐食検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明に係る鉄筋腐食検査方法は，鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査する方法であり，次の（１）及び（２）に示される各工程を実行する方法である。
（１）前記鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれたコイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給工程。
（２）前記コイルに供給される前記交流電流の周波数の差異に対する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出するインピーダンス差異検出工程。
そして，本発明に係る鉄筋腐食検査方法においては，前記インピーダンス差異検出工程の検出結果を前記鉄筋の腐食の程度の指標値とする。
【０００５】
前述したように，導電体である鉄筋の周りに巻かれたコイルに交流電流が流れると，渦電流によるジュール損が生じ，そのジュール損が大きいほどコイルのインピーダンスが小さくなる。ここで，鉄筋の腐食は主としてその鉄筋の表層で発生する。
一方，ジュール損は，コイルの交流電流の周波数，即ち，鉄筋に生じる渦電流の周波数が高いほど大きくなり，また，渦電流の周波数が高いほど，鉄筋（鋼材）の中心軸に近い部分よりも表層部で生じるジュール損がより支配的となる。
図４は，渦電流法における供給電流の周波数とジュール損との関係を表すグラフである。図４において，黒丸で記されたグラフは鉄筋の腐食（錆）がないときのジュール損を表し，白丸で記されたグラフは鉄筋の表層１ｍｍの範囲が腐食部（マグネタイト）であるであるときのジュール損を表す。両グラフにおいて，鉄筋表層の腐食の有無以外の条件は同じである。
図４に示されるように，鉄筋の腐食の程度が大きいほど，コイルに流れる交流電流の周波数（渦電流の周波数）が低いときに対する同周波数が高いときのジュール損の差異が大きくなり，これに伴いコイルのインピーダンスの差異も大きくなる。また，その傾向は，供給電流の周波数が１００ｋＨｚ以上であるときに特に顕著である。
また，コイルのインピーダンスは，渦電流の周波数に関わらず，前記鉄筋コンクリート部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響を同様に受ける。
従って，渦電流の周波数の違いにより生じるコイルのインピーダンスの差異は，前記鉄筋コンクリート部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果（腐食の程度の指標値）となる。
【０００６】
より具体的には，前記交流電流供給工程が，前記コイルに対して供給する前記交流電流の周波数を変化させる工程であることが考えられる。この場合，前記インピーダンス差異検出工程は，周波数の異なる前記交流電流が前記コイルに供給されるごとにそのコイルのインピーダンスを検出回路により検出し，それらの差異の大きさを演算手段により算出する工程である。
これにより，発振周波数が可変の発振器やコイルのインピーダンスを検出する回路等が採用されたシンプルな検査装置によって検査を行うことができる。
その他，前記交流電流供給工程が，複数の周波数成分の電流が重畳された前記交流電流を前記コイルに供給する工程であることも考えられる。この場合，前記インピーダンス差異検出工程は，前記交流電流が供給される前記コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，その検出信号を解析装置により周波数解析することによって前記交流電流の周波数成分の差異に対応する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する工程である。
これにより，検査箇所１箇所につき前記コイルのインピーダンスの検出を１回行うだけで済むため，検査時間を短縮できる。
また，前記交流電流供給工程が，パルス電流を前記コイルに供給する工程であることも考えられる。前記パルス電流は，多数の周波数成分の電流が重畳された交流電流とみなせることが知られている。この場合，前記インピーダンス差異検出工程は，前記交流電流が供給される前記コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，その検出信号を解析装置により周波数解析することによって前記交流電流の周波数成分の差異に対応する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する工程である。なお，前記パルス電流が供給されたときに得られる前記コイルのインピーダンスの検出信号は，高調波成分を含む歪み波形の信号となり，これは，周波数解析が可能な信号である。
この場合も，検査箇所１箇所につき前記コイルのインピーダンスの検出を１回行うだけで済むため，検査時間を短縮できる。
【０００７】
また，本発明は，鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度の指標値を渦電流法によって検出する鉄筋腐食検査装置として捉えることもできる。
本発明に係る鉄筋腐食検査装置は，次の（Ａ１）〜（Ａ３）に示される各構成要素を備えた装置である。
（Ａ１）前記鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれるコイル（以下，第１コイルという）。
（Ａ２）前記第１コイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給手段。
（Ａ３）前記第１コイルに前記交流電流が供給されたときのその交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを，前記鉄筋の腐食の程度の指標値として検出するインピーダンス差異検出手段。
前記インピーダンス差異検出手段により検出される前記第１コイルのインピーダンスの差異は，前記鉄筋コンクリート部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果（腐食の程度の指標値）となる。
また，本発明に係る鉄筋腐食検査装置が，さらに，次の（Ａ４）に示される構成要素を備えることが考えられる。
（Ａ４）検査対象となる前記鉄筋コンクリート部材以外の基準部材に巻かれ，前記第１コイルと対をなして差動コイルを構成する第２コイル。
この場合，前記インピーダンス差異検出手段は，前記交流電流供給手段により前記差動コイルに前記交流電流が供給されたときの前記第１コイル及び前記第２コイルそれぞれに生じる電圧の差に基づいて前記交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する。
これにより，前記インピーダンス差異検出手段の検出信号から，雰囲気温度の変動に起因するノイズ成分やオフセット成分が除去され，より精度の高い検出信号が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査するにあたり，部材の個体差や検査装置の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の第１実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ１の概略構成を表すブロック図，図２は本発明の第２実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ２の概略構成を表すブロック図，図３は本発明の第３実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ３の概略構成を表すブロック図，図４は渦電流法における供給電流の周波数とジュール損との関係を表すグラフである。
【００１０】
まず，図１を参照しつつ，本発明の第１実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ１について説明する。
鉄筋腐食検査装置Ｘ１は，鉄筋コンクリート部材１０に内包された鉄筋１２の腐食の程度の指標値を渦電流法によって検出する装置である。前記鉄筋コンクリート部材１０は，柱状（円柱状或いは角柱状等）のコンクリート部材１１の内部に１本又は複数本の鉄筋１２が埋め込まれたものであり，例えば，電信柱や高架式道路の支柱等である。
図１に示されるように，鉄筋腐食検査装置Ｘ１は，発振器１，定電流源２，第１コイル３及び第２コイル４と，差動増幅器５，位相検波器６及び計算機７を備えている。
前記発振器１は，交流信号（正弦波）を出力するものであり，前記計算機７からの指令に従ってその交流信号の周波数が可変のデバイスである。
前記定電流源２は，前記発振器１から供給される交流信号に同期した交流電流（正弦波電流）を出力する電源回路である。前記定電流源２は，同じ交流電流を出力する２つの出力端を備えている。
【００１１】
前記第１コイル３及び前記第２コイル４は，それらが一対となって差動コイルを構成している。即ち，前記第１コイル３及び前記第２コイル４は同一のコイルであり，一端が前記定電流源２の２つの出力端各々に接続され，多端が接地されている。そして，前記第１コイル３は，検査対象である鉄筋コンクリート部材１０に巻かれ。前記第２コイル４は，その鉄筋コンクリート１０以外の所定の基準部材２０の周囲に巻かれる。前記基準部材２０は，例えば，検査対象である鉄筋コンクリート部材１０と寸法や材質が同じで鉄筋の腐食のない鉄筋コンクリート部材等である。
前記計算機７は，前記発振器１に対して発振周波数を指定する制御信号の出力インターフェース（不図示）を備え，発振周波数の指定値を予め設定された内容で順次変化させる。即ち，前記計算機７，前記発振器１及び前記定電流源２は，前記差動コイル（前記第１コイル３及び前記第２コイル４）に対して供給する交流電流の周波数を順次変化させることにより，前記差動コイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給工程を実行する。
【００１２】
前記差動増幅器５は，前記第１コイル３及び前記第２コイル４それぞれに生じる電圧の差（電位差）を検出し，その検出信号を増幅するデバイスである。具体的には，前記差動増幅器５は，前記定電流源２により前記差動コイル（前記第１コイル３及び前記第２コイル４）に対して周波数の異なる交流電流が供給されるごとに前記電位差の検出を行う。
前記位相検波器６は，前記発振器１の出力信号を基準信号として，前記差動増幅器５の出力信号の振幅（電圧の振幅）及び位相を検出するデバイスである。具体的には，前記位相検波器６は，前記定電流源２により前記差動コイル（前記第１コイル３及び前記第２コイル４）に対して周波数の異なる交流電流が供給されるごとに前記差動増幅器５の出力信号の振幅及び位相を検出する。検出された振幅及び位相の情報は，前記計算機７に取り込まれる。
前記差動コイルへの交流電流の供給により，その交流信号の変化（周波数）に同期して，前記第１コイル３及び前記第２コイル４それぞれに生じる電圧が変化する。ここで，前記定電流源２から出力される交流電流の振幅を一定とすると，前記第１コイル３及び前記第２コイル４それぞれに生じる電圧の振幅も一定となる。従って，前記差動増幅器５の出力信号の振幅及び位相は，前記第１コイル３のインピーダンスと前記第１コイル４のインピーダンスとの差を表す。ここで，前記基準部材２０は，全ての検査対象に対して共通，或いは検査対象の種類ごとに共通な部材であるため，前記差動増幅器５の出力信号は，前記第１コイル４のインピーダンスを基準に正規化された前記第１コイル３のインピーダンスを表す。
従って，前記差動増幅器５及び前記位相検波器６は，周波数の異なる交流電流が前記第１コイル３及び前記第２コイル４に供給されるごとに，前記第１コイル３のインピーダンスを検出する回路の一例である。また，そのインピーダンスは，前記差動コイル３，４に交流電流が供給されたときの前記第１コイル３及び前記第２コイル４それぞれに生じる電圧の差（前記差動増幅器５の出力信号）に基づき検出される。
【００１３】
そして，前記計算機７は，前記発振器１及び前記定電流源２を通じて周波数の異なる交流電流を前記差動コイル３，４に供給するごとに，前記位相検波器６の検出結果を入力し，その検出結果をインピーダンス検出値に換算する。さらに，前記計算機７（演算手段の一例）は，周波数の異なる交流電流が両コイル３，４に供給されるごとに得られる前記インピーダンス検出値（前記第１コイル３のインピーダンスの検出値に相当）の差異の大きさΔＹを，前記鉄筋１２の腐食の程度の指標値として算出する。以下，前記計算機７により算出されるΔＹを鉄筋腐食指標値と称する。
前記鉄筋腐食指標値ΔＹとしては，以下のようなものが考えられる。
例えば，２種類の周波数の交流電流の供給時に得られた２つの前記インピーダンス検出値の比を前記鉄筋腐食指標値ΔＹとすることが考えられる。
また，３種類以上の周波数の交流電流の供給により得られた３つ以上の前記インピーダンス検出値に基づいて線形のフィッティング処理を行い，これにより得られる一次式の傾きを前記鉄筋腐食指標値ΔＹとすることも考えられる。
その他，３種類以上の周波数の交流電流の供給により得られた３つ以上の前記インピーダンス検出値に基づいて非線形のフィッティング処理を行い，これにより得られる曲線式における接線の傾きの平均値或いは代表値を前記鉄筋腐食指標値ΔＹとすることも考えられる。非線形のフィッティング処理は，例えば，Ｎ次式（Ｎ≧２）や指数関数へのフィッティング処理等が考えられる。
なお，前記インピーダンス検出値に相当する前記位相検出値から前記鉄筋腐食指標値ΔＹを導出してもよい。
【００１４】
また，前記計算機７の記憶部（ハードディスクドライブ等）には，当該鉄筋腐食検査装置Ｘ１により，鉄筋の腐食の程度が許容される最大限の状態である鉄筋コンクリート部材のサンプルを事前に測定して得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹ又はそれに相当する値が，許容限度検出値ΔＹsとして記憶されている。
そして，前記計算機７は，検査対象の前記鉄筋コンクリート部材１０について得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹと前記許容限度検出値ΔＹsとの比較により，検査対象の前記鉄筋コンクリート部材１０における前記鉄筋１２の腐食の程度が許容範囲内であるか否かを判別し，その判別結果をディスプレイへの表示やランプの点灯，アラーム音の出力等によって通知する。
また，前記計算機７の記憶部に，検査対象である前記鉄筋コンクリート部材１０につい過去の検査により得られた過去の鉄筋腐食指標値ΔＹo及びその検査日が記憶されていることも考えられる。この場合，前記計算機７が，前記鉄筋腐食指標値ΔＹが前記許容限度検出値ΔＹsを超える時期，即ち，前記鉄筋１２の腐食の程度が許容範囲を超える時期を推定する処理を行うことが可能である。前記時期の推定は，前記過去の鉄筋腐食指標値ΔＹoと，今回の検査により得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹと，両検査日の間隔とに基づく外挿演算により行われる。
【００１５】
鉄筋腐食検査装置Ｘ１を用いた検査では，図４に示されるように，前記鉄筋１２の腐食の程度が大きいほど，前記第１コイル３に流れる交流電流の周波数（渦電流の周波数）が低いときに対する同周波数が高いときのジュール損の差異が大きくなり，これに伴い前記第１コイル３のインピーダンスの差異も大きくなる。
また，前記第１コイル３のインピーダンスは，渦電流の周波数に関わらず，前記コンクリート部材１１の材質，前記鉄筋１２の配置位置等の個体差や，部材に対する前記第１コイル３の位置のばらつきの影響を同様に受ける。
従って，渦電流の周波数の違いにより生じる前記第１コイル３のインピーダンスの差異（前記鉄筋腐食指標値ΔＹ）は，前記コンクリート部材１１の個体差や検査時の機器配置のばらつきの影響が小さく，安定性の高い検査結果（腐食の程度の指標値）となる。
また，前記差動コイルが用いられることにより，前記差動増幅器５の出力信号から，雰囲気温度の変動に起因するノイズ成分やオフセット成分が除去され，より精度の高い前記鉄筋１２の腐食の指標値が得られる。
【００１６】
次に，図２を参照しつつ，本発明の第２実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ２について説明する。なお，図２において，図１に示される構成要素と同じ構成要素については同じ符号が付されている。
鉄筋腐食検査装置Ｘ２による検査の対象及び原理は，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１と同様であるが，鉄筋腐食検査装置Ｘ２は，前記第２コイル４が省略され，平衡ブリッジ回路により前記第１コイル３に交流電流が供給される。また，交流電流の周波数の変更は手動により行われる。
【００１７】
図２に示されるように，鉄筋腐食検査装置Ｘ２は，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１が備えるものと同様の前記発振器１，前記定電流源２及び前記第１コイル３を備えている。但し，前記発振器１の出力信号の周波数は手動により変更される。
さらに，鉄筋腐食検査装置Ｘ２は，第１抵抗素子５ａ，第２抵抗素子５ｂ，電流計６ａ及びブリッジ回路４ｘを備えている。前記ブリッジ回路４ｘは，可変抵抗器４ａと可変容量コンデンサ４ｂとが並列接続された回路である。
前記定電流源２から出力される交流電流（正弦波電流）は，前記第１抵抗素子５ａを通じて前記第１コイル３に供給されるとともに，前記第２抵抗素子５ｂ及びこれに直列接続された前記ブリッジ回路４ｘにも供給される。
前記第１抵抗素子５ａから前記第１コイル３への電流経路と，前記第２抵抗素子５ｂから前記ブリッジ回路４ｘへの電流経路との間に接続された前記電流計６ａは，ブリッジ回路の平衡点を検出するためのものである。
前記定電流源２から所定の周波数の交流電流が供給されているときに，前記電流計６ａの指示値が安定する平衡点となるように，前記ブリッジ回路４ｘにおける前記可変抵抗器４ａの抵抗値及び前記可変容量コンデンサ４ｂの容量が手動調節される。
【００１８】
前記平衡点における前記第１コイル３のインピーダンスＺにおける抵抗Ｒ及びインダクタンスＬは，前記第１抵抗素子５ａ，前記第２抵抗素子５ｂ及び前記可変抵抗器４ａそれぞれの既知の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，及び前記可変容量コンデンサ４ｂの容量Ｃ１に基づく次式により求まる。
Ｒ＝Ｒ１・Ｒ２／Ｒ３ ， Ｌ＝Ｃ１・Ｒ１・Ｒ２
従って，鉄筋腐食検査装置Ｘ２を用いた検査では，前記発振器１に対する設定周波数を変更するごと（即ち，交流電流の周波数を変更するごと）に，前記平衡点となるように前記ブリッジ回路４ｘを調節し，その調節結果である前記可変抵抗器４ａの抵抗値Ｒ３に基づいて，不図示の計算機を用いて前記第１コイル３のインピーダンスＺを算出し，その算出結果を記録する。
さらに，前記計算機により，前記交流電流の周波数の変化に応じて得られる前記第１コイル３のインピーダンスＺに基づいて前記鉄筋腐食指標値ΔＹを算出し，その算出結果と前記許容限度検出値ΔＹsとの比較により，検査対象の前記鉄筋コンクリート部材１０における前記鉄筋１２の腐食の程度が許容範囲内であるか否かを判別する。
【００１９】
鉄筋腐食検査装置Ｘ２により，直径が１０ｍｍの鉄筋のサンプルについて，その表層０．１ｍｍの範囲に錆が生じている箇所（腐食箇所）と，錆の生じていない箇所（非腐食箇所）とのそれぞれの検査（測定）を行ってみた。
実際の測定対象となる電信柱では，例えば直径１０ｍｍの鉄筋の表層１ｍｍ程度の範囲に錆が存在するか否かを検出できれば十分である。これに対し，直径１０ｍｍの鉄筋の表層０．１ｍｍにおける錆の有無を検査対象とする前記サンプルは，前記第１コイル３のインピーダンスＺの絶対値に基づく従来の検査では，錆の有無を判別できないサンプルである。
その際に用いた前記第１コイル３は，１００ターンの円筒状であり，その円筒の中心軸の方向の長さが１０ｍｍのコイルである。また，前記交流電流の周波数は，１ＭＨｚと４ＭＨｚとに変化させた。
また，前記鉄筋腐食指標値ΔＹとして，前記交流電流の周波数が１ＭＨｚであるときの前記第１コイル３のインピーダンスＺ１における抵抗Ｒ１に対する同周波数が４ＭＨｚであるときの前記第１コイル３のインピーダンスＺ２における抵抗Ｒ２の比（Ｒ２／Ｒ１）を算出した。
その結果，複数の前記腐食箇所それぞれについて得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹ（＝Ｒ２／Ｒ１）はいずれも２１程度の値となったのに対し，複数の前記非腐食箇所それぞれについて得られた前記鉄筋腐食指標値ΔＹ（＝Ｒ２／Ｒ１）はいずれも１９程度となり，錆の有無を十分に識別できる検査結果が得られた。
【００２０】
次に，図３を参照しつつ，本発明の第３実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ３について説明する。なお，図３において，図１に示される構成要素と同じ構成要素については同じ符号が付されている。
鉄筋腐食検査装置Ｘ３による検査の対象及び基本原理も，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１と同様である。鉄筋腐食検査装置Ｘ３は，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１に対し，前記第１コイル３及び前記第２コイル４への周波数の異なる交流電流の供給方法と，その周波数の差異に応じた前記第１コイル３のインピーダンスの差異の検出方法とが異なる。
【００２１】
図３に示されるように，鉄筋腐食検査装置Ｘ３は，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１と同様に，前記定電流源２，前記第１コイル３，前記第２コイル４，前記差動増幅器５及び前記計算機７を備えている。
さらに，鉄筋腐食検査装置Ｘ３は，それぞれ周波数の異なる交流信号（正弦波信号）を出力する複数の発振器１ａ，１ｂと，それらの出力信号を重畳させる合波器１ｃとを備えている。そして，その合波器１ｃによって周波数の異なる複数の交流信号が重畳された信号が前記定電流源２に供給される。また，前記計算機７により，各発振器１ａ，１ｂからの交流信号の出力タイミングが制御される。
これにより，複数の前記発振器１ａ，１ｂ，前記合波器１ｃ及び前記定電流源２は，複数の周波数成分の電流が重畳された交流電流を前記第１コイル３及び前記第２コイル４に供給する工程を担う回路となっている。
なお，図３に示される例は，２つの前記発振器１ａ，１ｂを用いて２種類の周波数成分が重畳された交流電流を生成する例であるが３つ以上の前記発振器を用いて３種類以上の周波数成分が重畳された交流電流を生成することも考えられる。
【００２２】
また，鉄筋腐食検査装置Ｘ３は，前記位相検波器６の代わりに，前記差動増幅器５の出力信号が入力される信号解析装置８を備えている。
前記信号解析装置８は，前記差動増幅器５の出力信号に対する周波数解析処理を実行することにより，前記差動増幅器５の出力信号から，前記交流電流における複数の周波数成分の信号，即ち，複数の前記発振器１ａ，１ｂの発振周波数の成分の信号を抽出する。周波数解析処理では，入力信号のフーリエ変換処理が行われ，これにより得られる周波数領域の信号から，複数の前記発振器１ａ，１ｂの発振周波数それぞれの成分の信号を個別に抽出し，抽出された個別の信号に逆フーリエ変換処理を施すことにより，各周波数成分の信号が時間領域の信号に戻される。
さらに，前記信号解析装置８は，周波数解析処理により抽出された複数の周波数成分の信号の位相の差異を検出し，その検出結果を前記計算機７に出力する。なお，前記信号解析装置８が，各周波数成分の初期位相の検出のために，各発振器１ａ，１ｂの信号を基準信号として用いることが考えられる。
そして，前記計算機７は，前記信号解析装置８から得られた複数の周波数成分の信号の位相の差異に基づいて，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１の場合と同様に，前記鉄筋腐食指標値ΔＹ，即ち，前記交流電流の周波数の差異に対応する前記第１コイル３のインピーダンスの差異の大きさを算出する。
鉄筋腐食検査装置Ｘ３によれば，検査箇所１箇所につき前記第１コイル３のインピーダンスの検出を１回行うだけで済むため，検査時間を短縮できる。但し，発振器の数が増える点，及び，信号処理能力が高く高価な信号解析装置が採用される点で，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ１に比べ，装置構成がやや複雑となりコスト高となる。
【００２３】
また，前記鉄筋腐食検査装置Ｘ３において，前記発振器１ａ，１ｂ，前記合波器１ｃ及び前記定電流源２の代わりに，前記第１コイル３及び前記第２コイル４に対してパルス電流を供給するパルス電流回路が設けられた検査装置も考えられる。前記パルス電流回路は，例えば，０．１μｓｅｃ程度のパルス幅のパルス電流（パルス電流）を発生させる。このようなパルス電流は，多数の周波数成分の電流が重畳された交流電流とみなせることが知られている。
そして，前記パルス電流が供給されたときに得られる前記差動増幅器５の出力信号（前記第１コイル３のインピーダンスの検出信号）は，高調波成分を含む歪み波形の信号となり，これは，周波数解析が可能な信号である。
従って，前述したように，前記信号解析装置８により，前記差動増幅器５の出力信号に対する周波数解析処理を実行し，前記差動増幅器５の出力信号から，前記交流電流における複数の周波数成分の信号を抽出することができる。
この場合も，検査箇所１箇所につき前記コイルのインピーダンスの検出を１回行うだけで済むため，検査時間を短縮できる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は，コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査する鉄筋腐食検査方法及びその装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ１の概略構成を表すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ２の概略構成を表すブロック図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る鉄筋腐食検査装置Ｘ３の概略構成を表すブロック図。
【図４】渦電流法における供給電流の周波数とジュール損との関係を表すグラフ。
【符号の説明】
【００２６】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３：鉄筋腐食検査装置
１，１ａ，１ｂ：発振器
１ｃ：合波器
２ ：定電流源
３ ：第１コイル
４ ：第２コイル
４ｘ：ブリッジ回路
４ａ：可変抵抗器
４ｂ：可変容量コンデンサ
５ ：差動増幅器
５ａ：第１抵抗素子
５ｂ：第２抵抗素子
６ ：位相検波器
６ａ：電流計
７ ：計算機
８ ：信号解析装置
１０：鉄筋コンクリート部材
１１：コンクリート部材
１２：鉄筋
２０：基準部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査する鉄筋腐食検査方法であって，
前記鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれたコイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給工程と，
前記コイルに供給される前記交流電流の周波数の差異に対する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出するインピーダンス差異検出工程と，
を有し，前記インピーダンス差異検出工程の検出結果を前記鉄筋の腐食の程度の指標値とする鉄筋腐食検査方法。
【請求項２】
前記交流電流供給工程が，前記コイルに対して供給する前記交流電流の周波数を変化させる工程であり，
前記インピーダンス差異検出工程が，周波数の異なる前記交流電流が前記コイルに供給されるごとに該コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，それらの差異の大きさを演算手段により算出する工程である請求項１に記載の鉄筋腐食検査方法。
【請求項３】
前記交流電流供給工程が，複数の周波数成分の電流が重畳された前記交流電流を前記コイルに供給する工程であり，
前記インピーダンス差異検出工程が，前記交流電流が供給される前記コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，その検出信号を解析装置により周波数解析することによって前記交流電流の周波数成分の差異に対応する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する工程である請求項１に記載の鉄筋腐食検査方法。
【請求項４】
前記交流電流供給工程が，パルス電流を前記コイルに供給する工程であり，
前記インピーダンス差異検出工程が，前記交流電流が供給される前記コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，その検出信号を解析装置により周波数解析することによって前記交流電流の周波数成分の差異に対応する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する工程である請求項１に記載の鉄筋腐食検査方法。
【請求項５】
鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度の指標値を渦電流法によって検出する鉄筋腐食検査装置であって，
検査対象となる前記鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれる第１コイルと，
前記第１コイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給手段と，
前記第１コイルに前記交流電流が供給されたときの該交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを，前記鉄筋の腐食の程度の指標値として検出するインピーダンス差異検出手段と，
を具備してなることを特徴とする鉄筋腐食検査装置。
【請求項６】
検査対象となる前記鉄筋コンクリート部材以外の基準部材に巻かれ，前記第１コイルと対をなして差動コイルを構成する第２コイルを具備し，
前記インピーダンス差異検出手段が，前記交流電流供給手段により前記差動コイルに前記交流電流が供給されたときの前記第１コイル及び前記第２コイルそれぞれに生じる電圧の差に基づいて前記交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出してなる請求項５に記載の鉄筋腐食検査装置。
【請求項１】
鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度を渦電流法によって検査する鉄筋腐食検査方法であって，
前記鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれたコイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給工程と，
前記コイルに供給される前記交流電流の周波数の差異に対する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出するインピーダンス差異検出工程と，
を有し，前記インピーダンス差異検出工程の検出結果を前記鉄筋の腐食の程度の指標値とする鉄筋腐食検査方法。
【請求項２】
前記交流電流供給工程が，前記コイルに対して供給する前記交流電流の周波数を変化させる工程であり，
前記インピーダンス差異検出工程が，周波数の異なる前記交流電流が前記コイルに供給されるごとに該コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，それらの差異の大きさを演算手段により算出する工程である請求項１に記載の鉄筋腐食検査方法。
【請求項３】
前記交流電流供給工程が，複数の周波数成分の電流が重畳された前記交流電流を前記コイルに供給する工程であり，
前記インピーダンス差異検出工程が，前記交流電流が供給される前記コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，その検出信号を解析装置により周波数解析することによって前記交流電流の周波数成分の差異に対応する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する工程である請求項１に記載の鉄筋腐食検査方法。
【請求項４】
前記交流電流供給工程が，パルス電流を前記コイルに供給する工程であり，
前記インピーダンス差異検出工程が，前記交流電流が供給される前記コイルのインピーダンスを検出回路により検出し，その検出信号を解析装置により周波数解析することによって前記交流電流の周波数成分の差異に対応する前記コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出する工程である請求項１に記載の鉄筋腐食検査方法。
【請求項５】
鉄筋コンクリート部材に内包された鉄筋の腐食の程度の指標値を渦電流法によって検出する鉄筋腐食検査装置であって，
検査対象となる前記鉄筋コンクリート部材の周囲に巻かれる第１コイルと，
前記第１コイルに複数の周波数の交流電流を供給する交流電流供給手段と，
前記第１コイルに前記交流電流が供給されたときの該交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを，前記鉄筋の腐食の程度の指標値として検出するインピーダンス差異検出手段と，
を具備してなることを特徴とする鉄筋腐食検査装置。
【請求項６】
検査対象となる前記鉄筋コンクリート部材以外の基準部材に巻かれ，前記第１コイルと対をなして差動コイルを構成する第２コイルを具備し，
前記インピーダンス差異検出手段が，前記交流電流供給手段により前記差動コイルに前記交流電流が供給されたときの前記第１コイル及び前記第２コイルそれぞれに生じる電圧の差に基づいて前記交流電流の周波数の差異に対する前記第１コイルのインピーダンスの差異の大きさを検出してなる請求項５に記載の鉄筋腐食検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−４８７２３（Ｐ２０１０−４８７２３Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１４６１９（Ｐ２００８−２１４６１９）
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００１３０２５９）株式会社コベルコ科研 (174)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００１３０２５９）株式会社コベルコ科研 (174)
【Ｆターム（参考）】
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