非破壊検査装置、非破壊検査システム及び非破壊検査用車両
【課題】目的に応じた解析手法の確立、並びに精度とスピードの両立を図った、実用的な非破壊検査装置を提供する。
【解決手段】検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データＤを受け付けるデータ受付手段６１と、受け付けた反射波データＤと仮説に基づき複数の基本反射波を時間的にずらして一次結合した予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データＤを複数の基本反射波に分離する反射波分離手段６２と、反射波分離手段６２によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから検査項目に係る所定の被検値を算出する一又は複数の目的別解析モジュール６３と、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力手段６４とを備え、検査項目に関連する基本反射波に基づく被検値Ｄｏｕｔの算出を行わせる。
【解決手段】検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データＤを受け付けるデータ受付手段６１と、受け付けた反射波データＤと仮説に基づき複数の基本反射波を時間的にずらして一次結合した予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データＤを複数の基本反射波に分離する反射波分離手段６２と、反射波分離手段６２によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから検査項目に係る所定の被検値を算出する一又は複数の目的別解析モジュール６３と、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力手段６４とを備え、検査項目に関連する基本反射波に基づく被検値Ｄｏｕｔの算出を行わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速道路や各種の一般道路の健全度診断等に特に好適に利用される非破壊検査装置、非破壊検査システム及び非破壊検査用車両等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のコンクリート構造物の非破壊検査方法として、本発明者は特許文献１、２等において、コンクリート構造物の表面に対向して設けた送信アンテナから電磁波を前記コンクリート構造物に向けて発信し、前記コンクリート構造物の内部に存在する媒質非連続箇所で反射した電磁波を前記コンクリート構造物の表面に対向して設けた受信アンテナで受波信号として検出することによりコンクリート構造物の内部構造を検査する検査方法を開示した。
【０００３】
この方法は、取得した時系列の反射波データに対して、解析ソフトを適用することにより、前記コンクリート構造物の内部の一つ以上の前記媒質非連続箇所で反射した電磁波の反射波から形成される前記受波信号の波形（受信信号波形）と、前記コンクリート構造物の内部の一つ以上の前記媒質非連続箇所の存在から理論的及び／又は実験的に予測される予測受波信号の波形（予測信号波形）とのパターンマッチングを行い、前記媒質非連続箇所を検出するものである。
【０００４】
ここに言う媒質非連続箇所には、具体的には舗装材と床版との界面のほか、鉄骨、鉄筋、異物、クラック、空隙等が存在する部位における周辺媒質との界面を想定しており、コンクリート構造物中にこれらの媒質非連続箇所が存在すると、電磁波はこれらの媒質非連続箇所で反射する。従って、媒質非連続箇所がコンクリート構造物中に種々の状態で存在するとの仮説の下に作成した予測信号波形と、実際に受信アンテナで受信した受信信号波形とのパターンマッチングを図り、パターンマッチングが最も良好になる予測信号波形を求めると、この予測信号波形を与える媒質非連続箇所の状態が、現実のコンクリート構造物中に生起している媒質非連続箇所の状態であると判断することができる。
【０００５】
したがって、鉄骨、鉄筋、異物、クラック、穴等がコンクリート構造物中に存在することで媒質非連続箇所が生じている場合、これらの位置の計測を、旧来の打音検査方法等に比べて遥かに短時間で高信頼度の下に高精度に行うことが可能となる。更に、媒質非連続箇所が深さ方向に複数箇所存在しても、各媒質非連続箇所を個別に検出して、それぞれの位置を計測することが可能である。
【特許文献１】特開２００３−２０７４６３号公報
【特許文献２】特開２００８−３９４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、電磁波を用いた非破壊検査手法は、旧来の検査方法と比べて効率、信頼性、精度の面で飛躍的な進歩をもたらす可能性を秘めたものである。とは言え、いくつかの仮説に基づくパターンマッチングからコンクリート内部状況の診断項目全ての一覧を得る過程は、厳格な計算に基づくほど計算処理量を大幅に増加させる。コンピュータのハードウェア資源の性能を向上させ、或いはパターンマッチングのアルゴリズム自体に改良を重ねれば、精度を損なわずに検査のリアルタイム性を追求する可能性は勿論あるが、比較的手近な手法を通じて、検査精度と検査スピードとの両立を図るための実用的な手法を検討することも極めて重要である。
【０００７】
加えて、複数の媒質を通過して受信される受信波の伝播時間や一次結合係数には多くの情報が重畳しており、予測信号波形の立て方、マッチングの結果得られる一次結合係数や伝播時間の解釈の仕方次第で、いかようにも取り扱えるものである。したがって、検査対象であるコンクリート構造物の内部構造や特質を踏まえた明確なアプローチを欠けば、実状とかけ離れた結論が導き出され、いかに優れた検査方法と言えども、得られるデータは意味をなさなくなる場合もある。
【０００８】
特に、高速道路や一般道路の保守点検等においては、長距離に亘る路面を形成するコンクリート構造物の劣化状況を舗装を剥がさずに短時間にデータ収集して早期に診断できることが重要であり、このような目的に合致して的確で高効率の検査を可能にする具体的な検査装置、検査システム作りが希求される。
【０００９】
本発明は、このような着眼に立ち、実施に向けて非破壊検査の合理性および具体的妥当性を追求するとともに、目的に応じた解析手法の確立、並びに検査精度とスピードの両立を図った、実用的な非破壊検査装置、非破壊検査システム及び非破壊検査車両等を新たに提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１１】
すなわち、本発明の非破壊検査装置は、検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データを受け付けるデータ受付手段と、受け付けた前記反射波データと仮説に基づき複数の基本反射波を時間的にずらして一次結合した予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データを複数の基本反射波に分離する反射波分離手段と、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから前記検査項目に係る所定の被検値を算出する一又は複数の目的別解析モジュールと、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力手段とを具備し、この設定入力手段において受け付けた検査項目に対応する前記特定の目的別解析モジュールを起動させて、当該検査項目に関連する基本反射波に基づく被検値の算出を行わせるようにしていることを特徴とする
【００１２】
このように構成すると、設定入力手段において特定の検査項目の設定・入力があった場合に、対応する目的別解析モジュールが起動して、反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち関連する基本反射波の伝播時間や一次結合係数から特定の検査項目に係る被検値を算出するので、目的別解析モジュールのアルゴリズムが目的ごとの計算負荷の少ない簡素なものでよく、被検値の算出に要する時間は主として反射波分離手段および特定の目的別解析モジュールの作動時間を加えたもので足る。しかも、引き続き他の目的別解析モジュールが起動する場合には、既に実行した反射波分離手段の分離結果が利用可能であるため、計算負荷は激減する。このように、共通の反射波分離プロセスを経た後に、目的・用途に合致するアルゴリズムごとの目的別解析モジュールを起動させるので、短時間で効率の良い検査を適宜必要に応じて行うことが可能となる。
【００１３】
より高精度の検査等を可能にするためには、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波以外の基本反射波に係る伝播時間や一次結合係数等の数値データを固定した状態で、当該特定の検査項目に関連する基本反射波を更に細分化してその数、伝播時間、一次結合係数を変数とする予測信号波形と実際の反射波データとの間で再度パターンマッチングを行う反射波再分離部をさらに備え、この反射波再分離部で再分離した基本反射波の数値データに基づき前記目的別解析モジュールに更に詳細な被検値の算出を実行させるようにしていることが望ましい。
【００１４】
すなわち、反射波分離手段で分離した基本反射波を更に詳細に解析する場合や、反射波分離手段で分離した基本反射波の伝播時間や一次結合係数をそのまま利用できない場合には、他の基本反射波に対しては既に得られた伝播時間や一次結合係数を固定した状態で、反射波再分離部が新たな仮説に基づき特定の検査項目に関連する基本反射波を再分離するので、局所的あるいは限定的なパターンマッチングを通じて特定の検査項目に関するより精度の高い被検値を有効に算出することができる。この場合、変数が減り、計算負荷が激減するため、計算プロセスの増加が処理スピードに及ぼす影響はわずかで済む。
【００１５】
目的別解析モジュールの好ましい実施の態様としては、以下のようなものが挙げられる。
【００１６】
舗装材と床版との界面付近に生じる浮遊を捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又は浮遊部分に生じる空隙における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて舗装材の浮きに関する所定の被検値を算出するように構成されたアスファルト浮遊解析モジュール。
【００１７】
コンクリート構造物中に生じるクラックを捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又はクラック内部における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいてクラックに関する所定の被検値を算出するように構成されたクラック解析モジュール。
【００１８】
コンクリート構造物中の鉄筋の深さ方向の位置を捉えるために必要な二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、鉄筋上にかぶっている媒質の比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて鉄筋上の媒質の被覆に関する所定の被検値を算出するように構成された鉄筋被覆解析モジュール。
【００１９】
コンクリート構造物中に存する交差鉄筋を構成する縦筋および横筋からの反射波に対応する基本反射波を異なる波形として取り扱うものであって、それらの鉄筋の各々の腐食を捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを各々の鉄筋について取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又は腐食部における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて各々の鉄筋の腐食に関する所定の被検値を同時に算出するように構成された鉄筋腐食解析モジュール。
【００２０】
特定の媒質の上下両面で反射する二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該二以上の基本反射波の前記媒質における伝播時間差に基づいて少なくとも媒質中の水分含有率を計測するために必要な被検値を算出するように構成された堆水解析モジュール。
【００２１】
特定の媒質の上下両面で反射する二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該二以上の基本反射波の大きさに基づき、特定の基本反射波が特定の媒質を通過したときの電磁波の減衰率を、当該媒質中の塩化物イオン含浸率を相対評価するための被検値として算出するように構成された塩害解析モジュール。
【００２２】
これらにおいて、特定の媒質が床版又は舗装材であって、内部が性質の異なる複数の床版層又はアスファルト層の積層構造からなる場合に、前記目的別解析モジュールに、各層ごとに上下両面で反射する基本反射波に関する数値データを取得させ、各々の層毎の被検値を算出させるように構成している堆水解析モジュール又は塩害解析モジュール。
【００２３】
特定の媒質が鉄筋を内有する床版である場合に、当該床版が鉄筋によって床版上面から鉄筋までの区画、鉄筋から床版底面までの区画の２つに分割されているとみなして、各区画ごとに上下両面で反射する基本反射波に関する数値データを取得し、各々の区画毎の被検値を算出するように構成された上記の堆水解析モジュール又は塩害解析モジュール。
【００２４】
事後的に検査位置とデータとの関連づけを容易とするためには、データ受付手段が、反射波データに関連づけられた検査位置特定情報を同時に受け付けるものであり、算出した被検値を検査位置特定情報に基づきマップ化するマップ生成手段を更に具備していることが望ましい。
【００２５】
このように構成すると、被検値が検査位置特定情報に基づきマップ生成手段によってマップ化され、異常場所をマップ上で確認できるので、必ずしも反射波データを取得した場所において解析を行う必要はない。したがって、特定の被検値に対して現場で粗いスクリーニングを行い、必要に応じてスポット的に詳しい追加検査を実施するなど、効率的な運用を図ることが可能になる。
【００２６】
特に好ましくは、データ受付手段が、２次元方向にマトリクス状の複数の計測ポイントで得られる反射波データを受け付け、マップ生成手段が各計測ポイント毎の被検値を２次元マップ上にプロットするものであることが有用である。
【００２７】
迅速にデータを取得するとともに、随時随所における解析の機会を得るためには、検査対象となるコンクリート構造物の舗装表面に対し電磁波を照射することによって反射波データを取得する電磁波探査手段と、電磁波探査した測定ポイントに関する検査位置特定情報を取得する位置情報取得手段と、これらの反射波データ及び検査位置特定情報を関連づけて記憶する記憶手段とを非破壊検査車両に搭載するとともに、この記憶手段に記憶した反射波データ及び検査位置特定情報を上記何れかに記載の非破壊検査装置にデータ入力して非破壊検査を行うように非破壊検査システムを構築することが望ましい。
【００２８】
このようにすれば、非破壊検査車両を走行させてデータを取得し、必要な時にいつでも非破壊検査装置によるデータ解析を行うことが可能になる。
【００２９】
リアルタイムの検査を可能にするためには、検査対象となるコンクリート構造物の舗装表面に照射することによって反射波データを取得する電磁波探査手段と、電磁波探査した測定ポイントに関する検査位置特定情報を取得する位置情報取得手段とを、上記何れかに記載の非破壊検査装置とともに車両本体に搭載し、前記電磁波探査手段からの反射波データ及び前記位置情報取得手段からの検査位置特定情報を前記非破壊検査装置のデータ受付手段に入力するように非破壊検査用車両を構成することが望ましい。
【００３０】
このようにすれば、走行によってデータを取得し、車両にて非破壊検査装置によるデータ解析を即座に行うことで、現場にて速やかな修復等に対応することが可能になる。
【００３１】
なお、上記の非破壊検査装置を簡易に利用する上で、以下のようなプログラムが有効となる。
【００３２】
コンピュータに読み込まれることによって、上記何れかに記載の非破壊検査装置を構成する反射波分離手段として少なくとも機能するプログラム。
【００３３】
コンピュータに読み込まれることによって、上記何れかに記載の非破壊検査装置を構成する反射波分離手段及び反射波再分離部として少なくとも機能するプログラム。
【００３４】
コンピュータに読み込まれることによって、上記何れかに記載のプログラムと関連づけられて目的別解析モジュールとして機能するプログラム。
【００３５】
以上に述べた非破壊検査装置や非破壊検査システム等に具現される本発明の非破壊検査方法は、検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データを受け付けるデータ受付ステップと、受け付けた前記反射波データと仮説に基づく予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データを複数の基本反射波に分離する反射波分離ステップと、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力受付ステップと、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち受け付けた検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから前記検査項目に係る所定の被検値を算出する目的別解析ステップとを具備してなることを特徴とする。
【００３６】
この場合、上記と同様の理由で、前記反射波分離ステップによって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波以外の基本反射波に係る伝播時間や一次結合係数等の数値データを固定した状態で、当該特定の検査項目に関連する基本反射波を更に細分化してその数、伝播時間、一次結合係数を変数とする予測信号波形と実際の反射波データとの間で再度パターンマッチングを行う反射波再分離ステップをさらに備え、この反射波再分離ステップで再分離した基本反射波の数値データに基づき前記目的別解析ステップで更に詳細な被検値の算出を行う方法を採用することが望ましい。
【００３７】
更に、データ受付ステップにおいて、反射波データに関連づけられた検査位置特定情報を同時に受け付けることにより、目的別解析ステップで算出した被検値に対し更に検査位置特定情報に基づいてマップ化するマップ生成ステップを具備しておくことが実用上、極めて有用な手法となり得る。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、以上説明した構成であるから、現場における電磁波探査と、得られる反射波データに対する種々の角度からの解析とを、効率良く両立させつつ、コンクリート構造物に対する健全度の検査を、対象部位を破壊することなく、高精度、高信頼性の下に行うことができる。このため、広範囲に亘って存在し、その破損や老朽化を未然に防止するために早期の診断が要求される高速道路や一般道路等に対して、多大な費用や時間、人的労力、高度の熟練を要さずに、簡易にして確実な健全度チェックを行うことを可能にする極めて有用なものとなり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００４０】
最初に、電磁波を用いた非破壊検査についての前提となる解析手法を述べた上で、本実施形態に係る非破壊検査装置の構成及び適用例に言及する。
（前提となる解析手法）
【００４１】
図１は、検査対象となるコンクリート構造物たる高速道路と電磁波探査手段たる電磁波レーダ３との関係を示している。高速道路の場合、コンクリート製の床版１１及びアスファルト製の舗装材１２の層からなり、コンクリート中には鉄筋１３ａ，１３ｂが配筋されるなど、複数の異なる媒質からなっている。電磁波は媒質非連続箇所で反射するが、コンクリート構造物中には、劣化に伴ってクラック１４が生じたり、アスファルトに浮き１５が生じる場合があり、厚みの違いはあるにせよ、これらは共にコンクリート中に空隙部を形成して、反射波の大きさや極性等を変化させる。そこで、送信器３１及び受信器３２からなる電磁波レーダ３を用いてコンクリート構造物に対し表面から電磁波Ｅを照射し、媒質非連続箇所において生じる反射波を受信して解析を行う。
【００４２】
高速道路のような一般的なコンクリート構造物は、交叉鉄筋を含む床版上にアスファルトが敷設されているため、当面の反射波としては、図１に示すように、アスファルト１２の表面からの反射波ｒ１、アスファルト１２の底面と床版（コンクリート）１１の上面との界面からの反射波ｒ２、クラック１４からの反射波ｒ３、交差鉄筋構造を構成する縦筋１３ａおよび横筋１３ｂからの２反射波ｒ４、ｒ５、床版１１の底面からの反射波ｒ６の６反射波を考えておけば十分である。ｒｓ（ｔ）は送信器３１から受信器３２に直接伝播する波である。図１（ａ）は電磁波レーダを紙面左から右に向かって走査する様子を示し、また同図（ｂ）は電磁波レーダを紙面に垂直な方向に走査する様子を示している。
【００４３】
まず、電磁波Ｅの伝播に際し、異なる媒質の境界面での反射係数、透過係数は次式（１）によって与えられる。
【数１】
【００４４】
ここに、ε１、ε２はそれぞれ入射前後の媒質の比誘電率である。したがって、透過係数は常に正となるが、反射係数は、２つの媒質の比誘電率に応じて正負いずれの値をも取り得ることになる。
【００４５】
このように、電磁波レーダ３の受信器３２で受信される検査対象内の各部位からの反射波の大きさ、伝播時間および位相は、伝播径路の長さおよびどのような媒質境界面で反射あるいは透過を繰り返して来たかによって異なる。したがって、受波信号波形ｒ（ｔ）は、上述した６反射を想定した場合に、ｒ０（ｔ）を基本反射波形として次式（２）のような予測信号波形ｒｐ（ｔ）としてモデル化できる。
ｒｐ（ｔ）＝ｒｓ（ｔ）＋ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）＋ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）＋…＋ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）＋ｃ６ｒ０（ｔ−Ｔ６） （２）
【００４６】
ここに基本反射波形は紡錘型振動波形であって、（２）式において便宜上全てｒ０（ｔ）で表しており、以下の説明においても同様の表現を用いているが、実際には反射する対象全てについて基本反射波形が同一というわけではない。例えば、鉄筋で反射する反射波と、それ以外の部位で反射する反射波とでは波形が異なり、少なくとも２種類の波形タイプが存する。鉄筋が交差鉄筋である場合には、更に電磁波による走査方向に延びる縦筋１３ａと、当該走査方向と直交する方向に延びる横筋１３ｂとでも基本反射波形が異なるため、計３種類の波形タイプとなる。また、（２）式において、Ｔ１，Ｔ２，…は検査対象内の各反射面（境界面）からの第１反射波が到達する時刻（すなわち往復伝播時間）を表す。この場合、電磁波の送信時刻はゼロとし、各境界面からの第２、第３反射波は第１反射波に比し小さいため、無視できるとしている。なお、ｒｓ（ｔ）は送信器３１から受信器３２に直接伝播する波であり、これは別途実験等によって求めることができるため、以下の取り扱いにおいては省略している。
【００４７】
（２）式の一次結合係数ｃ１、ｃ２、…は、当該基本反射波の伝播過程に関わる反射係数、透過係数および（電波径路に関わる）減衰係数の積で与えられるため、それらの大きさおよび符号は、電磁波レーダ３の直下の異常に関する情報を含んでいることになる。
【００４８】
信号伝播モデルに基づく異常診断に際しては、（２）式のように基本反射波形ｒ０（ｔ）を時間的にずらして一次結合した予測信号波形ｒｐ（ｔ）と、実際の受波信号波形ｒ（ｔ）との最適パターンマッチングを図り、基本反射波の伝播時間｛Ｔ１，Ｔ２，…｝および一次結合係数｛ｃ１、ｃ２、…｝を求める。最適パターンマッチングの評価関数としては、次式（３）等を利用することができる。そして、予測信号波形ｒｐ（ｔ）の一次結合係数の大きさや極性に基づき、検査対象に異常が存するか否、或いはその異常の程度を判断することができる。
【数２】
【００４９】
ここで、θは実波形ｒ（ｔ）と予測信号波形ｒｐ（ｔ）との幾何学的角度であり、２つの波形のパターンマッチング度を表わす。ここに、（・，・）および
【数３】
はそれぞれヒルベルト空間の内積およびノルムである。
【００５０】
このθを最小にする伝播時間｛Ｔ１，Ｔ２，…｝および一次結合係数｛ｃ１、ｃ２、…｝により、クラックかアスファルトの浮きか等の異常の形態と共に、それらの深度・厚みが求められる。つまり、一次結合係数｛ｃｉ｝（ｉ＝１，２，…）の符号や大きさにより異常の形態が、また伝播時間｛Ｔｉ｝によりアスファルトの厚さやクラックの深度などが求まる。深度および厚みを求めるためには、伝播時間｛Ｔｉ｝と各媒質内の電磁波速度ｃ／√ε（ｃ：光速、ε：比誘電率）を用いて異常部等の深度とアスファルト厚を求めることになる。なお、最適化に当たって｛ｃｉ｝および｛Ｔｉ｝を全て変数にとれば、局所解に陥る危険性があるだけでなく、計算にかなりの時間がかかるので、｛Ｔｉ｝については探索を数値的に行うものの、｛ｃｉ｝については解析解を利用する。
【００５１】
以上のようにして異常検出が行われるが、クラックに関しては、実際問題、深さ方向に１個ある場合を考えておけば充分である。従って、（２）式の信号伝播モデルは、一般的な仮説としては、前述した６反射ｒ１〜ｒ６に対応するモデルを想定すればよく、適宜必要に応じて、更に想定する反射波を増やせばよい。このように、かかる信号伝播モデルは、検査目的であるコンクリート構造物に想定される内部構造の特異性や、実施しようとする検査項目等によって、抽出を必要とする反射波の種類や数に応じた適切な仮説を立て、その仮説の下にパターンマッチングを行うようにすればよい。
【００５２】
ここに、深部の異常を探索する場合は、異常箇所からの反射信号が小さくなるので、実際の受波信号と（２）式によるモデルに基づく予測受波信号の両者に指数関数形のＳＴＣゲインを乗じ、このゲインを乗じた後の２信号に対し（３）式によるパターンマッチングを行うことが有効となる。
【００５３】
上記において、計算時間を短縮化するために、まず反射波の大きいものに対する２パラメータを最適化し、次に、これを固定し、残りの３パラメータを最適化する、いわゆる逐次最適化手法を採用することも有効である。ただし、これにより計算時間の大幅な短縮化は可能となるものの、同時最適化でないため、真に最適なパラメータを求めるものではない。従って、上記の方法により求めた準最適解を初期値に、改めて全変数により同時最適化を行えばよい。これにより、最初から全変数で同時最適化するものに比べれば大幅に計算時間は低減化する。
【００５４】
アルゴリズムの改善等により高い計算処理能力が見込まれる場合は、基本的な解析手法の考え方は全く変えずに、各反射波の伝播時間の数値解法（最適化）を、リアルタイム性を損なうことなく、より厳密化することができる。この場合には、同時最適化を実現する厳密な最適化手法を採用する。
【００５５】
また、特許文献２においては、直交交差鉄筋からの強い反射波の影響を低減することと最適パラメータの数を減らすことの２つの理由により、鉄筋ピッチの５０％の区画での受波信号を平均する前処理を実行しているが、本実施形態では実用的な車載型を追求するために、各測定ポイント毎に最適化を実行する。
（本実施形態における非破壊検査装置の具体的な目的）
【００５６】
高速道路における保守点検等の運用においては、長距離に亘る路面を形成するコンクリート構造物の劣化状況を舗装を剥がさずに短時間にデータ収集して早期に診断できることが求められる。そして、上記基本的な解析方法の具現化にあたっては、極度の劣化、損傷等に至る手前での適切な健全度診断、そのために望ましい検査項目の特定、現場作業の迅速性および解析精度の両立が図れるシステム構築等が望まれる。
【００５７】
本実施形態では、このような観点に基づいて、相互に強い因果関係があり、アスファルトの上から道路の劣化の前兆を捉えて早期に対処する上で有効となるアスファルトの浮き、クラックの厚み、鉄筋のかぶり、鉄筋の腐食度、堆水度、塩害度等に着目し、現場でこれらの検査項目に関する必要なデータを短時間で大量採取するとともに、リアルタイムで若しくは必要に応じ事後的に所望の被検値に関するデータを抽出することで、道路の健全度を早期診断し、また、マップ化しておくことによって、必要であればいつでも更にスポット的な再検査に利用できるようにしたシステムを構築することを目的とする。
＜装置構成＞
【００５８】
そこで、この実施形態は、図２に示すように、電磁波探査手段である電磁波レーダ３及び位置情報取得手段４を非破壊検査車両５の車両本体５１に搭載し、調査区画を走行して調査対象部位を電磁波レーダ３によって走査し、時系列の反射波データＤを検査位置特定情報Ｓとともに非破壊検査装置６に入力してデータ処理を行う。この非破壊検査装置６は車両本体５１に搭載してもよいし、リアルタイムの計算処理能力に限界がある場合等にはＲＡＭやＨＤＤ、フラッシュメモリ等の適宜の記憶媒体を利用した記憶手段７を車両本体５１に搭載して反射波データＤ及び検査位置特定情報Ｓを記憶手段７に記憶し、事後的に非破壊検査装置６において処理してもよい。
【００５９】
非破壊検査車両５は、手押し車などの小型の形態のものでもよいが、ここでは車両本体５１が通常の乗用車もしくはそれ以上の車幅を有し、ライン方向（図２における矢印Ｌ方向）に複数に対をなす送信器３１及び受信器３２を備えた電磁波レーダ３を搭載して、前記ラインＬと直交する走査方向（Ｖ方向）に走行しながら２次元方向にマトリクス状の複数の計測ポイントＭＰ毎に反射波ｒ（ｔ）を取得する。図１、図５、図７、図８、図１０、図１１、図１３、図１５においては、簡略化のために１対の送信器３１及び受信器３２のみを表しているが、これらは車幅方向に複数対備わるものである。電磁波レーダ３は、コンクリート構造物の表面に対向して設けた複数の送信器３１から電磁波Ｅをコンクリート構造物に向けて発信し、コンクリート構造物の表面および内部に存在する媒質非連続箇所で反射した反射波ｒ（ｔ）をコンクリート構造物の表面に対向して設けた前記送信器３１と対をなす受信器３２で受信して増幅する。この受信反射波ｒ（ｔ）に対しては、Ａ／Ｄ変換等の必要な信号処理が施される。既存の電磁波レーダはその殆どがＢモード（濃淡画像）を出力する機能に留まるものであるが、本実施形態で用いる電磁波レーダは時系列の波形データを数値として出力する機能を備える。
【００６０】
位置情報取得手段４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などと連携して、電磁波によって探査した計測ポイントＭＰ毎に検査位置特定情報Ｓを取得する。「計測ポイントＭＰ毎の検査位置特定情報Ｓの取得」には、周辺位置情報を含んで計測ポイントＭＰの位置情報を間欠的もしくは連続的に取得する態様も含まれ、例えば、位置情報取得手段４が路面を撮影する撮像機等である場合が挙げられる。この検査位置特定情報Ｓは、探査の結果得られる各計測ポイントＭＰ毎の反射波データＤと関連づけて非破壊検査装置６に入力され、または記憶手段７に記憶される。
【００６１】
一方、非破壊検査装置６は、図３（ａ）に示すように、データ受付手段６１、反射波分離手段６２、目的別解析モジュール６３、反射波再分離部６３ｇ、設定入力手段６４、マップ生成手段６５および制御手段６６を備える。
【００６２】
データ受付手段６１は、反射波データＤ（例えば６反射波）、及びこれに関連づけられた検査対象部位を特定するための検査位置特定情報Ｐの入力を受け付ける。
【００６３】
反射波分離手段６２は、図４に示すように、受け付けた前記反射波データＤ（ｒ（ｔ））と、設定入力手段６４を通じて設定される予測信号波形ｒｐ（ｔ）とから、当該予測信号波形ｒｐ（ｔ）を構成する基本反射波ｃｉｒ０（ｔ−Ｔｉ）（ｉ＝１，２，…，６）を分離する。この実施形態における基本的な仮説に基づく予測信号波形ｒｐ（ｔ）は前述した反射波ｒ１、ｒ２、…、ｒ６に対応する６反射波モデル、すなわち、アスファルト１２の表面からの反射波ｒ１に対応したアスファルト表面反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）、アスファルト１２の底面と床版（コンクリート）１１の上面との界面からの反射波ｒ２に対応したアスファルト底面反射波ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）、クラック１４からの反射波ｒ３に対応したクラック反射波ｃ３ｒ０（ｔ−Ｔ３）、交差鉄筋構造を構成する縦筋１３ａおよび横筋１３ｂからの反射波ｒ４、ｒ５に対応した縦筋反射波ｃ４ｒ０（ｔ−Ｔ４）および横筋反射波ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）、床版１１の底面からの反射波ｒ６に対応した床版底面反射波ｃ６ｒ０（ｔ−Ｔ６）の６反射波である。勿論、適宜必要に応じて想定する基本反射波は増減される。
【００６４】
図３（ａ）に示す目的別解析モジュール６３（６３ａ〜６３ｆ）は、分離した反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）、ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）…の伝播時間｛Ｔｉ｝や振幅｛ｃｉ｝等の数値データのうち適宜のデータを取り込んで特定の検査項目に係る所定の被検値Ｄｏｕｔを算出するために必要なアルゴリズムを備える。この実施形態における目的別解析モジュールとしては、検査項目であるアスファルトの浮きを検査するためのアスファルト浮遊解析モジュール６３ａ、検査項目であるクラックを検査するためのクラック解析モジュール６３ｂ、検査項目である鉄筋の被覆厚を検査するための鉄筋被覆解析モジュール６３ｃ、検査項目である鉄筋の劣化を検査するための鉄筋腐食解析モジュール６３ｄ、検査項目である水の含浸を検査するための堆水解析モジュール６３ｅ、検査項目である塩化物イオンの含浸を検査するための含塩解析モジュール６３ｆ等である。
【００６５】
これらの解析モジュール６３ａ〜６３ｆは、反射波分離手段６２によって分離された反射波についての演算結果をそのまま利用してもよいが、検査目的に関連する項目に関してより高精度の被検値Ｄｏｕｔを得るために、再度、反射波データＤに対する更に詳細な反射波の再分離を行い、その結果を利用するコマンドを含んでいてもよい。そして、そのためにこの非破壊検査装置６は、図４に示すような反射波再分離部６３ｇを備えている。この反射波再分離部６３ｇは、（２）式の予測信号波形ｒｐ（ｔ）のうち、例えば特定の検査項目に関連する反射波がｃｘｒ０（ｔ−Ｔｘ）であるとした場合、分離の結果得られた反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１），ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）…のうち上記特定の検査項目に関連する反射波ｃｘｒ０（ｔ−Ｔｘ）以外の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）｛ｙはｘ以外｝に係る伝播時間Ｔｙや一次結合係数ｃｙを固定し、当該特定の検査項目に関連する反射波ｃｘｒ０（ｔ−Ｔｘ）を更に２つの反射波ｃｘ１ｒ０（ｔ−Ｔｘ１）、ｃｘ２ｒ０（ｔ−Ｔｘ２）に細分化して変数とし、このように書き換えた（２）式に基づいて反射波データＤ（ｒ（ｔ））とのパターンマッチングを行う。勿論、この場合も前述したように、基本反射波は反射部位が鉄筋か、それ以外か等によって波形タイプが異なるため、パターンマッチングは該当する波形タイプの基本反射波に基づく。この結果、２つの反射波ｃｘ１ｒ０（ｔ−Ｔｘ１）、ｃｘ２ｒ０（ｔ−Ｔｘ２）についての伝播時間Ｔｘ１、Ｔｘ２や一次結合係数ｃｘ１、ｃｘ２が求められる。
【００６６】
パターンマッチングの手法は上記反射波分離手段６２における手法と基本的に同様であり、変数が少ない分、演算負荷は激減し、しかも検査項目を限定したマッチングを通じて、局部や限定箇所における解析精度は格段に向上する。
【００６７】
図３の設定入力手段６４は、（２）式の仮説に基づく予測信号波形のパターン設定や検査項目の設定、媒質の比誘電率等の設定等、必要なデータの設定入力を受け付ける。
【００６８】
マップ生成手段６５は、算出した被検値Ｄｏｕｔを検査位置特定情報Ｐと関連づけてマップ化する。この実施形態では、２次元方向にマトリクス状に複数の計測ポイントＭＰが設定してあるため、各計測ポイントＭＰ毎に算出される被検値を２次元マップ上にプロットする。マップは地図や写真のレイヤーに被検値のレイヤーを重ねるような態様で生成してもよい。
【００６９】
制御部６６は、設定入力手段６４から入力される予測信号波形ｒｐ（ｔ）と反射波データＤ（ｒ（ｔ））とを反射波分離手段６２に与えて反射波分離を実行させ、分離した反射波の伝播時間｛Ｔｉ｝や一次結合係数｛ｃｉ｝等の数値データを保存する。設定入力手段６４から実行すべき検査項目が与えられると、目的別解析モジュール６３ａ〜６３ｆのうち対応するものを起動させて、分離した反射波のうち当該検査項目に対応した反射波の伝播時間｛Ｔｉ｝や一次結合係数｛ｃｉ｝等の数値データを引き渡し、当該目的別解析モジュール６３に被検値Ｄｏｕｔを算出させて、これを記憶する。目的別解析モジュール６３ａ〜６３ｆに反射波再分離を実行するコマンドが含まれている場合には、反射波再分離部６３ｇを起動させて、先に分離した伝播時間｛Ｔｉ｝や一次結合係数｛ｃｉ｝等の数値データの一部を固定値として与えるとともに、再分離を要する特定の反射波を新たにマッチングすべき２つの反射波（図４参照）に書き換えて、予測信号波形ｒｐ（ｔ）と反射波データＤ（ｒ（ｔ））とを再度マッチングさせる。そして、当該目的別解析モジュール６３ａ〜６３ｆが算出した被検値Ｄｏｕｔを記憶する。制御部６６は最後に、マップ生成手段６５を起動させて、上記の被検値Ｄｏｕｔを検査位置特定情報Ｐとともに引き渡す。
【００７０】
図３（ｂ）は、この非破壊検査装置６のハードウェア資源を簡略に示している。この非破壊検査装置は、ＣＰＵ１０１，メモリ１０２、入力インターフェース１０３及び出力インターフェース１０４を具備するコンピュータ１００によって構成され、メモリ１０２には各種プログラム（ソフトウェア）として、反射波分離プログラム、各種解析プログラム、反射波再分離プログラム、制御プログラム等が入力インターフェース１０３を介して、或いは予め記憶させてある。そして、ＣＰＵ１０１は適宜所定のプログラムを呼び出して実行し、周辺ハードウェアと協働して、上述したデータ受付手段６１、反射波分離手段６２、目的別解析モジュール６３（６３ａ〜６３ｆ）、反射波再分離部６３ｇ、設定入力手段６４、マップ生成手段６５、制御手段６６などとしての役割を果たす。
【００７１】
以下、目的別解析モジュール６３が実行する目的別の解析手法を例示する。
＜アスファルトの浮遊解析＞
【００７２】
図３におけるアスファルト浮遊解析モジュール６３ａは、図５に示すようにアスファルト１２の底面で反射する反射波ｒ２の強度および位相（符号）を解析するための解析アルゴリズムを備える。
【００７３】
アスファルト１２の浮遊は、アスファルト１２と床版１１との接着が剥がれることによって生じる。アスファルト１２が浮遊すると、アスファルト底面反射波ｒ２は、厳密には図５（ｂ）に示すように、床版１１の上面で反射する反射波ｒ２２の直前に、正常時であれば生じない極性の反転した反射波ｒ２１が現われる。アスファルト１２が剥がれた部位に生じる空隙と当該アスファルト１２との境界からの反射は、アスファルト１２と床版１１であるコンクリートとの媒質同士の界面における反射とは比誘電率の関係が異なり、反射波の極性が反転するからである。結局、このアスファルト１２の底面からの反射波ｒ２１の方が床版１１の上面からの反射波ｒ２２に比べ振幅が大きいため、アスファルト１２の浮きがある箇所では正常箇所と異なり、この部分からの反射波ｒ２の極性は異なるものになる。そこで、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて反射波分離手段６２で得られた床版１１の上面付近からの極性の反転した図４のアスファルト底面反射波ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）を抽出し、そのアスファルト底面反射波の大きさｃ２をこのアルゴリズムにおいて離散的なレベル値に変換する。このレベル値が被検値Ｄｏｕｔとして目的別解析モジュール６３からマップ生成手段６５に送られることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にレベル値をプロットし、図６のようなアスファルト浮遊マップＭａを生成する。
【００７４】
このモジュール６３ａは、特定の値を閾値にしてレベルごとの階層に分類する機能、および、階層ごとに異なる濃淡や斜線等の識別を付す機能を備えている。以下に述べる他のモジュール６３ｂ〜６３ｆにおいても同様である。
かかる反射波ｒ２は、浮きが大きくなるほど振幅（したがって基本反射波の一次結合係数ｃ２）が大きくなるので、マップＭａによって位置を特定し、そのレベル値をもって浮きの発生の激しい部位を推定することができる。
【００７５】
図６は、具体的にある高速道路の橋梁床版に適用した場合の、２．５ｍ×５．０ｍの領域（１車線幅×５ｍの長さ相当）に対するアスファルトの浮きの状態を示している。同図において、横および縦のラインは図１における床版１１の上部の縦筋１３ａ、横筋１３ｂの位置を示す。また、無色の箇所は正常な箇所を、異常箇所には異常レベルに応じて異なるパターンやハッチングを付している。Ｂ０，Ｂ５，…、Ｂ２０の数字は横筋の番号を表わす。アスファルトの浮きの位置と程度が一見して明らかである。
【００７６】
なお、このアスファルト浮遊解析モジュール６３ａとして、反射波再分離部６３ｇと連動したより仔細なアルゴリズムを用いることもできる。
【００７７】
アスファルト１２が浮いた部分では、図５（ｂ）に基づいて既述したように、浮遊によって生じる空隙の手前のアスファルト１２の底面で反射する反射波ｒ２１と、空隙を通過して床版１１の上面で反射する反射波ｒ２２との間にわずかながら伝播時間差を生じる。そこで、（２）式の仮説における特定の反射波ｃｘｒ０（ｔ−Ｔｘ）、すなわち床版１１の上面の箇所で反射する反射波ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）を、図４に示したように２つの反射波ｃ２１ｒ０（ｔ−Ｔ２１）、ｃ２２ｒ０（ｔ−Ｔ２２）に分割して変数とし、反射波分離手段６２において明らかとなった他の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）（ｙ＝１，３，４，５，６）を固定して反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すとともに、予め浮遊によって生じる空隙の比誘電率を記憶させておく。そして、このパターンマッチングによって求まった２つの反射波ｃ２１ｒ０（ｔ−Ｔ２１）、ｃ２２ｒ０（ｔ−Ｔ２２）の往復伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づく空隙中の電磁波Ｅの速度を乗じれば、浮遊量を算出することができる。そして、この浮遊量を被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップＭａ上の対応する部位にアスファルト浮遊量をプロットし、図６よりも更に厳密なアスファルト浮遊マップＭａを生成する。
【００７８】
アスファルト１２の浮遊は、アスファルト１２の欠損を始めとして床版１１中のクラック１４の発生につながり、床版１１の損傷拡大の大きな原因となるため、早期に診断して劣化箇所の補修を行うことが極めて重要であり、早急な対応が望まれる。そこで、広範囲に亘る構造部の健全度をアスファルト１２の浮きの観点から未然に評価することが非常に重要となり、本実施形態を通じてその効率化に多大に寄与することとなる。
＜クラック解析＞
【００７９】
図３におけるクラック解析モジュール６３ｂは、図７に示すように床版１１中のクラック１４で反射するクラック反射波ｒ３を解析するための解析アルゴリズムを備える。
【００８０】
クラック１４は、主として鉄筋１３ａ、１３ｂの腐食、膨張に起因している。床版１１の場合はかぶりが少ないので、クラック１４の形態は通常、上層部に位置する鉄筋（この実施形態では縦筋１３ａ）から始まり、その軸方向からみて斜め上方に進行して、図７（ｂ）のようなパターンになる。クラック１４同士がつながったときに、床版１１の剥離に発展する。クラック１４はまた、かぶりが大きい場合等に図８に符号１４ｂで示すごとく垂直に近くなる場合があり、このような垂直クラック１４ｂが発生する他の要因としては、許容応力以上の荷重が掛かった場合や、長期的に繰り返し荷重を受けた場合が挙げられる。
【００８１】
鉄筋腐食の要因が舗装面側から浸透するため、上述したように上側の鉄筋（縦筋；主筋）１３ａが先に腐食するが、更に下側の鉄筋１３ｂも腐食する場合は、図７のクラック１４と同じような形態のクラック１４が下側の鉄筋１３ｂを起点にして図７（ｂ）中紙面に垂直方向にも発生し、縦横に２タイプのクラック１４が入ることになる。
【００８２】
さらに、縦筋１３ａに垂直な方向からみた場合に、図８に示すように斜めにクラック１４ｃが生じることがある。要因としては、躯体に極端なひねり荷重が生じた場合等が挙げられる。また、クラック１４として捉え得る空隙に、初期欠陥（締め固め不足等によるもの）がある。締め固め時に生コンクリートが沈降するが、鉄筋１３ａ、１３ｂが邪魔をするため、締め固め不足に陥り易い。鉄筋のない構造物でも、部分的に締め固め忘れが生じることによって空隙の原因となる。狭隘部、鉄筋の過密部分など、締め固めが十分に施しにくい場所にこの種の空隙が生じるケースが多い。
【００８３】
このように、種々の要因および形態でクラック１４が発生し、発生したクラック１４の箇所で図７（ｃ）左図のようにクラック反射波ｒ３が生じる。そして、クラック１４が大きくなるほど振幅（したがって基本反射波の一次結合係数）が大きくなる。そこで、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて反射波分離手段６２が分離したクラック１４からの反射波である図４のクラック反射波ｃ３ｒ０（ｔ−Ｔ３）を抽出し、そのクラック反射波の大きさｃ３をこのアルゴリズムにおいて離散的なレベル値に変換する。このレベル値が被検値Ｄｏｕｔとして目的別解析モジュール６３からマップ生成手段６５に送られることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にレベル値をプロットし、図９のクラック発生マップＭｃを生成する。マトリクスの右辺及び上辺に付した数字は縦筋及び横筋の番号であり、マトリクスの中に付した数字はレベル値であって、値が大きいほど反射波ｒ３が大きいことを表わしている。
【００８４】
図９において、比較のためにアスファルトを剥がした後の打音検査によりクラック１４が認められた場所が自由曲線（丸）で囲んであるが、反射波ｒ３の大きい部位と打音によるクラック検出位置とがほぼ一致する結果となっている。
【００８５】
なお、このクラック解析モジュール６３ｂに、図３の反射波再分離部６３ｇと連動したより仔細なクラック厚解析アルゴリズムを用いることもできる。
【００８６】
クラックからの反射では、図７（ｃ）右図に示すように、クラックの手前のコンクリート界面で反射する反射波ｒ３１と、クラックを通過した部位においてコンクリート界面で反射する反射波ｒ３２との間に僅かな伝播時間差を生じる。そこで、（２）式の仮説における図４のクラック反射波ｃ３ｒ０（ｔ−Ｔ３）を２反射波ｃ３１ｒ０（ｔ−Ｔ３１）、ｃ３２ｒ０（ｔ−Ｔ３２）に分割して変数とし、反射波分離手段６２において明らかとなった他の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）（ｙ＝１，２，４，５，６）を固定して、反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すとともに、予めクラック１４によって生じる空隙の比誘電率を記憶させておく。そして、このパターンマッチングにより新たに得られる前記２つの反射波ｃ３１ｒ０（ｔ−Ｔ３１）、ｃ３２ｒ０（ｔ−Ｔ３２）の往復伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づくクラック中の電磁波の速度｛電磁波の速度ｖは、伝播媒質の比誘電率をεとして、ｖ＝ｃ／（ε）1/2 、ｃは光速｝を乗じれば、クラック厚を算出することができる。このクラック厚データを被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にクラック厚をプロットし、図９よりも更に厳密なクラック発生マップＭｃを生成する。
【００８７】
なお、通常のクラック１４では、測定ポイントＭＰの直下から１つのクラック反射波が得られるだけであるが、図８に示すような垂直クラック１４ｂ（垂直に近いものを含む）では測定ポイントＭＰの直下から複数のクラック反射波が受信されることもある。そこで、予め（２）式の仮説を７反射波或いはそれ以上のモデルにするか、あるいは反射点が近いことが推定されれば（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて分離された図４のクラック反射波ｃ３ｒ０（ｔ−Ｔ３）を上記手法と同様に複数のクラック反射波ｃ３１ｒ０（ｔ−Ｔ３１）、ｃ３２ｒ０（ｔ−Ｔ３２）、…に分割して、反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すれば、垂直クラック１４ｂの検出も可能となる。
【００８８】
クラック１４はコンクリート構造物の強度低下、損傷の兆しであるため、早期に診断して劣化箇所の補修を行うことが極めて重要である。クラック１４は構造物中に生起するため、高速道路の広範囲に亘ってアスファルト１２を剥がして打音検査を行うには膨大な労力と時間を要するが、破壊せずに（舗装を切削せず）構造部の健全度をクラック発生の有無の観点から評価することが非常に重要となり、本実施形態を通じてその効率化に多大に寄与することとなる。
＜鉄筋の被覆解析＞
【００８９】
図３における鉄筋被覆解析モジュール６３ｃは、図１０に示すような鉄筋の被覆厚ｄ１、ｄ２を解析するための鉄筋被覆量解析アルゴリズムを備える。
【００９０】
鉄筋１３ａ、１３ｂのかぶり、つまり、コンクリート１１の表面と縦筋１３ａや横筋１３ｂとの距離ｄ１、ｄ２は、前者においてはコンクリート１１の上面で反射する反射波ｒ２と鉄筋１３ａで反射する反射波ｒ４との伝播時間差の（１/２）倍に比誘電率に基づくコンクリート１１中の電磁波の速度を乗じたものとなり、後者においてはコンクリート１１の上面で反射する反射波ｒ２と鉄筋１３ｂで反射する反射波ｒ５との伝播時間差の（１/２）倍に比誘電率に基づくコンクリート１１中の電磁波の速度を乗じたものとなる。
【００９１】
そこで、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて反射波分離手段６２が分離したこれらの反射波に対応する図４の反射波ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）、ｃ４ｒ０（ｔ−Ｔ４）、ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）に基づき、鉄筋被覆解析モジュール６３ｃが被覆厚を算出してこれを被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に被覆厚をプロットし、鉄筋被覆マップ（図示省略）を生成する。なお、この被覆厚は、アスファルト表面ａと鉄筋１３ａ、１３ｂとの距離として算出することもできる。
【００９２】
このような鉄筋被覆マップを利用すれば、補修工事等に有効に利用でき、高速道路のメンテナンスの便を格段に向上させることが可能となる。
＜鉄筋の腐食解析＞
【００９３】
図３における鉄筋腐食解析モジュール６３ｄは、図１１に示すように鉄筋１３ａ、１３ｂで反射する反射波ｒ４，ｒ５から腐食部１３ｘを捉えるための解析アルゴリズムを備える。
【００９４】
鉄筋１３ａ、１３ｂが腐食すると、反射波のレベル値が変化する。そこで、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて反射波分離手段６２で得られた反射波のうち図４の鉄筋反射波ｃ４ｒ０（ｔ−Ｔ４）、ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）を抽出し、その振幅（したがって基本反射波の一次結合係数）ｃ４、ｃ５の大きさをこのアルゴリズムにおいて離散的なレベル値に変換する。このレベル値が被検値Ｄｏｕｔとして目的別解析モジュール６３からマップ生成手段６５に送られることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にレベル値をプロットし、図１２に示す鉄筋腐食マップＭｉを生成する。
【００９５】
このマップＭｉによって、腐食位置を特定し、そのレベル値によって鉄筋腐食度を計測することができる。
【００９６】
交差鉄筋は上述のように縦筋１３ａと横筋１３ｂから構成され、（２）式にはこれらが含まれるため、図１２のようにこれら縦筋１３ａや横筋１３ｂに沿って腐食状況が確認できるマップが得られることが予想される。
【００９７】
なお、この鉄筋腐食度解析モジュール６３ｄとして、反射波再分離部６３ｇと連動したより仔細な腐食度解析アルゴリズムを用いることもできる。
【００９８】
例えば鉄筋１３ａが腐食した部分での反射では、図１１（ｂ）に示すように、腐食によって生じる空隙の手前のコンクリートとの界面で反射する縦筋１３ａの反射波ｒ４１と、空隙を通過して鉄筋非腐食部との界面で反射する反射波ｒ４２との合成波が同図（ａ）の縦筋反射波ｒ４となり、両反射波ｒ４１、ｒ４２間にわずかながら伝播時間差を生じる。同様に、横筋１３ｂの反射波ｒ５についても、２つの反射波ｒ５１、ｒ５２の合成波が横筋反射波ｒ５となる。そこで、（２）式の仮説における交差鉄筋１３ａ、１３ｂについての図４に示す反射波ｃ４ｒ０（ｔ−Ｔ４）｛あるいは、ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）｝を各々２つの反射波ｃ４１ｒ０（ｔ−Ｔ４１）、ｃ４２ｒ０（ｔ−Ｔ４２）｛あるは、ｃ５１ｒ０（ｔ−Ｔ５１）、ｃ５２ｒ０（ｔ−Ｔ５２）｝に分割して変数とし、反射波分離手段６２において明らかとなった他の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）を固定して反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すとともに、予め腐食によって生じる空隙の比誘電率を記憶させておく。そして、２つの反射波ｃ４１ｒ０（ｔ−Ｔ４１）、ｃ４２ｒ０（ｔ−Ｔ４２）｛あるは、ｃ５１ｒ０（ｔ−Ｔ５１）、ｃ５２ｒ０（ｔ−Ｔ５２）｝の往復伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づく腐食部の電磁波Ｅの速度を乗じれば、腐食の厚みを算出することができる。そして、この腐食厚を被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイント毎にマップ上の対応する部位に鉄筋腐食度をプロットし、図１２よりも更に厳密な鉄筋腐食マップＭｉを生成する。上記は縦筋１３ａまたは横筋１３ｂについて個別のパターンマッチングを行うことができ、場合によっては１つの鉄筋についてだけの腐食度を算出させることも勿論可能である。
【００９９】
鉄筋の腐食は前述したようにクラック発生、床版の剥離の原因となるほか、何よりもコンクリート構造物の強度低下に直結するため、早期に診断して劣化箇所の補修を行うことが極めて重要である。この場合、鉄筋は構造物中に埋没しているため、高速道路の広範囲に亘ってアスファルトを剥がして検査を行うには膨大な労力と時間を要する。加えて、これまでは鉄筋腐食度を高精度に測る方法がなかった。そこで、破壊せずに（舗装を切削せず）構造部の健全度を鉄筋腐食の観点から評価することが非常に重要となり、本実施形態を通じてその効率化に多大に寄与することとなる。
【０１００】
＜堆水の解析＞
【０１０１】
図３における堆水解析モジュール６３ｅは、図１３に示すような水を含んだアスファルト１２の上下両面における反射波ｒ１、ｒ２から堆水度を解析するための含水率解析アルゴリズムを備える。
【０１０２】
例えば、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて図４の反射波分離手段６２で得られた反射波のうち、アスファルト上面と底面で反射した反射波ｒ１、ｒ２であるｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）、ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）を抽出し、それらの伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づくアスファルト１２中の電磁波の速度を乗じたものが、アスファルト１２の厚み値ｄｘとなる。しかし、アスファルト１２に水が含浸すると、比誘電率εｘがδｘに変化し、アスファルト中を伝播する電磁波Ｅの速度ｃ／√εｘがｃ／√δｘに変化する。そこで、予めアスファルト１２の厚み値ｄｘを与えるとともに、水分含有率とアスファルト中の比誘電率との関係を記憶させておき、上記伝播時間差を計測して、電磁波の速度から比誘電率を割り出せば、伝播時間差のみによって水の含浸率を算出することができる。そして、この含水率を被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に含水率をプロットし、堆水マップＭｗを生成する。以上は、水が電磁波の伝播径路上に均一に堆水していると仮定し、平均値として取り扱うことで、計算を単純化することができる。勿論、水分含有率とアスファルト中の比誘電率との関係を予め与えない場合であっても、水分含有量によって伝播時間差が変化するため、当該伝播時間差のみをもってしても、水分含有率を計測する被検値として有効に取り扱うことができる。
【０１０３】
なお、電磁波の伝播時間差に基づいてアスファルト１２や床版１１の厚み、鉄筋１３ａ、１３ｂのかぶり厚などを算出する場合には、予め各層の比誘電率が明らかでなければならず、逆に、アスファルト１２や床版１１等の水分含有率を算出するためには、予め各層の厚みが明らかでなければならない。すなわち、例えば前者では路面からある程度の深度までは一定の状態（たとえば乾いた状態）にあることが推定されるなど、比誘電率がある程度絞れる状況下に測定を実施する必要があるし、後者では予め厚みが測定済である必要があるなど、各目的別解析モジュール６３（６３ａ〜６３ｆ）は、相互に矛盾なく適用される必要がある。
【０１０４】
実験は行っていないが、図１４は堆水マップＭｗのイメージ図であり、補修を要する箇所を推定することができる。
【０１０５】
以上は、床版の堆水についても全く同様である。
【０１０６】
舗装や床版が堆水しても、コンクリート構造物の劣化進行の大きな要因となるため、これ早期に検出して手当てを施すことが極めて重要となる。
＜塩害の解析＞
【０１０７】
図３における堆水解析モジュール６３ｅは、図１５に示すような塩化物イオンを含んだアスファルト１２の上下両面における反射波ｒ１、ｒ２から塩害度を解析するための含塩率解析アルゴリズムを備える。
【０１０８】
例えば、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて図４の反射波分離手段６２で得られた反射波のうち、アスファルト上面と底面で反射した反射波成分ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）、ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）を抽出し、それらの大きさｃ１、ｃ２から、媒質であるアスファルトを通過することによって生じる電磁波の減衰率を算出することができる。
【０１０９】
塩水中の塩化物イオンの存在によって電磁波速度は影響を受けず、むしろ減衰率に影響を及ぼす場合があることが予測されている。
【０１１０】
そこで、上記の減衰率を被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に減衰率をプロットし、図１６に示す塩害マップＭｓを生成する。以上は、塩化物イオンが電磁波の伝播径路上に均一に分布していると仮定し、平均値として取り扱うことで、計算を単純化することができる。
【０１１１】
減衰率は検査対象物の内部構造や施工条件等によって変化するため、ここで求める減衰率は異なる検査対象物間では比較の難しいものであるが、同一検査対象物における相対的な評価値としては意味があり、減衰率が大きいほど、含塩率が高いと判断することができる。
【０１１２】
実験は行っていないが、図１６は塩害マップＭｓのイメージ図であり、例えば凍結防止剤散布ラインに沿って含塩率の高いデータが得られること等が予想される。
【０１１３】
床版の含塩についても全く同様である。
【０１１４】
高速道路では、冬期の路面凍結防止を目的として、凍結防止材（塩化ナトリウム）を寒冷地では大量に散布している。コンクリート構造物に塩化物イオンが浸透して、鉄筋の腐食（塩害）が生じ、この結果、クラック、剥離、ポットホール等コンクリート構造物の損傷が生じている。
【０１１５】
損傷状況により補修に着手することになるが、経済的に、かつ効率的に補修するには、破壊せずに（舗装を切削せず）構造部の健全度を評価することが非常に重要となり、本実施形態を通じてその効率化に多大に寄与することとなる。
【０１１６】
なお、以上は塩化物イオンの濃度がコンクリート内部で均一であるとの前提の下に算出されるものであるが、厳密には、塩化物イオンの浸透によるコンクリート内部での濃度は一定ではなく、フィックの拡散方程式に従って濃度が分布する。すなわち、塩分は、時間とともにコンクリートに浸透してゆき、深さ方向の塩化物イオン濃度は、（１）コンクリートの供給量（Ｃｏ）、（２）経過年数（ｔ）、（３）浸透のしやすさ（Ｄ）、深さ（Ｘ）により異なる。
舗装のクラックの進展状況、床版の健全度の状況、また床版の調査位置によって、上記（１）、（３）が異なることから平面的な塩化物イオン濃度（供給量）が異なり、更に深さ方向でも塩化物イオン濃度が異なる。
【０１１７】
例えば、コンクリート表面に供給される塩化物イオン濃度を基準にすれば、
Ｃ（ｘ、ｔ）＝Ｃｏ(1-erf(ｘ/(2√(Ｄ・ｔ)))) （４）
で表わされる。ここに、
C(ｘ，ｔ)：深さＸ、経過時間ｔ年の場合の塩化物イオン濃度（ｋｇ/ｍ3）
Ｃ０：コンクリート表面に供給される塩化物イオン濃度（ｋｇ/ｍ3）
Ｘ：コンクリート表面からの深さ（cm）
Ｄ：塩化物イオンの拡散係数（拡散のしやすさ）（cm2/年）
ｔ：経過時間（ｙｅａｒ）
である。
【０１１８】
そして、塩化物濃度が異なれば媒質中を通過する電磁波の減衰率も変化する点、コンクリート表面に供給される塩化物イオンが全てコンクリート中に浸透・拡散するわけではない点などを考慮した上で、電磁波の減衰率を濃度分布と関連づけた関数として上述した塩化物イオン含浸率を算出すれば、より実情に近いマップを生成することも可能でなる。
【０１１９】
既に述べた水分含有量についても、アスファルト表面から水が浸透する場合の分布を考慮した補正を行うことによって、より精度の高い堆水マップを生成する可能性も追求することができる。
＜床版や舗装材が積層構造からなる場合＞
【０１２０】
床版１１や舗装材であるアスファルト１２は、常に全体が均質な媒質であるとは限らない。例えば、時期を異ならせてコンクリートの打設やアスファルトによる舗装が行われている場合には、これらは積層構造となる上に、個々の層は打設や舗装時の材料や作業環境等の相違から、媒質としての性質が異なってくる場合が少なくない。したがって、上述した堆水状況も、各層ごとに把握することがより望ましい。
【０１２１】
そこで、例えば図１７に示すように複数層Ｂ１、Ｂ２の積層構造からなる床版１１に対して上述した堆水解析モジュール６３ｅや塩害解析モジュール６３ｆを適用する際には、層Ｂ１、Ｂ２間で反射する反射波ｒ７に対応して（２）式の仮説に新たに反射波ｃ７ｒ０（ｔ−Ｔ７）を加えた上で、各層の上下両面で反射する反射波（ｒ２、ｒ７）、（ｒ７、ｒ６）に対応した反射波に関する数値データを取得させ、各々の層Ｂ１、Ｂ２毎に媒質中の水分含有率を計測するための被検値を算出させることも有効となる。
【０１２２】
以上は、アスファルト１２が複数層の積層構造からなる場合にも全く同様である。
＜アスファルト表面に対する異変部の解析＞
【０１２３】
さらにまた、以上の手法を用いれば、非破壊検査装置の他の用途として、アスファルト表面に生じている水溜りや凹部等の異変解析も行うこともできる。
【０１２４】
この場合、図３における目的別解析モジュール６３の一つに、同図においては図示しないが、次に述べるようなアスファルト表面解析モジュールを組み込んでおくことが有効となる。
【０１２５】
このアスファルト表面解析モジュールは、アスファルト表面に凹部が存在しその凹部に水溜りが生じた場合にこれを検出する処理手順と、乾燥時にアスファルト表面に存在する凹部を検出する処理手順とを備える。
【０１２６】
先ず、アスファルト表面に図１８（ａ）に示すような凹部Ｚができて水溜りが生じた場合には、アスファルト表面の反射波ｒ１が大きくなる。これは、アスファルトの比誘電率が概ね５〜６であるのに対し、水の比誘電率が８１であるため、（１）式より明らかである。そこで、降雨後に路面を走査し、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて図３および図４に示した反射波分離手段６２が分離したアスファルト１２の表面からの反射波であるアスファルト反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）を抽出し、そのアスファルト反射波ｒ１の大きさｃ１をこのアルゴリズムにおいて離散的なレベル値に変換する。このレベル値が被検値Ｄｏｕｔとして目的別解析モジュール６３からマップ生成手段６５に送られることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にレベル値をプロットし、水溜りに関するアスファルト表面異変部発生マップ（図示省略）を生成することができる。
【０１２７】
この場合、このアスファルト表面解析モジュールとして、反射波再分離部６３ｇと連動したより仔細なアスファルト表面解析アルゴリズムを用いることもできる。
【０１２８】
すなわち、図１８（ｂ）に示すようにアスファルト表面の凹部Ｚに水溜まりが生じると、水面で反射する反射波ｒ１１の近傍において僅かな伝播時間差で凹部Ｚの底面からの反射波ｒ１２が受信される。そこで、（２）式の仮説における図４のアスファルト反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）を２反射波ｃ１１ｒ０（ｔ−Ｔ１１）、ｃ１２ｒ０（ｔ−Ｔ１２）に分割して変数とし、反射波分離手段６２において明らかとなった他の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）（ｙ＝２，３、４，５，６）を固定して、反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すとともに、異変部の媒質である水等の比誘電率を記憶させておく。そして、新たに得られる前記２つの反射波ｃ１１ｒ０（ｔ−Ｔ１１）、ｃ１２ｒ０（ｔ−Ｔ１２）の往復伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づく異変部中の電磁波の速度｛電磁波の速度ｖは、伝播媒質の比誘電率をεとして、ｖ＝ｃ／（ε）1/2 、ｃは光速｝を乗じれば、異変部である水溜りの厚みあるいは凹部の厚みを算出することができる。そして、この水溜り厚データを被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に水溜り厚（凹部の深さ）をプロットし、水溜りあるいは凹部に関するアスファルト表面異変部発生マップを生成することができる（図示省略）。
【０１２９】
一方、乾燥時（天気が良く水溜り等が生じていない日）においても、アスファルト１２の表面に存在する凹部Ｚの検出が可能である。すなわち、この場合のアスファルト表面からの反射波は、図１８（ｃ）に示すように凹部における反射波ｒ１２の伝播時間Ｔ１２の方が正常なアスファルト表面における反射波ｒ１１の伝播時間Ｔ１１よりも大きくなる。そこで、これらの往復伝播時間差の（１/２）倍に、空中での電磁波の速度｛電磁波の速度ｖは、伝播媒質の比誘電率をεとして、ｖ＝ｃ／（ε）1/2 、ｃは光速｝を乗じれば、異変部である凹部の厚みを算出することができる。そして、この凹部厚データを被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に凹部厚（深さ）をプロットし、凹部Ｚに関するアスファルト表面異変部発生マップを生成することができる（図示省略）。
【０１３０】
なお、最後に付言すると、本実施形態の早期診断により適切な対応が可能となるものに、ポットホールが挙げられる。ポットホールとは、何らかの原因により、舗装の表面部分が円形状に剥がれ、または沈下してくぼみができる現象を言い、以下の要因が考えられる。
１）円形状に表層部が剥がれるケース
ａ）何らかの原因により１本ひび割れから亀甲状に拡大し、表面の舗装が飛び出して、円形状の穴ができる場合。ひび割れから亀甲状への進展（拡大）は雨水がひび割れに浸透した場合に起こり易く、短時間でポットホールに進展する。一般的にはコンクリート構造物の表層部に損傷が発生するが、基層、路盤の損傷が原因により生じるポットホールも珍しくない。
ｂ）舗装厚さが不足、又は舗装耐力が不足していることにより、交通荷重で舗装面が沈下し、舗装にひび割れが発生、更に雨水などが浸透して、くぼみが大きくなる場合、又はくぼみと合わせて、舗装体が細分化（破砕）し、通過交通で路面に散らばり、くぼみが深くなる場合、ポットホールに至る。
ｃ）土工部においても、舗装の下になる路床の耐力不足から、舗装全体が沈下・変状・クラック発生して、表層部或いは基層部も含んで、通過交通により表面の舗装が砕け、飛び散って、ポットホールに至るケースがある。
ｄ）舗装のクラックから劣化因子が浸透し、橋梁床版の劣化が生じ、舗装にクラックが生じて、ポットホールに進展する。
ｅ）舗装面に油などが落ち、舗装がカットバック（アスファルトで固められている舗装合材が油が原因によりバラバラになる現象：固結力を失った状況）し、舗装が飛び散る現象によりポットホールに至る場合もある。
２）沈下してくぼみができる場合
舗装厚さ不足、又は耐力が不足していることが原因となり、舗装面が沈下する場合で、上記１）に示す、ポットホールの前段とも言える状況である。
【０１３１】
放置しておくと、ひび割れに雨水が入り、舗装体が細分化され、細分化された材料が舗装面にちらばり、ポットホールの拡大が生じる。上記１）ｂ）に同じである。
【０１３２】
上記いずれの場合も、水が介入するとポットホールへと進展するスピードは速く、水の浸透を防ぐことが予防保全の大前提となる。よって、本実施形態による空隙の発見、堆水状態の発見等は、このようなポットホールの発生を未然に防ぐ意味においても極めて有用なものとなり得る。
【０１３３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【０１３４】
例えば、最適化手法は必ずしも上記（２）式のパターンマッチング及びその評価関数に限られず、速度向上のために適した他の類似性判断手法があれば、そのアルゴリズムを有効に採用することができる。
【０１３５】
また、上記実施形態は高速道路を適用対象としたが、高速道路以外の道路等にも同様に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査モデルを示す概略図。
【図２】同実施形態に非破壊検査に使用する車両、装置及びシステムを示す図。
【図３】同実施形態の非破壊検査装置の機能構成及びハードウェア資源を示すブロック図。
【図４】同実施形態の反射波分離手段及び反射波再分離部の機能説明図。
【図５】同実施形態におけるアスファルト浮遊解析の説明図。
【図６】同実施形態において生成されるアスファルト浮遊マップを示す図。
【図７】同実施形態におけるクラック解析の説明図。
【図８】同実施形態におけるクラック解析の説明図。
【図９】同実施形態において生成されるクラックマップを示す図。
【図１０】同実施形態における鉄筋被覆解析の説明図。
【図１１】同実施形態における鉄筋腐食解析の説明図。
【図１２】同実施形態において生成される鉄筋腐食マップを示す図。
【図１３】同実施形態における堆水解析の説明図。
【図１４】同実施形態において生成される堆水マップを示す図。
【図１５】同実施形態における塩害解析の説明図。
【図１６】同実施形態において生成される塩害マップを示す図。
【図１７】同実施形態における堆水や塩害のより詳細な解析手法を示す図。
【図１８】同実施形態におけるアスファルト表面異変解析の説明図。
【符号の説明】
【０１３７】
３…電磁波探査手段（電磁波レーダ）
４…位置情報取得手段
５…非破壊検査用車両
６…非破壊検査装置
７…記憶手段
５１…車両本体
６１…データ受付手段
６２…反射波分離手段
６３ａ…目的別解析モジュール（アスファルト浮遊解析モジュール）
６３ｂ…目的別解析モジュール（クラック解析モジュール）
６３ｃ…目的別解析モジュール（鉄筋被覆解析モジュール）
６３ｄ…目的別解析モジュール（鉄筋腐食解析モジュール）
６３ｅ…目的別解析モジュール（堆水解析モジュール）
６３ｆ…目的別解析モジュール（塩害解析モジュール）
６３ｇ…反射波再分離部
６４…設定入力手段
６５…マップ生成手段
Ｅ…電磁波
ＭＰ…計測ポイント
ｒ（ｔ）、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４，ｒ５、ｒ６…反射波
ｒｐ（ｔ）…予測信号波形
ｒ０（ｔ）…基本反射波
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速道路や各種の一般道路の健全度診断等に特に好適に利用される非破壊検査装置、非破壊検査システム及び非破壊検査用車両等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のコンクリート構造物の非破壊検査方法として、本発明者は特許文献１、２等において、コンクリート構造物の表面に対向して設けた送信アンテナから電磁波を前記コンクリート構造物に向けて発信し、前記コンクリート構造物の内部に存在する媒質非連続箇所で反射した電磁波を前記コンクリート構造物の表面に対向して設けた受信アンテナで受波信号として検出することによりコンクリート構造物の内部構造を検査する検査方法を開示した。
【０００３】
この方法は、取得した時系列の反射波データに対して、解析ソフトを適用することにより、前記コンクリート構造物の内部の一つ以上の前記媒質非連続箇所で反射した電磁波の反射波から形成される前記受波信号の波形（受信信号波形）と、前記コンクリート構造物の内部の一つ以上の前記媒質非連続箇所の存在から理論的及び／又は実験的に予測される予測受波信号の波形（予測信号波形）とのパターンマッチングを行い、前記媒質非連続箇所を検出するものである。
【０００４】
ここに言う媒質非連続箇所には、具体的には舗装材と床版との界面のほか、鉄骨、鉄筋、異物、クラック、空隙等が存在する部位における周辺媒質との界面を想定しており、コンクリート構造物中にこれらの媒質非連続箇所が存在すると、電磁波はこれらの媒質非連続箇所で反射する。従って、媒質非連続箇所がコンクリート構造物中に種々の状態で存在するとの仮説の下に作成した予測信号波形と、実際に受信アンテナで受信した受信信号波形とのパターンマッチングを図り、パターンマッチングが最も良好になる予測信号波形を求めると、この予測信号波形を与える媒質非連続箇所の状態が、現実のコンクリート構造物中に生起している媒質非連続箇所の状態であると判断することができる。
【０００５】
したがって、鉄骨、鉄筋、異物、クラック、穴等がコンクリート構造物中に存在することで媒質非連続箇所が生じている場合、これらの位置の計測を、旧来の打音検査方法等に比べて遥かに短時間で高信頼度の下に高精度に行うことが可能となる。更に、媒質非連続箇所が深さ方向に複数箇所存在しても、各媒質非連続箇所を個別に検出して、それぞれの位置を計測することが可能である。
【特許文献１】特開２００３−２０７４６３号公報
【特許文献２】特開２００８−３９４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、電磁波を用いた非破壊検査手法は、旧来の検査方法と比べて効率、信頼性、精度の面で飛躍的な進歩をもたらす可能性を秘めたものである。とは言え、いくつかの仮説に基づくパターンマッチングからコンクリート内部状況の診断項目全ての一覧を得る過程は、厳格な計算に基づくほど計算処理量を大幅に増加させる。コンピュータのハードウェア資源の性能を向上させ、或いはパターンマッチングのアルゴリズム自体に改良を重ねれば、精度を損なわずに検査のリアルタイム性を追求する可能性は勿論あるが、比較的手近な手法を通じて、検査精度と検査スピードとの両立を図るための実用的な手法を検討することも極めて重要である。
【０００７】
加えて、複数の媒質を通過して受信される受信波の伝播時間や一次結合係数には多くの情報が重畳しており、予測信号波形の立て方、マッチングの結果得られる一次結合係数や伝播時間の解釈の仕方次第で、いかようにも取り扱えるものである。したがって、検査対象であるコンクリート構造物の内部構造や特質を踏まえた明確なアプローチを欠けば、実状とかけ離れた結論が導き出され、いかに優れた検査方法と言えども、得られるデータは意味をなさなくなる場合もある。
【０００８】
特に、高速道路や一般道路の保守点検等においては、長距離に亘る路面を形成するコンクリート構造物の劣化状況を舗装を剥がさずに短時間にデータ収集して早期に診断できることが重要であり、このような目的に合致して的確で高効率の検査を可能にする具体的な検査装置、検査システム作りが希求される。
【０００９】
本発明は、このような着眼に立ち、実施に向けて非破壊検査の合理性および具体的妥当性を追求するとともに、目的に応じた解析手法の確立、並びに検査精度とスピードの両立を図った、実用的な非破壊検査装置、非破壊検査システム及び非破壊検査車両等を新たに提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１１】
すなわち、本発明の非破壊検査装置は、検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データを受け付けるデータ受付手段と、受け付けた前記反射波データと仮説に基づき複数の基本反射波を時間的にずらして一次結合した予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データを複数の基本反射波に分離する反射波分離手段と、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから前記検査項目に係る所定の被検値を算出する一又は複数の目的別解析モジュールと、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力手段とを具備し、この設定入力手段において受け付けた検査項目に対応する前記特定の目的別解析モジュールを起動させて、当該検査項目に関連する基本反射波に基づく被検値の算出を行わせるようにしていることを特徴とする
【００１２】
このように構成すると、設定入力手段において特定の検査項目の設定・入力があった場合に、対応する目的別解析モジュールが起動して、反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち関連する基本反射波の伝播時間や一次結合係数から特定の検査項目に係る被検値を算出するので、目的別解析モジュールのアルゴリズムが目的ごとの計算負荷の少ない簡素なものでよく、被検値の算出に要する時間は主として反射波分離手段および特定の目的別解析モジュールの作動時間を加えたもので足る。しかも、引き続き他の目的別解析モジュールが起動する場合には、既に実行した反射波分離手段の分離結果が利用可能であるため、計算負荷は激減する。このように、共通の反射波分離プロセスを経た後に、目的・用途に合致するアルゴリズムごとの目的別解析モジュールを起動させるので、短時間で効率の良い検査を適宜必要に応じて行うことが可能となる。
【００１３】
より高精度の検査等を可能にするためには、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波以外の基本反射波に係る伝播時間や一次結合係数等の数値データを固定した状態で、当該特定の検査項目に関連する基本反射波を更に細分化してその数、伝播時間、一次結合係数を変数とする予測信号波形と実際の反射波データとの間で再度パターンマッチングを行う反射波再分離部をさらに備え、この反射波再分離部で再分離した基本反射波の数値データに基づき前記目的別解析モジュールに更に詳細な被検値の算出を実行させるようにしていることが望ましい。
【００１４】
すなわち、反射波分離手段で分離した基本反射波を更に詳細に解析する場合や、反射波分離手段で分離した基本反射波の伝播時間や一次結合係数をそのまま利用できない場合には、他の基本反射波に対しては既に得られた伝播時間や一次結合係数を固定した状態で、反射波再分離部が新たな仮説に基づき特定の検査項目に関連する基本反射波を再分離するので、局所的あるいは限定的なパターンマッチングを通じて特定の検査項目に関するより精度の高い被検値を有効に算出することができる。この場合、変数が減り、計算負荷が激減するため、計算プロセスの増加が処理スピードに及ぼす影響はわずかで済む。
【００１５】
目的別解析モジュールの好ましい実施の態様としては、以下のようなものが挙げられる。
【００１６】
舗装材と床版との界面付近に生じる浮遊を捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又は浮遊部分に生じる空隙における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて舗装材の浮きに関する所定の被検値を算出するように構成されたアスファルト浮遊解析モジュール。
【００１７】
コンクリート構造物中に生じるクラックを捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又はクラック内部における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいてクラックに関する所定の被検値を算出するように構成されたクラック解析モジュール。
【００１８】
コンクリート構造物中の鉄筋の深さ方向の位置を捉えるために必要な二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、鉄筋上にかぶっている媒質の比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて鉄筋上の媒質の被覆に関する所定の被検値を算出するように構成された鉄筋被覆解析モジュール。
【００１９】
コンクリート構造物中に存する交差鉄筋を構成する縦筋および横筋からの反射波に対応する基本反射波を異なる波形として取り扱うものであって、それらの鉄筋の各々の腐食を捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを各々の鉄筋について取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又は腐食部における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて各々の鉄筋の腐食に関する所定の被検値を同時に算出するように構成された鉄筋腐食解析モジュール。
【００２０】
特定の媒質の上下両面で反射する二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該二以上の基本反射波の前記媒質における伝播時間差に基づいて少なくとも媒質中の水分含有率を計測するために必要な被検値を算出するように構成された堆水解析モジュール。
【００２１】
特定の媒質の上下両面で反射する二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該二以上の基本反射波の大きさに基づき、特定の基本反射波が特定の媒質を通過したときの電磁波の減衰率を、当該媒質中の塩化物イオン含浸率を相対評価するための被検値として算出するように構成された塩害解析モジュール。
【００２２】
これらにおいて、特定の媒質が床版又は舗装材であって、内部が性質の異なる複数の床版層又はアスファルト層の積層構造からなる場合に、前記目的別解析モジュールに、各層ごとに上下両面で反射する基本反射波に関する数値データを取得させ、各々の層毎の被検値を算出させるように構成している堆水解析モジュール又は塩害解析モジュール。
【００２３】
特定の媒質が鉄筋を内有する床版である場合に、当該床版が鉄筋によって床版上面から鉄筋までの区画、鉄筋から床版底面までの区画の２つに分割されているとみなして、各区画ごとに上下両面で反射する基本反射波に関する数値データを取得し、各々の区画毎の被検値を算出するように構成された上記の堆水解析モジュール又は塩害解析モジュール。
【００２４】
事後的に検査位置とデータとの関連づけを容易とするためには、データ受付手段が、反射波データに関連づけられた検査位置特定情報を同時に受け付けるものであり、算出した被検値を検査位置特定情報に基づきマップ化するマップ生成手段を更に具備していることが望ましい。
【００２５】
このように構成すると、被検値が検査位置特定情報に基づきマップ生成手段によってマップ化され、異常場所をマップ上で確認できるので、必ずしも反射波データを取得した場所において解析を行う必要はない。したがって、特定の被検値に対して現場で粗いスクリーニングを行い、必要に応じてスポット的に詳しい追加検査を実施するなど、効率的な運用を図ることが可能になる。
【００２６】
特に好ましくは、データ受付手段が、２次元方向にマトリクス状の複数の計測ポイントで得られる反射波データを受け付け、マップ生成手段が各計測ポイント毎の被検値を２次元マップ上にプロットするものであることが有用である。
【００２７】
迅速にデータを取得するとともに、随時随所における解析の機会を得るためには、検査対象となるコンクリート構造物の舗装表面に対し電磁波を照射することによって反射波データを取得する電磁波探査手段と、電磁波探査した測定ポイントに関する検査位置特定情報を取得する位置情報取得手段と、これらの反射波データ及び検査位置特定情報を関連づけて記憶する記憶手段とを非破壊検査車両に搭載するとともに、この記憶手段に記憶した反射波データ及び検査位置特定情報を上記何れかに記載の非破壊検査装置にデータ入力して非破壊検査を行うように非破壊検査システムを構築することが望ましい。
【００２８】
このようにすれば、非破壊検査車両を走行させてデータを取得し、必要な時にいつでも非破壊検査装置によるデータ解析を行うことが可能になる。
【００２９】
リアルタイムの検査を可能にするためには、検査対象となるコンクリート構造物の舗装表面に照射することによって反射波データを取得する電磁波探査手段と、電磁波探査した測定ポイントに関する検査位置特定情報を取得する位置情報取得手段とを、上記何れかに記載の非破壊検査装置とともに車両本体に搭載し、前記電磁波探査手段からの反射波データ及び前記位置情報取得手段からの検査位置特定情報を前記非破壊検査装置のデータ受付手段に入力するように非破壊検査用車両を構成することが望ましい。
【００３０】
このようにすれば、走行によってデータを取得し、車両にて非破壊検査装置によるデータ解析を即座に行うことで、現場にて速やかな修復等に対応することが可能になる。
【００３１】
なお、上記の非破壊検査装置を簡易に利用する上で、以下のようなプログラムが有効となる。
【００３２】
コンピュータに読み込まれることによって、上記何れかに記載の非破壊検査装置を構成する反射波分離手段として少なくとも機能するプログラム。
【００３３】
コンピュータに読み込まれることによって、上記何れかに記載の非破壊検査装置を構成する反射波分離手段及び反射波再分離部として少なくとも機能するプログラム。
【００３４】
コンピュータに読み込まれることによって、上記何れかに記載のプログラムと関連づけられて目的別解析モジュールとして機能するプログラム。
【００３５】
以上に述べた非破壊検査装置や非破壊検査システム等に具現される本発明の非破壊検査方法は、検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データを受け付けるデータ受付ステップと、受け付けた前記反射波データと仮説に基づく予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データを複数の基本反射波に分離する反射波分離ステップと、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力受付ステップと、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち受け付けた検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから前記検査項目に係る所定の被検値を算出する目的別解析ステップとを具備してなることを特徴とする。
【００３６】
この場合、上記と同様の理由で、前記反射波分離ステップによって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波以外の基本反射波に係る伝播時間や一次結合係数等の数値データを固定した状態で、当該特定の検査項目に関連する基本反射波を更に細分化してその数、伝播時間、一次結合係数を変数とする予測信号波形と実際の反射波データとの間で再度パターンマッチングを行う反射波再分離ステップをさらに備え、この反射波再分離ステップで再分離した基本反射波の数値データに基づき前記目的別解析ステップで更に詳細な被検値の算出を行う方法を採用することが望ましい。
【００３７】
更に、データ受付ステップにおいて、反射波データに関連づけられた検査位置特定情報を同時に受け付けることにより、目的別解析ステップで算出した被検値に対し更に検査位置特定情報に基づいてマップ化するマップ生成ステップを具備しておくことが実用上、極めて有用な手法となり得る。
【発明の効果】
【００３８】
本発明は、以上説明した構成であるから、現場における電磁波探査と、得られる反射波データに対する種々の角度からの解析とを、効率良く両立させつつ、コンクリート構造物に対する健全度の検査を、対象部位を破壊することなく、高精度、高信頼性の下に行うことができる。このため、広範囲に亘って存在し、その破損や老朽化を未然に防止するために早期の診断が要求される高速道路や一般道路等に対して、多大な費用や時間、人的労力、高度の熟練を要さずに、簡易にして確実な健全度チェックを行うことを可能にする極めて有用なものとなり得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００４０】
最初に、電磁波を用いた非破壊検査についての前提となる解析手法を述べた上で、本実施形態に係る非破壊検査装置の構成及び適用例に言及する。
（前提となる解析手法）
【００４１】
図１は、検査対象となるコンクリート構造物たる高速道路と電磁波探査手段たる電磁波レーダ３との関係を示している。高速道路の場合、コンクリート製の床版１１及びアスファルト製の舗装材１２の層からなり、コンクリート中には鉄筋１３ａ，１３ｂが配筋されるなど、複数の異なる媒質からなっている。電磁波は媒質非連続箇所で反射するが、コンクリート構造物中には、劣化に伴ってクラック１４が生じたり、アスファルトに浮き１５が生じる場合があり、厚みの違いはあるにせよ、これらは共にコンクリート中に空隙部を形成して、反射波の大きさや極性等を変化させる。そこで、送信器３１及び受信器３２からなる電磁波レーダ３を用いてコンクリート構造物に対し表面から電磁波Ｅを照射し、媒質非連続箇所において生じる反射波を受信して解析を行う。
【００４２】
高速道路のような一般的なコンクリート構造物は、交叉鉄筋を含む床版上にアスファルトが敷設されているため、当面の反射波としては、図１に示すように、アスファルト１２の表面からの反射波ｒ１、アスファルト１２の底面と床版（コンクリート）１１の上面との界面からの反射波ｒ２、クラック１４からの反射波ｒ３、交差鉄筋構造を構成する縦筋１３ａおよび横筋１３ｂからの２反射波ｒ４、ｒ５、床版１１の底面からの反射波ｒ６の６反射波を考えておけば十分である。ｒｓ（ｔ）は送信器３１から受信器３２に直接伝播する波である。図１（ａ）は電磁波レーダを紙面左から右に向かって走査する様子を示し、また同図（ｂ）は電磁波レーダを紙面に垂直な方向に走査する様子を示している。
【００４３】
まず、電磁波Ｅの伝播に際し、異なる媒質の境界面での反射係数、透過係数は次式（１）によって与えられる。
【数１】
【００４４】
ここに、ε１、ε２はそれぞれ入射前後の媒質の比誘電率である。したがって、透過係数は常に正となるが、反射係数は、２つの媒質の比誘電率に応じて正負いずれの値をも取り得ることになる。
【００４５】
このように、電磁波レーダ３の受信器３２で受信される検査対象内の各部位からの反射波の大きさ、伝播時間および位相は、伝播径路の長さおよびどのような媒質境界面で反射あるいは透過を繰り返して来たかによって異なる。したがって、受波信号波形ｒ（ｔ）は、上述した６反射を想定した場合に、ｒ０（ｔ）を基本反射波形として次式（２）のような予測信号波形ｒｐ（ｔ）としてモデル化できる。
ｒｐ（ｔ）＝ｒｓ（ｔ）＋ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）＋ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）＋…＋ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）＋ｃ６ｒ０（ｔ−Ｔ６） （２）
【００４６】
ここに基本反射波形は紡錘型振動波形であって、（２）式において便宜上全てｒ０（ｔ）で表しており、以下の説明においても同様の表現を用いているが、実際には反射する対象全てについて基本反射波形が同一というわけではない。例えば、鉄筋で反射する反射波と、それ以外の部位で反射する反射波とでは波形が異なり、少なくとも２種類の波形タイプが存する。鉄筋が交差鉄筋である場合には、更に電磁波による走査方向に延びる縦筋１３ａと、当該走査方向と直交する方向に延びる横筋１３ｂとでも基本反射波形が異なるため、計３種類の波形タイプとなる。また、（２）式において、Ｔ１，Ｔ２，…は検査対象内の各反射面（境界面）からの第１反射波が到達する時刻（すなわち往復伝播時間）を表す。この場合、電磁波の送信時刻はゼロとし、各境界面からの第２、第３反射波は第１反射波に比し小さいため、無視できるとしている。なお、ｒｓ（ｔ）は送信器３１から受信器３２に直接伝播する波であり、これは別途実験等によって求めることができるため、以下の取り扱いにおいては省略している。
【００４７】
（２）式の一次結合係数ｃ１、ｃ２、…は、当該基本反射波の伝播過程に関わる反射係数、透過係数および（電波径路に関わる）減衰係数の積で与えられるため、それらの大きさおよび符号は、電磁波レーダ３の直下の異常に関する情報を含んでいることになる。
【００４８】
信号伝播モデルに基づく異常診断に際しては、（２）式のように基本反射波形ｒ０（ｔ）を時間的にずらして一次結合した予測信号波形ｒｐ（ｔ）と、実際の受波信号波形ｒ（ｔ）との最適パターンマッチングを図り、基本反射波の伝播時間｛Ｔ１，Ｔ２，…｝および一次結合係数｛ｃ１、ｃ２、…｝を求める。最適パターンマッチングの評価関数としては、次式（３）等を利用することができる。そして、予測信号波形ｒｐ（ｔ）の一次結合係数の大きさや極性に基づき、検査対象に異常が存するか否、或いはその異常の程度を判断することができる。
【数２】
【００４９】
ここで、θは実波形ｒ（ｔ）と予測信号波形ｒｐ（ｔ）との幾何学的角度であり、２つの波形のパターンマッチング度を表わす。ここに、（・，・）および
【数３】
はそれぞれヒルベルト空間の内積およびノルムである。
【００５０】
このθを最小にする伝播時間｛Ｔ１，Ｔ２，…｝および一次結合係数｛ｃ１、ｃ２、…｝により、クラックかアスファルトの浮きか等の異常の形態と共に、それらの深度・厚みが求められる。つまり、一次結合係数｛ｃｉ｝（ｉ＝１，２，…）の符号や大きさにより異常の形態が、また伝播時間｛Ｔｉ｝によりアスファルトの厚さやクラックの深度などが求まる。深度および厚みを求めるためには、伝播時間｛Ｔｉ｝と各媒質内の電磁波速度ｃ／√ε（ｃ：光速、ε：比誘電率）を用いて異常部等の深度とアスファルト厚を求めることになる。なお、最適化に当たって｛ｃｉ｝および｛Ｔｉ｝を全て変数にとれば、局所解に陥る危険性があるだけでなく、計算にかなりの時間がかかるので、｛Ｔｉ｝については探索を数値的に行うものの、｛ｃｉ｝については解析解を利用する。
【００５１】
以上のようにして異常検出が行われるが、クラックに関しては、実際問題、深さ方向に１個ある場合を考えておけば充分である。従って、（２）式の信号伝播モデルは、一般的な仮説としては、前述した６反射ｒ１〜ｒ６に対応するモデルを想定すればよく、適宜必要に応じて、更に想定する反射波を増やせばよい。このように、かかる信号伝播モデルは、検査目的であるコンクリート構造物に想定される内部構造の特異性や、実施しようとする検査項目等によって、抽出を必要とする反射波の種類や数に応じた適切な仮説を立て、その仮説の下にパターンマッチングを行うようにすればよい。
【００５２】
ここに、深部の異常を探索する場合は、異常箇所からの反射信号が小さくなるので、実際の受波信号と（２）式によるモデルに基づく予測受波信号の両者に指数関数形のＳＴＣゲインを乗じ、このゲインを乗じた後の２信号に対し（３）式によるパターンマッチングを行うことが有効となる。
【００５３】
上記において、計算時間を短縮化するために、まず反射波の大きいものに対する２パラメータを最適化し、次に、これを固定し、残りの３パラメータを最適化する、いわゆる逐次最適化手法を採用することも有効である。ただし、これにより計算時間の大幅な短縮化は可能となるものの、同時最適化でないため、真に最適なパラメータを求めるものではない。従って、上記の方法により求めた準最適解を初期値に、改めて全変数により同時最適化を行えばよい。これにより、最初から全変数で同時最適化するものに比べれば大幅に計算時間は低減化する。
【００５４】
アルゴリズムの改善等により高い計算処理能力が見込まれる場合は、基本的な解析手法の考え方は全く変えずに、各反射波の伝播時間の数値解法（最適化）を、リアルタイム性を損なうことなく、より厳密化することができる。この場合には、同時最適化を実現する厳密な最適化手法を採用する。
【００５５】
また、特許文献２においては、直交交差鉄筋からの強い反射波の影響を低減することと最適パラメータの数を減らすことの２つの理由により、鉄筋ピッチの５０％の区画での受波信号を平均する前処理を実行しているが、本実施形態では実用的な車載型を追求するために、各測定ポイント毎に最適化を実行する。
（本実施形態における非破壊検査装置の具体的な目的）
【００５６】
高速道路における保守点検等の運用においては、長距離に亘る路面を形成するコンクリート構造物の劣化状況を舗装を剥がさずに短時間にデータ収集して早期に診断できることが求められる。そして、上記基本的な解析方法の具現化にあたっては、極度の劣化、損傷等に至る手前での適切な健全度診断、そのために望ましい検査項目の特定、現場作業の迅速性および解析精度の両立が図れるシステム構築等が望まれる。
【００５７】
本実施形態では、このような観点に基づいて、相互に強い因果関係があり、アスファルトの上から道路の劣化の前兆を捉えて早期に対処する上で有効となるアスファルトの浮き、クラックの厚み、鉄筋のかぶり、鉄筋の腐食度、堆水度、塩害度等に着目し、現場でこれらの検査項目に関する必要なデータを短時間で大量採取するとともに、リアルタイムで若しくは必要に応じ事後的に所望の被検値に関するデータを抽出することで、道路の健全度を早期診断し、また、マップ化しておくことによって、必要であればいつでも更にスポット的な再検査に利用できるようにしたシステムを構築することを目的とする。
＜装置構成＞
【００５８】
そこで、この実施形態は、図２に示すように、電磁波探査手段である電磁波レーダ３及び位置情報取得手段４を非破壊検査車両５の車両本体５１に搭載し、調査区画を走行して調査対象部位を電磁波レーダ３によって走査し、時系列の反射波データＤを検査位置特定情報Ｓとともに非破壊検査装置６に入力してデータ処理を行う。この非破壊検査装置６は車両本体５１に搭載してもよいし、リアルタイムの計算処理能力に限界がある場合等にはＲＡＭやＨＤＤ、フラッシュメモリ等の適宜の記憶媒体を利用した記憶手段７を車両本体５１に搭載して反射波データＤ及び検査位置特定情報Ｓを記憶手段７に記憶し、事後的に非破壊検査装置６において処理してもよい。
【００５９】
非破壊検査車両５は、手押し車などの小型の形態のものでもよいが、ここでは車両本体５１が通常の乗用車もしくはそれ以上の車幅を有し、ライン方向（図２における矢印Ｌ方向）に複数に対をなす送信器３１及び受信器３２を備えた電磁波レーダ３を搭載して、前記ラインＬと直交する走査方向（Ｖ方向）に走行しながら２次元方向にマトリクス状の複数の計測ポイントＭＰ毎に反射波ｒ（ｔ）を取得する。図１、図５、図７、図８、図１０、図１１、図１３、図１５においては、簡略化のために１対の送信器３１及び受信器３２のみを表しているが、これらは車幅方向に複数対備わるものである。電磁波レーダ３は、コンクリート構造物の表面に対向して設けた複数の送信器３１から電磁波Ｅをコンクリート構造物に向けて発信し、コンクリート構造物の表面および内部に存在する媒質非連続箇所で反射した反射波ｒ（ｔ）をコンクリート構造物の表面に対向して設けた前記送信器３１と対をなす受信器３２で受信して増幅する。この受信反射波ｒ（ｔ）に対しては、Ａ／Ｄ変換等の必要な信号処理が施される。既存の電磁波レーダはその殆どがＢモード（濃淡画像）を出力する機能に留まるものであるが、本実施形態で用いる電磁波レーダは時系列の波形データを数値として出力する機能を備える。
【００６０】
位置情報取得手段４は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などと連携して、電磁波によって探査した計測ポイントＭＰ毎に検査位置特定情報Ｓを取得する。「計測ポイントＭＰ毎の検査位置特定情報Ｓの取得」には、周辺位置情報を含んで計測ポイントＭＰの位置情報を間欠的もしくは連続的に取得する態様も含まれ、例えば、位置情報取得手段４が路面を撮影する撮像機等である場合が挙げられる。この検査位置特定情報Ｓは、探査の結果得られる各計測ポイントＭＰ毎の反射波データＤと関連づけて非破壊検査装置６に入力され、または記憶手段７に記憶される。
【００６１】
一方、非破壊検査装置６は、図３（ａ）に示すように、データ受付手段６１、反射波分離手段６２、目的別解析モジュール６３、反射波再分離部６３ｇ、設定入力手段６４、マップ生成手段６５および制御手段６６を備える。
【００６２】
データ受付手段６１は、反射波データＤ（例えば６反射波）、及びこれに関連づけられた検査対象部位を特定するための検査位置特定情報Ｐの入力を受け付ける。
【００６３】
反射波分離手段６２は、図４に示すように、受け付けた前記反射波データＤ（ｒ（ｔ））と、設定入力手段６４を通じて設定される予測信号波形ｒｐ（ｔ）とから、当該予測信号波形ｒｐ（ｔ）を構成する基本反射波ｃｉｒ０（ｔ−Ｔｉ）（ｉ＝１，２，…，６）を分離する。この実施形態における基本的な仮説に基づく予測信号波形ｒｐ（ｔ）は前述した反射波ｒ１、ｒ２、…、ｒ６に対応する６反射波モデル、すなわち、アスファルト１２の表面からの反射波ｒ１に対応したアスファルト表面反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）、アスファルト１２の底面と床版（コンクリート）１１の上面との界面からの反射波ｒ２に対応したアスファルト底面反射波ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）、クラック１４からの反射波ｒ３に対応したクラック反射波ｃ３ｒ０（ｔ−Ｔ３）、交差鉄筋構造を構成する縦筋１３ａおよび横筋１３ｂからの反射波ｒ４、ｒ５に対応した縦筋反射波ｃ４ｒ０（ｔ−Ｔ４）および横筋反射波ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）、床版１１の底面からの反射波ｒ６に対応した床版底面反射波ｃ６ｒ０（ｔ−Ｔ６）の６反射波である。勿論、適宜必要に応じて想定する基本反射波は増減される。
【００６４】
図３（ａ）に示す目的別解析モジュール６３（６３ａ〜６３ｆ）は、分離した反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）、ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）…の伝播時間｛Ｔｉ｝や振幅｛ｃｉ｝等の数値データのうち適宜のデータを取り込んで特定の検査項目に係る所定の被検値Ｄｏｕｔを算出するために必要なアルゴリズムを備える。この実施形態における目的別解析モジュールとしては、検査項目であるアスファルトの浮きを検査するためのアスファルト浮遊解析モジュール６３ａ、検査項目であるクラックを検査するためのクラック解析モジュール６３ｂ、検査項目である鉄筋の被覆厚を検査するための鉄筋被覆解析モジュール６３ｃ、検査項目である鉄筋の劣化を検査するための鉄筋腐食解析モジュール６３ｄ、検査項目である水の含浸を検査するための堆水解析モジュール６３ｅ、検査項目である塩化物イオンの含浸を検査するための含塩解析モジュール６３ｆ等である。
【００６５】
これらの解析モジュール６３ａ〜６３ｆは、反射波分離手段６２によって分離された反射波についての演算結果をそのまま利用してもよいが、検査目的に関連する項目に関してより高精度の被検値Ｄｏｕｔを得るために、再度、反射波データＤに対する更に詳細な反射波の再分離を行い、その結果を利用するコマンドを含んでいてもよい。そして、そのためにこの非破壊検査装置６は、図４に示すような反射波再分離部６３ｇを備えている。この反射波再分離部６３ｇは、（２）式の予測信号波形ｒｐ（ｔ）のうち、例えば特定の検査項目に関連する反射波がｃｘｒ０（ｔ−Ｔｘ）であるとした場合、分離の結果得られた反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１），ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）…のうち上記特定の検査項目に関連する反射波ｃｘｒ０（ｔ−Ｔｘ）以外の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）｛ｙはｘ以外｝に係る伝播時間Ｔｙや一次結合係数ｃｙを固定し、当該特定の検査項目に関連する反射波ｃｘｒ０（ｔ−Ｔｘ）を更に２つの反射波ｃｘ１ｒ０（ｔ−Ｔｘ１）、ｃｘ２ｒ０（ｔ−Ｔｘ２）に細分化して変数とし、このように書き換えた（２）式に基づいて反射波データＤ（ｒ（ｔ））とのパターンマッチングを行う。勿論、この場合も前述したように、基本反射波は反射部位が鉄筋か、それ以外か等によって波形タイプが異なるため、パターンマッチングは該当する波形タイプの基本反射波に基づく。この結果、２つの反射波ｃｘ１ｒ０（ｔ−Ｔｘ１）、ｃｘ２ｒ０（ｔ−Ｔｘ２）についての伝播時間Ｔｘ１、Ｔｘ２や一次結合係数ｃｘ１、ｃｘ２が求められる。
【００６６】
パターンマッチングの手法は上記反射波分離手段６２における手法と基本的に同様であり、変数が少ない分、演算負荷は激減し、しかも検査項目を限定したマッチングを通じて、局部や限定箇所における解析精度は格段に向上する。
【００６７】
図３の設定入力手段６４は、（２）式の仮説に基づく予測信号波形のパターン設定や検査項目の設定、媒質の比誘電率等の設定等、必要なデータの設定入力を受け付ける。
【００６８】
マップ生成手段６５は、算出した被検値Ｄｏｕｔを検査位置特定情報Ｐと関連づけてマップ化する。この実施形態では、２次元方向にマトリクス状に複数の計測ポイントＭＰが設定してあるため、各計測ポイントＭＰ毎に算出される被検値を２次元マップ上にプロットする。マップは地図や写真のレイヤーに被検値のレイヤーを重ねるような態様で生成してもよい。
【００６９】
制御部６６は、設定入力手段６４から入力される予測信号波形ｒｐ（ｔ）と反射波データＤ（ｒ（ｔ））とを反射波分離手段６２に与えて反射波分離を実行させ、分離した反射波の伝播時間｛Ｔｉ｝や一次結合係数｛ｃｉ｝等の数値データを保存する。設定入力手段６４から実行すべき検査項目が与えられると、目的別解析モジュール６３ａ〜６３ｆのうち対応するものを起動させて、分離した反射波のうち当該検査項目に対応した反射波の伝播時間｛Ｔｉ｝や一次結合係数｛ｃｉ｝等の数値データを引き渡し、当該目的別解析モジュール６３に被検値Ｄｏｕｔを算出させて、これを記憶する。目的別解析モジュール６３ａ〜６３ｆに反射波再分離を実行するコマンドが含まれている場合には、反射波再分離部６３ｇを起動させて、先に分離した伝播時間｛Ｔｉ｝や一次結合係数｛ｃｉ｝等の数値データの一部を固定値として与えるとともに、再分離を要する特定の反射波を新たにマッチングすべき２つの反射波（図４参照）に書き換えて、予測信号波形ｒｐ（ｔ）と反射波データＤ（ｒ（ｔ））とを再度マッチングさせる。そして、当該目的別解析モジュール６３ａ〜６３ｆが算出した被検値Ｄｏｕｔを記憶する。制御部６６は最後に、マップ生成手段６５を起動させて、上記の被検値Ｄｏｕｔを検査位置特定情報Ｐとともに引き渡す。
【００７０】
図３（ｂ）は、この非破壊検査装置６のハードウェア資源を簡略に示している。この非破壊検査装置は、ＣＰＵ１０１，メモリ１０２、入力インターフェース１０３及び出力インターフェース１０４を具備するコンピュータ１００によって構成され、メモリ１０２には各種プログラム（ソフトウェア）として、反射波分離プログラム、各種解析プログラム、反射波再分離プログラム、制御プログラム等が入力インターフェース１０３を介して、或いは予め記憶させてある。そして、ＣＰＵ１０１は適宜所定のプログラムを呼び出して実行し、周辺ハードウェアと協働して、上述したデータ受付手段６１、反射波分離手段６２、目的別解析モジュール６３（６３ａ〜６３ｆ）、反射波再分離部６３ｇ、設定入力手段６４、マップ生成手段６５、制御手段６６などとしての役割を果たす。
【００７１】
以下、目的別解析モジュール６３が実行する目的別の解析手法を例示する。
＜アスファルトの浮遊解析＞
【００７２】
図３におけるアスファルト浮遊解析モジュール６３ａは、図５に示すようにアスファルト１２の底面で反射する反射波ｒ２の強度および位相（符号）を解析するための解析アルゴリズムを備える。
【００７３】
アスファルト１２の浮遊は、アスファルト１２と床版１１との接着が剥がれることによって生じる。アスファルト１２が浮遊すると、アスファルト底面反射波ｒ２は、厳密には図５（ｂ）に示すように、床版１１の上面で反射する反射波ｒ２２の直前に、正常時であれば生じない極性の反転した反射波ｒ２１が現われる。アスファルト１２が剥がれた部位に生じる空隙と当該アスファルト１２との境界からの反射は、アスファルト１２と床版１１であるコンクリートとの媒質同士の界面における反射とは比誘電率の関係が異なり、反射波の極性が反転するからである。結局、このアスファルト１２の底面からの反射波ｒ２１の方が床版１１の上面からの反射波ｒ２２に比べ振幅が大きいため、アスファルト１２の浮きがある箇所では正常箇所と異なり、この部分からの反射波ｒ２の極性は異なるものになる。そこで、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて反射波分離手段６２で得られた床版１１の上面付近からの極性の反転した図４のアスファルト底面反射波ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）を抽出し、そのアスファルト底面反射波の大きさｃ２をこのアルゴリズムにおいて離散的なレベル値に変換する。このレベル値が被検値Ｄｏｕｔとして目的別解析モジュール６３からマップ生成手段６５に送られることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にレベル値をプロットし、図６のようなアスファルト浮遊マップＭａを生成する。
【００７４】
このモジュール６３ａは、特定の値を閾値にしてレベルごとの階層に分類する機能、および、階層ごとに異なる濃淡や斜線等の識別を付す機能を備えている。以下に述べる他のモジュール６３ｂ〜６３ｆにおいても同様である。
かかる反射波ｒ２は、浮きが大きくなるほど振幅（したがって基本反射波の一次結合係数ｃ２）が大きくなるので、マップＭａによって位置を特定し、そのレベル値をもって浮きの発生の激しい部位を推定することができる。
【００７５】
図６は、具体的にある高速道路の橋梁床版に適用した場合の、２．５ｍ×５．０ｍの領域（１車線幅×５ｍの長さ相当）に対するアスファルトの浮きの状態を示している。同図において、横および縦のラインは図１における床版１１の上部の縦筋１３ａ、横筋１３ｂの位置を示す。また、無色の箇所は正常な箇所を、異常箇所には異常レベルに応じて異なるパターンやハッチングを付している。Ｂ０，Ｂ５，…、Ｂ２０の数字は横筋の番号を表わす。アスファルトの浮きの位置と程度が一見して明らかである。
【００７６】
なお、このアスファルト浮遊解析モジュール６３ａとして、反射波再分離部６３ｇと連動したより仔細なアルゴリズムを用いることもできる。
【００７７】
アスファルト１２が浮いた部分では、図５（ｂ）に基づいて既述したように、浮遊によって生じる空隙の手前のアスファルト１２の底面で反射する反射波ｒ２１と、空隙を通過して床版１１の上面で反射する反射波ｒ２２との間にわずかながら伝播時間差を生じる。そこで、（２）式の仮説における特定の反射波ｃｘｒ０（ｔ−Ｔｘ）、すなわち床版１１の上面の箇所で反射する反射波ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）を、図４に示したように２つの反射波ｃ２１ｒ０（ｔ−Ｔ２１）、ｃ２２ｒ０（ｔ−Ｔ２２）に分割して変数とし、反射波分離手段６２において明らかとなった他の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）（ｙ＝１，３，４，５，６）を固定して反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すとともに、予め浮遊によって生じる空隙の比誘電率を記憶させておく。そして、このパターンマッチングによって求まった２つの反射波ｃ２１ｒ０（ｔ−Ｔ２１）、ｃ２２ｒ０（ｔ−Ｔ２２）の往復伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づく空隙中の電磁波Ｅの速度を乗じれば、浮遊量を算出することができる。そして、この浮遊量を被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップＭａ上の対応する部位にアスファルト浮遊量をプロットし、図６よりも更に厳密なアスファルト浮遊マップＭａを生成する。
【００７８】
アスファルト１２の浮遊は、アスファルト１２の欠損を始めとして床版１１中のクラック１４の発生につながり、床版１１の損傷拡大の大きな原因となるため、早期に診断して劣化箇所の補修を行うことが極めて重要であり、早急な対応が望まれる。そこで、広範囲に亘る構造部の健全度をアスファルト１２の浮きの観点から未然に評価することが非常に重要となり、本実施形態を通じてその効率化に多大に寄与することとなる。
＜クラック解析＞
【００７９】
図３におけるクラック解析モジュール６３ｂは、図７に示すように床版１１中のクラック１４で反射するクラック反射波ｒ３を解析するための解析アルゴリズムを備える。
【００８０】
クラック１４は、主として鉄筋１３ａ、１３ｂの腐食、膨張に起因している。床版１１の場合はかぶりが少ないので、クラック１４の形態は通常、上層部に位置する鉄筋（この実施形態では縦筋１３ａ）から始まり、その軸方向からみて斜め上方に進行して、図７（ｂ）のようなパターンになる。クラック１４同士がつながったときに、床版１１の剥離に発展する。クラック１４はまた、かぶりが大きい場合等に図８に符号１４ｂで示すごとく垂直に近くなる場合があり、このような垂直クラック１４ｂが発生する他の要因としては、許容応力以上の荷重が掛かった場合や、長期的に繰り返し荷重を受けた場合が挙げられる。
【００８１】
鉄筋腐食の要因が舗装面側から浸透するため、上述したように上側の鉄筋（縦筋；主筋）１３ａが先に腐食するが、更に下側の鉄筋１３ｂも腐食する場合は、図７のクラック１４と同じような形態のクラック１４が下側の鉄筋１３ｂを起点にして図７（ｂ）中紙面に垂直方向にも発生し、縦横に２タイプのクラック１４が入ることになる。
【００８２】
さらに、縦筋１３ａに垂直な方向からみた場合に、図８に示すように斜めにクラック１４ｃが生じることがある。要因としては、躯体に極端なひねり荷重が生じた場合等が挙げられる。また、クラック１４として捉え得る空隙に、初期欠陥（締め固め不足等によるもの）がある。締め固め時に生コンクリートが沈降するが、鉄筋１３ａ、１３ｂが邪魔をするため、締め固め不足に陥り易い。鉄筋のない構造物でも、部分的に締め固め忘れが生じることによって空隙の原因となる。狭隘部、鉄筋の過密部分など、締め固めが十分に施しにくい場所にこの種の空隙が生じるケースが多い。
【００８３】
このように、種々の要因および形態でクラック１４が発生し、発生したクラック１４の箇所で図７（ｃ）左図のようにクラック反射波ｒ３が生じる。そして、クラック１４が大きくなるほど振幅（したがって基本反射波の一次結合係数）が大きくなる。そこで、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて反射波分離手段６２が分離したクラック１４からの反射波である図４のクラック反射波ｃ３ｒ０（ｔ−Ｔ３）を抽出し、そのクラック反射波の大きさｃ３をこのアルゴリズムにおいて離散的なレベル値に変換する。このレベル値が被検値Ｄｏｕｔとして目的別解析モジュール６３からマップ生成手段６５に送られることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にレベル値をプロットし、図９のクラック発生マップＭｃを生成する。マトリクスの右辺及び上辺に付した数字は縦筋及び横筋の番号であり、マトリクスの中に付した数字はレベル値であって、値が大きいほど反射波ｒ３が大きいことを表わしている。
【００８４】
図９において、比較のためにアスファルトを剥がした後の打音検査によりクラック１４が認められた場所が自由曲線（丸）で囲んであるが、反射波ｒ３の大きい部位と打音によるクラック検出位置とがほぼ一致する結果となっている。
【００８５】
なお、このクラック解析モジュール６３ｂに、図３の反射波再分離部６３ｇと連動したより仔細なクラック厚解析アルゴリズムを用いることもできる。
【００８６】
クラックからの反射では、図７（ｃ）右図に示すように、クラックの手前のコンクリート界面で反射する反射波ｒ３１と、クラックを通過した部位においてコンクリート界面で反射する反射波ｒ３２との間に僅かな伝播時間差を生じる。そこで、（２）式の仮説における図４のクラック反射波ｃ３ｒ０（ｔ−Ｔ３）を２反射波ｃ３１ｒ０（ｔ−Ｔ３１）、ｃ３２ｒ０（ｔ−Ｔ３２）に分割して変数とし、反射波分離手段６２において明らかとなった他の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）（ｙ＝１，２，４，５，６）を固定して、反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すとともに、予めクラック１４によって生じる空隙の比誘電率を記憶させておく。そして、このパターンマッチングにより新たに得られる前記２つの反射波ｃ３１ｒ０（ｔ−Ｔ３１）、ｃ３２ｒ０（ｔ−Ｔ３２）の往復伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づくクラック中の電磁波の速度｛電磁波の速度ｖは、伝播媒質の比誘電率をεとして、ｖ＝ｃ／（ε）1/2 、ｃは光速｝を乗じれば、クラック厚を算出することができる。このクラック厚データを被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にクラック厚をプロットし、図９よりも更に厳密なクラック発生マップＭｃを生成する。
【００８７】
なお、通常のクラック１４では、測定ポイントＭＰの直下から１つのクラック反射波が得られるだけであるが、図８に示すような垂直クラック１４ｂ（垂直に近いものを含む）では測定ポイントＭＰの直下から複数のクラック反射波が受信されることもある。そこで、予め（２）式の仮説を７反射波或いはそれ以上のモデルにするか、あるいは反射点が近いことが推定されれば（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて分離された図４のクラック反射波ｃ３ｒ０（ｔ−Ｔ３）を上記手法と同様に複数のクラック反射波ｃ３１ｒ０（ｔ−Ｔ３１）、ｃ３２ｒ０（ｔ−Ｔ３２）、…に分割して、反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すれば、垂直クラック１４ｂの検出も可能となる。
【００８８】
クラック１４はコンクリート構造物の強度低下、損傷の兆しであるため、早期に診断して劣化箇所の補修を行うことが極めて重要である。クラック１４は構造物中に生起するため、高速道路の広範囲に亘ってアスファルト１２を剥がして打音検査を行うには膨大な労力と時間を要するが、破壊せずに（舗装を切削せず）構造部の健全度をクラック発生の有無の観点から評価することが非常に重要となり、本実施形態を通じてその効率化に多大に寄与することとなる。
＜鉄筋の被覆解析＞
【００８９】
図３における鉄筋被覆解析モジュール６３ｃは、図１０に示すような鉄筋の被覆厚ｄ１、ｄ２を解析するための鉄筋被覆量解析アルゴリズムを備える。
【００９０】
鉄筋１３ａ、１３ｂのかぶり、つまり、コンクリート１１の表面と縦筋１３ａや横筋１３ｂとの距離ｄ１、ｄ２は、前者においてはコンクリート１１の上面で反射する反射波ｒ２と鉄筋１３ａで反射する反射波ｒ４との伝播時間差の（１/２）倍に比誘電率に基づくコンクリート１１中の電磁波の速度を乗じたものとなり、後者においてはコンクリート１１の上面で反射する反射波ｒ２と鉄筋１３ｂで反射する反射波ｒ５との伝播時間差の（１/２）倍に比誘電率に基づくコンクリート１１中の電磁波の速度を乗じたものとなる。
【００９１】
そこで、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて反射波分離手段６２が分離したこれらの反射波に対応する図４の反射波ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）、ｃ４ｒ０（ｔ−Ｔ４）、ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）に基づき、鉄筋被覆解析モジュール６３ｃが被覆厚を算出してこれを被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に被覆厚をプロットし、鉄筋被覆マップ（図示省略）を生成する。なお、この被覆厚は、アスファルト表面ａと鉄筋１３ａ、１３ｂとの距離として算出することもできる。
【００９２】
このような鉄筋被覆マップを利用すれば、補修工事等に有効に利用でき、高速道路のメンテナンスの便を格段に向上させることが可能となる。
＜鉄筋の腐食解析＞
【００９３】
図３における鉄筋腐食解析モジュール６３ｄは、図１１に示すように鉄筋１３ａ、１３ｂで反射する反射波ｒ４，ｒ５から腐食部１３ｘを捉えるための解析アルゴリズムを備える。
【００９４】
鉄筋１３ａ、１３ｂが腐食すると、反射波のレベル値が変化する。そこで、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて反射波分離手段６２で得られた反射波のうち図４の鉄筋反射波ｃ４ｒ０（ｔ−Ｔ４）、ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）を抽出し、その振幅（したがって基本反射波の一次結合係数）ｃ４、ｃ５の大きさをこのアルゴリズムにおいて離散的なレベル値に変換する。このレベル値が被検値Ｄｏｕｔとして目的別解析モジュール６３からマップ生成手段６５に送られることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にレベル値をプロットし、図１２に示す鉄筋腐食マップＭｉを生成する。
【００９５】
このマップＭｉによって、腐食位置を特定し、そのレベル値によって鉄筋腐食度を計測することができる。
【００９６】
交差鉄筋は上述のように縦筋１３ａと横筋１３ｂから構成され、（２）式にはこれらが含まれるため、図１２のようにこれら縦筋１３ａや横筋１３ｂに沿って腐食状況が確認できるマップが得られることが予想される。
【００９７】
なお、この鉄筋腐食度解析モジュール６３ｄとして、反射波再分離部６３ｇと連動したより仔細な腐食度解析アルゴリズムを用いることもできる。
【００９８】
例えば鉄筋１３ａが腐食した部分での反射では、図１１（ｂ）に示すように、腐食によって生じる空隙の手前のコンクリートとの界面で反射する縦筋１３ａの反射波ｒ４１と、空隙を通過して鉄筋非腐食部との界面で反射する反射波ｒ４２との合成波が同図（ａ）の縦筋反射波ｒ４となり、両反射波ｒ４１、ｒ４２間にわずかながら伝播時間差を生じる。同様に、横筋１３ｂの反射波ｒ５についても、２つの反射波ｒ５１、ｒ５２の合成波が横筋反射波ｒ５となる。そこで、（２）式の仮説における交差鉄筋１３ａ、１３ｂについての図４に示す反射波ｃ４ｒ０（ｔ−Ｔ４）｛あるいは、ｃ５ｒ０（ｔ−Ｔ５）｝を各々２つの反射波ｃ４１ｒ０（ｔ−Ｔ４１）、ｃ４２ｒ０（ｔ−Ｔ４２）｛あるは、ｃ５１ｒ０（ｔ−Ｔ５１）、ｃ５２ｒ０（ｔ−Ｔ５２）｝に分割して変数とし、反射波分離手段６２において明らかとなった他の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）を固定して反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すとともに、予め腐食によって生じる空隙の比誘電率を記憶させておく。そして、２つの反射波ｃ４１ｒ０（ｔ−Ｔ４１）、ｃ４２ｒ０（ｔ−Ｔ４２）｛あるは、ｃ５１ｒ０（ｔ−Ｔ５１）、ｃ５２ｒ０（ｔ−Ｔ５２）｝の往復伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づく腐食部の電磁波Ｅの速度を乗じれば、腐食の厚みを算出することができる。そして、この腐食厚を被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイント毎にマップ上の対応する部位に鉄筋腐食度をプロットし、図１２よりも更に厳密な鉄筋腐食マップＭｉを生成する。上記は縦筋１３ａまたは横筋１３ｂについて個別のパターンマッチングを行うことができ、場合によっては１つの鉄筋についてだけの腐食度を算出させることも勿論可能である。
【００９９】
鉄筋の腐食は前述したようにクラック発生、床版の剥離の原因となるほか、何よりもコンクリート構造物の強度低下に直結するため、早期に診断して劣化箇所の補修を行うことが極めて重要である。この場合、鉄筋は構造物中に埋没しているため、高速道路の広範囲に亘ってアスファルトを剥がして検査を行うには膨大な労力と時間を要する。加えて、これまでは鉄筋腐食度を高精度に測る方法がなかった。そこで、破壊せずに（舗装を切削せず）構造部の健全度を鉄筋腐食の観点から評価することが非常に重要となり、本実施形態を通じてその効率化に多大に寄与することとなる。
【０１００】
＜堆水の解析＞
【０１０１】
図３における堆水解析モジュール６３ｅは、図１３に示すような水を含んだアスファルト１２の上下両面における反射波ｒ１、ｒ２から堆水度を解析するための含水率解析アルゴリズムを備える。
【０１０２】
例えば、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて図４の反射波分離手段６２で得られた反射波のうち、アスファルト上面と底面で反射した反射波ｒ１、ｒ２であるｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）、ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）を抽出し、それらの伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づくアスファルト１２中の電磁波の速度を乗じたものが、アスファルト１２の厚み値ｄｘとなる。しかし、アスファルト１２に水が含浸すると、比誘電率εｘがδｘに変化し、アスファルト中を伝播する電磁波Ｅの速度ｃ／√εｘがｃ／√δｘに変化する。そこで、予めアスファルト１２の厚み値ｄｘを与えるとともに、水分含有率とアスファルト中の比誘電率との関係を記憶させておき、上記伝播時間差を計測して、電磁波の速度から比誘電率を割り出せば、伝播時間差のみによって水の含浸率を算出することができる。そして、この含水率を被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に含水率をプロットし、堆水マップＭｗを生成する。以上は、水が電磁波の伝播径路上に均一に堆水していると仮定し、平均値として取り扱うことで、計算を単純化することができる。勿論、水分含有率とアスファルト中の比誘電率との関係を予め与えない場合であっても、水分含有量によって伝播時間差が変化するため、当該伝播時間差のみをもってしても、水分含有率を計測する被検値として有効に取り扱うことができる。
【０１０３】
なお、電磁波の伝播時間差に基づいてアスファルト１２や床版１１の厚み、鉄筋１３ａ、１３ｂのかぶり厚などを算出する場合には、予め各層の比誘電率が明らかでなければならず、逆に、アスファルト１２や床版１１等の水分含有率を算出するためには、予め各層の厚みが明らかでなければならない。すなわち、例えば前者では路面からある程度の深度までは一定の状態（たとえば乾いた状態）にあることが推定されるなど、比誘電率がある程度絞れる状況下に測定を実施する必要があるし、後者では予め厚みが測定済である必要があるなど、各目的別解析モジュール６３（６３ａ〜６３ｆ）は、相互に矛盾なく適用される必要がある。
【０１０４】
実験は行っていないが、図１４は堆水マップＭｗのイメージ図であり、補修を要する箇所を推定することができる。
【０１０５】
以上は、床版の堆水についても全く同様である。
【０１０６】
舗装や床版が堆水しても、コンクリート構造物の劣化進行の大きな要因となるため、これ早期に検出して手当てを施すことが極めて重要となる。
＜塩害の解析＞
【０１０７】
図３における堆水解析モジュール６３ｅは、図１５に示すような塩化物イオンを含んだアスファルト１２の上下両面における反射波ｒ１、ｒ２から塩害度を解析するための含塩率解析アルゴリズムを備える。
【０１０８】
例えば、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて図４の反射波分離手段６２で得られた反射波のうち、アスファルト上面と底面で反射した反射波成分ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）、ｃ２ｒ０（ｔ−Ｔ２）を抽出し、それらの大きさｃ１、ｃ２から、媒質であるアスファルトを通過することによって生じる電磁波の減衰率を算出することができる。
【０１０９】
塩水中の塩化物イオンの存在によって電磁波速度は影響を受けず、むしろ減衰率に影響を及ぼす場合があることが予測されている。
【０１１０】
そこで、上記の減衰率を被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は、関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に減衰率をプロットし、図１６に示す塩害マップＭｓを生成する。以上は、塩化物イオンが電磁波の伝播径路上に均一に分布していると仮定し、平均値として取り扱うことで、計算を単純化することができる。
【０１１１】
減衰率は検査対象物の内部構造や施工条件等によって変化するため、ここで求める減衰率は異なる検査対象物間では比較の難しいものであるが、同一検査対象物における相対的な評価値としては意味があり、減衰率が大きいほど、含塩率が高いと判断することができる。
【０１１２】
実験は行っていないが、図１６は塩害マップＭｓのイメージ図であり、例えば凍結防止剤散布ラインに沿って含塩率の高いデータが得られること等が予想される。
【０１１３】
床版の含塩についても全く同様である。
【０１１４】
高速道路では、冬期の路面凍結防止を目的として、凍結防止材（塩化ナトリウム）を寒冷地では大量に散布している。コンクリート構造物に塩化物イオンが浸透して、鉄筋の腐食（塩害）が生じ、この結果、クラック、剥離、ポットホール等コンクリート構造物の損傷が生じている。
【０１１５】
損傷状況により補修に着手することになるが、経済的に、かつ効率的に補修するには、破壊せずに（舗装を切削せず）構造部の健全度を評価することが非常に重要となり、本実施形態を通じてその効率化に多大に寄与することとなる。
【０１１６】
なお、以上は塩化物イオンの濃度がコンクリート内部で均一であるとの前提の下に算出されるものであるが、厳密には、塩化物イオンの浸透によるコンクリート内部での濃度は一定ではなく、フィックの拡散方程式に従って濃度が分布する。すなわち、塩分は、時間とともにコンクリートに浸透してゆき、深さ方向の塩化物イオン濃度は、（１）コンクリートの供給量（Ｃｏ）、（２）経過年数（ｔ）、（３）浸透のしやすさ（Ｄ）、深さ（Ｘ）により異なる。
舗装のクラックの進展状況、床版の健全度の状況、また床版の調査位置によって、上記（１）、（３）が異なることから平面的な塩化物イオン濃度（供給量）が異なり、更に深さ方向でも塩化物イオン濃度が異なる。
【０１１７】
例えば、コンクリート表面に供給される塩化物イオン濃度を基準にすれば、
Ｃ（ｘ、ｔ）＝Ｃｏ(1-erf(ｘ/(2√(Ｄ・ｔ)))) （４）
で表わされる。ここに、
C(ｘ，ｔ)：深さＸ、経過時間ｔ年の場合の塩化物イオン濃度（ｋｇ/ｍ3）
Ｃ０：コンクリート表面に供給される塩化物イオン濃度（ｋｇ/ｍ3）
Ｘ：コンクリート表面からの深さ（cm）
Ｄ：塩化物イオンの拡散係数（拡散のしやすさ）（cm2/年）
ｔ：経過時間（ｙｅａｒ）
である。
【０１１８】
そして、塩化物濃度が異なれば媒質中を通過する電磁波の減衰率も変化する点、コンクリート表面に供給される塩化物イオンが全てコンクリート中に浸透・拡散するわけではない点などを考慮した上で、電磁波の減衰率を濃度分布と関連づけた関数として上述した塩化物イオン含浸率を算出すれば、より実情に近いマップを生成することも可能でなる。
【０１１９】
既に述べた水分含有量についても、アスファルト表面から水が浸透する場合の分布を考慮した補正を行うことによって、より精度の高い堆水マップを生成する可能性も追求することができる。
＜床版や舗装材が積層構造からなる場合＞
【０１２０】
床版１１や舗装材であるアスファルト１２は、常に全体が均質な媒質であるとは限らない。例えば、時期を異ならせてコンクリートの打設やアスファルトによる舗装が行われている場合には、これらは積層構造となる上に、個々の層は打設や舗装時の材料や作業環境等の相違から、媒質としての性質が異なってくる場合が少なくない。したがって、上述した堆水状況も、各層ごとに把握することがより望ましい。
【０１２１】
そこで、例えば図１７に示すように複数層Ｂ１、Ｂ２の積層構造からなる床版１１に対して上述した堆水解析モジュール６３ｅや塩害解析モジュール６３ｆを適用する際には、層Ｂ１、Ｂ２間で反射する反射波ｒ７に対応して（２）式の仮説に新たに反射波ｃ７ｒ０（ｔ−Ｔ７）を加えた上で、各層の上下両面で反射する反射波（ｒ２、ｒ７）、（ｒ７、ｒ６）に対応した反射波に関する数値データを取得させ、各々の層Ｂ１、Ｂ２毎に媒質中の水分含有率を計測するための被検値を算出させることも有効となる。
【０１２２】
以上は、アスファルト１２が複数層の積層構造からなる場合にも全く同様である。
＜アスファルト表面に対する異変部の解析＞
【０１２３】
さらにまた、以上の手法を用いれば、非破壊検査装置の他の用途として、アスファルト表面に生じている水溜りや凹部等の異変解析も行うこともできる。
【０１２４】
この場合、図３における目的別解析モジュール６３の一つに、同図においては図示しないが、次に述べるようなアスファルト表面解析モジュールを組み込んでおくことが有効となる。
【０１２５】
このアスファルト表面解析モジュールは、アスファルト表面に凹部が存在しその凹部に水溜りが生じた場合にこれを検出する処理手順と、乾燥時にアスファルト表面に存在する凹部を検出する処理手順とを備える。
【０１２６】
先ず、アスファルト表面に図１８（ａ）に示すような凹部Ｚができて水溜りが生じた場合には、アスファルト表面の反射波ｒ１が大きくなる。これは、アスファルトの比誘電率が概ね５〜６であるのに対し、水の比誘電率が８１であるため、（１）式より明らかである。そこで、降雨後に路面を走査し、（２）式の仮説に基づくマッチングを通じて図３および図４に示した反射波分離手段６２が分離したアスファルト１２の表面からの反射波であるアスファルト反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）を抽出し、そのアスファルト反射波ｒ１の大きさｃ１をこのアルゴリズムにおいて離散的なレベル値に変換する。このレベル値が被検値Ｄｏｕｔとして目的別解析モジュール６３からマップ生成手段６５に送られることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位にレベル値をプロットし、水溜りに関するアスファルト表面異変部発生マップ（図示省略）を生成することができる。
【０１２７】
この場合、このアスファルト表面解析モジュールとして、反射波再分離部６３ｇと連動したより仔細なアスファルト表面解析アルゴリズムを用いることもできる。
【０１２８】
すなわち、図１８（ｂ）に示すようにアスファルト表面の凹部Ｚに水溜まりが生じると、水面で反射する反射波ｒ１１の近傍において僅かな伝播時間差で凹部Ｚの底面からの反射波ｒ１２が受信される。そこで、（２）式の仮説における図４のアスファルト反射波ｃ１ｒ０（ｔ−Ｔ１）を２反射波ｃ１１ｒ０（ｔ−Ｔ１１）、ｃ１２ｒ０（ｔ−Ｔ１２）に分割して変数とし、反射波分離手段６２において明らかとなった他の反射波ｃｙｒ０（ｔ−Ｔｙ）（ｙ＝２，３、４，５，６）を固定して、反射波再分離部６３ｇにおいて再度のパターンマッチングに付すとともに、異変部の媒質である水等の比誘電率を記憶させておく。そして、新たに得られる前記２つの反射波ｃ１１ｒ０（ｔ−Ｔ１１）、ｃ１２ｒ０（ｔ−Ｔ１２）の往復伝播時間差の（１/２）倍に、比誘電率に基づく異変部中の電磁波の速度｛電磁波の速度ｖは、伝播媒質の比誘電率をεとして、ｖ＝ｃ／（ε）1/2 、ｃは光速｝を乗じれば、異変部である水溜りの厚みあるいは凹部の厚みを算出することができる。そして、この水溜り厚データを被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に水溜り厚（凹部の深さ）をプロットし、水溜りあるいは凹部に関するアスファルト表面異変部発生マップを生成することができる（図示省略）。
【０１２９】
一方、乾燥時（天気が良く水溜り等が生じていない日）においても、アスファルト１２の表面に存在する凹部Ｚの検出が可能である。すなわち、この場合のアスファルト表面からの反射波は、図１８（ｃ）に示すように凹部における反射波ｒ１２の伝播時間Ｔ１２の方が正常なアスファルト表面における反射波ｒ１１の伝播時間Ｔ１１よりも大きくなる。そこで、これらの往復伝播時間差の（１/２）倍に、空中での電磁波の速度｛電磁波の速度ｖは、伝播媒質の比誘電率をεとして、ｖ＝ｃ／（ε）1/2 、ｃは光速｝を乗じれば、異変部である凹部の厚みを算出することができる。そして、この凹部厚データを被検値Ｄｏｕｔとしてマップ生成手段６５に送ることで、マップ生成手段６５は関連づけられた検査位置特定情報Ｐに基づいて、各計測ポイントＭＰ毎にマップ上の対応する部位に凹部厚（深さ）をプロットし、凹部Ｚに関するアスファルト表面異変部発生マップを生成することができる（図示省略）。
【０１３０】
なお、最後に付言すると、本実施形態の早期診断により適切な対応が可能となるものに、ポットホールが挙げられる。ポットホールとは、何らかの原因により、舗装の表面部分が円形状に剥がれ、または沈下してくぼみができる現象を言い、以下の要因が考えられる。
１）円形状に表層部が剥がれるケース
ａ）何らかの原因により１本ひび割れから亀甲状に拡大し、表面の舗装が飛び出して、円形状の穴ができる場合。ひび割れから亀甲状への進展（拡大）は雨水がひび割れに浸透した場合に起こり易く、短時間でポットホールに進展する。一般的にはコンクリート構造物の表層部に損傷が発生するが、基層、路盤の損傷が原因により生じるポットホールも珍しくない。
ｂ）舗装厚さが不足、又は舗装耐力が不足していることにより、交通荷重で舗装面が沈下し、舗装にひび割れが発生、更に雨水などが浸透して、くぼみが大きくなる場合、又はくぼみと合わせて、舗装体が細分化（破砕）し、通過交通で路面に散らばり、くぼみが深くなる場合、ポットホールに至る。
ｃ）土工部においても、舗装の下になる路床の耐力不足から、舗装全体が沈下・変状・クラック発生して、表層部或いは基層部も含んで、通過交通により表面の舗装が砕け、飛び散って、ポットホールに至るケースがある。
ｄ）舗装のクラックから劣化因子が浸透し、橋梁床版の劣化が生じ、舗装にクラックが生じて、ポットホールに進展する。
ｅ）舗装面に油などが落ち、舗装がカットバック（アスファルトで固められている舗装合材が油が原因によりバラバラになる現象：固結力を失った状況）し、舗装が飛び散る現象によりポットホールに至る場合もある。
２）沈下してくぼみができる場合
舗装厚さ不足、又は耐力が不足していることが原因となり、舗装面が沈下する場合で、上記１）に示す、ポットホールの前段とも言える状況である。
【０１３１】
放置しておくと、ひび割れに雨水が入り、舗装体が細分化され、細分化された材料が舗装面にちらばり、ポットホールの拡大が生じる。上記１）ｂ）に同じである。
【０１３２】
上記いずれの場合も、水が介入するとポットホールへと進展するスピードは速く、水の浸透を防ぐことが予防保全の大前提となる。よって、本実施形態による空隙の発見、堆水状態の発見等は、このようなポットホールの発生を未然に防ぐ意味においても極めて有用なものとなり得る。
【０１３３】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【０１３４】
例えば、最適化手法は必ずしも上記（２）式のパターンマッチング及びその評価関数に限られず、速度向上のために適した他の類似性判断手法があれば、そのアルゴリズムを有効に採用することができる。
【０１３５】
また、上記実施形態は高速道路を適用対象としたが、高速道路以外の道路等にも同様に適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る検査モデルを示す概略図。
【図２】同実施形態に非破壊検査に使用する車両、装置及びシステムを示す図。
【図３】同実施形態の非破壊検査装置の機能構成及びハードウェア資源を示すブロック図。
【図４】同実施形態の反射波分離手段及び反射波再分離部の機能説明図。
【図５】同実施形態におけるアスファルト浮遊解析の説明図。
【図６】同実施形態において生成されるアスファルト浮遊マップを示す図。
【図７】同実施形態におけるクラック解析の説明図。
【図８】同実施形態におけるクラック解析の説明図。
【図９】同実施形態において生成されるクラックマップを示す図。
【図１０】同実施形態における鉄筋被覆解析の説明図。
【図１１】同実施形態における鉄筋腐食解析の説明図。
【図１２】同実施形態において生成される鉄筋腐食マップを示す図。
【図１３】同実施形態における堆水解析の説明図。
【図１４】同実施形態において生成される堆水マップを示す図。
【図１５】同実施形態における塩害解析の説明図。
【図１６】同実施形態において生成される塩害マップを示す図。
【図１７】同実施形態における堆水や塩害のより詳細な解析手法を示す図。
【図１８】同実施形態におけるアスファルト表面異変解析の説明図。
【符号の説明】
【０１３７】
３…電磁波探査手段（電磁波レーダ）
４…位置情報取得手段
５…非破壊検査用車両
６…非破壊検査装置
７…記憶手段
５１…車両本体
６１…データ受付手段
６２…反射波分離手段
６３ａ…目的別解析モジュール（アスファルト浮遊解析モジュール）
６３ｂ…目的別解析モジュール（クラック解析モジュール）
６３ｃ…目的別解析モジュール（鉄筋被覆解析モジュール）
６３ｄ…目的別解析モジュール（鉄筋腐食解析モジュール）
６３ｅ…目的別解析モジュール（堆水解析モジュール）
６３ｆ…目的別解析モジュール（塩害解析モジュール）
６３ｇ…反射波再分離部
６４…設定入力手段
６５…マップ生成手段
Ｅ…電磁波
ＭＰ…計測ポイント
ｒ（ｔ）、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４，ｒ５、ｒ６…反射波
ｒｐ（ｔ）…予測信号波形
ｒ０（ｔ）…基本反射波
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データを受け付けるデータ受付手段と、受け付けた前記反射波データと仮説に基づき複数の基本反射波を時間的にずらして一次結合した予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データを複数の基本反射波に分離する反射波分離手段と、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから前記検査項目に係る所定の被検値を算出する一又は複数の目的別解析モジュールと、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力手段とを具備し、この設定入力手段において受け付けた検査項目に対応する前記特定の目的別解析モジュールを起動させて、当該検査項目に関連する基本反射波に基づく被検値の算出を行わせるようにしていることを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項２】
前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波以外の基本反射波に係る伝播時間や一次結合係数等の数値データを固定した状態で、当該特定の検査項目に関連する基本反射波を更に細分化してその数、伝播時間、一次結合係数を変数とする予測信号波形と実際の反射波データとの間で再度パターンマッチングを行う反射波再分離部をさらに備え、この反射波再分離部で再分離した基本反射波の数値データに基づき前記目的別解析モジュールに更に詳細な被検値の算出を実行させるようにしている請求項１記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
目的別解析モジュールの一つが、舗装材と床版との界面付近に生じる浮遊を捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又は浮遊部分に生じる空隙における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて舗装材の浮きに関する所定の被検値を算出するように構成されたアスファルト浮遊解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
目的別解析モジュールの一つが、コンクリート構造物中に生じるクラックを捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又はクラック内部における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいてクラックに関する所定の被検値を算出するように構成されたクラック解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
目的別解析モジュールの一つが、コンクリート構造物中の鉄筋の深さ方向の位置を捉えるために必要な二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、鉄筋上にかぶっている媒質の比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて鉄筋上の媒質の被覆に関する所定の被検値を算出するように構成された鉄筋被覆解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
目的別解析モジュールの一つが、コンクリート構造物中に存する交差鉄筋を構成する縦筋および横筋からの反射波に対応する基本反射波を異なる波形として取り扱うものであって、それらの鉄筋の各々の腐食を捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを各々の鉄筋について取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又は腐食部における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて各々の鉄筋の腐食に関する所定の被検値を同時に算出するように構成された鉄筋腐食解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
目的別解析モジュールの一つが、特定の媒質の上下両面で反射する二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該二以上の基本反射波の前記媒質における伝播時間差に基づいて少なくとも媒質中の水分含有率を計測するために必要な被検値を算出するように構成された堆水解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
目的別解析モジュールの一つが、特定の媒質の上下両面で反射する二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該二以上の基本反射波の大きさに基づき、特定の基本反射波が特定の媒質を通過したときの電磁波の減衰率を、当該媒質中の塩化物イオン含浸率を相対評価するための被検値として算出するように構成された塩害解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
特定の媒質が床版又は舗装材であって、内部が性質の異なる複数の床版層又はアスファルト層の積層構造からなる場合に、前記目的別解析モジュールに、各層ごとに上下両面で反射する基本反射波に関する数値データを取得させ、各々の層毎の被検値を算出させるように構成している請求項７又は８何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項１０】
特定の媒質が鉄筋を内有する床版である場合に、当該床版が鉄筋によって床版上面から鉄筋までの区画、鉄筋から床版底面までの区画の２つに分割されているとみなして、前記目的別解析モジュールに、各区画ごとに上下両面で反射する基本反射波に関する数値データを取得させ、各々の区画毎の被検値を算出させるように構成している請求項７記載の非破壊検査装置。
【請求項１１】
データ受付手段が、反射波データに関連づけられた検査位置特定情報を同時に受け付けるものであり、算出した被検値を検査位置特定情報に基づきマップ化するマップ生成手段を更に具備する請求項１〜１０何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項１２】
データ受付手段が、２次元方向にマトリクス状の複数の計測ポイントで得られる反射波データを受け付け、マップ生成手段が各計測ポイント毎の被検値を２次元マップ上にプロットする請求項１１記載の非破壊検査装置。
【請求項１３】
検査対象となるコンクリート構造物の舗装表面に対し電磁波を照射することによって反射波データを取得する電磁波探査手段と、電磁波探査した測定ポイントに関する検査位置特定情報を取得する位置情報取得手段と、これらの反射波データ及び検査位置特定情報を関連づけて記憶する記憶手段とを非破壊検査車両に搭載するとともに、この記憶手段に記憶した反射波データ及び検査位置特定情報を請求項１１又は１２何れかに記載の非破壊検査装置にデータ入力して非破壊検査を行うようにしていることを特徴とする非破壊検査システム。
【請求項１４】
検査対象となるコンクリート構造物の舗装表面に照射することによって反射波データを取得する電磁波探査手段と、電磁波探査した測定ポイントに関する検査位置特定情報を取得する位置情報取得手段とを、請求項１１又は１２何れかに記載の非破壊検査装置とともに車両本体に搭載し、前記電磁波探査手段からの反射波データ及び前記位置情報取得手段からの検査位置特定情報を前記非破壊検査装置のデータ受付手段に入力するようにしていることを特徴とする非破壊検査用車両。
【請求項１５】
コンピュータに読み込まれることによって、請求項１〜１２何れかに記載の非破壊検査装置を構成する反射波分離手段として少なくとも機能することを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
コンピュータに読み込まれることによって、請求項１〜１２何れかに記載の非破壊検査装置を構成する反射波分離手段及び反射波再分離部として少なくとも機能することを特徴とするプログラム。
【請求項１７】
コンピュータに読み込まれることによって、請求項１５又は１６何れかに記載のプログラムと関連づけられて目的別解析モジュールとして機能することを特徴とするプログラム。
【請求項１８】
検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データを受け付けるデータ受付ステップと、受け付けた前記反射波データと仮説に基づき複数の基本反射波を時間的にずらして一次結合した予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データを複数の基本反射波に分離する反射波分離ステップと、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力受付ステップと、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち受け付けた検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから前記検査項目に係る所定の被検値を算出する目的別解析ステップとを具備してなることを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項１９】
前記反射波分離ステップによって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波以外の基本反射波に係る伝播時間や一次結合係数等の数値データを固定した状態で、当該特定の検査項目に関連する基本反射波を更に細分化してその数、伝播時間、一次結合係数を変数とする予測信号波形と実際の反射波データとの間で再度パターンマッチングを行う反射波再分離ステップをさらに備え、この反射波再分離ステップで再分離した基本反射波の数値データに基づき前記目的別解析ステップで更に詳細な被検値の算出を行うようにしている請求項１８記載の非破壊検査方法。
【請求項２０】
データ受付ステップにおいて、反射波データに関連づけられた検査位置特定情報を同時に受け付けることにより、目的別解析ステップで算出した被検値に対し更に検査位置特定情報に基づいてマップ化するマップ生成ステップを具備する請求項１８又は１９何れかに記載の非破壊検査方法。
【請求項１】
検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データを受け付けるデータ受付手段と、受け付けた前記反射波データと仮説に基づき複数の基本反射波を時間的にずらして一次結合した予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データを複数の基本反射波に分離する反射波分離手段と、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから前記検査項目に係る所定の被検値を算出する一又は複数の目的別解析モジュールと、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力手段とを具備し、この設定入力手段において受け付けた検査項目に対応する前記特定の目的別解析モジュールを起動させて、当該検査項目に関連する基本反射波に基づく被検値の算出を行わせるようにしていることを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項２】
前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波以外の基本反射波に係る伝播時間や一次結合係数等の数値データを固定した状態で、当該特定の検査項目に関連する基本反射波を更に細分化してその数、伝播時間、一次結合係数を変数とする予測信号波形と実際の反射波データとの間で再度パターンマッチングを行う反射波再分離部をさらに備え、この反射波再分離部で再分離した基本反射波の数値データに基づき前記目的別解析モジュールに更に詳細な被検値の算出を実行させるようにしている請求項１記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
目的別解析モジュールの一つが、舗装材と床版との界面付近に生じる浮遊を捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又は浮遊部分に生じる空隙における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて舗装材の浮きに関する所定の被検値を算出するように構成されたアスファルト浮遊解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
目的別解析モジュールの一つが、コンクリート構造物中に生じるクラックを捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又はクラック内部における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいてクラックに関する所定の被検値を算出するように構成されたクラック解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
目的別解析モジュールの一つが、コンクリート構造物中の鉄筋の深さ方向の位置を捉えるために必要な二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、鉄筋上にかぶっている媒質の比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて鉄筋上の媒質の被覆に関する所定の被検値を算出するように構成された鉄筋被覆解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
目的別解析モジュールの一つが、コンクリート構造物中に存する交差鉄筋を構成する縦筋および横筋からの反射波に対応する基本反射波を異なる波形として取り扱うものであって、それらの鉄筋の各々の腐食を捉えるために必要な一又は二以上の基本反射波に関する数値データを各々の鉄筋について取得して、当該一の基本反射波の大きさ、又は腐食部における比誘電率を考慮した当該二以上の基本反射波の伝播時間差に基づいて各々の鉄筋の腐食に関する所定の被検値を同時に算出するように構成された鉄筋腐食解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
目的別解析モジュールの一つが、特定の媒質の上下両面で反射する二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該二以上の基本反射波の前記媒質における伝播時間差に基づいて少なくとも媒質中の水分含有率を計測するために必要な被検値を算出するように構成された堆水解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
目的別解析モジュールの一つが、特定の媒質の上下両面で反射する二以上の基本反射波に関する数値データを取得して、当該二以上の基本反射波の大きさに基づき、特定の基本反射波が特定の媒質を通過したときの電磁波の減衰率を、当該媒質中の塩化物イオン含浸率を相対評価するための被検値として算出するように構成された塩害解析モジュールである請求項１又は２何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
特定の媒質が床版又は舗装材であって、内部が性質の異なる複数の床版層又はアスファルト層の積層構造からなる場合に、前記目的別解析モジュールに、各層ごとに上下両面で反射する基本反射波に関する数値データを取得させ、各々の層毎の被検値を算出させるように構成している請求項７又は８何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項１０】
特定の媒質が鉄筋を内有する床版である場合に、当該床版が鉄筋によって床版上面から鉄筋までの区画、鉄筋から床版底面までの区画の２つに分割されているとみなして、前記目的別解析モジュールに、各区画ごとに上下両面で反射する基本反射波に関する数値データを取得させ、各々の区画毎の被検値を算出させるように構成している請求項７記載の非破壊検査装置。
【請求項１１】
データ受付手段が、反射波データに関連づけられた検査位置特定情報を同時に受け付けるものであり、算出した被検値を検査位置特定情報に基づきマップ化するマップ生成手段を更に具備する請求項１〜１０何れかに記載の非破壊検査装置。
【請求項１２】
データ受付手段が、２次元方向にマトリクス状の複数の計測ポイントで得られる反射波データを受け付け、マップ生成手段が各計測ポイント毎の被検値を２次元マップ上にプロットする請求項１１記載の非破壊検査装置。
【請求項１３】
検査対象となるコンクリート構造物の舗装表面に対し電磁波を照射することによって反射波データを取得する電磁波探査手段と、電磁波探査した測定ポイントに関する検査位置特定情報を取得する位置情報取得手段と、これらの反射波データ及び検査位置特定情報を関連づけて記憶する記憶手段とを非破壊検査車両に搭載するとともに、この記憶手段に記憶した反射波データ及び検査位置特定情報を請求項１１又は１２何れかに記載の非破壊検査装置にデータ入力して非破壊検査を行うようにしていることを特徴とする非破壊検査システム。
【請求項１４】
検査対象となるコンクリート構造物の舗装表面に照射することによって反射波データを取得する電磁波探査手段と、電磁波探査した測定ポイントに関する検査位置特定情報を取得する位置情報取得手段とを、請求項１１又は１２何れかに記載の非破壊検査装置とともに車両本体に搭載し、前記電磁波探査手段からの反射波データ及び前記位置情報取得手段からの検査位置特定情報を前記非破壊検査装置のデータ受付手段に入力するようにしていることを特徴とする非破壊検査用車両。
【請求項１５】
コンピュータに読み込まれることによって、請求項１〜１２何れかに記載の非破壊検査装置を構成する反射波分離手段として少なくとも機能することを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
コンピュータに読み込まれることによって、請求項１〜１２何れかに記載の非破壊検査装置を構成する反射波分離手段及び反射波再分離部として少なくとも機能することを特徴とするプログラム。
【請求項１７】
コンピュータに読み込まれることによって、請求項１５又は１６何れかに記載のプログラムと関連づけられて目的別解析モジュールとして機能することを特徴とするプログラム。
【請求項１８】
検査対象となるコンクリート構造物に対し電磁波を照射することによって取得される時系列の反射波データを受け付けるデータ受付ステップと、受け付けた前記反射波データと仮説に基づき複数の基本反射波を時間的にずらして一次結合した予測信号波形との間でパターンマッチングを行うことによって当該反射波データを複数の基本反射波に分離する反射波分離ステップと、検査項目の設定・入力等を受け付ける設定入力受付ステップと、前記反射波分離手段によって分離した基本反射波のうち受け付けた検査項目に関連する基本反射波に基づきその伝播時間や一次結合係数等の数値データから前記検査項目に係る所定の被検値を算出する目的別解析ステップとを具備してなることを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項１９】
前記反射波分離ステップによって分離した基本反射波のうち特定の検査項目に関連する基本反射波以外の基本反射波に係る伝播時間や一次結合係数等の数値データを固定した状態で、当該特定の検査項目に関連する基本反射波を更に細分化してその数、伝播時間、一次結合係数を変数とする予測信号波形と実際の反射波データとの間で再度パターンマッチングを行う反射波再分離ステップをさらに備え、この反射波再分離ステップで再分離した基本反射波の数値データに基づき前記目的別解析ステップで更に詳細な被検値の算出を行うようにしている請求項１８記載の非破壊検査方法。
【請求項２０】
データ受付ステップにおいて、反射波データに関連づけられた検査位置特定情報を同時に受け付けることにより、目的別解析ステップで算出した被検値に対し更に検査位置特定情報に基づいてマップ化するマップ生成ステップを具備する請求項１８又は１９何れかに記載の非破壊検査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−１４４７２（Ｐ２０１０−１４４７２Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７３３０１（Ｐ２００８−１７３３０１）
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（５９３１８３４７０）
【出願人】（５０５３９８９６３）西日本高速道路株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（５９３１８３４７０）
【出願人】（５０５３９８９６３）西日本高速道路株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
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