WO2002016925A1 - Dispositif non destructif d'inspection - Google Patents

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WO2002016925A1
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internal defect
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wave
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Takashi Shimada
Shinichi Hattori
Takahiro Sakamoto
Syuichi Nakamura
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver

Definitions

  • the present invention eliminates internal defects existing inside a measurement object such as a concrete structure.
  • the present invention relates to a non-destructive device capable of correcting an Sli energy level of an excitation wave composed of an acoustic elastic wave with high accuracy so that an internal defect can be diagnosed with high reliability.
  • the degree of search depends on the skill and skill of the operation, and it is extremely difficult to hammer with a constant force. Met.
  • the judgment criteria greatly depended on the experience and intuition of Operet, the diagnostic results were ambiguous, and there was a problem that sufficient reliability could not be achieved.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a conventional non-destructive device to which a method for detecting a defective filling described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-21824 is applied.
  • the nondestructive »device includes a transmitting probe 111 constituting a sound wave transmitting unit, a receiving probe 112 constituting a sound wave receiving unit, and an exploring unit having a sound wave transmitter. And an FFT analyzer 114 for executing arithmetic processing using fast Fourier transform.
  • the non-destructive elephant includes a plate 120 on which the transducer 111 and the wave receiving probe 112 are brought into contact, and concrete placed inside the plate 120.
  • Filler 1 3 0 is provided.
  • the filler 130 has a poorly filled portion 131, such as a crack or a cavity, as shown in the figure.
  • the wave transmitting probe 111 for sound wave transmission and the wave receiving probe 111 for sound wave reception are brought into contact with the surface of the plate 120, and the probe 11 1 A sound wave having a wideband frequency component is repeatedly emitted from 3 through the transmission probe 1 1 1.
  • Receiving probe 1 1 2 receives the reflected wave of the sound wave transmitted from transmitting probe 1 1 1, converts it into an electric signal, and converts it into an FFT analyzer 1 1 4 via probe 1 1 3 Enter in.
  • the FFT analyzer 114 performs a Fourier analysis on the received signal and outputs the level of the frequency spectrum to a CRT display (not shown) or the like.
  • the operator can measure the level of the frequency spectrum output from the FFT analyzer 114 to determine the presence or absence of the defective filling portion 131.
  • the non-destructive bellows device of » is constructed as described above, so that the contactors 1 1 1 and 1 1 2 do not sufficiently contact the surface of the plate body 120 serving as the measurement surface.
  • Acoustic acoustic wave is generated between the transmitting probe 1 1 1 (exciting section) or the receiving probe 1 1 2 (receiving section) and the contact surface (measurement surface) of the plate 120. Attenuation occurred, making it difficult to accurately measure energy levels.
  • each of the probes 111 and 112 may not be able to make sufficient contact with the measurement surface.
  • a case where the measurement surface has irregularities, a case where the measurement surface is inferior due to weathering, or a case where dirt or the like adheres to the measurement surface can be considered.
  • the non-destructive device of the present invention uses a constant determination value, it is not possible to compare the reflected waves when the object to be measured is different or when the state of the contact surface changes over time. It has been difficult to compare and evaluate changes over time between different objects.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and estimates the contact state between the vibrating unit and the receiving unit and the measurement surface, corrects the judgment, and determines whether the contact state with the measurement surface is good.
  • the absolute reflected energy level comparable even in a bad case, the reflected energy level measurement can be greatly improved regardless of the surface condition of the object to be measured, and defective filling (internal defects)
  • the present invention relates to a nondestructive inspection device for diagnosing an internal defect of a measurement object by injecting an acoustic elastic wave into the measurement object, and is a pressure-generating device that is pressed against a surface of the measurement object to generate an acoustic elastic wave.
  • a pressing force measuring unit for detecting a pressing force of the vibrating unit and the receiving unit against the surface of the object to be measured at the time
  • a vibration control unit for driving the vibrating unit to generate an acoustic elastic wave
  • a received signal processing unit for determining an internal defect based on a received signal from the apparatus, and the received signal processing unit calculates a reflected energy level due to elastic vibration of the object to be measured based on the received signal.
  • the reflected energy calculator and the reflected energy level And l dimension energy corrector obtaining a correction value TadashiTatsuki ⁇ in with force, is intended to include an internal defect determination section for detecting the internal defect based on the correction value.
  • the vibrating section of the nondestructive inspection device of the present invention includes a magnetostrictive vibrator that generates an acoustic elastic wave by a magnetostrictive phenomenon.
  • the acoustic elastic wave by the non-destructive inspection device of the present invention is composed of a chirp wave whose frequency continuously changes with time, and the reception signal processing unit includes an envelope of elastic vibration due to the reflection of the chirp wave.
  • the internal defect determination unit determines the ⁇ 3 ⁇ 4 frequency based on the characteristic vibration characteristics of the measurement object based on the envelope, and the internal defect determination unit detects the internal defect based on the response waveform of the resonance frequency and the supply frequency. It is to detect.
  • the internal defect judging section of the nondestructive inspection apparatus of the present invention calculates the distance to the internal defect based on the correlation between the distance to the internal defect and the correction value created in advance.
  • the correlation between the distance to the internal defect and the correction value by the nondestructive inspection device of the present invention was preliminarily set in the internal defect determination unit as a map of actual measurement values according to the measurement object. Things.
  • the reflected energy correction unit of the nondestructive inspection apparatus of the present invention divides the correction value by the abnormal area of the internal defect to obtain an additional correction value, and the internal defect determination unit determines the distance to the internal defect created in advance. Based on the correlation between ⁇ ⁇ ⁇ and the correction value, the distance to the internal defect is determined.
  • the correlation between the distance to the internal defect and the additional correction value by the nondestructive inspection device of the present invention was previously stored in the internal defect determination unit as a map of actual measurement values according to the measurement object. Things.
  • the object to be measured by the nondestructive inspection device of the present invention is made of a concrete structure.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a vibration control unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a vibration unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a received signal unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing a correlation between a pressing force and a reflected energy level according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a vibration control unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7 is a waveform diagram showing acoustic acoustic waves output from the excitation control unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a received signal processing unit according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing a correlation between a distance to an internal defect measured in connection with the third embodiment of the present invention and a reflected energy level correction value.
  • FIG. 10 is a characteristic I "diagram showing a correlation between the distance to the internal defect measured in connection with the fourth embodiment of the present invention and the reflected energy level aperture correction value.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a non-destructive bell-ring device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
  • a nondestructive device includes a vibration control unit 10 that generates a drive signal W for generating an acoustic acoustic wave in a region, and a vibration unit 1 that generates an acoustic elastic wave in accordance with the drive signal W.
  • a receiving unit 12 having a receiving sensor for detecting a reflected acoustic acoustic wave, a vibrating unit 11 and a pressing image 13 provided at a rear end of the receiving unit 12;
  • a pressing force measuring unit 14 having a pressure sensor for detecting the pressing force F a and F b at the tip of the unit 11 and the receiving unit 12, and a reception for calculating and processing the received signal R from the receiving unit 12
  • a signal processing unit 15 is a signal processing unit 15.
  • the measurement target 16 has internal defects 17 (cavities, cracks, peeling, etc.) corresponding to the defectively filled portions 13 1 described above (see Fig. 11), and the surface of the measurement target 16 (measurement On the surface (1), the pressurizing mechanism 13 presses the calorie vibrating portion 11 and the receiving portion 12 against each other.
  • the pressing forces Fa and Fb of the caro vibration unit 11 and the receiving unit 12 during the excitation are detected by the pressing force measuring unit 14 and input to the received signal processing unit 15 together with the received signal R.
  • the pressing forces F a and F b are adjusted so as to have the same pressing force F.
  • the pressing force measuring unit 14 for example, a measurement gauge or the like for measuring the pressing reaction force at the tip of the vibrating unit 11 and the receiving unit 12 is used.
  • a display unit (not shown) for displaying a judgment result of the internal defect 17 and the like is connected to the reception signal processing unit 15.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of the force vibration control unit 10 in FIG.
  • an excitation control unit 10 amplifies an excitation wave generator 10a that generates a drive signal W for the excitation unit 11 and a drive signal W from the excitation wave generator 10a. And a power amplifier 1 Ob applied to the vibrating section 11.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a specific configuration example of the vibration unit 11 in FIG.
  • the calorie vibrating portion 11 is wound around two opposing sides of a magnetostrictive vibrator 11 a of a closed-loop core composed of a magnetostrictive element for lamination and a magnetostrictive vibrator 11 a. And 1 lb of excitation winding.
  • the magnetostrictive vibrator 11a vibrates in two directions (see arrows) where the exciting winding 1lb is not wound.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the received signal processing unit 15 in FIG.
  • the received signal processing unit 15 includes a reflected energy calculating unit 15a that calculates a reflected energy level Er based on the received signal R of the reflected wave, and reflected energy using the pressing forces Fa and Fb.
  • a reflection energy correction unit 15b for correcting the level Er is provided, and an internal defect determination unit 15c for determining the presence or absence of an internal defect based on the corrected reflection energy level correction value Ec.
  • FIG. 5 is a characteristic diagram showing the correlation between the pressing force F and the reflected energy level Er according to the first embodiment of the present invention.
  • the map is stored in advance in the reflected energy correction unit 15b as a map. I have.
  • the horizontal axis represents the pressing force F [MPa]
  • the vertical axis represents the reflected energy level Er [mV].
  • the excitation control unit 10 generates a drive signal W (a drive current of a predetermined frequency). Drives the vibration unit 11 to generate an acoustic elastic wave.
  • the excitation control unit 10 is composed of a caro-wave generation unit 10a and a power amplifier 10 Ob, and the excitation wave generation unit 10a has a characteristic frequency (measurement target). It determines the current waveform in the band corresponding to the material of the object 16 and the distance to the internal defect 17), and outputs this as the drive signal W to the power amplifier 1 Ob.
  • the power amplifier 1 Ob amplifies the drive signal W, matches the current value (or voltage value) to drive the caroscopic vibrator 11, and outputs it.
  • the excitation section 11 is composed of a magnetostrictive vibrator 1 la forming a core, and an excitation winding 1 lb for generating a magnetic field in the magnetostrictive vibrator 11 a.
  • the vibrator 1 la has the property of generating distortion (magnetostriction) according to the magnitude and frequency of the generated magnetic field.
  • the drive signal W is applied to the excitation winding 1 lb, a magnetic field is generated in the magnetostrictive vibrator 1 la, and the magnetostrictive vibrator 1 la generates an acoustic elastic wave due to the magnetostriction phenomenon.
  • the response speed to the magnetic field change of the magnetostrictive vibrator 11a is several microseconds or less, and is in a range that can sufficiently follow the current change in the region.
  • the magnitude of the magnetic field generated in the vibrating portion 11 varies according to the magnitude and frequency of the applied drive signal W, so that by controlling the current value of the drive signal W, the magnetostrictive resonator 11 The distortion amount of a can be controlled.
  • the core of the vibrating section 11 (1 lb of the magnetostrictive vibrator in Fig. 3) generates distortion in accordance with the current value of the applied drive signal W, and measures the point of contact with the object 16 to be measured.
  • An acoustic elastic wave (excitation wave) is injected into the object 16.
  • the acoustic elastic wave injected from the excitation unit 11 spreads while being attenuated by the damping effect during propagation to the object 16 to be measured.
  • the acoustic acoustic wave propagating in the measurement object 16 reaches the acoustic reflection surface of the internal defect 1 (for example, foreign matter or crack), it is reflected at the interface.
  • the internal defect 1 for example, foreign matter or crack
  • the acoustic elastic wave becomes harder to perform as the contrast of the acoustic propagation velocity increases, and a large reflected wave is generated.
  • acoustic If the back side of the launch surface is a crack or cavity that is in contact with air, most of the transmitted acoustic elastic waves will be reflected at the interface.
  • the acoustic elastic wave injected from the measurement surface propagates inside the measurement object 16 and faces the opposite or side surface of the measurement surface. Generates reflected waves.
  • the reflected wave propagating inside the measurement object 16 and reflected from the opposing surface or the side surface is more affected by the attenuation and diffusion of the acoustic elastic wave than the reflection wave from the internal defect 17. ing. Therefore, the amplitude of the reflected wave from the measuring object 16 without the internal defect 17 becomes smaller than the amplitude when the acoustic reflection surface (the internal defect 17) exists inside. Therefore, the receiving section 12 is brought into contact with the surface (measurement surface) of the object 16 to be measured, and the wave from the acoustic reflection surface is detected to detect the presence and size of the acoustic reflection surface (internal defect 17) Can be determined.
  • the fiber energy calculation section 15a in the reception signal processing section 15 performs a time integration process on the reception signal R to obtain a reflection energy level Er, and the reflection energy correction section obtains a reflection energy level correction value E c Ask for.
  • the internal defect determination unit 15c compares the case where the internal defect 17 (acoustic reflection surface) exists with the case where the internal defect 17 does not exist, based on the reflected energy level correction value Ec, thereby obtaining the sound inside. It can be determined whether or not a reflective surface exists.
  • the reflected energy level E r varies linearly with the pressing force F, and if the pressing force F is not sufficient, the expected reflected energy Gillepel E r can be observed. Therefore, the reflected energy level Er corresponding to the actual reflected wave cannot be obtained accurately.
  • the vibrating unit 11 and the receiving unit 12 are pressed against the surface (measurement surface) of the measurement object 16 by the pressing mechanism 13 and the vibrating unit 11 and the receiving unit 11 are pressed by the pressing force measuring unit 14.
  • the reflected energy correction unit 15b responds to the pressing force F
  • the estimated calculation of the reflected energy level correction value Ec that has been performed can be performed.
  • the reflected energy level Er can be corrected using the value of the pressing force F, and the reflected energy level correction value Ec is estimated and calculated. be able to.
  • the received signal processing unit 15 normalizes and corrects the reflected energy repelle Er with the pressing force F based on the received signal R and the pressing force F, and determines the internal defect 17 based on the reflected energy level correction value Ec. I do.
  • the reflection energy calculation unit 15a (see FIG. 4) in the reception signal processing unit 15 calculates the reflection energy level Er detected by the reception unit 12, and calculates the calculation result as the reflection energy correction unit 1. 5 Enter in b.
  • the reflected energy correction unit 15 b calculates the reflected energy using the pressing force F (the value of Fa or Fb) of the vibrating unit 11 and the receiving unit 12 measured by the pressing force measuring unit 14.
  • the level E r is corrected, and the reflected energy level correction value E c is input to the internal defect determination unit 15 c.
  • the internal defect determination unit 15 c is based on the value of the reflected energy level correction value E c in advance. Based on the characteristics of the prepared internal defects 17, the judgment results are displayed and reported to the operator.
  • the absolute value can be obtained regardless of the surface condition of the measurement object 16.
  • the reflected energy level of a pair of acoustic elastic waves can be compared and determined. Therefore, the evaluation accuracy of the internal defect 17 based on the reflected energy level correction value Ec can be greatly improved.
  • a simple acoustic elastic wave is used as the excitation wave, but an acoustic elastic wave composed of a chirp wave whose frequency is changed over time may be used.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a force vibration control unit 10 for generating a capping wave as an acoustic elastic wave.
  • the same reference numerals are given to the same components as those described above (see FIG. 2). The details are omitted.
  • a capture wave generator 10c corresponds to the above-described excitation wave generator 10a, and generates a drive signal W composed of a capture wave.
  • FIG. 7 is a waveform diagram illustrating a drive signal W (a chopping wave) output from the vibration control unit 10 to the vibration unit 11.
  • the horizontal axis represents time t
  • the vertical axis represents the current value of the drive signal W.
  • the frequency of the drive signal W composed of a chopper wave continuously increases with time t. Note that, contrary to FIG. 7, it is also possible to use a capture wave whose frequency continuously decreases with time.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a received signal processing unit 15 for processing the received signal R based on the reflected wave of the capping wave.
  • the same components as those described above (see FIG. 4) have the same reference numerals. And the detailed description is omitted.
  • an envelope detector 15d corresponds to the above-described reflected energy calculator 15a, finds the envelope of the received signal R as a reflected energy level, and calculates this as a reflected energy correction unit 15d. Enter in b.
  • the chirp generation unit 10c in the caro vibration control unit 10 inputs a drive signal W (chirp wave) whose frequency continuously increases with time to the power amplifier 1 Ob, and the power amplifier 10b drives the vibration section 11 by appropriately amplifying the current waveform of the trapping wave and printing it on the caro vibration section 11.
  • W chirp wave
  • the magnetostrictive vibrator 1 la (see FIG. 3) of the calovibration unit 11 generates a distortion corresponding to the applied waveform of the drive signal W, and the object to be measured contacted the magnetostrictive vibrator 11 a. From the surface of 16, an acoustic elastic wave whose frequency continuously increases (or decreases) with time t is injected into the object 16 to be measured with a constant size.
  • the reception signal 11 observed by the reception unit 12 is reduced. 3 ⁇ 4 ⁇
  • the amplitude level variation is proportional to the measured object 1 6 frequency Makotokotae, when obtaining the envelope of the observed received signal R of the waveform is obtained natural frequency in response to the measured object 1 6.
  • the form of the vibration on the measurement surface can be known by extracting the peak frequency of the received signal R. . Therefore, from the envelope of the waveform of the received signal R, the internal defect 17 and the structure itself of the measurement target 16 can be estimated, and the normal part and the abnormal part of the measurement target 16 can be easily distinguished. it can.
  • the envelope detector 15d determines the envelope of the received signal R from the receiver 12 as the reflected energy level Er.
  • the envelope of the received signal R indicates the frequency 1 response waveform of the object 16.
  • the internal defect 17 can be determined based on the reflected energy level correction value 3 ⁇ 4c corrected by the pressing force F.
  • the distance to the internal defect 17 may be determined.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing a correlation between a distance D to an internal defect and a reflection energy level correction value Ec actually measured in connection with Embodiment 3 of the present invention, and corresponds to the measurement object 16. It is stored in the internal defect determination unit 15c in advance as map data of the actually measured values.
  • the horizontal axis represents the distance D to the internal defect (measured on the surface of the measurement object 16).
  • the vertical axis is the reflected energy level correction value Ec.
  • the characteristics in Fig. 9 are, for example, the cross-sectional structure of the measurement point of the object 16 measured by coring a concrete structure. Then, the distance D to the internal defect 17 (crack depth, etc.) was actually measured, and the reflected energy level Er at the relevant measuring section was actually measured, and the pressing force F at the time of excitation was used to perform the measurement. It is obtained by obtaining the correction value Ec.
  • the acoustic elastic wave injected from the vibrating unit 11 is diffused while being attenuated by the damping effect during propagation in the object 16 to be measured.
  • the reflected wave from the internal defect 17 near the measurement surface is detected with a larger amplitude than the wave from the internal defect 17 far from the measurement surface, and as shown in Fig. 9, the reflection energy level correction
  • the value E c changes in inverse proportion to the distance D to the internal defect 17 .
  • the internal defect judging unit 15 c stores the characteristic of FIG. 9 measured in advance or an approximate expression corresponding to the characteristic of FIG. Then, the distance D to the internal defect 17 is estimated and calculated using the Sfi energy level correction value Ec regulated by the pressing force F and the correlation (approximate expression) in FIG.
  • the correlation shown in FIG. 9 differs depending on the material of the object 16 to be measured and the material mixing ratio, etc., and measurement for clarifying the correlation is performed in advance according to the difference of the object 16 to be measured.
  • the distance to internal defects 17! By storing in advance the correlation between the reflected energy level correction value Ec (FIG. 9) and the reflected energy level correction value Ec, the measurement results of the reflected energy level correction value Ec are compared with the characteristics shown in FIG. The distance D to 7 can be calculated. Therefore, the internal defect determination unit 15c can notify the operator of not only the presence or absence of the internal defect 17 but also the distance D to the internal defect 17. Form of difficulty 4.
  • the reflected energy level corrected only by the pressing force F The distance D to the internal defect 17 was calculated based on the correction value Ec. However, the internal defect was calculated based on the additional correction value Ecc that was further divided by the size of the internal defect 17 (the area of the measurement area). The distance D to 17 may be determined.
  • FIG. 10 is a characteristic diagram showing a correlation between the distance D to the internal defect actually measured in connection with the fourth embodiment of the present invention and the reflected energy level additional correction value Ecc.
  • the map data of the actually measured values is stored in the internal defect determination unit 15c in advance.
  • the horizontal axis is the distance D to the internal defect, and the vertical axis is the reflection energy level additional correction value E cc.
  • Fig. 10 The characteristics of Fig. 10 are obtained by actual measurement after coring similar to the above, and the area of the internal defect 17 is obtained by moving the excitation unit 11 on the surface of the object 16 while receiving the signal R Are obtained repeatedly as a region indicating the presence of the internal defect 17.
  • the reflected energy correction unit 15b corrects the reflection energy level Er measured on the surface of the measuring object 16 with the pressing force F at the time of vibration, and further generates an internal defect 17 (peeling). Calculate the additional correction value E cc divided by the area of the part that is performing.
  • the above-mentioned excitation energy level correction value Ec increases as the area S of the internal defect 17 increases, even if the distance D to the internal defect 17 is constant in the measurement target 16 of the same material.
  • the reflection energy level additional correction value Ecc which is additionally corrected by dividing by the area S of the internal defect 17 in addition to the reflection energy repelling correction value Ec, has a higher correlation with the distance D to the internal defect 17. You will have a relationship.
  • the reflection energy level correction value Ec described above is divided by the area S in which the internal defect 17 has occurred, and the characteristic shown in FIG. 10 is obtained.
  • the distance D to the internal defect 17 can be estimated and calculated with higher accuracy.
  • the distance D to the internal defect 17 can be calculated accurately.
  • the correlation shown in FIG. 10 differs depending on the material of the object 16 to be measured, the mixing ratio, and the like, as described above, so that the above-described actual measurement is performed to clarify the actual correlation.
  • the vibrating section 11 is not limited to the magnetostrictive type, but may be constituted by a piezoelectric type or an electrodynamic type, and it is needless to say that the same operation and effect as described above can be obtained.
  • the present invention is a non-destructive inspection device for diagnosing an internal defect of a measurement object by injecting an acoustic elastic wave into the measurement object, A vibrating section for generating a wave, a receiving section pressed against the surface of the object to be measured to receive a reflected acoustic elastic wave, and a press for pressing the vibrating section and the receiving section against the surface of the object to be measured.
  • a pressing force measuring unit for detecting a pressing force of the vibrating unit and the receiving unit against the surface of the measurement object during the vibration, a vibration control unit for driving the vibration unit to generate an acoustic elastic wave
  • a reception signal processing unit for determining an internal defect based on a reception signal from the reception unit, wherein the reception signal processing unit calculates a reflection energy level due to elastic vibration of the measurement object based on the reception signal Energy calculator and reflection energy Includes a reflected energy correction unit that obtains a correction value that regulates the gear level with the pressing force, and an internal defect determination unit that detects internal defects based on the correction value, so that absolute reflection is performed regardless of the surface condition of the measurement object.
  • the reflected energy levels of the waves can be compared and determined, and the evaluation accuracy of internal defects can be greatly improved.
  • the vibrating section of the nondestructive inspection apparatus of the present invention includes a magnetostrictive vibrator that generates an acoustic elastic wave by a magnetostrictive phenomenon, it is possible to easily inject the acoustic elastic wave into the measurement object. .
  • the acoustic elastic wave by the nondestructive inspection device of the present invention is composed of a chirp wave whose frequency continuously changes with time
  • the received signal processing unit is configured to generate the acoustic wave by the reflection of the chirp wave.
  • the internal defect determination unit of the nondestructive inspection apparatus of the present invention obtains the distance to the internal defect based on the correlation between the distance to the internal defect and the correction value created in advance. Not only the presence or absence of a defect but also the distance to an internal defect can be detected.
  • the correlation between the distance to the internal defect and the correction value by the nondestructive inspection device of the present invention was previously stored in the internal defect determination unit as a map of actual measured values corresponding to the measurement object.
  • a highly accurate correlation can be obtained regardless of the difference between the objects to be measured, and the reliability of the determination result of the internal defect can be further improved.
  • the reflected energy correction unit of the nondestructive inspection apparatus of the present invention divides the correction value by the abnormal area of the internal defect to obtain an additional correction value, and the internal defect determination unit determines the distance to the internal defect created in advance. Since the distance to the internal defect is determined based on the correlation between the correction value and the correction value, the distance to the internal defect can be detected with higher accuracy.
  • the correlation between the distance to the internal defect and the additional correction value by the nondestructive inspection device of the present invention was previously stored in the internal defect determination unit as a map of actual measurement values according to the measurement object. Therefore, a highly accurate correlation can be obtained irrespective of the difference between the objects to be measured, and the reliability of the judgment result of the internal defect can be further improved.
  • the object to be measured by the nondestructive inspection device of the present invention is made of a concrete structure, it is possible to effectively determine internal defects particularly in general buildings.

Description

明 細 書
技術分野
この発明は、 コンクリート構造物などの測定対象物の内部に存在する内部欠陥を
«する非破壊 装置に関し、 特に音響弾性波からなる加振波の Sliェネルギレ ベルを高精度に補正して内部欠陥を高い信頼性での診断可能にした非破壊 装置 に関するものである。 背景技術
従来より、 たとえばコンクリート構造物の内部に存在する内部欠陥を検知するた めには、 簡便性に優れている理由から、 外部表面からハンマを用いた打音 が広 く行われている。
しかしながら、：このような周知の打音 方法を用いた場合には、 探 ¾||度がォ ペレ一夕の能力および熟練度に依存するうえ、 一定の力でハンマリングを行うこと が極めて困難であった。 また、 判断基準がォペレ一夕の経験や勘に大きく依存する ことから、 診断結果が曖昧になり、 十分な信頼性を達成することができないという 問題点があった。
そこで、 上記問題点を解決するために、 B夂良された種々の非破壊 装置が提案 されている。 '
図 1 1はたとえば特開平 8— 2 1 8 2 4号公報に記載された充填不良の探査方法 が適用される従来の非破壊 »装置を示すプロック構成図である。
図 1 1において、 非破壊 »装置は、 音波送信部を構成する送波探触子 1 1 1と 、 音波受信部を構成する受波探触子 1 1 2と、 音波発信器を有する探査部 1 1 3と 、 高速フーリエ変換を用いた演算処理を実行する F F Tアナライザ 1 1 4とを備え ている。
また、 非破壊 象物は、 送應触子 1 1 1および受波探触子 1 1 2が当接さ れる板体 1 2 0と、 板体 1 2 0の内部に配設されたコンクリートなどの充填材 1 3 0とを備えている。充填材 1 3 0は、 図示されたように、 クラックや空洞などの充 填不良部分 1 3 1を有している。
次に、 図 1 1に示した鶴の非破壊猶装置による充填不良の探査方法について 説明する。
まず、 図示されたように、 音波送信用の送波探触子 1 1 1と音波受信用の受波探 触子 1 1 2とを板体 1 2 0の表面に当接し、 探査部 1 1 3から送波探触子 1 1 1を 介して、 広帯域の周波数成分を有する音波を繰り返し出射する。
これにより、 送 触子 1 1 1から出射された音波は、 板体 1 2 0の表面側から 充填材 1 3 0に向けて繰り返し送信される。
受灘触子 1 1 2は、 送波探触子 1 1 1から送信された音波の反射波を受信して 電気信号に変換し、 これを探査部 1 1 3を介して F F Tアナライザ 1 1 4に入力す る。
F F Tアナライザ 1 1 4は、 受信信号をフーリエ解析して、 周波数スペクトルの レベルを CR T表示部 （図示せず） などに出力する。
したがって、 オペレータは、 F F Tアナライザ 1 1 4から出力される周波数スぺ クトルのレベルを計測して、 充填不良部分 1 3 1の有無を判断することができる。
»の非破壊申鐘装置は以上のように構成されているので、 触子 1 1 1およ び 1 1 2が測定面となる板体 1 2 0の表面に十分に接触していない場合には、 送波 探触子 1 1 1 (加振部） または受波探触子 1 1 2 (受信部） と、 板体 1 2 0の接触 面（測定面） との間で音響弾性波の減衰が発生し、 正確に 寸ェネルギレベルを測 定することが困難であった。
特に、 コンクリート構造物の表面状況は、 置かれている環境によってさまざまに 変化するので、 各探触子 1 1 1および 1 1 2が測定面に十分に接触できない状態に 陥るおそれがある。 このような状況としては、 たとえば、 測定面に凹凸を有してい る場合や、 風化などによって測定面が劣ィ匕した場合、 または、 測定面に汚れなどが 付着した ί などが考えられる。
また、 人手により各探触子 1 1 1および 1 1 2を測定面に押し当てる場合には、 測定面の凹凸や異物の付着状況が接触力に大きく影響し、 反射波のレベルによる測 定精度がさらに低下することになる。 . また、 の非破壊難装置では、 一定の判定鮮を用いているので、 測定対象 物が異なる場合や、 接触面の状態が経時変ィ匕する には、 反射波を比較すること ができず、 異なる対象物間の比較や経時変化を追跡して評価することが困難であつ た。
さらに、 一定の判定基準を用いて反射波の反射エネルギレベルを比較することが できないことから、 充填材 1 3 0内の充填不良部分 1 3 1の反射面までの距離と反 射ェネルギレベルとの相関を求めることができないという問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、 加振部お よび受信部と測定面との接触状態を推定して判定 を補正し、 測定面に対する接 触状態が悪い場合であっても絶対的な反射エネルギレベルを比較可能にすることに より、 測定対象物の表面状態によらず反射エネルギレベルの測 ¾ 度を大きく向上 させるとともに、 充填不良部分（内部欠陥） までの距離と反射エネルギレベルとの 間の相関関係により、 内部欠陥までの距離を算出できる非破壊検査装置を提供する ことを目的とする。 発明の開示
この発明は、 音響弾性波を測定対象物に注入して測定対象物の内部欠陥を診断 するための非破壊検査装置であって、 測定対象物の表面に圧接されて音響弾性波 を発生する加振部と、 測定対象物の表面に圧接されて音響弾性波の反射波を受信 する受信部と、 加振部および受信部を測定対象物の表面に押付けるための押付け機 構と、 加振時における測 寸象物の表面に対する加振部および受信部の押付け力を 検出する押付け力測定部と、 加振部を駆動して音響弾性波を発生させるための加 振制御部と、 受信部からの受信信号に基づいて内部欠陥を判定するための受信信 号処理部とを備え、 受信信号処理部は、 受信信号に基づいて測^ f象物の弾性振 動による反射エネルギレベルを演算する反射エネルギ演算部と、 反射エネルギレべ ルを押付け力で規樹匕した補正値を求める l寸エネルギ補正部と、 補正値に基づい て内部欠陥を検出する内部欠陥判定部とを含むものである。
また、 この発明の非破壊検査装置による加振部は、 磁歪現象により音響弾性波 を発生する磁歪振動子を含むものである。 まこ、 この発明の非破壊検査装置による音響弾性波は、 時間とともに周波数が連 続的に変化するチヤ一プ波からなり、 受信信号処理部は、 チヤ一プ波の反射による 弾性振動の包絡線を求める包絡線検出部を含み、 包絡線に基づいて測定対象物の固 有振動特性による^ ¾周波数を求め、 内部欠陥判定部は、 共振周波数および供給周 波数の応答波形に基づいて内部欠陥を検出するものである。
また、 この発明の非破壊検査装置による内部欠陥判定部は、 あらかじめ作成さ れた内部欠陥までの距離と補正値との相関関係に基づいて、 内部欠陥までの距離を 求めるものである。
また、 この発明の非破壊検査装置による内部欠陥までの距離と補正値との相関 関係は、 測定対象物に応じた実測値のマヅプデ一夕として内部欠陥判定部にあらか じめ格内されたものである。
また、 この発明の非破壊検査装置による反射エネルギ補正部は、 補正値を内部 欠陥の異常範囲面積で除算して追加補正値を求め、 内部欠陥判定部は、 あらかじめ 作成された内部欠陥までの距離と Π補正値との相関関係に基づいて、 内部欠陥ま での距離を求めるものである。
また、 この発明の非破壊検査装置による内部欠陥までの距離と追加補正値との 相関関係は、 測定対象物に応じた実測値のマヅプデ一夕として内部欠陥判定部にあ らかじめ格納されたものである。
また、 この発明の非破壊検査装置の測定対象物は、 コンクリート構造物からな るものである。 図面の簡単な説明
図 1はこの発明の実施の形態 1を示すプロヅク構成図である。
図 2はこの発明の実施の形態 1による加振制御部を示すブロック構成図である。 図 3はこの発明の実施の形態 1による加振部を示す斜視図である。
図 4はこの発明の実施の形態 1による受信信号 部を示すプロヅク構成図であ る。
図 5はこの発明の実施の形態 1による押付け力と反射エネルギレベルとの相関関 係を示す特性図である。 図 6はこの発明の実施の形態 2による加振制御部を示すプロック構成図である。 図 7はこの発明の実施の形態 2による加振制御部から出力される音響弾性波を示 す波形図である。
図 8はこの発明の実施の形態 2による受信信号処理部を示すプロヅク構成図であ る。
図 9はこの発明の実施の形態 3に関連して測定された内部欠陥までの距離と反射 エネルギレベル補正値との相関関係を示す特性図である。
図 1 0はこの発明の実施の形態 4に関連して測定された内部欠陥までの距離と反 射エネルギレベル遊口補正値との相関関係を示す特 I"生図である。
図 1 1は の非破壊ネ鐘装置を示すブロック構成図である。 発明を実施するための最良の形態
実施の形態 1 ·
以下、 この発明の実施の形態 1を図面に基づいて説明する。
図 1はこの発明の実施の形態 1を示すプロック構成図である。
図 1において、 非破壊 «装置は、 域の音響弾性波を発生させるための駆動 信号 Wを生成する加振制御部 1 0と、 駆動信号 Wに応じて音響弾性波を発生する加 振部 1 1と、 音響弾性波の反射波を検出するための受信センサを有する受信部 1 2 と、 加振部 1 1および受信部 1 2の後端部に設けられた押付け画 1 3と、 加振部 1 1および受信部 1 2の先端部の押付け力 F a、 F bを検出するための圧力センサ を有する押付け力測定部 1 4と、 受信部 1 2からの受信信号 Rを演算処理する受信 信号処理部 1 5とを備えている。
測定対象物 1 6は、 前述（図 1 1参照） の充填不良部分 1 3 1に相当する内部欠 陥 1 7 (空洞、 クラック、 剥離など） を有し、 測定対象物 1 6の表面（測定面） に は、 押付け機構 1 3の加圧力により、 カロ振部 1 1および受信部 1 2が押し付けられ ている。
加振時におけるカロ振部 1 1および受信部 1 2の押付け力 F a、 F bは、 押付け力 測定部 1 4により検出され、 受信信号 Rとともに受信信号処理部 1 5に入力されて いる。 なお、 押付け力 F aおよび F bは、 等しい押付け力 Fとなるように調整されてい る。
また、 押付け力測定部 1 4としては、 たとえば、 加振部 1 1および受信部 1 2の 先端部の押付け反力を測定するための測定ゲージなどが用いられる。
また、 受信信号処理部 1 5には、 内部欠陥 1 7の判定結果などを表示するための 表示部 （図示せず） が接続される。
図 2は図 1内の力 Π振制御部 1 0の具体例を示すプロック構成図である。
図 2において、 加振制御部 1 0は、 加振部 1 1に対する駆動信号 Wを発生する加 振波発生部 1 0 aと、 加振波発生部 1 0 aからの駆動信号 Wを増幅して加振部 1 1 に印加するパワーアンプ 1 O bとを備えている。
図 3は図 1内の加振部 1 1の具体的な構成例を示す斜視図である。
図 3において、 カロ振部 1 1は、 積層用磁歪素子により構成された閉ループのコア 开狱の磁歪振動子 1 1 aと、 磁歪振動子 1 1 aの 2力所の対向側辺部に巻かれた励 磁卷線 1 l bとを備えている。磁歪振動子 1 1 aは、 励磁卷線 1 l bが巻かれてい ない 2辺方向 （矢印参照） に振動する。
図 4は図 1内の受信信号処理部 1 5の具体例を示すプロヅク構成図である。
図 4において、 受信信号処理部 1 5は、 反射波の受信信号 Rに基づいて反射エネ ルギレベル E rを演算する反射エネルギ演算部 1 5 aと、 押付け力 F a、 F bを用 いて反射エネルギレベル E rを補正する反射エネルギ補正部 1 5 bと、 補正後の反 射ェネルギレベル補正値 E cに基づいて内部欠陥の有無を判定する内部欠陥判定部 1 5 cとを備えている。
図 5はこの発明の^の形態 1による押付け力 Fと反射エネルギレベル E rとの 相関関係を示す特性図であり、 たとえば、 反射エネルギ補正部 1 5 b内にマヅプデ —夕としてあらかじめ格納されている。
図 5において、 横軸は押付け力 F [MP a]、 縦軸は反射エネルギレペル E r [ mV]である。
次に、 図 1〜図 5を参照しながら、 この発明の の形態 1による動作について 説明する。
図 1において、 まず、 加振制御部 1 0は、 駆動信号 W (所定周波数の駆動電流） により加振部 1 1を駆動して音響弾性波を生成させる。
加振制御部 1 0は、 図 2に示すように、 カロ振波発生部 1 0 aおよびパワーアンプ 1 O bにより構成されており、 加振波発生部 1 0 aは、 特性周波数（測定対象物 1 6の材質や内部欠陥 1 7までの距離などに応じて決定する） に対応した帯域の電流 波形を生成し、 これを駆動信号 Wとしてパワーアンプ 1 O bに出力する。
パワーアンプ 1 O bは、 駆動信号 Wを増幅し、 カロ振部 1 1を駆動するために適切 な電流値 （または、 電圧値） に整合させて出力する。
加振部 1 1は、 図 3に示すように、 コアを形成する磁歪振動子 1 l aと、 磁歪振 動子 1 1 aに磁界を発生させる励磁巻線 1 l bとにより構成されており、 磁歪振動 子 1 l aは、 発生磁界の大きさや周波数に応じて歪 （磁歪現象） を発生させる特性 を有する。
したがって、 励磁巻線 1 l bに駆動信号 Wを印加すると、 磁歪振動子 1 l a内に 磁界が発生し、 磁歪振動子 1 l aは、 上記磁歪現象により音響弾性波を発生する。 このとき、 磁歪振動子 1 1 aの磁界変化に対する応答速度は、 数マイクロ秒以下 であり、 域の電流変ィ匕に対して十分に追従可能な範囲にある。
また、 可聴域の駆動信号 Wを供給することにより、 この周波数帯域の音響弾性波 を効率よく発生させることができる。
また、 カロ振部 1 1における発生磁界の大きさは、 印加される駆動信号 Wの大きさ や周波数に応じて変化するので、 駆動信号 Wの電流値を制御することにより磁歪振 動子 1 1 aの歪み量を制御することができる。
加振部 1 1のコア （図 3内の磁歪振動子 1 l b ) は、 印加された駆動信号 Wの電 流値に応じて歪みを発生し、 測定対象物 1 6との接触部から、 測定対象物 1 6内に 音響弾性波（加振波） を注入する。
加振部 1 1から注入された音響弾性波は、 測定対象物 1 6への伝播中に、 ダンピ ング効果により減衰しながら拡散する。
測定対象物 1 6内に伝播中の音響弾性波は、 内部欠陥 1 Ί (異物ゃクラックなど ) の音響反射面に到達すると、 その界面で反射およひ ' する。
このような音響反射面の界面において、 音響弾性波は、 音響伝播速度のコントラ ストが大きいほど^!しにくくなり、 大きな反射波を発生する。 たとえば、 音響反 射面の背面側が空気と接しているクラックや空洞の場合、 その界面において、 伝播 してきた音響弾性波は、 ほとんどのエネルギが反射されることになる。
一方、 内部に上記音響反射面が存在しない測定対象物 1 6の場合、 測定面から注 入された音響弾性波は、 測定対象物 1 6の内部を伝播し、 測定面の対抗面や側面か ら反射波を発生する。
このように、 測定対象物 1 6の内部を伝播して対抗面や側面から反射された反射 波は、 内部欠陥 1 7からの反射波よりも、 音響弾性波の減衰や拡散の影響を大きく 受けている。 したがって、 内部欠陥 1 7のない測定対象物 1 6からの反射波の振幅 は、 内部に音響反射面（内部欠陥 1 7 ) が存在する場合の振幅よりも小さくなる。 そこで、 受信部 1 2を測定対象物 1 6の表面 （測定面） に接触させて、 音響反射 面からの 波を検出することにより、 音響反射面（内部欠陥 1 7 ) の有無および 大きさなどを判定することができる。
すなわち、 受信信号処理部 1 5内の繊エネルギ演算部 1 5 aは、 受信信号 Rを 時間積分処理して反射エネルギレベル E rを求め、 反射エネルギ補正部は、 反射ェ ネルギレベル補正値 E cを求める。
したがって、 内部欠陥判定部 1 5 cは、 反射エネルギレペル補正値 E cに基づい て、 内部欠陥 1 7 (音響反射面） が存在する場合と存在しない場合との比較を行う ことにより、 内部に音響反射面が存在するか否かを判定することができる。
しかしながら、 測定対象物 1 6の表面に対する加振部 1 1および受信部 1 2の押 付け力 F ( F a、 F b) と、 受信信号: Rに基づく反射エネルギレベル E rとの間に は、 図 5に示すような相関関係がある。
図 5から明らかなように、 反射エネルギレベル E rは、 押付け力 Fによって一次 関数的に変化するうえ、 押付け力 Fが十分でない場合には、 期待される反射エネル ギレペル E rを観測することができず、 実際の反射波に応じた反射エネルギレベル E rを正確に求めることはできない。
そこで、 押付け機構 1 3により、 加振部 1 1および受信部 1 2を測定対象物 1 6 の表面（測定面） に加圧するとともに、 押付け力測定部 1 4により、 加振部 1 1お よび受信部 1 2と測定面との接触圧力 （押付け力: F) を測定して受信信号処理部 1 5に入力することにより、 反射エネルギ補正部 1 5 bにおいて、 押付け力 Fに応じ て規樹匕された反射エネルギレベル補正値 E cの推定演算を可能にする。
これにより、 十分な押付け力 Fが発生できていない場合であっても、 押付け力 F の値を用いて反射エネルギレベル E rを補正することができ、 反射エネルギレベル 補正値 E cを推定演算することができる。
すなわち、 受信信号処理部 1 5は、 受信信号 Rおよび押付け力 Fに基づき、 反射 ェネルギレペル E rを押付け力 Fで正規化補正し、 反射エネルギレベル補正値 E c に基づいて内部欠陥 1 7の判定を行う。
まず、 受信信号処理部 1 5内の反射エネルギ演算部 1 5 a (図 4参照） は、 受信 部 1 2で検出された反射エネルギレベル E rを演算し、 演算結果を反射エネルギ補 正部 1 5 bに入力する。
反射エネルギ補正部 1 5 bは、 押付け力測定部 1 4で測定された加振部 1 1およ び受信部 1 2の押付け力 F ( F aまたは F bの値） を用いて、 反射エネルギレベル E rを補正し、 反射エネルギレベル補正値 E cを内部欠陥判定部 1 5 cに入力する 内部欠陥判定部 1 5 cは、 反射エネルギレベル補正値 E cの値に基づき、 あらか じめ準備された内部欠陥 1 7の特徴から、 その判定結果を表示してオペレー夕に報 知する。
このように、 押付け力 Fに基づいて、 加振部 1 1および受信部 1 2と測定面との 接触程度を推定して補正することにより、 測定対象物 1 6の表面状態によらず、 絶 対的な音響弾性波の反射エネルギレベルを比較判定することができる。 したがって 、 反射エネルギレベル補正値 E cに基づく内部欠陥 1 7の評価精度を大きく向上さ せることができる。 魏の形態 2 .
なお、 上記実施の形態 1では、 加振波として単なる音響弾性波を用いたが、 周波 数を時間変化させたチヤ一プ波からなる音響弾性波を用いてもよい。
図 6は音響弾性波としてチヤ一プ波を生成させるための力 Π振制御部 1 0を示すブ ロック構成図であり、 前述（図 2参照） と同様のものについては、 同一符号を付し て詳述を省略する。 図 6において、 チヤ一プ波発生部 1 0 cは、 前述の加振波発生部 1 0 aに対応し ており、 チヤ一プ波からなる駆動信号 Wを発生する。
図 7は加振制御部 1 0から加振部 1 1に出力される駆動信号 W (チヤ一プ波） を 示す波形図である。
図 7において、 横軸は時間 t、 縦軸は駆動信号 Wの電流値を示しており、 チヤ一 プ波からなる駆動信号 Wは、 時間 tとともに周波数が連続的に増大している。 なお 、 図 7とは逆に、 時間とともに周波数が連続的に減少するチヤ一プ波を用いること もできる。
図 8はチヤ一プ波の反射波に基づく受信信号 Rを処理するための受信信号处理部 1 5を示すブロック構成図であり、 前述 （図 4参照） と同様のものについては、 同 一符号を付して詳述を省略する。
図 8において、 包絡線検出部 1 5 dは、 前述の反射エネルギ演算部 1 5 aに対応 しており、 受信信号 Rの包絡線を反射エネルギレベルとして求め、 これを反射エネ ルギ補正部 1 5 bに入力する。
次に、 図 1および図 3とともに、 図 6〜図 8を参照しながら、 この発明の実施の 形態 2による動作について説明する。
まず、 カロ振制御部 1 0内のチヤ一プ波発生部 1 0 cは、 時間とともに周波数が連 続的に高くなる駆動信号 W (チヤープ波） をパワーアンプ 1 O bに入力し、 パワー アンプ 1 0 bは、 チヤ一プ波の電流波形を適切に増幅してカロ振部 1 1に印カ卩し、 力!] 振部 1 1を駆動する。
カロ振部 1 1の磁歪振動子 1 l a (図 3参照） は、 印加された駆動信号 Wの鼇流波 形に応じた歪みを発生し、 磁歪振動子 1 1 aに接触された測定対象物 1 6の表面か ら、 時間 tとともに周波数が連続的に高くなる （または、 低くなる） 音響弾性波を 一定の大きさで測定対象物 1 6に注入する。
このように、 音響弾性波による振動を測定対象物 1 6に与えると、 カロ振周波数が 測定対象物 1 6の固有共振周波数と一致したときに、 受信部 1 2で観測される受信 信号 11の¾ ^振幅は大きくなり、 それ以外の周波数に対する受信信号 Rの M 振幅 は小さくなる。 すなわち、 測定対象物 1 6の固有振動の応答特性にしたがって、 振 幅レベルが変動する受信信号 1^の¾¾が受信部 1 2で観測される。 この振幅レベル変動は、 測定対象物 1 6の周波誠答に比例するので、 観測され た受信信号 Rの波形の包絡線を求めると、 測定対象物 1 6に固有な周波数応答 が得られる。
測 象物 1 6に特有の共振周波数は、 周波数応答に見られる卓越周波数として 観測されるので、 受信信号 Rのピーク周波数を抽出することにより、 測定面におけ る振動の形態を知ることができる。 したがって、 受信信号 Rの波形の包絡線から、 測定対象物 1 6の内部欠陥 1 7や構造自体を推定したり、 測定対象物 1 6の正常部 と異常部との区別を容易に行うことができる。
図 8において、 包絡線検出部 1 5 dは、 受信部 1 2からの受信信号 Rの包絡線を 反射エネルギレベル E rとして求める。 受信信号 Rの包絡線は、 測 象物 1 6の 周波 1¾答波形を示している。以下、 押付け力 Fで補正した反射エネルギレベル補 正値 ¾ cに基づいて、 内部欠陥 1 7を判定することができる。
このように、 加振波としてチヤープ波からなる音響弾性波を用い、 反射エネルギ レベル E rとして受信信号 Rの包絡線を求めることにより、 F F T (高速フ一リエ 変換） などの lな信号処理を行うことな《 簡便な演算処理により周波 »答波 形を得ることができる。
したがって、 処理時間を大幅に短縮することができ、 決められた時間内での探査 範囲を広げることができるうえ、 測定 βの纖莫を小型化して省力化することがで きるなどのメリットが生まれる。 実施の形態 3 .
なお、 上記実施の形態 1、 2では、 内部欠陥 1 7の判定対象となる具体的なパラ メータについて言及しなかったが、 たとえば、 内部欠陥 1 7までの距離を判定対象 としてもよい。
図 9はこの発明の実施の形態 3に関連して実測された内部欠陥までの距離 Dと反 射ェネルギレベル補正値 E cとの相関関係を示す特性図であり、 測定対象物 1 6に 応じた実測値のマップデータとして、 内部欠陥判定部 1 5 c内にあらかじめ格納さ れている。
図 9において、 横軸は内部欠陥までの距離 D (測定対象物 1 6の表面で実測され た剥 みやクラックの深さなど）、 縦軸は反射エネルギレベル補正値 E cである 図 9の特性は、 たとえばコンクリート構造物をコアリングして測^ォ象物 1 6の 測定箇所の断面構造を取得し、 内部欠陥 1 7までの距離 D (クラックの深さなど） を実測するとともに、 当該測定部での反射エネルギレベル E rを実測して加振時の 押付け力 Fで ¾ィ匕した補正値 E cを求めることにより得られる。
前述のように、 加振部 1 1から注入された音響弾性波は、 測定対象物 1 6内を伝 播中にダンピング効果により減衰しながら拡散するが、 この減衰拡 t¾i程において 、 測定面に近い内部欠陥 1 7 (クラヅクゃ空洞） ほど、 音響弾性波の伝播する距離 が短くなるので、 減衰および ¾散の影響が少なくなる。
したがって、 測定面に近い内部欠陥 1 7からの反射波は、 測定面から遠い内部欠 陥 1 7からの 波よりも大きな振幅で検出されることになり、 図 9のように、 反 射ェネルギレベル補正値 E cは、 内部欠陥 1 7までの距離 Dに反比例して変化する 内部欠陥判定部 1 5 cは、 あらかじめ実測された図 9の特性または図 9の特性に 対応した近似式を格納しており、 押付け力 Fで規 匕した Sfiエネルギレベル補正 値 E cと、 図 9の相関関係 （近似式） とを用いて、 内部欠陥 1 7までの距離 Dを推 定演算する。
なお、 図 9の相関関係は、 測定対象物 1 6の材料および材料配合比などにより異 なるので、 測^象物 1 6の違いに応じて、 相関関係を明らかにするための測定が あらかじめ行われる。
このように、 内部欠陥 1 7までの距離！ と反射エネルギレベル補正値 E cとの相 関関係 （図 9 ) をあらかじめ格納しておくことにより、 反射エネルギレベル補正値 E cの測定結果を図 9の特性に照合することにより、 内部欠陥 1 7までの距離 Dを 算出することができる。 したがって、 内部欠陥判定部 1 5 cは、 内部欠陥 1 7の有 無のみならず、 内部欠陥 1 7までの距離 Dをオペレータに報知することができる。 難の形態 4 .
なお、 上記実施の形態 3では、 押付け力 Fのみで補正された反射エネルギレベル 補正値 E cに基づいて内部欠陥 1 7までの距離 Dを求めたが、 内部欠陥 1 7の大き さ （測定領域の面積） でさらに除算補正された追加補正値 E c cに基づいて内部欠 陥 1 7までの距離 Dを求めてもよい。
図 1 0はこの発明の実施の形態 4に関連して実測された内部欠陥までの距離 Dと 反射エネルギレベル追加補正値 E c cとの相関関係を示す特性図であり、 測定対象 物 1 6に応じた実測値のマップデータとして、 内部欠陥判定部 1 5 c内にあらかじ め格納されている。
図 1 0において、 横軸は内部欠陥までの距離 D、 縦軸は反射エネルギレベル追加 補正値 E c cである。
図 1 0の特性は、 前述と同様のコアリング後の実測により得られ、 内部欠陥 1 7 の面積は、 測 象物 1 6の表面上で加振部 1 1を移動させながら、 受信信号 Rを 繰り返し取得することにより、 内部欠陥 1 7の存在を示す領域として得られる。 この場合、 反射エネルギ補正部 1 5 bは、 測定対象物 1 6の表面で測定された反 射ェネルギレベル E rを加振時の押付け力 Fで補正し、 さらに内部欠陥 1 7 (剥離 ) が発生している部位の面積で除算した追加補正値 E c cを演算する。
前述の励エネルギレベル補正値 E cは、 同じ材質の測定対象物 1 6において、 内部欠陥 1 7までの距離 Dが一定であっても、 内部欠陥 1 7の面積 Sが大きいほど 大きくなる。
したがって、 反射ェネルギレペル補正値 E cに加え、 内部欠陥 1 7の面積 Sで除 算して追加補正した反射エネルギレベル追加補正値 E c cは、 内部欠陥 1 7までの 距離 Dに対してさらに高い相関関係を持つことになる。
すなわち、 前述 （図 9参照） の反射エネルギレベル補正値 E cを内部欠陥 1 7が 発生している面積 Sで除算し、 図 1 0の特性を取得することにより、 図 1 0の特性 に基づいて、 内部欠陥 1 7までの距離 Dをさらに高い精度で推定演算することがで きる。
このように、 反射エネルギレベル補正値 E cを内部欠陥 1 7の面積 Sでさらに除 算した追加補正値 E c cを演算するとともに、 あらかじめ求められた図 1 0の相関 関係を照合することにより、 内部欠陥 1 7までの距離 Dを正確に算出することがで さる ο 図 1 0の相関関係は、 前述と同様に、 測定対象物 1 6の材料や配合比などにより 異なるので、 実際の相関関係を明らかにするために上述した実測が行われる。 なお、 上記難の形態 1〜4では、 磁歪振動子 1 l aを有する加振部 1 1を用い て、 磁歪現象によって発生した音響弾性波を測定対象物 1 6に注入する場合を例に とって説明したが、 加振部 1 1は、 磁歪型に限らず、 圧電型または動電型などで構 成してもよく、 前述と同様の作用効果を奏することは言うまでもない。
また、 測定対象物 1 6がコンクリート構造物の場合を例にとって説明したが、 他 の構造物に対しても適用可能であり、 前述と同様の作用効果を奏することは言うま でもない。 産業上の利用の可能性
以上のようにこの発明は、 音響弾性波を測定対象物に注入して測定対象物の内 部欠陥を診断するための非破壊検査装置であって、 測定対象物の表面に圧接され て音響弾性波を発生する加振部と、 測定対象物の表面に圧接されて音響弾性波の 反射波を受信する受信部と、 加振部および受信部を測定対象物の表面に押付ける ための押付け と、 加振時における測定対象物の表面に対する加振部および受信 部の押付け力を検出する押付け力測定部と、 加振部を駆動して音響弾性波を発生 させるための加振制御部と、 受信部からの受信信号に基づいて内部欠陥を判定す るための受信信号処理部とを備え、 受信信号処理部は、 受信信号に基づいて測定 対象物の弾性振動による反射エネルギレベルを演算する反射エネルギ演算部と、 反 射ェネルギレベルを押付け力で規 匕した補正値を求める反射エネルギ補正部と、 補正値に基づいて内部欠陥を検出する内部欠陥判定部とを含むので、 測定対象物の 表面状態によらず絶対的な反射波の反射エネルギレベルを比較判定することができ 、 内部欠陥の評価精度を大きく向上させることができる。
また、 この発明の非破壊検査装置による加振部は、 磁歪現象により音響弾性波 を発生する磁歪振動子を含むので、 測^寸象物内に音響弾性波を容易に注入するこ とができる。
また、 この発明の非破壊検査装置による音響弾性波は、 時間とともに周波数が連 続的に変化するチヤープ波からなり、 受信信号処理部は、 チヤ一プ波の反射による 弾性振動の包絡線を求める包絡線検出部を含み、 包絡線に基づいて測定対象物の固 有振動特性による共振周波数を求め、 内部欠陥判定部は、 共振周波数および供給周 波数の応答波形に基づいて内部欠陥を検出するようにしたので、 F F Tなどの な信号処理を行うことなく簡便な処理により周波 i½答波形を得ることができ、 処 理時間を短縮するとともに、 測定 βの播莫を小型化および省力化を実現すること ができる。
また、 この発明の非破壊検査装置による内部欠陥判定部は、 あらかじめ作成さ れた内部欠陥までの距離と補正値との相関関係に基づいて、 内部欠陥までの距離を 求めるようにしたので、 内部欠陥の有無のみならず内部欠陥までの距離を検出する ことができる。
また、 この発明の非破壊検査装置による内部欠陥までの距離と補正値との相関 関係は、 測定対象物に応じた実測値のマヅプデ一夕として内部欠陥判定部にあらか じめ格納されたので、 測定対象物の違いによらず高精度の相関関係を得ることがで き、 内部欠陥の判定結果の信頼性をさらに向上させることができる。
また、 この発明の非破壊検査装置による反射エネルギ補正部は、 補正値を内部 欠陥の異常範囲面積で除算して追加補正値を求め、 内部欠陥判定部は、 あらかじめ 作成された内部欠陥までの距離と ロ補正値との相関関係に基づいて、 内部欠陥ま での距離を求めるようにしたので、 内部欠陥までの距離をさらに高い精度で検出す ることができる。
また、 この発明の非破壊検査装置による内部欠陥までの距離と追加補正値との 相関関係は、 測定対象物に応じた実測値のマヅプデ一夕として内部欠陥判定部にあ らかじめ格納されたので、 測定対象物の違いによらず高精度の相関関係を得ること ができ、 内部欠陥の判定結果の信頼性をさらに向上させることができる。
また、 この発明の非破壊検査装置の測定対象物は、 コンクリート構造物からな るので、 特に一般的な建築物に対して有効に内部欠陥を判定することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 音響弾性波を測定対象物に注入して前記測定対象物の内部欠陥を診断するた めの非破壊検査装置であって、
前記測定対象物の表面に圧接されて前記音響弾性波を発生する加振部と、 前記測定対象物の表面に圧接されて前記音響弾性波の反射波を受信する受信部 と、
前記加振部およひ ii記受信部を備己測定対象物の表面に押付けるための押付け機 構と、
カロ振時における lifffi測定対象物の表面に対する前記加振部および備己受信部の押 付け力を検出する押付け力測定部と、
前記加振部を駆動して前記音響弾性波を発生させるための加振制御部と、 前記受信部からの受信信号に基づいて前記内部欠陥を判定するための受信信号 処理部とを備え、
前記受信信号処理部は、
前記受信信号に基づいて前記測^"象物の弾性振動による反射エネルギレベルを 演算する反射エネルギ演算部と、
前記反射エネルギレベルを fifB押付け力で規格ィ匕した補正値を求める反射エネル ギ補正部と、
前記補正値に基づいて前記内部欠陥を検出する内部欠陥判定部と
を含むことを特徴とする非破壊^ ¾装置。
2 . 前記加振部は、 磁歪現象により前記音響弾性波を発生する磁歪振動子を含むこ とを特徴とする請求の範囲 1に記載の非破壊 ^装置。
3 . 編己音響弾性波は、 時間とともに周波数が連続的に変ィ匕するチヤ一プ波からな 前記受信信号処理部は、 前記チヤ一プ波の反射による弾性振動の包絡線を求める 包絡線検出部を含み、 前記包絡線に基づいて前記測定対象物の固有振動特性による 共振周波数を求め、
前記内部欠陥判定部は、 前記共振周波数および 1513供給周波数の応答波形に基づ いて前記内部欠陥を検出することを特徴とする請求の範囲 1に記載の非破壊 装
4. 内部欠陥判定部は、 あらかじめ作成された前記内部欠陥までの距離と前記 補正値との相関関係に基づいて、 mi3内部欠陥までの距離を求めることを特徴とす る請求の範囲 1に記載の非破壊;^装置。
5 . 媚3内部欠陥までの距離と前言 正値との相関関係は、 前記測 象物に応じ た実測値のマップデ一夕として前記内部欠陥判定部にあらかじめ格納されたことを 特徴とする請求の範囲 4に記載の非破壊^ fi装置。
6 . 媚己反射エネルギ補正部は、 歲3補正値を前記内部欠陥の異常範囲面積で除算 して ίΠ補正値を求め、
前記内部欠陥判定部は、 あらかじめ作成された前記内部欠陥までの距離と前記追 カロ補正値との相関関係に基づいて、 前記内部欠陥までの距離を求めることを特徴と する請求の範囲 1に記載の非破壊検査装置。
7 . 爾 3内部欠陥までの距離と前記追加補正値との相関関係は、 前記測定対象物に 応じた実測値のマヅプデ一夕として前記内部欠陥判定部にあらかじめ格納されたこ とを特徴とする請求の範囲 6に記載の非破壊鐘装置。
8 . 配測定対象物は、 コンクリート構造物からなることを特徴とする請求の範囲 1に記載の非 装置。
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