(57)【要約】【課題】コンクリート体内の鋼材の損傷の有無を、定量的に判定する非破壊検査方法及び非破壊検査装置を提案する。【解決手段】コンクリート体１の外側から、磁石３によって検査対象鋼材２を磁化させ、その後磁気センサ４によってコンクリート体１の磁束密度を測定することで、検査対象鋼材２の損傷部の有無を検出する非破壊検査装置において、検査対象鋼材２を着磁させる磁石３を備える着磁部２５と、検査対象鋼材２の磁束密度を測定する磁束密度測定部２１と、磁束密度微分波形を求める演算部２２と、該演算部２２で求められた磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材２の損傷の有無を判定する判定部２３とを備える。係る構成によれば、損傷有無の判定を精度良く的確に行うことができるとともに、大量のデータによる学習が不要であり、損傷有無の検査を簡易迅速に行うことができる。【選択図】図１
2020148565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象鋼材が埋設されたコンクリート体の外側から、磁石によって上記検査対象鋼材を磁化させ、その後磁気センサによって上記コンクリート体の磁束密度を測定することで、上記検査対象鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査方法であって、
上記磁石の磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、該磁石を撤去する着磁工程と、
上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定工程と、
上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について２階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算工程と、
上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定工程と、
を含むことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記判定工程は、上記磁束密度微分波形が３階以上の奇数階微分による波形であるときには波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記磁束密度微分波形が２階以上の偶数階微分による波形であるときには波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷を判定することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項３】
請求項２において、
上記判定工程では、上記磁束密度微分波形におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、
上記磁束密度微分波形におけるピーク値の略１／２にそれぞれ対応する２点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるとき、又は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値から該ピーク値の略１／２の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と正側の面積が略同一であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定することを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項４】
請求項１、２又は３において、
少なくとも１個の磁気センサを備え、該磁気センサを、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向するにおける少なくとも二位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するとともに、
該各磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置をそれぞれ推定する推定工程を含むことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項５】
請求項１、２又は３において、
少なくとも１個の磁気センサを備え、該磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも二位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するとともに、
該各磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定工程を含むことを特徴とする非破壊検査方法。
【請求項６】
検査対象鋼材が埋設されたコンクリート体の外側から、磁石によって上記検査対象鋼材を磁化させ、その後磁気センサによって上記コンクリート体の磁束密度を測定することで、上記検査対象鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査装置であって、
磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、撤去される上記磁石を備える着磁部と、
上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定部と、
上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について２階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算部と、
該演算部で求められた磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項７】
請求項６において、
上記判定部は、上記磁束密度微分波形が３階以上の奇数階微分による波形であるときには波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記磁束密度微分波形が２階以上の偶数階微分による波形であるときには波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷を判定することを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項８】
請求項７において、
上記判定部は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、
上記磁束密度微分波形におけるピーク値の略１／２にそれぞれ対応する２点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるとき、又は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値から該ピーク値の略１／２の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と正側の面積が略同一であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定することを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項９】
請求項６、７又は８において、
上記磁気センサとして、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつ上記コンクリート体の表面に沿う方向に所定間隔をもって列設された少なくとも二個以上の磁気センサが備えられ、
該各磁気センサのそれぞれに対応する磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置とをそれぞれ推定する推定部を備えたことを特徴とする非破壊検査装置。
【請求項１０】
請求項６、７又は８において、
上記磁気センサとして、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも二位置に磁気センサが備えられ、
該各磁気センサのそれぞれに対応する磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定部を備えたことを特徴とする非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、コンクリート体内に埋設配置されている鋼材の損傷の有無を、該コンクリート体を破壊することなくその外部から検査する非破壊検査方法及びその検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリート体内に設けられた鋼材の破断の有無を検査する非破壊検査方法が知られている。例えば、特許第３７３４８２２号公報（特許文献１）に記載された非破壊検査方法は、永久磁石を、コンクリート体に埋設された検査対象の鉄筋の長手方向に沿って、コンクリート体表面を移動させることにより鋼材を磁化させ、鋼材の長手方向に一定の距離を置いて配置した２個の磁気センサによってコンクリート体の表面から漏れる磁束密度をそれぞれ測定する。更に得られた２つの測定値の差分（微分近似値：磁束密度の変化率）を算出し、この差分が一定の閾値を越える場所において破断の疑いがあると判断する手法をとっている。しかしながら、この判定方法は、上記閾値を定めるにあたって相当の実務経験が必要であり、また、磁化条件により大きくベースライン（磁束密度波形の変化の基準となる直線）が傾いた場合には、相当の実務経験者でも判定が困難な場合があるなどの問題があった。
【０００３】
この問題に対し、この磁束密度の変化率の状態を、予め模擬した鉄筋コンクリート構造体（鉄筋の破断位置が既知）を用いたモックアップ測定等によって得られるデータと対比し、定性的（例えば、経験則、ＡＩ技術、機械学習等を含む）に鉄筋の破断の有無を検査しようとすれば、その精度を確保するためには大量のデータを膨大な時間を費やして収集する必要があり、検査の簡易迅速化という点において問題がある。
【０００４】
また、事前の学習データと測定により取得したデータの対比により破断の有無を判断するものであるため、例えば、学習データーベースに無いような事例に当たった場合には、適切な判断ができないという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７３４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本願発明は、コンクリート体内の鋼材の損傷の有無を、該コンクリート体を破壊することなく定量的に判定する非破壊検査方法及び非破壊検査装置を提案することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【０００８】
「本願の第１の発明」
本願の第１の発明では、検査対象鋼材が埋設されたコンクリート体の外側から、磁石によって上記検査対象鋼材を磁化させ、その後磁気センサによって上記コンクリート体の磁束密度を測定することで、上記検査対象鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査方法において、上記磁石の磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、該磁石を撤去する着磁工程と、上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定工程と、上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について２階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算工程と、上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
ここで、上記検査対象鋼材とは、一般的な鉄筋コンクリート構造物に多用される鉄筋である断面形状が円形の丸棒や表面に突起を設けた異形棒鋼に限らず、断面形状が矩形、その他の多角形の棒鋼、Ｈ形鋼であってもよい。また、通水とか通気等に使用する内部が空洞の鋼管であってもよく、さらにプレストレスト・コンクリート工法に使用するＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線やＰＣ鋼撚線といったＰＣ鋼材、あるいはこれらを内部に通して使用するシース管やシース管内のＰＣ鋼材であってもよい。
【００１０】
また、鋼材の損傷とは、鋼材が完全に破断している状態のほか、例えば、ＰＣ鋼線やＰＣ鋼撚線のように多数の鋼線の束からなる鋼材の場合は、多数の鋼線の一部が破断しているような場合も含まれる。
【００１１】
上記着磁工程において検査対象鋼材を磁化させる際に、磁石の磁化面をコンクリート体の表面に近付けて配置するには、該磁石の磁化面をコンクリート体の表面付近の所定位置に、一時的に近づければよく、必ずしも磁石の磁化面をコンクリート体の表面に当接させる必要は無く、静止させる必要もない。また、上記磁石が小型であれば、その磁石の磁化面を検査対象鋼材の長手方向に沿って移動させることで、検査対象鋼材を磁化させればよく、上記磁石が大型であれば、その磁石の磁化面を移動させることなく検査対象鋼材の長手方向に沿った一箇所に配置することで、検査対象鋼材を広範囲で磁化できる場合がある。
【００１２】
ここで、磁石の磁化面とは、鋼材に着磁する際に、コンクリート体の表面に最も近づける磁石の一面を指し、その形状は単一の平面に限るものではなく、また磁石は、永久磁石と電磁石のいずれであってもよい。
【００１３】
また、磁束密度測定工程において、磁気センサをコンクリート体の表面に近付けて配置するには、上記磁石の場合と同様に、磁気センサをコンクリート体の表面付近の所定位置に、一時的に近づければよく、直接コンクリート体の表面に当接させる必要は無く、静止させる必要もない。
【００１４】
ただし、検査対象鋼材の長手方向に沿った磁束密度を求めるには、検査対象鋼材の損傷部の検査範囲のみではなく、必要に応じてその周辺範囲まで含めて磁束密度を測定する必要がある。そのためには、１個又は複数個の磁気センサを適宜に移動させつつ磁束密度を測定すればよく、例えば、磁気センサを、検査対象鋼材の長手方向に沿ってコンクリート体の表面付近を移動させながら磁束密度を測定することができる。あるいは、コンクリート体の長手方向と直交する方向に往復動させつつ、少しずつ検査対象鋼材の長手方向にずらせることによって、検査対象鋼材の磁束密度を測定し、この測定結果から検査対象鋼材の長手方向に沿った磁束密度を算出することができる。
【００１５】
「本願の第２の発明」
本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る非破壊検査方法において、上記判定工程が、上記磁束密度微分波形が３階以上の奇数階微分による波形であるときには波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記磁束密度微分波形が２階以上の偶数階微分による波形であるときには波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷を判定することを特徴としている。
【００１６】
「本願の第３の発明」
本願の第３の発明では、上記第２の発明に係る非破壊検査方法において、上記判定工程では、上記磁束密度微分波形におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記磁束密度微分波形におけるピーク値の略１／２にそれぞれ対応する２点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるとき、又は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値から該ピーク値の略１／２の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と正側の面積が略同一であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定することを特徴としている。
【００１７】
「本願の第４の発明」
本願の第４の発明では、上記第１、第２又は第３の発明に係る非破壊検査方法において、少なくとも１個の磁気センサを備え、該磁気センサを上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における少なくとも二位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置をそれぞれ推定する推定工程を含むことを特徴としている。
【００１８】
「本願の第５の発明」
本願の第５の発明では、上記第１、第２又は第３の発明に係る非破壊検査方法において、
少なくとも１個の磁気センサを備え、該磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも二位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定工程を含むことを特徴としている。
【００１９】
「本願の第６の発明」
本願の第６の発明では検査対象鋼材が埋設されたコンクリート体の外側から、磁石によって上記検査対象鋼材を磁化させ、その後磁気センサによって上記コンクリート体の磁束密度を測定することで、上記検査対象鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査装置において、磁化面を上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく上記検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した後、撤去される上記磁石を備える着磁部と、上記磁気センサを上記コンクリート体の表面に近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記検査対象鋼材の磁束密度を測定する磁束密度測定部と、上記磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について２階以上微分して磁束密度微分波形を求める演算部と、該演算部で求められた磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する判定部とを備えたことを特徴としている。
【００２０】
「本願の第７の発明」
本願の第７の発明では、上記第６の発明に係る非破壊検査装置において、上記判定部は、上記磁束密度微分波形が３階以上の奇数階微分による波形であるときには波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記磁束密度微分波形が２階以上の偶数階微分による波形であるときには波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷を判定することを特徴としている。
【００２１】
「本願の第８の発明」
本願の第８の発明では、上記第７の発明に係る非破壊検査装置において、上記判定部は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記磁束密度微分波形におけるピーク値の略１／２にそれぞれ対応する２点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるとき、又は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値から該ピーク値の略１／２の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と正側の面積が略同一であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定することを特徴としている。
【００２２】
「本願の第９の発明」
本願の第９の発明では、上記第６、第７又は第８の発明に係る非破壊検査装置において、上記磁気センサとして、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつ上記コンクリート体の表面に沿う方向に所定間隔をもって列設された少なくとも二個以上の磁気センサが備えられ、該各磁気センサのそれぞれに対応する磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置とをそれぞれ推定する推定部を備えたことを特徴としている。
【００２３】
「本願の第１０の発明」
本願の第１０の発明では、上記第６、第７又は第８の発明に係る非破壊検査装置において、上記磁気センサとして、上記コンクリート体の表面に垂直は方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも二位置に磁気センサが備えられ、該各磁気センサのそれぞれに対応する磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定部を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本願各発明では、それぞれ以下のような効果が得られる。
【００２５】
（ａ）本願の第１の発明
本願の第１の発明に係る非破壊検査方法は、コンクリート体内に埋設された検査対象鋼材を磁化させた後（着磁工程）、該検査対象鋼材から漏洩する磁束密度を測定し（磁束密度測定工程）、その磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について２階以上微分して磁束密度微分波形を求め（演算工程）、上記演算工程で求められた磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定する（判定工程）ものであることから、上記検査対象鋼材の損傷の有無を磁束密度微分波形における波形の形体によって定量的に判定することがきる。
【００２６】
したがって、例えば、従来のように、磁束密度の変化率（磁束密度の微分値）の状態をモックアップ測定等によって得られるデータと対比し、定性的に鉄筋（検査対象鋼材）の破断（損傷）の有無を検査するものに比して、損傷有無の判定をより精度良く的確に行うことができるとともに、大量のデータによる学習が不要であり、それだけ損傷有無の検査をより簡易迅速に行うことができ、これらの相乗効果として、検査対象鋼材の損傷検査のコスト低減が可能になる。
【００２７】
また、検査対象鋼材における損傷の有無の判定過程が明確であることから、例えば、学習データーベースが無いような事例であっても、極めて容易に対応することができ、損傷検査の汎用性が向上する。
【００２８】
（ｂ）本願の第２の発明
本願の第２の発明では、上記（ａ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記判定工程が、上記磁束密度微分波形が３階以上の奇数階微分による波形であるときには波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記磁束密度微分波形が２階以上の偶数階微分による波形であるときには波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷を判定するものである。
【００２９】
ここで、磁束密度微分波形が３階以上の奇数階微分による波形であるとき、及び上記磁束密度微分波形が２階以上の偶数階微分による波形であるときには、該磁束密度微分波形におけるベースライン（磁束密度微分波形の変化の基準となる直線）が常に該磁束密度微分値ゼロのラインに合致して水平となることから、該磁束密度微分波形における上記波形変化部が、略線対称の単峰形であるのか、略点対称の双極形であるのかを、より明確に判断することができ、それだけ検査対象鋼材における損傷有無の判定精度が向上することになる。
【００３０】
ここで、ベースラインとは、検査対象鋼材に損傷や接合部がなく、さらに検査対象鋼材以外の磁性体の影響がない状態において、検査対象鋼材にその長手方向に沿って着磁した場合の磁束密度の測定値を表すラインであり、着磁する際の磁極の向きによって、右上がりか右下がりの直線になる。かかるベースラインは、本発明において磁束密度微分波形の変化の基準であるが、２階以上の微分によって常に磁束密度微分値ゼロの直線になるので実測する必要はない。
【００３１】
（ｃ）本願の第３の発明
本願の第３の発明では、上記（ｂ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記判定工程が、上記磁束密度微分波形におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記磁束密度微分波形におけるピーク値の略１／２にそれぞれ対応する２点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるとき、又は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値から該ピーク値の略１／２の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と正側の面積が略同一であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定するものであって、略点対称の双極形の場合に比してその形状の判断が難しい「略線対称の単峰形」をより一層定量的に正確に判定することができ、延いては検査対象鋼材における損傷有無の判定精度の更なる向上が図れる。
【００３２】
（ｄ）本願の第４の発明
本願の第４の発明では、上記（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、少なくとも１個の磁気センサを備え、該磁気センサを、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における少なくとも二位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置をそれぞれ推定することから、コンクリート体内における検査対象鋼材の損傷部を二次元的に的確に検出することができ、該検査対象鋼材の損傷の判定精度及び信頼性が格段に向上する。
【００３３】
なお、この第４の発明では、少なくとも一個の磁気センサを備え、これを上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における複数位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて複数の磁束密度微分波形を取得するようにしているが、これとは異なって、例えば、二個の磁気センサを、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつコンクリート体表面に沿う方向における複数位置にそれぞれ配置し、該各磁気センサによって磁束密度微分波形をそれぞれ取得するようにすることもできる。
【００３４】
（ｅ）本願の第５の発明
本願の第５の発明では、上記（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、少なくとも１個の磁気センサを備え、該磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる二位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定することで、該検査対象鋼材の損傷部分の上記コンクリート体表面からの埋設深さを的確に知ることができ、延いては、該検査対象鋼材の損傷の判定精度及び信頼性の更なる向上が期待できる。
【００３５】
（ｆ）本願の第６の発明
本願の第６の発明では、コンクリート体内に埋設された検査対象鋼材を磁化させた後（着磁部）、該検査対象鋼材から漏洩する磁束密度を測定し（磁束密度測定部）、その磁束密度を検査対象鋼材の長手方向について２階以上微分して磁束密度微分波形を求め（演算部）、この磁束密度微分波形に基づいて上記検査対象鋼材の損傷の有無を判定することから（判定部）、該検査対象鋼材の損傷の有無を磁束密度微分波形における波形の形体によって定量的に判定することができる。
【００３６】
したがって、例えば、従来のように、磁束密度の変化率（磁束密度の微分値）の状態をモックアップ測定等によって得られるデータと対比し、定性的に鉄筋（検査対象鋼材）の破断（損傷）の有無を検査するものに比して、損傷有無の判定をより精度良く的確に行うことができるとともに、大量のデータによる学習が不要であり、それだけ損傷有無の検査をより簡易迅速に行うことができ、これらの相乗効果として、検査対象鋼材の損傷検査のコスト低減が可能になる。
【００３７】
また、検査対象鋼材における損傷の有無の判定過程が明確であることから、例えば、学習データーベースが無いような事例であっても、極めて容易に対応することができ、損傷検査の汎用性が向上する。
【００３８】
（ｇ）本願の第７の発明
本願の第７の発明では、上記（ｆ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記判定部が、上記磁束密度微分波形が３階以上の奇数階微分による波形であるときには波形変化部が略線対称の単峰形であるか否かによって、上記磁束密度微分波形が２階以上の偶数階微分による波形であるときには波形変化部が略点対称の双極形であるか否かによって上記検査対象鋼材の損傷を判定する。
【００３９】
ここで、磁束密度微分波形が３階以上の奇数階微分による波形であるとき、及び上記磁束密度微分波形が２階以上の偶数階微分による波形であるときには、該磁束密度微分波形におけるベースラインが常に該磁束密度微分値ゼロのラインに合致して水平となることから、該磁束密度微分波形における上記波形変化部が、略線対称の単峰形であるのか、略点対称の双極形であるのかを、より明確に判断することができ、それだけ検査対象鋼材における損傷有無の判定精度が向上することになる。
【００４０】
（ｈ）本願の第８の発明
本願の第８の発明では、上記（ｇ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記判定部は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値に対応する上記検査対象鋼材の長手方向における位置を基準位置とし、上記磁束密度微分波形におけるピーク値の略１／２にそれぞれ対応する２点の上記基準位置からの離間間隔が略同一であるとき、又は、上記磁束密度微分波形におけるピーク値から該ピーク値の略１／２の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積と正側の面積が略同一であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定することから、略点対称の双極形の場合に比してその形状の判断が難しい「略線対称の単峰形」をより一層定量的に正確に判定することができ、延いては検査対象鋼材における損傷有無の判定精度の更なる向上が図れる。
【００４１】
（ｉ）本願の第９の発明
本願の第９の発明では、上記（ｆ）、（ｇ）又は（ｈ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記磁気センサとして、上記検査対象鋼材の長手方向に直交し、かつ上記コンクリート体の表面に沿う方向に所定間隔をもって列設された少なくとも二個以上の磁気センサが備えられ、該各磁気センサのそれぞれに対応する磁束密度微分波形に基づいて、上記検査対象鋼材の長手方向における損傷位置と、上記コンクリート体の表面に沿う方向における検査対象鋼材の損傷位置とをそれぞれ推定することから、コンクリート体内における検査対象鋼材の損傷部を二次元的に的確に検出することができ、該検査対象鋼材の損傷の判定精度及び信頼性が格段に向上する。
【００４２】
（ｊ）本願の第１０の発明
本願の第１０の発明では、上記（ｆ）、（ｇ）又は（ｈ）に記載の効果に加えて、以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明では、上記磁気センサとして、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも二位置に磁気センサが備えられ、各磁気センサのそれぞれに対応する磁束密度微分波形に基づいて、上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定することから、該検査対象鋼材の損傷部分の上記コンクリート体表面からの埋設深さを的確に知ることができ、延いては、該検査対象鋼材の損傷の判定精度及び信頼性の更なる向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係る非破壊検査方法及び検査装置の機能ブロック図である。
【図２】損傷部が有る部位における着磁された鉄筋からの漏洩磁気の模式的説明図である。
【図３】損傷部が無い部位における着磁された鉄筋からの漏洩磁気の模式的説明図である。
【図４】非破壊検査における磁束密度測定工程の模式的説明図である。
【図５】損傷部が有る部位における磁束密度の実測値に基づく磁束密度波形図である。
【図６】図５における磁束密度の１階微分値に基づく１階微分波形図である。
【図７】図５における磁束密度の２階微分値に基づく２階微分波形図である。
【図８】図５における磁束密度の３階微分値に基づく３階微分波形図である。
【図９】３回微分波形図における単峰形波形の第１の判定手法説明図である。
【図１０】３回微分波形図における単峰形波形の第２の判定手法説明図である。る。
【図１１】損傷部の無い部位における磁束密度の実測値に基づく磁束密度波形図である。
【図１２】図１１における磁束密度の１階微分値に基づく１階微分波形図である。
【図１３】図１１における磁束密度の２階微分値に基づく２階微分波形図である。
【図１４】検査対象鋼材の損傷部以外の異常部における２階微分波形図である。
【図１５】本願発明の第２の実施形態に係る非破壊検査方法及び検査装置の機能ブロック図である。
【図１６】非破壊検査における磁束密度測定部近傍の構成説明図である。
【図１７】損傷部が有る部位における磁束密度の実測値に基づく磁束密度波形図である。
【図１８】図１７における磁束密度の１階微分値に基づく１階微分波形図である。
【図１９】図１７における磁束密度の２階微分値に基づく２階微分波形図である。
【図２０】本願発明の第３の実施形態に係る非破壊検査方法及び検査装置の機能ブロック図である。
【図２１】非破壊検査における磁束密度測定部近傍の構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本願発明に係る非破壊検査方法及び検査装置を実施形態に基づいて説明する。
【００４５】
Ａ：第１の実施形態
先ず、本願発明に係る非破壊検査方法及び非破壊検査装置の基本思想を説明し、しかる後、実施例に基づいて具体的に説明することとする。
【００４６】
Ａ−１：本願発明に係る非破壊検査方法及び非破壊検査装置の基本思想
Ａ−１−ａ：検査対象鋼材について
ここでは、非破壊検査方法及び非破壊検査装置の適用対象となる検査対象鋼材として、コンクリート体１内に埋設配置された鉄筋２を想定しており、この鉄筋２の長手方向において損傷部（具体的には「破断部」）が存在するか否かを、上記コンクリート体１の外側から取得される磁束密度波形に基づいて検査できるようにしたものである。
【００４７】
Ａ−１−ｂ：鉄筋２の破断検査の基本思想
（イ）鉄筋２の着磁について
上記コンクリート体１内に埋設された上記鉄筋２に対する着磁は、従来周知の工程（例えば、特許文献１参照）で行われる。即ち、磁石３（図１参照）を上記コンクリート体１の表面１ａに近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく鉄筋２の長手方向に沿って着磁する。この着磁操作によって、上記鉄筋２は、上記磁石３の磁気の影響を受けて磁化され、該鉄筋２の長手方向に沿ってそのＳ極側からＮ極側へ向かう方向の磁束が生じる。着磁後、磁石３はコンクリート体表面１ａから撤去される。
【００４８】
なお、上記磁石３は、Ｎｄ系のような希土類金属からなる直方体形状の永久磁石であるが、これに限られず、例えば永久磁石ではなく電磁石であってもよく、形状は直方体に限られず、コ字形又はＵ字形などであってもよい。
【００４９】
（ロ）磁気センサによる残留磁束密度の測定
上記鉄筋２から外部へ漏洩する磁気は、図２及び図３に示すように、上記コンクリート体の表面１ａに磁気センサ４を近づけて配置し、これを上記鉄筋２の長手方向に移動させることで、その大きさに応じた電気信号として取得される。この磁気センサ４で測定された磁束密度の測定値を後述の演算部２２（図１参照）において図形化処理をして磁束密度波形図とされる（図５、図１１参照）。
【００５０】
（ロ−１）破断部が有る部分における磁束密度の測定
図２は、破断部２Ａの有る鉄筋２における残留磁気の状態を示している。この破断部２Ａ部分においては、一方の端部２Ｂ側がＮ極となり、これに対向する他方の端部２ＣはＳ極となり、鉄筋２の中の磁束はこの破断部２Ａにおいて途切れる。そして、鉄筋２の一方の端部２Ｂ側では、破断部２Ａ寄りのＮ極からこれより後方側（図中左側）へ向かう磁力線１０ｂが生じ、これによって該一方の端部２Ｂ側には上記破断部２Ａへ向かう方向の磁束１２が生じる。また、他方の端部２Ｃ側では、破断部２Ａに近い部分がＳ極となり、遠い２Ｃ側には上記破断部２Ａから離間する方向の磁束１３が生じる。さらに、上記破断部２Ａ部分においては、一方の端部２Ｂ側のＮ極から他方の端部２Ｃ側のＳ極へ向かう磁力線１０ａが生じる。
【００５１】
さらに、図２に示すように、上記一方の端部２Ｂ側では、そのＮ極部分にはＺ軸方向（上記コンクリート体１の表面に垂直な方向）の上側へ向かう磁束１６が、Ｓ極部分にはＺ軸方向の下側に向かう磁束１４が生じる。また、上記他方の端部２Ｃ側では、そのＮ極部分にはＺ軸方向上側に向かう磁束１５が、Ｓ極部分にはＺ軸方向下側に向かう磁束１７が生じる。
【００５２】
この破断部２Ａの有る鉄筋２の磁束密度を測定し、そのＺ軸方向成分を、上記鉄筋２の長手方向における測定位置との関連で波形図として示したのが図５に示す磁束密度波形図である。
【００５３】
（ロ−２）着磁端が存在する部分での磁束密度の測定
図３は、破断部は無いが、着磁端が存在する鉄筋２における残留磁束の状態を示している。この部分においては、鉄筋２をそのＳ極側からＮ極側へ向かう方向の磁束１８が途中で途切れることが無い。そして、この場合、Ｎ極寄り部分にはＺ軸方向上側に向かう磁束１９が、Ｓ極寄り部分にはＺ軸方向下側に向かう磁束２０が、それぞれ生じている。この磁束密度を測定し、そのＺ軸方向成分を、上記鉄筋２の長手方向における測定位置との関連で波形図として示したのが図１１に示す磁束密度波形図である。
【００５４】
（ロ−３）図５及び図１１に示す磁束密度波形図の考察
図５に示す磁束密度波形図も、図１１に示す磁束密度波形図も、共に右肩上がりの波形となっているが、これは着磁工程において上記磁石３を、そのＮ極を図中左側、Ｓ極を図中右側に向けた状態で、図中左側から図中右側へ移動させて着磁したことに起因する。したがって、例えば、上記記載とは磁極を逆方向にして着磁させた場合には、磁束密度波形図は、共に右肩下がりの波形（図示省略）となる。また、図５の磁束密度波形図では破断部に対応する部分が正側から負側へ変化するＳ字形の波形として、図１１の磁束密度波形図では着磁端に対応する部分が正側に単峰形の波形として、それぞれ表わされている。
【００５５】
（ハ）磁束密度の１階微分波形図の取得
測定により取得された磁束密度値を上記鉄筋２の長手方向に微分し、水平なベースラインの下で、磁束密度のピークを際立たせたのが、図６及び図１２にそれぞれ実線で示す１階微分波形図である。なお、この１階微分波形図におけるベースラインは、図５に示すように一定の傾きの直線（例えば、「ａＸ＋ｂ」）で表されるベースラインをもつ磁束密度波形図を１階微分することで、その傾きの値（即ち、上記「ａ」）の一定値で水平な直線となったものであり、見かけ上、ゼロラインに対して一定のバイアス値「ａ」をもった直線として認識される。したがって、この１階微分波形図に表わされたピーク波形では、このバイアス値の影響でピーク波形の特性を明確に認識しにくく、このため本願発明では１階微分波形図を鉄筋２の破断部の検出には使用していない。
【００５６】
図６は、上記鉄筋２に破断部が有る場合の１階微分波形図であり、図１２は上記鉄筋２に破断部ではなく、着磁端が存在する場合の１階微分波形図である。また、図６及び図１２には、実線図示する波形図の他に、ゼロレベルに対して線対称な破線図示する波形図を示している。この実線図示する波形は、磁束密度値を上記鉄筋２の長手方向に沿って微分する場合に、低位置側から高位置側（図中左側から右側）に向かって微分した場合の波形であり、破線図示する波形は、磁束密度値を上記鉄筋２の長手方向に沿って微分する場合に、高位置側から低位置側（図中右側から左側）に向かって微分した場合の波形である。
【００５７】
（ニ）２階微分波形図の取得
上記磁束密度の1階微分値を上記鉄筋２の長手方向に微分（２階微分）し、これを波形図面として示したのが、図７及び図１３にそれぞれ示す２階微分波形図である。なお、図７は上記鉄筋２に破断部が有る場合の２階微分波形図であり、図１３は上記鉄筋２に破断部は無く、着磁端が存在する場合の２階微分波形図である。これら各２階微分波形図におけるベースラインは、１階微分波形図において一定値で水平な直線として表わされるベースラインをさらに微分したことで、ゼロラインに合致した直線となり、破断部又は着磁端に対応する部分が極大値、極小値をもつものとして際立たせられている。
【００５８】
また、図７及び図１３には実線図示する波形図の他に、ゼロレベルに対して略線対称な破線図示する波形図を示している。この実線図示する波形と破線図示する波形の関係は、１階微分波形図の取得の項で説明したように、２階微分時における鉄筋２の長手方向に対する微分方向に係るものであり、以下においては、実線図示する波形図に基づいて説明する。
【００５９】
ところで、同じ極大値、極小値をもつピーク波形であっても、図７の２階微分波形図におけるピーク波形と、図１３の２階微分波形図におけるピーク波形とは、明確に判別することができる。即ち、測定により取得された磁束密度値を２階微分することで、図７及び図１３に示すように、ベースラインがゼロラインに一致するとともに、破断部及び着磁端に対応する部分においてはベースラインを横切るＳ字形の波形が取得される。
【００６０】
ここで、図７の２階微分波形図と図１３の２階微分波形図を対比すると、図７の２階微分波形図においては、負側のピーク高さ「Ｐｎ」と正側のピーク高さ「Ｐｓ」の間においては、その絶対値の比「｜Ｐｎ｜／｜Ｐｓ｜」が「約１」であって、極大値と極小値は、波形がゼロラインを横切る点を中心とする略点対称の関係にある。なお、この実施形態においては、上記比「｜Ｐｎ｜／｜Ｐｓ｜」が「０．５〜２」の範囲であれば鉄筋２の破断が疑われる、と判断するようにしており、この場合、上記比が「１」に近いほど鉄筋２の破断の可能性が高いということになる。
【００６１】
これに対して、図１３の２階微分波形図においては、負側のピーク高さ「Ｐｎ」と正側のピーク高さ「Ｐｓ」の間において、その絶対値の比「｜Ｐｎ｜／｜Ｐｓ｜」が「２」を超えるので、その極大値と極小値は略点対称の関係にはない。したがって、鉄筋２の破断の可能性は無いものと判断される。
【００６２】
この双極形のピーク波形の異同は明確に認識でき、ピーク波形部分が略点対称の関係にある場合は「破断部」であり、略点対称の関係に無ければ「着磁端」と的確に判定できるものであり、したがって、２階微分波形図は鉄筋２における破断部の有無を判断するための定量的な指標として利用することができるものである。
【００６３】
なお、図１４には、２階微分波形図を示している。この２階微分波形図は、鉄筋２の長手方向において、その端部同士が重なっている重合部の部分において測定された磁束密度値を２階微分して得られた２階微分波形図である。そして、この２階微分波形図は、１階微分値をさらに上記鉄筋２の長手方向に、その低位置側から高位置側（図中左側から右側）へ向けて微分して得られるものであって、その全体形状は、図７において破線図示する２階微分波形図、即ち、高位置側から低位置側（図中右側から左側）に向けて微分して得られる２階微分波形図に相当する形状なっている。
【００６４】
即ち、図７の２階微分波形図も、図１４の２階微分波形図も、共に１階微分値を、上記鉄筋２の長手方向に沿って低位置側から高位置側（図中左側から右側）へ向けて２階微分して得られるものであるため、もし上記重合部が破断部であるならば、図１４の２階微分波形図は図７の実線図示する波形図と同様となるべきところであるが、これが図７の実線図示する波形図ではなくて、図７の破線図示する波形図、即ち、ピーク部分における極大値と極小値がゼロラインに対して反転した関係（換言すれば、ゼロラインを挟んで略線対称の関係）となっている。
【００６５】
したがって、図１４の２階微分波形図が、図７の２階微分波形図における実線図示する２階微分波形図と似通っているとしても、これら両者が同一ではないことは容易に判断することができるので、例えば、図１４の２階微分波形図のピーク部分に破断部が存在するという誤った判定がなされることが確実に回避される。
【００６６】
（ホ）３階微分波形図の取得
上記磁束密度の２階微分値を、さらに上記鉄筋２の長手方向に微分（３階微分）し、これを波形図面として示したのが、図８に示す３階微分波形図である。この３階微分波形図は、図６に示す１階微分波形図と同様に、ピーク波形が単峰形となっているが、該ピーク波形の方向は１階微分波形図とは異なって正側へ凸の単峰形となっている。この３階微分波形図を鉄筋２の破断部の検出における定量的指標として利用するためには、その単峰形のピーク波形部が略線対称であるのか否かを判定する必要があり、この判定手法としてここでは以下の二つの方法を説明する。
【００６７】
（ホ−１）第１の判定方法
第１の判定方法は、図９に示すように、３階微分波形図における磁束密度のピーク値に対応する鉄筋２の長手方向における位置を基準位置（XO）とする。そして、３階微分波形図における上記ピーク値（B(X0)）の略「１／２」（B(X0)/2）にそれぞれ対応する２点（イ）、（ロ）の上記基準位置からの離間間隔（「XO−a」、「XO＋b」)が略同一（a≒b）であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定するものである。
【００６８】
（ホ−２）第２の判定方法
第２の判定方法は、図１０に示すように、３階微分波形図におけるピーク値に対応する鉄筋２の長手方向における位置を基準位置（XO）とする。そして、３階微分波形図におけるピーク値（B(X0)）から該ピーク値の略「１／２」（B(X0)/2）の位置までで囲まれる領域において、上記基準位置よりも負側の面積（S1）と，正側の面積（S2）が略同一（S1≒S2）であるときに、波形変化部が略線対称の単峰形であると判定するものである。
【００６９】
（へ）複数階微分波形図相互間の関係
以上のように、微分階数と微分波形図におけるピーク波形部分の形状は、微分階数によって一義的に決定されるものであり、１階微分波形図では単峰形、２階微分波形図では双極形、３階微分波形図では単峰形、４階微分波形図では双極形、５階微分波形図では単峰形等々となる。即ち、１階微分波形図の形状的特徴（即ち、単峰形のピーク波形）とか内容等は、３階以上の奇数階微分波形図に受け継がれ、また２階微分波形図の形状的特徴（即ち、双極形のピーク波形）とか内容等は４階以上の偶数回微分波形図に受け継がれる（尤も、磁束密度の正負両側への振れ幅とか、鉄筋２に長手方向における波形幅は変化する）。
【００７０】
したがって、上記鉄筋２の破断部の有無の検査においては、上述の２階微分波形図、３階微分波形図のみならず、これよりさらに高階数の微分波形図も適宜使用することができ、実際の非破壊検査においてどの階数の微分波形図を使用するかは任意である。
【００７１】
Ａ−２：実施例
図１には、非破壊検査装置Ｚの具体的内容を、機能ブロック図として示している。
この非破壊検査装置Ｚは、次述する装置本体Ｚａと磁石３を備える着磁部２５（非破壊検査方法における着磁工程を構成する）を備えて構成される。また上記装置本体Ｚａは、上記コンクリート体１の表面１ａ上に配置された磁気センサ４と距離センサ８を備え、着磁された鉄筋２からの磁束密度を測定する磁束密度測定部２１（非破壊検査方法における磁束密度測定工程を構成する）と、上記磁束密度測定部２１からの磁束密度測定値を受けて該磁束密度測定値の１階微分波形を求める１階微分部２２ａ、２階微分波形を求める２階微分部２２ｂ、３階微分波形図を求める３階微分部２２ｃ、・・・等の複数の微分部を備えた演算部２２（非破壊検査方法における演算工程を構成する）と、上記演算部２２の任意の微分部から微分波形図を受けて上記鉄筋２における破断部の有無を判定する判定部２３（非破壊検査方法における判定工程を構成する）と、該判定部２３からの判定に係る情報を受けてこれを表示する表示部２４を備える。
【００７２】
なお、図１には、非破壊検査装置Ｚの機能ブロック図を実線表示にて示すと同時に、非破壊検査方法における機能ブロックを、上記非破壊検査装置Ｚの各構成要素に対応させた形で、破線にて示している。
【００７３】
この非破壊検査装置Ｚの実際の診断作業を、既述部分と重複する部分もあるが、具体的に説明する。
【００７４】
先ず、上記コンクリート体１の表面１ａに接近あるいは当接させて磁石３を配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記コンクリート体１内に埋設配置された上記鉄筋２にその長手方向に沿って着磁させる。着磁完了後、上記磁石３を上記コンクリート体１の表面１ａから撤去する。この着磁作業によって、上記鉄筋２には残留磁気による磁束が発生する。
【００７５】
上記磁束密度測定部２１においては、磁気センサ４によって上記鉄筋２の磁束密度が測定されるとともに、上記距離センサ８によって上記磁気センサ４の移動距離が測定され、これら磁気センサ４の検出信号（電気信号）と上記距離センサ８の検出信号（電気信号）は、磁束密度に関する情報として上記演算部２２に入力される。
【００７６】
上記演算部２２においては、各微分部２２ａ〜２２ｎのうちの任意の微分部を選択し（この実施例では、２階微分部２２ｂを選択する）、選択された２階微分部２２ｂにおいて、上記磁束密度測定部２１からの入力情報に基づいて２階微分値及び２階微分波形図（図７参照）を求める。そして、この２階微分波形図に示された情報は、次述の判定部２３に入力される。
【００７７】
上記判定部２３においては、上記演算部２２からの２階微分波形図を受けて、上記鉄筋２に破断部が有るのか無いのか、また有るとすればそれが鉄筋２の長手方向のどの位置にあるのかを判定する。即ち、ここでは、上記２階微分波形図（図７参照）において、双極形の波形変化部における極大点と極小点が略点対称の形状であるときには、上記鉄筋２には破断部が有ると判定し、逆に、略点対称とはならない時には、例えば、着磁端が存在すると判定する。また、この破断部が上記鉄筋２の長手方向のどの位置に存在するのかも、上記２階微分波形図に基づいて（即ち、図７の横軸の「位置Ｘ」の値に基づいて）判定する。
【００７８】
上記判定部２３での判定の結果は、表示部２４において表示され、必要に応じてブザー等によって注意が喚起される。以上で、破断部の有無判定の作業が終了する。
【００７９】
なお、上記実施例においては、上記磁束密度測定部２１に上記磁気センサ４とともに距離センサ８を備えているが、例えば、上記装置本体Ｚａが予め高精度の位置決め機構を備えるような場合には、上記距離センサ８を備えなくても、該位置決め機構を利用することで、上記磁束密度測定部２１において上記鉄筋２の長手方向における位置との関連において磁束密度を測定することができる。
【００８０】
Ｂ：第２の実施形態
本願発明の第２の実施形態に係る非破壊検査装置Ｚは、測定により取得される磁束密度値に基づいて、その２階微分波形図を求め、この２階微分波形図に示された情報から上記鉄筋２における破断部の有無を判定することは、上記第１の実施形態に係る非破壊検査装置Ｚの場合と同様であるが、さらにこれに加えて、上記鉄筋２の破断部の上記コンクリート体１のＸ軸方向（上記鉄筋２の長手方向）とＹ軸方向（上記鉄筋２の長手方向に直交しかつコンクリート体１の表面に平行な方向）における位置を推定するようにしたものである。以下においては、これを具体的に説明する。
【００８１】
Ｂ−１：非破壊検査装置Ｚの構成
図１５には、上記非破壊検査装置Ｚの機能ブロック図を示している。この非破壊検査装置Ｚは、次述する装置本体Ｚａと着磁部３０（非破壊検査方法における着磁工程を構成する）を備えて構成される。また上記装置本体Ｚａは、上記コンクリート体１の表面１ａ上に配置された三個の磁気センサ４〜６と距離センサ８を備え、上記着磁部３０によって着磁された鉄筋２からの磁束密度を測定する磁束密度測定部３１（非破壊検査方法における磁束密度測定工程を構成する）と、上記磁束密度測定部３１からの磁束密度測定値を受けて該磁束密度測定値の１階微分波形を求める１階微分部３２ａ、２階微分波形を求める２階微分部３２ｂ、３階微分波形図を求める３階微分部３２ｃ等の複数の微分部を備えた演算部３２（非破壊検査方法における演算工程を構成する）と、上記演算部３２の任意の微分部から微分波形図を受けて上記鉄筋２における破断部の有無を判定する判定部３３（非破壊検査方法における判定工程を構成する）と、上記演算部３２からの情報を受けて上記鉄筋２における上記破断部の上記コンクリート体１のＸ軸方向とＹ軸方向に２方向における位置をそれぞれ推定する推定部３４と、上記判定部３３からの判定に係る情報と上記推定部３４からの上記破断部の位置に関する情報を受けて、これらを表示する表示部３５を備える。
【００８２】
（イ）着磁部３０
上記着磁部３０は、磁石３を備えて構成され、上記鉄筋２を着磁させるものであって、図１５に示すように、上記磁石３を上記コンクリート体１の表面１ａに近付けて配置した後、適宜移動させることにより、又は移動させることなく、上記コンクリート体１内に埋設配置された上記鉄筋２にその長手方向に沿って着磁させる。この着磁操作によって、上記鉄筋２には、残留磁気による磁束が生じる。着磁後、磁石３はコンクリート体表面１ａから撤去される。
【００８３】
（ロ）磁束密度測定部３１
上記磁束密度測定部３１は、図１５、図１６に示すように、上記コンクリート体１の表面１ａ上に、上記鉄筋２の長手方向に直交しかつコンクリート体１の表面１ａに平行な方向（Ｙ軸方向）に所定間隔（この実施形態では５０ｍｍの間隔）をもって三個の磁気センサ４〜６を配置するとともに、距離センサ８を併設して構成される。なお、この場合、上記三個の磁気センサ４〜６のうち、列設方向の中央に位置する磁気センサ５は、上記コンクリート体１の表面１ａに沿う方向（即ち、Ｙ軸方向）において上記鉄筋２の位置と略合致するように（換言すれば、上記磁気センサ５がＺ軸方向において上記鉄筋２の直上（図１５）又は直下（図１６）に位置するように）その配置位置が設定されている。なお、この磁気センサ５の上記鉄筋２に対するＹ軸方向の位置確認は、適宜の位置確認手段によって行われる。
【００８４】
したがって、図１５において、中央の上記磁気センサ５のＹ軸方向の位置を「０」とした場合、上記磁気センサ４は上記磁気センサ５に対して、Ｙ軸方向に「５０ｍｍ」、上記磁気センサ６はＹ軸方向に「−５０ｍｍ」だけ離間することになる。なお、この実施形態においては、上記鉄筋２の破断部２ＡのＸ軸方向の位置は上記距離センサ８によって測定され（図１７参照）、Ｙ軸方向の位置は上述のように上記磁気センサ５を上記鉄筋２の直上（図１５）又は直下（図１６）に位置させることで既知とされる。
【００８５】
（ハ）上記各磁気センサ４〜６による磁束密度の測定
上記各磁気センサ４〜６は、一体的に、上記コンクリート体１の表面１ａに沿って上記鉄筋２の長手方向へ走査されることで、それぞれ磁束密度を測定する。これら各磁気センサ４〜６のそれぞれによって測定された磁束密度値は、図形処理されて、図１７に示すように磁束密度微分波形図として表示される。なお、この場合、上記各磁気センサ４〜６に対応する各磁束密度微分波形図は、共に右下がりの曲線とされ、かつ上記鉄筋２の破断部２Ａに対応する部分ではＳ字状の波形となっている。
【００８６】
なお、この実施形態では、上記磁束密度測定部３１に三個の磁気センサ４〜６を配置して一度の走査によって三個の磁束密度値を得るようにしているが、他の実施形態においては、例えば、磁気センサとして一つの磁気センサを用意し、これをＹ軸方向の三つの位置でそれぞれ走査させて、最終的に走査位置の異なる三個の磁束密度値を得ることも可能である。
【００８７】
（ニ）演算部３２における１階微分波形図の取得
演算部３２の１階微分部３２ａにおいては、上記磁束密度測定部３１の各磁気センサ４〜６で求められた磁束密度値を受けて上記鉄筋２の長手方向に微分することで、図１８の１階微分波形図に示すように、三本の１階微分波形を得る。これら各１階微分波形は、破断部に対応する部分が負極側への単峰形のピーク波形とされるが、そのピーク値は、上記鉄筋２と各磁気センサ４〜６との距離に対応して、上記鉄筋２のＺ軸方向直上（図１５）又は直下（図１６）に位置する上記磁気センサ５に対応する波形が最大となっている。
【００８８】
（ホ）演算部３２における２階微分波形図の取得
上記２階微分部３２ｂにおいては、上記１階微分部３２ａで求められた各磁気センサ４〜６毎の１階微分値をさらに上記鉄筋２の長手方向入に微分することで、図１９の２階微分波形図に示すように、破断部に対応する部分がゼロラインを横切って負側から正側へ変化する双極形のピーク波形をもつ三本の２階微分波形を得る。
【００８９】
この図１９の２階微分波形図に示されるように、各２階微分波形相互間においては、そのピーク値は上記鉄筋２と各磁気センサ４〜６との距離に対応して、それぞれ異なっているが、これら各２階微分波形はそのピーク波形部分においては負側から正側へ変化する双極形である。この実施形態では、後述のように、この２階微分波形のピーク波形部分が略点対称であるか否かによって破断部の有無を判定するが、この判定には、明確さを考慮して、ピーク値が最大の上記磁気センサ５に対応する２階微分波形を採用する。
【００９０】
（ヘ）判定部３３における破断部の有無の判定
上記判定部３３においては、上記演算部３２の２階微分部３２ｂで求められた２階微分波形を用いて、上記鉄筋２に破断部が有る係る否かを判定する。その場合、上記２階微分部３２ｂでそれぞれ求められた三つの２階微分波形のうち、ピーク値が最大であって破断部判定の指標として最適な上記磁気センサ５に対応する２階微分波形を採用する。そして、この２階微分波形の双極形のピーク波形部分における負側の極小値「Ｐｎ」と正側の極大値「Ｐｓ」の絶対値の比「｜Ｐｎ｜／｜Ｐｓ｜」が「約１」であって、極大値と極小値は、波形がゼロラインを横切る点を中心とする略点対称の関係にあるため、鉄筋２に破断部が有ると判定する。
【００９１】
即ち、上記２階微分波形を上記鉄筋２における破断部の有無判断の指標とすることで、破断部の有無判断の定量化を図ったものであり、これによって破断部の判定がより正確にかつ迅速に行えるものである。
【００９２】
（ト）破断部の位置の推定
上記推定部３４において、コンクリート体１内における破断部の二軸方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）の位置を推定する。
先ず、２階微分の双極形の二つのピーク「Ｐｎ」、「Ｐｓ」（図１９参照）について、ピーク「Ｐｎ」のピーク高さ「Ｐｎ（μＴ／ｃｍ２）」と、ピーク「Ｐｓ」のピーク高さＰｓ（μＴ／ｃｍ２）と、ピーク高さ平均「（|Ｐｎ|＋|Ｐｓ|）／２＝Ｐｍ」と、ピーク比「|Ｐｎ|／|Ｐｓ|＝Ｐｊ」と、ピーク「Ｐｎ」のピーク位置「Ｘｎ（ｍｍ）」と、ピーク「Ｐｓ」のピーク位置「Ｘｓ（ｍｍ）」と、ピーク幅「|Ｘｎ−Ｘｓ|＝Ｘｊ」と、ピーク位置平均「（Ｘｎ＋Ｘｓ）／２＝Ｘｍ」をそれぞれ求め、これを表１として示す。
【００９３】
【表１】
2020148565.tif 000003
【００９４】
（ト−ａ）破断部のＸ軸方向位置の推定
先ず、上記鉄筋２における破断部のＸ軸方向（即ち、鉄筋２の長手方向）の位置「Ｘ０」の推定であるが、これは、上記表１の「ピーク位置平均（Ｘｎ＋Ｘｓ）／２＝Ｘｍ」の三つの磁気センサ４〜６の平均値として求められる。即ち、ここでは「Ｘ０＝２０６ｍｍ」と推定される。
【００９５】
（ト−ｂ）破断部のＹ軸方向の位置の推定
次に、上記鉄筋２における破断部のＹ軸方向の位置（即ち、列設方向中央の磁気センサ５からの水平方向距離）「Ｙ０」の推定であるが、これは、表１の「ピーク高さ平均（|Ｐｎ|＋|Ｐｓ|）／２＝Ｐｍ」の上記三つの磁気センサ４〜６の極大値のセンサ位置として求められる。ここでは、磁気センサ５に対応するピーク高さ平均「３４．１」が三つの磁気センサ中で極大値であるため、この磁気センサ５のＹ軸方向の位置「Ｙ０＝０」が破断部のＹ軸方向の位置として推定される。
【００９６】
Ｃ：第３の実施形態
第３の実施形態に係る非破壊検査装置Ｚは、後述するように、上記鉄筋２の破断部の位置の推定に係る構成が異なるのみで、その他の構成は上記第２の実施形態における非破壊検査装置Ｚの場合と同様である。
【００９７】
Ｃ−１：機能ブロック図
図２０には、この第３の実施形態に係る非破壊検査装置Ｚの機能ブロック図を示している。この機能ブロック図は、上記第２の実施形態に係る非破壊検査装置Ｚの機能ブロック図と基本構成を同じにし、これと異なる点は、上記第２の実施形態においては上記磁束密度測定部３１に三つの磁気センサ４〜６が備えられていたのに対して、この実施形態では上記磁束密度測定部３１に四つの磁気センサ４〜７が備えられている点である。
【００９８】
そして、図２０に示すように、これら四つの磁気センサのうち、三つの磁気センサ４〜６は、上記鉄筋２の長手方向の直交するＹ軸方向に所定間隔（５０ｍｍ）をもって列設される一方、他の一つの磁気センサ７は上記三つの磁気センサ４〜６においてその中央に位置する磁気センサ５の直上（Ｚ軸方向）に５０ｍｍの間隔をもって設置されている。
【００９９】
そして、Ｙ軸方向に並んだ三つの磁気センサ４〜６によって上記鉄筋２の破断部のＸ軸方向とＹ軸方向の二方向における位置の推定が行われる一方、Ｚ軸方向に並んだ上記磁気センサ５と磁気センサ７によって上記破断部のＺ軸方向の位置の推定が行われる。
【０１００】
Ｃ−２：破断部の位置の推定
上記鉄筋２の破断部の位置推定を行うに際しては、上記各磁気センサ４〜７の検出値に基づいて、表２及び表３に示すように各種情報が取得される。
【０１０１】
（イ）表２の取得
先ず、三つの磁気センサ４〜６と、一つの磁気センサ７によって、それぞれ２階微分の双極形の二つのピーク「Ｐｎ」、「Ｐｓ」（図１９参照）について、ピーク「Ｐｎ」のピーク高さ「Ｐｎ（μＴ／ｃｍ２）」と、ピーク「Ｐｓ」のピーク高さＰｓ（μＴ／ｃｍ２）と、ピーク高さ平均「（|Ｐｎ|＋|Ｐｓ|）／２＝Ｐｍ」と、ピーク比「|Ｐｎ|／|Ｐｓ|＝Ｐｊ」と、ピーク「Ｐｎ」のピーク位置「Ｘｎ（ｍｍ）」と、ピーク「Ｐｓ」のピーク位置「Ｘｓ（ｍｍ）」と、ピーク幅「|Ｘｎ−Ｘｓ|＝Ｘｊ」と、ピーク位置平均「（Ｘｎ＋Ｘｓ）／２＝Ｘｍ」を求める。これを表したのが表２（表２−１及び表２−２）である。
【０１０２】
【表２】
2020148565.tif 000004
【０１０３】
（ロ）破断部のＸ軸方向位置の推定
先ず、上記鉄筋２における破断部のＸ軸方向（即ち、鉄筋２の長手方向）の位置「Ｘ０」の推定であるが、これは、上記表３−２の「ピーク位置平均（Ｘｎ＋Ｘｓ）／２＝Ｘｍ」の三つの磁気センサ４〜６の平均値として求められる。即ち、ここでは「Ｘ０＝２０６ｍｍ」と推定される。
【０１０４】
（ハ）破断部のＹ軸方向の位置の推定
次に、上記鉄筋２における破断部のＹ軸方向の位置（即ち、列設方向中央の磁気センサ５からの水平方向距離）「Ｙ０」の推定であるが、これは、表２−１の「ピーク高さ平均（|Ｐｎ|＋|Ｐｓ|）／２＝Ｐｍ」の上記三つの磁気センサ４〜６の極大値のセンサ位置として求められる。ここでは、磁気センサ５に対応するピーク高さ平均「３４．１」が三つの磁気センサ中で極大値であるため、この磁気センサ５のＹ軸方向の位置「Ｙ０＝０」が破断部のＹ軸方向の位置として推定される。
【０１０５】
（ニ）破断部のＺ軸方向の位置の推定
さらに、上記鉄筋２における破断部のＺ軸方向の位置（中央の磁気センサ５からの距離）「Ｚ０」であるが、これは表３から演算にて求められる。
【０１０６】
【表３】
2020148565.tif 000005
【０１０７】
即ち、上記三つの磁気センサ４〜６のうち、ピーク高さ平均が極大値である上記磁気センサ５を基準とし、磁束密度が距離の二乗に反比例することを利用して、下方の磁気センサ７（即ち、上記鉄筋２から遠い側の磁気センサ）のピーク高さ平均値「Ｐｍ（ｚ＝−５０）」との比にて算出した位置Ｚ０をＺ軸方向の推定位置とする。
この実施形態の場合、Ｚ０＝６２ｍｍとなる。
Ｚ０＝｜Ｚ｜×3√ｐ／(1-3√p) ・・・式１
ｐ＝Ｐm(z)／Ｐm(0)・・・・・・・・式２
【０１０８】
なお、上記推定式（式１及び式２）の算出は以下のとおりである。
磁束密度が距離の二乗に比例するため、
式（ａ）    Ｐｍ（０）＝Ｂ／Ｚ０３
式（ｂ）    Ｐｍ（ｚ）＝Ｂ／（Ｚ０＋｜Ｚ｜）３
ここで、式（イ）、（ロ）によりＢを消去すると、
式（ｃ）    Ｐｍ（ｚ）／Ｐｍ（０）＝Ｚ０３／（Ｚ０＋｜Ｚ｜）３＝ｐ
上記式（ｃ）の立方根をとると、
式（ｄ）    Ｚ０／（Ｚ０＋｜Ｚ｜）＝3√p
式（ｅ）    Ｚ０＝｜Ｚ｜×3√p/(1-3√p)
となる。
【０１０９】
なお、このような四つの磁気センサを用いた磁束密度の測定は、例えば、単一の磁気センサを用い、これを上記四つの磁気センサ４〜７の位置において順次走査させて最終的に四つの磁束密度値を得ることもできる。
【０１１０】
上述以外の各構成要素の作用効果等については、上記第２の実施形態に係る非破壊検査装置Ｚの場合と同様であるので、該第２の実施形態における該当説明を援用し、ここでの説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本願発明に係る非破壊検査方法及び検査装置は、橋、ビル又はコンクリートポールなどの、コンクリート体内に埋設されている鋼材の損傷部の有無を検出する非破壊検査に利用できるものである。
【符号の説明】
【０１１２】
１  ・・コンクリート体
２  ・・鉄筋（検査対象鋼材）
３  ・・磁石
４〜７  ・・磁気センサ
８  ・・距離センサ
２１  ・・磁束密度測定部
２２  ・・演算部
２３  ・・判定部
２４  ・・表示部
２５  ・・着磁部
３０  ・・着磁部
３１  ・・磁束密度測定部
３２  ・・演算部
３３  ・・判定部
３４  ・・推定部
３５  ・・表示部
Ｚ  ・・非破壊検査装置
Ｚａ  ・・装置本体
【図１】
2020148565.tif 000006
【図２】
2020148565.tif 000007
【図３】
2020148565.tif 000008
【図４】
2020148565.tif 000009
【図５】
2020148565.tif 000010
【図６】
2020148565.tif 000011
【図７】
2020148565.tif 000012
【図８】
2020148565.tif 000013
【図９】
2020148565.tif 000014
【図１０】
2020148565.tif 000015
【図１１】
2020148565.tif 000016
【図１２】
2020148565.tif 000017
【図１３】
2020148565.tif 000018
【図１４】
2020148565.tif 000019
【図１５】
2020148565.tif 000020
【図１６】
2020148565.tif 000021
【図１７】
2020148565.tif 000022
【図１８】
2020148565.tif 000023
【図１９】
2020148565.tif 000024
【図２０】
2020148565.tif 000025
【図２１】
2020148565.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月19日(2019.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
「本願の第５の発明」
本願の第５の発明では、上記第１、第２又は第３の発明に係る非破壊検査方法において、少なくとも１個の磁気センサを備え、該磁気センサを、上記コンクリート体の表面に垂直な方向で、かつ該表面からの距離の異なる少なくとも二位置において、それぞれ上記検査対象鋼材の長手方向に移動させて磁束密度微分波形を取得するとともに、該各磁束密度微分波形に基づいて上記コンクリート体の表面に垂直な方向における検査対象鋼材の損傷位置を推定する推定工程を含むことを特徴としている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
【図１】本願発明の第１の実施形態に係る非破壊検査方法及び検査装置の機能ブロック図である。
【図２】損傷部が有る部位における着磁された鉄筋からの漏洩磁気の模式的説明図である。
【図３】損傷部が無い部位における着磁された鉄筋からの漏洩磁気の模式的説明図である。
【図４】非破壊検査における磁束密度測定工程の模式的説明図である。
【図５】損傷部が有る部位における磁束密度の実測値に基づく磁束密度波形図である。
【図６】図５における磁束密度の１階微分値に基づく１階微分波形図である。
【図７】図５における磁束密度の２階微分値に基づく２階微分波形図である。
【図８】図５における磁束密度の３階微分値に基づく３階微分波形図である。
【図９】３階微分波形図における単峰形波形の第１の判定手法説明図である。
【図１０】３階微分波形図における単峰形波形の第２の判定手法説明図である。る。
【図１１】損傷部の無い部位における磁束密度の実測値に基づく磁束密度波形図である。
【図１２】図１１における磁束密度の１階微分値に基づく１階微分波形図である。
【図１３】図１１における磁束密度の２階微分値に基づく２階微分波形図である。
【図１４】検査対象鋼材の損傷部以外の異常部における２階微分波形図である。
【図１５】本願発明の第２の実施形態に係る非破壊検査方法及び検査装置の機能ブロック図である。
【図１６】非破壊検査における磁束密度測定部近傍の構成説明図である。
【図１７】損傷部が有る部位における磁束密度の実測値に基づく磁束密度波形図である。
【図１８】図１７における磁束密度の１階微分値に基づく１階微分波形図である。
【図１９】図１７における磁束密度の２階微分値に基づく２階微分波形図である。
【図２０】本願発明の第３の実施形態に係る非破壊検査方法及び検査装置の機能ブロック図である。
【図２１】非破壊検査における磁束密度測定部近傍の構成説明図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
（へ）複数階微分波形図相互間の関係
以上のように、微分階数と微分波形図におけるピーク波形部分の形状は、微分階数によって一義的に決定されるものであり、１階微分波形図では単峰形、２階微分波形図では双極形、３階微分波形図では単峰形、４階微分波形図では双極形、５階微分波形図では単峰形等々となる。即ち、１階微分波形図の形状的特徴（即ち、単峰形のピーク波形）とか内容等は、３階以上の奇数階微分波形図に受け継がれ、また２階微分波形図の形状的特徴（即ち、双極形のピーク波形）とか内容等は４階以上の偶数階微分波形図に受け継がれる（尤も、磁束密度の正負両側への振れ幅とか、鉄筋２に長手方向における波形幅は変化する）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
【表３】
2020148565.tif 000027
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０７】
即ち、上記三つの磁気センサ４〜６のうち、ピーク高さ平均が極大値である上記磁気センサ５を基準とし、磁束密度が距離の三乗に反比例することを利用して、下方の磁気センサ７（即ち、上記鉄筋２から遠い側の磁気センサ）のピーク高さ平均値「Ｐｍ（ｚ＝−５０）」との比にて算出した位置Ｚ０をＺ軸方向の推定位置とする。
この実施形態の場合、Ｚ０＝１０５ｍｍとなる。
Ｚ０＝｜Ｚ｜×3√ｐ／(1-3√p) ・・・式１
ｐ＝Ｐm(z)／Ｐm(0)・・・・・・・・式２
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
なお、上記推定式（式１及び式２）の算出は以下のとおりである。
磁束密度が距離の三乗に反比例するため、
式（ａ）    Ｐｍ（０）＝Ｂ／Ｚ０３
式（ｂ）    Ｐｍ（ｚ）＝Ｂ／（Ｚ０＋｜Ｚ｜）３
ここで、式（イ）、（ロ）によりＢを消去すると、
式（ｃ）    Ｐｍ（ｚ）／Ｐｍ（０）＝Ｚ０３／（Ｚ０＋｜Ｚ｜）３＝ｐ
上記式（ｃ）の立方根をとると、
式（ｄ）    Ｚ０／（Ｚ０＋｜Ｚ｜）＝3√p
式（ｅ）    Ｚ０＝｜Ｚ｜×3√p/(1-3√p)
となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2020148565.tif 000028
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2020148565.tif 000029
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１７】
2020148565.tif 000030
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2020148565.tif 000031
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2020148565.tif 000032