(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記加振部および前記受信部を前記測定対象物の表面に押付けるための押付け機構と、
加振時における前記測定対象物の表面に対する前記加振部および前記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、
前記反射エネルギレベルを前記押付け力で規格化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検査装置。
【請求項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に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
前記音響弾性波は、時間とともに周波数が連続的に変化するチャープ波からなり、
前記受信信号処理部は、前記チャー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、
前記内部欠陥判定部は、前記包絡線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に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
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。
【請求項５】
前記内部欠陥までの距離と前記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ップデータ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に記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
前記反射エネルギ補正部は、前記補正値を前記内部欠陥の異常範囲面積で除算して追加補正値を求め、
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加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。
【請求項７】
前記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ップデータ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に記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
前記測定対象物は、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に記載の非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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検査する非破壊検査装置に関し、特に音響弾性波からなる加振波の反射エ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検査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検査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検査方法を用いた場合には、探査精度がオペレータ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、判断基準がオペレータ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。
【０００２】
そこで、上記問題点を解決するために、改良された種々の非破壊検査装置が提案されている。
図１１はたとえば特開平８−２１８２４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検査装置を示すブロック構成図である。
図１１において、非破壊検査装置は、音波送信部を構成する送波探触子１１１と、音波受信部を構成する受波探触子１１２と、音波発信器を有する探査部１１３と、高速フーリエ変換を用いた演算処理を実行するＦＦＴアナライザ１１４とを備えている。
【０００３】
また、非破壊検査対象物は、送波探触子１１１および受波探触子１１２が当接される板体１２０と、板体１２０の内部に配設されたコンクリートなどの充填材１３０とを備えている。充填材１３０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１３１を有している。
【０００４】
次に、図１１に示した従来の非破壊検査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１１１と音波受信用の受波探触子１１２とを板体１２０の表面に当接し、探査部１１３から送波探触子１１１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、送波探触子１１１から出射された音波は、板体１２０の表面側から充填材１３０に向けて繰り返し送信される。
受波探触子１１２は、送波探触子１１１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１１３を介してＦＦＴアナライザ１１４に入力する。
【０００５】
ＦＦＴアナライザ１１４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ＣＲＴ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、ＦＦＴアナライザ１１４から出力される周波数スペクトルのレベルを計測して、充填不良部分１３１の有無を判断することができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の非破壊検査装置は以上のように構成されているので、各探触子１１１および１１２が測定面となる板体１２０の表面に十分に接触していない場合には、送波探触子１１１（加振部）または受波探触子１１２（受信部）と、板体１２０の接触面（測定面）との間で音響弾性波の減衰が発生し、正確に反射エネルギレベルを測定することが困難であった。
【０００７】
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１１１および１１２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化した場合、または、測定面に汚れなどが付着した場合などが考えられる。
【０００８】
また、人手により各探触子１１１および１１２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、従来の非破壊検査装置では、一定の判定基準を用いているので、測定対象物が異なる場合や、接触面の状態が経時変化する場合には、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った。
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１３０内の充填不良部分１３１の反射面までの距離と反射エ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った。
【０００９】
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基準を補正し、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定精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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、反射エネルギレベルを押付け力で規格化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ものである。
【００１１】
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ャープ波からなり、受信信号処理部は、チャー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、内部欠陥判定部は、包絡線に基づいて内部欠陥を検出するものである。
【００１２】
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ップデータ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。
【００１３】
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追加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ップデータ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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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を示すブロック構成図である。
図１において、非破壊検査装置は、可聴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１０と、駆動信号Ｗに応じて音響弾性波を発生する加振部１１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１２と、加振部１１および受信部１２の後端部に設けられた押付け機構１３と、加振部１１および受信部１２の先端部の押付け力Ｆａ、Ｆｂを検出するための圧力センサを有する押付け力測定部１４と、受信部１２からの受信信号Ｒを演算処理する受信信号処理部１５とを備えている。
【００１５】
測定対象物１６は、前述（図１１参照）の充填不良部分１３１に相当する内部欠陥１７（空洞、クラック、剥離など）を有し、測定対象物１６の表面（測定面）には、押付け機構１３の加圧力により、加振部１１および受信部１２が押し付けられている。
加振時における加振部１１および受信部１２の押付け力Ｆａ、Ｆｂは、押付け力測定部１４により検出され、受信信号Ｒとともに受信信号処理部１５に入力されている。
【００１６】
なお、押付け力ＦａおよびＦｂ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１４としては、たとえば、加振部１１および受信部１２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１５には、内部欠陥１７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。
【００１７】
図２は図１内の加振制御部１０の具体例を示すブロック構成図である。
図２において、加振制御部１０は、加振部１１に対する駆動信号Ｗを発生する加振波発生部１０ａと、加振波発生部１０ａからの駆動信号Ｗを増幅して加振部１１に印加するパワーアンプ１０ｂとを備えている。
【００１８】
図３は図１内の加振部１１の具体的な構成例を示す斜視図である。
図３において、加振部１１は、積層用磁歪素子により構成された閉ループのコア形状の磁歪振動子１１ａと、磁歪振動子１１ａの２カ所の対向側辺部に巻かれた励磁巻線１１ｂとを備えている。磁歪振動子１１ａは、励磁巻線１１ｂが巻かれていない２辺方向（矢印参照）に振動する。
【００１９】
図４は図１内の受信信号処理部１５の具体例を示すブロック構成図である。
図４において、受信信号処理部１５は、反射波の受信信号Ｒに基づいて反射エネルギレベルＥｒを演算する反射エネルギ演算部１５ａと、押付け力Ｆａ、Ｆｂを用いて反射エネルギレベルＥｒを補正する反射エネルギ補正部１５ｂと、補正後の反射エネルギレベル補正値Ｅｃに基づいて内部欠陥の有無を判定する内部欠陥判定部１５ｃとを備えている。
【００２０】
図５はこの発明の実施の形態１による押付け力Ｆと反射エネルギレベルＥｒ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１５ｂ内にマップデータ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［ＭＰａ］、縦軸は反射エネルギレベルＥｒ［ｍＶ］である。
【００２１】
次に、図１〜図５を参照しながら、この発明の実施の形態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１０は、駆動信号Ｗ（所定周波数の駆動電流）により加振部１１を駆動して音響弾性波を生成させる。
加振制御部１０は、図２に示すように、加振波発生部１０ａおよびパワーアンプ１０ｂにより構成されており、加振波発生部１０ａは、特性周波数（測定対象物１６の材質や内部欠陥１７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１０ｂに出力する。
【００２２】
パワーアンプ１０ｂは、駆動信号Ｗを増幅し、加振部１１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１１は、図３に示すように、コアを形成する磁歪振動子１１ａと、磁歪振動子１１ａに磁界を発生させる励磁巻線１１ｂとにより構成されており、磁歪振動子１１ａ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。
【００２３】
したがって、励磁巻線１１ｂに駆動信号Ｗを印加すると、磁歪振動子１１ａ内に磁界が発生し、磁歪振動子１１ａ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１１ａ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、可聴域の電流変化に対して十分に追従可能な範囲にある。
【００２４】
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、加振部１１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１１ａの歪み量を制御することができる。
【００２５】
加振部１１のコア（図３内の磁歪振動子１１ｂ）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１６との接触部から、測定対象物１６内に音響弾性波（加振波）を注入する。
加振部１１から注入された音響弾性波は、測定対象物１６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。
【００２６】
測定対象物１６内に伝播中の音響弾性波は、内部欠陥１７（異物やクラックなど）の音響反射面に到達すると、その界面で反射および透過する。
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透過しにくくなり、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。
【００２７】
一方、内部に上記音響反射面が存在しない測定対象物１６の場合、測定面から注入された音響弾性波は、測定対象物１６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１６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１７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１７のない測定対象物１６からの反射波の振幅は、内部に音響反射面（内部欠陥１７）が存在する場合の振幅よりも小さくなる。
【００２８】
そこで、受信部１２を測定対象物１６の表面（測定面）に接触させて、音響反射面からの反射波を検出することにより、音響反射面（内部欠陥１７）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１５内の反射エネルギ演算部１５ａは、受信信号Ｒを時間積分処理して反射エネルギレベルＥｒを求め、反射エネルギ補正部は、反射エネルギレベル補正値Ｅｃを求める。
【００２９】
したがって、内部欠陥判定部１５ｃは、反射エネルギレベル補正値Ｅｃに基づいて、内部欠陥１７（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。
【００３０】
しかしながら、測定対象物１６の表面に対する加振部１１および受信部１２の押付け力Ｆ（Ｆａ、Ｆｂ）と、受信信号Ｒに基づく反射エネルギレベルＥｒ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Ｅｒ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ベルＥｒ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Ｅｒを正確に求めることはできない。
【００３１】
そこで、押付け機構１３により、加振部１１および受信部１２を測定対象物１６の表面（測定面）に加圧するとともに、押付け力測定部１４により、加振部１１および受信部１２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１５に入力することにより、反射エネルギ補正部１５ｂにおいて、押付け力Ｆに応じて規格化された反射エネルギレベル補正値Ｅｃの推定演算を可能にする。
【００３２】
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Ｅｒを補正することができ、反射エネルギレベル補正値Ｅｃを推定演算することができる。
【００３３】
すなわち、受信信号処理部１５は、受信信号Ｒおよび押付け力Ｆに基づき、反射エネルギレベルＥｒ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Ｅｃに基づいて内部欠陥１７の判定を行う。
まず、受信信号処理部１５内の反射エネルギ演算部１５ａ（図４参照）は、受信部１２で検出された反射エネルギレベルＥｒを演算し、演算結果を反射エネルギ補正部１５ｂに入力する。
【００３４】
反射エネルギ補正部１５ｂは、押付け力測定部１４で測定された加振部１１および受信部１２の押付け力Ｆ（ＦａまたはＦｂの値）を用いて、反射エネルギレベルＥｒを補正し、反射エネルギレベル補正値Ｅｃを内部欠陥判定部１５ｃに入力する。
内部欠陥判定部１５ｃは、反射エネルギレベル補正値Ｅｃの値に基づき、あらかじめ準備された内部欠陥１７の特徴から、その判定結果を表示してオペレータに報知する。
【００３５】
このように、押付け力Ｆに基づいて、加振部１１および受信部１２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１６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Ｅｃに基づく内部欠陥１７の評価精度を大きく向上させることができる。
【００３６】
実施の形態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ャー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ャープ波を生成させるための加振制御部１０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。
【００３７】
図６において、チャープ波発生部１０ｃは、前述の加振波発生部１０ａに対応しており、チャープ波からなる駆動信号Ｗを発生する。
図７は加振制御部１０から加振部１１に出力される駆動信号Ｗ（チャープ波）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、チャー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ャープ波を用いることもできる。
【００３８】
図８はチャー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処理部１５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１５ｄは、前述の反射エネルギ演算部１５ａ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１５ｂに入力する。
【００３９】
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、加振制御部１０内のチャープ波発生部１０ｃは、時間とともに周波数が連続的に高くなる駆動信号Ｗ（チャープ波）をパワーアンプ１０ｂに入力し、パワーアンプ１０ｂは、チャープ波の電流波形を適切に増幅して加振部１１に印加し、加振部１１を駆動する。
【００４０】
加振部１１の磁歪振動子１１ａ（図３参照）は、印加された駆動信号Ｗの電流波形に応じた歪みを発生し、磁歪振動子１１ａに接触された測定対象物１６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１６に注入する。
【００４１】
このように、音響弾性波による振動を測定対象物１６に与えると、加振周波数が測定対象物１６の固有共振周波数と一致したときに、受信部１２で観測される受信信号Ｒの波形振幅は大きくなり、それ以外の周波数に対する受信信号Ｒの波形振幅は小さくなる。すなわち、測定対象物１６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Ｒの波形が受信部１２で観測される。
この振幅レベル変動は、測定対象物１６の周波数応答に比例するので、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１６に固有な周波数応答波形が得られる。
【００４２】
測定対象物１６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１６の内部欠陥１７や構造自体を推定したり、測定対象物１６の正常部と異常部との区別を容易に行うことができる。
【００４３】
図８において、包絡線検出部１５ｄは、受信部１２からの受信信号Ｒの包絡線を反射エネルギレベルＥｒとして求める。受信信号Ｒの包絡線は、測定対象物１６の周波数応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Ｅｃに基づいて、内部欠陥１７を判定することができる。
このように、加振波としてチャープ波からなる音響弾性波を用い、反射エネルギレベルＥｒとして受信信号Ｒの包絡線を求めることにより、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの複雑な信号処理を行うことなく、簡便な演算処理により周波数応答波形を得ることができる。
【００４４】
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、測定機器の規模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。
【００４５】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２では、内部欠陥１７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１７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と反射エネルギレベル補正値Ｅｃとの相関関係を示す特性図であり、測定対象物１６に応じた実測値のマップデータとして、内部欠陥判定部１５ｃ内にあらかじめ格納されている。
【００４６】
図９において、横軸は内部欠陥までの距離Ｄ（測定対象物１６の表面で実測された剥離厚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Ｅｃ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定対象物１６の測定箇所の断面構造を取得し、内部欠陥１７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Ｅｒを実測して加振時の押付け力Ｆで規格化した補正値Ｅｃを求めることにより得られる。
【００４７】
前述のように、加振部１１から注入された音響弾性波は、測定対象物１６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、この減衰拡散過程において、測定面に近い内部欠陥１７（クラックや空洞）ほど、音響弾性波の伝播する距離が短くなるので、減衰および拡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１７からの反射波は、測定面から遠い内部欠陥１７からの反射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、反射エネルギレベル補正値Ｅｃは、内部欠陥１７までの距離Ｄに反比例して変化する。
【００４８】
内部欠陥判定部１５ｃ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で規格化した反射エネルギレベル補正値Ｅｃと、図９の相関関係（近似式）とを用いて、内部欠陥１７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１６の材料および材料配合比などにより異なるので、測定対象物１６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。
【００４９】
このように、内部欠陥１７までの距離Ｄと反射エネルギレベル補正値Ｅｃ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Ｅｃ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１７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１５ｃは、内部欠陥１７の有無のみならず、内部欠陥１７までの距離Ｄをオペレータに報知することができる。
【００５０】
実施の形態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Ｅｃに基づいて内部欠陥１７までの距離Ｄを求めたが、内部欠陥１７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Ｅｃｃに基づいて内部欠陥１７までの距離Ｄを求めてもよい。
図１０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Ｅｃｃとの相関関係を示す特性図であり、測定対象物１６に応じた実測値のマップデータとして、内部欠陥判定部１５ｃ内にあらかじめ格納されている。
【００５１】
図１０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Ｅｃｃである。
図１０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１７の面積は、測定対象物１６の表面上で加振部１１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１７の存在を示す領域として得られる。
【００５２】
この場合、反射エネルギ補正部１５ｂは、測定対象物１６の表面で測定された反射エネルギレベルＥｒを加振時の押付け力Ｆで補正し、さらに内部欠陥１７（剥離）が発生している部位の面積で除算した追加補正値Ｅｃｃを演算する。
前述の反射エネルギレベル補正値Ｅｃは、同じ材質の測定対象物１６において、内部欠陥１７までの距離Ｄが一定であっても、内部欠陥１７の面積Ｓが大きいほど大きくなる。
【００５３】
したがって、反射エネルギレベル補正値Ｅｃに加え、内部欠陥１７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Ｅｃｃは、内部欠陥１７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Ｅｃを内部欠陥１７が発生している面積Ｓで除算し、図１０の特性を取得することにより、図１０の特性に基づいて、内部欠陥１７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。
【００５４】
このように、反射エネルギレベル補正値Ｅｃを内部欠陥１７の面積Ｓでさらに除算した追加補正値Ｅｃｃを演算するとともに、あらかじめ求められた図１０の相関関係を照合することにより、内部欠陥１７までの距離Ｄを正確に算出することができる。
【００５５】
図１０の相関関係は、前述と同様に、測定対象物１６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、上記実施の形態１〜４では、磁歪振動子１１ａを有する加振部１１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１６に注入する場合を例にとって説明したが、加振部１１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。
【００５６】
また、測定対象物１６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。
【発明の効果】
【００５７】
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機構と、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、反射エネルギレベルを押付け力で規格化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。
【００５８】
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、測定対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ャープ波からなり、受信信号処理部は、チャー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、内部欠陥判定部は、包絡線に基づいて内部欠陥を検出するようにしたので、ＦＦＴなどの複雑な信号処理を行うことなく簡便な処理により周波数応答波形を得ることができ、処理時間を短縮するとともに、測定機器の規模を小型化および省力化を実現することができる。
【００５９】
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ップデータ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。
【００６０】
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追加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ップデータ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【図２】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】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】この発明の実施の形態１による受信信号処理部を示すブロック構成図である。
【図５】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】この発明の実施の形態２による加振制御部を示すブロック構成図である。
【図７】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】この発明の実施の形態２による受信信号処理部を示すブロック構成図である。
【図９】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１０】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追加補正値との相関関係を示す特性図である。
【図１１】従来の非破壊検査装置を示すブロック構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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