(57)【要約】【課題】測定対象物の物性が不均質であったとしても、トモグラフィ解析に必要な発信位置あるいは時刻の特定が行え、物性分布状況（劣化状況）の特定も同時に行える弾性波トモグラフィにおける発信点・物性状況（劣化状況）同時特定方法を提供することを目的とする。【解決手段】測定対象物において発する音を受信し、受信時刻と位置及び音が受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値とにより発信時刻と位置を推定する数式を用いて推定発信時刻と位置を求め、解析を行う測定対象物の非破壊検査方法において、対象物が不均質な物性から構成されてなるときは、検査領域あるいは適宜分割した小領域で、物性に応じた伝播速度の値を数式で用いて算出すると共に、推定発信時刻と位置を求める演算を受信時刻とほぼ同等になるまで繰り返し行い、音の発信位置および時刻ならびに検査領域あるいは小領域内の物性分布状況を特定することを特徴とする。【選択図】              図１
2014174040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物において発せられた音の発信時刻、発信位置及び前記音の受信時刻、受信位置を用い、発信波形計測センサから受信波形計測センサ間の実際の弾性波伝播時間を算出し、
前記発信波形計測センサから受信波形計測センサ間に複数の分岐点を設けた解析モデルを形成し、該解析モデルから前記発信波形計測センサから受信波形計測センサ間の理論値としての弾性波伝播時間を算出すると共に、求められた理論値としての弾性波伝播時間を前記実際の弾性波伝播時間に近づける演算を行って、前記分岐点で分岐された分岐線内領域の速度分布を形成し、形成された速度分布により破壊検査を行うトモグラフィ解析を利用した測定対象物の非破壊検査方法であって、
立体状をなす測定対象物内に多面体状検査領域を設け、該多面体状検査領域の頂点を前記測定対象物表面上に形成すると共に、形成された４点以上の頂点に受信波形計測センサを設置し、設置した受信波形計測センサにより前記測定対象物において発する音を前記発信波形計測センサを用いることなく受信し、該受信波形計測センサにより特定された受信時刻と受信位置及び前記音が複数の受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値とにより発信時刻と発信位置を推定する数式を用いて演算し、前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求めてなり、
前記求められた推定発信時刻と推定発信位置の値を用いて前記トモグラフィ解析を行う測定対象物の非破壊検査方法において、、
前記測定対象物が不均質な物性から構成されてなるときは、前記音が複数の受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値ではなく、前記検査領域あるいは検査領域を適宜分割した小領域で、不均質な物性に応じた伝播速度の値を数式で用いて算出すると共に、算出された異なる各伝播速度の値を用いて前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求める演算を行ってなり、
前記演算を、前記複数の受信波形計測センサにより特定された受信時刻とほぼ同等になるまで繰り返し行い、前記音の発信位置および発信時刻ならびに検査領域あるいは小領域内の物性分布状況を特定する、
ことを特徴とする不均質物性の測定対象物につき行われる弾性波トモグラフィにおける発信点・物性状況（劣化状況）同時特定方法。
【請求項２】
測定対象物において発せられた音の発信時刻、発信位置及び前記音の受信時刻、受信位置を用い、発信波形計測センサから受信波形計測センサ間の実際の弾性波伝播時間を算出し、
前記発信波形計測センサから受信波形計測センサ間に複数の分岐点を設けた解析モデルを形成し、該解析モデルから前記発信波形計測センサから受信波形計測センサ間の理論値としての弾性波伝播時間を算出すると共に、求められた理論値としての弾性波伝播時間を前記実際の弾性波伝播時間に近づける演算を行って、前記分岐点で分岐された分岐線内領域の速度分布を形成し、形成された速度分布により破壊検査を行うトモグラフィ解析を利用した測定対象物の非破壊検査方法であって、
前記発信波形計測センサを用いることなく、前記測定対象物において発する音を、測定対象物の表面上に多角形を構成するよう検査領域を設け、少なくとも前記多角形の頂点となる位置に複数設置された受信波形計測センサにより受信し、該受信波形計測センサにより特定された受信時刻と受信位置及び前記音が複数の受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値とにより発信時刻と発信位置を推定する数式を用いて演算し、前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求めてなり、
前記求められた推定発信時刻と推定発信位置の値を用いて前記トモグラフィ解析を行う測定対象物の非破壊検査方法において、
前記測定対象物が不均質な物性から構成されてなるときは、前記音が複数の受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値ではなく、前記検査領域あるいは検査領域を適宜分割した小領域で、不均質な物性に応じた伝播速度の値を数式で用いて算出すると共に、算出された異なる各伝播速度の値を用いて前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求める演算を行ってなり、
前記演算を、前記複数の受信波形計測センサにより特定された受信時刻とほぼ同等になるまで繰り返し行い、前記音の発信位置および発信時刻ならびに検査領域あるいは小領域内の物性分布状況を特定する、
ことを特徴とする不均質物性の測定対象物につき行われる弾性波トモグラフィにおける発信点・物性状況（劣化状況）同時特定方法。
【請求項３】
前記測定対象物において発する音は、外力負荷により自然的に発生する微小音たるＡＥ音である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の不均質物性の測定対象物につき行われる弾性波トモグラフィにおける発信点・物性状況（劣化状況）同時特定方法。
【請求項４】
前記不均質な物性からなる測定対象物は、交通荷重により自然的に発生するＡＥ音を発信情報として利用できる橋梁床板や高速道路床板である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の不均質物性の測定対象物につき行われる弾性波トモグラフィにおける発信点・物性状況（劣化状況）同時特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物性が均質な構造体などの測定対象物について行われる弾性波を使用したトモグラフィではなく、不均質な物性からなる構造物などの測定対象物について行われる弾性波トモグラフィにおける、例えばＡＥ音などの発信点および物性分布状況（劣化状況）の同時特定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トモグラフィとは、測定対象物における検査領域内の多数の、あるいは多方向の走査線間における「計測走時」と、解析モデルから算出される「理論走時」との「走時残差」を許容誤差内に収束させるように、解析モデルの要素パラメータ、例えば弾性波の伝搬速度を補正し、前記検査領域を補正された各要素の速度の分布図で表す手法を指標するものである。
【０００３】
前記の速度の分布図によって測定対象物内部の欠陥等の位置や経年劣化などの程度を、例えば通常の伝搬速度より遅い低速度の領域として示すことが出来るものとなる。
そして、前記速度の分布図解析は、例えば、複数の弾性波波形観測センサによって検出された弾性波の波形を分析することにより行われている。  
【０００４】
ここで、当該非破壊検査システムの検査手法の一手段である、いわゆる走査線間の計測走時の取得は、鋼球等で入力された弾性波の発信波形および受信波形を、それぞれ設置したセンサ（発信用センサ、受信用センサ）で収録し、読み取られる初動時刻の差から算出し、解析するものとしていた（特開２０１１−１９１２０２号公報参照）。
【０００５】
ところで、前記弾性波の発信手段としては、前述したように、例えば弾性波発信用器具となる金属製ハンマーなどで打撃するなどの手段が必ず必要とされていると共に、検査の精度を高めるためには、測定対象物における検査領域内の極力多くの箇所を発信箇所として打撃せねばならず、当該発信箇所付近に配置する弾性波波形観測用センサ（発信用センサ）も打撃箇所数に伴って多数個必要とされ、そしてこの多数の発信用センサを所定の複数箇所に予め多数設置しておかなければなければならなかった。
【０００６】
前記の金属製ハンマーで、例えば高速道路の床面などコンクリート測定対象物所定箇所に打撃を加える等、強制的な形での発信手段を講じるためには、さらに、常設の足場を構築して、その足場を利用し、測定対象物所定箇所に作業者が出向き、その上で前記高速道路の床面などを打撃するなどの発信手段を講じなければならない。
【０００７】
すると作業自体も時間と手間がかかるほか、費用コストも高額となり、特に前述の高架橋等の高所作業を伴う場合では、作業者の安全面も含めて従来のトモグラフィを利用した測定対象物の非破壊検査システムは適用しがたいものであった。
【０００８】
すなわち、上記従来のトモグラフィを利用した測定対象物の非破壊検査システムでは、例えば、金属製ハンマーでの打撃や鋼球等での打撃により、測定対象物の非破壊検査の検査領域に能動的に弾性波を入力（発信）することが必須であり、ゆえに、観測時にも作業者が検査領域に近づかなければならないため、足場等設備が必須となる。
【０００９】
そして、これは、前記測定対象物の非破壊検査の検査領域を経時的にモニタリングする場合にも同様で、その都度検査領域に近づかなければならないことになる。また、前述したように、発信波形を収録するための発信用センサの設置も必須であり、発信点数および発信位置は予め設置されたセンサ位置となるため、走査線数も限られてしまうとの課題があったのである。
【００１０】
さらに、上記従来のトモグラフィを利用した測定対象物の非破壊検査システムは、前述のとおり走時残差を許容誤差内に収束させる手法を主な検査手法として採用しており、当該手法によれば、発振箇所数及び受信箇所数をなるべく多数設置し、また受信箇所数は発信箇所数とほぼ同数設けることが精度よく劣化等の状況を把握できるもとされていた。
【００１１】
このため、受信用センサも発信用センサと同様、多数設置することが求められ、これにより設置コストの大幅上昇は勿論のこと、調査の準備作業に多大な労力と手間を要していたとの課題があった。
【００１２】
これらの課題を解決すべく、発明者らは鋭意創案を重ね、前記測定対象物において発する音を複数設置された弾性波波形計測センサによって受信し、これにより特定された受信時刻と受信位置によって、発信時刻と発信位置を推定する数式を用いて演算し、前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求め、そして、この求められた推定発信時刻と推定発信位置の値を用いて前記トモグラフィ解析を行う手法を発明するに至ったのである。
【００１３】
しかしながら、前記の手法は、前記測定対象物の物性があくまでも均質に構成されていることが前提とされており、該測定対象物の物性が均質であることにより測定対象物のいかなる箇所にあってもほぼ同様の速度で弾性波が伝播するとのことが前述した解析手法の前提条件とされているのである。
【００１４】
しかるに、コンクリート測定対象物などの場合、その物性が均質に構成されていない場合が多く存在する。例えば前記測定対象物の構成材料などに不均質部材が含まれていたり、あるいは測定対象物に使用した材料に経年変化などによる劣化が不均一に生じたり、さらに測定対象物内の一部箇所に空洞やひび割れが生じたりした場合などである。
【００１５】
このような場合においては、前述した測定対象物において発する音を複数設置された弾性波波形計測センサによって受信し、これにより特定された受信時刻と受信位置によって、発信時刻と発信位置を推定する数式を用いて演算し、前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求め、そして、この求められた推定発信時刻と推定発信位置の値を用いて前記トモグラフィ解析を行う手法を採用することが出来ないとの課題が存在していた。
【００１６】
なぜなら、前記の様に測定対象物の物性が不均質の場合、前記の手法では、発信時刻と発信位置を推定する数式を用いて演算を行っても、正確な推定発信時刻と推定発信位置が求められないとの課題があるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２０１１−１９１２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
かくして、本発明は前記従来の課題を解決するために創案されたものであり、たとえ前記測定対象物の物性が不均質であったとしても、該不均質物性測定対象物の正確なトモグラフィ解析を行うのに必要な、例えばＡＥ音などの「発信位置」あるいは「発信時刻」の特定が正確に行え、さらには測定対象物の物性分布状況（劣化状況）の特定さえも同時に行えることとなる不均質物性の測定対象物につき行われる弾性波トモグラフィにおける発信点・物性状況（劣化状況）同時特定方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、測定対象物において発せられた音の発信時刻、発信位置及び前記音の受信時刻、受信位置を用い、発信波形計測センサから受信波形計測センサ間の実際の弾性波伝播時間を算出し、
前記発信波形計測センサから受信波形計測センサ間に複数の分岐点を設けた解析モデルを形成し、該解析モデルから前記発信波形計測センサから受信波形計測センサ間の理論値としての弾性波伝播時間を算出すると共に、求められた理論値としての弾性波伝播時間を前記実際の弾性波伝播時間に近づける演算を行って、前記分岐点で分岐された分岐線内領域の速度分布を形成し、形成された速度分布により破壊検査を行うトモグラフィ解析を利用した測定対象物の非破壊検査方法であって、
立体状をなす測定対象物内に多面体状検査領域を設け、該多面体状検査領域の頂点を前記測定対象物表面上に形成すると共に、形成された４点以上の頂点に受信波形計測センサを設置し、設置した受信波形計測センサにより前記測定対象物において発する音を前記発信波形計測センサを用いることなく受信し、該受信波形計測センサにより特定された受信時刻と受信位置及び前記音が複数の受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値とにより発信時刻と発信位置を推定する数式を用いて演算し、前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求めてなり、
前記求められた推定発信時刻と推定発信位置の値を用いて前記トモグラフィ解析を行う測定対象物の非破壊検査方法において、
前記測定対象物が不均質な物性から構成されてなるときは、前記音が複数の受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値ではなく、前記検査領域あるいは検査領域を適宜分割した小領域で、不均質な物性に応じた伝播速度の値を数式で用いて算出すると共に、算出された異なる各伝播速度の値を用いて前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求める演算を行ってなり、
前記演算を、前記複数の受信波形計測センサにより特定された受信時刻とほぼ同等になるまで繰り返し行い、前記音の発信位置および発信時刻ならびに検査領域あるいは小領域内の物性分布状況を特定する、
ことを特徴とし、
または、
測定対象物において発せられた音の発信時刻、発信位置及び前記音の受信時刻、受信位置を用い、発信波形計測センサから受信波形計測センサ間の実際の弾性波伝播時間を算出し、
前記発信波形計測センサから受信波形計測センサ間に複数の分岐点を設けた解析モデルを形成し、該解析モデルから前記発信波形計測センサから受信波形計測センサ間の理論値としての弾性波伝播時間を算出すると共に、求められた理論値としての弾性波伝播時間を前記実際の弾性波伝播時間に近づける演算を行って、前記分岐点で分岐された分岐線内領域の速度分布を形成し、形成された速度分布により破壊検査を行うトモグラフィ解析を利用した測定対象物の非破壊検査方法であって、
前記発信波形計測センサを用いることなく、前記測定対象物において発する音を、測定対象物の表面上に多角形を構成するよう検査領域を設け、少なくとも前記多角形の頂点となる位置に複数設置された受信波形計測センサにより受信し、該受信波形計測センサにより特定された受信時刻と受信位置及び前記音が複数の受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値とにより発信時刻と発信位置を推定する数式を用いて演算し、前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求めてなり、
前記求められた推定発信時刻と推定発信位置の値を用いて前記トモグラフィ解析を行う測定対象物の非破壊検査方法において、
前記測定対象物が不均質な物性から構成されてなるときは、前記音が複数の受信波形計測センサに到達する際に設定された同一伝播速度の値ではなく、前記検査領域あるいは検査領域を適宜分割した小領域で、不均質な物性に応じた伝播速度の値を数式で用いて算出すると共に、算出された異なる各伝播速度の値を用いて前記発した音の推定発信時刻と推定発信位置を求める演算を行ってなり、
前記演算を、前記複数の受信波形計測センサにより特定された受信時刻とほぼ同等になるまで繰り返し行い、前記音の発信位置および発信時刻ならびに検査領域あるいは小領域内の物性分布状況を特定する、
ことを特徴とし、
または、
前記測定対象物において発する音は、外力負荷により自然的に発生する微小音たるＡＥ音である、
ことを特徴とし、
または、
前記不均質な物性からなる測定対象物は、交通荷重により自然的に発生するＡＥ音を発信情報として利用できる橋梁床板や高速道路床板である、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、たとえ前記測定対象物の物性が不均質であったとしても、該不均質物性測定対象物の正確なトモグラフィ解析を行うのに必要な、例えばＡＥ音などの「発信位置」あるいは「発信時刻」の特定が正確に行え、さらには測定対象物の物性分布状況（劣化状況）の特定さえも同時に行えることとなる不均質物性の測定対象物につき行われる弾性波トモグラフィにおける発信点・物性状況（劣化状況）同時特定方法を提供出来るとの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明におけるける第１実施例の構成を説明する説明図である。
【図２】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１）である。
【図３】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（２）である。
【図４】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（３）である。
【図５】本発明に関連する従来手法の構成を説明する説明図（１）である。
【図６】本発明に関連する従来手法の構成を説明する説明図（２）である。
【図７】本発明に関連する従来手法の構成を説明する説明図（３）である。
【図８】本発明に関連する従来手法の構成を説明する説明図（４）である。
【図９】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（４）である。
【図１０】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（５）である。
【図１１】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（６）である。
【図１２】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（７）である。
【図１３】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（８）である。
【図１４】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（９）である。
【図１５】本発明に関連する従来手法の構成を説明する説明図（５）である。
【図１６】本発明に関連する従来手法の構成を説明する説明図（６）である。
【図１７】本発明に関連する従来手法の構成を説明する説明図（７）である。
【図１８】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１０）である。
【図１９】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１１）である。
【図２０】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１２）である。
【図２１】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１３）である。
【図２２】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１４）である。
【図２３】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１５）である。
【図２４】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１６）である。
【図２５】本発明における第２実施例の構成を説明する説明図（１７）である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２３】
（第１実施例）
図１に、本発明の第１実施例を示す。ここで、図１は立方体をなす測定対象物１につき本発明を適用したもので、立方体をなす測定対象物１の内部に多面体状の検査領域２０を形成した例を示すものである。
【００２４】
この場合、多面体状の検査領域２０における４点以上の前記測定対象物１の表面に形成される頂点に受信波形計測センサ３・・・を設置し、該受信波形計測センサ３・・・により前記測定対象物１において発する音を発信波形計測センサ２を用いることなく受信できるものとしている。
【００２５】
図１は、本実施例の基本的構成を示すものであり、立体の測定対象物１に対して、前述の如く、その表面上に複数の頂点を有する多面体状の検査領域２０を想定し、その頂点の中から４点以上の頂点に対して受信波形計測センサ３・・・を設けてＡＥ波等の受信情報を計測できるように構成している。
【００２６】
ここでは、多面体状の検査領域２０を測定対象物１の上側表面に位置する４点と下側表面に位置する４点とで構成される四角柱（直方体）と想定し、上側表面の４点のみに受信波形計測センサ３・・・を設置した場合を示している。
なお、多面体状の検査領域２０の形状は、その他の形状である多角柱をはじめ、多角錐であっても、オベリスクのようなものであってもよい。
【００２７】
また、受信波形計測センサ３を設置する箇所については、設置することが可能ならば測定対象物１の下側表面に設けてもよい。その場合には、上側表面と下側表面とで合計４点以上となるように、受信波形計測センサ３・・・を設置することになる。
【００２８】
そして、所定の期間、供用状態(通常の使用状態)にある測定対象物１が発するＡＥ波を計測することにより、受信波形計測センサ３の設置位置におけるＡＥ波の受信時刻や受信波形等の受信情報を取得する。
【００２９】
ＡＥ波の発信源の位置や測定対象物の物性分布状況の特定については、まず、測定対象物１全体の伝播速度を一般的な物性諸元（例えば、測定対象物がコンクリート構造物である場合は、健全な状態で約４，０００ｍ／秒）と仮定して、各受信波形計測センサ３・・・で取得された受信情報に基づき、ＡＥ波の受信時刻を最もよく説明できる、すなわち、各受信情報に対して最小誤差となるように、暫定発信源の位置と暫定発信時刻とを逆解析によって求める。
【００３０】
次に、多面体状の検査領域２０内を中間節点２２・・・を設けて適宜小領域に分割したうえで、各受信情報に対する前記最小誤差をさらに小さくするように、当該小領域ごとの伝播速度を補正した後、前記暫定発信源から各受信波形計測センサ３の位置までのＡＥ波の伝播経路（走査線）を複数設定して、前記暫定発信時刻に対する各受信センサ位置での第一次理論受信時刻を算出する。
【００３１】
なお、伝播経路を複数設定する理由は、測定対象物１内に劣化等による欠陥個所では伝播速度が小さくなるので、当該欠陥個所を通る受信センサ２までの伝播経路に対して算出した理論受信時刻よりも、欠陥個所を迂回するように設定した伝播経路に対する理論受信時刻の方が早い可能性に配慮するためである。つまり、実際に計測されるＡＥ波の受信時刻は、測定対象物１内の状態に関するあらゆる可能性に対して最短理論走時となるように算出するものであり、解析プログラム上で考慮しておけばよい。この時点では、第一次理論受信時刻と前記暫定発信時刻との差が、理論走時となる。
【００３２】
以下、各受信波形計測センサ３の位置における受信時刻と暫定発信時刻との差を計測走時に相当する値として、理論走時８と計測走時７の相当値との差異を許容誤差内に収まるように、前記逆解析と理論受信時刻の算出を繰り返し行うことで、前記小領域の物性を補正しながら、発信源と測定対象物１の物性分布状況を同時特定することにより、測定対象物１の内部の劣化状況等を把握することができる。
【００３３】
すなわち、本発明では、発信手段は勿論のこと、発信情報を用いることなく、立体形状をなす測定対象物１に対して、必要最低限の箇所における受信情報の取得のみで、解析上の工夫によって、測定対象物１の劣化状況等を非破壊で検査できるようにしたことに大きな特徴がある。
【００３４】
したがって、本発明によって、検査のための足場構築が不要となり、さらに、検査員による高所作業も不要で、安全で合理的な非破壊検査が可能になったことに加えて、今まで測定対象物１の表面上に多数のセンサを設置しなければ、劣化状況等の把握が困難だった厚みの大きいコンクリート構造物であっても、内部の劣化の有無等を把握することが可能になった。
【００３５】
以上は、立体をなす多面体状の検査領域２０を想定した実施例であるが、具体的な解析をはじめ、本発明における計測手法の詳細については、本発明に含まれるいわゆる板状の測定対象物１に適用される平面（二次元）解析の場合と同様なので、後述する本発明に係る第２実施例である板状の測定対象物１に適用する平面（二次元）解析の場合で詳細に説明することにする。
【００３６】
（第２実施例）
図１５から理解されるように、従来、弾性波トモグラフィを利用した測定対象物１の非破壊検査システムにあっては、通常、測定対象物１の既知位置に設置された発信波形計測センサ２及び受信波形計測センサ３と、前記発信波形計測センサ２の近傍位置で測定対象物１の表面を打撃して弾性波を発信させ、前記発信波形計測センサ２及び受信波形計測センサ３に受信させる弾性波発信用器具４とを必要とする。
【００３７】
そして、前記発信波形計測センサ２では、発信した弾性波の波形を受信して、当該弾性波の発信時刻と発信位置を特定するものであった。従って、弾性波発信器具４による打撃は、発信波形計測センサ２の近傍位置であることが必要とされていたのである。
また、前記受信波形計測センサ３では前記弾性波の波形を受信し、その受信時刻と受信位置とを特定するものである。
【００３８】
そして、これら特定された発信時刻、発信位置、受信時刻、受信位置の値を用いて演算し、前記発信波形計測センサ２から受信波形計測センサ３までの距離における実際の弾性波伝播時間、すなわち、計測走時７を算出するものとしていた（図１５、図１６、図１７参照）。
【００３９】
一方、図１８に示す様に発信波形計測センサ２から受信波形計測センサ３間に複数の分岐点６・・・を設けた解析モデル５を形成し、該解析モデル５より前記発信波形計測センサ２から受信波形計測センサ３の間の理論値としての弾性波伝播時間、すなわち、理論走時８を算出するものとしている（図１９参照）。
【００４０】
そして、求められた理論値としての弾性波伝播時間、すなわち、理論走時８と、前記実際の弾性波伝播時間、すなわち、計測走時７とが等しくなるよう演算を行うのである。
【００４１】
この際、前記分岐点６・・・を分岐線１１で囲み、分岐線１１・・・で囲まれたそれぞれの分岐線内領域９・・・でのそれぞれの速度分布を算出すると共に、算出されたそれぞれの分岐線内領域９・・・での速度分布により、例えば、速度が極端に遅い箇所の分岐線内領域９に速度が遅くなる原因、すなわち欠陥が存在するなどの破壊検査が行えるものとなっていたのである（図１９、図２０参照）。
【００４２】
しかしながら、前述したように、高速道路の床面などについて、従来のトモグラフィ解析を利用した測定対象物１の非破壊検査システムの適用は困難であり、本発明者らは、前記高速道路の床面などについて、作業者の弾性波発信行為を必要とせず、例えば高速道路を走行する車両などにより生じた音（アコースティックエミッション音：ＡＥ音）などを発信情報として捉え、該音（ＡＥ音）の発生時刻及び発生位置を算出して、従来の発信時刻及び発信位置に代替する検査システムを創案するに至ったのである。
【００４３】
しかして、図２４は、その一実施例を示したものであり、測定対象物１、例えば高速道路の床面の裏面に、複数の受信波形計測センサ３・・・のみ設置してある例（ここでは４つの受信波形計測センサ３を設置）を示している。そして、高速道路を走行する車両により、ＡＥ音１０が生じたとする例である。
【００４４】
なお、４つの受信波形計測センサ３・・・で囲まれた領域、すなわち検査領域２０内には複数の分岐点６・・・が設けられ、これら分岐点６・・・を繋ぐ分岐線１１が形成されて、それぞれの分岐線内領域９・・・が確定される。
【００４５】
この例においては、前記ＡＥ音１０が生じても、その発生時刻及び発生位置は特定できない。しかしながら、図２４において、例えば、４つの受信波形計測センサ３・・・により、前記ＡＥ音１０の受信時刻及び受信位置は特定できる。よって、特定されたＡＥ音１０の受信時刻及び受信位置からＡＥ音１０の発生時刻（発信時刻）及び発生位置（発信位置）を推定する数式を用い、該式を用いて演算を行い、前記ＡＥ音１０の発生時刻（発信時刻）及び発生位置（発信位置）が推定出来るのである。
【００４６】
しかして、この数式としては、たとえば、地震の震源決定法などの数式が用いられる（図２１乃至図２３参照）。なお、特定されたＡＥ音１０の受信時刻及び受信位置から、発信情報となるＡＥ音１０の発生時刻（発信時刻）及び発生位置（発信位置）を推定出来る数式であれば、前記地震の震源決定法の数式使用に限定されるものではない。
【００４７】
図２１乃至図２３から理解されるように、いわゆる受信時刻を用いた非線形最小２乗法による震源決定法によって、図２４に示す発信情報となるＡＥ音１０の発信時刻及び発信座標が算出、推定されるものとなる。
すなわち、図２３に示すｄｔ（ｍ）がＡＥ音１０の発信時刻であり、（ｘｓ（ｍ）、ｙｓ（ｍ））が発信座標となる。
【００４８】
そして、ＡＥ音１０の発信時刻であるｄｔ（ｍ）、発信位置を示す発信座標  （ｘｓ（ｍ）、ｙｓ（ｍ））を用い、図１７に示す、計測走時７に相当する値を推算し、図１９に示す、理論走時８を逆算によって算定するのである。
【００４９】
すなわち、これら特定された発信時刻ｄｔ（ｍ）、発信位置（ｘｓ（ｍ）、ｙｓ（ｍ））、受信時刻、受信位置の値を用いて演算し、前記ＡＥ音１０の発信位置から受信波形計測センサ３までの距離における実際の弾性波伝播時間、すなわち、計測走時７に相当する値を推算する（図１５、図１６、図１７参照）。
【００５０】
一方、ＡＥ音１０（図１９では発信点）から受信波形計測センサ３間に複数の分岐点６・・・を設けた解析モデル５を形成し、該解析モデルから前記ＡＥ音１０（図１９の発信点）から受信波形計測センサ３の間の理論値としての弾性波伝播時間、すなわち、理論走時８を算出する（図１９参照）。
【００５１】
そして、求められた理論値としての弾性波伝播時間、すなわち、理論走時８を前記実際の弾性波伝播時間、すなわち、計測走時７に相当する値を収束させる演算を行って、前記分岐点６・・・を分岐線１１・・・で繋ぎ、それらの分岐線１１・・・で分岐されたそれぞれの分岐線内領域９・・・のそれぞれの速度を算出し、もって前記それぞれの分岐線内領域９・・・における速度分布を形成し、形成された速度分布により、例えば、速度が極端に遅い箇所の分岐線内領域９に速度が遅くなる原因、すなわち欠陥が存在するなどの破壊検査が行えるのである（図２０参照）。
【００５２】
しかしながら、前記の例はあくまで、測定対象物１の物性が均質である場合を想定したものであり、コンクリート構造物などの測定対象物１の物性が不均質のものとして構成されている場合には、前述した手法によって正確な発信時刻や発信位置が特定できるものではない。なぜなら、前述の数式で用いられる弾性波の伝播速度については、測定対象物1の物性が均質で。検査領域20では全て同じ伝播速度であることが前提になっているからである。
【００５３】
そこで、本件発明者らはさらに新しい発明を創案し、たとえ測定対象物１の物性が不均質な場合、すなわち、例えば前記測定対象物１の構成材料などに不均質部材が多く含まれていたり、あるいは測定対象物１に使用した材料に経年変化などによる劣化が不均一に生じたり、さらに測定対象物分岐線内領域９・・・を１内の一部箇所に空洞やひび割れが生じたりした場合であっても、例えばＡＥ音１０の発生点、換言すれば、発信点、すなわち発信時刻や発信位置を正確に特定することが出来、もって、測定対象物１の物性が不均質な場合であっても弾性波によるトモグラフィによる非破壊検査システムが正確に、かつ確実に運用できる方法を発明するに至ったのである。
【００５４】
ここで、本発明の手法を従来法と比較して説明する。
図２から理解されるように、（１）４つの受信波形計測センサ３・・・で囲まれた対象となる領域、すなわち検査領域２０内に、複数の分岐点６・・・を設け、これら分岐点６・・・を繋ぐ分岐線１１を形成して、それぞれの分岐線内領域９・・・を確定する。すなわち、検査領域20を分岐線内領域９・・・（ここでは４つの分岐線内領域９）、すなわち小領域のセルに分割するのである。
【００５５】
そして、各セル、すなわち分岐線内領域９・・・は均質の物性で構成されていると仮定し、それぞれのセル、すなわち分岐線内領域９・・・に弾性波が伝播する伝播速度を同じ速度として与えておく。
【００５６】
複数の分岐点６・・・は、いわゆるセルの構成節点になり、検査領域２０内において、発信点の候補となる点であるが、（２）さらに前記４つの分岐線内領域９内に、複数の中間節点２２・・・を分布させておく。
【００５７】
そして、（３）受信点２４から全節点６・・・、２２・・・までの走査線における伝播時間を、４つの分岐線内領域９・・・（各４つのセル）に与えられた伝播速度と、４つの分岐線内領域９・・・（各４つのセル）を横切る走査線長を基に算出していく。
【００５８】
ついで、（４）各受信時刻より伝播時間を引くことで全節点６・・・、２２・・・における推定発信時刻（受信点数分）を求めるのである。
そして、（５）前記求められた推定発信時刻の分散値、すなわち誤差の量が最小となる節点６・・・。２２・・・を発信点と暫定する。これを暫定発信点と仮に名付ける。
【００５９】
ついで、図３から理解されるように、（６）前記の暫定発信点から各受信点までの走査線における伝播時間を算出する（この時、発信時刻は推定発信時刻の平均値を用いる）。
【００６０】
さらに、（７）発信時刻と受信時刻から求められる伝播時間（計測走時）と、解析モデル５上で４つの分岐線内領域９・・・（４つのセル）に与えられた伝播速度および４つの分岐線内領域９・・・（４つのセル）を横切る走査線長から求められる伝播時間（理論走時）が等しくなるように、４つの分岐線内領域９・・・（各４つのセル）に与えられた伝播速度を補正していく。
【００６１】
そして、（８）補正された４つの分岐線内領域９・・・（４つのセル）の伝播速度を基に再度受信点から全節点までの走査線における伝播時間および推定発信時刻を求めていく。
【００６２】
さらに、前述した（３）乃至（８）の動作を繰り返し行うことにより、局所的な不均質性が、４つの分岐線内領域９・・・（各４つのセル）で補正される伝播速度によって反映されながら、正しい発信点が特定されていくのである。
【００６３】
以上のように、本発明は、測定対象物1の物性の不均質性を反映した発信点特定（同定）手法であり、また、調査・対象となる領域をセル分割したモデルを使用した発信点特定（同定）手法であって、『理論走時（解析モデルによる）』が、『計測走時（暫定発信点と推定発信時刻による）』と等しくなるように各セルの伝播速度を補正し、セル内の伝播速度が補正されることで、測定対象物1の物性の不均質性を反映した発信点特定（同定）が可能となるのである。さらに、この特定（同定）精度は、中間節点２２・・・の分布密度を高くすることにより任意に調整でき、特定精度の向上が出来るものとなっている。
【００６４】
ここで、さらに図を参照して説明する。
まず、図５乃至図８は、本発明に関連する従来手法による発信点位置同定を説明する説明図であり、潜在する（目視でわからない）箇所も含め物性が均質な測定対象物１と仮定した場合のモデルでの解析となっている。
【００６５】
図６に示す様に、実際に得られた４つの受信時刻を基に、全ての候補点（図５に示すように×印で示すＮｏ．１乃至Ｎｏ．４９候補点）に対する伝播時間および推定発信時刻を求めていく。
【００６６】
そして、図７に示す様に、発信された1つの信号に対して、４つのセンサで受信していることから、各センサの受信時刻を基に算出された４つの推定発信時刻が等しい（または分散が最小となる）候補点が発信点として特定（同定）される。
【００６７】
なお、ここで、分散とは、平均に対してどの程度離れているか、すなわちバラツキの程度を表す統計量であり、誤差の量とも言える。この例の場合、次式で求められる。
４つの推定発信時刻の分散：
2014174040.tif 000003
【００６８】
その結果、
候補点[Ｎｏ．31]が発信点とされる（図８参照）。
（ただし、
2014174040.tif 000004
は４つの推定発信時刻の平均値）
ここで、候補点[Ｎｏ．25]は真の正しい発信点であるが、該候補点[Ｎｏ．25]における分散：8.437E-09  になっているからである。
【００６９】
しかして、図８に示す様に、測定対象物1の物性を均質として考え、検査領域２０内の伝播速度は全て一定：４、０００m/秒としてあるモデルのため、分散、すなわち誤差の量が最小となる候補点は、真の正しい発信点とはならないのである。
【００７０】
すなわち、前述したように、真の発信点である候補点[Ｎｏ．25]における分散値は8.437E-09  であるのに対し、候補点[Ｎｏ．31]における分散値は4.079E-09  となっており、従来手法では、真の発信点である候補点[Ｎｏ．25]より分散値、すなわち誤差の量が候補点[Ｎｏ．31]が少なく、その結果、候補点[Ｎｏ．31]が発信点と決定されてしまうのである。
【００７１】
このことは、測定対象物1内に、測定対象物の構成材料などに不均質部材が含まれており、伝播速度が遅くなる箇所があっても従来の均質モデルには反映されず、『時間が掛かる＝他のセンサよりも遠かった』と見なされることによるものである。
そこで、本発明では、測定対象物１の物性がたとえ不均質であったとしても、正確に発信点を特定（同定）出来るものとした。
【００７２】
本発明による測定対象物１の物性がたとえ不均質であったとしても、正確に発信点を特定（同定）出来る発信点位置同定につき、図９乃至図１４を参照して説明する。
【００７３】
まず、４つの小領域（セル）に分割した解析モデル５を用いるのは従来と同様である。そして、各４つのセルには、それぞれ伝播速度を与える。図９では初期値として全てに４、０００m/秒の伝搬速度を与えている。
【００７４】
次に、図１０に示すように、各セルの伝播速度とセル内を横切る長さから候補点までの伝播時間を算出する。これも従来法と同様である。
【００７５】
さらに、図１１に示す様に、この場合において、４つのセルに与えられた初期値が全て４、０００m/秒（均質モデルと同様）であるため、分散値、すなわち誤差の量が最小となるのは従来手法と同じ候補点[Ｎｏ．31]となってしまっている。
【００７６】
しかし、本発明では、図１２に示す様に、推定発信時刻の平均、すなわち前述の候補点[Ｎｏ．31]での推定発信時刻の平均を暫定発信時刻としてまず、暫定発信点を仮に決めておく。
【００７７】
そして、図１２に示す４つの各受信点における受信時刻を算出し、実際に得られた受信時刻との誤差を求めていくのである。
【００７８】
そして、図１３に示す様に、解析モデル５における暫定発信点を用いた４つの受信点での受信時刻が、実際に得られた受信時刻と等しくなるように、分岐線内領域９（セル）に与えた伝播速度を補正し、補正モデルで再度推定発信時刻を求めていくのである。
【００７９】
これにより、図１３から理解されるように、ひび割れや劣化が潜在し、物性が不均一とされる箇所、すなわち経路２の箇所では、伝播速度が当初の４、０００ｍ／秒から２、５００ｍ／秒及び１、５００ｍ／秒と補正されるのである。
【００８０】
そして、図１４に示す様に、経路２において伝播速度が補正された補正モデルで、再度計算を行い、その結果、候補点[Ｎｏ．25]における分散値、補正の量が1．00E-10との値となり、全候補点での最小の分散値、すなわち補正の量とされ、もって、候補点[Ｎｏ．25]が真の発信点と認定できるのである。
【００８１】
しかして、物性が不均質な測定対象物につき、前記の様に真の発信点が確定できた後は、従来と同様に、該真の発信点における発信時刻及び発信位置並びに受信時刻及び受信位置の値を用いる、すなわち、これら特定された発信時刻ｄｔ（ｍ）、発信位置（ｘｓ（ｍ）、ｙｓ（ｍ））、受信時刻、受信位置の値を用いて演算し、前記真の発信位置（候補点[Ｎｏ．25]）から受信波形計測センサ３までの距離における実際の弾性波伝播時間、すなわち、計測走時７を算出する（再度図１５、図１６、図１７参照）。
【００８２】
一方、真の発信点（候補点[Ｎｏ．25]：図１９では発信点）から受信波形計測センサ３間に複数の分岐点６・・・を設けた解析モデル５を形成し、該解析モデルから前記真の発信点（候補点[Ｎｏ．25]：図１９では発信点）から受信波形計測センサ３の間の理論値としての弾性波伝播時間、すなわち、理論走時８を算出する（図１９参照）。
【００８３】
そして、求められた理論値としての弾性波伝播時間、すなわち、理論走時８を前記実際の弾性波伝播時間、すなわち、計測走時７に近づける演算を行って、前記分岐点６・・・を分岐線１１・・・で繋ぎ、それらの分岐線１１・・・で分岐されたそれぞれの分岐線内領域９・・・のそれぞれの速度を算出し、もって前記測定対象物1の物性がたとえ不均質であったとしても前記それぞれの分岐線内領域９・・・における速度分布が正確に形成でき、該正確に形成された速度分布により、例えば、速度が極端に遅い箇所の分岐線内領域９に速度が遅くなる原因、すなわち欠陥が存在するなどの破壊検査が行えるのである（図２０参照）。
【００８４】
このように、逐次補正されるモデルにより、推定発信時刻の分散が最小となる発信点を求めることで、測定対象物の構成材料などに不均質部材が含まれていた場合、ひび割れや劣化など局所的な不均質箇所場合などを反映した発信点の位置特定（同定）が可能となるのである。
【００８５】
さらに、発信点が増えれば、発信点の数だけ本発明の手法を行うことになり、その結果、さらに真の発信点の特定（同定）の精度が高くなり、精度の高い弾性波トモグラフィによる非破壊検査システムを提供できることになる。
【００８６】
すなわち、図２５に示すように、複数箇所に発生した複数のAE音１０・・・を発信情報として採用して本発明の手法を行うのである。これにより、詳細な測定対象物１の非破壊検査を行うことも出来る。
【００８７】
そして、本発明の主要な装置構成としては、ＡＥ音１０を受信するＡＥセンサ（受信波形計測センサ）、ＡＥ音の波形を記録する記録装置、及び表示装置、また真の発信点を解析する解析装置などが挙げられる。
【００８８】
本発明の方法は、上記の装置を用いて行われ、まず、受信波形計測センサ３・・・を対象となる物性が不均質な測定対象物１の所定箇所へ設置し、地上側の記録装置や表示装置、解析装置へ有線接続若しくは無線接続し、所定期間、ＡＥ音１０によるＡＥ波を計測し、計測したデータは記録装置へ記録する。
【００８９】
そして、記録装置により記録された記録（波形時刻歴）を用い、複数設置した受信波形計測センサ３・・・の各位置関係から、解析装置により真のＡＥ波受信箇所を解析・特定する。
【００９０】
なお、解析・特定は、ひとつのAE音によるAE波を受信する複数のセンサで囲まれた領域内で得られることが基本とされる。
ここで得られた真の発信点のコンピュータへの記録は、いわゆる打音検査位置の自動記録にもなる。
【００９１】
すなわち、従来、弾性波トモグラフィのための測定対象物１の打音検査では、打音した位置を点検図に手書きで記録するため手間が掛かっていた。
しかるに、本発明では、この打音検査を実施する領域にセンサを設置して本発明を適用することにより、打音検査位置が座標データで自動的に記録できるからである。
【００９２】
これは通常の打音検査のみならず、打撃や超音波入力を用いて健全性を評価する非破壊検査手法（リバウンドハンマ法、機械インピーダンス法、衝撃弾性波法、超音波法など）の検査位置も自動的に記録できるとのメリットがある。
【符号の説明】
【００９３】
１      測定対象物
２      発信波形計測センサ
３      受信波形計測センサ
４      弾性波発信用器具
５      解析モデル
６      分岐点
７      計測走時
８      理論走時
９      分岐線内領域
１０    AE音
２０    検査領域
２２    中間節点    
【図１】
2014174040.tif 000005
【図２】
2014174040.tif 000006
【図３】
2014174040.tif 000007
【図４】
2014174040.tif 000008
【図５】
2014174040.tif 000009
【図６】
2014174040.tif 000010
【図７】
2014174040.tif 000011
【図８】
2014174040.tif 000012
【図９】
2014174040.tif 000013
【図１０】
2014174040.tif 000014
【図１１】
2014174040.tif 000015
【図１２】
2014174040.tif 000016
【図１３】
2014174040.tif 000017
【図１４】
2014174040.tif 000018
【図１５】
2014174040.tif 000019
【図１６】
2014174040.tif 000020
【図１７】
2014174040.tif 000021
【図１８】
2014174040.tif 000022
【図１９】
2014174040.tif 000023
【図２０】
2014174040.tif 000024
【図２１】
2014174040.tif 000025
【図２２】
2014174040.tif 000026
【図２３】
2014174040.tif 000027
【図２４】
2014174040.tif 000028
【図２５】
2014174040.tif 000029