(57)【要約】【課題】大型の構造物に対し、コストおよび手間をかけずに非破壊検査を行うこと。【解決手段】電気信号発生器１１０は、検査対象物である橋梁２００の入力点２０１に、広帯域の電気信号を印加する。受信信号測定部１２１は、出力点２０２から受信した電気信号を測定する。伝搬路特性解析部１２２は、受信信号測定部１２１の測定結果に基づいて伝搬路特性を解析する。表示制御部１２４は、伝搬路特性解析部１２２から出力された伝搬路特性を示す情報を、所定の形式で表示部１２５に表示させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の一端に、電気信号を印加する電気信号発生器と、
前記検査対象物の内部を通った前記電気信号を前記検査対象物の他端から受信する電気信号受信器と、
を有し、
前記電気信号受信器は、
受信した電気信号を所定の間隔で測定する受信信号測定手段と、
前記受信信号測定手段の測定結果に基づいて伝搬路特性を解析する伝搬路特性解析手段と、
前記伝搬路特性解析手段の解析結果を表示させる表示制御手段と、
を具備する、
非破壊検査装置。
【請求項２】
現在の伝搬路特性と過去の伝搬路特性とを比較し、比較結果に基づいて前記検査対象物に欠陥が有るか否かを判定する欠陥判定手段を更に具備する、
請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
前記電気信号の帯域幅は、所定の帯域幅より広い、請求項１または請求項２に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
前記電気信号発生器は、一定のパターンの電気信号を複数回発生させ、
前記電気信号受信器は、受信した電気信号を合成する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
前記電気信号発生器は、前記検査対象物が使用されない時間帯に限って前記電気信号を印加する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
検査対象物の一端に、電気信号を印加する工程と、
前記検査対象物の内部を通った前記電気信号を前記検査対象物の他端から受信し、受信した電気信号を所定の間隔で測定する工程と、
前記測定結果に基づいて伝搬路特性を解析する工程と、
前記伝搬路特性の解析結果を表示させる工程と、
を具備する非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物を破壊せずに構造物の欠陥の有無を検査する非破壊検査装置および非破壊検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル、トンネル、橋梁、レール、鉄塔等の構造物は、長期間が経過すると、腐食や浸食等に起因して、ひび割れや亀裂等の欠陥が発生する。これらの構造物の内面に発生した欠陥を発見するために、定期的に非破壊検査が行われる。
【０００３】
従来の非破壊検査方法として、例えば、特許文献１乃至３に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１には、パルス電磁力を用いて非破壊検査を行う方法が記載されている。特許文献１では、構造物の表面に取り付けたコイルに電流パルスを印加することにより磁場パルスおよび渦電流を発生させて導電体を励起し、導電体より発生する音響信号を測定して構造物の状態を診断している。
【０００５】
特許文献２には、高周波電圧を用いて非破壊検査を行う方法が記載されている。特許文献２では、検査対象物である梁の両端に高周波電圧を印加して磁界を発生させ、ガイドレールに従って動く近磁界プローブで磁界を検出してスペクトル分析を行うことによりひび割れや亀裂等を検出している。
【０００６】
特許文献３には、超音波を用いて非破壊検査を行う方法が記載されている。特許文献３では、検査対象物のコンクリート構造物に対して送受信探触子のペアを配置し、送信探触子から発信して受信探触子に受信された超音波のスペクトルを測定することにより構造物内の鉄筋の腐食度合いを測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００２／０４０９５９号
【特許文献２】特開平８−２４０５６７号公報
【特許文献３】特開２００８−２９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術では、音響信号の届く範囲が狭いので、大型の構造物に対して非破壊検査を行う場合に、多数のポイントで音響信号を測定することが必要となり、コストと手間がかかる。
【０００９】
また、特許文献２の技術では、梁に沿ってガイドレールを設置しなければならず、検査時に近磁界プローブを動かさなければならないため、大型の構造物に対して非破壊検査を行う場合にコストと手間がかかる。
【００１０】
また、特許文献３の技術では、超音波の届く範囲が狭いので、送信探触子と受信探触子との距離を大きく取ることができず、大型の構造物に対して非破壊検査を行う場合に、送受信探触子のペアを多数用意するか、１つの送受信探触子のペアを繰り返して使用することが必要となり、コストあるいは手間がかかる。
【００１１】
本発明の目的は、大型の構造物に対し、コストおよび手間をかけずに非破壊検査を行うことができる非破壊検査装置および非破壊検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の非破壊検査装置は、検査対象物の一端に、電気信号を印加する電気信号発生器と、前記検査対象物の内部を通った前記電気信号を前記検査対象物の他端から受信する電気信号受信器と、を有し、前記電気信号受信器は、受信した電気信号を所定の間隔で測定する受信信号測定手段と、前記受信信号測定手段の測定結果に基づいて伝搬路特性を解析する伝搬路特性解析手段と、前記伝搬路特性解析手段の解析結果を表示させる表示制御手段と、を具備する、構成を採る。
【００１３】
本発明の非破壊検査方法は、検査対象物の一端に、電気信号を印加する工程と、前記検査対象物の内部を通った前記電気信号を前記検査対象物の他端から受信し、受信した電気信号を所定の間隔で測定する工程と、前記測定結果に基づいて伝搬路特性を解析する工程と、前記伝搬路特性の解析結果を表示させる工程と、を具備する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大型の構造物に対し、コストおよび手間をかけずに非破壊検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非破壊検査装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１の非破壊検査方法の一例を説明する図
【図３】本発明の実施の形態１の非破壊検査方法の一例を説明する図
【図４】本発明の実施の形態１の非破壊検査方法の他の例を説明する図
【図５】本発明の実施の形態１の非破壊検査方法の他の例を説明する図
【図６】本発明の実施の形態２に係る非破壊検査装置の構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非破壊検査装置の構成を示す図である。図１に示すように、非破壊検査装置１００は、電気信号発生器１１０と、電気信号受信器１２０と、から主に構成されている。電気信号受信器１２０は、受信信号測定部１２１と、伝搬路特性解析部１２２と、メモリ部１２３と、表示制御部１２４と、表示部１２５と、を備えている。なお、図１の例では、検査対象物を橋梁２００とする。
【００１８】
電気信号発生器１１０は、ユーザからの印加指示を示す指示信号に基づいて、橋梁２００の一端である入力点２０１に、広帯域の電気信号（例えば、出力容量１０ｄＢｍ、周波数帯域０〜１００ＭＨｚ）を印加する。
【００１９】
なお、指示信号は、ユーザが電気信号発生器１１０に備えられた操作キー（図示せず）を操作することによって電気信号発生器１１０に直接入力される場合や、他の装置から有線通信または無線通信により電気信号発生器１１０に入力される場合がある。あるいは、電気信号発生器１１０が、タイマや照度等に基づいて自ら判断して指示信号を発生する場合もある。また、電気信号発生器１１０は、指示信号によらず、常に、電気信号の印加を実施する（太陽電池等を電源とする場合等には発電した電力が残っている限りにおいて実施する）場合もある。
【００２０】
電気信号は、その帯域幅が所定の帯域幅より広ければ、シングルキャリア信号、マルチキャリア信号、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）信号等、どのような信号であっても良い。所定の帯域幅とは、電気信号受信器１２０において、受信信号から、互いに異なる経路を通って来た各電気信号を分解して検出することができる程度の帯域幅である。一般に、帯域幅が広い電気信号ほど、電気信号受信器１２０において分解しやすくなる。また、自己相関関数が小さい電気信号を使用することが好ましい。自己相関関数が小さい電気信号ほど、電気信号受信器１２０において分解しやすくなる。
【００２１】
電気信号受信器１２０は、電気信号発生器１１０から発生し、橋梁２００内を通った電気信号を、橋梁２００の他端である出力点２０２から受信し、各部において所定の処理を行う。
【００２２】
受信信号測定部１２１は、ユーザからの測定指示を示す指示信号に基づいて、受信した電気信号（受信電力、または、受信信号の同相成分と直交成分のペア）を所定の間隔で測定し、測定結果を伝搬路特性解析部１２２に出力する。
【００２３】
伝搬路特性解析部１２２は、所定の解析手法を用いて、受信信号測定部１２１の測定結果に基づいて伝搬路特性を解析する。伝搬路特性とは、インパルス応答、周波数応答（スペクトル）、自己相関等、電気信号が検査対象物を通る際に生じる、検査対象物固有の伝搬パターンである。なお、解析手法には、自己相関を用いるもの、遅延プロファイルを用いるもの（後述）、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform ）により受信信号のスペクトルを解析するもの等がある。伝搬路特性解析部１２２は、解析した伝搬路特性を示す情報をメモリ部１２３および表示制御部１２４に出力する。
【００２４】
メモリ部１２３は、伝搬路特性解析部１２２から出力された伝搬路特性を示す情報を、当該情報を入力した時刻に対応付けて記憶する。
【００２５】
表示制御部１２４は、伝搬路特性解析部１２２から出力された伝搬路特性を示す情報を、所定の形式で表示部１２５に表示させる。また、表示制御部１２４は、ユーザからの表示指示を示す指示信号に基づいて、メモリ部１２３に記憶された過去の伝搬路特性を示す情報を、所定の形式で表示部１２５に表示させる。なお、本実施の形態では、伝播路特性解析部１２２、メモリ部１２３、表示制御部１２４、表示部１２５の全部または一部を他の装置に実装し、有線通信または無線通信により装置間で必要な情報を通信しあうようにしてもよい。この場合、他の装置は複数であっても良い。
【００２６】
表示部１２５は、表示制御部１２４から出力された伝搬路特性を示す情報を、表示制御部１２４の制御に従って画面上に表示する。
【００２７】
次に、図２、図３を用いて、本実施の形態の非破壊検査方法の一例を説明する。なお、図２、図３の例では、検査対象物を橋梁２００とする。図２Ｂ、図３Ｂに示す遅延プロファイルの、横軸は相対時間であり、縦軸は受信電力である。
【００２８】
図２Ａにおいて、橋梁２００には欠陥が無い状態であるものとする。この場合、電気信号は、入力点２０１から、４つの経路２１１、２１２、２１３、２１４のいずれかを通って、出力点２０２に到達する。各経路は長さが互いに異なるため、それぞれの経路を通った電気信号の出力点２０２における到達時刻も互いに異なる。
【００２９】
受信信号測定部１２１において測定される受信信号は、各経路を通った電気信号が出力点２０２に到達したタイミングによって異なる。したがって、橋梁２００の伝搬路特性を、遅延プロファイルを用いて表すと、図２Ｂに示すように、各経路に対応する４つのインパルス応答３０１、３０２、３０３、３０４が現れる。なお、インパルス応答３０１は経路２１１に、インパルス応答３０２は経路２１２に、インパルス応答３０３は経路２１３に、インパルス応答３０４は経路２１４に、それぞれ対応している。
【００３０】
ところが、図３Ａに示すように、橋梁２００の梁２２０が折れた場合、電気信号は、２つの経路２１１、２１４しか通ることができなくなる。この場合、橋梁２００の伝搬路特性を、遅延プロファイルを用いて表すと、図３Ｂに示すように、２つのインパルス応答３０１、３０４だけが現れる。なお、梁２２０が完全に折れずに、梁２２０の内部に亀裂が生じた場合には、図２Ｂに比べて、インパルス応答３０２、３０３の受信電力が小さくなったり、インパルス応答３０２、３０３の相対時間が遅れたりする等の変化が生じる。
【００３１】
したがって、ユーザは、検査対象物の構造（電気信号が通る経路の数）と伝搬路特性とを比較することにより、検査対象物を破壊せずに検査対象物の欠陥の有無を検査することができる。また、ユーザは、メモリ部１２３に記憶された過去の伝搬路特性と伝搬路特性解析部１２２が解析した現在の伝搬路特性とを比較することにより、検査対象物を破壊せずに検査対象物の欠陥の有無を検査することができる。
【００３２】
次に、図４、図５を用いて、本実施の形態の非破壊検査方法の他の例を説明する。なお、図４、図５の例では、検査対象物をレール４００とする。図４Ｂ、図５Ｂに示す遅延プロファイルの、横軸は相対時間であり、縦軸は受信電力である。
【００３３】
図４Ａにおいて、レール４００は、傷が無い状態であるものとする。図４Ｂは、図４Ａの状態のレール４００の入力点４０１と出力点４０２との間の伝搬路特性を、遅延プロファイルを用いて表したものである。図４Ｂの遅延プロファイルにおいて、５つのインパルス応答５０１、５０２、５０３、５０４、５０５が現れたものとする。
【００３４】
そして、図５Ａに示すように、レール４００に傷が発生したとすると、図５Ｂに示すように、遅延プロファイルが変化する。具体的には、図５Ｂの遅延プロファイルでは、いくつかのインパルス応答（図５Ｂのインパルス応答５０２）の受信電力が図４Ｂの遅延プロファイルのときより変動したり、図４Ｂにはなかったインパルス応答（図５Ｂのインパルス応答５１１）が発生したりする。
【００３５】
したがって、ユーザは、この場合でも、メモリ部１２３に記憶された過去の伝搬路特性と伝搬路特性解析部１２２が解析した現在の伝搬路特性とを比較することにより、検査対象物を破壊せずに検査対象物の欠陥の有無を検査することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、検査対象物に電気信号を印加し、伝搬路特性を解析し、表示させることにより、検査対象物を破壊せずに検査対象物の欠陥の有無を検査することができる。対象物が導電性の物質であれば、電気信号の届く範囲は、音響信号等に比べて非常に広いので、本実施の形態によれば、大型の構造物に対し、コストおよび手間をかけずに非破壊検査を行うことができる。
【００３７】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る非破壊検査装置の構成を示す図である。なお、図６において、図１と共通する部分については、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図６に示す非破壊検査装置６００は、図１に示した非破壊検査装置１００に対して、欠陥判定部６０１が追加されている。
【００３９】
欠陥判定部６０１は、伝搬路特性解析部１２２から出力された現在の伝搬路特性を示す情報と、メモリ部１２３に記憶された過去の伝搬路特性を示す情報とを比較し、比較結果に基づいて検査対象物に欠陥が有るか否かを判定する。例えば、欠陥判定部６０１は、受信電力が所定の閾置以上のインパルス応答の数が、現在の伝搬路特性と過去の伝搬路特性とで変化している場合、検査対象物に欠陥が有るものと判定する。欠陥判定部６０１は、判定結果を示す情報を表示制御部１２４に出力する。
【００４０】
表示制御部１２４は、欠陥判定部６０１の判定結果を示す情報を、所定の形式で表示部１２５に表示させる。なお、実施の形態１と同様に、欠陥判定部６０１およびその他の部分は他の装置に実装して動作させてもよく、有線通信または無線通信により装置間で必要な情報を通信しあうようにしてもよい。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加え、非破壊検査装置において検査対象物の欠陥の有無を判定することができる。
【００４２】
なお、上記各実施の形態において、電気信号発生器１１０が一定のパターンの電気信号を複数回発生させ、電気信号受信器１２０が電気信号を合成してから伝搬路特性を解析するようにしても良い。これにより、各電気信号をより分解しやすくなる。
【００４３】
また、上記各実施の形態において、検査対象物が使用されていない時間帯に限って非破壊検査を行うようにしても良い。例えば、非破壊検査装置１００は、最終電車が通る時刻から次の日の始発電車が通るまでの時間の間の何れかのタイミング（例えば、午前２時）を予め記憶し、内部のタイマがこのタイミングを計時した時点で、電気信号発生器１１０が電気信号を印加し、検査を開始するようにする。これにより、非破壊検査結果の精度を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、大型の構造物に対して非破壊検査を行う非破壊検査装置に用いるのに好適である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  非破壊検査装置
１１０  電気信号発生器
１２０  電気信号受信器
１２１  受信信号測定部
１２２  伝搬路特性解析部
１２３  メモリ部
１２４  表示制御部
１２５  表示部
６０１  欠陥判定部
【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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