(57)【要約】  検出システム１は、検査対象１００に取り付けられ、検査対象１００に振動を加えるための振動ユニット１１と、振動ユニット１１を駆動させるための電気信号を振動ユニット１１に供給するための駆動回路１２と、振動ユニット１１から加えられた振動によって発生した検査対象１００の振動を検出するためのセンサー１３と、を備えるセンシングデバイス１０と、センシングデバイス１０から、センサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報を受信し、振動情報に基づいて検査対象１００の状態変化を検出するための検出処理デバイス２０とを含む。振動ユニット１１は、コイル１１２と、バネ１１３と、マグネット１１４ｂとを備える。
2018198665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の状態変化を検出するための検出システムであって、
前記検査対象に取り付けられ、前記検査対象に振動を加えるための振動ユニットと、前記振動ユニットを駆動させるための電気信号を前記振動ユニットに供給するための駆動回路と、前記振動ユニットから加えられた前記振動によって発生した前記検査対象の振動を検出するためのセンサーと、を備えるセンシングデバイスと、
前記センシングデバイスから、前記センサーが検出した前記検査対象の前記振動に関する振動情報を受信し、前記振動情報に基づいて前記検査対象の前記状態変化を検出するための検出処理デバイスと、を含み、
前記センシングデバイスの前記振動ユニットは、前記駆動回路から供給された前記電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、前記バネに取り付けられ、前記コイルと離間して配置されたマグネットと、を備えることを特徴とする検出システム。
【請求項２】
前記検出処理デバイスは、前記振動情報から前記検査対象の前記振動の共振周波数を算出し、前記共振周波数の変化量に基づいて、前記検査対象の前記状態変化を検出する請求項１に記載の検出システム。
【請求項３】
前記検出処理デバイスは、前記検査対象の前記振動の前記共振周波数を記憶するための記憶部を含み、
前記検出処理デバイスは、算出された前記検査対象の前記振動の前記共振周波数と、前記記憶部内に事前に保存されている前記検査対象の前記振動の前記共振周波数とを比較することにより、前記共振周波数の前記変化量を算出し、前記共振周波数の前記変化量が所定のしきい値以上である場合に、前記検査対象の前記状態変化を検出する請求項２に記載の検出システム。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記電気信号として、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを前記振動ユニットに供給するよう構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の検出システム。
【請求項５】
前記センサーは、前記検査対象に取り付けられた加速度センサーまたは前記検査対象から離間して配置されたレーザーセンサーである請求項１ないし４のいずれかに記載の検出システム。
【請求項６】
前記検出システムは、複数の前記センシングデバイスを含み、
前記検出処理デバイスは、前記複数のセンシングデバイスのそれぞれから前記検査対象の前記振動に関する前記振動情報を受信する請求項１ないし５のいずれかに記載の検出システム。
【請求項７】
検査対象の状態変化を検出するための検出方法であって、
駆動回路から前記検査対象に取り付けられた振動ユニットに電気信号を供給し、前記振動ユニットを駆動させることにより、前記検査対象に振動を加える工程と、
センサーを用いて、前記振動ユニットから加えられた前記振動によって発生した前記検査対象の振動を検出する工程と、
プロセッサーを用いて、前記センサーが検出した前記検査対象の前記振動に基づいて、前記検査対象の前記状態変化を検出する工程と、を含み、
前記振動ユニットは、前記駆動回路から供給された前記電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、前記バネに取り付けられ、前記コイルと離間して配置されたマグネットと、を備えることを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に検出システムおよび検出方法に関し、より具体的には、検査対象に対し振動を加えることにより検査対象を振動させ、検査対象の振動を分析することにより検査対象の状態変化を検出するための検出システムおよび検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建造物の柱やコンクリート構造物等の検査対象の状態変化を検出するため、検査対象を振動させ、該検査対象の振動を検出および分析することが行われている。検査対象に故障や劣化等の状態変化が発生すると、検査対象の振動の共振（固有）周波数が変化するため、検査対象の振動を分析することにより、検査対象の状態変化を検出することができる。【０００３】
例えば、特許文献１は、検査対象に対し衝撃を加えるための硬質材料で形成されたインパルスハンマーを有する加振器と、加振器によって加えられた衝撃によって発生した検査対象の振動を検出するためのセンサーとを備える周波数測定装置を開示している。継時劣化または故障等によって検査対象の状態が変化すると、検査対象の質量やバネ定数が変化するので、検査対象の振動の共振周波数が変化する。特許文献１が開示する周波数測定装置を用いることにより、検査対象の振動の共振周波数の変化を検出することができ、その結果、検査対象の状態変化を検出することができる。【０００４】
しかしながら、特許文献１が開示するように、インパルスハンマーを有する加振器を用いて検査対象を振動させる場合、加振器を衝撃に強い材料で形成する必要がある。そのような材料は一般に重い。さらに、検査対象を十分に振動させるために大きな衝撃を検査対象に加える必要があることから、インパルスハンマー自体を重く、大きくする必要がある。そのため、装置の高重量化および大型化に繋がるという問題があった。【０００５】
また、特許文献２は、硬質材料で形成されたインパルスハンマー、または、ピエゾ素子のような圧電素子を有し、検査対象を振動させるための加振器と、インパルスハンマーによって加えられた衝撃、または、圧電素子の振動によって発生した検査対象の振動を検出するためのセンサーとを備える異常検知システムを開示している。インパルスハンマーを用いて検査対象を振動させる場合、上述の特許文献１と同様の問題が生じる。一方、圧電素子を用いて検査対象を振動させる場合、検査対象を十分に振動させるために高い入力電圧を圧電素子に印加する必要がある。そのため、異常検知システムに要する電力量が増大するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５７９４５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１１０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、検査対象に振動を加えることによって発生した検査対象の振動を検出および分析することによって、検査対象の状態変化を検出可能な検出システムの単純化、小規模化、および省電力化を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、以下の（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）検査対象の状態変化を検出するための検出システムであって、
前記検査対象に取り付けられ、前記検査対象に振動を加えるための振動ユニットと、前記振動ユニットを駆動させるための電気信号を前記振動ユニットに供給するための駆動回路と、前記振動ユニットから加えられた前記振動によって発生した前記検査対象の振動を検出するためのセンサーと、を備えるセンシングデバイスと、
前記センシングデバイスから、前記センサーが検出した前記検査対象の前記振動に関する振動情報を受信し、前記振動情報に基づいて前記検査対象の前記状態変化を検出するための検出処理デバイスと、を含み、
前記センシングデバイスの前記振動ユニットは、前記駆動回路から供給された前記電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、前記バネに取り付けられ、前記コイルと離間して配置されたマグネットと、を備えることを特徴とする検出システム。【０００９】
（２）前記検出処理デバイスは、前記振動情報から前記検査対象の前記振動の共振周波数を算出し、前記共振周波数の変化量に基づいて、前記検査対象の前記状態変化を検出する上記（１）に記載の検出システム。【００１０】
（３）前記検出処理デバイスは、前記検査対象の前記振動の前記共振周波数を記憶するための記憶部を含み、
前記検出処理デバイスは、算出された前記検査対象の前記振動の前記共振周波数と、前記記憶部内に事前に保存されている前記検査対象の前記振動の前記共振周波数とを比較することにより、前記共振周波数の前記変化量を算出し、前記共振周波数の前記変化量が所定のしきい値以上である場合に、前記検査対象の前記状態変化を検出する上記（２）に記載の検出システム。【００１１】
（４）前記駆動回路は、前記電気信号として、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを前記振動ユニットに供給するよう構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の検出システム。【００１２】
（５）前記センサーは、前記検査対象に取り付けられた加速度センサーまたは前記検査対象から離間して配置されたレーザーセンサーである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の検出システム。【００１３】
（６）前記検出システムは、複数の前記センシングデバイスを含み、
前記検出処理デバイスは、前記複数のセンシングデバイスのそれぞれから前記検査対象の前記振動に関する前記振動情報を受信する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の検出システム。【００１４】
（７）検査対象の状態変化を検出するための検出方法であって、
駆動回路から前記検査対象に取り付けられた振動ユニットに電気信号を供給し、前記振動ユニットを駆動させることにより、前記検査対象に振動を加える工程と、
センサーを用いて、前記振動ユニットから加えられた前記振動によって発生した前記検査対象の振動を検出する工程と、
プロセッサーを用いて、前記センサーが検出した前記検査対象の前記振動に基づいて、前記検査対象の前記状態変化を検出する工程と、を含み、
前記振動ユニットは、前記駆動回路から供給された前記電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、前記バネに取り付けられ、前記コイルと離間して配置されたマグネットと、を備えることを特徴とする検出方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の検出システムおよび検出方法は、検査対象を振動させるための加振器として、駆動回路から供給された電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、バネに取り付けられ、コイルと離間して配置されたマグネットとを備えるＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ  Ｃｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ）型の振動ユニットを用いている。そのため、インパルスハンマーを用いた従来技術のように、振動ユニット（加振器）を衝撃に強い材料で構成する必要がない。さらに、ＶＣＭ型の振動ユニットは、比較的低い入力電圧で大きな振動を発生させることができることから、圧電素子を用いた従来技術のように、高い入力電圧を振動ユニットに印加する必要がない。そのため、本発明によれば、検出システムの単純化、小規模化、および省電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る検出システムを示す概念図である。
【図２】図２は、図１に示す振動ユニットの斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す振動ユニットの分解斜視図である。
【図４】図４は、図１に示す振動ユニットの断面図である。
【図５】図５は、図１に示す振動ユニットにインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給した場合に発生する検査対象の振動の例を示す図である。
【図６】図６は、図１に示す振動ユニットにインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給した場合に発生する検査対象の振動の別の例を示す図である。
【図７】図７は、図１に示す検査対象の質量の変化によって発生する検査対象の振動の特性の変化を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係る検出システムを示す概念図である。
【図９】図９は、本発明の第３実施形態に係る検出システムを示す概念図である。
【図１０】図１０は、本発明の検出方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の検出システムおよび検出方法を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。最初に、図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態に係る検出システムを詳述する。
【００１８】
＜検出システムの第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る検出システムを示す概念図である。図２は、図１に示す振動ユニットの斜視図である。図３は、図１に示す振動ユニットの分解斜視図である。図４は、図１に示す振動ユニットの断面図である。図５は、図１に示す振動ユニットにインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給した場合に発生する検査対象の振動の例を示す図である。図６は、図１に示す振動ユニットにインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給した場合に発生する検査対象の振動の別の例を示す図である。図７は、図１に示す検査対象の質量の変化によって発生する検査対象の振動の特性の変化を説明するための図である。
【００１９】
図１に示す検出システム１は、検査対象１００に振動を加え、該振動によって発生した検査対象１００の振動を検出するためのセンシングデバイス１０と、センシングデバイス１０から受信した検査対象１００の振動に関する振動情報に基づいて、検査対象１００の状態変化を検出するための検出処理デバイス２０と、を含む。
【００２０】
センシングデバイス１０は、検査対象１００に振動を加え、該振動によって発生した検査対象１００の振動を検出する機能を有している。センシングデバイス１０は、検査対象１００に取り付けられ、検査対象１００に振動を加えるための振動ユニット１１と、振動ユニット１１を駆動させるための電気信号を振動ユニット１１に供給するための駆動回路１２と、振動ユニット１１から加えられた振動によって発生した検査対象１００の振動を検出するためのセンサー１３と、検出処理デバイス２０と通信を行うための通信部１４と、を備えている。
【００２１】
振動ユニット１１は、検査対象１００に取り付けられており、駆動回路１２から供給される電気信号に応じて振動し、検査対象１００に振動を加えるために用いられる。図２〜図４に示すように、振動ユニット１１は、小型（例えば、高さ３０ｍｍ×縦幅３０ｍｍ×横幅３０ｍｍ）のＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ  Ｃｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ）型の振動ユニットであり、一共振系を構成する。
【００２２】
振動ユニット１１は、検査対象１００に取り付け可能に構成されたケース１１１と、ケース１１１の底面に固定的に設けられ、駆動回路１２から供給された電気信号が流れるコイル１１２と、ケース１１１に対して振動可能に設けられたバネ１１３と、バネ１１３に取り付けられ、コイル１１２と離間して配置されたマグネット組立体１１４とを備えている。
【００２３】
ケース１１１は、円筒状の部材であって、振動ユニット１１を振動体に固定すると共に、振動ユニット１１の各コンポーネントを収納する機能を有する。ケース１１１は、カバー１１１ａと、ベース１１１ｂと、カバー１１１ａとベース１１１ｂとの間に位置する筒状部１１１ｃとを備えている。
【００２４】
ベース１１１ｂの外周面には、ベース１１１ｂの半径方向に延伸する３つの延伸部が形成されており、３つの延伸部の先端側にはそれぞれ貫通孔１１１ｄが形成されている。図示しないネジをベース１１１ｂの貫通孔１１１ｄに貫通させ、検査対象１００に形成されたネジ穴と螺合させる。これにより、ベース１１１ｂが検査対象１００に対して固定され、振動ユニット１１を検査対象１００に取り付ける（固定する）ことができる。振動ユニット１１を検査対象１００に取り付けることにより、振動ユニット１１の振動を検査対象１００に伝達させ、検査対象１００を振動させることができる。
【００２５】
コイル１１２は、円筒形状を有しており、ベース１１１ｂ上に固定的に設けられている。コイル１１２の両端部（電気信号供給端）は、駆動回路１２に接続されており、駆動回路１２から供給された電気信号は、コイル１１２内を流れる。また、図４に示すように、コイル１１２は、振動ユニット１１が組み立てられた状態において、バネ１１３の中央開口部の内側に位置している。
【００２６】
バネ１１３は、マグネット組立体１１４をコイル１１２に対して振動可能に保持する機能を有している。マグネット１１４は、バネ１１３に取り付けられており、駆動回路１２から供給された電気信号がコイル１１２内を流れると、バネ１１３に取り付けられたマグネット１１４を図４中の上下方向に移動させる駆動力が発生する。この際、マグネット組立体１１４は、バネ１１３によって、コイル１１２に対して振動可能に保持されているので、マグネット組立体１１４は、コイル１１２に対して振動することができる。バネ１１３は、マグネット組立体１１４をコイル１１２に対して振動可能に保持することができれば特に限定されず、例えば、板バネ、コイルバネ、磁気バネ等を、バネ１１３として用いることができる。以下、説明のため、バネ１１３は、図３および図４に示すように、板バネであるとして説明する。
【００２７】
バネ１１３は、中央開口部を有するリング形状を有しており、その外周部がベース１１１ｂと筒状部１１１ｃとの間で保持され、中央開口部を含むバネ１１３の中央部がケース１１１に対して図４の上下方向に振動可能となっている。マグネット組立体１１４は、バネ１１３の中央部上に取り付けられており、コイル１１２に対して振動可能となっている。
【００２８】
図４に示すように、マグネット組立体１１４は、図４の下側に向かって開口する円筒形状を有するマグネット保持部１１４ａと、マグネット保持部１１４ａの中央下面に固定されたマグネット１１４ｂと、マグネット１１４ｂの下面に取り付けられたヨーク１１４ｃとを有している。
【００２９】
図４に示すように、振動ユニット１１が組み立てられた状態において、マグネット１１４ｂおよびヨーク１１４ｃは、コイル１１２の中央空洞部内に、コイル１１２と離間して配置されている。コイル１１２に対して駆動回路１２から電気信号が供給されると、マグネット組立体１１４（マグネット１１４ｂ）を図４中の上下方向に移動させる駆動力が発生する。マグネット組立体１１４は、振動可能に設けられたバネ１１３上に取り付けられているので、マグネット組立体１１４が上下方向に振動する。
【００３０】
このように、振動ユニット１１のコイル１１２に駆動回路１２から電気信号が供給され、コイル１１２内を電気信号が流れると、振動ユニット１１が振動する。振動ユニット１１のような一共振系の動作原理を示す運動方程式は、下記式（１）で表すことができる。
【００３１】
【数１】
2018198665.tif 000003
【００３２】
ここで、ｍは質量［ｋｇ］、ｘ（ｔ）はマグネット組立体１１４（振動子）の変位量［ｍ］、Ｋｆは一共振系の推力定数［Ｎ／Ａ］、ｉ（ｔ）はコイル１１２内を流れる電流［Ａ］、Ｋｓｐはバネ１１３のバネ定数［Ｎ／ｍ］、およびＤは一共振系の減衰係数［Ｎ／（ｍ／ｓ）］である。
【００３３】
また、振動ユニット１１のような一共振系の動作原理を示す回路方程式は、下記式（２）で表すことができる。
【００３４】
【数２】
2018198665.tif 000004
【００３５】
ここで、ｅ（ｔ）はコイル１１２に印加される電圧［Ｖ］、Ｒはコイル１１２の抵抗［Ω］、Ｌはコイル１１２のインダクタンス［Ｈ］、およびＫｅは一共振系の逆起電力定数［Ｖ／（ｍ／ｓ）］である。
【００３６】
このような運動方程式および回路方程式から、振動ユニット１１の伝達関数Ｇ（ｊω）が下記式（３）のように導出され、駆動回路１２から供給される電気信号に対して特定の応答を示す。
【００３７】
【数３】
2018198665.tif 000005
【００３８】
すなわち、駆動回路１２から振動ユニット１１に供給される電気信号（一共振系への入力）の種類によって、振動ユニット１１の振動（一共振系の出力）の特性が変化する。例えば、図５には、検査対象１００として、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂によって構成された構造物を用い、検査対象１００に取り付けられた振動ユニット１１に対してインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のそれぞれを振動ユニット１１に供給して、振動ユニット１１を振動させた際の検査対象１００の振動の例が示されている。この例における検査対象１００の共振周波数ｆｒは、５ｋＨｚ付近である。
【００３９】
図５に示すように、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号を振動ユニット１１に供給した場合であっても、検査対象１００の共振周波数ｆｒである５ｋＨｚ付近において、検査対象１００の振動の振幅が最大になっていることがわかる。したがって、図５に示す例では、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれを振動ユニット１１に供給した場合であっても、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを検出することが可能である。しかしながら、図５に示す例では、インパルス信号を振動ユニット１１に供給した場合に、最も顕著に検査対象１００の共振周波数ｆｒでの振幅が最大になった。この結果は、振動ユニット１１にインパルス信号を供給することが検査対象１００の共振周波数ｆｒを精度良く検出するために最適ということを示している。
【００４０】
一方、図６には、検査対象１００としてプラスチックで構成されたケースを用い、検査対象１００に取り付けられた振動ユニット１１に対してインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のそれぞれを振動ユニット１１に供給して、振動ユニット１１を振動させた際の検査対象１００の振動の例が示されている。図６の例における検査対象１００の質量およびバネ定数は、図５の例における検査対象１００の質量およびバネ定数とは異なる。図６の例における検査対象１００の共振周波数ｆｒは、０．１２５ｋＨｚ付近である。
【００４１】
図６に示すように、インパルス信号を振動ユニット１１に供給した場合には、検査対象１００の共振周波数ｆｒである０．１２５ｋＨｚ付近以外の周波数帯で振幅が最大となっている。一方、スウェプト信号またはランダム信号を振動ユニット１１に供給した場合には、検査対象１００の共振周波数ｆｒである０．１２５ｋＨｚ付近で振幅が最大となっている。したがって、図６に示す例では、インパルス信号を振動ユニット１１に供給した場合、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを精度よく検出することができない。
【００４２】
このように、検査対象１００の質量やバネ定数に応じて、駆動回路１２から振動ユニット１１に供給すべき電気信号の種類が異なる。後述するように、駆動回路１２は、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを振動ユニット１１に供給するよう構成されているので、センシングデバイス１０は、様々な検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを検出することができる。
【００４３】
上述のように、検査対象１００に取り付けられた振動ユニット１１が振動すると、検査対象１００に振動が加えられる。振動ユニット１１から検査対象１００に振動が加えられると、検査対象１００の振動が励起される。検査対象１００が振動すると、下記式（４）によって決定される共振周波数ｆｒにおいて、検査対象１００が大きく振動する。
【００４４】
【数４】
2018198665.tif 000006
【００４５】
ここで、ｍ１は検査対象１００の質量であり、ｍ２は検査対象１００に取り付けられた振動ユニット１１の質量であり、Ｋｓｐは検査対象１００のバネ定数である。
【００４６】
上記式（４）に示すように、検査対象１００の共振周波数ｆｒは、検査対象１００の質量ｍ１およびバネ定数Ｋｓｐに依存するので、時間経過や故障等の要因により検査対象１００の状態、すなわち、質量ｍ１およびバネ定数Ｋｓｐが変化すると、検査対象１００の共振周波数ｆｒも変化する。
【００４７】
図７には、時間経過や故障等の要因により検査対象１００の質量が、ｍ１ａからにｍ１ｂに増加したときの検査対象１００の共振周波数ｆｒの変化の例が示されている。図７に示されているように、検査対象１００の質量ｍ１が、ｍ１ａからにｍ１ｂに増大すると、検査対象１００の振動の最も振幅が大きい周波数、すなわち、共振周波数ｆｒが低周波側にシフトする。逆に、検査対象１００の質量ｍ１が減少すると、検査対象１００の共振周波数ｆｒが高周波側にシフトする。同様に、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが増加すると、検査対象１００の共振周波数ｆｒが高周波側にシフトし、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが減少すると、検査対象１００の共振周波数ｆｒが低周波側にシフトする。
【００４８】
このように、検査対象１００の共振周波数ｆｒの変化を検出することにより、検査対象１００の質量ｍ１およびバネ定数Ｋｓｐの変化、すなわち、検査対象１００の状態変化を検出することができる。
【００４９】
時間経過や故障等の要因により検査対象１００の質量ｍ１が減少する例としては、検査対象１００が鉄等の金属材料により構成された金属部材である場合が挙げられる。時間経過に伴う金属材料の腐食や風化等により検査対象１００の一部が剥落すると、検査対象１００の質量ｍ１が減少する。一方、時間経過や故障等の要因により検査対象１００の質量ｍ１が増加する例としては、検査対象１００が屋外に設置されている場合が挙げられる。時間経過により、検査対象１００の上に埃、塵、土砂、水等が蓄積した場合には、検査対象１００の質量ｍ１が増加する。
【００５０】
時間経過や故障等の要因により検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが変化する例としては、検査対象１００が複数の部品を連結して構成される構成物である場合が挙げられる。例えば、複数の部品を連結するためのボルトやネジが緩んだ場合や部品間の梁が撓んだ場合、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが変化する。また、検査対象１００が車両のタイヤのホイールである場合、ホイールのゆるみによって、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが変化する。また、検査対象１００がコンクリートにより構成された構造体であり、時間経過や衝撃等の要因により検査対象１００にヒビや割れが発生した場合にも、検査対象１００のバネ定数Ｋｓｐが変化する。
【００５１】
このように、検査対象１００の共振周波数ｆｒの変化を検出することにより、検査対象１００の質量ｍ１およびバネ定数Ｋｓｐの変化、すなわち、検査対象１００の状態変化を検出することができる。そのため、本発明の検出システム１は、上述したような検査対象１００の腐食や風化、検査対象１００に対する蓄積物の増加、検査対象１００のボルトやネジの緩み、梁の撓み、ホイールの緩み、検査対象１００のヒビや割れ発生等の様々な現象を検出することができる。
【００５２】
図１に戻り、駆動回路１２は、振動ユニット１１を駆動（振動）させるための電気信号を振動ユニット１１に供給する機能を有する。駆動回路１２は、通信部１４を介して検出処理デバイス２０から受信した制御データに応じて、振動ユニット１１に対し、少なくともインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給するよう構成されている。
【００５３】
センサー１３は、振動ユニット１１から加えられた振動によって発生した検査対象１００の振動を検出する機能を有している。センサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報は、通信部１４を介して、検出処理デバイス２０に送信される。センサー１３から検出処理デバイス２０に送信される振動情報は、例えば、検査対象１００の振動（運動）の加速度等である。振動情報に対しフーリエ変換等の処理を行うことにより、検査対象１００の振動の周波数ごとの振幅（エネルギー）を取得することができる。
【００５４】
センサー１３は、検査対象１００の振動を検出することができれば特に限定されないが、例えば、検査対象１００に取り付けられ、検査対象１００の動きの加速度を検出する加速度センサーや検査対象１００から離間して設けられ、検査対象１００に対してレーザーを照射し、検査対象１００から反射されるレーザーに基づいて検査対象１００の動きを検出するレーザーセンサー等をセンサー１３として用いることができる。
【００５５】
通信部１４は、検出処理デバイス２０と通信を行い、検出処理デバイス２０から制御データを受信し、さらに、センサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報を検出処理デバイス２０に送信する機能を有している。センシングデバイス１０と検出処理デバイス２０とが有線接続されている場合には、通信部１４は有線通信により、検出処理デバイス２０と通信を行う。センシングデバイス１０と検出処理デバイス２０とが有線接続されていない場合には、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信技術を用いて、検出処理デバイス２０と通信を行う。
【００５６】
なお、センシングデバイス１０の各コンポーネントに対する電力供給は、センシングデバイス１０内に内蔵されたバッテリー等の内蔵電源によって実現されていてもよいし、センシングデバイス１０外に設けられ、電力供給線によってセンシングデバイス１０に接続された外部電源によって実現されていてもよい。
【００５７】
検出処理デバイス２０は、センシングデバイス１０に対して制御データを送信し、さらに、センシングデバイス１０から、センサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報を受信し、受信した振動情報に基づいて検査対象１００の状態変化を検出する機能を有している。
【００５８】
検出処理デバイス２０は、単体のデバイスとして実施されていてもよいし、デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートパソコン、ワークステーション、タブレット型コンピューター、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、ウェアラブル端末等の任意の演算装置内において実施されていてもよい。
【００５９】
検出処理デバイス２０は、検出処理デバイス２０の制御を実行する少なくとも１つのプロセッサー２１と、検出処理デバイス２０の制御を行うために必要なデータ、プログラム、モジュール等を保存しているメモリー２２と、受信した振動情報に基づいて、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを算出するための共振周波数算出部２３と、検査対象１００の振動の参照共振周波数ｆｒｅｆおよび／または共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒを保存するための記憶部２４と、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出するコヒーレンス算出部２５と、共振周波数算出部２３が算出した検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒと記憶部２４内の参照共振周波数ｆｒｅｆまたは記憶部２４内に保存されている検査対象１００の振動の以前の共振周波数ｆｒとを比較することにより、検査対象１００の状態変化を検出するための状態変化検出部２６と、センシングデバイス１０との通信を行う通信部２７と、検出処理デバイス２０の各コンポーネント間のデータの授受を実行するためのデータバス２８とを備えている。
【００６０】
プロセッサー２１は、データバス２８を介して、各コンポーネントとの間の各種データや各種指示の授受を行い、検出処理デバイス２０の制御を実行する。また、プロセッサー２１は、検出処理デバイス２０の各コンポーネントを用いることにより、所望の機能を提供することができる。例えば、プロセッサー２１は、共振周波数算出部２３を用いることにより、受信した振動情報に基づいて、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを算出することができ、コヒーレンス算出部２５を用いることにより、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出することができ、状態変化検出部２６を用いることにより、検査対象１００の状態変化を検出することができる。
【００６１】
また、プロセッサー２１は、通信部２７を介してセンシングデバイス１０に、所定の間隔（例えば、１時間毎、毎日、毎週、毎月等）で制御データを送信し、センシングデバイス１０に検査対象１００の振動を測定させる。プロセッサー２１から送信される制御データは、センシングデバイス１０の駆動回路１２が、振動ユニット１１に対して、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれを供給するかを特定するために用いられる。制御データを受信した駆動回路１２は、制御データに従い、振動ユニット１１に対して、インパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給し、振動ユニット１１を駆動させる。
【００６２】
プロセッサー２１は、１つ以上のマイクロプロセッサー、マイクロコンピューター、マイクロコントローラー、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、メモリーコントロールユニット（ＭＣＵ）、画像処理用演算処理装置（ＧＰＵ）、状態機械、論理回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはこれらの組み合わせ等のコンピューター可読命令に基づいて信号操作等の演算処理を実行する演算ユニットである。特に、プロセッサー２１は、メモリー２２内に保存されているコンピューター可読命令（例えば、データ、プログラム、モジュール等）をフェッチし、信号操作および制御を実行するよう構成されている。
【００６３】
メモリー２２は、揮発性記憶媒体（例えば、ＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ）、不揮発性記憶媒体（例えば、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー、ハードディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク）、またはこれらの組み合わせを含む着脱式または非着脱式のコンピューター可読媒体である。
【００６４】
共振周波数算出部２３は、通信部２７を介してセンシングデバイス１０から受信した振動情報に基づいて、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを算出する機能を有する。具体的には、共振周波数算出部２３は、受信した振動情報に対して、フーリエ変換等の処理を行い、図７に示されているような検査対象１００の振動の周波数毎の振幅（エネルギー）を算出する。共振周波数算出部２３は、最も高い振幅（エネルギー）を有する周波数を検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒとして特定する。
【００６５】
記憶部２４は、検査対象１００の振動の参照共振周波数ｆｒｅｆおよび／または共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒを保存するための任意の不揮発性記録媒体（例えば、ハードディスク、フラッシュメモリー）である。検査対象１００の振動の参照共振周波数ｆｒｅｆは、検査対象１００が正常状態にあるときの検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒであり、検出システム１の稼動前に測定され、記憶部２４内に保存される。また、共振周波数算出部２３が算出した検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒは、累積データとして、共振周波数算出部２３が共振周波数ｆｒを算出する度に、記憶部２４内に保存される。このような累積データは、検査対象１００の状態変化を時系列で追跡するために用いることができ、検査対象１００の保守点検のために有用な情報を提供することができる。また、このような累積データは、所定の間隔（例えば、１時間毎、毎日、毎週、毎月等）で、検査対象１００の管理者等にレポートとして送信されてもよい。
【００６６】
記憶部２４は、事前に取得された振動ユニット１１の振動に関する振動情報をさらに保存している。振動ユニット１１の振動に関する振動情報は、少なくとも駆動回路１２が振動ユニット１１にインパルス信号を供給した時の振動ユニット１１の振動に関する振動情報、スウェプト信号を供給した時の振動ユニット１１の振動に関する振動情報、およびランダム信号を供給した時の振動ユニット１１の振動に関する振動情報を含んでいる。このような振動ユニット１１の振動に関する振動情報は、後述するコヒーレンス算出部２５によって、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出するために用いられる。
【００６７】
コヒーレンス算出部２５は、記憶部２４内に保存されているセンシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動に関する振動情報、およびセンシングデバイス１０から受信した検査対象１００の振動に関する振動情報に基づいて、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出する機能を有する。具体的には、コヒーレンス算出部２５は、下記式（５）によってセンシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンス値を算出する。
【００６８】
【数５】
2018198665.tif 000007
【００６９】
ここで、Ｗｘｘは入力振動のパワースペクトル、すなわち、振動ユニット１１の振動のパワースペクトルであり、記憶部２４内に保存されているセンシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動に関する振動情報から算出される。Ｗｙｙは出力振動のパワースペクトル、すなわち、検査対象１００の振動のパワースペクトルである。Ｗｘｙは、振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動のクロススペクトルである。
【００７０】
上述のようなコヒーレンスγ２は、入力振動と出力振動の関係の強さを表している。このようなコヒーレンスγ２の値を参照することにより、振動ユニット１１の振動によって、検査対象１００の共振が励起されたか否かを判別することができる。コヒーレンスγ２が１に近いほど、振動ユニット１１の振動によって検査対象１００の共振が効率よく励起されたことを示し、コヒーレンスγ２が減少するほど、振動ユニット１１の振動によって検査対象１００の共振が励起されていないことを示す。
【００７１】
このようなコヒーレンスγ２が０．５未満となることは、検査対象１００が十分に共振（振動）していないことを意味する。このように、コヒーレンス算出部２５が算出するコヒーレンスγ２を参照することにより、検査対象１００が十分に振動したか否かを判別することができる。プロセッサー２１は、コヒーレンス算出部２５によって算出されたコヒーレンスγ２の値によって、制御データを変更する。例えば、駆動回路１２から振動ユニット１１にインパルス信号を供給した時に、コヒーレンスγ２が０．５未満となった場合には、プロセッサー２１は、振動ユニット１１にインパルス信号を供給しても、振動ユニット１１の共振が励起されなかったものと判断する。その後、プロセッサー２１は、駆動回路１２から振動ユニット１１にスウェプト信号またはランダム信号を供給させるよう、制御データを変更し、変更した制御データを、通信部２７を介して駆動回路１２に送信する。
【００７２】
状態変化検出部２６は、共振周波数算出部２３が算出した検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒと、記憶部２４内の参照共振周波数ｆｒｅｆまたは記憶部２４内に保存されている検査対象１００の振動の以前の共振周波数ｆｒとを比較することにより、検査対象１００の状態変化を検出する機能を有している。具体的には、状態変化検出部２６は、共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒと、記憶部２４内に保存されている参照共振周波数ｆｒｅｆまたは以前の共振周波数ｆｒとの差を算出し、算出した差の絶対値、すなわち、共振周波数ｆｒの変化量が所定のしきい値以上であるか否かを判別する。所定のしきい値は、検査対象１００のサイズ、構成材料、形状等の要因によって適宜決定される。
【００７３】
算出した差の絶対値（共振周波数ｆｒの変化量）が所定のしきい値以上であると判別された場合、状態変化検出部２６は、検査対象１００の状態変化を検出する。一方、算出した差の絶対値（共振周波数ｆｒの変化量）が所定のしきい値未満であると判別された場合、状態変化検出部２６は、検査対象１００の状態変化がないことを検出する。その後、プロセッサー２１は、状態変化検出部２６の検出結果に応じた処理を実行する。例えば、プロセッサー２１は、検査対象１００の状態変化が検出された場合、検査対象１００の管理者等のユーザーデバイス（デスクトップコンピューター、ラップトップコンピューター、ノートパソコン、ワークステーション、タブレット型コンピューター、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ、ウェアラブル端末等）に検査対象１００の状態変化が検出された旨のメッセージを送信する処理を実行する。これにより、検査対象１００の管理者等は、検査対象１００の状態変化を知ることができ、的確な対応を取ることができる。
【００７４】
通信部２７は、センシングデバイス１０と通信を行い、センシングデバイス１０に対し制御データを送信し、さらに、センシングデバイス１０のセンサー１３が検出した検査対象１００の振動に関する振動情報をセンシングデバイス１０から受信する機能を有している。さらに、通信部２７は、検査対象１００の管理者のユーザーデバイスと通信を行う機能を有している。検査対象１００の管理者は、通信部２７を介して、検出処理デバイス２０と通信を行い、検出処理デバイス２０の各種設定（例えば、どのような間隔（毎日、毎週等）で検出処理を実行するかの設定等）を変更することができる。また、検出処理デバイス２０は、通信部２７を介して、検査対象１００の管理者のユーザーデバイスに、前述の累積データやメッセージを送信することができる。通信部２７は、前述した通信部１４と同様に、各種有線通信および無線通信を利用して、センシングデバイス１０および検査対象１００の管理者のユーザーデバイスと通信を実行する。また、通信部２７は、各種有線通信および無線通信を利用して、センシングデバイス１０および検査対象１００の管理者のユーザーデバイス以外の様々な外部デバイスと通信を行ってもよい。
【００７５】
なお、検出処理デバイス２０の各コンポーネントに対する電力供給は、検出処理デバイス２０内に内蔵されたバッテリー等の内蔵電源によって実現されていてもよいし、検出処理デバイス２０外に設けられ、電力供給線によって検出処理デバイス２０に接続された外部電源によって実現されていてもよい。
【００７６】
このように、本発明の検出システム１は、検査対象１００に振動を加えるために、駆動回路１２から供給された電気信号が流れるコイル１１２と、振動可能に設けられたバネ１１３と、バネ１１３に取り付けられ、コイル１１２と離間して配置されたマグネット１１４ｂとを備えるＶＣＭ型の振動ユニット１１を用いている。そのため、インパルスハンマーを用いた従来技術のように、振動ユニット１１を衝撃に強い材料で構成する必要がない。さらに、ＶＣＭ型の振動ユニット１１は、比較的低い入力電圧で大きな振動を発生させることができることから、圧電素子を用いた従来技術のように、高い入力電圧を振動ユニット１１に印加する必要がない。そのため、本発明によれば、検出システム１の単純化、小規模化、および省電力化を実現することができる。
【００７７】
なお、本実施形態において、センシングデバイス１０と検出処理デバイス２０は、別々のケース内に収納された別個のデバイスとして説明されるが、本発明はこれに限られない。例えば、センシングデバイス１０に相当する機能を提供するユニットと、検出処理デバイス２０に相当する機能を提供するユニットが１つのケース内に収納され、１つのデバイスとして実施されていてもよい。
【００７８】
＜検出システムの第２実施形態＞
次に、図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る検出システムを説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る検出システムを示す概念図である。以下、第２実施形態の検出システムについて、第１実施形態の検出システムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００７９】
第２実施形態の検出システム１では、検出システム１が複数のセンシングデバイス１０を含む点、および、検出処理デバイス２０が複数のセンシングデバイス１０とネットワーク３０を介して通信可能に接続されている点を除き、第１実施形態の検出システム１と同様である。
【００８０】
本実施形態における検出処理デバイス２０は、ネットワーク３０に接続された単一のデバイスであってもよいし、ネットワーク３０に接続されたサーバー内において実施されていてもよい。
【００８１】
本実施形態の複数のセンシングデバイス１０は、１つの検査対象１００に取り付けられている。複数のセンシングデバイス１０は、ネットワーク３０を介して、検出処理デバイス２０に通信可能に接続されている。
【００８２】
ネットワーク３０は、イントラネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、これらの組み合わせ等の広範なネットワークである。また、ネットワーク３０は、専用ネットワークであってもよいし、共有ネットワークであってもよい。共有ネットワークは、様々な種類のネットワーク同士の接続であり、各種プロトコル（例えば、ＨＴＴＰ、ＴＣＰ／ＩＰ、ＷＡＰ）を用いて、互いに通信を行う。さらに、ネットワーク３０は、ルーター、ブリッジ、サーバー、演算デバイス、ストレージデバイス等を含む様々なネットワークデバイスを含んでいてもよい。
【００８３】
検出処理デバイス２０は、ネットワーク３０を介して複数のセンシングデバイス１０から検査対象１００の振動の振動情報を受信する。これにより、検出処理デバイス２０は、各センシングデバイス１０が取り付けられた検査対象１００の箇所の個々の状態変化の有無を検出することができるだけでなく、検査対象１００全体の状態変化の有無を検出することができる。このような様態の検出システム１は、検査対象１００が橋やトンネルのような巨大な構造物である場合に特に有用である。
【００８４】
＜検出システムの第３実施形態＞
次に、図９を参照して、本発明の第３実施形態に係る検出システムを説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係る検出システムを示す概念図である。以下、第３実施形態の検出システムについて、第２実施形態の検出システムとの相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００８５】
第３実施形態の検出システム１では、複数のセンシングデバイス１０がそれぞれ異なる複数の検査対象１００に取り付けられている点を除き、第２実施形態の検出システム１と同様である。
【００８６】
本実施形態の検出システム１では、複数のセンシングデバイス１０がそれぞれ異なる複数の検査対象１００に取り付けられている。このような様態は、比較的小さな複数の検査対象１００がそれぞれ離間して配置されている場合に特に有用である。
【００８７】
＜検出方法＞
次に、図１０を参照して、本発明の検出方法を説明する。なお、本発明の検出方法は、上述した本発明の検出システム１および本発明の検出システム１と同等の機能を有する任意のシステムを用いて実行することができるが、以下、検出システム１を用いて実行されるものとして説明する。図１０は、本発明の検出方法を示すフローチャートである。
【００８８】
本発明の検出方法Ｓ１００は、所定の間隔（例えば、１時間毎、毎日、毎週、毎月等）で実行される。工程Ｓ１０１において、検出処理デバイス２０のプロセッサー２１によって制御データが生成され、生成された制御データが、通信部２７を介してセンシングデバイス１０に送信される。生成および送信される制御データは、センシングデバイス１０において、駆動回路１２が振動ユニット１１にインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれを供給するかを特定するために用いられる。
【００８９】
工程Ｓ１０２において、センシングデバイス１０の通信部１４によって、制御データが受信され、駆動回路１２に送られる。駆動回路１２は、制御データに従い、振動ユニット１１にインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号のいずれかを供給する。次に、工程Ｓ１０３において、駆動回路１２から供給された電気信号によって振動ユニット１１が駆動され、振動ユニット１１が振動する。振動ユニット１１が振動すると、振動ユニット１１の振動が検査対象１００に加えられ、検査対象１００が振動する。
【００９０】
次に、工程Ｓ１０４において、センサー１３は、検査対象１００の振動を検出する。工程Ｓ１０５において、センサー１３は、検出した検査対象１００の振動に関する振動情報を、通信部１４を介して検出処理デバイス２０に送信する。工程Ｓ１０６において、検出処理デバイス２０は、通信部２７を介して検査対象１００の振動に関する振動情報を受信する。
【００９１】
工程Ｓ１０７において、検出処理デバイス２０のプロセッサー２１は、コヒーレンス算出部２５を用いて、センシングデバイス１０の振動ユニット１１の振動と検査対象１００の振動との間のコヒーレンスγ２を算出する。コヒーレンスγ２は、記憶部２４内に保存されている振動ユニット１１の振動に関する振動情報および受信した検査対象１００の振動に関する振動情報に基づいて算出される。なお、この際用いられる振動ユニット１１の振動に関する振動情報は、制御データによって特定される種類の電気信号を振動ユニット１１に供給したときの振動に対応している。例えば、制御データによって特定される電気信号の種類がインパルス信号である場合、記憶部２４内に保存されている振動ユニット１１の振動情報のうち、振動ユニット１１にインパルス信号を供給した際の振動ユニット１１の振動に対応する振動情報が工程Ｓ１０７において用いられる。
【００９２】
プロセッサー２１は、算出したコヒーレンスγ２が０．５以上であるか否かを判別する。算出したコヒーレンスγ２が０．５未満であると判別された場合には、プロセッサー２１は、振動ユニット１１の振動によって検査対象１００の振動（共振）が十分に励起されなかったと判断し、処理は、工程Ｓ１０８に移行する。工程Ｓ１０８において、プロセッサー２１によって、コヒーレンスγ２が０．５未満であった回数が、所定の回数に達したか否かが判断される。ここで、所定の回数とは、駆動回路１２が振動ユニット１１に供給可能な電気信号の数に対応している。例えば、駆動回路１２がインパルス信号、スウェプト信号、およびランダム信号の３種類を供給可能に構成されている場合には、所定の回数は３である。
【００９３】
工程Ｓ１０８において、コヒーレンスγ２が０．５未満であった回数が、所定の数に達していないと判別された場合、処理は、工程Ｓ１０９に移行する。工程Ｓ１０９において、プロセッサー２１は、制御データを変更し、駆動回路１２から振動ユニット１１に供給する電気信号を、振動ユニット１１に供給したことがない種類に変更する。例えば、インパルス信号を既に振動ユニット１１に供給したことがある場合、駆動回路１２から振動ユニット１１に供給する電気信号を、スウェプト信号またはランダム信号に変更する。その後、処理はＳ１０１に戻る。
【００９４】
一方、工程Ｓ１０８において、コヒーレンスγ２が０．５未満であった回数が、所定の数に達していると判別された場合、処理は、工程Ｓ１１０に移行する。コヒーレンスγ２が０．５未満であった回数が所定の数に達したことは、駆動回路１２が振動ユニット１１に供給可能な電気信号によって生じる振動ユニット１１の振動では、検査対象１００の振動（共振）を十分に励起できないことを意味する。この場合、センシングデバイス１０に何らかの不具合が起きた可能性が高い。例えば、振動ユニット１１が検査対象１００から外れてしまった、振動ユニット１１やセンサー１３が故障した、センシングデバイス１０に十分な電力が供給されていない等の不具合が発生した可能性が想定される。そのため、工程Ｓ１１０において、プロセッサー２１は、通信部２７を介して、検査対象１００の管理者等のユーザーデバイスに、エラーを検出したことを示すエラーメッセージを送信し、処理は終了する。このようなエラーメッセージを検査対象１００の管理者等のユーザーデバイスに送信することにより、検査対象１００の管理者等は、センシングデバイス１０の確認を行う等の適切な対応を行うことができる。
【００９５】
一方、工程Ｓ１０７において、算出したコヒーレンスγ２が０．５以上であると判別された場合には、処理は、工程Ｓ１１１に移行する。工程Ｓ１１１において、プロセッサー２１は、共振周波数算出部２３を用いて、検査対象１００の振動に関する振動情報に基づいて、検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒを算出する。算出された検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒは、現在の検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒとして記憶部２４に保存される。
【００９６】
工程Ｓ１１２において、プロセッサー２１は、状態変化検出部２６を用いて、共振周波数算出部２３が算出した検査対象１００の振動の共振周波数ｆｒと、記憶部２４内の参照共振周波数ｆｒｅｆまたは記憶部２４内に保存されている検査対象１００の振動の以前の共振周波数ｆｒとを比較することにより、共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒと、記憶部２４内に保存されている参照共振周波数ｆｒｅｆまたは以前の共振周波数ｆｒとの差が算出される。
【００９７】
工程Ｓ１１３において、共振周波数算出部２３が算出した共振周波数ｆｒと、記憶部２４内に保存されている参照共振周波数ｆｒｅｆまたは以前の共振周波数ｆｒとの差の絶対値、すなわち、共振周波数ｆｒの変化量が所定のしきい値以上であるか否かが判別される。工程Ｓ１１３において、算出した差の絶対値（共振周波数ｆｒの変化量）が所定のしきい値未満であると判別された場合、処理は、工程Ｓ１１４に移行する。工程Ｓ１１４において、検査対象１００の状態変化がないことが検出され、プロセッサー２１によって、検出結果に応じた処理が実行され、処理が終了する。
【００９８】
一方、工程Ｓ１１３において、算出した差の絶対値（共振周波数ｆｒの変化量）が所定のしきい値以上であると判別された場合、処理は、工程Ｓ１１５に移行する。工程Ｓ１１５において、検査対象１００の状態変化があったことが検出され、プロセッサー２１によって、検出結果に応じた処理が実行され、処理が終了する。
【００９９】
以上、本発明に係る検出システム１および検出方法Ｓ１００を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明の各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、本発明の各構成に任意の構成のものを付加することができる。
【０１００】
例えば、図１に示された検出システム１のコンポーネントの数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意のコンポーネントが追加若しくは組み合わされ、または任意のコンポーネントが削除された様態も、本発明の範囲内である。また、検出システム１の各コンポーネントは、ハードウェア的に実現されていてもよいし、ソフトウェア的に実現されていてもよいし、これらの組み合わせによって実現されていてもよい。
【０１０１】
また、第１実施形態〜第３実施形態に示された検出処理デバイス２０の数は１つであるが、本発明はこれに限られない。本発明の検出システム１は、複数の検出処理デバイス２０を含んでいてもよい。複数の検出処理デバイス２０それぞれは、同じセンシングデバイス１０と通信を行って検査対象１００の状態変化を検出してもよいし、異なるセンシングデバイス１０と通信を行って検査対象１００の状態変化を検出してもよい。
【０１０２】
また、図１０に示された検出方法Ｓ１００の工程の数や種類は、説明のための例示にすぎず、本発明は必ずしもこれに限られない。本発明の原理および意図から逸脱しない範囲において、任意の工程が、任意の目的で追加若しくは組み合され、または、任意の工程が削除される様態も、本発明の範囲内である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の検出システムおよび検出方法は、検査対象を振動させるための加振器として、駆動回路から供給された電気信号が流れるコイルと、振動可能に設けられたバネと、バネに取り付けられ、コイルと離間して配置されたマグネットとを備えるＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ  Ｃｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ）型の振動ユニットを用いている。そのため、インパルスハンマーを用いた従来技術のように、振動ユニット（加振器）を衝撃に強い材料で構成する必要がない。さらに、ＶＣＭ型の振動ユニットは、比較的低い入力電圧で大きな振動を発生させることができることから、圧電素子を用いた従来技術のように、高い入力電圧を振動ユニットに印加する必要がない。そのため、本発明によれば、検出システムの単純化、小規模化、および省電力化を実現することができる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有する。
【図１】
2018198665.tif 000008
【図２】
2018198665.tif 000009
【図３】
2018198665.tif 000010
【図４】
2018198665.tif 000011
【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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【国際調査報告】
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