(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の表面を打撃したときに構造物が発生する発生音の音圧信号から、前記構造物が劣化しているか否かを判定する方法であって、
前記構造物の基準健全領域を設定するステップと、
前記基準健全領域内の複数の加振点の発生音の音圧信号を採取するステップと、
前記発生音の音圧信号から、加振点毎に判定項目のデータを算出して基準データ群を構築するステップと、
前記判定項目のデータから前記判定項目のデータ間の相関関数を算出するステップと、
前記構造物の劣化判定箇所である計測点における発生音の音圧信号を採取するステップと、
前記計測点における発生音の音圧信号から、前記判定項目のデータである計測データを算出するステップと、
前記計測データと前記相関関数とを用いて、前記計測データと前記基準データ群との間のマハラノビスの距離を算出するステップと、
前記算出されたマハラノビスの距離を用いて前記計測点の劣化判定を行うステップと、
を備え、
前記基準健全領域が、前記構造物の表面を加振したときの発生音の高低、もしくは、音色が変化しない連続した領域であり、
前記判定項目が、前記発生音の音圧レベル、１/３オクターブバンドの各レベル、時系列波形の変化量と存在量、周波数特性の変化量と存在量のいずれか、または、複数であることを特徴とする構造物の劣化判定方法。
【請求項２】
前記劣化判定を行うステップでは、
予め求めておいた劣化していない試験体の複数個所を加振したときの発生音のデータを用いて算出したマハラノビスの距離に基づいて設定した閾値を用いて前記計測点の劣化判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の構造物の劣化判定方法。
【請求項３】
前記劣化判定を行うステップでは、
予め求めておいた内部に空洞のある試験体を加振したときの発生音のデータを用いて算出したマハラノビスの距離に基づいて設定した閾値と、ひび割れによる浮きが存在する試験体を加振したときの発生音のデータを用いて算出したマハラノビスの距離に基づいて設定した閾値とのいずれか一方、または、両方を用いて前記計測点の劣化判定を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造物の劣化判定方法。
【請求項４】
前記計測点における発生音の音圧信号を採取するステップでは、
複数のマイクロフォンにより、前記発生音の音圧信号を採取するとともに、
前記各マイクロフォンに入力する前記音圧信号の到達時間差から前記発生音の方向である音源方向を推定するステップと、
撮影手段により、前記計測点方向、もしくは、前記推定された音源方向の映像を撮影するステップと、
前記計測点の劣化判定結果と前記推定された音源方向のデータと前記撮影された映像のデータである画像データとを合成して、前記推定された音源方向と前記計測点の劣化判定の結果とを示す図形が描画された画像である劣化位置画像を作成するステップとを更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の構造物の劣化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、橋梁やトンネルの内壁などの構造物が劣化しているか否かを判定する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、橋梁やトンネルの内壁などのコンクリート構造物にひび割れや空隙などの非健全部があるか否かを検査する方法として、構造物表面をハンマーなどで打撃して加振したときに発生する音を作業者が聞いて、非健全部があるか否かを判断していた。しかし、このような方法では、作業効率が低いだけでなく、作業者により判断が異なる場合があるといった問題点があった。
そこで、ハンマーとマイクロフォンとを一体に構成し、加振したときに発生する音をマイクロフォンで採取し、採取された音の周波数スペクトルと予め記憶しておいた健全部の周波数スペクトルである基準周波数スペクトルを比較することで、コンクリート構造物の剥離の有無を判定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２４９１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の方法では、特定周波数帯域の音圧レベルから構造物の劣化状態を判定していることから、加振方法やマイクロフォンの位置、周囲の状況による影響が大きく、そのため、構造物の劣化判定方法としては十分とはいえなかった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造物が劣化しているか否かを確実に判定する方法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】
【０００６】
本発明は、構造物の表面を打撃したときに構造物が発生する発生音の音圧信号から、前記構造物が劣化しているか否かを判定する方法であって、前記構造物の基準健全領域を設定するステップと、前記基準健全領域内の複数の加振点の発生音の音圧信号を採取するステップと、前記発生音の音圧信号から、加振点毎に判定項目のデータを算出して基準データ群を構築するステップと、前記判定項目のデータから前記判定項目のデータ間の相関関数を算出するステップと、前記構造物の劣化判定箇所である計測点における発生音の音圧信号を採取するステップと、前記計測点における発生音の音圧信号から、前記判定項目のデータである計測データを算出するステップと、前記計測データと前記相関関数とを用いて、前記計測データと前記基準データ群との間のマハラノビスの距離を算出するステップと、前記算出されたマハラノビスの距離を用いて前記計測点の劣化判定を行うステップと、を備え、前記基準健全領域が、前記構造物の表面を加振したときの発生音の高低、もしくは、音色が変化しない連続した領域であり、前記判定項目が、前記発生音の音圧レベル、１/３オクターブバンドの各レベル、時系列波形の変化量と存在量、周波数特性の変化量と存在量のいずれか、または、複数であることを特徴とする。
このように、計測する構造物を加振したときに音が変わらない領域を基準健全領域とし、この基準健全領域のデータを基準データ群とするとともに、計測データと基準データ群との間のマハラノビスの距離により構造物が劣化しているか否かを判定するようにしたので、構造物の劣化判定を容易にかつ確実に行うことができる。
また、基準データ群を劣化判定する構造物のデータとしたので、現場にて基準データ群を得ることができるとともに、現場の構造物の形状や配筋の情報を含んだ基準データ群を得ることができるので、劣化判定を正確に行うことができる。
【０００７】
また、前記劣化判定を行うステップで、予め求めておいた劣化していない試験体の複数個所を加振したときの発生音のデータを用いて算出したマハラノビスの距離に基づいて設定した閾値を用いて前記計測点の劣化判定を行うようにしたので、劣化判定の精度をより高めることができる。
また、前記劣化判定を行うステップで、予め求めておいた内部に空洞のある試験体を加振したときの発生音のデータを用いて算出したマハラノビスの距離に基づいて設定した閾値と、ひび割れによる浮きが存在する試験体を加振したときの発生音のデータを用いて算出したマハラノビスの距離に基づいて設定した閾値とのいずれか一方、または、両方を用いて前記計測点の劣化判定を行うようにしたので、計測点の劣化状態についても判定できる。
【０００８】
また、本発明は、前記計測点における発生音の音圧信号を採取するステップでは、複数のマイクロフォンにより、前記発生音の音圧信号を採取するとともに、前記各マイクロフォンに入力する前記音圧信号の到達時間差から前記発生音の方向である音源方向を推定するステップと、撮影手段により、前記計測点方向、もしくは、前記推定された音源方向の映像を撮影するステップと、前記計測点の劣化判定結果と前記推定された音源方向のデータと前記撮影された映像のデータである画像データとを合成して、前記推定された音源方向と前記計測点の劣化判定の結果とを示す図形が描画された画像である劣化位置画像を作成するステップとを更に備えることを特徴とする。
これにより、判定するたびに加振点に印をつけることなく、非健全部の位置を容易に特定することができる。また、複数の劣化位置画像を重ね合わせることで、非健全部の分布状態についても容易に求めることができる。
【０００９】
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態に係るコンクリート構造物の劣化判定システムの構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係る劣化判定方法診断画像の作成方法を示すフローチャートである。
【図３】加振手段である検知棒の一例を示す図である。
【図４】１/３オクターブバンドの各レベルの算出方法を示す図である。
【図５】基準データ群と正規化された基準データ群を示す図である。
【図６】空隙部を有する試験体のマハラノビスの距離の分布例を示す図である。
【図７】周波数スペクトルにおける存在量と変化量の抽出方法を示す図である。
【図８】劣化位置画像の作成機能を備えた劣化判定システムの構成を示す図である。
【図９】音・映像採取ユニットの構成を示す図である。
【図１０】マイクロフォンの配置例を示す図である。
【図１１】劣化位置分布画像の作成方法を示す図である。
【図１２】劣化位置分布画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本実施の形態に係るコンクリート構造物の劣化判定システム（以下、劣化判定システムという）１の構成を示す図で、劣化判定システム１は、加振手段としてのハンマー２と、音採取手段としてのマイクロフォン３と、劣化判定装置４と、表示装置５とを備える。
同図に示すように、本例では、作業者Ｗ（腕のみを記載）が、劣化診断の対象物であるコンクリート構造物としての建造物の壁部（以下、壁部６という）の表面を、ハンマー２で打撃して加振した際に発生する音（以下、発生音という）をマイクロフォン３で採取することで、壁部６の発生音の音圧信号を検出する。
劣化判定装置４は、音データ取込手段４１と、記憶手段４２と、統計データ作成手段４３と、相関行列生成手段４４と、劣化判定手段４５とを備える。
劣化判定装置４の記憶手段４２〜劣化判定手段４５までの各手段は、例えば、パーソナルコンピュータのソフトウェアとメモリーとにより構成される。
音データ取込手段４１は、増幅器４１ａとＡ／Ｄ変換器４１ｂとを備える。
増幅器４１ａは、マイクロフォン３で測定された音圧信号から高周波ノイズ成分を除去するとともに、音圧信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器４１ｂは、増幅された音圧信号をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換された音圧信号である音圧波形データを記憶手段４２に送る。
記憶手段４２は、基準発生音記憶部４２ａと計測発生音記憶部４２ｂとを備える。
基準発生音記憶部４２ａは、後述する基準健全領域における加振点の音圧波形データを記憶し、計測発生音記憶部４２ｂは、劣化判定する加振点の音圧波形データ（以下、計測音データという）を記憶する。
なお、基準健全領域内の点を劣化判定する場合には、再度加振した基準健全領域内の加振点の音圧波形データは、計測音データとして計測発生音記憶部４２ｂに記憶される。
【００１２】
統計データ作成手段４３は、音圧波形抽出部４３ａと、周波数スペクトル算出部４３ｂと、１/３オクターブバンド値算出部４３ｃとを備える。
音圧波形抽出部４３ａは、相関行列を生成する際には、基準発生音記憶部４２ａに記憶された加振点毎の音圧波形データを抽出し、計測点の劣化判定を行うときには、計測発生音記憶部４２ｂに記憶された加振点の音圧波形データを抽出する。
周波数スペクトル算出部４３ｂは、抽出した音圧波形データをＦＦＴ処理して、周波数スペクトルを算出する。
１/３オクターブバンド値算出部４３ｃは、周波数スペクトル毎に矩形フィルタを用いて１/３オクターブバンドの各レベルを加振点Ｐ毎に求める。
基準健全領域内の加振点をＰi（ｉ＝１〜ｎ）とし、１/３オクターブバンドの中心周波数をｆｊ（ｊ＝１〜ｋ）とすると、基準健全領域内の加振点Ｐiにおける１/３オクターブバンドの各レベルが基準データ群を構築するデータ（基準データｙij）で、劣化判定箇所における加振点Ｐrにおける１/３オクターブバンドの各レベルが計測データｙrjである。
以下、劣化判定箇所における加振点Ｐrを計測点Ｐrという。
相関行列生成手段４４は、基準データ群のデータである基準データｙiｊを用いて、１/３オクターブバンドの各レベル間の相関行列Ｒを生成する。
劣化判定手段４５は、マハラノビスの距離算出部４５ａと、判定部４５ｂとを備える。
マハラノビスの距離算出部４５ａは、計測点Ｐrのデータである１/３オクターブバンドの各レベルｙrｊと、相関行列Ｒとを用いて、計測点Ｐrにおける発生音のデータと基準データ群とのマハラノビスの距離Ｄ2を求める。
相関行列の生成方法及びマハラノビスの距離Ｄ2の算出方法については後述する。
判定部４５ｂは、マハラノビスの距離Ｄ2と予め設定された閾値とを比較することで、計測点Ｐrが健全部であるか否かを判定する。
表示装置５は、劣化判定手段４５の判定結果を、ディスプレイなどの表示画面５ａ上に表示する。
【００１３】
次に、劣化判定方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。
まず、基準健全領域を設定する（ステップＳ１１）。
基準健全領域は、劣化判定する壁部６の表面を打撃して加振した際に発生する発生音の高低（もしくは、音色）が変化しない連続した領域を指す。以下、基準健全領域における加振点の打音データを健全部データという。
健全部と非健全部とでは、打音の周波数特性が異なるので、予め設定された１つもしくは複数の特定周波数領域の音圧レベルを調べることで、加振点が健全部か否かを判定できる。
また、健全部における打音と非健全部における打音とでは、発生音の高低（もしくは、音色）が明らかに異なるので、加振点が健全部か否かの判定を作業者Ｗが行っても良い。
なお、壁部６の打撃にはハンマー２を用いてもよいが、図３（ａ）に示すような、外周に点検対象物の表面（壁面６）に衝突する複数の突起部７ｑが形成された回転ヘッド７ａと、回転ヘッド７ａを回転自在に支持するヘッド支持棒７ｂとを備えた検知棒７を、回転ヘッド７ａを点検面に沿って転がすことにより、表面に衝撃を連続して与えて、音を発生させるようにすれば、健全部のデータを効率よく採取することができる。
【００１４】
基準健全領域の設定が終了した後には、暗騒音データと健全部データとを取得（ステップＳ１２）し、取得された健全部データ（複数の加振点の音圧波形データ）が、使用可能なデータか否かを判定する（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３において、（健全部のデータの音圧レベル）＜（暗騒音データの音圧レベル）＋１０ｄＢであると判定された場合には、「Ｓ/Ｎ比が不十分である」との警告を発する（ステップＳ１４）。暗騒音としては、例えば、計測箇所の近くを通過する大型トラックの騒音などがあるが、このような場合には、ある程度の時間を置いてから、ステップＳ１２に戻って、暗騒音データと健全部データとを取直せばよい。
ステップＳ１３において、（健全部のデータの音圧レベル）≧（暗騒音データの音圧レベル）＋１０ｄＢであると判定された場合には、ステップＳ１５に進んで、相関行列を算出するための基準データ群を構築する。
【００１５】
基準データ群は、上記したように、加振点Ｐi（ｉ＝１〜ｎ）毎に求められる音圧波形データの変量であるｋ個の判定項目の値ｙiｊ（ｊ＝１〜ｋ）から構成される。
判定項目としては、音圧レベル、１/３オクターブバンドの各レベル、時間軸波形の変化量と存在量、周波数特性の変化量と存在量、加振点の位置と音源方向との差などが挙げられる。
本例では、１/３オクターブバンドの各レベルを判定項目とするとともに、取得された健全部データの１/３オクターブバンドの各レベルを求めることで、相関行列を算出するための基準データ群を構築する。
具体的には、図４（ａ）に示すように、健全部データである基準健全領域における打音の時系列波形を、１２５ｍｓｅｃ（サンプリング周波数１６３８４Ｈｚ、データ長２０４８個）間隔で切り出し、それぞれの時系列波形をフーリエ変換して、図４（ｂ）に示すような、周波数スペクトルを求めた後、周波数スペクトル毎に矩形フィルタを用いて１/３オクターブバンドの各レベルを求める。
本例では、道路交通量の影響などを考慮し、フーリエ変換において対象とする周波数範囲を８９０Ｈｚ〜７０７０Ｈｚとしたので、図４（ｃ）に示すように、音圧レベルを求める１/３オクターブバンドの中心周波数ｆj（ｊ＝１〜ｋ）は、１０００Ｈｚ，１２５０Ｈｚ，１６００Ｈｚ，２０００Ｈｚ，２５００Ｈｚ，３１５０Ｈｚ，４０００Ｈｚ，５０００Ｈｚ，６３００Ｈｚとなる。すなわち、基準データ群を構成する変量の数である判定項目の数（以下、項目数ｋという）は、ｋ＝９である。
また、本例では、基準データ群を構築するためのデータ数である健全部のデータ数ｎをｎ＝２０とした。多変量解析ではデータ数は多い方が望ましいが、健全部では変数間の相関が高いので、データ数としてはｎ＞ｋであればよい。
このように、打音の取得位置であるデータ番号をｉ（ｉ＝１〜ｎ）、判定項目である中心周波数ｆjをｊ（ｊ＝１〜ｋ）とすると、基準データ群は、ｎ×ｋ個の基準データｙijから構築される。
【００１６】
次に、基準データｙijを正規化して相関行列を算出する（ステップＳ１６）。
詳細には、図５に示すように、基準データｙijの判定項目毎の平均ｍjと標準偏差σjとを求めた後、平均ｍjと標準偏差σjとを用いて基準データｙijを正規化する。正規化されたデータをＹijとすると、Ｙij＝（ｙij−ｍj）／σjである。正規化されたデータＹijの平均は０で、標準偏差は１である。
次に、この正規化されたデータＹijから、以下の［数１］に示す式を用いてＹipとＹiqとの相関係数ｒpqを算出することで、以下の［数２］に示すような、対角要素が１、ｐ行ｑ列の要素がｒpqである、ｋ×ｋの相関行列Ｒを算出する。
【数１】
0006501673.tif 000002
【数２】
0006501673.tif 000003
【００１７】
相関行列の算出が終了した後には、劣化判定箇所における加振点である計測点Ｐrにおける発生音を取得するとともに、計測時の暗騒音データを取得する（ステップＳ１７）。
なお、劣化判定箇所としては、壁部６の基準健全領域以外であってもよいし、基準健全領域内の箇所を含んでもよい。
次に、取得された計測データが使用可能なデータか否かを判定する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８において、（計測データの音圧レベル）＜（暗騒音データの音圧レベル）＋１０ｄＢであると判定された場合には、「Ｓ/Ｎ比が不十分である」との警告を発する（ステップＳ１９）とともに、ある程度の時間を置いてから、ステップＳ１７に戻って、計測データと暗騒音データとを取直す。
ステップＳ１８において、（計測のデータの音圧レベル）≧（暗騒音データの音圧レベル）＋１０ｄＢであると判定された場合には、ステップＳ２０に進んで、発生音の１/３オクターブバンドの各レベルである計測データｙrj（ｊ＝１〜ｋ）を算出する。
次に、算出された計測データｙrj（ｊ＝１〜ｋ）を正規化し、正規化された計測データである１/３オクターブバンドの各レベルＹrj（ｊ＝１〜ｋ）とステップＳ１６で算出した相関行列Ｒの逆行列Ｒ-1とを用いて、計測点Ｐrにおける計測データと基準データ群とのマハラノビスの距離Ｄ2を求める（ステップＳ２１）。
マハラノビスの距離Ｄ2は、以下の［数３］に示す式を用いて求められる。
【数３】
0006501673.tif 000004
ここで、ｋは項目数である。
【００１８】
次に、ステップＳ２１で求めたマハラノビスの距離Ｄ2と予め設定された閾値Ｋとを用いて、計測点Ｐrの劣化判定を行う（ステップＳ２２）。
Ｄ2＞Ｋである場合には計測点Ｐrが非健全部であると判定し、Ｄ2≦Ｋである場合には計測点Ｐrが健全部であると判定する。本例では、Ｋ＝４とした。
判定後は、判定結果をディスプレイなどの表示画面５ａ上に表示する（ステップＳ２３）。
ステップＳ２４では、計測が終了したか否かを判定する。
計測が終了していない場合には、ステップＳ１７に戻って、次の計測点Ｐr+1の発生音を計測し、計測が終了した場合には、本処理を終了する。
なお、計測点Ｐrが非健全部であると判定された場合には、作業者Ｗが、スプレーなどで、計測点Ｐrに印をつけるようにすればよい。これにより、非健全部の位置だけでなく、壁部６における非健全部の分布状態についても知ることができる。
【００１９】
［実験例］
図６は、空隙部と浮き部とを有する直方体状のコンクリート試験体を加振したときに発生する発生音のマハラノビスの距離Ｄ2の分布例を示す図で、基準データ群としては、空隙部及び浮き部から所定距離離れた健全部を加振したときの発生音のデータを用いた。
同図において、横軸は加振位置、縦軸はマハラノビスの距離Ｄ2で、Ｄ2＞１００のものは、Ｄ2＝１００とした。
図６から明らかなように、空隙部及び浮き部では、マハラノビスの距離Ｄ2が非常に大きく、計測データが基準データ群から大きく離れていることがわかる。
これにより、マハラノビスの距離Ｄ2を用いてコンクリート構造物の劣化判定を行うことができることが確認された。
【００２０】
以上、本発明を実施の形態及び実験例を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【００２１】
例えば、前記実施の形態では、建造物の壁部６の劣化状態を判定したが、本発明は橋梁やトンネルの内壁、更には建造物の躯体などの他のコンクリート構造物にも適用可能である。また、本発明は、コンクリート構造物だけでなく、モルタルやタイルなどから成る構造物の劣化診断にも適用できる。
また、前記実施の形態では、作業者Ｗが、ハンマー２で壁部６の表面を打撃して加振するようにしているが、例えば、ハンマーと、ハンマーを回転させる手段と、ハンマーを上下させる手段と、走行手段とを備えた自動加振装置を構成し、この自動加振装置を用いて壁部６の表面を打撃して加振する加振点の位置を容易に記録できる。
【００２２】
また、前記実施の形態では、１/３オクターブバンドの各レベルを判定項目としたが、音圧レベル、時間軸波形の変化量と存在量、周波数特性の変化量と存在量などを判定項目としてもよい。
例えば、周波数特性の変化量と存在量とを判定項目とする場合には、健全部データの音圧信号を、サンプリング周波数１６３８４Ｈｚ、データ長２０４８個（周波数分解能８Ｈｚ）でフーリエ変換して得られた周波数スペクトルを用いればよい。この場合も、道路交通音などの影響を考慮して、変化量と存在量とを求める打音の周波数スペクトルの周波数範囲は８９０Ｈｚ〜７０７０Ｈｚとすることが好ましい。
変化量と存在量とは周波数スペクトルの特徴を抽出するために用いられるもので、図７に示すように、周波数軸（横軸）に平行な複数の標本線を設定し、周波数特性値が標本線の値よりも大きい周波数のカウント数が存在量で、周波数特性値が標本線を横切った周波数のカウント数が変化量である。
例えば、標本線の数を７本とすれば、測定項目数はｋ＝７×２＝１４となる。したがって、健全部のデータ数としては、ｎ＞１４であればよい。
また、周波数特性の変化量と存在量とを判定項目とする場合に、周波数スペクトルの変化量と存在量とに代えて、１/３オクターブバンドの変化量と存在量とを用いてもよい。
また、音圧レベルとして、１/３オクターブバンドのｄＢ合成値を用いてもよい。
なお、判定項目として音圧レベルを用いる場合には、他の判定項目とともに用いる必要があることはいうまでもない。
【００２３】
また、前記実施の形態では、劣化判定の閾値をＫ＝４としたが、予め求めておいた劣化していない試験体の複数個所を加振したのデータｙsjを用いて算出したマハラノビスの距離Ｄs2に基づいて設定した閾値Ｋsを用いて計測点の劣化判定を行ってもよい。閾値Ｋsとしては、例えば、Ｄs2の平均値Ｄsm2、もしくは、Ｄs2の最大値Ｄsmax2に、ａ＞０である係数をかけたものを用いるなどすればよい。
また、予め求めておいた内部に空洞のある試験体を加振したときの発生音のデータｙvjを用いて算出したマハラノビスの距離Ｄvに基づいて設定した閾値Ｋvと用いて、計測点の劣化状態が空洞であるか否かを判定するようにしてもよい。
また、ひび割れによる浮きが存在する試験体を加振したときの発生音のデータｙfjを用いて算出したマハラノビスの距離Ｄｆに基づいて設定した閾値Ｋfと用いて、計測点の劣化状態が浮きであるか否かを判定することも可能である。
【００２４】
また、前記実施の形態では、作業者Ｗが、非健全部であると判定された計測点Ｐrに印をつけるようにしたが、複数のマイクロフォンＭ１〜Ｍ５により発生音の音圧信号を採取して、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ５に入力する音圧信号の到達時間差から、マイクロフォンＭ１〜Ｍ５から見たときの発生音の方向（以下、音源方向）を推定するとともに、推定された音源方向を撮影し、計測点の劣化判定結果と推定された音源方向のデータと撮影された音源方向の画像データとを合成して、推定された音源方向と計測点の劣化判定の結果とを示す図形が描画された画像（劣化位置画像）を作成しておけば、非健全部の位置を容易に特定することができる。また、複数の劣化位置画像を重ね合わせることで、非健全部の分布状態についても容易に求めることができる。
【００２５】
図８は、劣化位置画像の作成機能を備えた劣化判定システム１Ｇの構成を示す図で、劣化判定システム１Ｇは、加振手段としてのハンマー２と、音・映像採取ユニット１０と、劣化判定装置４Ｇと、表示装置５とを備える。なお、実施の形態１の劣化判定システム１と同じものについては、同符号とした。
図９に示すように、音・映像採取ユニット１０は、複数のマイクロフォンＭ１〜Ｍ５を備えた音採取手段１１と、撮影手段としてのＣＣＤカメラ（以下、カメラという）１２と、マイクロフォン固定部１３と、カメラ支持台１４と、支柱１５とを備える。
マイクロフォンＭ１〜Ｍ５は、壁部６の表面の計測点Ｐrを打撃したときの発生音の音圧信号をそれぞれ測定し、カメラ１２は、計測点Ｐrを中心とした映像を撮影する。
マイクロフォン固定部１３にはマイクロフォンＭ１〜Ｍ５が設置され、カメラ支持台１４にはカメラ１２が設置され、マイクロフォン固定部１３とカメラ支持台１４とは、３本の支柱１５によって連結されている。つまり、音採取手段１１と撮影手段としてのカメラ１２とは一体化されて音・映像採取ユニット１０を構成する。
本例では、音・映像採取ユニット１０は、カメラ１２の撮影方向が、壁部６の表面の計測点Ｐrになるように設置される。
【００２６】
図１０は、マイクロフォンＭ１〜Ｍ５の配置例を示す図で、本例では、４個のマイクロフォンＭ１〜Ｍ４を、互いに直交する２直線（ここでは、ｘ軸とｙ軸）上にそれぞれ所定の間隔Ｌで配置された２組のマイクロフォン対（Ｍ１，Ｍ３）及びマイクロフォン対（Ｍ２，Ｍ４）を構成するように配置するとともに、第５のマイクロフォンＭ５をマイクロフォンＭ１〜Ｍ４の作る正方形を底面とする四角錐の頂点の位置に配置した。これにより、更に４組のマイクロフォン対（Ｍ５, Ｍ１）〜（Ｍ５, Ｍ４）が構成される。
【００２７】
図８に示すように、劣化判定装置４Ｇは、音データ取込手段４１と、映像データ取込手段５１と、記憶手段４２Ｇと、統計データ作成手段４３と、相関行列生成手段４４と、劣化判定手段４５と、音源方向推定手段５２と、劣化位置画像作成手段５３と、劣化位置分布画像作成手段５４とを備える。なお、音データ取込手段４１などの、実施の形態１の劣化判定システム１と同じものについては、同符号とした。
音データ取込手段４１は、各マイクロフォンＭ１〜Ｍ５で測定された音圧信号から高周波ノイズ成分を除去した後にこれら音圧信号を増幅するとともに、増幅された音圧信号をＡ／Ｄ変換して得られた音圧波形データを記憶手段４２Ｇに送る。
映像データ取込手段５１は、カメラ１２で撮影した計測点Ｐrを中心とした映像の映像信号を入力し、この映像信号をＡ／Ｄ変換して得られた画像データである計測位置画像データを記憶手段４２Ｇに送る。
なお、撮影方向を、音源方向推定手段５２で推定された音源方向としてもよい。但し、計測点Ｐrと推定された音源方向とは、カメラ視野が極端に狭い場合を除いては大きな違いはないので、本例のように、音・映像採取ユニット１０を用いて、音と映像とを同時に採取する方が効率がよい。
【００２８】
記憶手段４２Ｇは、基準健全領域のデータである健全部データを記憶する基準発生音記憶部４２ａと、計測音データを記憶する計測発生音記憶部４２ｂと、計測位置画像データを記憶する画像記憶部４２ｃとを備える。
統計データ作成手段４３は、記憶手段４２Ｇに記憶された音圧波形データを抽出して、基準データｙijと計測データｙrjとを作成する。
相関行列生成手段４４は、基準データｙiｊを用いて相関行列を生成する。
劣化判定手段４５は、計測データｙrｊと相関行列とを用いて、計測点Ｐrにおける発生音のデータと基準データ群とのマハラノビスの距離Ｄ2を求めるとともに、マハラノビスの距離Ｄ2と予め設定された閾値とを比較して、計測点Ｐrが健全部であるか否かを判定し、その結果を劣化位置画像作成手段５３に送る。
【００２９】
音源方向推定手段５２は、記憶手段４２Ｇに記憶されたマイクロフォンＭ１〜Ｍ５により採取された音圧波形データ（計測データ）をＦＦＴにて周波数解析し、周波数ｆ毎にマイクロフォンＭ１〜Ｍ５間のそれぞれの位相差を求め、この求められた位相差から周波数毎に音源の方向である発生音の方向を推定するとともに、音圧レベルの最も高い周波数の水平角θと仰角φとを、計測点Ｐrを打撃したときの発生音の音源方向（θr，φr）として、劣化位置画像作成手段５３に送る。
本例では、位相差に代えて、位相差に比例する物理量である到達時間差Ｄijを用いて音源方向である水平角θ及び仰角φを求めている。
具体的には、音圧波形データをＦＦＴにて周波数解析し、周波数ｆ毎にマイクロフォンＭ１〜Ｍ５間のそれぞれの位相差を求め、この求められた位相差から各周波数毎に音源の方向を推定する。なお、本例では、位相差に代えて、位相差に比例する物理量である到達時間差Ｄijを用いて音源方向である水平角θ及び仰角φを求めている。
水平角θと仰角φとは以下の［数４］に示す式（１）及び式（２）で表わせる。
【数４】
0006501673.tif 000005
ここで、到達時間差Ｄijは、マイクロフォンＭiに到達する音圧信号と、このマイクロフォンＭiに対して対となるマイクロフォンＭjに到達する音圧信号との時間差であり、この対となる２つのマイクロフォンＭi及びマイクロフォンＭjに入力される信号のクロススペクトルＰij（ｆ）を求め、更に、対象とする前記周波数ｆの位相角情報Ψ（ｒａｄ）を用いて、以下の［数５］に示す式（３）により算出される。
【数５】
0006501673.tif 000006
なお、音源方向は周波数毎に計測する。
【００３０】
劣化位置画像作成手段５３では、音源方向推定手段５２で推定された計測点Ｐrにおける音源方向のデータ（θr，φr）と、記憶手段４２Ｇに記憶された計測位置画像データと、劣化判定手段４５の判定結果とを合成し、図１１に示すような、画像中に音源方向と判定結果とを示す図形（ここでは、×印とした）が描画された音源位置画像Ｇrを作成する。音源位置画像Ｇrの横軸は水平角θrで縦軸は仰角φrである。
本例では、計測点Ｐrが非健全部である場合のみ×印とし、計測点Ｐrが非健全部である場合には、図形を描画せずに、計測位置画像を音源位置画像Ｇrとした。
音源位置画像Ｇrは、計測点Ｐr毎に後作成され、順次、劣化位置分布画像作成手段５４に送られる。
【００３１】
劣化位置分布画像作成手段５４は、複数の音源位置画像Ｇr（ｒ＝１〜Ｎ、Ｎ；計測点の数）を合成した、劣化位置分布画像ＧTを作成する。
本例では、図１１に示すように、隣接する計測点Ｐr，Ｐr+1の距離が、カメラ１２の映像視野に入るように、計測点Ｐrを設定する。そして、記憶手段４２Ｇに記憶された計測位置画像データから、同じ箇所が写っている２枚の劣化位置画像Ｇr，Ｇr+1を読み出し、これら２枚の劣化位置画像Ｇr，Ｇr+1を重ね合わせることで、２つの計測点Ｐr，Ｐr+1の劣化判定結果が描画された劣化位置画像Ｇrと計測点Ｐrの劣化判定結果が描画された劣化位置分布画像Ｇr,r+1とを合成する。
なお、同じ箇所が写っている２枚の画像データとしては、例えば、時刻ｔrに撮影した劣化位置画像Ｇrと、時刻ｔr+1に撮影した画像Ｇr+1とを選べばよい。
このような操作を繰り返したＮ個の劣化位置画像Ｇ1〜ＧNを合成すれば、図１２に示すような、非健全部のみに×印が描画された劣化位置分布画像ＧTを得ることができるので、壁部６の全体の劣化の状態を容易に把握することができる。
表示装置５は、劣化判定手段４５の判定結果、劣化位置画像Ｇr、及び、劣化位置分布画像ＧTをディスプレイなどの表示画面５ａ上に表示する。
【００３２】
なお、音・映像採取ユニット１０を、昇降手段と、走行手段とを備えたユニット移動手段に搭載して、壁部６の表面の計測点Ｐrを打撃したときの発生音の音圧信号と計測点Ｐrを中心とした映像を撮影する構成として、撮影時のカメラ１２の座標（ｘc，ｙc，ｚc）を記憶しておけば、音源方向のデータ（θr，φr）とカメラ座標（ｘc，ｙc，ｚc）とから、音源位置を特定できるので、より精度の高い劣化位置分布画像ＧTを得ることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  コンクリート構造物の劣化判定システム、２  ハンマー、３  マイクロフォン、
４  劣化判定装置、５  表示装置、６  壁部、
４１  音データ取込手段、４２  記憶手段、４３  統計データ作成手段、
４４  相関行列生成手段、４５  劣化判定手段。
【図１】
0006501673.tif 000007
【図２】
0006501673.tif 000008
【図３】
0006501673.tif 000009
【図４】
0006501673.tif 000010
【図５】
0006501673.tif 000011
【図６】
0006501673.tif 000012
【図７】
0006501673.tif 000013
【図８】
0006501673.tif 000014
【図９】
0006501673.tif 000015
【図１０】
0006501673.tif 000016
【図１１】
0006501673.tif 000017
【図１２】
0006501673.tif 000018