(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に対して衝撃を与える衝撃付与部と、
弾性波を検出するセンサと、
検出された前記弾性波に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する構造物評価装置と、
を備え、
前記衝撃付与部は、前記衝撃を付与する強度と、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度とに応じて定まる頻度以下で前記衝撃を与える構造物評価システム。
【請求項２】
構造物に対して衝撃を与える衝撃付与部と、
弾性波を検出するセンサと、
検出された前記弾性波に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する構造物評価装置と、
を備え、
前記衝撃付与部は、前記衝撃を付与する頻度と、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度とに応じて定まる強度以下で前記衝撃を与える構造物評価システム。
【請求項３】
構造物に対して衝撃を与える衝撃付与部と、
弾性波を検出するセンサと、
検出された前記弾性波に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する構造物評価装置と、
を備え、
前記衝撃付与部は、第１の衝撃による弾性波を検出するセンサから所定の距離離れた位置から第２の衝撃を与え、
前記衝撃付与部は、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度と、前記構造物に配置されたセンサの配置位置とから定まる強度で前記衝撃を与える構造物評価システム。
【請求項４】
前記センサは、前記構造物に与えられる衝撃の強度又は頻度に基づく間隔で配置される、請求項１又は２に記載の構造物評価システム。
【請求項５】
前記衝撃は、水滴、氷粒、固形物の散布、槌による連打及びレーザによる加熱により計測領域において一様な分布で付与される衝撃である、請求項１から４のいずれか一項に記載の構造物評価システム。
【請求項６】
構造物に対して衝撃を与える衝撃付与ステップと、
弾性波を検出するセンサによって検出された前記弾性波に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する評価ステップと、
を有し、
前記衝撃付与ステップにおいて、前記衝撃を付与する強度と、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度とに応じて定まる頻度以下で前記衝撃を与える構造物評価方法。
【請求項７】
構造物に対して衝撃を与える衝撃付与ステップと、
弾性波を検出するセンサによって検出された前記弾性波に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する評価ステップと、
を有し、
前記衝撃付与ステップにおいて、前記衝撃を付与する頻度と、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度とに応じて定まる強度以下で前記衝撃を与える構造物評価方法。
【請求項８】
構造物に対して衝撃を与える衝撃付与ステップと、
弾性波を検出するセンサによって検出された前記弾性波に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する評価ステップと、
を有し、
前記衝撃付与ステップにおいて、第１の衝撃による弾性波を検出するセンサから所定の距離離れた位置から第２の衝撃を与え、
前記衝撃付与ステップにおいて、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度と、前記構造物に配置されたセンサの配置位置とから定まる強度で前記衝撃を与える構造物評価方法。
【請求項９】
前記衝撃は、水滴、氷粒、固形物の散布、槌による連打及びレーザによる加熱により計測領域において一様な分布で付与される衝撃である、請求項６から８のいずれか一項に記載の構造物評価方法。
【請求項１０】
弾性波を検出するセンサを用いた構造物の評価に用いられる衝撃付与装置であって、
構造物に対して、弾性波を発生させるための衝撃を与える衝撃付与部、
備え、
前記衝撃付与部は、衝撃を付与する強度と、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度とに応じて定まる頻度以下で前記衝撃を与える衝撃付与装置。
【請求項１１】
弾性波を検出するセンサを用いた構造物の評価に用いられる衝撃付与装置であって、
構造物に対して、弾性波を発生させるための衝撃を与える衝撃付与部、
備え、
前記衝撃付与部は、衝撃を付与する頻度と、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度とに応じて定まる強度以下で前記衝撃を与える衝撃付与装置。
【請求項１２】
弾性波を検出するセンサを用いた構造物の評価に用いられる衝撃付与装置であって、
構造物に対して、弾性波を発生させるための衝撃を与える衝撃付与部、
備え、
前記衝撃付与部は、第１の衝撃による弾性波を検出するセンサから所定の距離離れた位置から第２の衝撃を与え、
前記衝撃付与部は、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度と、前記構造物に配置されたセンサの配置位置とから定まる強度で衝撃を与える衝撃付与装置。
【請求項１３】
前記衝撃は、水滴、氷粒、固形物の散布、槌による連打及びレーザによる加熱により計測領域において一様な分布で付与される衝撃である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の衝撃付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物評価システム、構造物評価方法及び衝撃付与装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁などの構造物の表面にＡＥセンサ等のセンサを設置することで、構造物内部の損傷箇所などから発生する弾性波を検出することができる。更に複数のセンサを設置することで、センサ間の弾性波到達時刻の差から、弾性波の発生源（以下「弾性波発生源」という。）の位置を標定することができる。降雨時の雨滴の路面への衝突などでも、同様の弾性波が発生し、その発生位置を標定することができる。しかし、この弾性波の伝搬経路に損傷がある場合、弾性波の伝搬が妨げられるため、正しく発生位置を標定することができなくなる。これを利用して、位置標定された弾性波発生源の分布の乱れから、構造物内部の損傷を検出することができる。ただし、降雨のみを利用する手法では、意図した計測を効率良く行うことが困難な場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２５７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、計測を効率良く行うことができる構造物評価システム、構造物評価方法及び衝撃付与装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の構造物評価システムは、衝撃付与部と、センサと、構造物評価装置とを持つ。衝撃付与部は、構造物に対して衝撃を与える。衝撃付与部は、前記衝撃を付与する強度と、仮定した弾性波の分布より計算された有効データの取得頻度とに応じて定まる頻度以下で前記衝撃を与える。センサは、弾性波を検出する。構造物評価装置は、検出された前記弾性波に基づいて前記構造物の劣化状態を評価する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の構造物評価システムのシステム構成を示す図。
【図２】実施形態の信号振幅と持続時間との関係を表す図。
【図３】直線ｌの設定について説明するための図。
【図４】図３の振幅Ａ＝８５ｄＢ付近の持続時間の分布と、最適な直線位置の求め方を表した図。
【図５】複数の衝撃を与える場合における影響を緩和させる構成の説明図。
【図６】センサ配置の一例を示す図。
【図７】構造物評価システムの評価処理の流れを表すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の構造物評価システム、構造物評価方法及び衝撃付与装置を、図面を参照して説明する。図１は、実施形態の構造物評価システム１００のシステム構成を示す図である。構造物評価システム１００は、構造物の健全性の評価に用いられる。本実施形態において、評価とはある基準に基づいて、構造物の健全性の度合い、すなわち構造物の劣化状態を決定することを意味する。なお、本実施形態では、構造物の一例として橋梁を例に説明するが、構造物は橋梁に限定される必要はない。例えば、構造物は、亀裂の発生または進展、あるいは外的衝撃（例えば雨、人工雨など）に伴い弾性波が発生する構造物であればどのようなものであってもよい。なお、橋梁は、河川や渓谷などの上に架設される構造物に限らず、地面よりも上方に設けられる種々の構造物（例えば高速道路の高架橋）なども含む。
【０００８】
構造物評価システム１００は、衝撃付与部１０、複数のセンサ２０−１〜２０−ｎ（ｎは２以上の整数）、信号処理部３０及び構造物評価装置４０を備える。信号処理部３０及び構造物評価装置４０は、有線又は無線により通信可能に接続される。なお、以下の説明では、センサ２０−１〜２０−ｎについて区別しない場合にはセンサ２０と記載する。
【０００９】
衝撃付与部１０は、構造物５０に衝撃１１を与え、弾性波を発生させる。衝撃付与部１０は、例えば構造物５０上を走行する車両等の乗物に設けられる。衝撃付与部１０は、構造物５０の路面に対して多数の衝撃１１を付与する。衝撃付与部１０が付与する衝撃１１は、計測領域において一様な分布で付与されることが望ましい。衝撃１１の付与は、例えば水滴、氷粒、固形物の散布、ハンマ等の槌による連打、レーザによる加熱等により行われる。衝撃付与部１０が衝撃１１の付与として水滴を散布する場合、ノズルの調整や吐出タイミングの制御により、路面に衝突する水滴のサイズとタイミングが制御できることが望ましい。ハンマ等の槌による連打においても、衝撃１１の強度とタイミングを所望の値に制御できることが望ましい。これらの衝撃１１は、後述の条件を満たすように付与される。具体的な説明は後述する。
【００１０】
センサ２０は、構造物５０に設置される。例えば、センサ２０は、衝撃付与部１０が衝撃１１を与える面と反対側の面に設置される。センサ２０は、圧電素子を有し、構造物５０が発生する弾性波を検出し、検出した弾性波を電圧信号であるＡＥ源信号に変換する。センサ２０は、ＡＥ源信号に対して増幅、周波数制限などの処理を施して信号処理部３０に出力する。なお、センサ２０に代えて加速度センサが用いられてもよい。この場合、加速度センサは、センサ２０と同様の処理を行うことによって、信号処理後の信号を信号処理部３０に出力する。構造物５０の厚さは、例えば１５ｃｍ以上である。
【００１１】
信号処理部３０は、センサ２０による処理が施されたＡＥ源信号を入力とする。信号処理部３０は、入力したＡＥ源信号に対して、必要とされるノイズ除去、パラメータ抽出等の信号処理を行うことによって弾性波に関する情報を含むＡＥ特徴量を抽出する。弾性波に関する情報とは、例えば、ＡＥ源信号の振幅、エネルギー、立ち上がり時間、持続時間、周波数、ゼロクロスカウント数などの情報である。信号処理部３０は、抽出したＡＥ特徴量に基づく情報をＡＥ信号として構造物評価装置４０に出力する。信号処理部３０が出力するＡＥ信号には、センサＩＤ、ＡＥ検知時刻、ＡＥ源信号振幅、エネルギー、立ち上り時間および周波数などの情報が含まれる。
【００１２】
ここで、ＡＥ源信号の振幅は、例えば弾性波の中で最大振幅の値である。エネルギーは、例えば各時点において振幅を二乗したものを時間積分した値である。なお、エネルギーの定義は、上記例に限定されず、例えば波形の包絡線を用いて近似されたものでもよい。立ち上がり時間は、例えば弾性波が予め設定される所定値を超えてから振幅がピークに達するまでの時間である。持続時間は、例えば弾性波の立ち上がり開始から振幅が予め設定される値よりも小さくなるまでの時間である。周波数は、弾性波の周波数である。ゼロクロスカウント数は、例えばゼロ値を通る基準線を弾性波が横切る回数である。
【００１３】
構造物評価装置４０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、評価プログラムを実行する。評価プログラムの実行によって、構造物評価装置４０は、位置標定部４０１、評価部４０２、表示部４０３を備える装置として機能する。なお、構造物評価装置４０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、評価プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、評価プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
【００１４】
位置標定部４０１は、信号処理部３０から出力されたＡＥ信号を入力とする。また、位置標定部４０１は、構造物５０におけるセンサ２０の設置位置に関する情報（以下、「センサ位置情報」という。）をセンサＩＤに対応付けて予め保持する。設置位置に関する情報は、例えば緯度および経度、あるいは構造物５０の特定位置からの水平方向および垂直方向の距離などである。
【００１５】
位置標定部４０１は、入力されたＡＥ信号に含まれるセンサＩＤ、ＡＥ検知時刻等の情報と、予め保持しているセンサ位置情報とに基づいて弾性波発生源の位置標定を行う。例えば、位置標定部４０１は、構造物５０への衝撃１１による複数のＡＥ信号を用いて、それぞれ弾性波発生源の位置標定を行う。また、位置標定部４０１は、位置標定結果を用いて、発生源分布を導出する。発生源分布は、構造物５０で発生した弾性波の発生源が示された分布である。位置標定部４０１は、導出した発生源分布を評価部４０２に出力する。
【００１６】
評価部４０２は、位置標定部４０１から出力された発生源分布を入力とする。評価部４０２は、入力された発生源分布に基づいて構造物５０の劣化状態を評価する。例えば、評価部４０２は、発生源分布における弾性波の特徴量から構造物５０の劣化状態を評価する。発生源分布における弾性波の特徴量とは、弾性波発生源の密度に相当する。具体的な処理としては、評価部４０２は、発生源分布に基づいて、弾性波発生源の密度が第一の閾値未満の領域を構造物５０の劣化が生じている領域と評価する。弾性波発生源の密度は、例えば３つのセンサ２０で囲まれる領域毎に求められてもよいし、４つのセンサ２０で囲まれる領域毎に求められてもよいし、発生源分布を予め定められた領域で分割し、分割後の領域毎に求められてもよい。評価部４０２は、評価結果を表示部４０３に表示させる。第一の閾値は、予め設定されていてもよいし、適宜設定されてもよい。
【００１７】
表示部４０３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示部４０３は、評価部４０２の制御に従って評価結果を表示する。表示部４０３は、画像表示装置を構造物評価装置４０に接続するためのインタフェースであってもよい。この場合、表示部４０３は、評価結果を表示するための映像信号を生成し、自身に接続されている画像表示装置に映像信号を出力する。
【００１８】
次に、衝撃付与部１０が構造物５０に付与する衝撃１１が満たすべき条件について説明する。衝撃付与部１０が構造物５０に対して衝撃１１を与える間隔が長すぎれば多くの衝撃１１を与えるのに長い時間を要する。それに対して、衝撃付与部１０が構造物５０に対して衝撃１１を与える間隔が短すぎれば直前に与えた衝撃１１により発生した弾性波と、今回与えた衝撃１１により発生した弾性波との分離できなくなる。そのため、与えた衝撃１１の数に対して検出される弾性波が少なくなる。したがって、効率的に劣化状態の評価を実現するには、構造物５０へ衝撃１１を付与する強さ（強度）およびタイミングを最適化する必要がある。
【００１９】
一般的に、センサ２０に到達する弾性波の振幅が大きい方が、得られる信号のＳ／Ｎが良くなり位置標定の精度が向上するため、できるだけ強い衝撃１１を付与することが望ましい。また、短時間で効率的に構造物５０の劣化状態を評価するためには、短い時間間隔で衝撃１１を付与し、一定の時間内により多くの信号を検出することが望ましい。したがって、センサ２０で検出される信号振幅Ａ［ｄＢ］は大きい方が望ましく、衝撃１１を与える間隔Ｔ［ｍｓ］は小さい方が望ましい。
【００２０】
一方、弾性波発生源の位置を標定するには、センサ２０側で弾性波波形の立ち上がりを捉える必要がある。しかし、Ｔ［ｍｓ］が小さ過ぎた場合、連続して発生した弾性波が重なり分離できなくなるため、センサ２０では後の衝撃１１により発生した弾性波の立ち上がりを捉えられない。したがって、個々の衝撃１１による弾性波を分離するためには、センサ２０で検出された弾性波の持続時間をＤ［ｍｓ］とすると、前の衝撃付与から少なくともＤ［ｍｓ］の間隔をあけてから次の衝撃１１を付与する必要がある。
【００２１】
図２は、構造物５０としてコンクリート供試体にセンサ２０を設置し、コンクリート供試体に多数の衝撃１１を与えて発生させた弾性波を検出した際の信号振幅Ａ［ｄＢ］と持続時間Ｄ［ｍｓ］との関係を表す図である。図２において、縦軸は持続時間［ｍｓ］を表し、横軸は振幅［ｄＢ］を表す。持続時間は、弾性波が継続して検出された時間を表す。強い衝撃を付与するほど、構造物５０内で反響した弾性波が減衰しきるまでに時間を要するため、振幅Ａ［ｄＢ］と持続時間Ｄ［ｍｓ］が概ね比例関係にある。また、図２に示す点５１は、検出された弾性波を表す。
【００２２】
図２に示した各点５１よりも下側、つまり、同じ強度でより短い間隔で衝撃１１を与えた場合、もしくは、各点５１よりも右側、つまり、同じ間隔でより強い衝撃１１を与えた場合、その衝撃１１により生じた弾性波は、直前に発生した弾性波と重なり分離できなくなる。したがって、直前に発生した弾性波を分離してセンサ２０において検出するには、適切な直線ｌ：Ｄ＝αＡ＋βを設け、この直線ｌを上回る条件で衝撃１１を与える必要がある。したがって、衝撃付与間隔Ｔ［ｍｓ］が満たすべき条件は、式（１）で表される。
【００２３】
【数１】
0006794435.tif 000002
【００２４】
次に、直線ｌの設定について説明する。図３は、直線ｌの設定について説明するための図である。図３において、縦軸は持続時間［ｍｓ］を表し、横軸は振幅［ｄＢ］を表す。図３では、複数の直線ｌ１、ｌ２、ｌ３、ｌ４が示されている。直線ｌ１（α＝０．０３６、β＝−２．０）より下部では、点がほぼ存在しない。これは、直線ｌ１より短い持続時間を持つ弾性波が検出されていないことを示し、直線ｌ１より下部に相当する条件で衝撃１１を与えた場合は、直前に発生した弾性波とその次に発生した弾性波とが必ず重なり分離できないことを意味する。したがって、衝撃付与部１０は、少なくとも１つ以上の弾性波を分離して検出するために、最低限直線ｌ１より上にあたる条件で衝撃１１を与える必要がある。
【００２５】
衝撃付与間隔Ｔは少なくとも直線ｌ１より上にあたる条件を満たす必要があるが、より好ましくは別の直線を基準とすることもできる。直線ｌ１を基準とした場合、直前に発生した弾性波と重ならない弾性波も存在するが、ほとんどの弾性波は直前に発生した弾性波と重なるため、計測の効率としてはそれほど高くない。したがって、例えば最小二乗法によって得られた近似直線ｌ２（α＝０．０５７、β＝−２．９）を基準とすることで、衝撃１１の間隔は長くなるが、直前に発生した弾性波と重なる割合が減るため、直線ｌ１より効率を向上させることができる。
【００２６】
また、分布の上限近くに相当する直線ｌ４（α＝０．０７４、β＝−３．４）を基準とした場合、衝撃１１を与える間隔はｌ１、ｌ２に比べてさらに長くなるが、直前に発生した弾性波と重なる弾性波はほとんどなくなるため、直線ｌ１より効率を向上させることができる。
【００２７】
さらに望ましくは、直前に発生した弾性波と重なる割合と、衝撃付与間隔Ｔとの関係から導かれる直線ｌ３を基準とすることができる。図４は、図３の振幅Ａ＝８５ｄＢ付近の持続時間Ｄの分布と、最適な直線位置の求め方を表した図である。各振幅での弾性波の分布を図４上のグラフのように正規分布と仮定する。下図４のグラフの左側の縦軸は弾性波の発生頻度を表し、右側の縦軸は有効データの取得頻度を表し、横軸は基準とする直線ｌを変化させたときの打撃間隔を表す。
【００２８】
衝撃付与部１０が直線ｌに相当する頻度で衝撃１１を与えた場合、衝撃付与の頻度は曲線７０で表される。直線ｌより短い持続時間Ｄを有する弾性波は直前に発生した弾性波と重ならないため、有効に検出される弾性波の割合は、正規分布を直線ｌの位置まで積分したものの割合となり、曲線７１で表される。すなわち、曲線７１は、分離可能な弾性波の割合を表す。波形を取得できる効率は、衝撃１１の頻度と、直前に発生した弾性波弾性波と重ならない割合を掛け合わせて、曲線７２のようになる。すなわち、曲線７２は、有効データの取得頻度を表し、曲線７０と曲線７１とを掛け合わせて得られる値である。この曲線７２が極大値をとる点が効率の最大の点を意味する。この場合、衝撃付与部１０は、直線ｌ３（α＝０．０６６、β＝−３．２）を設定して制限とすることで、より効率よく衝撃１１を与えることができる。
【００２９】
以上は、図２〜４に示したコンクリート供試体に関する例であり、計測対象に応じて試験的な衝撃１１を与えて弾性波信号を取得して図２に示したようなＤ−Ａ分布を作成し、上記と同様の手順で直線ｌを設定することができる。また、必ずしも計測対象自体でＤ−Ａ分布を作成する必要はなく、類似の供試体や、類似の事例におけるＤ−Ａ分布に基づいて直線ｌを設定することもできる。
【００３０】
式（１）で示した条件は、次の衝撃１１を与える位置を遠く離すことで緩和される。図５に概略を示す。センサ２０において十分強い振幅Ａで検出される強さの衝撃１１を衝撃付与部１０が与えたとき、その衝撃１１により生じる弾性波は計測対象内での弾性波速度をＶとすると、おおよそＶ［ｍｍ／ｍｓ］Ｄ［ｍｓ］＝Ｖ（αＡ＋β）［ｍｍ］の距離まで検出可能な振幅を保って到達する。
【００３１】
衝撃付与部１０が第1の衝撃を付与する第１の衝撃付与位置１２−１からＶ（α１Ａ＋β１）の距離以内に配置されているセンサ２０には、第１の衝撃により生じる弾性波が到達する。しかし、当該センサ２０からＶ（α１Ａ＋β１）以上離れた位置（例えば、衝撃付与部１０が第２の衝撃を付与する第２の衝撃付与位置１２−２）であれば、第１の衝撃と同時に第２の衝撃を付与しても、第１の衝撃による弾性波と重ならない可能性が出る。したがって、第１の衝撃により生じた弾性波が到達したセンサ２０からＶ（α１Ａ＋β１）以上離れた位置であれば、衝撃付与部１０は上記式（１）の制限を必ずしも満たす必要はない。より好ましくは、第１の衝撃により生じた弾性波が到達したセンサ２０からＶ（α４Ａ＋β４）以上離れた位置であれば、衝撃付与部１０が第１の衝撃と同時に第２の衝撃を与えてもほぼ重ならずに弾性波を検出することができる。
【００３２】
衝撃１１を与える条件から、センサ２０の配置に制約が与えられる。弾性波発生源分布から構造物５０の劣化状態の評価を正しく行うには、計測領域全域で弾性波発生源位置を特定しなければ、分布にムラを生じ、誤診断につながる。弾性波発生源の位置を特定するには、少なくとも３つのセンサ２０に弾性波が到達して検出される必要がある。衝撃付与部１０が、センサ２０において十分強い振幅Ａで検出される強さの衝撃１１を与えた場合、その衝撃１１により生じる弾性波は、計測対象内での弾性波速度をＶとすると、少なくとも凡そＶ［ｍｍ／ｍｓ］Ｄｍｉｎ［ｍｓ］＝Ｖ（α１Ａ＋β１）［ｍｍ］の距離まで検出可能な振幅を保って到達する。ここで、Ｄｍｉｎは、Ｄ−Ａ分布の下限をとった直線ｌ１上の持続時間Ｄを示す。したがって、弾性波発生源位置から最も遠いセンサ２０、つまり３番目に弾性波が到達する（３ｒｄヒット）センサ２０が、弾性波発生源の位置からＶＤｍｉｎの距離以内に配置される必要がある。最も遠いセンサ２０までの距離をＭとすると、センサ２０の配置は式（２）を満たす必要がある。
【００３３】
【数２】
0006794435.tif 000003
【００３４】
センサ配置が格子状の場合の例を図６に示す。右下のセンサ２０−３を３ｒｄヒットとした場合、最も遠くなる距離は図６のＭとなり、センサ間隔をＳとすると、Ｍは式（３）のように表される。
【００３５】
【数３】
0006794435.tif 000004
【００３６】
したがって、この例では、（２）にＭ、Ｄを代入し、式（４）が得られる。
【００３７】
【数４】
0006794435.tif 000005
【００３８】
式（４）より、センサ間隔から、与える衝撃１１の強度の下限が規定され、逆に与える衝撃１１の強さに対して、センサ間隔の上限が規定される。より厳密には、床版の厚さｚを考慮して組み込むことができる。この場合、弾性波発生源からセンサまでの距離Ｍが式（５）となり、式（６）で表される。
【００３９】
【数５】
0006794435.tif 000006
【００４０】
【数６】
0006794435.tif 000007
【００４１】
図７は、構造物評価システム１００の評価処理の流れを表すフローチャートである。
衝撃付与部１０は、計測用に複数の衝撃１１を構造物５０に与える（ステップＳ１０１）。これにより、構造物５０で弾性波が発生する。発生した弾性波は、構造物５０中を伝搬してセンサ２０によって検出される。センサ２０は、検出した弾性波を電圧信号であるＡＥ源信号に変換し、ＡＥ源信号を信号処理部３０に出力する。信号処理部３０は、センサ２０から出力されたＡＥ源信号を入力する。信号処理部３０は、入力したＡＥ源信号から振幅Ａ及び持続時間Ｄを取得する。信号処理部３０は、取得した振幅Ａ及び持続時間Ｄを用いて図２に示す信号振幅Ａ［ｄＢ］と持続時間Ｄ［ｍｓ］との関係を表すＤ−Ａ分布を生成する（ステップＳ１０２）。
【００４２】
衝撃付与部１０は、生成されたＤ−Ａ分布に基づいて、基準となる直線を設定し、傾きα及び切片βを設定する（ステップＳ１０３）。なお、衝撃付与部１０は、信号処理部３０によって生成されたＤ−Ａ分布をどのような方法で取得してもよい。例えば、衝撃付与部１０は、外部メディアを介して信号処理部３０によって生成されたＤ−Ａ分布を取得してもよいし、衝撃付与部１０とセンサ２０との間で有線又は無線通信により取得してもよい。
【００４３】
衝撃付与部１０は、設定した傾きα及び切片βを用いて、式（１）に基づく条件で、構造物５０に対して与える衝撃１１の強度及び衝撃１１を与える時間間隔を設定する（ステップＳ１０４）。その後、衝撃付与部１０は、設定した強度及び時間間隔で構造物５０に対して衝撃１１を付与する（ステップＳ１０５）。センサ２０は、構造物において発生した弾性波を検出する（ステップＳ１０６）。センサ２０は、検出した弾性波を電圧信号であるＡＥ源信号に変換し、ＡＥ源信号を信号処理部３０に出力する。
【００４４】
信号処理部３０は、センサ２０から出力されたＡＥ源信号を入力する。信号処理部３０は、入力したＡＥ源信号に対して、必要とされるノイズ除去、パラメータ抽出等の信号処理を行うことによってＡＥ特徴量を抽出する。信号処理部３０は、抽出したＡＥ特徴量に基づく情報をＡＥ信号として構造物評価装置４０に出力する。位置標定部４０１は、入力されたＡＥ信号に含まれるセンサＩＤ、ＡＥ検知時刻等の情報と、予め保持しているセンサ位置情報とに基づいて弾性波発生源の位置標定を行う（ステップＳ１０７）。その後、位置標定部４０１は、位置標定結果を用いて、発生源分布を導出する（ステップＳ１０８）。評価部４０２は、入力された発生源分布に基づいて構造物５０の劣化状態を評価する（ステップＳ１０９）。表示部４０３は、評価部４０２の制御に従って評価結果を表示する（ステップＳ１１０）。
【００４５】
以上のように構成された構造物評価システム１００によれば、衝撃付与部１０において付与する衝撃１１の強度に応じて定まる時間間隔で、衝撃付与部１０が構造物５０に対して衝撃１１を付与する。この際に付与される衝撃１１の強度は、１回目の衝撃１１を与えることによって発生した弾性波と、２回目の衝撃１１を与えることによって発生した弾性波とが重なる割合が低いと推定される強度である。したがって、衝撃付与部１０が、このような強度から定まる時間間隔で衝撃１１を構造物５０に付与することによって、信号処理部３０において信号の分離ができる。これにより、構造物評価装置４０においてより精度の高い構造物の劣化状態の評価ができる。このように、構造物評価システム１００では、計測を効率良く行うことが可能になる。
【００４６】
また、構造物評価システム１００では、衝撃付与部１０が衝撃１１を付与する時間間隔に応じて定まる一定の強度以下の強度で、衝撃付与部１０が構造物５０に対して衝撃１１を付与する。衝撃付与部１０が衝撃１１を付与する時間間隔は、１回目の衝撃１１を与えることによって発生した弾性波と、２回目の衝撃１１を与えることによって発生した弾性波とが重なる割合が低いと推定される時間間隔である。したがって、衝撃付与部１０が、このような時間間隔に応じて定まる強度で衝撃１１を構造物５０に付与することによって、信号処理部３０において信号の分離ができる。これにより、構造物評価装置４０においてより精度の高い構造物の劣化状態の評価ができる。このように、構造物評価システム１００では、計測を効率良く行うことが可能になる。
【００４７】
以下、構造物評価システム１００の変形例について説明する。
構造物評価装置４０が備える各機能部は、一部又は全てが別の筺体に備えられていてもよい。例えば、構造物評価装置４０が評価部４０２のみを備えて、位置標定部４０１および表示部４０３が別の筺体に備えられてもよい。このように構成される場合、評価部４０２は、発生源分布を別の筺体から取得し、取得した発生源分布を用いて構造物の健全性を評価する。そして、評価部４０２は、評価結果を別の筺体が備える表示部４０３に出力する。
このように構成されることによって、発生源分布の導出に既存の装置を用いることによって、構造物評価装置４０の製造コストを抑えることができる。
【００４８】
信号処理部３０は、構造物評価装置４０に備えられてもよい。このように構成される場合、信号処理部３０は、センサ２０による処理が施されたＡＥ源信号を、センサ２０から直接、又は、不図示の中継装置を介して取得する。
図１では、複数のセンサ２０−１〜１０−ｎに１台の信号処理部３０が接続されているが、構造物評価システム１００は複数台の信号処理部３０を備え、各センサ２０にそれぞれ信号処理部３０が接続されて複数台のセンサユニットを備えるように構成されてもよい。
【００４９】
また、評価部４０２は、出力制御部として動作してもよい。出力制御部は、出力部を制御して、評価結果を出力する。ここで、出力部には、表示部４０３、通信部および印刷部が含まれる。出力部が通信部である場合、出力制御部は通信部を制御して、評価結果を他の装置に送信する。また、出力部が印刷部である場合、出力制御部は印刷部を制御して、評価結果を印刷する。なお、構造物評価装置４０は、出力部として、表示部４０３、通信部および印刷部の一部又は全てを備えて上記の動作を実行してもよい。
【００５０】
本実施形態では、信号処理部３０がＤ−Ａ分布を生成する構成を示したが、必ずしも信号処理部３０がＤ−Ａ分布を生成する必要はない。例えば、予め類似の計測対象に対して得られたＤ−Ａ分布がある場合には、衝撃付与部１０はそのＤ−Ａ分布を用いてステップＳ１０３の処理を実行してもよい。このように構成される場合、図７におけるステップＳ１０３の処理は実行されなくてもよい。
【００５１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、構造物に対して衝撃を与える衝撃付与部１０と、弾性波を検出するセンサ２０と、検出された弾性波に基づいて構造物の劣化状態を評価する構造物評価装置４０と、を持ち、衝撃付与部１０が、衝撃を付与する強度に応じて定まる頻度以下で衝撃を与えることにより、計測を効率良く行うことができる。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０…衝撃付与部，２０（２０−１〜２０−ｎ）…ＡＥセンサ，３０…信号処理部，４０…構造物評価装置，４０１…位置標定部，４０２…評価部，４０３…表示部
【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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【図７】
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