(57)【要約】【課題】コンクリート構造物などの被検査体における内部欠陥を検出する際において、検出可能な深さを定量化して出力することのできる欠陥検査方法およびその装置を提供する。【解決手段】表面温度計測器２１において取得した標準片の表面温度データを、データ記録手段２２によって記録し、記録した表面温度データに基づいて欠陥判断手段２３が標準片における模擬欠陥を判断する。検出可能範囲決定手段２４は、判断結果に基づいて、被検査体において検出可能な深さを決定し、検出可能範囲決定手段２５によって、その検出可能範囲として表示する。これにより、被検査体における欠陥検査の信頼性を保証する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みを有する被検査体の表面温度を計測し、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該被検査体における欠陥を検査するための欠陥検査方法であって、
前記被検査体と熱的に結合しており模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測して、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該標準片における模擬欠陥を判断し、
判断した結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断すること
を特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
請求項１の欠陥検査方法において、
前記被検査体は、低熱伝導性材料から構成されたものであること
を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１または２の欠陥検査方法において、
前記標準片は、前記被検査体よりも熱の伝わりにくい材料から構成されたものであること
を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１または２の欠陥検査方法において、
前記標準片は、前記被検査体と同一または同質の材料から構成されたものであること
を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの欠陥検査方法において、
前記標準片は、前記被検査体の表面に貼り付けられることによって、被検査体と熱的に結合されること
を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの欠陥検査方法において、
前記標準片は、前記被検査体と同時に施工されることによって、被検査体と熱的に結合されること
を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの欠陥検査方法において、
測定対象時点における前記各単位領域間の表面温度の違いに基づいて、前記標準片における模擬欠陥を検出可能か否かを判断すること
を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかの欠陥検査方法において、
測定対象時間における前記各単位領域間の表面温度の変化の違いに基づいて、前記標準片における模擬欠陥を検出可能か否かを判断すること
を特徴とするもの。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの欠陥検査方法において、
前記標準片は表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を有しており、当該標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥の判断結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断すること
を特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項９の欠陥検査方法において、
前記標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥の判断結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定すること
を特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかの欠陥検査方法において、
前記標準片における模擬欠陥の判断結果に基づいて、被検査体において検出した欠陥の深さを推定すること
を特徴とするもの。
【請求項１２】
表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を有する標準片を用いて行う検出可能範囲決定方法であって、
所定の厚みを有する被検査体と前記標準片とを熱的に結合しておき、
前記標準片の表面温度を計測して、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を検出可能か否かを判断し、
判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定すること
を特徴とする検出可能範囲決定方法。
【請求項１３】
所定の厚みを有する被検査体と熱的に結合した標準片であって模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測する温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段と、
記録された前記温度データに基づいて、各単位領域における表面温度の変化を検出して、前記標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段と、
前記欠陥判断手段が判断した結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断する欠陥検出可否判断手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１４】
請求項１３の欠陥検査装置において、
前記標準片および前記被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加熱制御手段を、さらに備えたことを特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１４の欠陥検査装置において、
前記データ記録手段は、加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して前記各単位領域の温度データとして記録し、
前記欠陥判断手段は、前記各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を検出して、前記標準片および前記被検査体における欠陥を判断することを特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかの欠陥検査装置において、
前記欠陥検出可否判断手段によって判断された判断結果を受けて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを表示する検出可否判断表示手段を、さらに備えたことを特徴とするもの。
【請求項１７】
所定の厚みを有する被検査体と熱的に結合した標準片であって模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測する温度計測器からの温度データに基づいて、当該標準片の各単位領域における表面温度の変化を検出して、当該標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段と、
前記欠陥判断手段が判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定する検出可能範囲決定手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査のための検出可能範囲決定装置。
【請求項１８】
請求項１７の検出可能範囲決定装置において、
前記検出可能範囲決定手段によって決定された検出可能範囲を受けて、当該検出可能範囲を表示する検出可能範囲表示手段を、さらに備えたことを特徴とするもの。
【請求項１９】
模擬欠陥を有する標準片を有する構造物の施工方法であって、
前記構造物を形成する所定の面に、前記標準片を配置する工程と、
前記所定の面を含む厚さを有する構造物を形成するように、前記構造物の型枠に組成材料を流し込む工程と、
を備えたことを特徴とする構造物の施工方法。
【請求項２０】
模擬欠陥を有する構造物の施工方法であって、
前記構造物を形成する所定の面に、模擬欠陥を配置する工程と、
前記所定の面を含む厚さを有する構造物を形成するように、前記構造物の型枠に組成材料を流し込む工程と、
を備えたことを特徴とする構造物の施工方法。
【請求項２１】
表面に対して垂直な方向に所定の厚みを有する構造物であって、
前記構造物の所定の面に模擬欠陥を有する標準片を備えた構造物。
【請求項２２】
表面に対して垂直な方向に所定の厚みを有する構造物であって、
前記構造物の内部に欠陥検査のための模擬欠陥を備えた構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【請求項２３】
所定の厚みを有する被検査体の表面温度を計測して、この計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて生成した画像と、前記被検査体と熱的に結合しており模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測して、この計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて生成した画像とを同一面上に表示したこと
を特徴とする欠陥検査における画像表示物。
【０００２】
【請求項２４】
被検査体と熱的に結合して当該被検査体における欠陥検査を行うための標準片であって、
内部に模擬欠陥を備え、
表面からの深さが異なる少なくとも２以上の深さ方向測定点の温度を取得することのできる測温素子を備えたこと
を特徴とする欠陥検査のための標準片。
【０００３】
【発明の技術分野】
本発明は、コンクリートのような低熱伝導性材料から構成された被検査体における内部欠陥を検出する方法およびその装置に関するものである。
【０００４】
【従来の技術および課題】
従来、トンネルや高架橋などに代表されるコンクリート構造物における浮きや剥離などの内部欠陥を調べる方法として、サーモグラフィー法が知られている。この従来のサーモグラフィー法では、コンクリート構造物などに熱負荷等を与えたときに発生するコンクリート表面の局所的な温度変化領域を赤外線カメラで計測し、この計測データを画像として出力して内部欠陥の検査を行う。
【０００５】
この場合の検査方法の原理を図１８を用いて説明する。図１８において示すように、コンクリート構造物２０１に熱負荷２０５を与えると、コンクリート構造物２０１の内部には熱流２０７が生じる。特性上コンクリートは熱伝導性が低いため、熱流２０７は比較的ゆっくりと内部方向に伝播していく。このため、コンクリート構造物２０１における内部温度は、表面２０９に近いほど温度が高く、その内部に向かうにつれ温度が低くなる。
【０００６】
ところが、コンクリート構造物２０１に浮きや剥離などの内部欠陥２０３が存在していると、熱流２０７が内部欠陥２０３によって遮断されるため、それ以上奥側に伝播しなくなる。これにより、熱流２０７は表面２０９の方向に反射し、その深さ方向に内部欠陥２０３が存在する表面領域ｂの表面温度は、内部欠陥２０３が存在しない表面領域ａの表面温度よりも高温になる。
【０００７】
この状態におけるコンクリート２０９の表面温度を赤外線サーモグラフィーで計測し、その画像の解析処理を行うことによって、欠陥部位の検出を行うことができる。すなわち、出力された画像は計測した赤外線強度の分布を表現しており、欠陥部位と健全部位の赤外線強度のコントラスト差によって内部欠陥の検出を行うことができる。
【０００８】
しかしながら、従来のサーモグラフィー法では、検査時の熱環境条件によって検査結果が大きく異なる場合があり、その信頼性は決して高いものではなかった。
【０００９】
例えば、日射を利用したパッシブ・サーモグラフィー法においては、コンクリート構造物への日射量が少ない北向き面で、かつ日内気温の較差が小さい曇天の場合には、存在する内部欠陥を検出できない可能性がある。
【００１０】
また、強制加熱を行うアクティブ・サーモグラフィー法においても同様に、加熱強度、加熱時間および加熱方法（加熱体の種類、距離、配置）などの条件や、上述の立地条件や気温条件によっては、存在する内部欠陥を検出できない可能性がある。
【００１１】
したがって、従来においては、熱環境条件が検査結果に与える影響は、各検査者の主観や経験等に基づいて判断されている場合が多く、同様の熱環境条件であっても検査者によっては異なる判断を行う可能性があった。
【００１２】
例えば、存在する内部欠陥を検出できない熱環境であるにもかかわらず、検査者が検出可能であると判断して検査を行った場合、内部欠陥を見落としてしまう可能性がある。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コンクリート構造物などの低熱伝導性材料から構成された被検査体の内部欠陥を検出する際において、検査者の主観や経験等に頼らず、検査の有効性を定量的に判断できる欠陥検査方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１４】
なお、この発明にかかる先行技術では、赤外線カメラを用いて被測定壁面の剥離を判定する際において、検証用パネルの表面温度、このパネルの剥離部温度および被測定壁面の表面温度に基づいて、被測定壁面にかかる温度別表示映像を補正して壁面の剥離判定を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１５】
しかしながら、この先行技術では、検証用パネルの剥離の検査条件と、被測定壁面の剥離の検査条件が全く同条件であるとは言えないため、正確に剥離の検出を行うことできず、測定誤差等が生じるおそれがある。
【００１６】
【特許文献１】
【００１７】
特開平６−２２９９５８号公報　（第４頁、第３図）
【課題を解決するための手段および発明の効果】
（１）この発明にかかる欠陥検査方法は、所定の厚みを有する被検査体の表面温度を計測し、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該被検査体における欠陥を検査するための欠陥検査方法であって、被検査体と熱的に結合しており模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測して、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該標準片における模擬欠陥を判断し、判断した結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断することを特徴としている。
【００１８】
したがって、被検査体と熱的に結合した標準片における模擬欠陥の検出結果に基づいて、被検査体における検査環境を正確に知ることができる。これにより、検査者の主観や経験等に頼らずに検査の有効性を判断することができる。
【００１９】
（２）この発明にかかる欠陥検査方法においては、被検査体は、低熱伝導性材料から構成されたものであることを特徴としている。
【００２０】
したがって、コンクリート構造物や熱伝導性の低い複合材料などの欠陥検査に本発明を適用することができる。
【００２１】
（３）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は、被検査体よりも熱の伝わりにくい材料から構成されたものであることを特徴としている。
【００２２】
したがって、被検査体における欠陥が実際に存在するその表面からの深さよりも、標準片の模擬欠陥が存在するその表面からの深さを小さくすることができる。これにより、標準片の模擬欠陥を小さく構成することができ、標準片の被検査体への設置が容易になり、簡単に欠陥検査を行うことができる。
【００２３】
（４）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は、被検査体と同一または同質の材料から構成されたものであることを特徴としている。
【００２４】
したがって、被検査体における欠陥を精度よく検出することができる。
【００２５】
（５）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は、被検査体の表面に貼り付けられることによって、被検査体と熱的に結合されることを特徴としている。
【００２６】
したがって、被検査体の所望の位置に標準片を設置することができ、欠陥検査における最適な検査環境に標準片を設置することができる。
【００２７】
（６）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は、被検査体と同時に施工されることによって、被検査体と熱的に結合されることを特徴としている。
【００２８】
したがって、検査時において標準片を設置する必要がなく検査効率が向上する。
【００２９】
（７）この発明にかかる欠陥検査方法においては、測定対象時点における標準片の各単位領域間の表面温度の違いに基づいて、この標準片における模擬欠陥を検出可能か否かを判断することを特徴としている。
【００３０】
したがって、一度の計測だけで被検査体の欠陥検査を行うことができ、検査効率がよい。
【００３１】
（８）この発明にかかる欠陥検査方法においては、測定対象時間における標準片の各単位領域間の表面温度の変化の違いに基づいて、この標準片における模擬欠陥を検出可能か否かを判断することを特徴としている。
【００３２】
したがって、熱負荷が与えられたときに発生する被検査体または標準片の表面反射熱を考慮して計測を行うことができる。例えば、加熱停止期間である冷却過程において計測を行う場合、より正確な被検査体または標準片の表面温度を計測することができる。これにより、各単位領域間の表面温度の相対的相違を、被検査体または標準片における欠陥として正確に検出することができる。
【００３３】
（９）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を有しており、当該標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥の判断結果に基づいて、被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断することを特徴としている。
【００３４】
したがって、被検査体における所定の深さでの内部欠陥の検出可能性を判断することができる。これにより、欠陥検査の検査結果の信頼性を保証することができる。
【００３５】
（１０）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥の判断結果に基づいて、被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定することを特徴としている。
【００３６】
したがって、被検査体におけるいずれの深さの範囲の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を明確にして欠陥検査を行うことができ、当該検出可能範囲における検査結果の信頼性を保証することができる。
【００３７】
（１１）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片における模擬欠陥の判断結果に基づいて、被検査体において検出した欠陥の深さを推定することを特徴としている。
【００３８】
したがって、検査者は、被検査体において検出した欠陥が存在する深さを知ることができる。これにより、検査結果を定量化して表現することができる。
【００３９】
（１２）この発明にかかる検出可能範囲決定方法は、表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を有する標準片を用いて行う検出可能範囲決定方法であって、所定の厚みを有する被検査体と標準片とを熱的に結合しておき、標準片の表面温度を計測して、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を検出可能か否かを判断し、判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定することを特徴としている。
【００４０】
したがって、被検査体におけるいずれの深さの範囲の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を明確にして欠陥検査を行うことができ、当該検出可能範囲における検査結果の信頼性を保証することができる。
【００４１】
（１３）この発明にかかる欠陥検査装置においては、所定の厚みを有する被検査体と熱的に結合した標準片であって模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測する温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段と、記録された前記温度データに基づいて、各単位領域における表面温度の変化を検出して、前記標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段と、前記欠陥判断手段が判断した結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断する欠陥検出可否判断手段と、を備えたことを特徴としている。
【００４２】
したがって、被検査体と熱的に結合した標準片における模擬欠陥の検出結果に基づいて、被検査体における検査環境を正確に知ることができる。これにより、検査者の主観や経験等に頼らずに検査の有効性を判断することができる。
【００４３】
（１４）この発明にかかる欠陥検査装置においては、標準片および被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加熱制御手段を、さらに備えたことを特徴としている。
【００４４】
したがって、加熱過程において発生する標準片および被検査体の表面反射熱を考慮した計測を行うことができる。すなわち、加熱停止期間である冷却過程において計測を行うため、より正確な標準片および被検査体の表面温度を計測することができる。これにより、標準片および被検査体の欠陥を正確に検出するとともに、検出結果の信頼性を保証することができる。
【００４５】
（１５）この発明にかかる欠陥検査装置においては、データ記録手段は、加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録し、欠陥判断手段は、前記各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を検出して、標準片および被検査体における欠陥を判断することを特徴としている。
【００４６】
したがって、計測した標準片および被検査体の表面温度データに基づいて、欠陥を正確に検出するとともに、その検出結果の信頼性を保証することができる。
【００４７】
（１６）この発明にかかる欠陥検査装置においては、欠陥検出可否判断手段によって判断された判断結果を受けて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを表示する検出可否判断表示手段を、さらに備えたことを特徴としている。
【００４８】
したがって、欠陥検出可否判断手段によって判断された判断結果を明示して欠陥検査を行うことができるので、検査者が判断結果を容易に理解することができる。例えば、前記判断結果を出力表示するためのプログラムおよびディスプレイなどが検出可否判断表示手段に該当する。
【００４９】
（１７）この発明にかかる検出可能範囲決定装置においては、所定の厚みを有する被検査体と熱的に結合した標準片であって模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測する温度計測器からの温度データに基づいて、当該標準片の各単位領域における表面温度の変化を検出して、当該標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段と、前記欠陥判断手段が判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定する検出可能範囲決定手段と、を備えたことを特徴としている。
【００５０】
したがって、いずれの深さの範囲の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を明確にして欠陥検査を行うことができ、当該検出可能範囲における検査結果の信頼性を保証することができる。
【００５１】
（１８）この発明にかかる検出可能範囲決定装置においては、検出可能範囲決定手段によって決定された検出可能範囲を受けて、当該検出可能範囲を表示する検出可能範囲表示手段を、さらに備えたことを特徴としている。
【００５２】
したがって、検出可能範囲決定手段によって決定された検出可能範囲を明示して欠陥検査を行うことができるので、検査者が有効な検出可能範囲を容易に理解することができる。
【００５３】
（１９）この発明にかかる構造物の施工方法は、模擬欠陥を有する標準片を有する構造物の施工方法であって、前記構造物を形成する所定の面に、前記標準片を配置する工程と、前記所定の面を含む厚さを有する構造物を形成するように、前記構造物の型枠に組成材料を流し込む工程と、を備えたことを特徴としている。
【００５４】
したがって、構造物の施工後において、欠陥検査のための標準片を設置する必要がなく、欠陥検査の際の作業効率を向上させることができる。また、標準片と被検査体を直接的に一体化することができるので、これらを確実に熱結合させることができる。
【００５５】
（２０）この発明にかかる構造物の施工方法は、模擬欠陥を有する構造物の施工方法であって、構造物を形成する所定の面に、模擬欠陥を配置する工程と、前記所定の面を含む厚さを有する構造物を形成するように、前記構造物の型枠に組成材料を流し込む工程と、を備えたことを特徴としている。
【００５６】
したがって、構造物の施工後において、欠陥検査のための模擬欠陥を設置する必要がなく、欠陥検査の際の作業効率を向上させることができる。また、模擬欠陥を検出可能と判断することにより、当該模擬欠陥と同一の深さに存在する被検査体における実際の欠陥が検出可能であると容易に判断することができる。
【００５７】
（２１）この発明にかかる構造物は、表面に対して垂直な方向に所定の厚みを有する構造物であって、前記構造物の所定の面に模擬欠陥を有する標準片を備えたことを特徴としている。
【００５８】
したがって、検査時に欠陥検査のための標準片を設置する必要がなく、欠陥検査の際の作業効率を向上させることができる。
【００５９】
（２２）この発明にかかる構造物は、表面に対して垂直な方向に所定の厚みを有する構造物であって、前記構造物の内部に欠陥検査のための模擬欠陥を備えたことを特徴としている。
【００６０】
したがって、検査時に欠陥検査のための模擬欠陥を設置する必要がなく、欠陥検査の際の作業効率を向上させることができる。
【００６１】
（２３）この発明にかかる画像表示物においては、所定の厚みを有する被検査体の表面温度を計測して、この計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて生成した画像と、前記被検査体と熱的に結合しており模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測して、この計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて生成した画像とを同一面上に表示したことを特徴としている。
【００６２】
したがって、欠陥検査を行う検査者は、標準片についての画像と被検査体についての画像を同一画面上において見ることができ、両方の画像を比較することのより容易に欠陥を確認することができる。
【００６３】
（２４）この発明にかかる標準片は、被検査体と熱的に結合して当該被検査体における欠陥検査を行うための標準片であって、内部に模擬欠陥を備え、表面からの深さが異なる少なくとも２以上の深さ方向測定点の温度を取得することのできる測温素子を備えたことを特徴としている。
【００６４】
したがって、測温素子により標準片の内部温度を測定し、当該標準片における熱の流れを把握することができ、これに基づいて標準片の模擬欠陥の検出結果を保証することができる。例えば、標準片の内部で熱の流れが生じていれば、これに比例して模擬欠陥の検出可能性は高くなる。この原理を利用することにより、模擬欠陥を有する標準片における検出有効深度を求めることができる。これにより、より確実に検査結果の信頼性を保証することができる。
【００６５】
この発明において、「検出可能」とは、実質的に検査データが得られることを含む概念である。
【００６６】
「熱的に結合」とは、２つの物質間において、一方の物質から他方の物質に熱が伝わることのできる状態にあることをいう。
【００６７】
【００６８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施形態について図面を参照して説明する。
【００６９】
１．第１の実施形態
１−１．実施形態の概要
赤外線サーモグラフィーを用いて、トンネルや高架橋などに代表されるコンクリート構造物の被検査体の欠陥検査を行う場合、欠陥部位と健全部位の赤外線強度のコントラスト差（温度差）に基づいて内部欠陥の検出を行う。
【００７０】
しかしながら、欠陥検査において前記コントラスト差が表れなかった場合、その結果の有効性が定かではない。すなわち、はじめから被検査体には欠陥が存在しなかったのか、もしくは、欠陥が存在していたにもかかわらず、その欠陥が検出可能範囲よりも深い位置にあるために、検出することができなかったのかは不明である。
【００７１】
そこで、本実施形態では、被検査体と一体化することにより熱的に結合された模擬欠陥を有する標準片を用意し、この標準片の模擬欠陥を赤外線サーモグラフィーを用いて検査することにより、被検査体における内部欠陥が検査可能か否かを判断することとした。
【００７２】
これにより、欠陥検査を行う前段階において検査環境の評価を行うとともに、赤外線サーモグラフィーによって得られた検査結果の信頼性を保証することができる。
【００７３】
本実施形態においては、日射等の自然環境によって被検査体に熱を与えるパッシブ・サーモグラフィー法を前提として説明する。
【００７４】
１−２．欠陥検査システムの機能ブロック図
図２に、本発明を実現する欠陥検査システムの概略構成を機能ブロック図で示す。この図において、欠陥検査装置２０は、表面温度計測器２１が計測した標
準片または被検査体の表面温度の計測データを記録するデータ記録手段２２と、データ記録手段２２に記録された標準片の計測データを読み出して、これに基づく所定の処理を行い内部欠陥の有無を判断する欠陥判断手段２３と、欠陥判断手段２３が判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定する検出可能範囲決定手段２４と、検出可能範囲決定手段２４において決定された検出可能範囲の表示を行う検出可能範囲表示手段２５と、を備えている。
【００７５】
１−３．欠陥検査システムの装置の構成
図３に、前記欠陥検査システムを実現する装置の具体的な構成図を示す。被検査体であるコンクリート構造物３０の表面には、図１において示した標準片１が埋設されている。
【００７６】
赤外線カメラ３５は、コンクリート構造物３０に対向して設置されるとともに、コンピュータ装置３６に接続されており、標準片１またはコンクリート構造物３０の表面温度を計測し、この計測データを、表面温度データとしてコンピュータ装置３６に出力する。
【００７７】
表面温度データの出力を受けて、コンピュータ装置３６は、データ記録手段２２によって計測データを記録し、欠陥判断手段２３によって標準片１における内部欠陥の有無を判断する。さらに、検出可能範囲決定手段２４によってコンクリート構造物３０の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定し、検出可能範囲表示手段２５によって、この検出可能範囲を表示する。
【００７８】
すなわち、図２における欠陥検査装置２０は、コンピュータ装置３６によって実現され、表面温度計測器２１は、赤外線カメラ３５によって実現される。
【００７９】
１−４．コンピュータ装置のハードウェア構成図
図４に、コンピュータ装置３６のハードウェア構成図を示す。この装置は、ＣＰＵ４０、メモリ４１、ディスプレイ４３、ハードディスク４５（記憶装置）、キーボード／マウス４７および通信回路４９を備えている。
【００８０】
通信回路４９は、他の装置との通信を行うための回路である。ハードディスク４５には、データ記録手段２２、欠陥判断手段２３、検出可能範囲決定手段２４および検出可能範囲表示手段２５を実現するためのプログラム等が記録されている。
【００８１】
１−５．標準片の設置
本発明は、被検査体と一体化することにより熱的に結合された標準片を用い、被検査体の内部における熱流と同様の熱流が標準片の内部において生じることに基づいて、当該標準片の模擬欠陥の検出結果から被検査体における欠陥の検出の可能性を推測するものである。
【００８２】
図１に、模擬欠陥を有する標準片の一例を示す。図１Ｂは、前記標準片１の正面図であり、図１Ａは、その左側面図である。標準片１は、例えばアクリル樹脂で形成されており、その大きさは、縦２００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ２０ｍｍ程度である。
【００８３】
また、標準片の内部の模擬欠陥は、例えば厚さ１ｍｍ程度の空気層で形成され、その直径は約３０ｍｍ程度である。図１では、３つの模擬欠陥１１、１２、１３が、表面からの深さが異なる位置にそれぞれ埋設されている。例えば、模擬欠陥１１、１２、１３における表面からの深さは、それぞれ６．７ｍｍ、１０．０ｍｍ、１６．７ｍｍである。
【００８４】
図５は、本実施形態において、欠陥検査を行うコンクリート構造物３０の一例を示す図である。図５Ｂは、赤外線カメラ３５に対向して設置されるコンクリート構造物３０の正面図であり、図５Ａは、この場合におけるコンクリート構造物３０の上面図である。
【００８５】
例えば、図５Ｂにおいては、コンクリート構造物３０の表面に標準片１が貼り付けられて設置されている。また、コンクリート構造物３０は、例えばポリエチレンシート等で形成された複数の内部欠陥５１〜５９を有している。
【００８６】
図５Ａに示すように、内部欠陥５１〜５４は、コンクリート構造物３０の表面からの深さが２０ｍｍの位置に設置され、内部欠陥５５〜５８は、その深さが３０ｍｍの位置に設置され、内部欠陥５９は、その深さが５０ｍｍの位置に設置される。なお、これらの内部欠陥は、本実施形態を説明するために人為的に形成したものである。
【００８７】
実際の欠陥を検出する場合には、コンクリート構造物３０の日射条件、境界条件、部材厚などの異なる部位毎にそれぞれ標準片を設置して、欠陥検査を行うのが望ましい。
【００８８】
コンクリート構造物３０と標準片１を一体化して熱的に結合させるため、コンクリート構造物３０と標準片１との接着には、これらの熱伝導に影響を与えないような接着剤を用いるのが望ましい。例えば、速硬性セメントペースト等がこれに該当する。標準片１の設置後は、ある程度時間をおいてから欠陥検査を行うのが望ましい。接着剤の発熱による熱流への影響を除去するためである。
【００８９】
また、コンクリート構造物３０の表面と標準片１の表面とが同一面となるように標準片１を設置し、赤外線カメラ３５に対向する標準片１の表面には、セメントペーストを薄く塗布しておくのが望ましい。これにより、標準片１の表面熱伝導率をコンクリート構造物３０に近づけることができ、検査精度を向上させることができる。
【００９０】
１−６．欠陥検査装置におけるフローチャート
図６に、欠陥検査装置２０であるコンピュータ装置３６において行われる処理のフローチャートを示す。
【００９１】
１−６−１．表面温度の測定開始
コンピュータ装置３６のＣＰＵ４０は、接続されている赤外線カメラ３５に対して測定開始信号を送出する（ステップＳ６０１、図６）。この信号を受けて赤外線カメラ３５は、標準片１を含むコンクリート構造物３０の表面温度の測定を開始する。なお、コンピュータ装置３６から赤外線カメラ３５に対して測定開始信号を送出できない場合は、手動で赤外線カメラ３５を操作して測定を開始すればよい。
【００９２】
図５ａに、このとき赤外線カメラ３５が計測する表面温度データの概念図を示す。赤外線カメラ３５は、計測領域であるコンクリート構造物３０の表面を所定の大きさに分割し、各単位領域毎の表面温度データθｉ（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）を計測する。例えば、単位領域５０１の表面温度データθ１　、単位領域５０２の表面温度データθ２　、単位領域５０３の表面温度データθ３　・・・、が順次計測される。
【００９３】
なお、前記単位領域の表面積は、使用する赤外線カメラの空間分解能によって定まり、単位領域を小さくとればとるほど精度の高い欠陥検査を行うことができる。
【００９４】
１−６−２．表面温度データの取得
コンピュータ装置３６のＣＰＵ４０は、赤外線カメラ３５が計測した標準片１を含むコンクリート構造物３０の表面温度データを取得する（ステップＳ６０３、図６）。また、取得された表面温度データは、メモリ４１またはハードディスク４５に記録される。
【００９５】
１−６−３．赤外線画像の表示
ＣＰＵ４０は、メモリ４１またはハードディスク４５に記録された表面温度データに基づいて赤外線画像を生成し、これをディスプレイ４３上に表示する（ステップＳ６０５）。なお、図７に、このときＣＰＵ４０によって行われる赤外線画像の表示処理のフローチャートの例を示す。
【００９６】
ＣＰＵ４０は、メモリ４１またはハードディスク４５に記録されている各単位領域毎の表面温度データθｉ（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）を呼び出す（ステップＳ７０１）。さらに、呼び出した表面温度データθｉに基づいて、単位領域ｉにおける表面温度画像色を決定する（ステップＳ７０３）。また、決定された表面温度画像色はメモリ４１に記録される（ステップＳ７０５）。
【００９７】
次に、ＣＰＵ４０は、ｉに１を増分した後（ステップＳ７０７）、全領域について処理を行ったか否かを判断し、未処理の領域がなくなるまで（ｉ＝Ｎまで）上記の処理（ステップＳ７０１〜Ｓ７０７）を繰り返す（ステップＳ７０９、Ｎｏ）。
【００９８】
全領域についての処理が終了すると（ステップＳ７０９、Ｙｅｓ）、ステップＳ７０５においてメモリに記録した表面温度画像色に基づいて、全領域の赤外線画像をディスプレイ４３に表示する（ステップＳ７１１）。
【００９９】
図１０に、このときディスプレイ４３に表示される赤外線画像の一例を示す。
【０１００】
図１０においては、鮮明なコントラスト差またはやや鮮明なコントラスト差によって、コンクリート構造物３０に複数の欠陥が存在していることが確認できる。
【０１０１】
１−６−４．標準片の認識
ＣＰＵ４０は、生成した前記赤外線画像に基づいて、標準片１およびこれに含まれる模擬欠陥の位置を認識する（ステップＳ６０７）。
【０１０２】
標準片１の認識は、標準片１の原点に予め設けられた赤外線マーカーの位置に基づいて行われる。赤外線マーカーとは、図１に示す標準片１の角部１０に設けられており、入射してきた赤外線を反射させるものである。例えば、図１０に示す赤外線画像上では、赤外線マーカー１０５が表示されている。
【０１０３】
ＣＰＵ４０は、赤外線マーカーが反射した赤外線にかかる表面温度データおよびこれに基づいて生成した赤外線画像に基づいて標準片１の原点の位置を認識すると、ハードディスク４５に記録されている標準片１における模擬欠陥の情報を取得して当該模擬欠陥の位置を認識する。
【０１０４】
図９Ａに、標準片１における模擬欠陥の情報の一例を示す。図９Ａに示すように、各模擬欠陥１１〜１３の原点（角部１０）からの座標位置（Ｘ−Ｙ座標）と表面からの深度ｄが記録されている。例えば、模擬欠陥１１は、Ｘ座標が４０−６０ｍｍ、Ｙ座標が１４０−１６０ｍｍに位置しており、表面からの深度ｄは６．７ｍｍと記録されている。
【０１０５】
次に、ＣＰＵ４０は、標準片１における模擬欠陥１１〜１３について、識別可能か否かの判定を行う。すなわち、認識している模擬欠陥１１〜１３の位置に該当する表面温度画像色が、その他の領域と区別できるほどのコントラスト差で表示されているか否かの判定を行い、その結果をハードディスク４５に記録する。
【０１０６】
図９Ｂに、このとき記録される欠陥部位の情報の一例を示す。この欠陥部位の情報においては、模擬欠陥１１〜１３に対する判定結果（○（判定可能）または×（判定不可能））が記録される。
【０１０７】
このように、標準片１における既知の模擬欠陥を識別できるか否かを判定することで、検査環境の評価を行うことができるとともに、検査結果の信頼性を保証することができる。
【０１０８】
なお、上記においては、模擬欠陥の判定をＣＰＵ４０によって行うようにしているが、検査者が模擬欠陥１１〜１３の赤外線画像に基づいて判定し、その結果を欠陥検査装置２０に入力してもよい。
【０１０９】
また、標準片１におけるすべての角部に赤外線マーカーを付けて測定すると、ＣＰＵ４０は、標準片の形状を認識することができるので、図１０に示すように標準片１の外枠１０１を表示させることができる。これにより、標準片と被検査体であるコンクリート構造物３０を区別して確認することができ、視認性がより向上する。
【０１１０】
さらに、上記では、赤外線マーカーを用いてＣＰＵ４０に標準片１を認識させているが、検査者に標準片１の位置を入力させるようにしてもよい。例えば、図１０の赤外線画像上において、標準片の位置をマウス等で示して認識させてもよい。
【０１１１】
１−６−５．検出可能範囲の決定
欠陥部位の判定結果に基づいて、コンピュータ装置３６のＣＰＵ４０は、当該コンクリート構造物における内部欠陥の検出可能範囲を決定する（ステップＳ６０９、図６）。
【０１１２】
図８に、前記検出可能範囲を決定する場合のフローチャートを示す。まず、ＣＰＵ４０は、この処理に用いる変数ｉ、ＩおよびＤｅを初期化する（ステップＳ８０１）。ここで、ｉは欠陥深度の浅い順に付した模擬欠陥の番号、Ｉは模擬欠陥の個数、Ｄｅは検出可能範囲を表している。
【０１１３】
ＣＰＵ４０は、ｉがＩ以下であれば（ステップＳ８０３、Ｎｏ）、図９Ａに示す模擬欠陥の情報にアクセスして、模擬欠陥ｉの深度ｄを呼び出す（ステップＳ８０５）。
【０１１４】
次に、ＣＰＵ４０は、上記の処理において判定した結果である欠陥部位の情報（図９Ｂ）をハードディスク４５から呼び出す（ステップＳ８０７）。そして、前記模擬欠陥ｉにかかる判定結果が判定可能（○）である場合には（ステップＳ８０９、Ｙｅｓ）、前記深度ｄに基づいて検出可能範囲Ｄｅを算出する（ステップＳ８１１）。
【０１１５】
ここで、検出可能範囲Ｄｅは、標準片１ならびに被検査体であるコンクリート構造物３０の熱の伝わりやすさを表す特性値、および前記深度ｄ等によって定めることができる。すなわち、被検査体であるコンクリート構造物３０における検出可能範囲Ｄｅは、標準片１に用いる材料の熱伝導率とコンクリート構造物３０の熱伝導率との比率、および標準片における判定可能な深度ｄによって定めることができる。
【０１１６】
例えば、図９Ｂに示す欠陥部位の情報において、模擬欠陥１１の判定結果は「○（判定可能）」とされており、その深度ｄは６．７ｍｍである。また、標準片１は、上述したようにアクリル樹脂で形成されており、その熱伝導率はコンクリートの約１／３である。したがって、検出可能範囲Ｄｅは、Ｄｅ＝６．７（ｄ）に３（アクリルとコンクリートの熱伝導率の比に基づく値）を乗じて算出することができ、その結果、検出可能範囲Ｄｅは約２０ｍｍとなる。
【０１１７】
なお、上記は、標準片１に用いる材料の熱伝導率がコンクリート構造物３０の１／Ｋ倍である場合、標準片として最低限必要な厚みｈは、コンクリート構造物３０の検査範囲における表面からの厚さをＨとすると、「ｈ＝Ｈ／Ｋ」の式で表されることに基づいている。したがって、標準片として使用する材料と被検査体の材料の熱伝導率を変更すれば、他の材料で構成されるものであっても本発明を適用して欠陥検査を行うことができる。
【０１１８】
ＣＰＵ４０は、検出可能範囲Ｄｅを算出すると、ｉに１を増分し（ステップＳ８１３）、ステップＳ８０３に戻って上記同様の処理を繰り返す。そして、模擬欠陥ｉが判定可能であるときは、その深度ｄに基づいて検出可能範囲Ｄｅを算出して更新する。
【０１１９】
模擬欠陥の番号ｉが模擬欠陥の個数Ｉより大きくなった場合（ステップＳ８０３、Ｙｅｓ）または、模擬欠陥ｉの判定結果が判定可能でない場合（ステップＳ８０９、Ｎｏ）には、上記処理を終了する。
【０１２０】
模擬欠陥１１〜１３の判定結果とその深度ｄにより、この例におけるコンクリート構造物３０の検出可能範囲Ｄｅは「０ｍｍ〜３０ｍｍ」と決定することができる。
【０１２１】
１−６−６．検出可能範囲の出力表示
検出可能範囲を決定したＣＰＵ４０は、赤外線カメラ３５で計測した標準片１の画像とともに、決定した検出可能範囲Ｄｅをディスプレイ４３に出力表示する（ステップＳ６１１、図６）。
【０１２２】
図１１に、この場合にコンピュータ装置３６のディスプレイ４３に表示される欠陥検査結果画面１１０を示す。欠陥検査結果画面１１０においては、標準片１を含むコンクリート構造物３０の赤外線画像とともに、このコンクリート構造物３０における検出可能範囲１１１が表示される。
【０１２３】
例えば、図１１に示すように、「検出可能範囲：０ｍｍ〜３０ｍｍ」のように表示されている。なお、模擬欠陥が検出できない場合には、「検出可能範囲：０ｍｍ」と表示するか、または「検査することはできません。」と表示するようにしてもよい。
【０１２４】
１−６−７．欠陥部位の判定
ＣＰＵ４０は、検出した標準片１における模擬欠陥の情報に基づいて、コンクリート構造物３０における内部欠陥の欠陥部位の判定を行う。
【０１２５】
具体的には、上記において認識した模擬欠陥のうち検出可能であると判断した模擬欠陥の赤外線画像色と、コンクリート構造物３０における表面領域の赤外線画像色とを比較して、内部欠陥が存在しているか否かを評価する。
【０１２６】
例えば、本実施形態においては、ＣＰＵ４０は模擬欠陥１１〜１３を認識しており、このうち模擬欠陥１１および１２を判定可能であるとしている。すなわち、模擬欠陥１１および１２が代表することのできる深度において、コンクリート構造物３０の内部欠陥が検出可能である。
【０１２７】
図１１の欠陥検査結果画面１１０においては、模擬欠陥画像１１１１と検出画像１１５１〜１１５３とが同様のコントラスト差で現れており、赤外線画像色が一致している。これにより、検出画像１１５１〜１１５３は、深度２０の内部欠陥であると評価することができる。
【０１２８】
したがって、図１１の欠陥検査結果画面１１０に示すように、評価した内部欠陥の近傍にその推定深度を表示することができる。例えば、検出画像１１５１（内部欠陥５１）の近傍には、その推定深度「２０」が表示されている。
【０１２９】
なお、図５に示すコンクリート構造物３０と、図１１に示す欠陥検査画面１１０を比較すると、図５の深さ２０ｍｍの位置にある内部欠陥５１〜５３、および深さ３０ｍｍの位置にある内部欠陥５５〜５７は、図１１の欠陥検査画面１１０において鮮明なコントラスト差として現れている。
【０１３０】
また、内部欠陥５４および５８がコントラスト差として現れていないのは、その表面積が、当該欠陥検査装置システムにおいて検出できるほどの大きさではないためであると考えられる。
【０１３１】
このように、標準片１における模擬欠陥の検査結果から被検査体における検出可能範囲を定量化することにより、検出可能範囲を明らかにして被検査体の欠陥検査を行うことができ、検出可能範囲において検査結果の保証をすることができる。これにより、検査者の主観や経験等に頼らず、検査の有効性を定量的に判断して欠陥検査を行うことができる。
【０１３２】
上記では、ＣＰＵ４０が、標準片１における模擬欠陥の赤外線画像と当該コンクリート構造物３０における内部欠陥の赤外線画像とを比較することによって、前記コンクリート構造物３０における内部欠陥を評価するようにしているが、検査者が目視することにより、前記内部欠陥を評価してもよい。
【０１３３】
また、前記欠陥検査結果画面１１０においては、標準片１が十分目視できる大きさで表示されているが、検査領域が広く標準片１を鮮明に表示できない場合には、同一画面上で標準片１の赤外線画像のみを別画面で拡大表示してもよい。
【０１３４】
２．第２の実施形態
上記実施形態においては、日射を利用したパッシブ・サーモグラフィー法を前提にして説明しているが、本発明は、ヒーター等で強制加熱を行うアクティブ・サーモグラフィー法であっても適用可能である。また、アクティブ・サーモグラフィー法において、被検査体に周期的な熱負荷を与えることによって欠陥の検出を行う方法にも適用可能である。以下に、この方法の例を示す。
【０１３５】
２−１．実施形態の概要
被検査体や標準片に一定周期で変動する熱負荷を与えると、これら被検査体等の内部には波動状の熱移動が生じ、被検査体の表面温度が一定の周期・振幅で変動する。もし、被検査体等の内部に欠陥が存在すれば、波動状に変動する表面温度分布にも欠陥の影響が現れる。
【０１３６】
本実施形態においては、アクティブ・サーモグラフィー法を利用して欠陥検査を行う場合に、所定の加熱周期の熱波動を与えたときの標準片および被検査体の表面温度を時系列で計測し、この計測データと所定の波形との相関処理を行うことにより欠陥部位を見いだす方法について説明する。
【０１３７】
例えば、前記相関処理は、表面温度変動の計測データと与えた熱負荷と同周期の参照波形とを同期させることによって行い、各単位領域における参照波形との位相の遅れ値の差（位相差）を相関データとして出力する。すなわち、位相差が生じている単位領域が、内部欠陥の存在する部位を表している。したがって、前記相関データを視覚的に認識しやすい画像データに変換し、内部欠陥の存在する部位を画像データ上にコントラスト差として表示させつつ、検出可能範囲において信頼性を保証できる欠陥検査を行うことができる。
【０１３８】
２−２．欠陥検査システムの概要
図１２に、本実施形態にかかる欠陥検査システムの概略構成を機能ブロック図で示す。この図において、欠陥検査装置１２０は、加熱装置１２７に対して加熱・加熱停止を制御する加熱制御手段１２３と、加熱制御手段１２３から加熱終了信号を受けて、表面温度計測器１２８が計測した被検査体または標準片の表面温度の計測データを入力して記録するデータ記録手段１２４と、データ記録手段が記録した標準片の表面温度の計測データに基づいて、標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段１２５と、欠陥判断手段１２５が判断した判断結果に基づいて被検査体における欠陥の検出可能範囲を決定する検出可能範囲決定手段１２１と、検出可能範囲決定手段１２１において決定された検出可能範囲を受けて、これらの表示を行う検出可能範囲表示手段１２２と、を備えている。
【０１３９】
２−３．欠陥検査システムの装置の構成
図１３に、前記欠陥検査システムを実現する装置の構成図を示す。このシステムは、図３で示した欠陥検査システムに、ヒーター１５１、リレー装置１５２、および信号発生装置１５３を加えたものである。
【０１４０】
なお、ヒーター１５１は、被検査体に熱負荷を与えるためのものである。リレー装置１５２は、ヒーター１５１から被検査体に対して均質な熱負荷を出力させるためのものである。信号発生装置１５３は、リレー装置を制御するための信号を発生させるものであって、コンピュータ装置３６に接続されている。コンピュータ３６は、加熱開始命令または加熱停止命令を前記信号発生装置に与えることによって、欠陥検査システムにおける加熱制御を行う。
【０１４１】
なお、コンピュータ装置のハードウェア構成図は、図４に示した第１の実施形態の場合と同様である。
【０１４２】
２−４．加熱期間の決定方法
計測領域の各単位領域における計測データと参照波形との位相差は、加熱期間と欠陥の存在する深さによって変化するものであると実験的に証明できる。
【０１４３】
このような実験結果から考察した、加熱期間と欠陥深さの関係テーブルの例を図１４に示す。図１４Ａは、アクリルで形成された標準片における加熱期間と欠陥深さの関係テーブルであり、図１４Ｂは、コンクリート構造物における加熱期間と欠陥深さの関係テーブルである。
【０１４４】
図１４ＡまたはＢに示すように、各欠陥深さ毎において位相差が最も大きくなるときの加熱期間が、欠陥を検出するための最適な加熱期間であると考えられる。
【０１４５】
例えば、図１４Ｂの欠陥深さ「１０ｍｍ」のときの最大位相差は「２．０°」であることより、この欠陥深さを検査する時の最適な加熱期間は、「１０分」である。
【０１４６】
したがって、当該関係テーブルを使用することにより、標準片または被検査体において検査を行う欠陥深さに応じて、最適な加熱期間を設定することができる。これにより、計測回数の低減を図ることができ検査効率の向上させることができる。
【０１４７】
２−５．欠陥検査装置におけるフローチャート
図１５に、本実施形態の欠陥検査装置１２０におけるフローチャートを示す。
【０１４８】
まず、欠陥検査装置１２０であるコンピュータ装置３６において、最大の加熱周期を決定するため、検出する欠陥の最大深さを決定する（ステップＳ１７０１）。なお、このとき決定する最大深さは、例えば標準片１における模擬欠陥の最大深度（図１Ａの模擬欠陥１３より１６．７ｍｍ）とすればよい。したがって、図１４Ａの関係テーブルにより、最大の加熱周期は５０分と決定することができる。なお、図１４Ｂに示すコンクリート構造物３０で検査を行いたい欠陥深さから加熱周期を決定してもよい。
【０１４９】
次に、要求される検査効率に基づいて、計測する回数および加熱条件の範囲を入力する（ステップＳ１７０２）。ここで加熱条件とは、コンクリート構造物３０に熱負荷を与える時間およびその繰り返し回数を与えるものである。なお、振幅は一定値とし、デューティサイクルは５０％としている。
【０１５０】
例えば、図１に示した標準片１の模擬欠陥１１〜１３を検査する場合は、それぞれの模擬欠陥が最もよく現れると思われる加熱周期を加熱条件の１つとして入力することができる。したがって、図１４Ａの関係テーブルより、最適な加熱周期は、「２０分」「３０分」「５０分」の３種類である。なお、この加熱条件の範囲は、前記最大深度に応じてＣＰＵ４０が自動的に判断するようにしてもよい。
【０１５１】
欠陥検査装置１２０において、コンピュータ装置３６のＣＰＵ４０は、信号発生装置１５３に対して、前記加熱条件を出力する（ステップＳ１７０３）。この加熱条件は、ＣＰＵ４０によって信号発生装置１５３に与えられた後、波形信号に変換されてリレー装置１５２に出力される。リレー装置１５２は、入力した波形信号に基づいてヒーター１５１を作動させる。これにより、所定の加熱条件で標準片１を含むコンクリート構造物３０に熱負荷を与えることができる。
【０１５２】
所定の加熱条件で加熱・加熱停止を行いつつ、赤外線カメラ３５を用いて、特に加熱停止期間における標準片１およびコンクリート構造物３０の表面温度を計測する。この計測データは、接続されたコンピュータ装置３６に出力され、ハードディスク４５等に記録される（ステップＳ１７０４）。この計測処理を所定時間毎に繰り返すことにより、加熱停止期間における、計測時刻毎の表面温度の計測データを取得する。なお、計測データは、標準片１およびコンクリート構造物３０における測定領域の各単位領域毎の表面温度データである。
【０１５３】
所定の繰り返し回数において上記の処理を行った後、計測を終了し、設定された範囲において加熱期間（加熱条件の１つ）を変更して（ステップＳ１７１０）、ステップＳ１７０３から同様の処理を繰り返す（ステップＳ１７０５，ＮＯ）。なお、本実施形態においては、加熱・加熱停止を行う繰り返し回数を１回としている。
【０１５４】
設定された範囲の加熱条件での計測を終了すると（ステップＳ１７０５，ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０は、計測した各加熱期間において、計測データの解析処理を行う（ステップＳ１７０６）。
【０１５５】
２−５−１．計測データの解析処理
図１６は、計測データの解析処理におけるフローチャートである。ここで、標準片１を含むコンクリート構造物３０における測定領域の各単位領域毎の表面温度データをＫで表し、時刻ｔ、単位領域ｉにおける温度をＫｔｉとする。ＣＰＵ４０は、このＫｔｉを各領域毎にハードディスク４５から呼び出し、メモリ４１に記憶する（ステップＳ１８０１）。
【０１５６】
ＣＰＵ４０は、時刻ｔにおける参照波形Ｒｔをハードディスク４５から呼び出す（ステップＳ１８０２）。なお、前記参照波形Ｒｔは、コンクリート構造物３０に与えられた熱負荷と同じ周期をもつアナログ信号である。
【０１５７】
ＣＰＵ４０は、時刻ｔ、領域ｉにおける参照波形Ｒｔとの位相差Ｐｔｉを算出する（ステップＳ１８０３）。以下に、位相差Ｐｔｉの算出過程を示す。
【０１５８】
ＣＰＵ４０は、前記参照波形Ｒｔを方形波に変換した後、同じ周波数をもつｓｉｎ波およびｃｏｓ波のデジタルデータＳｉｎ（ｔ）およびＣｏｓ（ｔ）を生成する。
【０１５９】
次に、時刻ｔ、単位領域ｉにおける温度Ｋｔｉによって決定されるデジタル信号Ｖ（ｔ）と、参照波形Ｓｉｎ（ｔ）およびＣｏｓ（ｔ）の間で、次式の演算処理を行う。
【０１６０】
【数１】
2004117238.tif 000003
ただし、ΔＶｓｉｎは参照波形に同期する赤外線強度の変動振幅を表し、ΔＶｃｏｓは、参照波形と９０度位相がずれたｃｏｓ波に同期する赤外線強度の変動振幅を表す。なお，Ｎは信号処理における取り込みフレーム数である。
【０１６１】
表面温度変動が、変動熱負荷の位相と完全に一致している場合には、ΔＶｃｏｓは０となる。熱拡散などの影響により、表面温度変動が、変動熱負荷の位相からずれる場合には、ΔＶｃｏｓの成分が表れる。この場合には、次式により温度変動振幅の絶対値ΔＶおよび位相遅れθを求めることができる。
【０１６２】
【数２】
2004117238.tif 000004
ここで、求めたθを、時刻ｔ、単位領域ｉにおける参照波形Ｒｔとの位相差Ｐｔｉと定義する。
【０１６３】
ＣＰＵ４０は、次の単位領域における位相差を求めるため、ｉに１を加算してｉ＋１とする（ステップＳ１８０４）。さらに、ｉが全領域数Ｉを越えるまで（ステップＳ１８０５，ＹＥＳ）、ステップＳ１８０１〜１８０４の処理を繰り返し位相差Ｐｔｉを求める（ステップＳ１８０５，ＮＯ）。
【０１６４】
次に、ＣＰＵ４０は、時刻ｔにΔｔを加算して時刻をｔ＋Δｔとし（ステップＳ１８０６）、所定の解析時間Ｔを越えるまで（ステップＳ１８０７，ＹＥＳ）、ステップＳ１８０１〜１８０６を繰り返す（ステップＳ１８０７，ＮＯ）。
【０１６５】
このように、位相差Ｐｔｉを求める信号処理が、赤外線カメラ３５内の赤外線センサの各ピクセル毎つまり全領域数Ｉ回行われる。さらに、全領域についての処理が、赤外線カメラ３５が計測した取り込みフレーム数Ｎ回行われる。
【０１６６】
２−５−２．欠陥部位の判定
各加熱期間における計測データの解析処理を終えたＣＰＵ４０は、時刻Ｔにおける位相差ＰＴｉを各領域について呼び出し、これに基づいて欠陥の有無を判断する。
【０１６７】
まず、ＣＰＵ４０は、標準片１における模擬欠陥１１〜１３の解析結果に基づいて検出可能範囲を決定する（ステップＳ１７１１、図１５）。なお、標準片１における模擬欠陥の情報（図９）は、予め設定されているものとし、ＣＰＵ４０は、標準片１における模擬欠陥１１〜１３の座標位置およびその深度のデータにアクセスできるものとする。
【０１６８】
ＣＰＵ４０は、模擬欠陥１１〜１３の領域の位相差を示す相関データに基づいて、加熱期間と欠陥深さの関係を示した関係テーブル１４０（図１４Ａ）を参照し、模擬欠陥の深さを推定する。なお、前記関係テーブル１４０のデータは、図１５に示す関係テーブルデータベース１７０に格納されている。この推定結果と図９Ａにより得られる実際の深度ｄとを比較することにより、標準片１における模擬欠陥が検出可能であるか否かを判断する。
【０１６９】
例えば、標準片１の模擬欠陥１３の存在する赤外線画像の領域の位相差が「１．０°」であるとき、標準片１における「１６．７ｍｍ」までの深さの欠陥が検出可能であると推定する。一方、図９Ａにおいては、模擬欠陥１３の深度ｄは「１６．７ｍｍ」とされており、推測値と実際値が一致するので、この深度までの欠陥は検出可能であると決定することができる。
【０１７０】
これにより、第１の実施形態と同様に、模擬欠陥１３が代表する被検査体であるコンクリート構造物３０における検出可能範囲を確定することができ、その範囲は、「１６．７ｍｍ」に３（アクリルとコンクリートの熱伝導率の比による値）を乗じて「５０ｍｍ」となる。
【０１７１】
次に、ＣＰＵ４０は、被検査体であるコンクリート構造物３０における欠陥であると判断した領域の位相差を示す相関データに基づいて、当該欠陥の存在する深さを判定する（ステップＳ１７０７）。すなわち、各領域の位相差と、加熱期間と欠陥深さの関係を示した関係テーブル１４３（図１４Ｂ）とを参照して、欠陥を示していると判断した領域の深さを判定する。なお、前記関係テーブル１４３のデータは、図１５に示す関係テーブルデータベース１７０に格納されている。
【０１７２】
次に、ＣＰＵ４０は、計測領域全体の画像データを生成し（ステップＳ１７０８）、ディスプレイ４３に出力する（ステップＳ１７０９）。
【０１７３】
このときにディスプレイ４３に出力される欠陥検査画面１７１の例を図１７に示す。欠陥検査画面１７１では、図５において示したコンクリート構造物３０の深さが異なる内部欠陥におけるすべての深度の内部欠陥が、その深度を示す数値とともに表示されている。例えば、内部欠陥５１〜５３（図５）に対応する検出画像の近傍には「２０ｍｍ」、内部欠陥５５〜５７に対応する検出画像の近傍には「３０ｍｍ」、内部欠陥５９に対応する検出画像の近傍には「５０ｍｍ」が表示されている。
【０１７４】
なお、画面左付近の標準片１において、コンクリート構造物３０の深度２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍを代表する模擬欠陥１１〜１３（図１）の赤外線画像も表示され、画面下方には検出可能範囲が「０ｍｍ〜５０ｍｍ」であると表示されている。
【０１７５】
これにより、欠陥部位における定量的な情報を画像データとして表示させるとともに、検出可能範囲において検査結果の信頼性を保証することができる。したがって、欠陥検査における検査結果の確認が容易となり、特別な判断知識を有していない者であっても内部欠陥を見いだすことができ、信頼性が保証された検査結果を得ることができる。
【０１７６】
なお、図１７においては、欠陥部位の赤外線画像にその深度を重ねて表示しているが、欠陥部位の厚みを算出し欠陥部位を三次元形状で表示してもよい。これにより、より詳細な欠陥に関する情報を取得することができる。
【０１７７】
３．その他の実施形態
上記実施形態においては、被検査体としてコンクリート材料を使用しているが、例えば、ＣＦＲＰなどの低熱伝導性材料から構成された複合材料における欠陥検査にも本発明は適用可能である。
【０１７８】
また、ある程度の厚みを有しており内部温度に熱の流れが生じる被検査体であれば、複数の層から構成されているような構造物の欠陥検出にも本発明は適用可能である。例えば、表面がタイルやモルタル等で覆われているような構造物における、その接合面の欠陥検査についても適用可能である。さらに、コンクリート構造物の耐震補強のために設置される鉄板やこれにかかる充填材の欠陥検査についても適用可能である。
【０１７９】
上記実施形態においては、標準片をアクリル樹脂で形成しているが、被検査体と同質の材料、あるいはそれよりも熱が伝わりにくい材料であれば、他の材料で形成してもよい。例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのプラスチック類、天然ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ポリウレタンゴムなどのゴム類、または吸水性のゲルや内部に水を含んだマイクロカプセルを充填した複合材料であって水の熱特性に近いものであってもよい。また、標準片における模擬欠陥としては、上記空気層以外に、標準片を構成する材料に比べて熱伝導率が十分に小さい材料（断熱材）を用いてもよい。
【０１８０】
上記実施形態においては、標準片を被検査体であるコンクリート構造物に貼り付けることによって一体化し熱的に結合させたが、コンクリート構造物などの被検査体を施工する際に、標準片を同時に設置しておいてもよい。また、被検査体と熱特性が異なる材料で形成された標準片を用いない場合は、模擬欠陥のみを被検査体に施工すればよい。これにより、検査時において標準片を設置する必要がなく検査効率が向上する。また、同時に模擬欠陥の検出精度も向上する。
【０１８１】
上記実施形態においては、標準片１における模擬欠陥は、表面からの深さが異なる３つの模擬欠陥１１〜１３としているが、１つ、２つまたは４つ以上の模擬欠陥を有する標準片でもよい。
【０１８２】
上記実施形態においては、標準片の計測データのみを用いて検出可能範囲を決定しているが、他の方法によって得た計測データと組み合わせて検出可能範囲を決定してもよい。
【０１８３】
例えば、標準片または被検査体の内部に熱電対装置などの測温素子を設置し、標準片または被検査体の表面からの深さが異なる位置での内部温度の計測データと組み合わせて検出可能範囲を決定するようにしてもよい。上記は、標準片または被検査体の内部温度に変化が大きいほど、その表面温度に与える影響が大きくなり、欠陥を検出しやすくなることに基づいている。なお、標準片または被検査体の内部温度を測定する測温素子としては、ファイバー温度計、水晶温度計、サーミスタ、ＩＣ化温度センサ、白金測温抵抗体、水銀温度計、アルコール温度計などを用いてもよい。
【０１８４】
上記実施形態においては、標準片の模擬欠陥の検出が可能か否かを行い、被検査体における内部欠陥がいずれの範囲に存在するかを推定し、検出可能範囲を決定して表示するようにしたが、被検査体における欠陥の検出が可能か否かを示すような検出可否判断のみを行い、これを表示するようにしてもよい。
【０１８５】
上記実施形態においては、被検査体の表面温度と標準片の表面温度とを同時に計測して処理を行うようにしているので、計測時のタイムラグがなくなり、検査結果の信頼性がより向上する。
【０１８６】
上記実施形態においては、被検査体の表面から深さ方向への熱の流れが生じている場合を前提としているが、被検査体の内部から表面方向への熱の流れが生じている場合であって本発明を適用可能である。例えば、トンネル内部において山側が日射によって熱せられており、この熱がトンネル内部方向に伝達されている場合がこれに該当する。
【０１８７】
上記実施形態においては、欠陥検査装置を１つのコンピュータ装置を用いて構成したが、検出可能範囲決定手段ならびに検出可能範囲表示手段を実現するコンピュータ装置および、データ記録手段、欠陥判断手段ならびに検出可能範囲表示手段を実現するコンピュータ装置で構成してもよい。例えば、通信回線を利用してこれらの装置を接続することで、欠陥検査における遠隔作業が可能となる。
【０１８８】
上記実施形態においては、説明上、１箇所に設置した標準片の表面温度に基づいて欠陥検査を行うようにしたが、実際には、被検査体であるコンクリート構造物の表面の任意の点において、標準片を設置して欠陥検査を行うものである。すなわち、被検査体の表面を適当な領域に分割し、それぞれの領域毎に標準片を設置して、上記のような欠陥検査を行う。例えば、被検査体の表面を、四角形や六角形などの均等な領域に分割し、各領域毎に欠陥検査を行えばよい。また、熱環境が同一であると考えられる表面領域毎に、標準片を設置して欠陥検査を行ってもよい。
【０１８９】
第１の実施形態においては、日射等の自然環境によって被検査体に熱を与えるパッシブ・サーモグラフィー法を前提として説明しているが、第２の実施形態のようにヒーター等で強制加熱を行うアクティブ・サーモグラフィー法であっても適用可能である。これにより、標準片を含む被検査体の内部により大きな熱流を生じさせることが可能となり、検査精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による標準片の例を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態による欠陥検出システムの機能ブロック図の例を示す図である。
【図３】この発明の一実施形態による欠陥検出システムを実現する装置の構成図の例を示す図である。
【図４】この発明の一実施形態によるコンピュータ装置のハードウェア構成図の例を示す図である。
【図５】この発明の一実施形態による、標準片が設置され人工的な内部欠陥を有するコンクリート構造物の例を示す図である。
【図５ａ】この発明の一実施形態による、赤外線カメラが計測する表面温度データの概念図の例を示す図である。
【図６】欠陥検査装置におけるフローチャートの例を示す図である。
【図７】赤外線画像の表示におけるフローチャートの例を示す図である。
【図８】検出可能範囲の決定におけるフローチャートの例を示す図である。
【図９】模擬欠陥および欠陥部位の情報の例を示す図である。
【図１０】赤外線画像の表示画面の例を示す図である。
【図１１】欠陥検査結果画面の例を示す図である。
【図１２】この発明の一実施形態による欠陥検出システムの機能ブロック図の例を示す図である。
【図１３】この発明の一実施形態による欠陥検出システムを実現する装置の構成図の例を示す図である。
【図１４】欠陥の深さ毎に、加熱期間と位相差との関係を示した参照テーブルの例を示す図である。
【図１５】参照テーブル使用時の欠陥検査装置におけるフローチャートを示す図である。
【図１６】計測データの解析処理におけるフローチャートを示す図である。
【図１７】欠陥検査結果画面の例を示す図である。
【図１８】赤外線サーモグラフィー法における検査方法の原理を示す図である。
【符号の説明】
２０・・・欠陥検査装置
２１・・・表面温度計測器
２２・・・データ記録手段
２３・・・欠陥判断手段
２４・・・検出可能範囲決定手段
２５・・・検出可能範囲表示手段
【図１】
2004117238.tif 000005
【図２】
2004117238.tif 000006
【図３】
2004117238.tif 000007
【図４】
2004117238.tif 000008
【図５】
2004117238.tif 000009
【図５ａ】
2004117238.tif 000010
【図６】
2004117238.tif 000011
【図７】
2004117238.tif 000012
【図８】
2004117238.tif 000013
【図９】
2004117238.tif 000014
【図１０】
2004117238.tif 000015
【図１１】
2004117238.tif 000016
【図１２】
2004117238.tif 000017
【図１３】
2004117238.tif 000018
【図１４】
2004117238.tif 000019
【図１５】
2004117238.tif 000020
【図１６】
2004117238.tif 000021
【図１７】
2004117238.tif 000022
【図１８】
2004117238.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月7日(2002.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みを有する被検査体の表面温度を計測し、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該被検査体における欠陥を検査するための欠陥検査方法であって、
前記被検査体と熱的に結合しており模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測して、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該標準片における模擬欠陥を判断し、
判断した結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断すること
を特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】
請求項１の欠陥検査方法において、
前記被検査体は、低熱伝導性材料から構成されたものであること
を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１または２の欠陥検査方法において、
前記標準片は、前記被検査体よりも熱の伝わりにくい材料から構成されたものであること
を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１または２の欠陥検査方法において、
前記標準片は、前記被検査体と同一または同質の材料から構成されたものであること
を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの欠陥検査方法において、
前記標準片は、前記被検査体の表面に貼り付けられることによって、被検査体と熱的に結合されること
を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの欠陥検査方法において、
前記標準片は、前記被検査体と同時に施工されることによって、被検査体と熱的に結合されること
を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの欠陥検査方法において、
測定対象時点における前記各単位領域間の表面温度の違いに基づいて、前記標準片における模擬欠陥を検出可能か否かを判断すること
を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかの欠陥検査方法において、
測定対象時間における前記各単位領域間の表面温度の変化の違いに基づいて、前記標準片における模擬欠陥を検出可能か否かを判断すること
を特徴とするもの。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかの欠陥検査方法において、
前記標準片は表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を有しており、当該標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥の判断結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断すること
を特徴とするもの。
【請求項１０】
請求項９の欠陥検査方法において、
前記標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥の判断結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定すること
を特徴とするもの。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかの欠陥検査方法において、
前記標準片における模擬欠陥の判断結果に基づいて、被検査体において検出した欠陥の深さを推定すること
を特徴とするもの。
【請求項１２】
表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を有する標準片を用いて行う検出可能範囲決定方法であって、
所定の厚みを有する被検査体と前記標準片とを熱的に結合しておき、
前記標準片の表面温度を計測して、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を検出可能か否かを判断し、
判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定すること
を特徴とする検出可能範囲決定方法。
【請求項１３】
所定の厚みを有する被検査体と熱的に結合した標準片であって模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測する温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段と、
記録された前記温度データに基づいて、各単位領域における表面温度の変化を検出して、前記標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段と、
前記欠陥判断手段が判断した結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断する欠陥検出可否判断手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１４】
請求項１３の欠陥検査装置において、
前記標準片および前記被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加熱制御手段を、さらに備えたことを特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１４の欠陥検査装置において、
前記データ記録手段は、加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して前記各単位領域の温度データとして記録し、
前記欠陥判断手段は、前記各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を検出して、前記標準片および前記被検査体における欠陥を判断することを特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれかの欠陥検査装置において、
前記欠陥検出可否判断手段によって判断された判断結果を受けて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを表示する検出可否判断表示手段を、さらに備えたことを特徴とするもの。
【請求項１７】
所定の厚みを有する被検査体と熱的に結合した標準片であって模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測する温度計測器からの温度データに基づいて、当該標準片の各単位領域における表面温度の変化を検出して、当該標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段と、
前記欠陥判断手段が判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定する検出可能範囲決定手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査のための検出可能範囲決定装置。
【請求項１８】
請求項１７の検出可能範囲決定装置において、
前記検出可能範囲決定手段によって決定された検出可能範囲を受けて、当該検出可能範囲を表示する検出可能範囲表示手段を、さらに備えたことを特徴とするもの。
【請求項１９】
模擬欠陥を有する標準片を有する構造物の施工方法であって、
前記構造物を形成する所定の面に、前記標準片を配置する工程と、
前記所定の面を含む厚さを有する構造物を形成するように、前記構造物の型枠に組成材料を流し込む工程と、
を備えたことを特徴とする構造物の施工方法。
【請求項２０】
模擬欠陥を有する構造物の施工方法であって、
前記構造物を形成する所定の面に、模擬欠陥を配置する工程と、
前記所定の面を含む厚さを有する構造物を形成するように、前記構造物の型枠に組成材料を流し込む工程と、
を備えたことを特徴とする構造物の施工方法。
【請求項２１】
表面に対して垂直な方向に所定の厚みを有する構造物であって、
前記構造物の所定の面に模擬欠陥を有する標準片を備えた構造物。
【請求項２２】
表面に対して垂直な方向に所定の厚みを有する構造物であって、
前記構造物の内部に欠陥検査のための模擬欠陥を備えた構造物。
【請求項２３】
所定の厚みを有する被検査体の表面温度を計測して、この計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて生成した画像と、前記被検査体と熱的に結合しており模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測して、この計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて生成した画像とを同一面上に表示したこと
を特徴とする欠陥検査における画像表示物。
【請求項２４】
被検査体と熱的に結合して当該被検査体における欠陥検査を行うための標準片であって、
内部に模擬欠陥を備え、
表面からの深さが異なる少なくとも２以上の深さ方向測定点の温度を取得することのできる測温素子を備えたこと
を特徴とする欠陥検査のための標準片。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、コンクリートのような低熱伝導性材料から構成された被検査体における内部欠陥を検出する方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および課題】
従来、トンネルや高架橋などに代表されるコンクリート構造物における浮きや剥離などの内部欠陥を調べる方法として、サーモグラフィー法が知られている。この従来のサーモグラフィー法では、コンクリート構造物などに熱負荷等を与えたときに発生するコンクリート表面の局所的な温度変化領域を赤外線カメラで計測し、この計測データを画像として出力して内部欠陥の検査を行う。
【０００３】
この場合の検査方法の原理を図１８を用いて説明する。図１８において示すように、コンクリート構造物２０１に熱負荷２０５を与えると、コンクリート構造物２０１の内部には熱流２０７が生じる。特性上コンクリートは熱伝導性が低いため、熱流２０７は比較的ゆっくりと内部方向に伝播していく。このため、コンクリート構造物２０１における内部温度は、表面２０９に近いほど温度が高く、その内部に向かうにつれ温度が低くなる。
【０００４】
ところが、コンクリート構造物２０１に浮きや剥離などの内部欠陥２０３が存在していると、熱流２０７が内部欠陥２０３によって遮断されるため、それ以上奥側に伝播しなくなる。これにより、熱流２０７は表面２０９の方向に反射し、その深さ方向に内部欠陥２０３が存在する表面領域ｂの表面温度は、内部欠陥２０３が存在しない表面領域ａの表面温度よりも高温になる。
【０００５】
この状態におけるコンクリート２０９の表面温度を赤外線サーモグラフィーで計測し、その画像の解析処理を行うことによって、欠陥部位の検出を行うことができる。すなわち、出力された画像は計測した赤外線強度の分布を表現しており、欠陥部位と健全部位の赤外線強度のコントラスト差によって内部欠陥の検出を行うことができる。
【０００６】
しかしながら、従来のサーモグラフィー法では、検査時の熱環境条件によって検査結果が大きく異なる場合があり、その信頼性は決して高いものではなかった。
【０００７】
例えば、日射を利用したパッシブ・サーモグラフィー法においては、コンクリート構造物への日射量が少ない北向き面で、かつ日内気温の較差が小さい曇天の場合には、存在する内部欠陥を検出できない可能性がある。
【０００８】
また、強制加熱を行うアクティブ・サーモグラフィー法においても同様に、加熱強度、加熱時間および加熱方法（加熱体の種類、距離、配置）などの条件や、上述の立地条件や気温条件によっては、存在する内部欠陥を検出できない可能性がある。
【０００９】
したがって、従来においては、熱環境条件が検査結果に与える影響は、各検査者の主観や経験等に基づいて判断されている場合が多く、同様の熱環境条件であっても検査者によっては異なる判断を行う可能性があった。
【００１０】
例えば、存在する内部欠陥を検出できない熱環境であるにもかかわらず、検査者が検出可能であると判断して検査を行った場合、内部欠陥を見落としてしまう可能性がある。
【００１１】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、コンクリート構造物などの低熱伝導性材料から構成された被検査体の内部欠陥を検出する際において、検査者の主観や経験等に頼らず、検査の有効性を定量的に判断できる欠陥検査方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
なお、この発明にかかる先行技術では、赤外線カメラを用いて被測定壁面の剥離を判定する際において、検証用パネルの表面温度、このパネルの剥離部温度および被測定壁面の表面温度に基づいて、被測定壁面にかかる温度別表示映像を補正して壁面の剥離判定を行っている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１３】
しかしながら、この先行技術では、検証用パネルの剥離の検査条件と、被測定壁面の剥離の検査条件が全く同条件であるとは言えないため、正確に剥離の検出を行うことできず、測定誤差等が生じるおそれがある。
【００１４】
【特許文献１】
特開平６−２２９９５８号公報　（第４頁、第３図）
【００１５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
（１）この発明にかかる欠陥検査方法は、所定の厚みを有する被検査体の表面温度を計測し、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該被検査体における欠陥を検査するための欠陥検査方法であって、被検査体と熱的に結合しており模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測して、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該標準片における模擬欠陥を判断し、判断した結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断することを特徴としている。
【００１６】
したがって、被検査体と熱的に結合した標準片における模擬欠陥の検出結果に基づいて、被検査体における検査環境を正確に知ることができる。これにより、検査者の主観や経験等に頼らずに検査の有効性を判断することができる。
【００１７】
（２）この発明にかかる欠陥検査方法においては、被検査体は、低熱伝導性材料から構成されたものであることを特徴としている。
【００１８】
したがって、コンクリート構造物や熱伝導性の低い複合材料などの欠陥検査に本発明を適用することができる。
【００１９】
（３）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は、被検査体よりも熱の伝わりにくい材料から構成されたものであることを特徴としている。
【００２０】
したがって、被検査体における欠陥が実際に存在するその表面からの深さよりも、標準片の模擬欠陥が存在するその表面からの深さを小さくすることができる。これにより、標準片の模擬欠陥を小さく構成することができ、標準片の被検査体への設置が容易になり、簡単に欠陥検査を行うことができる。
【００２１】
（４）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は、被検査体と同一または同質の材料から構成されたものであることを特徴としている。
【００２２】
したがって、被検査体における欠陥を精度よく検出することができる。
【００２３】
（５）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は、被検査体の表面に貼り付けられることによって、被検査体と熱的に結合されることを特徴としている。
【００２４】
したがって、被検査体の所望の位置に標準片を設置することができ、欠陥検査における最適な検査環境に標準片を設置することができる。
【００２５】
（６）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は、被検査体と同時に施工されることによって、被検査体と熱的に結合されることを特徴としている。
【００２６】
したがって、検査時において標準片を設置する必要がなく検査効率が向上する。
【００２７】
（７）この発明にかかる欠陥検査方法においては、測定対象時点における標準片の各単位領域間の表面温度の違いに基づいて、この標準片における模擬欠陥を検出可能か否かを判断することを特徴としている。
【００２８】
したがって、一度の計測だけで被検査体の欠陥検査を行うことができ、検査効率がよい。
【００２９】
（８）この発明にかかる欠陥検査方法においては、測定対象時間における標準片の各単位領域間の表面温度の変化の違いに基づいて、この標準片における模擬欠陥を検出可能か否かを判断することを特徴としている。
【００３０】
したがって、熱負荷が与えられたときに発生する被検査体または標準片の表面反射熱を考慮して計測を行うことができる。例えば、加熱停止期間である冷却過程において計測を行う場合、より正確な被検査体または標準片の表面温度を計測することができる。これにより、各単位領域間の表面温度の相対的相違を、被検査体または標準片における欠陥として正確に検出することができる。
【００３１】
（９）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片は表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を有しており、当該標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥の判断結果に基づいて、被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断することを特徴としている。
【００３２】
したがって、被検査体における所定の深さでの内部欠陥の検出可能性を判断することができる。これにより、欠陥検査の検査結果の信頼性を保証することができる。
【００３３】
（１０）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥の判断結果に基づいて、被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定することを特徴としている。
【００３４】
したがって、被検査体におけるいずれの深さの範囲の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を明確にして欠陥検査を行うことができ、当該検出可能範囲における検査結果の信頼性を保証することができる。
【００３５】
（１１）この発明にかかる欠陥検査方法においては、標準片における模擬欠陥の判断結果に基づいて、被検査体において検出した欠陥の深さを推定することを特徴としている。
【００３６】
したがって、検査者は、被検査体において検出した欠陥が存在する深さを知ることができる。これにより、検査結果を定量化して表現することができる。
【００３７】
（１２）この発明にかかる検出可能範囲決定方法は、表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を有する標準片を用いて行う検出可能範囲決定方法であって、所定の厚みを有する被検査体と標準片とを熱的に結合しておき、標準片の表面温度を計測して、計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて、当該標準片における表面からの深さが異なる少なくとも２以上の模擬欠陥を検出可能か否かを判断し、判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定することを特徴としている。
【００３８】
したがって、被検査体におけるいずれの深さの範囲の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を明確にして欠陥検査を行うことができ、当該検出可能範囲における検査結果の信頼性を保証することができる。
【００３９】
（１３）この発明にかかる欠陥検査装置においては、所定の厚みを有する被検査体と熱的に結合した標準片であって模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測する温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録するデータ記録手段と、記録された前記温度データに基づいて、各単位領域における表面温度の変化を検出して、前記標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段と、前記欠陥判断手段が判断した結果に基づいて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを判断する欠陥検出可否判断手段と、を備えたことを特徴としている。
【００４０】
したがって、被検査体と熱的に結合した標準片における模擬欠陥の検出結果に基づいて、被検査体における検査環境を正確に知ることができる。これにより、検査者の主観や経験等に頼らずに検査の有効性を判断することができる。
【００４１】
（１４）この発明にかかる欠陥検査装置においては、標準片および被検査体の表面に対し計測領域全面にわたり同時に加熱を行う加熱装置に対して加熱開始指令を行う加熱制御手段を、さらに備えたことを特徴としている。
【００４２】
したがって、加熱過程において発生する標準片および被検査体の表面反射熱を考慮した計測を行うことができる。すなわち、加熱停止期間である冷却過程において計測を行うため、より正確な標準片および被検査体の表面温度を計測することができる。これにより、標準片および被検査体の欠陥を正確に検出するとともに、検出結果の信頼性を保証することができる。
【００４３】
（１５）この発明にかかる欠陥検査装置においては、データ記録手段は、加熱停止後における温度計測器からのデータを入力して各単位領域の温度データとして記録し、欠陥判断手段は、前記各単位領域における表面温度の時間変化に関する前記各単位領域間の相対的相違を検出して、標準片および被検査体における欠陥を判断することを特徴としている。
【００４４】
したがって、計測した標準片および被検査体の表面温度データに基づいて、欠陥を正確に検出するとともに、その検出結果の信頼性を保証することができる。
【００４５】
（１６）この発明にかかる欠陥検査装置においては、欠陥検出可否判断手段によって判断された判断結果を受けて、前記被検査体における欠陥を検出可能か否かを表示する検出可否判断表示手段を、さらに備えたことを特徴としている。
【００４６】
したがって、欠陥検出可否判断手段によって判断された判断結果を明示して欠陥検査を行うことができるので、検査者が判断結果を容易に理解することができる。例えば、前記判断結果を出力表示するためのプログラムおよびディスプレイなどが検出可否判断表示手段に該当する。
【００４７】
（１７）この発明にかかる検出可能範囲決定装置においては、所定の厚みを有する被検査体と熱的に結合した標準片であって模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測する温度計測器からの温度データに基づいて、当該標準片の各単位領域における表面温度の変化を検出して、当該標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段と、前記欠陥判断手段が判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定する検出可能範囲決定手段と、を備えたことを特徴としている。
【００４８】
したがって、いずれの深さの範囲の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を明確にして欠陥検査を行うことができ、当該検出可能範囲における検査結果の信頼性を保証することができる。
【００４９】
（１８）この発明にかかる検出可能範囲決定装置においては、検出可能範囲決定手段によって決定された検出可能範囲を受けて、当該検出可能範囲を表示する検出可能範囲表示手段を、さらに備えたことを特徴としている。
【００５０】
したがって、検出可能範囲決定手段によって決定された検出可能範囲を明示して欠陥検査を行うことができるので、検査者が有効な検出可能範囲を容易に理解することができる。
【００５１】
（１９）この発明にかかる構造物の施工方法は、模擬欠陥を有する標準片を有する構造物の施工方法であって、前記構造物を形成する所定の面に、前記標準片を配置する工程と、前記所定の面を含む厚さを有する構造物を形成するように、前記構造物の型枠に組成材料を流し込む工程と、を備えたことを特徴としている。
【００５２】
したがって、構造物の施工後において、欠陥検査のための標準片を設置する必要がなく、欠陥検査の際の作業効率を向上させることができる。また、標準片と被検査体を直接的に一体化することができるので、これらを確実に熱結合させることができる。
【００５３】
（２０）この発明にかかる構造物の施工方法は、模擬欠陥を有する構造物の施工方法であって、構造物を形成する所定の面に、模擬欠陥を配置する工程と、前記所定の面を含む厚さを有する構造物を形成するように、前記構造物の型枠に組成材料を流し込む工程と、を備えたことを特徴としている。
【００５４】
したがって、構造物の施工後において、欠陥検査のための模擬欠陥を設置する必要がなく、欠陥検査の際の作業効率を向上させることができる。また、模擬欠陥を検出可能と判断することにより、当該模擬欠陥と同一の深さに存在する被検査体における実際の欠陥が検出可能であると容易に判断することができる。
【００５５】
（２１）この発明にかかる構造物は、表面に対して垂直な方向に所定の厚みを有する構造物であって、前記構造物の所定の面に模擬欠陥を有する標準片を備えたことを特徴としている。
【００５６】
したがって、検査時に欠陥検査のための標準片を設置する必要がなく、欠陥検査の際の作業効率を向上させることができる。
【００５７】
（２２）この発明にかかる構造物は、表面に対して垂直な方向に所定の厚みを有する構造物であって、前記構造物の内部に欠陥検査のための模擬欠陥を備えたことを特徴としている。
【００５８】
したがって、検査時に欠陥検査のための模擬欠陥を設置する必要がなく、欠陥検査の際の作業効率を向上させることができる。
【００５９】
（２３）この発明にかかる画像表示物においては、所定の厚みを有する被検査体の表面温度を計測して、この計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて生成した画像と、前記被検査体と熱的に結合しており模擬欠陥を有する標準片の表面温度を計測して、この計測領域の各単位領域における表面温度に基づいて生成した画像とを同一面上に表示したことを特徴としている。
【００６０】
したがって、欠陥検査を行う検査者は、標準片についての画像と被検査体についての画像を同一画面上において見ることができ、両方の画像を比較することのより容易に欠陥を確認することができる。
【００６１】
（２４）この発明にかかる標準片は、被検査体と熱的に結合して当該被検査体における欠陥検査を行うための標準片であって、内部に模擬欠陥を備え、表面からの深さが異なる少なくとも２以上の深さ方向測定点の温度を取得することのできる測温素子を備えたことを特徴としている。
【００６２】
したがって、測温素子により標準片の内部温度を測定し、当該標準片における熱の流れを把握することができ、これに基づいて標準片の模擬欠陥の検出結果を保証することができる。例えば、標準片の内部で熱の流れが生じていれば、これに比例して模擬欠陥の検出可能性は高くなる。この原理を利用することにより、模擬欠陥を有する標準片における検出有効深度を求めることができる。これにより、より確実に検査結果の信頼性を保証することができる。
【００６３】
この発明において、「検出可能」とは、実質的に検査データが得られることを含む概念である。
【００６４】
「熱的に結合」とは、２つの物質間において、一方の物質から他方の物質に熱が伝わることのできる状態にあることをいう。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施形態について図面を参照して説明する。
【００６６】
１．第１の実施形態
１−１．実施形態の概要
赤外線サーモグラフィーを用いて、トンネルや高架橋などに代表されるコンクリート構造物の被検査体の欠陥検査を行う場合、欠陥部位と健全部位の赤外線強度のコントラスト差（温度差）に基づいて内部欠陥の検出を行う。
【００６７】
しかしながら、欠陥検査において前記コントラスト差が表れなかった場合、その結果の有効性が定かではない。すなわち、はじめから被検査体には欠陥が存在しなかったのか、もしくは、欠陥が存在していたにもかかわらず、その欠陥が検出可能範囲よりも深い位置にあるために、検出することができなかったのかは不明である。
【００６８】
そこで、本実施形態では、被検査体と一体化することにより熱的に結合された模擬欠陥を有する標準片を用意し、この標準片の模擬欠陥を赤外線サーモグラフィーを用いて検査することにより、被検査体における内部欠陥が検査可能か否かを判断することとした。
【００６９】
これにより、欠陥検査を行う前段階において検査環境の評価を行うとともに、赤外線サーモグラフィーによって得られた検査結果の信頼性を保証することができる。
【００７０】
本実施形態においては、日射等の自然環境によって被検査体に熱を与えるパッシブ・サーモグラフィー法を前提として説明する。
【００７１】
１−２．欠陥検査システムの機能ブロック図
図２に、本発明を実現する欠陥検査システムの概略構成を機能ブロック図で示す。この図において、欠陥検査装置２０は、表面温度計測器２１が計測した標準片または被検査体の表面温度の計測データを記録するデータ記録手段２２と、データ記録手段２２に記録された標準片の計測データを読み出して、これに基づく所定の処理を行い内部欠陥の有無を判断する欠陥判断手段２３と、欠陥判断手段２３が判断した結果に基づいて、前記被検査体の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定する検出可能範囲決定手段２４と、検出可能範囲決定手段２４において決定された検出可能範囲の表示を行う検出可能範囲表示手段２５と、を備えている。
【００７２】
１−３．欠陥検査システムの装置の構成
図３に、前記欠陥検査システムを実現する装置の具体的な構成図を示す。被検査体であるコンクリート構造物３０の表面には、図１において示した標準片１が埋設されている。
【００７３】
赤外線カメラ３５は、コンクリート構造物３０に対向して設置されるとともに、コンピュータ装置３６に接続されており、標準片１またはコンクリート構造物３０の表面温度を計測し、この計測データを、表面温度データとしてコンピュータ装置３６に出力する。
【００７４】
表面温度データの出力を受けて、コンピュータ装置３６は、データ記録手段２２によって計測データを記録し、欠陥判断手段２３によって標準片１における内部欠陥の有無を判断する。さらに、検出可能範囲決定手段２４によってコンクリート構造物３０の深さ方向のいずれの範囲内の欠陥まで検出可能かを示す検出可能範囲を決定し、検出可能範囲表示手段２５によって、この検出可能範囲を表示する。
【００７５】
すなわち、図２における欠陥検査装置２０は、コンピュータ装置３６によって実現され、表面温度計測器２１は、赤外線カメラ３５によって実現される。
【００７６】
１−４．コンピュータ装置のハードウェア構成図
図４に、コンピュータ装置３６のハードウェア構成図を示す。この装置は、ＣＰＵ４０、メモリ４１、ディスプレイ４３、ハードディスク４５（記憶装置）、キーボード／マウス４７および通信回路４９を備えている。
【００７７】
通信回路４９は、他の装置との通信を行うための回路である。ハードディスク４５には、データ記録手段２２、欠陥判断手段２３、検出可能範囲決定手段２４および検出可能範囲表示手段２５を実現するためのプログラム等が記録されている。
【００７８】
１−５．標準片の設置
本発明は、被検査体と一体化することにより熱的に結合された標準片を用い、被検査体の内部における熱流と同様の熱流が標準片の内部において生じることに基づいて、当該標準片の模擬欠陥の検出結果から被検査体における欠陥の検出の可能性を推測するものである。
【００７９】
図１に、模擬欠陥を有する標準片の一例を示す。図１Ｂは、前記標準片１の正面図であり、図１Ａは、その左側面図である。標準片１は、例えばアクリル樹脂で形成されており、その大きさは、縦２００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ２０ｍｍ程度である。
【００８０】
また、標準片の内部の模擬欠陥は、例えば厚さ１ｍｍ程度の空気層で形成され、その直径は約３０ｍｍ程度である。図１では、３つの模擬欠陥１１、１２、１３が、表面からの深さが異なる位置にそれぞれ埋設されている。例えば、模擬欠陥１１、１２、１３における表面からの深さは、それぞれ６．７ｍｍ、１０．０ｍｍ、１６．７ｍｍである。
【００８１】
図５は、本実施形態において、欠陥検査を行うコンクリート構造物３０の一例を示す図である。図５Ｂは、赤外線カメラ３５に対向して設置されるコンクリート構造物３０の正面図であり、図５Ａは、この場合におけるコンクリート構造物３０の上面図である。
【００８２】
例えば、図５Ｂにおいては、コンクリート構造物３０の表面に標準片１が貼り付けられて設置されている。また、コンクリート構造物３０は、例えばポリエチレンシート等で形成された複数の内部欠陥５１〜５９を有している。
【００８３】
図５Ａに示すように、内部欠陥５１〜５４は、コンクリート構造物３０の表面からの深さが２０ｍｍの位置に設置され、内部欠陥５５〜５８は、その深さが３０ｍｍの位置に設置され、内部欠陥５９は、その深さが５０ｍｍの位置に設置される。なお、これらの内部欠陥は、本実施形態を説明するために人為的に形成したものである。
【００８４】
実際の欠陥を検出する場合には、コンクリート構造物３０の日射条件、境界条件、部材厚などの異なる部位毎にそれぞれ標準片を設置して、欠陥検査を行うのが望ましい。
【００８５】
コンクリート構造物３０と標準片１を一体化して熱的に結合させるため、コンクリート構造物３０と標準片１との接着には、これらの熱伝導に影響を与えないような接着剤を用いるのが望ましい。例えば、速硬性セメントペースト等がこれに該当する。標準片１の設置後は、ある程度時間をおいてから欠陥検査を行うのが望ましい。接着剤の発熱による熱流への影響を除去するためである。
【００８６】
また、コンクリート構造物３０の表面と標準片１の表面とが同一面となるように標準片１を設置し、赤外線カメラ３５に対向する標準片１の表面には、セメントペーストを薄く塗布しておくのが望ましい。これにより、標準片１の表面熱伝導率をコンクリート構造物３０に近づけることができ、検査精度を向上させることができる。
【００８７】
１−６．欠陥検査装置におけるフローチャート
図６に、欠陥検査装置２０であるコンピュータ装置３６において行われる処理のフローチャートを示す。
【００８８】
１−６−１．表面温度の測定開始
コンピュータ装置３６のＣＰＵ４０は、接続されている赤外線カメラ３５に対して測定開始信号を送出する（ステップＳ６０１、図６）。この信号を受けて赤外線カメラ３５は、標準片１を含むコンクリート構造物３０の表面温度の測定を開始する。なお、コンピュータ装置３６から赤外線カメラ３５に対して測定開始信号を送出できない場合は、手動で赤外線カメラ３５を操作して測定を開始すればよい。
【００８９】
図５ａに、このとき赤外線カメラ３５が計測する表面温度データの概念図を示す。赤外線カメラ３５は、計測領域であるコンクリート構造物３０の表面を所定の大きさに分割し、各単位領域毎の表面温度データθｉ（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）を計測する。例えば、単位領域５０１の表面温度データθ１　、単位領域５０２の表面温度データθ２　、単位領域５０３の表面温度データθ３　・・・、が順次計測される。
【００９０】
なお、前記単位領域の表面積は、使用する赤外線カメラの空間分解能によって定まり、単位領域を小さくとればとるほど精度の高い欠陥検査を行うことができる。
【００９１】
１−６−２．表面温度データの取得
コンピュータ装置３６のＣＰＵ４０は、赤外線カメラ３５が計測した標準片１を含むコンクリート構造物３０の表面温度データを取得する（ステップＳ６０３、図６）。また、取得された表面温度データは、メモリ４１またはハードディスク４５に記録される。
【００９２】
１−６−３．赤外線画像の表示
ＣＰＵ４０は、メモリ４１またはハードディスク４５に記録された表面温度データに基づいて赤外線画像を生成し、これをディスプレイ４３上に表示する（ステップＳ６０５）。なお、図７に、このときＣＰＵ４０によって行われる赤外線画像の表示処理のフローチャートの例を示す。
【００９３】
ＣＰＵ４０は、メモリ４１またはハードディスク４５に記録されている各単位領域毎の表面温度データθｉ（ｉ＝１，２，・・・Ｎ）を呼び出す（ステップＳ７０１）。さらに、呼び出した表面温度データθｉに基づいて、単位領域ｉにおける表面温度画像色を決定する（ステップＳ７０３）。また、決定された表面温度画像色はメモリ４１に記録される（ステップＳ７０５）。
【００９４】
次に、ＣＰＵ４０は、ｉに１を増分した後（ステップＳ７０７）、全領域について処理を行ったか否かを判断し、未処理の領域がなくなるまで（ｉ＝Ｎまで）上記の処理（ステップＳ７０１〜Ｓ７０７）を繰り返す（ステップＳ７０９、Ｎｏ）。
【００９５】
全領域についての処理が終了すると（ステップＳ７０９、Ｙｅｓ）、ステップＳ７０５においてメモリに記録した表面温度画像色に基づいて、全領域の赤外線画像をディスプレイ４３に表示する（ステップＳ７１１）。
【００９６】
図１０に、このときディスプレイ４３に表示される赤外線画像の一例を示す。
【００９７】
図１０においては、鮮明なコントラスト差またはやや鮮明なコントラスト差によって、コンクリート構造物３０に複数の欠陥が存在していることが確認できる。
【００９８】
１−６−４．標準片の認識
ＣＰＵ４０は、生成した前記赤外線画像に基づいて、標準片１およびこれに含まれる模擬欠陥の位置を認識する（ステップＳ６０７）。
【００９９】
標準片１の認識は、標準片１の原点に予め設けられた赤外線マーカーの位置に基づいて行われる。赤外線マーカーとは、図１に示す標準片１の角部１０に設けられており、入射してきた赤外線を反射させるものである。例えば、図１０に示す赤外線画像上では、赤外線マーカー１０５が表示されている。
【０１００】
ＣＰＵ４０は、赤外線マーカーが反射した赤外線にかかる表面温度データおよびこれに基づいて生成した赤外線画像に基づいて標準片１の原点の位置を認識すると、ハードディスク４５に記録されている標準片１における模擬欠陥の情報を取得して当該模擬欠陥の位置を認識する。
【０１０１】
図９Ａに、標準片１における模擬欠陥の情報の一例を示す。図９Ａに示すように、各模擬欠陥１１〜１３の原点（角部１０）からの座標位置（Ｘ−Ｙ座標）と表面からの深度ｄが記録されている。例えば、模擬欠陥１１は、Ｘ座標が４０−６０ｍｍ、Ｙ座標が１４０−１６０ｍｍに位置しており、表面からの深度ｄは６．７ｍｍと記録されている。
【０１０２】
次に、ＣＰＵ４０は、標準片１における模擬欠陥１１〜１３について、識別可能か否かの判定を行う。すなわち、認識している模擬欠陥１１〜１３の位置に該当する表面温度画像色が、その他の領域と区別できるほどのコントラスト差で表示されているか否かの判定を行い、その結果をハードディスク４５に記録する。
【０１０３】
図９Ｂに、このとき記録される欠陥部位の情報の一例を示す。この欠陥部位の情報においては、模擬欠陥１１〜１３に対する判定結果（○（判定可能）または×（判定不可能））が記録される。
【０１０４】
このように、標準片１における既知の模擬欠陥を識別できるか否かを判定することで、検査環境の評価を行うことができるとともに、検査結果の信頼性を保証することができる。
【０１０５】
なお、上記においては、模擬欠陥の判定をＣＰＵ４０によって行うようにしているが、検査者が模擬欠陥１１〜１３の赤外線画像に基づいて判定し、その結果を欠陥検査装置２０に入力してもよい。
【０１０６】
また、標準片１におけるすべての角部に赤外線マーカーを付けて測定すると、ＣＰＵ４０は、標準片の形状を認識することができるので、図１０に示すように標準片１の外枠１０１を表示させることができる。これにより、標準片と被検査体であるコンクリート構造物３０を区別して確認することができ、視認性がより向上する。
【０１０７】
さらに、上記では、赤外線マーカーを用いてＣＰＵ４０に標準片１を認識させているが、検査者に標準片１の位置を入力させるようにしてもよい。例えば、図１０の赤外線画像上において、標準片の位置をマウス等で示して認識させてもよい。
【０１０８】
１−６−５．検出可能範囲の決定
欠陥部位の判定結果に基づいて、コンピュータ装置３６のＣＰＵ４０は、当該コンクリート構造物における内部欠陥の検出可能範囲を決定する（ステップＳ６０９、図６）。
【０１０９】
図８に、前記検出可能範囲を決定する場合のフローチャートを示す。まず、ＣＰＵ４０は、この処理に用いる変数ｉ、ＩおよびＤｅを初期化する（ステップＳ８０１）。ここで、ｉは欠陥深度の浅い順に付した模擬欠陥の番号、Ｉは模擬欠陥の個数、Ｄｅは検出可能範囲を表している。
【０１１０】
ＣＰＵ４０は、ｉがＩ以下であれば（ステップＳ８０３、Ｎｏ）、図９Ａに示す模擬欠陥の情報にアクセスして、模擬欠陥ｉの深度ｄを呼び出す（ステップＳ８０５）。
【０１１１】
次に、ＣＰＵ４０は、上記の処理において判定した結果である欠陥部位の情報（図９Ｂ）をハードディスク４５から呼び出す（ステップＳ８０７）。そして、前記模擬欠陥ｉにかかる判定結果が判定可能（○）である場合には（ステップＳ８０９、Ｙｅｓ）、前記深度ｄに基づいて検出可能範囲Ｄｅを算出する（ステップＳ８１１）。
【０１１２】
ここで、検出可能範囲Ｄｅは、標準片１ならびに被検査体であるコンクリート構造物３０の熱の伝わりやすさを表す特性値、および前記深度ｄ等によって定めることができる。すなわち、被検査体であるコンクリート構造物３０における検出可能範囲Ｄｅは、標準片１に用いる材料の熱伝導率とコンクリート構造物３０の熱伝導率との比率、および標準片における判定可能な深度ｄによって定めることができる。
【０１１３】
例えば、図９Ｂに示す欠陥部位の情報において、模擬欠陥１１の判定結果は「○（判定可能）」とされており、その深度ｄは６．７ｍｍである。また、標準片１は、上述したようにアクリル樹脂で形成されており、その熱伝導率はコンクリートの約１／３である。したがって、検出可能範囲Ｄｅは、Ｄｅ＝６．７（ｄ）に３（アクリルとコンクリートの熱伝導率の比に基づく値）を乗じて算出することができ、その結果、検出可能範囲Ｄｅは約２０ｍｍとなる。
【０１１４】
なお、上記は、標準片１に用いる材料の熱伝導率がコンクリート構造物３０の１／Ｋ倍である場合、標準片として最低限必要な厚みｈは、コンクリート構造物３０の検査範囲における表面からの厚さをＨとすると、「ｈ＝Ｈ／Ｋ」の式で表されることに基づいている。したがって、標準片として使用する材料と被検査体の材料の熱伝導率を変更すれば、他の材料で構成されるものであっても本発明を適用して欠陥検査を行うことができる。
【０１１５】
ＣＰＵ４０は、検出可能範囲Ｄｅを算出すると、ｉに１を増分し（ステップＳ８１３）、ステップＳ８０３に戻って上記同様の処理を繰り返す。そして、模擬欠陥ｉが判定可能であるときは、その深度ｄに基づいて検出可能範囲Ｄｅを算出して更新する。
【０１１６】
模擬欠陥の番号ｉが模擬欠陥の個数Ｉより大きくなった場合（ステップＳ８０３、Ｙｅｓ）または、模擬欠陥ｉの判定結果が判定可能でない場合（ステップＳ８０９、Ｎｏ）には、上記処理を終了する。
【０１１７】
模擬欠陥１１〜１３の判定結果とその深度ｄにより、この例におけるコンクリート構造物３０の検出可能範囲Ｄｅは「０ｍｍ〜３０ｍｍ」と決定することができる。
【０１１８】
１−６−６．検出可能範囲の出力表示
検出可能範囲を決定したＣＰＵ４０は、赤外線カメラ３５で計測した標準片１の画像とともに、決定した検出可能範囲Ｄｅをディスプレイ４３に出力表示する（ステップＳ６１１、図６）。
【０１１９】
図１１に、この場合にコンピュータ装置３６のディスプレイ４３に表示される欠陥検査結果画面１１０を示す。欠陥検査結果画面１１０においては、標準片１を含むコンクリート構造物３０の赤外線画像とともに、このコンクリート構造物３０における検出可能範囲１１１が表示される。
【０１２０】
例えば、図１１に示すように、「検出可能範囲：０ｍｍ〜３０ｍｍ」のように表示されている。なお、模擬欠陥が検出できない場合には、「検出可能範囲：０ｍｍ」と表示するか、または「検査することはできません。」と表示するようにしてもよい。
【０１２１】
１−６−７．欠陥部位の判定
ＣＰＵ４０は、検出した標準片１における模擬欠陥の情報に基づいて、コンクリート構造物３０における内部欠陥の欠陥部位の判定を行う。
【０１２２】
具体的には、上記において認識した模擬欠陥のうち検出可能であると判断した模擬欠陥の赤外線画像色と、コンクリート構造物３０における表面領域の赤外線画像色とを比較して、内部欠陥が存在しているか否かを評価する。
【０１２３】
例えば、本実施形態においては、ＣＰＵ４０は模擬欠陥１１〜１３を認識しており、このうち模擬欠陥１１および１２を判定可能であるとしている。すなわち、模擬欠陥１１および１２が代表することのできる深度において、コンクリート構造物３０の内部欠陥が検出可能である。
【０１２４】
図１１の欠陥検査結果画面１１０においては、模擬欠陥画像１１１１と検出画像１１５１〜１１５３とが同様のコントラスト差で現れており、赤外線画像色が一致している。これにより、検出画像１１５１〜１１５３は、深度２０の内部欠陥であると評価することができる。
【０１２５】
したがって、図１１の欠陥検査結果画面１１０に示すように、評価した内部欠陥の近傍にその推定深度を表示することができる。例えば、検出画像１１５１（内部欠陥５１）の近傍には、その推定深度「２０」が表示されている。
【０１２６】
なお、図５に示すコンクリート構造物３０と、図１１に示す欠陥検査画面１１０を比較すると、図５の深さ２０ｍｍの位置にある内部欠陥５１〜５３、および深さ３０ｍｍの位置にある内部欠陥５５〜５７は、図１１の欠陥検査画面１１０において鮮明なコントラスト差として現れている。
【０１２７】
また、内部欠陥５４および５８がコントラスト差として現れていないのは、その表面積が、当該欠陥検査装置システムにおいて検出できるほどの大きさではないためであると考えられる。
【０１２８】
このように、標準片１における模擬欠陥の検査結果から被検査体における検出可能範囲を定量化することにより、検出可能範囲を明らかにして被検査体の欠陥検査を行うことができ、検出可能範囲において検査結果の保証をすることができる。これにより、検査者の主観や経験等に頼らず、検査の有効性を定量的に判断して欠陥検査を行うことができる。
【０１２９】
上記では、ＣＰＵ４０が、標準片１における模擬欠陥の赤外線画像と当該コンクリート構造物３０における内部欠陥の赤外線画像とを比較することによって、前記コンクリート構造物３０における内部欠陥を評価するようにしているが、検査者が目視することにより、前記内部欠陥を評価してもよい。
【０１３０】
また、前記欠陥検査結果画面１１０においては、標準片１が十分目視できる大きさで表示されているが、検査領域が広く標準片１を鮮明に表示できない場合には、同一画面上で標準片１の赤外線画像のみを別画面で拡大表示してもよい。
【０１３１】
２．第２の実施形態
上記実施形態においては、日射を利用したパッシブ・サーモグラフィー法を前提にして説明しているが、本発明は、ヒーター等で強制加熱を行うアクティブ・サーモグラフィー法であっても適用可能である。また、アクティブ・サーモグラフィー法において、被検査体に周期的な熱負荷を与えることによって欠陥の検出を行う方法にも適用可能である。以下に、この方法の例を示す。
【０１３２】
２−１．実施形態の概要
被検査体や標準片に一定周期で変動する熱負荷を与えると、これら被検査体等の内部には波動状の熱移動が生じ、被検査体の表面温度が一定の周期・振幅で変動する。もし、被検査体等の内部に欠陥が存在すれば、波動状に変動する表面温度分布にも欠陥の影響が現れる。
【０１３３】
本実施形態においては、アクティブ・サーモグラフィー法を利用して欠陥検査を行う場合に、所定の加熱周期の熱波動を与えたときの標準片および被検査体の表面温度を時系列で計測し、この計測データと所定の波形との相関処理を行うことにより欠陥部位を見いだす方法について説明する。
【０１３４】
例えば、前記相関処理は、表面温度変動の計測データと与えた熱負荷と同周期の参照波形とを同期させることによって行い、各単位領域における参照波形との位相の遅れ値の差（位相差）を相関データとして出力する。すなわち、位相差が生じている単位領域が、内部欠陥の存在する部位を表している。したがって、前記相関データを視覚的に認識しやすい画像データに変換し、内部欠陥の存在する部位を画像データ上にコントラスト差として表示させつつ、検出可能範囲において信頼性を保証できる欠陥検査を行うことができる。
【０１３５】
２−２．欠陥検査システムの概要
図１２に、本実施形態にかかる欠陥検査システムの概略構成を機能ブロック図で示す。この図において、欠陥検査装置１２０は、加熱装置１２７に対して加熱・加熱停止を制御する加熱制御手段１２３と、加熱制御手段１２３から加熱終了信号を受けて、表面温度計測器１２８が計測した被検査体または標準片の表面温度の計測データを入力して記録するデータ記録手段１２４と、データ記録手段が記録した標準片の表面温度の計測データに基づいて、標準片における模擬欠陥を判断する欠陥判断手段１２５と、欠陥判断手段１２５が判断した判断結果に基づいて被検査体における欠陥の検出可能範囲を決定する検出可能範囲決定手段１２１と、検出可能範囲決定手段１２１において決定された検出可能範囲を受けて、これらの表示を行う検出可能範囲表示手段１２２と、を備えている。
【０１３６】
２−３．欠陥検査システムの装置の構成
図１３に、前記欠陥検査システムを実現する装置の構成図を示す。このシステムは、図３で示した欠陥検査システムに、ヒーター１５１、リレー装置１５２、および信号発生装置１５３を加えたものである。
【０１３７】
なお、ヒーター１５１は、被検査体に熱負荷を与えるためのものである。リレー装置１５２は、ヒーター１５１から被検査体に対して均質な熱負荷を出力させるためのものである。信号発生装置１５３は、リレー装置を制御するための信号を発生させるものであって、コンピュータ装置３６に接続されている。コンピュータ３６は、加熱開始命令または加熱停止命令を前記信号発生装置に与えることによって、欠陥検査システムにおける加熱制御を行う。
【０１３８】
なお、コンピュータ装置のハードウェア構成図は、図４に示した第１の実施形態の場合と同様である。
【０１３９】
２−４．加熱期間の決定方法
計測領域の各単位領域における計測データと参照波形との位相差は、加熱期間と欠陥の存在する深さによって変化するものであると実験的に証明できる。
【０１４０】
このような実験結果から考察した、加熱期間と欠陥深さの関係テーブルの例を図１４に示す。図１４Ａは、アクリルで形成された標準片における加熱期間と欠陥深さの関係テーブルであり、図１４Ｂは、コンクリート構造物における加熱期間と欠陥深さの関係テーブルである。
【０１４１】
図１４ＡまたはＢに示すように、各欠陥深さ毎において位相差が最も大きくなるときの加熱期間が、欠陥を検出するための最適な加熱期間であると考えられる。
【０１４２】
例えば、図１４Ｂの欠陥深さ「１０ｍｍ」のときの最大位相差は「２．０°」であることより、この欠陥深さを検査する時の最適な加熱期間は、「１０分」である。
【０１４３】
したがって、当該関係テーブルを使用することにより、標準片または被検査体において検査を行う欠陥深さに応じて、最適な加熱期間を設定することができる。これにより、計測回数の低減を図ることができ検査効率の向上させることができる。
【０１４４】
２−５．欠陥検査装置におけるフローチャート
図１５に、本実施形態の欠陥検査装置１２０におけるフローチャートを示す。
【０１４５】
まず、欠陥検査装置１２０であるコンピュータ装置３６において、最大の加熱周期を決定するため、検出する欠陥の最大深さを決定する（ステップＳ１７０１）。なお、このとき決定する最大深さは、例えば標準片１における模擬欠陥の最大深度（図１Ａの模擬欠陥１３より１６．７ｍｍ）とすればよい。したがって、図１４Ａの関係テーブルにより、最大の加熱周期は５０分と決定することができる。なお、図１４Ｂに示すコンクリート構造物３０で検査を行いたい欠陥深さから加熱周期を決定してもよい。
【０１４６】
次に、要求される検査効率に基づいて、計測する回数および加熱条件の範囲を入力する（ステップＳ１７０２）。ここで加熱条件とは、コンクリート構造物３０に熱負荷を与える時間およびその繰り返し回数を与えるものである。なお、振幅は一定値とし、デューティサイクルは５０％としている。
【０１４７】
例えば、図１に示した標準片１の模擬欠陥１１〜１３を検査する場合は、それぞれの模擬欠陥が最もよく現れると思われる加熱周期を加熱条件の１つとして入力することができる。したがって、図１４Ａの関係テーブルより、最適な加熱周期は、「２０分」「３０分」「５０分」の３種類である。なお、この加熱条件の範囲は、前記最大深度に応じてＣＰＵ４０が自動的に判断するようにしてもよい。
【０１４８】
欠陥検査装置１２０において、コンピュータ装置３６のＣＰＵ４０は、信号発生装置１５３に対して、前記加熱条件を出力する（ステップＳ１７０３）。この加熱条件は、ＣＰＵ４０によって信号発生装置１５３に与えられた後、波形信号に変換されてリレー装置１５２に出力される。リレー装置１５２は、入力した波形信号に基づいてヒーター１５１を作動させる。これにより、所定の加熱条件で標準片１を含むコンクリート構造物３０に熱負荷を与えることができる。
【０１４９】
所定の加熱条件で加熱・加熱停止を行いつつ、赤外線カメラ３５を用いて、特に加熱停止期間における標準片１およびコンクリート構造物３０の表面温度を計測する。この計測データは、接続されたコンピュータ装置３６に出力され、ハードディスク４５等に記録される（ステップＳ１７０４）。この計測処理を所定時間毎に繰り返すことにより、加熱停止期間における、計測時刻毎の表面温度の計測データを取得する。なお、計測データは、標準片１およびコンクリート構造物３０における測定領域の各単位領域毎の表面温度データである。
【０１５０】
所定の繰り返し回数において上記の処理を行った後、計測を終了し、設定された範囲において加熱期間（加熱条件の１つ）を変更して（ステップＳ１７１０）、ステップＳ１７０３から同様の処理を繰り返す（ステップＳ１７０５，ＮＯ）。なお、本実施形態においては、加熱・加熱停止を行う繰り返し回数を１回としている。
【０１５１】
設定された範囲の加熱条件での計測を終了すると（ステップＳ１７０５，ＹＥＳ）、ＣＰＵ４０は、計測した各加熱期間において、計測データの解析処理を行う（ステップＳ１７０６）。
【０１５２】
２−５−１．計測データの解析処理
図１６は、計測データの解析処理におけるフローチャートである。ここで、標準片１を含むコンクリート構造物３０における測定領域の各単位領域毎の表面温度データをＫで表し、時刻ｔ、単位領域ｉにおける温度をＫｔｉとする。ＣＰＵ４０は、このＫｔｉを各領域毎にハードディスク４５から呼び出し、メモリ４１に記憶する（ステップＳ１８０１）。
【０１５３】
ＣＰＵ４０は、時刻ｔにおける参照波形Ｒｔをハードディスク４５から呼び出す（ステップＳ１８０２）。なお、前記参照波形Ｒｔは、コンクリート構造物３０に与えられた熱負荷と同じ周期をもつアナログ信号である。
【０１５４】
ＣＰＵ４０は、時刻ｔ、領域ｉにおける参照波形Ｒｔとの位相差Ｐｔｉを算出する（ステップＳ１８０３）。以下に、位相差Ｐｔｉの算出過程を示す。
【０１５５】
ＣＰＵ４０は、前記参照波形Ｒｔを方形波に変換した後、同じ周波数をもつｓｉｎ波およびｃｏｓ波のデジタルデータＳｉｎ（ｔ）およびＣｏｓ（ｔ）を生成する。
【０１５６】
次に、時刻ｔ、単位領域ｉにおける温度Ｋｔｉによって決定されるデジタル信号Ｖ（ｔ）と、参照波形Ｓｉｎ（ｔ）およびＣｏｓ（ｔ）の間で、次式の演算処理を行う。
【０１５７】
【数１】
ただし、ΔＶｓｉｎは参照波形に同期する赤外線強度の変動振幅を表し、ΔＶｃｏｓは、参照波形と９０度位相がずれたｃｏｓ波に同期する赤外線強度の変動振幅を表す。なお，Ｎは信号処理における取り込みフレーム数である。
【０１５８】
表面温度変動が、変動熱負荷の位相と完全に一致している場合には、ΔＶｃｏｓは０となる。熱拡散などの影響により、表面温度変動が、変動熱負荷の位相からずれる場合には、ΔＶｃｏｓの成分が表れる。この場合には、次式により温度変動振幅の絶対値ΔＶおよび位相遅れθを求めることができる。
【０１５９】
【数２】
ここで、求めたθを、時刻ｔ、単位領域ｉにおける参照波形Ｒｔとの位相差Ｐｔｉと定義する。
【０１６０】
ＣＰＵ４０は、次の単位領域における位相差を求めるため、ｉに１を加算してｉ＋１とする（ステップＳ１８０４）。さらに、ｉが全領域数Ｉを越えるまで（ステップＳ１８０５，ＹＥＳ）、ステップＳ１８０１〜１８０４の処理を繰り返し位相差Ｐｔｉを求める（ステップＳ１８０５，ＮＯ）。
【０１６１】
次に、ＣＰＵ４０は、時刻ｔにΔｔを加算して時刻をｔ＋Δｔとし（ステップＳ１８０６）、所定の解析時間Ｔを越えるまで（ステップＳ１８０７，ＹＥＳ）、ステップＳ１８０１〜１８０６を繰り返す（ステップＳ１８０７，ＮＯ）。
【０１６２】
このように、位相差Ｐｔｉを求める信号処理が、赤外線カメラ３５内の赤外線センサの各ピクセル毎つまり全領域数Ｉ回行われる。さらに、全領域についての処理が、赤外線カメラ３５が計測した取り込みフレーム数Ｎ回行われる。
【０１６３】
２−５−２．欠陥部位の判定
各加熱期間における計測データの解析処理を終えたＣＰＵ４０は、時刻Ｔにおける位相差ＰＴｉを各領域について呼び出し、これに基づいて欠陥の有無を判断する。
【０１６４】
まず、ＣＰＵ４０は、標準片１における模擬欠陥１１〜１３の解析結果に基づいて検出可能範囲を決定する（ステップＳ１７１１、図１５）。なお、標準片１における模擬欠陥の情報（図９）は、予め設定されているものとし、ＣＰＵ４０は、標準片１における模擬欠陥１１〜１３の座標位置およびその深度のデータにアクセスできるものとする。
【０１６５】
ＣＰＵ４０は、模擬欠陥１１〜１３の領域の位相差を示す相関データに基づいて、加熱期間と欠陥深さの関係を示した関係テーブル１４０（図１４Ａ）を参照し、模擬欠陥の深さを推定する。なお、前記関係テーブル１４０のデータは、図１５に示す関係テーブルデータベース１７０に格納されている。この推定結果と図９Ａにより得られる実際の深度ｄとを比較することにより、標準片１における模擬欠陥が検出可能であるか否かを判断する。
【０１６６】
例えば、標準片１の模擬欠陥１３の存在する赤外線画像の領域の位相差が「１．０°」であるとき、標準片１における「１６．７ｍｍ」までの深さの欠陥が検出可能であると推定する。一方、図９Ａにおいては、模擬欠陥１３の深度ｄは「１６．７ｍｍ」とされており、推測値と実際値が一致するので、この深度までの欠陥は検出可能であると決定することができる。
【０１６７】
これにより、第１の実施形態と同様に、模擬欠陥１３が代表する被検査体であるコンクリート構造物３０における検出可能範囲を確定することができ、その範囲は、「１６．７ｍｍ」に３（アクリルとコンクリートの熱伝導率の比による値）を乗じて「５０ｍｍ」となる。
【０１６８】
次に、ＣＰＵ４０は、被検査体であるコンクリート構造物３０における欠陥であると判断した領域の位相差を示す相関データに基づいて、当該欠陥の存在する深さを判定する（ステップＳ１７０７）。すなわち、各領域の位相差と、加熱期間と欠陥深さの関係を示した関係テーブル１４３（図１４Ｂ）とを参照して、欠陥を示していると判断した領域の深さを判定する。なお、前記関係テーブル１４３のデータは、図１５に示す関係テーブルデータベース１７０に格納されている。
【０１６９】
次に、ＣＰＵ４０は、計測領域全体の画像データを生成し（ステップＳ１７０８）、ディスプレイ４３に出力する（ステップＳ１７０９）。
【０１７０】
このときにディスプレイ４３に出力される欠陥検査画面１７１の例を図１７に示す。欠陥検査画面１７１では、図５において示したコンクリート構造物３０の深さが異なる内部欠陥におけるすべての深度の内部欠陥が、その深度を示す数値とともに表示されている。例えば、内部欠陥５１〜５３（図５）に対応する検出画像の近傍には「２０ｍｍ」、内部欠陥５５〜５７に対応する検出画像の近傍には「３０ｍｍ」、内部欠陥５９に対応する検出画像の近傍には「５０ｍｍ」が表示されている。
【０１７１】
なお、画面左付近の標準片１において、コンクリート構造物３０の深度２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍを代表する模擬欠陥１１〜１３（図１）の赤外線画像も表示され、画面下方には検出可能範囲が「０ｍｍ〜５０ｍｍ」であると表示されている。
【０１７２】
これにより、欠陥部位における定量的な情報を画像データとして表示させるとともに、検出可能範囲において検査結果の信頼性を保証することができる。したがって、欠陥検査における検査結果の確認が容易となり、特別な判断知識を有していない者であっても内部欠陥を見いだすことができ、信頼性が保証された検査結果を得ることができる。
【０１７３】
なお、図１７においては、欠陥部位の赤外線画像にその深度を重ねて表示しているが、欠陥部位の厚みを算出し欠陥部位を三次元形状で表示してもよい。これにより、より詳細な欠陥に関する情報を取得することができる。
【０１７４】
３．その他の実施形態
上記実施形態においては、被検査体としてコンクリート材料を使用しているが、例えば、ＣＦＲＰなどの低熱伝導性材料から構成された複合材料における欠陥検査にも本発明は適用可能である。
【０１７５】
また、ある程度の厚みを有しており内部温度に熱の流れが生じる被検査体であれば、複数の層から構成されているような構造物の欠陥検出にも本発明は適用可能である。例えば、表面がタイルやモルタル等で覆われているような構造物における、その接合面の欠陥検査についても適用可能である。さらに、コンクリート構造物の耐震補強のために設置される鉄板やこれにかかる充填材の欠陥検査についても適用可能である。
【０１７６】
上記実施形態においては、標準片をアクリル樹脂で形成しているが、被検査体と同質の材料、あるいはそれよりも熱が伝わりにくい材料であれば、他の材料で形成してもよい。例えば、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのプラスチック類、天然ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ポリウレタンゴムなどのゴム類、または吸水性のゲルや内部に水を含んだマイクロカプセルを充填した複合材料であって水の熱特性に近いものであってもよい。また、標準片における模擬欠陥としては、上記空気層以外に、標準片を構成する材料に比べて熱伝導率が十分に小さい材料（断熱材）を用いてもよい。
【０１７７】
上記実施形態においては、標準片を被検査体であるコンクリート構造物に貼り付けることによって一体化し熱的に結合させたが、コンクリート構造物などの被検査体を施工する際に、標準片を同時に設置しておいてもよい。また、被検査体と熱特性が異なる材料で形成された標準片を用いない場合は、模擬欠陥のみを被検査体に施工すればよい。これにより、検査時において標準片を設置する必要がなく検査効率が向上する。また、同時に模擬欠陥の検出精度も向上する。
【０１７８】
上記実施形態においては、標準片１における模擬欠陥は、表面からの深さが異なる３つの模擬欠陥１１〜１３としているが、１つ、２つまたは４つ以上の模擬欠陥を有する標準片でもよい。
【０１７９】
上記実施形態においては、標準片の計測データのみを用いて検出可能範囲を決定しているが、他の方法によって得た計測データと組み合わせて検出可能範囲を決定してもよい。
【０１８０】
例えば、標準片または被検査体の内部に熱電対装置などの測温素子を設置し、標準片または被検査体の表面からの深さが異なる位置での内部温度の計測データと組み合わせて検出可能範囲を決定するようにしてもよい。上記は、標準片または被検査体の内部温度に変化が大きいほど、その表面温度に与える影響が大きくなり、欠陥を検出しやすくなることに基づいている。なお、標準片または被検査体の内部温度を測定する測温素子としては、ファイバー温度計、水晶温度計、サーミスタ、ＩＣ化温度センサ、白金測温抵抗体、水銀温度計、アルコール温度計などを用いてもよい。
【０１８１】
上記実施形態においては、標準片の模擬欠陥の検出が可能か否かを行い、被検査体における内部欠陥がいずれの範囲に存在するかを推定し、検出可能範囲を決定して表示するようにしたが、被検査体における欠陥の検出が可能か否かを示すような検出可否判断のみを行い、これを表示するようにしてもよい。
【０１８２】
上記実施形態においては、被検査体の表面温度と標準片の表面温度とを同時に計測して処理を行うようにしているので、計測時のタイムラグがなくなり、検査結果の信頼性がより向上する。
【０１８３】
上記実施形態においては、被検査体の表面から深さ方向への熱の流れが生じている場合を前提としているが、被検査体の内部から表面方向への熱の流れが生じている場合であって本発明を適用可能である。例えば、トンネル内部において山側が日射によって熱せられており、この熱がトンネル内部方向に伝達されている場合がこれに該当する。
【０１８４】
上記実施形態においては、欠陥検査装置を１つのコンピュータ装置を用いて構成したが、検出可能範囲決定手段ならびに検出可能範囲表示手段を実現するコンピュータ装置および、データ記録手段、欠陥判断手段ならびに検出可能範囲表示手段を実現するコンピュータ装置で構成してもよい。例えば、通信回線を利用してこれらの装置を接続することで、欠陥検査における遠隔作業が可能となる。
【０１８５】
上記実施形態においては、説明上、１箇所に設置した標準片の表面温度に基づいて欠陥検査を行うようにしたが、実際には、被検査体であるコンクリート構造物の表面の任意の点において、標準片を設置して欠陥検査を行うものである。すなわち、被検査体の表面を適当な領域に分割し、それぞれの領域毎に標準片を設置して、上記のような欠陥検査を行う。例えば、被検査体の表面を、四角形や六角形などの均等な領域に分割し、各領域毎に欠陥検査を行えばよい。また、熱環境が同一であると考えられる表面領域毎に、標準片を設置して欠陥検査を行ってもよい。
【０１８６】
第１の実施形態においては、日射等の自然環境によって被検査体に熱を与えるパッシブ・サーモグラフィー法を前提として説明しているが、第２の実施形態のようにヒーター等で強制加熱を行うアクティブ・サーモグラフィー法であっても適用可能である。これにより、標準片を含む被検査体の内部により大きな熱流を生じさせることが可能となり、検査精度を向上させることができる。