(57)【要約】【課題】道路に局所的に存在する空洞の厚さを非破壊で容易に評価できる空洞厚推定方法及びその装置を提供する。【解決手段】道路12の空洞予想位置Ｉに対して複数の異なる周波数帯域の電磁波W1を放射する。放射した電磁波W1の反射波W2をそれぞれ検出する。電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の相違に基づいて空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する。推定した始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚Ｔを推定する。道路12を破壊することなく道路12に局所的に存在する空洞13の厚さを容易に評価できる。【選択図】図１
2013231698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定方法であって、
少なくとも前記検査対象物の空洞予想位置に対して複数の異なる周波数帯域の検出波を放射し、
これらの検出波の反射波をそれぞれ検出し、
前記検出波の周波数帯域の相違に対応する前記反射波の相違に基づいて空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定し、
推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定する
ことを特徴とした空洞厚推定方法。
【請求項２】
少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、
これら検出波の反射波をそれぞれ検出し、
前記検出波の周波数帯域の相違に対応する前記反射波の分離及び合成の状態の相違によって空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する
ことを特徴とした請求項１記載の空洞厚推定方法。
【請求項３】
検出波として、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、
前記検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間する
ことを特徴とした請求項１または２記載の空洞厚推定方法。
【請求項４】
少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射する
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の空洞厚推定方法。
【請求項５】
検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定装置であって、
少なくとも前記検査対象物の空洞予想位置に対して複数の異なる周波数帯域の検出波を放射する放射手段と、
この放射手段からそれぞれ放射された検出波の反射波をそれぞれ検出する検出手段と、
この放射手段により放射された前記検出波の周波数帯域の相違に対応する前記反射波の相違に基づいて空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する位置推定手段と、
この位置推定手段により推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定する空洞厚推定手段と
を具備したことを特徴とした空洞厚推定装置。
【請求項６】
放射手段は、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、
位置推定手段は、前記検出波の周波数帯域の相違に対応する前記反射波の分離及び合成の状態の相違によって空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する
ことを特徴とした請求項５記載の空洞厚推定装置。
【請求項７】
放射手段は、検出波として、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、
前記検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間する補間手段を具備した
ことを特徴とした請求項５または６記載の空洞厚推定装置。
【請求項８】
放射手段は、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射する
ことを特徴とした請求項５ないし７いずれか一記載の空洞厚推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、例えば道路、トンネル、擁壁、護岸、あるいは建築物などの検査対象物に存在する空洞の厚さの評価は、電磁波式の地中レーダ装置を探査車、あるいは人力などによって移動させることにより、検査対象物に向けて放射した電磁波の反射波を検出し、その検出波を解析することで非破壊に行われる。
【０００３】
しかしながら、このような評価は、例えばトンネルの背面に存在する空洞など、一定の長さで空洞が連続している場合には可能であるものの、例えば舗装道路下の空洞のような、局所的に存在する空洞に対しては、平面的な広がりを測定できるに過ぎず、その厚さを評価することは、地中レーダ装置の移動距離に対する情報量が少ないため容易でない。したがって、一般的には、地中レーダ装置によって検出した空洞予想位置において対象物をボーリングすることにより、空洞の内部の様子を目視確認する方法が用いられている(例えば、特許文献１参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−８７９４５号公報(第３−５頁、図１−８)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような方法の場合には、結果的に検査対象物に削孔を実施する必要があり、検査対象物の一部を破壊することになり、埋め戻しなどの作業が必要となるとともに、例えば配管やケーブルなどの既設の埋設構造物などを損傷することが懸念され、また、作業が大掛かりとなって煩雑であるなどの問題点を有している。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、検査対象物に局所的に存在する空洞の厚さを非破壊で容易に評価できる空洞厚推定方法及びその装置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】
【０００７】
請求項１記載の空洞厚推定方法は、検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定方法であって、少なくとも前記検査対象物の空洞予想位置に対して複数の異なる周波数帯域の検出波を放射し、これらの検出波の反射波をそれぞれ検出し、前記検出波の周波数帯域の相違に対応する前記反射波の相違に基づいて空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定し、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定するものである。
【０００８】
請求項２記載の空洞厚推定方法は、請求項１記載の空洞厚推定方法において、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、これら検出波の反射波をそれぞれ検出し、前記検出波の周波数帯域の相違に対応する前記反射波の分離及び合成の状態の相違によって空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定するものである。
【０００９】
請求項３記載の空洞厚推定方法は、請求項１または２記載の空洞厚推定方法において、検出波として、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、前記検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間するものである。
【００１０】
請求項４記載の空洞厚推定方法は、請求項１ないし３いずれか一記載の空洞厚推定方法において、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射するものである。
【００１１】
請求項５記載の空洞厚推定装置は、検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定装置であって、少なくとも前記検査対象物の空洞予想位置に対して複数の異なる周波数帯域の検出波を放射する放射手段と、この放射手段からそれぞれ放射された検出波の反射波をそれぞれ検出する検出手段と、この放射手段により放射された前記検出波の周波数帯域の相違に対応する前記反射波の相違に基づいて空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する位置推定手段と、この位置推定手段により推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定する空洞厚推定手段とを具備したものである。
【００１２】
請求項６記載の空洞厚推定装置は、請求項５記載の空洞厚推定装置において、放射手段は、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、位置推定手段は、前記検出波の周波数帯域の相違に対応する前記反射波の分離及び合成の状態の相違によって空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定するものである。
【００１３】
請求項７記載の空洞厚推定装置は、請求項５または６記載の空洞厚推定装置において、放射手段は、検出波として、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、前記検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間する補間手段を具備したものである。
【００１４】
請求項８記載の空洞厚推定装置は、請求項５ないし７いずれか一記載の空洞厚推定装置において、放射手段は、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射するものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の空洞厚推定方法によれば、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して放射した複数の異なる周波数帯域の検出波の反射波をそれぞれ検出し、検出波の周波数帯域の相違に対応する反射波の相違に基づいて空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定して、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定することで、検査対象物を破壊することなくこの検査対象物に局所的に存在する空洞の厚さを容易に評価できる。
【００１６】
請求項２記載の空洞厚推定方法によれば、請求項１記載の空洞厚推定方法の効果に加えて、検出波の波長に対して空洞の厚さが相対的に大きい場合と小さい場合とでは空洞の始端の位置と終端の位置とで反射された反射波の分離及び合成の状態が異なるので、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、これら検出波の反射波をそれぞれ検出し、検出波の周波数帯域の相違に対応する反射波の分離及び合成の状態の相違によって空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定することで、空洞の厚さ方向の始端と終端とを確実に推定できる。
【００１７】
請求項３記載の空洞厚推定方法によれば、請求項１または２記載の空洞厚推定方法の効果に加えて、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、これら検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間することで、検出波の各周波数帯域の最大周波数を必要以上に細かく変化させずに済むので、空洞の厚さをより短時間で推定できる。
【００１８】
請求項４記載の空洞厚推定方法によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の空洞厚推定方法の効果に加えて、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射することで、例えば探査車などの車両を用いることなく、空洞の厚さをより容易に評価できる。
【００１９】
請求項５記載の空洞厚推定装置によれば、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して放射手段から放射した複数の異なる周波数帯域の検出波の反射波をそれぞれ検出手段により検出し、検出波の周波数帯域の相違に対応する反射波の相違に基づいて空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを位置推定手段により推定して、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を空洞厚推定手段により推定することで、検査対象物を破壊することなくこの検査対象物に局所的に存在する空洞の厚さを容易に評価できる。
【００２０】
請求項６記載の空洞厚推定装置によれば、請求項５記載の空洞厚推定装置の効果に加えて、検出波の波長に対して空洞の厚さが相対的に大きい場合と小さい場合とでは空洞の始端の位置と終端の位置とで反射された反射波の分離及び合成の状態が異なるので、放射手段が、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、検出波の周波数帯域の相違に対応する検出手段により検出した反射波の分離及び合成の状態の相違によって空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを位置推定手段により推定することで、空洞の厚さ方向の始端と終端とを確実に推定できる。
【００２１】
請求項７記載の空洞厚推定装置によれば、請求項５または６記載の空洞厚推定装置の効果に加えて、放射手段が、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、これら検出波のそれぞれに対応する反射波を補間手段により周波数帯域間で補間することで、検出波の各周波数帯域の最大周波数を必要以上に細かく設定せずに済むので、空洞の厚さをより短時間で推定できる。
【００２２】
請求項８記載の空洞厚推定装置によれば、請求項５ないし７いずれか一記載の空洞厚推定装置の効果に加えて、放射手段が、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射することで、例えば探査車などの車両を用いることなく、空洞の厚さをより容易に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態の空洞厚推定装置による空洞厚推定方法を示す説明図である。
【図２】同上空洞厚推定方法の処理を示すフローチャートである。
【図３】同上空洞厚推定方法に用いる複数の異なる周波数帯域の反射波を並べたチャートである。
【図４】同上空洞厚推定方法に用いるチャートの生成方法を示す説明図である。
【図５】同上空洞厚推定方法における空洞厚の相違に対する反射波の分離・合成の状態を模式的に示す説明図である。
【図６】同上空洞厚推定方法における電磁波の周波数(波長)の相違に対応する反射波の分離・合成の状態を模式的に示す説明図である。
【図７】同上空洞厚推定方法による第１の実験に用いる検査対象物を示す説明図である。
【図８】同上第１の実験の検査対象物に対して放射する検出波の周波数帯域の例を示す表である。
【図９】同上第１の実験により生成されたチャートを(a)ないし(c)に示す説明図である。
【図１０】同上空洞厚推定方法による第２の実験により生成されたチャートを(a)及び(b)に示す説明図である。
【図１１】同上第２の実験により推定した空洞厚とボーリング結果との対比を示し、(a)はそのグラフ、(b)はその表である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態の構成を、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１において、11は空洞厚推定装置を示し、この空洞厚推定装置11は、検査対象物としての例えば道路12の下部に生じた空洞13の厚み、すなわち空洞厚Ｔを推定するためのものである。なお、この空洞13は、本実施の形態では例えば道路12がアスファルト舗装である場合、舗装中、あるいは舗装と路盤との間などに生じるものとするが、それ以外の路面下の任意の位置に生じた空洞でもよいし、道路12以外の例えばトンネル、擁壁あるいは護岸などの検査対象物とその被設置部との間に生じた空洞、あるいは建築物などの検査対象物中に生じた空洞などでもよい。
【００２６】
そして、この空洞厚推定装置11は、検出波である電磁波W1を道路12に対して放射する放射手段及びこの道路12の内部での電磁波W1の反射波W2を受信する受信手段の機能を有するセンサであるアンテナ15と、信号生成手段及び検出手段の機能を有するネットワークアナライザ16と、補間手段、記憶手段、解析手段及び表示手段の機能を有するコンピュータ17とを有している。
【００２７】
アンテナ15は、電磁波W1を放射する送信センサとして機能する広帯域の送信アンテナ、及び、この送信アンテナから放射され道路12の内部で反射された反射波W2を受信する受信センサとして機能する広帯域の受信アンテナとを備えた、一般的なものである。
【００２８】
また、ネットワークアナライザ16は、アンテナ15と電気的に接続されており、電磁波W1として、互いに異なる複数の周波数帯域のモノサイクルパルスの電磁波を生成してアンテナ15から道路12へと放射させるとともに、アンテナ15により受信した反射波W2を検出するように構成されている。すなわち、道路12中に入射した電磁波W1は、電気的性質(比誘電率)が異なる層において反射・透過の物理現象が発生し、反射波W2がアンテナ15に戻って受信されるため、道路12中の各層の境界面や空洞、埋設構造物などにより反射された反射波W2が、それらのアンテナ15(道路12の路面)からの距離に対応した信号として受信される。
【００２９】
なお、電磁波W1の周波数帯域としては、例えば本実施の形態では、最小周波数である所定のスタート周波数から、最大周波数である所定のストップ周波数までの周波数帯域とし、このストップ周波数を所定周波数幅毎に変化させた、互いに異なる複数の周波数帯域を用いる。すなわち、ネットワークアナライザ16は、複数の周波数帯域のそれぞれにおいて、スタート周波数からストップ周波数まで連続、または不連続の所定の段数で周波数変調して掃引(スイープ)した電磁波W1aを、アンテナ15を介して道路12へと放射するように構成されている。また、ネットワークアナライザ16は、生成した電磁波W1の各周波数帯域において掃引した各周波数の電磁波W1aの反射波W2aを検出したスペクトル分布として反射波W2を生成する。
【００３０】
また、コンピュータ17は、図示しない演算部、ハードディスクなどの記憶部及びモニタなどを備え、ネットワークアナライザ16と電気的に接続されており、アンテナ15により受信されネットワークアナライザ16に検出された反射波W2を記憶するとともに、この反射波W2に基づいてトレース(反射波列)Trを生成し、これらのトレースTrを周波数帯域のストップ周波数順に並べたチャートＣをモニタに表示する機能を有している。具体的に、コンピュータ17は、図４の矢印順に示すように、ネットワークアナライザ16の各周波数帯域の電磁波W1に対応する反射波W2を、例えばフーリエ逆変換(ＩＦＦＴ)などの所定の手法によりスペクトル合成してトレースTrを生成し、これらトレースTrを電磁波W1の周波数帯域のストップ周波数順に並べ、それらの周波数帯域間を適宜補間して(トレースTrの集合Trs)、所定の特殊処理によってコントラスト変換することにより、その強度(振幅)に応じてグレースケールの濃淡表示をしたチャートＣを生成するように構成されている。
【００３１】
なお、本実施の形態において、複数のトレースTrの周波数帯域間を補間する際には、例えば平均値による補間を用い、複数、例えば２０トレースにより補間する。すなわち、周波数帯域のストップ周波数の変化分の欠損データは、変化前後でのデータ(トレースTrのデータ値)に基づいて補間する。
【００３２】
例えば本実施の形態において、図３に示すチャートＣは右側から左側へとストップ周波数が大きくなり、上側から下側へと検出開始からの時間が大きくなるように配置している。したがって、チャートＣにおいては、相対的に上側が道路12の表層に対して相対的に近い位置(浅い位置)での反射波であり、相対的に下側が道路12の表層に対して相対的に遠い位置(深い位置)での反射波となっている。換言すれば、チャートＣは、横軸がストップ周波数、縦軸が時間(深さ)となっている。また、チャートＣ中の濃度が相対的に濃い(黒い)箇所は、例えば強度(振幅)がプラス方向に相対的に大きい位置(トレースTrの山位置)に対応し、濃度が相対的に薄い(白い)箇所は強度(振幅)がマイナス方向に相対的に大きい位置(トレースTrの谷位置)に対応している。この図３に示したチャートＣの配置及び濃淡は一例に過ぎず、配置及び濃淡については、それぞれ所定の規則に従って適宜設定できる。
【００３３】
次に、上記一実施の形態の空洞厚推定方法を、図２ないし図６も参照しながら説明する。
【００３４】
まず、探査車などを用いた地中レーダ法などの適宜の方法により、道路12における空洞予想位置Ｉを推定する(ステップ１)。このとき、空洞予想位置Ｉは、その位置とともに二次元的な広がりを推定する。
【００３５】
次いで、アンテナ15を空洞予想位置Ｉに対応する位置にて道路12上に停止した状態で配置する(ステップ２)。この配置の際には、空洞予想位置Ｉの長手方向や短手方向などの形状に対応して、アンテナ15による反射波W2の検出が最適となるように空洞予想位置Ｉに対する配置角度を調整する。
【００３６】
さらに、配置したアンテナ15に対して、ネットワークアナライザ16において、所定の周波数帯域の電磁波W1を、スタート周波数からストップ周波数まで、連続、または不連続の所定の複数段で掃引しながら生成し(電磁波W1a)、この電磁波W1(電磁波W1a)をアンテナ15から道路12へと放射する(ステップ３)。そして、各電磁波W1の反射波W2をアンテナ15により受信し、ネットワークアナライザ16により検出する(ステップ４)。そして、全ての周波数帯域の反射波W2を得るまで、ネットワークアナライザ16は周波数帯域を可変させつつステップ３及びステップ４を繰り返す。なお、各周波数帯域の反射波W2は、それぞれコンピュータ17に記憶される。
【００３７】
次いで、コンピュータ17は、記憶した反射波W2をスペクトル合成して周波数帯域毎のトレースTrを生成し、これらトレースTrを周波数帯域のストップ周波数順に並べてチャートＣを生成し、このチャートＣをモニタに表示する(ステップ５)。
【００３８】
この後、作業者は、表示されたチャートＣに基づいて、空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とをそれぞれ推定する(ステップ６)。具体的に、作業者は、チャートＣの中から、ストップ周波数が最も大きい(高い)位置において、濃度が薄い帯状の箇所(トレースTrの強度(振幅)がマイナス方向に大きくなる位置(谷位置)に対応する箇所)と、この箇所よりも深い(時間的に遅い)側、すなわちチャートＣの下側に隣接する濃度が濃い帯状の箇所(トレースTrの強度(振幅)がプラス方向に大きくなる位置(山位置)に対応する箇所)にさらに隣接する濃度が濃い帯状の箇所、換言すれば濃度が薄い帯状の箇所の２つ隣に隣接する濃度が濃い帯状の箇所とをそれぞれ抽出し、これらの箇所が、ストップ周波数が相対的に小さい(低い)箇所で重なっている場合に、これらの箇所のそれぞれの中央部(強度(振幅)が最も大きい位置(谷位置あるいは山位置のピーク))を、それぞれ空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端の位置及び終端の位置と推定する。これは、空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置で発生する電磁波W1の反射・透過は電磁波W1の周波数により形態が異なり、ストップ周波数に対応する電磁波W1の波長に対して空洞厚Ｔが相対的に大きい場合には、空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを示す信号が分離し、ストップ周波数に対応する電磁波W1の波長に対して空洞厚Ｔが相対的に小さい場合には、空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを示す信号が合成される(図５及び図６)ことから、チャートＣ上で上記のようになる位置が空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置であると推定できるためである。例えば図３に示すチャートＣにおいては、濃度が薄い帯状部B1とこの帯状部B1の２つ隣に隣接する濃度が濃い帯状部B2とを右側(ストップ周波数が小さい側)へと追跡したときに、所定のストップ周波数付近よりもストップ周波数が小さい側においてそれぞれの帯状部B1，B2が重なっていることから、これらの帯状部B1，B2の中央部P1，P2が空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置を示していると推定できる。
【００３９】
そして、作業者は、チャートＣに基づいて空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置との間の時間差Δｔを検出し、この時間差Δｔに基づいて空洞厚Ｔを推定する(ステップ７)。具体的に、電磁波W1の速度をｃとしたとき、Ｔ＝ｃ・Δｔ／２で求められる。ここで、空洞13中には空気が充満しているため、電磁波W1の速度ｃは空気中での光速と同一(≒２９．９万ｋｍ／秒)である。また、チャートＣに示される時間差Δｔは、電磁波W1がアンテナ15によって放射されてから、空洞13の始端の位置または終端の位置において反射された反射波W2がアンテナ15により検出されるまでの時間であるから、実際の空洞13の始端の位置または終端の位置に対する電磁波の往復の時間となっているため、空洞厚Ｔを求める際には上式のように２で割る必要がある。
【００４０】
また、ステップ７の後、チャートＣにおける空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置に基づく空洞厚Ｔの推定をより確実にする場合には、電磁波W1の波長を用いて別途空洞厚Ｔを計算する。
【００４１】
すなわち、上記の通り、空洞厚Ｔが電磁波W1の波長に対して小さいほど、空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置で反射される反射波W2，W2(反射波W2b，W2c)間の時間差が小さくなる。また、電磁波W1は、周波数が小さいほど波長が長くなる。したがって、始端の位置での反射波W2bと終端の位置での反射波W2cとの干渉(合成)が開始されるストップ周波数f1を有する周波数帯域に対応してアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の１波長分の長さの１／２倍(実際の空洞13の始端の位置または終端の位置に対する電磁波の往復の時間となっているため)の長さ(１／２波長)が空洞厚Ｔと対応することとなる。同様に、始端の位置での反射波W2bと終端の位置での反射波W2cとが最大に干渉するストップ周波数f2を有する周波数帯域に対応してアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の１／２波長分の長さの１／２(実際の空洞13の始端の位置または終端の位置に対する電磁波の往復の時間となっているため)の長さ(１／４波長)が空洞厚Ｔと対応することとなる。このため、チャートＣを用いて上記のストップ周波数f1，f2のいずれか、もしくは双方を抽出し、これらストップ周波数f1，f2を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された波長のいずれか、もしくは双方を用いて別途空洞厚Ｔを計算することにより、上記の空洞厚Ｔの推定が妥当であるかどうかを確認できる。
【００４２】
具体的に、チャートＣからストップ周波数f1，f2を抽出する際には、上記のように推定した空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端の位置を含む濃度が薄い帯状の箇所(帯状部B1)に隣接する濃度が濃い帯状の箇所(帯状部B3)と、終端の位置を含む濃度が濃い帯状の箇所(帯状部B2)とが時間的に連続するストップ周波数、すなわち帯状部B2，B3との間にチャートＣの上下方向の隙間がちょうどなくなるストップ周波数をストップ周波数f1とし、空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端の位置に隣接する濃度が濃い帯状の箇所(帯状部B3)の濃度が最も大きくなるストップ周波数(帯状部B2と帯状部B3とが完全に重なるストップ周波数)をストップ周波数f2とする。そして、空洞厚Ｔは、例えばストップ周波数f1を有する周波数帯域、すなわち所定のスタート周波数からストップ周波数f1までの周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の周波数をf1aとし、電磁波W1の速度をｃとしたとき、Ｔ＝ｃ／(２・f1a)によって計算でき、ストップ周波数が周波数f2を有する周波数帯域、すなわち所定のスタート周波数からストップ周波数f2までの周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の周波数をf2aとしたとき、Ｔ＝ｃ／(４・f2a)によって計算できるので、この結果と、上記推定した空洞厚Ｔとを比較することにより、推定した空洞厚Ｔが妥当であるかどうかを確認する。
【００４３】
なお、上記の各周波数は、ネットワークアナライザ16により生成される周波数であり、アンテナ15から実際に放射される電磁波W1の周波数とは必ずしも一致しない場合がある。そのため、上記のように空洞厚Ｔを別途計算する際には、予めアンテナ15の特性を調べておき、このアンテナ15の特性に応じて補正することが好ましい。
【００４４】
上述したように、上記一実施の形態によれば、道路12の空洞予想位置Ｉに対して放射した複数の異なる周波数帯域の電磁波W1の反射波W2をそれぞれ検出し、電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の相違に基づいて空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定して、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚Ｔを推定することで、道路12を破壊することなくこの道路12の背面(下部)に局所的に存在する空洞13の厚さを容易に評価できる。すなわち、上記一実施の形態によれば、地中レーダ装置を用いる場合には厚さを評価することが容易でない局所的に存在する空洞13であっても、容易に空洞厚Ｔを評価できる。
【００４５】
具体的に、空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置で電磁波W1を反射した信号は、電磁波W1の周波数(に対応する波長)と空洞厚Ｔとの関係に応じて分離、あるいは合成される。すなわち、電磁波W1の波長に対して空洞厚Ｔが相対的に大きい場合と小さい場合とでは、空洞13の始端の位置と終端の位置とで反射された反射波W2の分離及び合成の状態が異なる。そのため、アンテナ15により、少なくとも道路12の空洞予想位置Ｉに対して、少なくともストップ周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の電磁波W1を、その周波数帯域のスタート周波数からストップ周波数まで掃引しつつ放射し、検出した反射波W2をスペクトル合成して得られた各トレースTrをストップ周波数順に並べてチャートＣを生成し、このチャートＣの中から、電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の分離及び合成の状態の相違によって空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する。すなわち、チャートＣの中から、ストップ周波数が最も大きい位置において、トレースTrの強度(振幅)がマイナス方向に大きくなる位置(谷位置)に対応する箇所と、この箇所に隣接するトレースTrの強度(振幅)がプラス方向に大きくなる位置(山位置)にさらに隣接するトレースTrの強度がプラス方向に大きくなる位置に対応する箇所とをそれぞれ抽出し、これらの箇所が、ストップ周波数が相対的に小さい箇所で重なっている場合に、これらの箇所のそれぞれの中央部(強度(振幅)が最も大きい位置(谷位置あるいは山位置のピーク))を、それぞれ空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端の位置及び終端の位置であると推定できる。この結果、空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端と終端とを確実に推定できる。
【００４６】
そして、道路12に局所的に存在する空洞13の厚さを非破壊で評価できるので、道路12のボーリング(削孔)を実施する必要がなく、その埋め戻しの作業も不要になるとともに、配管やケーブルなどの既設の埋設構造物などを損傷することもなく、さらには作業規模を抑制でき、低コストでの実施が可能になる。
【００４７】
また、ストップ周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の電磁波W1を用い、これら電磁波W1のそれぞれに対応する反射波W2を周波数帯域間で補間することで、電磁波W1の各周波数帯域のストップ周波数を必要以上に細かく変化させずに済むので、空洞13の厚さをより短時間で推定できる。
【００４８】
さらに、アンテナ15は、少なくとも道路12の空洞予想位置Ｉに対して停止した状態で電磁波W1を放射することで、例えば探査車などの車両を用いることなく、空洞13の厚さをより容易に評価できる。
【００４９】
そして、空洞13の始端の位置に対応する反射波W2bと終端の位置に対応する反射波W2cとが合成を開始するストップ周波数f1を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の周波数(に対応する波長)と、反射波W2bと反射波W2cとが最大に干渉するストップ周波数f2を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の周波数(に対応する波長)との少なくともいずれかを用いて空洞厚Ｔを別途計算することにより、上記方法によって推定した空洞厚Ｔの妥当性を確認できる。
【００５０】
なお、上記一実施の形態において、空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置との推定、及び、これらの位置に基づく空洞厚Ｔの推定は、それぞれ例えばコンピュータ17によりチャートＣを画像解析することにより行ってもよい。すなわち、アンテナ15により放射された電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の相違(電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の分離及び合成の状態の相違)に基づいて空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する位置推定手段の機能、及び、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚Ｔを推定する空洞厚推定手段の機能とを、コンピュータ17に実装してもよい。
【００５１】
また、各周波数帯域のトレースTrは、停止した状態のアンテナ15により放射した電磁波W1の反射波を受信したものに限らず、例えば探査車などを用いて移動しながら地中レーダ法(地中レーダ装置)などにより測定した反射波を高速フーリエ変換(ＦＦＴ)によりスペクトル解析し、そのスペクトルから目的とする周波数帯域のデータを抽出してそれぞれフーリエ逆変換(ＩＦＦＴ)によりスペクトル合成したものなどを用いてもよい。
【００５２】
さらに、チャートＣは、グレースケールの濃淡表示に代えて、例えばトレースTrの強度(振幅)に対応して配色が異なるカラー表示などとしてもよい。
【００５３】
そして、補間手段、記憶手段あるいは表示手段などの機能は、ネットワークアナライザ16に持たせてもよい。
【実施例】
【００５４】
次に、上記一実施の形態の空洞厚推定方法による第１の実験について説明する。
【００５５】
この第１の実験には、図７に示す検査対象物21を用いた。この検査対象物21は、例えばＬ字アングルなどを用いて直方体枠状に形成された枠体22に対して、この枠体22の上側を除く位置にコンクリートパネルなどの板材23を配置した本体部24を備え、この本体部24の内部に図示しないビニールシートなどを貼り、この本体部24内に上側から砂を入れた。そして、この本体部24の一面を形成する板材23aにアンテナ15を取り付けるとともに、この板材23aと対向する板材23bの板材23aと反対側、すなわちアンテナ15に対して背面側の位置にて、反射板25を枠体22に取り付け、この反射板25を枠体22に沿って移動可能とすることにより、板材23bと反射板25との距離Ｌを可変とし、この距離Ｌの変化により、板材23bと反射板25との間に形成される空洞13の厚さが変化するように構成した。
【００５６】
また、この第１の実験では、ネットワークアナライザ16により生成する電磁波W1の周波数帯域として、スタート周波数をそれぞれ３００ｋＨｚに固定し、ストップ周波数を３０００ＭＨｚから１００ＭＨｚ毎に５００ＭＨｚまでとした、互いに異なる複数の周波数帯域を用いた(図８)。
【００５７】
そして、板材23bと反射板25との距離Ｌを徐々に増加させることで空洞13の厚さを２００ｍｍから４００ｍｍまで１００ｍｍずつ徐々に増加させた３つの位置において検査対象物21に対して生成したチャートC1〜C3を図９(a)ないし図９(c)に示す。
【００５８】
そして、まずチャートC1の中で、ストップ周波数が最も大きい位置(左端近傍)において、トレースTrの強度(振幅)がマイナス方向に大きくなる位置(谷位置)に対応する箇所(濃度が薄い帯状部B4)と、この箇所の２つ隣に隣接するトレースTrの強度(振幅)がプラス方向に大きくなる位置(山位置)に対応する箇所(濃度が濃い帯状部B5)とをそれぞれ抽出すると、これらの帯状部B4，B5が、所定のストップ周波数付近よりもストップ周波数が小さい側(右側)で重なっていることから、これらの帯状部B4，B5の中央部P4，P5が、それぞれ空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置であると推定できる。
【００５９】
同様の作業により、チャートC2，C3のそれぞれにおいても、帯状部B6，B7の中央部P6，P7、及び、帯状部B8，B9の中央部P8，P9が空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置であると推定できる。
【００６０】
そして、これらチャートC1〜C3の帯状部B4，B5の中央部P4，P5間、帯状部B6，B7の中央部P6，P7間、及び、帯状部B8，B9の中央部P8，P9間のそれぞれの時間差Δｔは、約１．３ｎｓ、約２．０ｎｓ、及び、約２．６ｎｓとなり、求めた空洞厚Ｔは、それぞれ約１９４ｍｍ、約２９９ｍｍ、約３８８ｍｍと推定できる。すなわち、チャートC1〜C3のそれぞれにおいて推定された空洞厚Ｔが、実際の空洞13の厚さに精度よく対応していることが示された。
【００６１】
次に、上記一実施の形態の空洞厚推定方法による第２の実験について説明する。
【００６２】
この第２の実験では、実際のアスファルト舗装の道路12に対して上記の一実施の形態の空洞厚推定方法を適用した。
【００６３】
この第２の実験では、アンテナ15を空洞予想位置Ｉに配置して測定した反射波W2に基づいてチャートC4(図１０(a))を生成するとともに、アンテナ15を空洞予想位置Ｉの近傍でかつこの空洞予想位置Ｉの外方の位置に配置して測定した反射波W2に基づいてチャートC5(図１０(b))を生成した。なお、ネットワークアナライザ16により生成する電磁波W1の周波数帯域は、第１の実験と同一とした。
【００６４】
そして、これらチャートC4とチャートC5とを比較することにより、チャートC4中の領域A1に位置する信号(濃淡の帯)は、それぞれこの領域A1に対応するチャートC5中の領域A2にも存在することから、これらの信号は空洞13とは無関係に生じていることが推測される。すなわち、アスファルト舗装の道路12の場合、舗装の表層と基層との境界面などでも電磁波W1の反射が生じるため、上記の領域A1，A2に存在する信号は、このような境界面において生じた信号であると推測される。したがって、チャートC4において、領域A1を除外した位置で、空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置を推定した。
【００６５】
具体的に、チャートC4の領域A1を除外した位置で、ストップ周波数が最も大きい位置(左端近傍)において、トレースTrの強度(振幅)がマイナス方向に大きくなる位置(谷位置)に対応する箇所(濃度が薄い帯状部B10)と、この箇所の２つ隣に隣接するトレースTrの強度(振幅)がプラス方向に大きくなる位置(山位置)に対応する箇所(濃度が濃い帯状部B11)とをそれぞれ抽出すると、これらの帯状部B10，B11が、所定のストップ周波数付近よりもストップ周波数が小さい側(右側)で重なっていることから、これらの帯状部B10，B11の中央部P10，P11が、それぞれ空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置であると推定できる。
【００６６】
そして、複数の道路12の空洞予想位置Ｉ(調査位置(1)〜(4))に対して推定した空洞厚Ｔと、これらの空洞予想位置Ｉのそれぞれをボーリングして空洞厚を測定した結果を図１１(a)及び図１１(b)に示す。
【００６７】
このように、上記一実施の形態の空洞厚推定方法に基づいて推定した空洞厚Ｔと、実際にボーリングを実施して測定した空洞厚とは約１０％以下の誤差となっており、様々な発生深度の空洞13を有する実際の道路12においても、上記一実施の形態の空洞厚推定方法による空洞厚Ｔの推定が有効であることが示された。
【００６８】
また、空洞予想位置Ｉの外方の位置において検出した反射波W2に基づいて生成したチャートC5を比較対象として用いることにより、空洞予想位置Ｉにて検出した反射波W2に基づいて生成したチャートC4の中から、空洞13とは無関係に生じていると推測される信号を除外できるので、より短時間で正確に空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置を推定できる。
【００６９】
なお、上記の第１及び第２の実験において、空洞厚Ｔをより確実に推定するために、空洞13の始端の位置に対応する反射波W2bと終端の位置に対応する反射波W2cとが合成を開始するストップ周波数f1を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の波長と、反射波W2bと反射波W2cとが最大に干渉するストップ周波数f2を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の波長との少なくともいずれかを用いて空洞厚Ｔを別途計算してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
11    空洞厚推定装置
12    検査対象物としての道路
13    空洞
15    放射手段の機能を有するアンテナ
16    検出手段の機能を有するネットワークアナライザ
17    補間手段の機能を有するコンピュータ
Ｉ    空洞予想位置
W1    検出波である電磁波
W2    反射波
【図１】
2013231698.tif 000003
【図２】
2013231698.tif 000004
【図５】
2013231698.tif 000005
【図６】
2013231698.tif 000006
【図７】
2013231698.tif 000007
【図８】
2013231698.tif 000008
【図１１】
2013231698.tif 000009
【図３】
2013231698.tif 000010
【図４】
2013231698.tif 000011
【図９】
2013231698.tif 000012
【図１０】
2013231698.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月9日(2012.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、例えば道路、トンネル、擁壁、護岸、あるいは建築物などの検査対象物に存在する空洞の厚さの評価は、電磁波式の地中レーダ装置を探査車、あるいは人力などによって移動させることにより、検査対象物に向けて放射した電磁波の反射波を検出し、その検出波を解析することで非破壊に行われる。
【０００３】
しかしながら、このような評価は、例えばトンネルの背面に存在する空洞など、一定の長さで空洞が連続している場合には可能であるものの、例えば舗装道路下の空洞のような、局所的に存在する空洞に対しては、平面的な広がりを測定できるに過ぎず、その厚さを評価することは、地中レーダ装置の移動距離に対する情報量が少ないため容易でない。したがって、一般的には、地中レーダ装置によって検出した空洞予想位置において対象物をボーリングすることにより、空洞の内部の様子を目視確認する方法が用いられている(例えば、特許文献１参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−８７９４５号公報(第３−５頁、図１−８)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような方法の場合には、結果的に検査対象物に削孔を実施する必要があり、検査対象物の一部を破壊することになり、埋め戻しなどの作業が必要となるとともに、例えば配管やケーブルなどの既設の埋設構造物などを損傷することが懸念され、また、作業が大掛かりとなって煩雑であるなどの問題点を有している。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、検査対象物に局所的に存在する空洞の厚さを非破壊で容易に評価できる空洞厚推定方法及びその装置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】
【０００７】
請求項１記載の空洞厚推定方法は、検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定方法であって、少なくとも前記検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、これらの検出波の反射波をそれぞれ検出し、これら検出した反射波の周波数帯域毎のトレースをこの周波数帯域の最大周波数順に並べてチャートを生成し、このチャートの中から、最大周波数が最も大きい位置にてトレースの強度がマイナス方向に大きくなるピーク位置と、このピーク位置よりも時間的に遅い側の２つ隣に隣接するトレースの強度がプラス方向に大きくなるピーク位置とをそれぞれ抽出し、これらのピーク位置が、前記チャート中の最大周波数が相対的に低い箇所で重なり合っている場合に、これらのピーク位置を空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置と推定し、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定するものである。
【０００８】
請求項２記載の空洞厚推定方法は、請求項１記載の空洞厚推定方法において、検出波として、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、前記検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間するものである。
【０００９】
請求項３記載の空洞厚推定方法は、請求項１または２記載の空洞厚推定方法において、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射するものである。
【００１０】
請求項４記載の空洞厚推定装置は、検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定装置であって、少なくとも前記検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射する放射手段と、この放射手段からそれぞれ放射された検出波の反射波をそれぞれ検出する検出手段と、この検出手段により検出した各反射波の周波数帯域毎のトレースをこの周波数帯域の最大周波数順に並べて生成したチャートの中から、最大周波数が最も大きい位置にてトレースの強度がマイナス方向に大きくなるピーク位置と、このピーク位置よりも時間的に遅い側の２つ隣に隣接するトレースの強度がプラス方向に大きくなるピーク位置とをそれぞれ抽出し、これらのピーク位置が、前記チャート中の最大周波数が相対的に低い箇所で重なり合っている場合に、これらのピーク位置を空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置と推定する位置推定手段と、この位置推定手段により推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定する空洞厚推定手段とを具備したものである。
【００１１】
請求項５記載の空洞厚推定装置は、請求項４記載の空洞厚推定装置において、放射手段は、検出波として、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、前記検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間する補間手段を具備したものである。
【００１２】
請求項６記載の空洞厚推定装置は、請求項４または５記載の空洞厚推定装置において、放射手段は、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射するものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の空洞厚推定方法によれば、検出波の波長に対して空洞の厚さが相対的に大きい場合と小さい場合とでは空洞の始端の位置と終端の位置とで反射された反射波の分離及び合成の状態が異なるので、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、これらの反射波をそれぞれ検出し、これら検出した反射波の周波数帯域毎のトレースをこの周波数帯域の最大周波数順に並べて生成したチャートの中から、最大周波数が最も大きい位置にてトレースの強度がマイナス方向に大きくなるピーク位置と、このピーク位置よりも時間的に遅い側の２つ隣に隣接するトレースの強度がプラス方向に大きくなるピーク位置とをそれぞれ抽出し、これらのピーク位置が、チャート中の最大周波数が相対的に低い箇所で重なり合っている場合に、これらのピーク位置を空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置と推定して、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定することで、検査対象物を破壊することなくこの検査対象物に局所的に存在する空洞の厚さを容易かつ確実に評価できる。
【００１４】
請求項２記載の空洞厚推定方法によれば、請求項１記載の空洞厚推定方法の効果に加えて、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、これら検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間することで、検出波の各周波数帯域の最大周波数を必要以上に細かく変化させずに済むので、空洞の厚さをより短時間で推定できる。
【００１５】
請求項３記載の空洞厚推定方法によれば、請求項１または２記載の空洞厚推定方法の効果に加えて、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射することで、例えば探査車などの車両を用いることなく、空洞の厚さをより容易に評価できる。
【００１６】
請求項４記載の空洞厚推定装置によれば、検出波の波長に対して空洞の厚さが相対的に大きい場合と小さい場合とでは空洞の始端の位置と終端の位置とで反射された反射波の分離及び合成の状態が異なるので、放射手段が、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、これら放射した複数の異なる周波数帯域の検出波の反射波をそれぞれ検出手段により検出し、この検出手段により検出した各反射波の周波数帯域毎のトレースをこの周波数帯域の最大周波数順に並べて生成したチャートの中から、最大周波数が最も大きい位置にてトレースの強度がマイナス方向に大きくなるピーク位置と、このピーク位置よりも時間的に遅い側の２つ隣に隣接するトレースの強度がプラス方向に大きくなるピーク位置とをそれぞれ抽出し、これらのピーク位置が、チャート中の最大周波数が相対的に低い箇所で重なり合っている場合に、これらのピーク位置を空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置であると位置推定手段により推定して、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を空洞厚推定手段により推定することで、検査対象物を破壊することなくこの検査対象物に局所的に存在する空洞の厚さを容易かつ確実に評価できる。
【００１７】
請求項５記載の空洞厚推定装置によれば、請求項４記載の空洞厚推定装置の効果に加えて、放射手段が、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、これら検出波のそれぞれに対応する反射波を補間手段により周波数帯域間で補間することで、検出波の各周波数帯域の最大周波数を必要以上に細かく設定せずに済むので、空洞の厚さをより短時間で推定できる。
【００１８】
請求項６記載の空洞厚推定装置によれば、請求項４または５記載の空洞厚推定装置の効果に加えて、放射手段が、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射することで、例えば探査車などの車両を用いることなく、空洞の厚さをより容易に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態の空洞厚推定装置による空洞厚推定方法を示す説明図である。
【図２】同上空洞厚推定方法の処理を示すフローチャートである。
【図３】同上空洞厚推定方法に用いる複数の異なる周波数帯域の反射波を並べたチャートである。
【図４】同上空洞厚推定方法に用いるチャートの生成方法を示す説明図である。
【図５】同上空洞厚推定方法における空洞厚の相違に対する反射波の分離・合成の状態を模式的に示す説明図である。
【図６】同上空洞厚推定方法における電磁波の周波数(波長)の相違に対応する反射波の分離・合成の状態を模式的に示す説明図である。
【図７】同上空洞厚推定方法による第１の実験に用いる検査対象物を示す説明図である。
【図８】同上第１の実験の検査対象物に対して放射する検出波の周波数帯域の例を示す表である。
【図９】同上第１の実験により生成されたチャートを(a)ないし(c)に示す説明図である。
【図１０】同上空洞厚推定方法による第２の実験により生成されたチャートを(a)及び(b)に示す説明図である。
【図１１】同上第２の実験により推定した空洞厚とボーリング結果との対比を示し、(a)はそのグラフ、(b)はその表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態の構成を、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１において、11は空洞厚推定装置を示し、この空洞厚推定装置11は、検査対象物としての例えば道路12の下部に生じた空洞13の厚み、すなわち空洞厚Ｔを推定するためのものである。なお、この空洞13は、本実施の形態では例えば道路12がアスファルト舗装である場合、舗装中、あるいは舗装と路盤との間などに生じるものとするが、それ以外の路面下の任意の位置に生じた空洞でもよいし、道路12以外の例えばトンネル、擁壁あるいは護岸などの検査対象物とその被設置部との間に生じた空洞、あるいは建築物などの検査対象物中に生じた空洞などでもよい。
【００２２】
そして、この空洞厚推定装置11は、検出波である電磁波W1を道路12に対して放射する放射手段及びこの道路12の内部での電磁波W1の反射波W2を受信する受信手段の機能を有するセンサであるアンテナ15と、信号生成手段及び検出手段の機能を有するネットワークアナライザ16と、補間手段、記憶手段、解析手段及び表示手段の機能を有するコンピュータ17とを有している。
【００２３】
アンテナ15は、電磁波W1を放射する送信センサとして機能する広帯域の送信アンテナ、及び、この送信アンテナから放射され道路12の内部で反射された反射波W2を受信する受信センサとして機能する広帯域の受信アンテナとを備えた、一般的なものである。
【００２４】
また、ネットワークアナライザ16は、アンテナ15と電気的に接続されており、電磁波W1として、互いに異なる複数の周波数帯域のモノサイクルパルスの電磁波を生成してアンテナ15から道路12へと放射させるとともに、アンテナ15により受信した反射波W2を検出するように構成されている。すなわち、道路12中に入射した電磁波W1は、電気的性質(比誘電率)が異なる層において反射・透過の物理現象が発生し、反射波W2がアンテナ15に戻って受信されるため、道路12中の各層の境界面や空洞、埋設構造物などにより反射された反射波W2が、それらのアンテナ15(道路12の路面)からの距離に対応した信号として受信される。
【００２５】
なお、電磁波W1の周波数帯域としては、例えば本実施の形態では、最小周波数である所定のスタート周波数から、最大周波数である所定のストップ周波数までの周波数帯域とし、このストップ周波数を所定周波数幅毎に変化させた、互いに異なる複数の周波数帯域を用いる。すなわち、ネットワークアナライザ16は、複数の周波数帯域のそれぞれにおいて、スタート周波数からストップ周波数まで連続、または不連続の所定の段数で周波数変調して掃引(スイープ)した電磁波W1aを、アンテナ15を介して道路12へと放射するように構成されている。また、ネットワークアナライザ16は、生成した電磁波W1の各周波数帯域において掃引した各周波数の電磁波W1aの反射波W2aを検出したスペクトル分布として反射波W2を生成する。
【００２６】
また、コンピュータ17は、図示しない演算部、ハードディスクなどの記憶部及びモニタなどを備え、ネットワークアナライザ16と電気的に接続されており、アンテナ15により受信されネットワークアナライザ16に検出された反射波W2を記憶するとともに、この反射波W2に基づいてトレース(反射波列)Trを生成し、これらのトレースTrを周波数帯域のストップ周波数順に並べたチャートＣをモニタに表示する機能を有している。具体的に、コンピュータ17は、図４の矢印順に示すように、ネットワークアナライザ16の各周波数帯域の電磁波W1に対応する反射波W2を、例えばフーリエ逆変換(ＩＦＦＴ)などの所定の手法によりスペクトル合成してトレースTrを生成し、これらトレースTrを電磁波W1の周波数帯域のストップ周波数順に並べ、それらの周波数帯域間を適宜補間して(トレースTrの集合Trs)、所定の特殊処理によってコントラスト変換することにより、その強度(振幅)に応じてグレースケールの濃淡表示をしたチャートＣを生成するように構成されている。
【００２７】
なお、本実施の形態において、複数のトレースTrの周波数帯域間を補間する際には、例えば平均値による補間を用い、複数、例えば２０トレースにより補間する。すなわち、周波数帯域のストップ周波数の変化分の欠損データは、変化前後でのデータ(トレースTrのデータ値)に基づいて補間する。
【００２８】
例えば本実施の形態において、図３に示すチャートＣは右側から左側へとストップ周波数が大きくなり、上側から下側へと検出開始からの時間が大きくなるように配置している。したがって、チャートＣにおいては、相対的に上側が道路12の表層に対して相対的に近い位置(浅い位置)での反射波であり、相対的に下側が道路12の表層に対して相対的に遠い位置(深い位置)での反射波となっている。換言すれば、チャートＣは、横軸がストップ周波数、縦軸が時間(深さ)となっている。また、チャートＣ中の濃度が相対的に濃い(黒い)箇所は、例えば強度(振幅)がプラス方向に相対的に大きい位置(トレースTrの山位置)に対応し、濃度が相対的に薄い(白い)箇所は強度(振幅)がマイナス方向に相対的に大きい位置(トレースTrの谷位置)に対応している。この図３に示したチャートＣの配置及び濃淡は一例に過ぎず、配置及び濃淡については、それぞれ所定の規則に従って適宜設定できる。
【００２９】
次に、上記一実施の形態の空洞厚推定方法を、図２ないし図６も参照しながら説明する。
【００３０】
まず、探査車などを用いた地中レーダ法などの適宜の方法により、道路12における空洞予想位置Ｉを推定する(ステップ１)。このとき、空洞予想位置Ｉは、その位置とともに二次元的な広がりを推定する。
【００３１】
次いで、アンテナ15を空洞予想位置Ｉに対応する位置にて道路12上に停止した状態で配置する(ステップ２)。この配置の際には、空洞予想位置Ｉの長手方向や短手方向などの形状に対応して、アンテナ15による反射波W2の検出が最適となるように空洞予想位置Ｉに対する配置角度を調整する。
【００３２】
さらに、配置したアンテナ15に対して、ネットワークアナライザ16において、所定の周波数帯域の電磁波W1を、スタート周波数からストップ周波数まで、連続、または不連続の所定の複数段で掃引しながら生成し(電磁波W1a)、この電磁波W1(電磁波W1a)をアンテナ15から道路12へと放射する(ステップ３)。そして、各電磁波W1の反射波W2をアンテナ15により受信し、ネットワークアナライザ16により検出する(ステップ４)。そして、全ての周波数帯域の反射波W2を得るまで、ネットワークアナライザ16は周波数帯域を可変させつつステップ３及びステップ４を繰り返す。なお、各周波数帯域の反射波W2は、それぞれコンピュータ17に記憶される。
【００３３】
次いで、コンピュータ17は、記憶した反射波W2をスペクトル合成して周波数帯域毎のトレースTrを生成し、これらトレースTrを周波数帯域のストップ周波数順に並べてチャートＣを生成し、このチャートＣをモニタに表示する(ステップ５)。
【００３４】
この後、作業者は、表示されたチャートＣに基づいて、空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とをそれぞれ推定する(ステップ６)。具体的に、作業者は、チャートＣの中から、ストップ周波数が最も大きい(高い)位置において、濃度が薄い帯状の箇所(トレースTrの強度(振幅)がマイナス方向に大きくなる位置(谷位置)に対応する箇所)と、この箇所よりも深い(時間的に遅い)側、すなわちチャートＣの下側に隣接する濃度が濃い帯状の箇所(トレースTrの強度(振幅)がプラス方向に大きくなる位置(山位置)に対応する箇所)にさらに隣接する濃度が濃い帯状の箇所、換言すれば濃度が薄い帯状の箇所の２つ隣に隣接する濃度が濃い帯状の箇所とをそれぞれ抽出し、これらの箇所が、ストップ周波数が相対的に小さい(低い)箇所で重なっている場合に、これらの箇所のそれぞれの中央部(強度(振幅)が最も大きい位置(谷位置あるいは山位置のピーク))を、それぞれ空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端の位置及び終端の位置と推定する。これは、空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置で発生する電磁波W1の反射・透過は電磁波W1の周波数により形態が異なり、ストップ周波数に対応する電磁波W1の波長に対して空洞厚Ｔが相対的に大きい場合には、空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを示す信号が分離し、ストップ周波数に対応する電磁波W1の波長に対して空洞厚Ｔが相対的に小さい場合には、空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを示す信号が合成される(図５及び図６)ことから、チャートＣ上で上記のようになる位置が空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置であると推定できるためである。例えば図３に示すチャートＣにおいては、濃度が薄い帯状部B1とこの帯状部B1の２つ隣に隣接する濃度が濃い帯状部B2とを右側(ストップ周波数が小さい側)へと追跡したときに、所定のストップ周波数付近よりもストップ周波数が小さい側においてそれぞれの帯状部B1，B2が重なっていることから、これらの帯状部B1，B2の中央部P1，P2が空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置を示していると推定できる。
【００３５】
そして、作業者は、チャートＣに基づいて空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置との間の時間差Δｔを検出し、この時間差Δｔに基づいて空洞厚Ｔを推定する(ステップ７)。具体的に、電磁波W1の速度をｃとしたとき、Ｔ＝ｃ・Δｔ／２で求められる。ここで、空洞13中には空気が充満しているため、電磁波W1の速度ｃは空気中での光速と同一(≒２９．９万ｋｍ／秒)である。また、チャートＣに示される時間差Δｔは、電磁波W1がアンテナ15によって放射されてから、空洞13の始端の位置または終端の位置において反射された反射波W2がアンテナ15により検出されるまでの時間であるから、実際の空洞13の始端の位置または終端の位置に対する電磁波の往復の時間となっているため、空洞厚Ｔを求める際には上式のように２で割る必要がある。
【００３６】
また、ステップ７の後、チャートＣにおける空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置に基づく空洞厚Ｔの推定をより確実にする場合には、電磁波W1の波長を用いて別途空洞厚Ｔを計算する。
【００３７】
すなわち、上記の通り、空洞厚Ｔが電磁波W1の波長に対して小さいほど、空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置で反射される反射波W2，W2(反射波W2b，W2c)間の時間差が小さくなる。また、電磁波W1は、周波数が小さいほど波長が長くなる。したがって、始端の位置での反射波W2bと終端の位置での反射波W2cとの干渉(合成)が開始されるストップ周波数f1を有する周波数帯域に対応してアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の１波長分の長さの１／２倍(実際の空洞13の始端の位置または終端の位置に対する電磁波の往復の時間となっているため)の長さ(１／２波長)が空洞厚Ｔと対応することとなる。同様に、始端の位置での反射波W2bと終端の位置での反射波W2cとが最大に干渉するストップ周波数f2を有する周波数帯域に対応してアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の１／２波長分の長さの１／２(実際の空洞13の始端の位置または終端の位置に対する電磁波の往復の時間となっているため)の長さ(１／４波長)が空洞厚Ｔと対応することとなる。このため、チャートＣを用いて上記のストップ周波数f1，f2のいずれか、もしくは双方を抽出し、これらストップ周波数f1，f2を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された波長のいずれか、もしくは双方を用いて別途空洞厚Ｔを計算することにより、上記の空洞厚Ｔの推定が妥当であるかどうかを確認できる。
【００３８】
具体的に、チャートＣからストップ周波数f1，f2を抽出する際には、上記のように推定した空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端の位置を含む濃度が薄い帯状の箇所(帯状部B1)に隣接する濃度が濃い帯状の箇所(帯状部B3)と、終端の位置を含む濃度が濃い帯状の箇所(帯状部B2)とが時間的に連続するストップ周波数、すなわち帯状部B2，B3との間にチャートＣの上下方向の隙間がちょうどなくなるストップ周波数をストップ周波数f1とし、空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端の位置に隣接する濃度が濃い帯状の箇所(帯状部B3)の濃度が最も大きくなるストップ周波数(帯状部B2と帯状部B3とが完全に重なるストップ周波数)をストップ周波数f2とする。そして、空洞厚Ｔは、例えばストップ周波数f1を有する周波数帯域、すなわち所定のスタート周波数からストップ周波数f1までの周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の周波数をf1aとし、電磁波W1の速度をｃとしたとき、Ｔ＝ｃ／(２・f1a)によって計算でき、ストップ周波数が周波数f2を有する周波数帯域、すなわち所定のスタート周波数からストップ周波数f2までの周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の周波数をf2aとしたとき、Ｔ＝ｃ／(４・f2a)によって計算できるので、この結果と、上記推定した空洞厚Ｔとを比較することにより、推定した空洞厚Ｔが妥当であるかどうかを確認する。
【００３９】
なお、上記の各周波数は、ネットワークアナライザ16により生成される周波数であり、アンテナ15から実際に放射される電磁波W1の周波数とは必ずしも一致しない場合がある。そのため、上記のように空洞厚Ｔを別途計算する際には、予めアンテナ15の特性を調べておき、このアンテナ15の特性に応じて補正することが好ましい。
【００４０】
上述したように、上記一実施の形態によれば、道路12の空洞予想位置Ｉに対して放射した複数の異なる周波数帯域の電磁波W1の反射波W2をそれぞれ検出し、電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の相違に基づいて空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定して、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚Ｔを推定することで、道路12を破壊することなくこの道路12の背面(下部)に局所的に存在する空洞13の厚さを容易に評価できる。すなわち、上記一実施の形態によれば、地中レーダ装置を用いる場合には厚さを評価することが容易でない局所的に存在する空洞13であっても、容易に空洞厚Ｔを評価できる。
【００４１】
具体的に、空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置で電磁波W1を反射した信号は、電磁波W1の周波数(に対応する波長)と空洞厚Ｔとの関係に応じて分離、あるいは合成される。すなわち、電磁波W1の波長に対して空洞厚Ｔが相対的に大きい場合と小さい場合とでは、空洞13の始端の位置と終端の位置とで反射された反射波W2の分離及び合成の状態が異なる。そのため、アンテナ15により、少なくとも道路12の空洞予想位置Ｉに対して、少なくともストップ周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の電磁波W1を、その周波数帯域のスタート周波数からストップ周波数まで掃引しつつ放射し、検出した反射波W2をスペクトル合成して得られた各トレースTrをストップ周波数順に並べてチャートＣを生成し、このチャートＣの中から、電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の分離及び合成の状態の相違によって空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する。すなわち、チャートＣの中から、ストップ周波数が最も大きい位置において、トレースTrの強度(振幅)がマイナス方向に大きくなる位置(谷位置)に対応する箇所と、この箇所に隣接するトレースTrの強度(振幅)がプラス方向に大きくなる位置(山位置)にさらに隣接するトレースTrの強度がプラス方向に大きくなる位置に対応する箇所とをそれぞれ抽出し、これらの箇所が、ストップ周波数が相対的に小さい箇所で重なっている場合に、これらの箇所のそれぞれの中央部(強度(振幅)が最も大きい位置(谷位置あるいは山位置のピーク))を、それぞれ空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端の位置及び終端の位置であると推定できる。この結果、空洞13の厚さ方向(深さ方向)の始端と終端とを確実に推定できる。
【００４２】
そして、道路12に局所的に存在する空洞13の厚さを非破壊で評価できるので、道路12のボーリング(削孔)を実施する必要がなく、その埋め戻しの作業も不要になるとともに、配管やケーブルなどの既設の埋設構造物などを損傷することもなく、さらには作業規模を抑制でき、低コストでの実施が可能になる。
【００４３】
また、ストップ周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の電磁波W1を用い、これら電磁波W1のそれぞれに対応する反射波W2を周波数帯域間で補間することで、電磁波W1の各周波数帯域のストップ周波数を必要以上に細かく変化させずに済むので、空洞13の厚さをより短時間で推定できる。
【００４４】
さらに、アンテナ15は、少なくとも道路12の空洞予想位置Ｉに対して停止した状態で電磁波W1を放射することで、例えば探査車などの車両を用いることなく、空洞13の厚さをより容易に評価できる。
【００４５】
そして、空洞13の始端の位置に対応する反射波W2bと終端の位置に対応する反射波W2cとが合成を開始するストップ周波数f1を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の周波数(に対応する波長)と、反射波W2bと反射波W2cとが最大に干渉するストップ周波数f2を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の周波数(に対応する波長)との少なくともいずれかを用いて空洞厚Ｔを別途計算することにより、上記方法によって推定した空洞厚Ｔの妥当性を確認できる。
【００４６】
なお、上記一実施の形態において、空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置との推定、及び、これらの位置に基づく空洞厚Ｔの推定は、それぞれ例えばコンピュータ17によりチャートＣを画像解析することにより行ってもよい。すなわち、アンテナ15により放射された電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の相違(電磁波W1の周波数帯域の相違に対応する反射波W2の分離及び合成の状態の相違)に基づいて空洞13の厚さ方向の始端の位置と終端の位置とを推定する位置推定手段の機能、及び、推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚Ｔを推定する空洞厚推定手段の機能とを、コンピュータ17に実装してもよい。
【００４７】
また、各周波数帯域のトレースTrは、停止した状態のアンテナ15により放射した電磁波W1の反射波を受信したものに限らず、例えば探査車などを用いて移動しながら地中レーダ法(地中レーダ装置)などにより測定した反射波を高速フーリエ変換(ＦＦＴ)によりスペクトル解析し、そのスペクトルから目的とする周波数帯域のデータを抽出してそれぞれフーリエ逆変換(ＩＦＦＴ)によりスペクトル合成したものなどを用いてもよい。
【００４８】
さらに、チャートＣは、グレースケールの濃淡表示に代えて、例えばトレースTrの強度(振幅)に対応して配色が異なるカラー表示などとしてもよい。
【００４９】
そして、補間手段、記憶手段あるいは表示手段などの機能は、ネットワークアナライザ16に持たせてもよい。
【実施例】
【００５０】
次に、上記一実施の形態の空洞厚推定方法による第１の実験について説明する。
【００５１】
この第１の実験には、図７に示す検査対象物21を用いた。この検査対象物21は、例えばＬ字アングルなどを用いて直方体枠状に形成された枠体22に対して、この枠体22の上側を除く位置にコンクリートパネルなどの板材23を配置した本体部24を備え、この本体部24の内部に図示しないビニールシートなどを貼り、この本体部24内に上側から砂を入れた。そして、この本体部24の一面を形成する板材23aにアンテナ15を取り付けるとともに、この板材23aと対向する板材23bの板材23aと反対側、すなわちアンテナ15に対して背面側の位置にて、反射板25を枠体22に取り付け、この反射板25を枠体22に沿って移動可能とすることにより、板材23bと反射板25との距離Ｌを可変とし、この距離Ｌの変化により、板材23bと反射板25との間に形成される空洞13の厚さが変化するように構成した。
【００５２】
また、この第１の実験では、ネットワークアナライザ16により生成する電磁波W1の周波数帯域として、スタート周波数をそれぞれ３００ｋＨｚに固定し、ストップ周波数を３０００ＭＨｚから１００ＭＨｚ毎に５００ＭＨｚまでとした、互いに異なる複数の周波数帯域を用いた(図８)。
【００５３】
そして、板材23bと反射板25との距離Ｌを徐々に増加させることで空洞13の厚さを２００ｍｍから４００ｍｍまで１００ｍｍずつ徐々に増加させた３つの位置において検査対象物21に対して生成したチャートC1〜C3を図９(a)ないし図９(c)に示す。
【００５４】
そして、まずチャートC1の中で、ストップ周波数が最も大きい位置(左端近傍)において、トレースTrの強度(振幅)がマイナス方向に大きくなる位置(谷位置)に対応する箇所(濃度が薄い帯状部B4)と、この箇所の２つ隣に隣接するトレースTrの強度(振幅)がプラス方向に大きくなる位置(山位置)に対応する箇所(濃度が濃い帯状部B5)とをそれぞれ抽出すると、これらの帯状部B4，B5が、所定のストップ周波数付近よりもストップ周波数が小さい側(右側)で重なっていることから、これらの帯状部B4，B5の中央部P4，P5が、それぞれ空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置であると推定できる。
【００５５】
同様の作業により、チャートC2，C3のそれぞれにおいても、帯状部B6，B7の中央部P6，P7、及び、帯状部B8，B9の中央部P8，P9が空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置であると推定できる。
【００５６】
そして、これらチャートC1〜C3の帯状部B4，B5の中央部P4，P5間、帯状部B6，B7の中央部P6，P7間、及び、帯状部B8，B9の中央部P8，P9間のそれぞれの時間差Δｔは、約１．３ｎｓ、約２．０ｎｓ、及び、約２．６ｎｓとなり、求めた空洞厚Ｔは、それぞれ約１９４ｍｍ、約２９９ｍｍ、約３８８ｍｍと推定できる。すなわち、チャートC1〜C3のそれぞれにおいて推定された空洞厚Ｔが、実際の空洞13の厚さに精度よく対応していることが示された。
【００５７】
次に、上記一実施の形態の空洞厚推定方法による第２の実験について説明する。
【００５８】
この第２の実験では、実際のアスファルト舗装の道路12に対して上記の一実施の形態の空洞厚推定方法を適用した。
【００５９】
この第２の実験では、アンテナ15を空洞予想位置Ｉに配置して測定した反射波W2に基づいてチャートC4(図１０(a))を生成するとともに、アンテナ15を空洞予想位置Ｉの近傍でかつこの空洞予想位置Ｉの外方の位置に配置して測定した反射波W2に基づいてチャートC5(図１０(b))を生成した。なお、ネットワークアナライザ16により生成する電磁波W1の周波数帯域は、第１の実験と同一とした。
【００６０】
そして、これらチャートC4とチャートC5とを比較することにより、チャートC4中の領域A1に位置する信号(濃淡の帯)は、それぞれこの領域A1に対応するチャートC5中の領域A2にも存在することから、これらの信号は空洞13とは無関係に生じていることが推測される。すなわち、アスファルト舗装の道路12の場合、舗装の表層と基層との境界面などでも電磁波W1の反射が生じるため、上記の領域A1，A2に存在する信号は、このような境界面において生じた信号であると推測される。したがって、チャートC4において、領域A1を除外した位置で、空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置を推定した。
【００６１】
具体的に、チャートC4の領域A1を除外した位置で、ストップ周波数が最も大きい位置(左端近傍)において、トレースTrの強度(振幅)がマイナス方向に大きくなる位置(谷位置)に対応する箇所(濃度が薄い帯状部B10)と、この箇所の２つ隣に隣接するトレースTrの強度(振幅)がプラス方向に大きくなる位置(山位置)に対応する箇所(濃度が濃い帯状部B11)とをそれぞれ抽出すると、これらの帯状部B10，B11が、所定のストップ周波数付近よりもストップ周波数が小さい側(右側)で重なっていることから、これらの帯状部B10，B11の中央部P10，P11が、それぞれ空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置であると推定できる。
【００６２】
そして、複数の道路12の空洞予想位置Ｉ(調査位置(1)〜(4))に対して推定した空洞厚Ｔと、これらの空洞予想位置Ｉのそれぞれをボーリングして空洞厚を測定した結果を図１１(a)及び図１１(b)に示す。
【００６３】
このように、上記一実施の形態の空洞厚推定方法に基づいて推定した空洞厚Ｔと、実際にボーリングを実施して測定した空洞厚とは約１０％以下の誤差となっており、様々な発生深度の空洞13を有する実際の道路12においても、上記一実施の形態の空洞厚推定方法による空洞厚Ｔの推定が有効であることが示された。
【００６４】
また、空洞予想位置Ｉの外方の位置において検出した反射波W2に基づいて生成したチャートC5を比較対象として用いることにより、空洞予想位置Ｉにて検出した反射波W2に基づいて生成したチャートC4の中から、空洞13とは無関係に生じていると推測される信号を除外できるので、より短時間で正確に空洞13の厚さ方向の始端の位置及び終端の位置を推定できる。
【００６５】
なお、上記の第１及び第２の実験において、空洞厚Ｔをより確実に推定するために、空洞13の始端の位置に対応する反射波W2bと終端の位置に対応する反射波W2cとが合成を開始するストップ周波数f1を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の波長と、反射波W2bと反射波W2cとが最大に干渉するストップ周波数f2を有する周波数帯域でアンテナ15から実際に放射された電磁波W1の波長との少なくともいずれかを用いて空洞厚Ｔを別途計算してもよい。
【符号の説明】
【００６６】
11    空洞厚推定装置
12    検査対象物としての道路
13    空洞
15    放射手段の機能を有するアンテナ
16    検出手段の機能を有するネットワークアナライザ
17    補間手段の機能を有するコンピュータ
Ｃ チャート
Ｉ    空洞予想位置
Tr トレース
W1    検出波である電磁波
W2    反射波
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定方法であって、
少なくとも前記検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射し、
これらの検出波の反射波をそれぞれ検出し、
これら検出した反射波の周波数帯域毎のトレースをこの周波数帯域の最大周波数順に並べてチャートを生成し、
このチャートの中から、最大周波数が最も大きい位置にてトレースの強度がマイナス方向に大きくなるピーク位置と、このピーク位置よりも時間的に遅い側の２つ隣に隣接するトレースの強度がプラス方向に大きくなるピーク位置とをそれぞれ抽出し、これらのピーク位置が、前記チャート中の最大周波数が相対的に低い箇所で重なり合っている場合に、これらのピーク位置を空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置と推定し、
推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定する
ことを特徴とした空洞厚推定方法。
【請求項２】
検出波として、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、
前記検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間する
ことを特徴とした請求項１記載の空洞厚推定方法。
【請求項３】
少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射する
ことを特徴とした請求項１または２記載の空洞厚推定方法。
【請求項４】
検査対象物の空洞厚を推定する空洞厚推定装置であって、
少なくとも前記検査対象物の空洞予想位置に対して、少なくとも最大周波数が互いに異なる複数の周波数帯域の検出波を、その周波数帯域の最小周波数から最大周波数まで掃引しつつ放射する放射手段と、
この放射手段からそれぞれ放射された検出波の反射波をそれぞれ検出する検出手段と、
この検出手段により検出した各反射波の周波数帯域毎のトレースをこの周波数帯域の最大周波数順に並べて生成したチャートの中から、最大周波数が最も大きい位置にてトレースの強度がマイナス方向に大きくなるピーク位置と、このピーク位置よりも時間的に遅い側の２つ隣に隣接するトレースの強度がプラス方向に大きくなるピーク位置とをそれぞれ抽出し、これらのピーク位置が、前記チャート中の最大周波数が相対的に低い箇所で重なり合っている場合に、これらのピーク位置を空洞の厚さ方向の始端の位置と終端の位置と推定する位置推定手段と、
この位置推定手段により推定したこれら始端の位置と終端の位置とに基づいて空洞厚を推定する空洞厚推定手段と
を具備したことを特徴とした空洞厚推定装置。
【請求項５】
放射手段は、検出波として、最大周波数が互いに不連続な複数の周波数帯域の検出波を用い、
前記検出波のそれぞれに対応する反射波を周波数帯域間で補間する補間手段を具備した
ことを特徴とした請求項４記載の空洞厚推定装置。
【請求項６】
放射手段は、少なくとも検査対象物の空洞予想位置に対して停止した状態で検出波を放射する
ことを特徴とした請求項４または５記載の空洞厚推定装置。