(57)【要約】【課題】送波ユニットの駆動回数を減少して消費電力を抑制しつつ、欠陥の検出精度を向上できること。【解決手段】コンクリート製のトンネル１に存在する欠陥を、気中伝播する音波１５を用いて非接触で検出する音響検査装置１０であって、トンネル１の側壁部４の検査箇所１７へ音波１５を照射する送波ユニット１１と、前記検査箇所１７へ送波ユニット１１から直接照射された音波１５により検査箇所１７に励起される振動と、側壁部４を含むトンネル１の内側で反射して前記検査箇所１７へ照射された音波１５により前記検査箇所１７に励起される振動とを計測する光学計測ユニット１２と、この光学計測ユニットにて計測された複数の振動の計測データを処理して、この計測データから撓み振動の有無を判定することで前記検査箇所１７に存在する欠陥の有無を判定する判定ユニット１３と、を有して構成されたものである。【選択図】  図１
2016156730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する壁を具備するコンクリート製の構造体に存在する欠陥を、気中伝播する音波を用いて非接触で検出する音響検査装置であって、
前記壁の検査箇所へ前記音波を照射する送波ユニットと、
前記壁の前記検査箇所へレーザ光を照射し、前記検査箇所で反射した前記レーザ光を受信して前記検査箇所の振動を計測する光学計測ユニットと、
前記光学計測ユニットにて計測された前記検査箇所の振動の計測データを処理して、前記検査箇所に存在する前記欠陥の有無を判定する判定ユニットと、を有し、
前記光学計測ユニットは、前記送波ユニットから照射された前記音波が前記検査箇所に到達する時間から、前記音波が前記検査箇所で反射しさらに前記構造体の内側で反射して前記検査箇所に到達するまでの時間にわたって計測し、
前記判定ユニットは、前記送波ユニットから照射された前記音波による前記検査箇所の振動の計測データと、前記壁で反射してから前記検査箇所に到達した前記音波による前記検査箇所の振動の計測データとを処理して、これらの計測データから撓み振動の有無を判定することで前記判定を行なうよう構成されたことを特徴とする音響検査装置。
【請求項２】
前記送波ユニットは、気中伝播する音波を照射するスピーカを備え、
また、前記光学計測ユニットは、前記受信したレーザ光の周波数の変化から計測対象の振動を計測するレーザドップラー振動計を備えたことを特徴とする請求項１に記載の音響検査装置。
【請求項３】
前記送波ユニットから照射される音波の照射方向と、光学計測ユニットの視準方向とを、独立して変化させる走査機構を有することを特徴とする請求項１または２に記載の音響検査装置。
【請求項４】
前記光学計測ユニットが複数台設けられ、それぞれの前記光学計測ユニットは、送波ユニットにより音波が照射された検査箇所の範囲内の異なる位置にそれぞれの前記レーザ光を照射して、前記各位置の振動を計測するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の音響検査装置。
【請求項５】
前記コンクリート製の構造体が、閉空間を有するコンクリート製のトンネルであり、
前記送波ユニットの音波の照射方向と前記光学計測ユニットの視準方向とが走査機構により、前記トンネルの軸方向周りの半円周方向に変更可能であり、
少なくとも前記送波ユニット及び前記光学計測ユニットを搭載して前記トンネル内を走行する走行ユニットを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の音響検査装置。
【請求項６】
対向する壁を具備するコンクリート製の構造体に存在する欠陥を、気中伝播する音波を用いて非接触で検出する音響検査方法であって、
前記壁の検査箇所へ前記音波を送波ユニットから照射し、
前記壁の前記検査箇所へ前記送波ユニットから直接照射された前記音波により前記検査箇所に励起される振動と、前記壁を含む前記構造体の内側で反射して前記検査箇所へ照射された前記音波により前記検査箇所に励起される振動とを計測し、
これら複数の前記振動の計測データを処理して、前記計測データから撓み振動の有無を判定することで前記検査箇所に存在する前記欠陥の有無を判定することを特徴とする音響検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、対向する壁を具備するコンクリート製の構造体（例えばトンネルなど）に存在する欠陥を、気中伝播する音波を用いて非接触で検出する音響検査装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車道や鉄道などのトンネルでは、経年劣化や施工不良などによるコンクリート片の落下事故が発生している。ハンマーによる打音検査により、コンクリートの劣化や空隙、ひび割れが発生しているか否かの点検が実施されるが、この打音検査は、発生した音を点検員の耳で判定するため熟練を必要とし、信頼性及び再現性を得にくい。また、この打音検査は、対象を直接打撃する手法であるため、トンネルの半円周方向では側面から天井への形状に沿った昇降、トンネルの長さ方向では全長に渡る移動など検査以外の多くの作業が必要になる。このため、実用されている打音検査は、電車や車を通行止めにし易い夜間帯に行われているが、長い距離の大型トンネルでは長時間（期間）に亘る検査が必要になってしまう。
【０００３】
信頼性及び再現性を確保する検査技術として、超音波探傷法やＸ線透過法、電磁超音波法など、打音検査とは異なる手法が検討されている。しかし、これらの検査技術は、いずれも、センサ部をトンネルの内表面に近接させる必要があり、トンネル全体を検査するためには、センサ部を昇降させると共に、トンネルの長さ方向に移動させる作業が必要となり、打音検査と同様に多くの検査時間を要する。
【０００４】
このようなことから、打音検査と同等の検査性能を短時間で実現できる技術として、レーザ光を用いた非接触方式の検査技術がある。
【０００５】
この従来技術は、金属板等の検査に利用されているレーザ超音波探査法が非接触で検査できる特徴を生かして、コンクリート製構造物の検査に応用させたものである。レーザ光を用いることで、超音波探査法で必須となる超音波を伝搬させるための接触媒体を必要とせず、また、遠距離からの計測が可能となり、更に、レーザ光の照射方向を変えることで測定位置を変更することができるため、トンネル等のコンクリート製構造物の全体を短時間で検査することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６９３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の従来技術は、スピーカからの音波によってコンクリート製構造物を振動させる技術である。この振動成分から欠陥の有無を判定するが、受信装置としてレーザドップラー振動計が用いられる。トンネル検査への適用を想定すると、トンネル全体を検査するためには検査機器一式を検査車両や移動台車に搭載するが必要があるが、スピーカおよびレーザドップラー振動計を駆動させる電源系も検査車両等に搭載する必要がある。
【０００８】
仮に、検査対象のトンネルを内径１０ｍ、長さ１００ｍ、検査する測定間隔を０．５ｍピッチすると、測定点数はトンネルの半円周方向に３０点、長さ方向に２００点が必要になる。従って、１点の検査時間を１ｓｅｃとすると、トンネル全体を検査するためには、６０００ｓｅｃもの連続稼働時間が必要になり、この稼働時間を確保可能な電源が検査車両等に搭載される必要がある。
【０００９】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、送波ユニットの駆動回数を減少して消費電力を抑制しつつ、欠陥の検出精度を向上できる音響検査装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る実施形態の音響検査装置は、対向する壁を具備するコンクリート製の構造体に存在する欠陥を、気中伝播する音波を用いて非接触で検出する音響検査装置であって、前記壁の検査箇所へ前記音波を照射する送波ユニットと、前記壁の前記検査箇所へレーザ光を照射し、前記検査箇所で反射した前記レーザ光を受信して前記検査箇所の振動を計測する光学計測ユニットと、前記光学計測ユニットにて計測された前記検査箇所の振動の計測データを処理して、前記検査箇所に存在する前記欠陥の有無を判定する判定ユニットと、を有し、前記光学計測ユニットは、前記送波ユニットから照射された前記音波が前記検査箇所に到達する時間から、前記音波が前記検査箇所で反射しさらに前記構造体の内側で反射して前記検査箇所に到達するまでの時間にわたって計測し、前記判定ユニットは、前記送波ユニットから照射された前記音波による前記検査箇所の振動の計測データと、前記壁で反射してから前記検査箇所に到達した前記音波による前記検査箇所の振動の計測データとを処理して、これらの計測データから撓み振動の有無を判定することで前記判定を行なうよう構成されたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明に係る実施形態の音響検査方法は、対向する壁を具備するコンクリート製の構造体に存在する欠陥を、気中伝播する音波を用いて非接触で検出する音響検査方法であって、前記壁の検査箇所へ前記音波を送波ユニットから照射し、前記壁の前記検査箇所へ前記送波ユニットから直接照射された前記音波により前記検査箇所に励起される振動と、前記壁を含む前記構造体の内側で反射して前記検査箇所へ照射された前記音波により前記検査箇所に励起される振動とを計測し、これら複数の前記振動の計測データを処理して、前記計測データから撓み振動の有無を判定することで前記検査箇所に存在する前記欠陥の有無を判定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態によれば、送波ユニットの駆動回数を減少して消費電力を抑制しつつ、欠陥の検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る音響検査装置の第１実施形態を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＩ矢視図。
【図２】図１の音響検査装置による欠陥の検査状況を説明する説明図。
【図３】図１の音響検査装置における走査機構を説明する斜視図。
【図４】図１の送波ユニットから音波が斜め上方へ照射される状況を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＩＶ矢視図。
【図５】本発明に係る音響検査装置の第２実施形態を示す斜視図。
【図６】本発明に係る音響検査装置の第３実施形態を示す斜視図。
【図７】（Ａ）は図６の送波ユニットによる音波のスキャン回数、光学計測ユニットによるレーザ光のスキャン回数をそれぞれ示すグラフ、（Ｂ）は図７（Ａ）の横軸の角度を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図４）
図１は、本発明に係る音響検査装置の第１実施形態を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＩ矢視図である。また、図２は、図１の音響検査装置による欠陥の検査状況を説明する説明図である。本第１実施形態の音響検査装置１０は、対向する壁を具備するコンクリート製の構造体（例えば、図１に示す閉空間２を有するコンクリート製のトンネル１）に存在する欠陥３（図２）を、気中伝播する音波１５及びレーザ光１６を用いて非接触で検出するものであり、送波ユニット１１、光学計測ユニット１２、判定ユニット１３及び走査機構１４（図３）を有して構成される。
【００１５】
ここで、図１に示すように、トンネル１は、対向する側壁部４（左側壁部４Ａ、右側壁部４Ｂ）が天井部５で連続して構築され、天井部５が路面６等の地面や水面に対向して、トンネル１内が閉空間２に構成されている。
【００１６】
送波ユニット１１は、図１及び図２に示すように、スピーカ１８及び信号生成器１９を有して構成され、スピーカ１８が、トンネル１における側壁部４または天井部５の検査箇所１７へ、気中伝播する音波１５を照射する。この音波１５の音圧によって、トンネル１の側壁部４または天井部５に振動的な外力が印加される。このとき、側壁部４または天井部５の内部に欠陥３が存在すると、側壁部４または天井部５の表面から欠陥３の表面までの部分が、印加された音圧の外力によって振動する撓み振動２０を発生する。そして、音波１５の周波数と撓み振動２０の固有振動数とが等しくなると、振動変位（振幅）が急激に増大する共振が発生する。
【００１７】
音波１５の周波数は、従来の打音検査では発生音を点検者が耳で聞いて欠陥３の有無を検出していることから、上述の撓み振動２０の固有振動数は、可聴域の２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚであると推定される。このため、撓み振動２０を発生させるための音波１５は、同等の可聴域の周波数であれば足りる。従って、送波ユニット１１の信号生成器１９は、周波数が２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲で時間と共に変動するチャープ波を生成する。このチャープ波に基づく音波１５がスピーカ１８からトンネル１の側壁部４または天井部５の検査箇所１７へ照射される。
【００１８】
光学計測ユニット１２は、レーザドップラー振動計２１及びＡＤ変換器２２を有して構成される。レーザドップラー振動計２１は、送波ユニット１１のスピーカ１８により音波１５が照射された側壁部４または天井部５の検査箇所１７の１点にレーザ光１６を照射し、この検査箇所１７の１点で反射したレーザ光１６を受信して、この受信したレーザ光１６の周波数の変化から計測対象である検査箇所１７の１点の振動を計測する。
【００１９】
音波１５の音圧による側壁部４または天井部５の検査箇所１７の振動は、この検査箇所１７に欠陥３がなく健全であれば微小であって、レーザドップラー振動計２１により計測されることはほとんどない。ところが、側壁部４または天井部５の検査箇所１７に欠陥３が存在して音波１５の音圧により検査箇所１７に撓み振動２０が生じ、この撓み振動２０の固有振動数と音波１５の周波数とが一致する共振時には、撓み振動２０の振動変位（振幅）が大きくなるので、この撓み振動２０はレーザドップラー振動計２１により計測されることになる。
【００２０】
更に、本第１実施形態のレーザドップラー振動計２１は、図１に示すように、送波ユニット１１から照射された音波１５がトンネル１における側壁部４または天井部５（例えば左側壁部４Ａ）の検査箇所１７に到達する時間から、この音波１５の残部が検査箇所１７で反射して更にトンネル１における左側壁部４Ａ、右側壁部４Ｂ及び天井部５を含むトンネル１の内側で反射して例えば左側壁部４Ａの同一の検査箇所１７に到達するまでの時間に亘って、検査箇所１７の計測を実施する。
【００２１】
これにより、レーザドップラー振動計２１は、トンネル１における側壁部４または天井部５（例えば左側壁部４Ａ）の検査箇所１７へ送波ユニット１１のスピーカ１８から直接照射された音波１５によりこの検査箇所１７に励起される振動（撓み振動２０を含む）と、トンネル１における左側壁部４Ａ、右側壁部４Ｂ及び天井部５を含むトンネル１の内側で反射して例えば左側壁部４Ａの同一の検査箇所１７へ照射された音波１５によりこの検査箇所１７に励起される振動（撓み振動２０を含む）とを、異なる時間に計測する。
【００２２】
このように、本第１実施形態のレーザドップラー振動計２１は、トンネル１の例えば左側壁部４Ａの検査箇所１７に生ずる複数の振動（撓み振動２０を含む）を異なる時間に計測する。送波ユニット１１のスピーカ１８により音波１５が照射された側壁部４または天井部５（例えば左側壁部４Ａ）の検査箇所１７に生じた振動（撓み振動２０を含む）をレーザドップラー振動計２１により計測する際には、例えば自動車の振動等による環境ノイズの影響を受ける。そこで、同一の検査箇所１７における複数回の振動（撓み振動２０を含む）の計測データを取得し、これらの計測データに対し合算や平均化等の処理をすることで、上述の環境ノイズの影響を低減するのである。
【００２３】
このように、本第１実施形態のレーザドップラー振動計２１は、トンネル１の例えば左側壁部４Ａの検査箇所１７に生ずる複数の振動（撓み振動２０を含む）を異なる時間に計測する。送波ユニット１１のスピーカ１８により音波１５が照射された側壁部４または天井部５（例えば左側壁部４Ａ）の検査箇所１７に生じた振動（撓み振動２０を含む）をレーザドップラー振動計２１により計測する際には、例えば自動車の振動等による環境ノイズの影響を受ける。このため、同一の検査箇所１７に音波１５を複数回照射し、これら複数回の音波１５の照射時における複数回の振動（撓み振動２０を含む）の計測データを取得し、これらの計測データに対し合算や平均化等の処理をすることで、上述の環境ノイズの影響を低減できるのである。
【００２４】
送波ユニット１１のスピーカ１８から照射された音波１５は、トンネル１の例えば左側壁部４Ａの検査箇所１７に到達する。このとき、トンネル１が閉空間２であり、且つスピーカ１８からの音波１５の照射方向がトンネル１の長さ方向Ｌに対し垂直な方向になっていることから、照射された音波１５の一部は、左側壁部４Ａの検査箇所１７に直接照射されてこの検査箇所１７の振動源となるが、残りの音波１５は、左側壁部４Ａで反射して右側壁部４Ｂに至り、この右側壁部４Ｂで再度反射して左側壁部４Ａの同一の検査箇所１７に、１回目反射波２３として到達する。音波１５は、同様にして左側壁部４Ａ、右側壁部４Ｂ間で複数回反射し、左側壁部４Ａの検査箇所１７に２回目反射波、３回目反射波…となって到達する。
【００２５】
ここで、反射する音波１５の伝達距離による音圧レベルの低下量Ｐは、検査箇所１７に直接照射される音波１５におけるスピーカ１８から検査箇所１７までの伝達距離をｒ０とし、検査箇所１７に反射波として照射される音波１５におけるスピーカ１８から検査箇所１７までの伝達距離をｒ１とすると、
Ｐ＝２０Ｌｏｇ（ｒ１／ｒ０）
となる。
【００２６】
例えば、トンネル１が２車線で両側に歩道がある規模のサイズとすると、トンネル１の内径Ｄは、Ｄ＝１０ｍとなり、スピーカ１８が車道の中心位置にあるとすると、ｒ０＝Ｄ／２＝５ｍとなる。また、１回目反射波の伝達距離ｒ１は、ｒ１＝２Ｄ＋ｒ０＝２５ｍとなる。従って、１回目反射波の音圧レベルの低下量Ｐは、Ｐ＝２０Ｌｏｇ｛（２Ｄ＋ｒ０）／ｒ０｝＝２０Ｌｏｇ（２５／５）≒１４ｄＢとなる。即ち、１回目反射波２３は、スピーカ１８から検査箇所１７に直接照射される音波１５よりも１４ｄＢ低い音圧になる。
【００２７】
図１では、スピーカ１８が音波１５を、トンネル１の左側壁部４Ａの検査箇所１７で正反射する場合を示す。実際のトンネル１内での反射波は、トンネル１の形状が半円周であることから様々な経路を伝播するが、これらの反射波は、音圧が約８０ｄＢ以上であれば、トンネル１の左側壁部４Ａの検査箇所１７を振動させることが可能になる。また、図４に示すように、送波ユニット１１のスピーカ１８がトンネル１の左側壁部４Ａの検査箇所１７へ斜め上方の音波１５を照射した場合でも、この音波１５の一部は、左側壁部４Ａで反射した後に右側壁部４Ｂ及び路面６で反射することで、スピーカ１８から直接照射される音波１５と同一の検査箇所１７に照射される。この場合にも、反射波は、音圧が約８０ｄＢ以上であれば、左側壁部４Ａの検査箇所１７を振動させることが可能になる。
【００２８】
また、レーザドップラー振動計２１は、前述のように、トンネル１の側壁部４または天井部５（例えば左側壁部４Ａ）の検査箇所１７に音波１５が直接照射されてからその反射波が同一の検査箇所１７に到達するまでの時間帯において計測を継続することで、側壁部４または天井部５（例えば左側壁部４Ａ）の検査箇所１７に発生する複数回の振動（撓み振動２０を含む）を計測することが可能になる。
【００２９】
例えば、図１の左側壁部４Ａの検査箇所１７へ直接照射される音波１５と、左側壁部４Ａ及び右側壁部４Ｂでそれぞれ反射した後に左側壁部４Ａの同一の検査箇所１７へ照射される１回目反射波２３との時間差Ｔ（ｍｓ）は、気中の音速を３４０ｍ／ｓとすると、
Ｔ＝｛（２Ｄ＋ｒ０）−ｒ０｝×１０３／３４０
となる。
【００３０】
ここで、Ｄ＝１０ｍ、ｒ０＝５ｍとすると、Ｔ＝（２５−５）×１０３／３４０≒６０ｍｓとなる。このことから、レーザドップラー振動計２１の計測時間を２００ｍｓとすることで、左側壁部４Ａの検査箇所１７に直接照射される音波１５による検査箇所１７の振動（撓み振動２０を含む）と、左側壁部４Ａ、右側壁部４Ｂ間で正反射する１回目から３回目までのそれぞれの反射波による検査箇所１７の振動（撓み振動２０を含む）との計測が可能になる。従って、レーザドップラー振動計２１は、レーザ光１６を照射した検査箇所１７の同一位置で、複数（上述の例では４つ）の振動（撓み振動２０を含む）の計測データを得ることが可能になる。
【００３１】
図１及び図２に示すように、この計測ユニット１２のＡＤ変換器２２は、レーザドップラー振動計２１にて計測された振動（撓み振動２０を含む）の計測データをデジタルデータに変換して判定ユニット１３へ伝送する。
【００３２】
判定ユニット１３は、光学計測ユニット１２にて計測され伝送された、トンネル１の側壁部４または天井部５における検査箇所１７の同一位置での複数回の振動（撓み振動２０を含む）の計測データを周波数解析（例えばフーリエ変換）することで、複数の周波数スペクトルを得る。そして、判定ユニット１３は、これらの複数の周波数スペクトルを平均化等することで、ノイズが低減された高い分解能の一の周波数スペクトルを得る。
【００３３】
ここで、トンネル１の検査箇所１７におけるレーザ光１６が照射された位置に欠陥３が存在する場合には、送波ユニット１１から照射される音波１５の音圧によって欠陥３存在部分に撓み振動２０が発生し、照射された音波１５の周波数と撓み振動２０の固有振動数とが等しくなると撓み振動２０の振動変位(振幅)が急激に増大するので、判定ユニット１３が算出した上記一の周波数スペクトルにピークが現れる。
【００３４】
従って、判定ユニット１３は、上記一の周波数スペクトルにおける特定の周波数位置にピークが得られたときには、この周波数と一致する固有振動数の撓み振動２０が、検査箇所１７のレーザ光１６が照射された位置に発生していると判定する。判定ユニット１３は、このように一の周波数スペクトルにおけるピークの有無によって撓み振動２０の有無を判定することで、検査箇所１７のレーザ光１６が照射された位置における欠陥３の有無を判定する。
【００３５】
図３に示すように、走査機構１４は、送波ユニット１１から照射される音波１５の照射方向と、光学計測ユニット１２の視準方向（即ち、光学計測ユニット１２から照射されるレーザ光１６の照射方向）とを、トンネル１の軸方向周りの半円周方向Ｒに一体に変化させるものである。この走査機構１４、送波ユニット１１及び光学計測ユニット１２が、トンネル１内を走行する走行ユニット２６に搭載される。
【００３６】
つまり、送波ユニット１１と光学計測ユニット１２とは、回転軸２４で連結され、この回転軸２４は回転制御ユニット２５に連結される。回転制御ユニット２５は、ステッピングモータなどの回転機構を内蔵し、回転軸２４の回転角を任意に設定可能とする。回転制御ユニット２５が回転軸２４を、図３の矢印Ｏ方向に任意の回転角で間欠回転させることで、送波ユニット１１による音波１５と光学計測ユニット１２によるレーザ光１６のそれぞれの照射位置を、トンネル１の半円周方向Ｒに間欠移動させる。
【００３７】
上述のように、走査機構１４が、送波ユニット１１による音波１５及び光学計測ユニット１２によるレーザ光１６のそれぞれの照射位置をトンネル１の半周方向Ｒに間欠移動させ、且つ走行ユニット２６がトンネル１の長さ方向Ｌ(トンネル１の軸方向と同一方向)に低速または間欠に移動することで、トンネル１における側壁部４及び天井部５を含む全内周部の探傷が可能になる。
【００３８】
以上のように構成されたことから、本第１実施形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
（１）コンクリート製のトンネル１の対向する側壁部４または天井部５（例えば左側壁部４Ａ）の検査箇所１７へ送波ユニット１１から直接照射された音波１５によるこの検査箇所１７の振動（撓み振動２０を含む）と、側壁部４及び天井部５の含むトンネル１の内側で反射して同一の検査箇所１７へ照射された音波１５によるこの検査箇所１７の振動（撓み振動２０を含む）とを、光学計測ユニット１２が異なる時間に計測し、これら複数の振動（撓み振動２０を含む）の計測データを判定ユニット１３が周波数解析し、平均化等の処理を行って、上記検査箇所１７における欠陥３の有無を判定する。このように、同一の検査箇所１７における複数の振動の計測データを用いることから、音響検査装置１０による欠陥３の検出時における環境ノイズの影響を低減できるので、コンクリート製のトンネル１における欠陥３の検出精度を向上させることができる。
【００３９】
（２）トンネル１の側壁部４または天井部５の検査箇所１７における複数の振動（撓み振動２０を含む）が、送波ユニット１１から直接照射された音波１５とその反射波とを用いて得られるので、送波ユニット１１のスピーカ１８の駆動回数を減少させることができる。このため、送波ユニット１１のスピーカ１８による消費電力を抑制できると共に、スピーカ１８の機械的負荷が低減されてスピーカ１８の故障リスクも低減できる。
【００４０】
［Ｂ］第２実施形態（図５）
図５は、本発明に係る音響検査装置の第２実施形態を示す斜視図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４１】
本第２実施形態の音響検査装置３０が、第１実施形態と異なる点は、１台の送波ユニット１１に対して光学計測ユニット１２が複数台設けられ、それぞれの光学計測ユニット１２が異なる位置にレーザ光１６を同時に照射するよう構成された点である。
【００４２】
つまり、光学計測ユニット１２による計測範囲は、レーザ光１６を用いることから直径数ｍｍのレーザスポット径となるが、送波ユニット１１のスピーカ１８からの音波１５は拡がり角が大きく、トンネル１の側壁部４または天井部５の検査箇所１７を広範囲に照射する。このため、複数台の光学計測ユニット１２のそれぞれは、送波ユニット１５による音波１５の照射範囲(検査箇所１７の範囲)内で、且つトンネル１の半円周方向Ｒに沿う異なる位置にレーザ光１６を同時に照射し、それぞれの位置でトンネル１の側壁部４または天井部５の振動（撓み振動２０を含む）を計測する。
【００４３】
本第２実施形態では、走査機構３１は、送波ユニット１１と複数台（例えば３台）の光学計測ユニット１２とを回転軸２４で連結し、この回転軸２４を回転制御ユニット２５により矢印Ｏ方向に任意の回転角で間欠回転可能としている。従って、複数台の光学計測ユニット１２のそれぞれから照射されるレーザ光１６におけるトンネル１の半円周方向Ｒに沿う異なる照射位置は、走査機構３１によって、送波ユニット１１による音波１５の照射位置と共に、トンネル１の半円周方向Ｒに間欠移動する。これにより、複数台の光学計測ユニット１２のそれぞれは、音波１５の照射範囲内におけるレーザ光１６の各照射位置がトンネル１の半円周方向Ｒに移動する間に、これらの各照射位置で、トンネル１の半円周方向Ｒに沿って側壁部４及び天井部５の振動（撓み振動２０を含む）を計測する。
【００４４】
以上のように構成されたことから、本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。
【００４５】
（３）１台の送波ユニット１１に対して光学計測ユニット１２が複数台設けられ、各光学計測ユニット１２は、送波ユニット１１がトンネル１の側壁部４または天井部５の検査箇所１７に照射した音波１５の照射範囲(検査箇所１７の範囲)内で、トンネル１の半円周方向Ｒの異なる位置にレーザ光１６を同時に照射して、検査箇所１７におけるレーザ光１６が照射された各位置で振動（撓み振動２０を含む）を同時に計測する。この結果、走査機構３１が、送波ユニット１１からの音波１５及び光学計測ユニット１２からのレーザ光１６のそれぞれの照射位置をトンネル１の半円周方向Ｒに変化させることで、光学計測ユニット１２及び判定ユニット１３がトンネル１の側壁部４及び天井部５の欠陥３をトンネル１の半円周方向Ｒに沿って検査する際に、その検査回数を低減できるので、トンネル１の探傷時間を短縮できる。
【００４６】
［Ｃ］第３実施形態（図６、図７）
図６は、本発明に係る音響検査装置の第３実施形態を示す斜視図である。この第３実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【００４７】
本第３実施形態の音響検査装置４０が第１実施形態と異なる点は、送波ユニット１１から照射される音波１５の照射方向と、光学計測ユニット１２の視準方向（即ち光学計測ユニット１２から照射されるレーザ光１６の照射方向）とを、個別に独立して変化させる走査機構４１を有する点である。
【００４８】
つまり、送波ユニット１１は、回転軸４２を介して回転制御ユニット４３に連結され、光学計測ユニット１２は、回転軸４４を介して回転制御ユニット４５に連結される。これらの回転制御ユニット４３と回転制御ユニット４５とは、通信ケーブル４６を介して制御手段４７に接続され、この制御手段４７が、回転制御ユニット４３による送波ユニット１１の回転角度と、回転制御ユニット４５による光学計測ユニット１２の回転角度とを個別に独立して制御する。
【００４９】
ここで、送波ユニット１１から照射される音波１５は拡がり角が大きく、トンネル１の側壁部４または天井部５の検査箇所１７を広範囲に照射する。これに対し、光学計測ユニット１２から照射されるレーザ光１６は、直径が数ｍｍのレーザスポット径となる。このため、トンネル１の側壁部４または天井部５の検査箇所１７を照射する音波１５の照射範囲が例えば図７に示すようにトンネル１の半円周方向Ｒに６０度であるとき、光学計測ユニット１２からのレーザ光１６は、トンネル１の半円周方向Ｒに１０度ピッチで回転制御ユニット４５により走査（スキャン）される必要があるが、送波ユニット１１からの音波１５は、トンネル１の半径周方向Ｒに６０度ピッチで回転制御ユニット４３により走査（スキャン）されれば足りる。
【００５０】
例えば、第１実施形態の走査機構１４（図３）では、上述の場合、送波ユニット１１による音波１５の照射方向は、光学計測ユニット１２によるレーザ光１６の照射方向と共に、１０度ピッチで回転制御ユニット２５により走査される。これに対し、本第３実施形態では、制御手段４７は、送波ユニット１１による音波１５の照射方向を６０度ピッチで走査させるように回転制御ユニット４３を制御し、且つ、光学計測ユニット１２によるレーザ光１６の照射方向を１０度ピッチで走査させるように回転制御ユニット４５を制御する。
【００５１】
以上のように構成されたことから、本第３実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。
【００５２】
（４）走査機構４１が、送波ユニット１１から照射される音波１５の照射方向と、光学計測ユニット１２から照射されるレーザ光１６の照射方向とを個別に独立して変化させることから、送波ユニット１１からの音波１５の走査回数を削減できる。音波１５を発生する送波ユニット１１のスピーカ１８が重量物であることから、音波１５の走査回数が削減されることで、走査機構４１、ひいては音響検査装置４０の消費電力を低減できる。
【００５３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５４】
例えば、各実施形態では、コンクリート製の構造物は、閉空間２を有するトンネル１の場合を述べたが、道路や鉄道などの橋脚やシェルタなどであってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１  トンネル（構造体）、３  欠陥、４  側壁部、１０  音響検査装置、１１  送波ユニット、１２  光学計測ユニット、１３  判定ユニット、１４  走査機構、１５  音波、１６  レーザ光、１７  検査箇所、１８  スピーカ、２０  撓み振動、２１  レーザドップラー振動計、２３  １回目反射波、２６  走行ユニット、３０  音響検査装置、３１  走査機構、４０  音響検査装置、４１  走査機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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