JP5500887B2 - Anchor bolt shape exploration method and apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、コンクリート構造物にその一部が埋込まれたアンカボルトの形状を探査するようなアンカボルトの形状探査方法およびその装置に関する。 The present invention relates to an anchor bolt shape search method and an apparatus for searching for an anchor bolt shape partially embedded in a concrete structure.
高速道路橋梁や新幹線橋梁など過去に建設された運用途上にあるコンクリート構造物の数は膨大である。
近年のいくつかの大地震でのコンクリート構造物の破損、崩壊に関連して、これらコンクリート構造物の耐震補強および保守保全が、社会的に急務の情勢となっている。
The number of concrete structures that have been constructed in the past, such as highway bridges and Shinkansen bridges, is enormous.
In connection with the breakage and collapse of concrete structures caused by several recent large earthquakes, the seismic reinforcement and maintenance of these concrete structures has become a socially urgent situation.
このような背景下において、構造物の多岐にわたる保守保全業務を行なう上で、必要な検討項目の一つとして、既設コンクリート橋梁の場合、梁桁と橋台との緊結に必要な構造要素としてのアンカボルトが構造的に適切に施行されているか否かの非破壊検査が必要となる。 Under such circumstances, as one of the necessary items for conducting a wide range of maintenance work for structures, in the case of existing concrete bridges, anchors as structural elements necessary for tight connection between beam girders and abutments A non-destructive inspection of whether or not the bolt is structurally appropriate is required.
従来のアンカボルトの形状探査方法およびその装置は次の通りである。
すなわち、図32に示すように、2.5MHz前後の中心周波数の狭帯域超音波(狭帯域波)を発信および受信する共用探触子を備えた超音波装置で、コンクリート80内に埋込まれたアンカボルト81を探査している。なお、図32において、82は鉄板などの支持金具である。
A conventional anchor bolt shape exploration method and apparatus are as follows.
That is, as shown in FIG. 32, an ultrasonic device having a shared probe for transmitting and receiving a narrowband ultrasonic wave (narrowband wave) having a center frequency of about 2.5 MHz is embedded in
図32に示す入力波と受信波の波形を図33に示す。
図33(a)に示すように入力波のスペクトルは、中心周波数が2.5MHz前後の狭帯域波であり、1波程度のパルス波である。受信波は、入力スペクトルに対応した狭帯域スペクトルの波(同図bの受信波スペクトル参照)となる。図33(b)の左図に示すように、受信波の時系列波は、パルス状の波が等時間th毎に生ずる波となる。
The waveforms of the input wave and the received wave shown in FIG. 32 are shown in FIG.
As shown in FIG. 33A, the spectrum of the input wave is a narrow-band wave having a center frequency of around 2.5 MHz, and is a pulse wave of about one wave. The received wave is a narrow-band spectrum wave corresponding to the input spectrum (see the received wave spectrum in FIG. 5B). As shown in the left diagram of FIG. 33 (b), the time series wave received wave is a wave pulsed wave is generated for each equal time t h.
このパルス状の連続して生ずる波の意味するところを、図34を参照して説明する。
図34の上段は、アンカボルト81の端部(上端)からの超音波入力時、コンクリート80内に埋込まれたアンカボルト81の先端(下端)からの反射波が、繰返し重複反射する様子を示している。
図34の下段は、この重複反射波が時間th毎に、パルス状に生ずる状況を示している。
The meaning of this pulse-like continuous wave will be described with reference to FIG.
The upper part of FIG. 34 shows a state where the reflected wave from the tip (lower end) of the
The lower part of FIG. 34, the overlapping reflected wave for each time t h, it shows the situation occurring in a pulsed manner.
ここで上記時間thは、アンカボルト81の長手方向反射時間つまり、反射波が起生する時間μsecであって、音速をVp(mm/μsec)、アンカボルト81の長さlT(mm)とすると、次の[数3]で求めることができる。
一方、アンカボルト81のコンクリート80内への埋込み時、求められる施工上の構造基準は、そのアンカボルト81の直径ΦAおよびコンクリート80に埋込まれる長さlAの規定であって、直径ΦAと長さlAとの関係は次の[数4]で示すことができる。
これにより、既設コンクリート構造物でのアンカボルト長が従来技術に基づいて超音波装置にて探査されている。
On the other hand, when the
Thereby, the anchor bolt length in the existing concrete structure is searched by the ultrasonic device based on the prior art.
アンカボルト81の形状が全て図35(a)に示す直線状で正常なものであれば、特に、問題は生じないが、20〜30年前のコンクリート構造物では、構造的要因や施工時の何等かの要因により、図35(b)、(c)、(d)に示すようなアンカボルト81の形状が存在し、これが問題となる。
If the
図35(b)に示すアンカボルト81は溶接面で溶接継手83が接続されたもので、図35(c)に示すアンカボルト81は図示のように湾曲したもので、図35(d)に示すアンカボルト81はその先端(下端)が先鋭に尖ったものである。
図35(a)に示す正常な直線アンカボルト81の場合には、図34に示す重複反射波を得ることができるので、次の[数5]によりアンカボルト長lT(総長さ)を求めることができる。
しかしながら、図35(b)に示す溶接継手83を有するアンカボルト81の場合には、溶接継手83を除くアンカボルト81のみの長さl1が求められ、図35(c)に示す湾曲アンカボルト81、同図(d)に示す先端先鋭アンカボルト81の場合には、図34に示す重複反射の出現のみならず、1回目の反射波の起生も得られない。
The
In the case of the normal
However, the, is required length l 1 of
これは、従来の超音波装置の探触子による入力波が、2.5MHz前後の狭帯域波であり、周波数が2.5MHzと相対的に高いため、超音波がアンカボルト内に伝達する経緯の中で衰退が大きくなり、特に、湾曲アンカボルト81や先端先鋭アンカボルト81の場合には、その減衰量が倍加することに起因するものと推考される。
さらに、建設後20〜30年以上が経過するコンクリート構造物のアンカボルト81は、図36に示すように、コンクリート80に接するアンカボルト81の長手方向側面が、腐食84している場合が多々存在する。
This is because the input wave by the probe of the conventional ultrasonic device is a narrow-band wave of about 2.5 MHz, and the frequency is relatively high at 2.5 MHz, so that the ultrasonic wave is transmitted into the anchor bolt. In particular, in the case of the
Furthermore, as shown in FIG. 36, there are many cases where the longitudinal side surface of the
この腐食84が構造物の安全性に対しては影響を与えない程度であっても、アンカボルト81の長手方向での超音波伝達挙動が大きく変動し、これに起因して図34で示す重複反射波の起生が得られない場合がある。
Even if the
図36の右図に重複反射波の起生が得られない場合の受信波を模式的に示す。
図36において、アンカボルト81の総長さlTに冠するアンカボルト長1回目の反射波の起生時刻の値をthとすると、腐食84の存在で生ずる波はthの1/2程度の起生時刻で起生するため、これら両者の波が混在する所謂混在波により、腐食84の存在で生ずる波と、本来の反射波との識別が困難となり、アンカボルト長に関する重複反射の起生を確保することが不可で、アンカボルト81の分析および計測が不可能となる。
The right side of FIG. 36 schematically shows the received wave when the occurrence of the overlapping reflected wave cannot be obtained.
In Figure 36, when the value of Okoshisei time of the reflected wave of the anchor bolt length first bears on the total length l T of the
図36の左図に示す直線アンカボルト81においても、このような分析不能が生ずるので、まして図35(b)、(c)、(d)に示す溶接継手ありアンカボルト81、湾曲アンカボルト81、先端先鋭アンカボルト81において腐食を伴う場合にあっては分析、計測が全く不可能となる。
Such inability to analyze also occurs in the
ところで、特許文献1には被探知体としてのコンクリート材に対して超音波を入力することで、該被探知体の内部構造を探知する超音波探知方法およびその装置が開示されているが、2.5MHzの狭帯域超音波が用いられている関係上、この特許文献1に開示されたものを、アンカボルトの形状探査に適用しても、上述同様の問題点が発生する。
By the way,
そこで、この発明は、アンカボルト端面より広帯域超音波を発信し、同一端面で広帯域超音波を受信し、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルを求め、該広帯域受信波スペクトルより中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求め、上記時系列波よりアンカボルト先端からの反射波の起生を求めることにより、アンカボルトの長手方向側面に腐食があっても、fKを徐々に小さくし、アンカボルトの腐食進行の度合や形状(湾曲、先端先鋭)による超音波伝達経緯中の減衰の影響を受けにくい相対的に低い周波数に基づいて時系列波を求めるので、上記反射波の起生を確保することができ、アンカボルトの形状探査に寄与することができるアンカボルトの形状探査方法およびその装置の提供を目的とする。 Therefore, the present invention transmits broadband ultrasonic waves from the end face of the anchor bolt, receives wideband ultrasonic waves from the same end face, obtains a wideband received wave spectrum by Fourier transform from the received wideband received wave, the center frequency by extracting a narrowband spectrum to f K, the time-series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform, sequentially determined in the background of gradually decreasing the central frequency f K, the time-sequential by obtaining the Okoshisei of the reflected waves from the anchor bolt tip from the waves, even if there is corrosion longitudinal sides of the anchor bolt, gradually reducing the f K, the degree and shape of the corrosion progress of the anchor bolt (curved, Since the time-series wave is obtained based on a relatively low frequency that is not easily affected by the attenuation during the ultrasonic transmission process due to the sharp tip, the occurrence of the reflected wave can be ensured. , And an object thereof is to provide a shape exploration methods and apparatus of the anchor bolt can contribute to shape exploration anchor bolt.
この発明によるアンカボルトの形状探査装置は、超音波を発信する探触子と受信する探触子、または超音波の発信、受信を共用する探触子を備え、コンクリート構造物にその一部が埋込まれたアンカボルトの形状を探査するアンカボルトの形状探査装置であって、上記アンカボルト端面より広帯域超音波を発信し、同一端面で広帯域超音波を受信し、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルを求める第1演算機能と、該広帯域受信波スペクトルより中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める第2演算機能と、を備えた演算手段を設け、上記時系列波よりアンカボルト先端からの反射波の起生を求めるものである。 An anchor bolt shape exploration device according to the present invention includes a probe that transmits and receives an ultrasonic wave, or a probe that shares the transmission and reception of an ultrasonic wave, a part of which is provided in a concrete structure. An anchor bolt shape exploration device for exploring the shape of an embedded anchor bolt, transmitting broadband ultrasonic waves from the end face of the anchor bolt, receiving broadband ultrasonic waves at the same end face, and Fourier from the received wideband received wave a first arithmetic function for determining the broadband receiving wave spectrum at converting the center frequency from the wideband received wave spectrum to extract the narrowband spectrum to f K, the time-series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform, a second calculation function found sequentially in the background of gradually decreasing the central frequency f K, the computing means having a provided, reflections from anchor bolt tip from the time-sequential wave And requests the Okoshisei.
上述の発信および受信される広帯域超音波は、0〜5MHzの全ての周波数帯域で成分をもつ広帯域成分波が望ましい。
また、上述の中心周波数はfK=2.5MHzを初期の最大値とし、fK=1.25MHz、fK=0.99MHzまたはそれ以下の任意の周波数に設定することができる。
The above-described transmitted and received broadband ultrasonic waves are preferably broadband component waves having components in all frequency bands of 0 to 5 MHz.
Further, the above-described center frequency can be set to an arbitrary frequency with f K = 2.5 MHz, f K = 1.25 MHz, and f K = 0.99 MHz or lower, where f K = 2.5 MHz.
上記構成によれば、演算手段の第1演算機能は、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルを求め、演算手段の第2演算機能は、広帯域受信波スペクトルより中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求めるので、上記時系列波よりアンカボルト先端からの反射波の起生を求めることができる。 According to the above configuration, the first calculation function of the calculation means obtains a wideband received wave spectrum from the received wideband received wave by Fourier transform, and the second calculation function of the calculation means calculates the center frequency f from the wideband received wave spectrum. extracting a narrowband spectrum with a K, the time-series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform, so found sequentially in the background of gradually decreasing the central frequency f K, anchor from the time-sequential wave The occurrence of the reflected wave from the tip of the bolt can be obtained.
このため、アンカボルトの長手方向側面に腐食があっても、中心周波数fKを徐々に小さくし、アンカボルトの腐食進行の度合や形状による超音波伝達経緯中の減衰の影響を受けにくい相対的に低い周波数に基づいて時系列波を求めるので、上記反射波の起生を確保することができて、アンカボルトの形状探査に寄与することができる。 Therefore, even if there is corrosion longitudinal sides of the anchor bolt, the center frequency f K was gradually reduced, the ultrasonic transmission susceptible relative influence of the attenuation in the background by the degree and shape of the corrosion progress of the anchor bolt Since the time-series wave is obtained based on a low frequency, the occurrence of the reflected wave can be ensured and the shape of the anchor bolt can be investigated.
この発明の一実施態様においては、上記アンカボルトの先端からの反射波の起生時刻thに基づいて時系列関数を作成する関数作成手段と、上記広帯域受信波に時系列関数を乗じて、アンカボルト長さに関する反射波のスペクトルをフーリエ変換にて求めるスペクトル演算手段とを設け、所定の周波数以上の帯域でスペクトルが林立する時、直線アンカボルトと判定し、林立しない時、湾曲アンカボルトと判定するものである。
上述の所定の周波数は、例えば、0.45MHzまたは0.5357MHzに設定してもよい。
According to another embodiment of the present invention, by multiplying a function generating means for generating a time-series function based on Okoshisei time t h of the reflected waves from the tip of the anchor bolt, the time-series function to the broadband receiving waves, Spectral calculation means for obtaining the spectrum of the reflected wave related to the anchor bolt length by Fourier transform is determined. When the spectrum stands in a band of a predetermined frequency or higher, it is determined as a straight anchor bolt. Judgment.
For example, the predetermined frequency may be set to 0.45 MHz or 0.5357 MHz.
上記構成によれば、関数作成手段は、アンカボルトの先端からの反射波の起生時刻thに基づいて時系列関数(TGC関数)を作成し、スペクトル演算手段は、上記広帯域受信波に時系列関数を乗じて、アンカボルト長さに関する反射波のスペクトルをフーリエ変換にて求めるので、上記所定の周波数以上の帯域でスペクトルが林立する場合には、直線アンカボルトと判定し、林立しない場合には、湾曲アンカボルトと判定することができる。
この結果、計測対象(探査対象)のアンカボルトが直線アンカボルトか、または、湾曲アンカボルトかを判断することができる。
According to the above structure, function creating means creates a time-series function (TGC function) based on Okoshisei time t h of the reflected waves from the tip of the anchor bolt, the spectrum calculating means, time to the broadband receiving wave Since the spectrum of the reflected wave related to the anchor bolt length is obtained by Fourier transformation by multiplying by the series function, when the spectrum stands in the band above the predetermined frequency, it is judged as a straight anchor bolt, and when it does not stand Can be determined as a curved anchor bolt.
As a result, it is possible to determine whether the anchor bolt to be measured (search target) is a straight anchor bolt or a curved anchor bolt.
この発明の一実施態様においては、上記アンカボルト先端からの反射波の起生時刻をthとし、アンカボルト長手方向を伝達する横波と縦波との音速比をε1として、アンカボルトの継手部で生ずる横波M1と、アンカボルト端面からの超音波入力時に発生する長手方向の横波M2との起生時刻(tM1,tM2)を、
上述の最低周波数帯域(A領域)は37kHz付近の25.3kHz〜49.2kHzに設定してもよく、次に低い周波数帯域(B領域)は70kHz付近の60.9kHz〜91.9kHzに設定してもよい。
In one embodiment of the invention, the Okoshisei time of the reflected wave from the anchor bolt tip and t h, the sound velocity ratio between the transverse and longitudinal waves for transmitting the anchor bolt longitudinal direction epsilon 1, the anchor bolt joints Occurrence time (t M1 , t M2 ) of the transverse wave M1 generated in the section and the longitudinal transverse wave M2 generated when ultrasonic waves are input from the end face of the anchor bolt
The lowest frequency band (A region) described above may be set to 25.3 kHz to 49.2 kHz near 37 kHz, and the next lower frequency band (B region) may be set to 60.9 kHz to 91.9 kHz near 70 kHz. May be.
上記構成によれば、上記計算手段は、上記[数1]、[数2]に基づいて横波M1、M2の起生時刻tM1,tM2を計算し、時系列波演算手段は、起生スペクトルA、Bを含む周波数帯域のスペクトル群を抽出し、フーリエ逆変換にて上記スペクトル群に対応する時系列波を求め、スペクトル演算手段は、横波M1、M2の起生時刻tM1,tM2の値に基づいて所定の時系列関数をA、Bスペクトル群に対応する時系列波に乗ずることで、この時刻tM1,tM2より生ずる横波M1、M2を抽出し、この抽出波のスペクトル(M1波のスペクトル、M2波のスペクトル)をフーリエ変換で求めるので、M1、M2のスペクトルの双方で、B領域のスペクトルのみが消滅する場合には、アンカボルトが一本物で溶接継手なしと判断することができ、一方、M1のスペクトルにおいて、B領域スペクトルのみが消滅し、かつM2のスペクトルにおいてA領域スペクトルのみが消滅、または大きく衰退する場合には、アンカボルトが溶接継手ありと判断することができる。
この結果、計測対象(探査対象)のアンカボルトが、一本物で溶接継手のないアンカボルトか、または、溶接継手のあるアンカボルトかを判断することができる。
According to the above configuration, the calculating means calculates the occurrence times t M1 and t M2 of the transverse waves M1 and M2 based on the [Equation 1] and [Equation 2], and the time series wave calculating means A spectrum group in the frequency band including the spectra A and B is extracted, a time series wave corresponding to the spectrum group is obtained by inverse Fourier transform, and the spectrum calculation means generates the occurrence times t M1 and t M2 of the transverse waves M1 and M2. of a predetermined time series function based on the value that multiplies the time series waves corresponding a, the B spectrum group, to extract the shear wave M1, M2 arising from the time t M1, t M2, the spectrum of the extracted wave ( M1 wave spectrum and M2 wave spectrum) are obtained by Fourier transform. Therefore, if only the spectrum of region B disappears in both M1 and M2 spectra, it is determined that the anchor bolt is a single one and there is no welded joint. On the other hand, if only the B region spectrum disappears in the M1 spectrum and only the A region spectrum disappears or greatly declines in the M2 spectrum, it is determined that the anchor bolt has a welded joint. Can do.
As a result, it is possible to determine whether the anchor bolt to be measured (exploration target) is a single anchor bolt without a welded joint or an anchor bolt with a welded joint.
この発明によるアンカボルトの形状探査方法は、超音波を発信する探触子と受信する探触子、または超音波の発信、受信を共用する探触子を備え、コンクリート構造物にその一部が埋込まれたアンカボルトの形状を探査するアンカボルトの形状探査方法であって、上記アンカボルト端面より広帯域超音波を発信し、同一端面で広帯域超音波を受信する第1の工程と、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルを求める第2の工程と、上記広帯域受信波スペクトルより中心周波数fKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める第3の工程と、上記時系列波から、アンカボルト先端からの反射波の起生を求める第4の工程と、を備えたものである。 The anchor bolt shape exploration method according to the present invention includes a probe that transmits and receives ultrasonic waves, or a probe that shares transmission and reception of ultrasonic waves, and a part of the concrete structure is provided with the probe. An anchor bolt shape exploration method for exploring the shape of an embedded anchor bolt, wherein a first step of transmitting a broadband ultrasonic wave from the end face of the anchor bolt and receiving a broadband ultrasonic wave at the same end face is received. a second step of obtaining a broadband receiving wave spectrum at the Fourier transform from the wideband received wave, extracts a narrowband spectrum with a center frequency f K from the broadband receiving wave spectrum when the narrowband spectrum at the inverse Fourier transform series wave, a third step of sequentially obtaining in the background of gradually decreasing the central frequency f K, from the time series waves, the Okoshisei of the reflected waves from the anchor bolt tip determined A fourth step that is those with.
上述の発信および受信される広帯域超音波は、0〜5MHzの全ての周波数帯域で成分をもつ広帯域成分波が望ましい。
また、上述の中心周波数はfK=2.5MHzを初期の最大値とし、fK=1.25MHz、fK=0.99MHzまたはそれ以下の任意の周波数に設定することができる。
The above-described transmitted and received broadband ultrasonic waves are preferably broadband component waves having components in all frequency bands of 0 to 5 MHz.
Further, the above-described center frequency can be set to an arbitrary frequency with f K = 2.5 MHz, f K = 1.25 MHz, and f K = 0.99 MHz or lower, where f K = 2.5 MHz.
上記構成によれば、第1の工程で、アンカボルト端面より広帯域超音波を発信し、同一端面で広帯域超音波を受信する。次の第2の工程で、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルを求める。次の第3の工程で、上記広帯域受信波スペクトルより中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める。次の第4の工程で、上記時系列波から、アンカボルト先端からの反射波の起生を求める。
このため、アンカボルトの長手方向側面に腐食があっても、中心周波数fKを徐々に小さくし、アンカボルトの腐食進行の度合や形状による超音波伝達経緯中の減衰の影響を受けにくい相対的に低い周波数に基づいて時系列波を求めるので、上記反射波の起生を確保することができて、アンカボルトの形状探査に寄与することができる。
According to the said structure, a broadband ultrasonic wave is transmitted from an anchor volt | bolt end surface at a 1st process, and a broadband ultrasonic wave is received by the same end surface. In the next second step, a broadband received wave spectrum is obtained by Fourier transform from the received broadband received wave. In the next third step, the center frequency from the broadband receiving wave spectrum to extract the narrowband spectrum to f K, the time-series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform, the center frequency f K gradually It asks sequentially in the process of making it smaller. In the next fourth step, the occurrence of the reflected wave from the tip of the anchor bolt is obtained from the time series wave.
Therefore, even if there is corrosion longitudinal sides of the anchor bolt, the center frequency f K was gradually reduced, the ultrasonic transmission susceptible relative influence of the attenuation in the background by the degree and shape of the corrosion progress of the anchor bolt Since the time-series wave is obtained based on a low frequency, the occurrence of the reflected wave can be ensured and the shape of the anchor bolt can be investigated.
この発明によれば、アンカボルト端面より広帯域超音波を発信し、同一端面で広帯域超音波を受信し、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルを求め、該広帯域受信波スペクトルより中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求め、上記時系列波よりアンカボルト先端からの反射波の起生を求めるように構成したので、アンカボルトの長手方向側面に腐食があっても、中心周波数fKを徐々に小さくし、アンカボルトの腐食進行の度合や形状(湾曲、先端先鋭)による超音波伝達経緯中の減衰の影響を受けにくい相対的に低い周波数に基づいて時系列波を求めるので、上記反射波の起生を確保することができ、アンカボルトの形状探査に寄与することができる効果がある。 According to this invention, broadband ultrasonic waves are transmitted from the end face of the anchor bolt, broadband ultrasonic waves are received at the same end face, a broadband received wave spectrum is obtained from the received broadband received wave by Fourier transform, and the broadband received wave spectrum is obtained. the center frequency by extracting a narrowband spectrum to f K, the time-series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform, sequentially determined in the background of gradually decreasing the central frequency f K, the time-sequential since it is configured to determine a Okoshisei of the reflected waves from the anchor bolt tip from the waves, even if there is corrosion longitudinal sides of the anchor bolt, gradually reduce the center frequency f K, the degree of corrosion progress of the anchor bolt The time series wave is obtained based on a relatively low frequency that is not easily affected by attenuation during the ultrasonic transmission process due to the shape and shape (curvature, sharp tip). Can be coercive, there is an effect that can contribute to the shape exploration anchor bolt.
[実施形態1]
この発明の一実施形態を以下図面に基づいて詳述する。
図面はアンカボルトの形状探査方法およびその装置を示すが、まず、図1を参照してアンカボルトの形状探査装置の構成について説明する。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The drawing shows an anchor bolt shape search method and apparatus. First, the configuration of the anchor bolt shape search apparatus will be described with reference to FIG.
被探知体としてのアンカボルト30の表面(アンカボルト端面)に接触配置する発信探触子31と受信探触子32とを設けている。
上述の発信探触子31は広帯域超音波(例えば0〜5MHzの全ての周波数帯域で成分をもつ広帯域成分波)を発信するものであり、上述の受信探触子32は0〜5MHzの広帯域超音波を受信するものである。
A transmitting
The
上述の発信探触子31には超音波発信装置の電流供給回路33から電流が供給され、この発信探触子31から超音波が発信してアンカボルト30内に入射する。
The
また、受信探触子32が受信した超音波信号は解析装置34に入力されて解析される。
この解析装置34においては、受信探触子32の受信信号が増幅回路35により増幅された後、フィルタ回路36でフィルタリングを受けた信号がAD変換回路37(アナログ・デジタル変換回路)によってデジタル信号に変換され、ゲートアレイ38を介してCPU40に入力される。
The ultrasonic signal received by the
In this
ハードディスク39には解析処理アプリケーションソフトウェアと、CPU40により演算処理された時系列データが保存される。ここで、上述のCPU40はフーリエ変換・フーリエ逆変換を行う制御手段(処理部)である。
The
また、上述の解析結果は表示装置41にも入力されて表示される。この表示装置41は図10に示すような各種の波形を可視表示する表示手段である。
The analysis result described above is also input to the
さらに、必要な情報が入力手段としてのキーボードなどの入力装置42からCPU40に入力されるように構成している。メモリ43はCPU40が演算する際にデータを一時的に格納するために用いられる。また、CPU40からコントロール回路44に制御信号が出力され、コントロール回路44は増幅回路35、フィルタ回路36、AD変換回路37、ゲートアレイ38および電流供給回路33に作動指令信号を出力する。
In addition, necessary information is input to the
電流供給回路33は同軸ケーブル45を介して発信探触子31に接続されており、発信探触子31には図2に示すように、基盤化されたステップ型電圧発生器46と振動子47とが内蔵されている。
The current supply circuit 33 is connected to the
ステップ型電圧発生器46には、図3に示すように、ステップ電圧駆動回路461とステップ電圧発生回路462とが設けられており、ステップ電圧駆動回路461で発生するステップ関数型電圧を振動子47に印加する。
As shown in FIG. 3, the step
広帯域超音波をアンカボルト30に入力する都度、受信探触子32で受信波を得る。
この受信波は同軸ケーブル49を介して、解析装置34の増幅回路35へ電圧の時間変動データとして送られる。増幅回路35へ送られた時間変動データは、フィルタ回路36を介してAD変換回路37に達し、この電圧のアナログ量が該AD変換回路37によりデジタル量に変換され、ゲートアレイ38を介してCPU40に転送され、電圧デジタル値の時刻歴が表示装置41に表示される。
Each time a broadband ultrasonic wave is input to the
This received wave is sent to the
自動的に、またはキーボードなどの入力装置42を用いた外部からの指示で、電圧の増幅または減幅およびローパス/ハイパスフィルタ処理の指令がCPU40に伝達され、CPU40はコントロール回路44を介して増幅回路35およびフィルタ回路36を制御する。
Commands for amplification or reduction of voltage and low-pass / high-pass filter processing are transmitted to the
図4に示すように、受信探触子32には漸減型ハイパスフィルタ回路50、増幅回路51および振動子52が内蔵されている。
As shown in FIG. 4, the
電流供給回路33はコントロール回路44により制御されて、所定の時間間隔で動作する。 The current supply circuit 33 is controlled by the control circuit 44 and operates at predetermined time intervals.
受信探触子32に内蔵された振動子52(図4参照)は広帯域超音波が入力する都度、アンカボルト30の音圧変化にともなって振動が励起する。この振動励起で振動子52に生じる電圧の時間変化が、受信探触子32内のフィルタ回路50および増幅回路51で1次処理される。
The vibrator 52 (see FIG. 4) built in the receiving
図1の増幅回路35およびフィルタ回路36の制御が終了した段階で、CPU40の指示でコントロール回路44が動作し、ゲートアレイ38に受信波の加算処理を命令する。
When the control of the
ゲートアレイ38は、AD変換回路37で得られる電圧に関する時刻歴デジタル量を、上記時刻歴を得る都度、指定回数加算する。そして、CPU40のコントロール下にて加算平均時刻歴を作成し、表示装置41にその時刻歴をリアルタイム表示する。
The
フィルタ回路50,36および増幅回路51,35は受信探触子32と解析装置34との双方にそれぞれ内蔵されている。受信探触子32に内蔵されているハイパスフィルタ回路50および増幅回路51は受信波に対して1次処理を行なうものであり、解析装置34に内蔵されている増幅回路35とフィルタ回路36は、1次処理された受信波に対し、CPU40のコントロール下にて微調整するものである。この微調整は装置機能の高度化のために必要なものであるから、これら増幅回路35、フィルタ回路36は省略してもよい。
The
次に、図5を参照してパルス型電圧積荷による超音波と、ステップ関数型電圧積荷による超音波の相違について説明する。 Next, with reference to FIG. 5, the difference between the ultrasonic wave by the pulse type voltage load and the ultrasonic wave by the step function type voltage load will be described.
図5(a)は振動子にパルス型電圧(30〜500V)を印加した場合のスペクトルを示し、この場合には同図に示すように振動子の厚さ方向共振振動数を中心周波数とする比較的狭帯域のスペクトルをもつ発信超音波を得ることになる(従来技術の狭帯域周波数に相当。)。
図5(b)は発信探触子31内の振動子47にステップ関数型電圧(30〜500V)を印加した場合のスペクトルを示し、この場合には同図に示すように共振振動数はもちろんのこと、これよりも低周波の成分も励起されたスペクトルとなり、本実施例の広帯域超音波は図5(b)による超音波を意味するものである。
FIG. 5A shows a spectrum when a pulse voltage (30 to 500 V) is applied to the vibrator. In this case, the resonance frequency in the thickness direction of the vibrator is set as the center frequency as shown in FIG. A transmitted ultrasonic wave having a relatively narrow band spectrum is obtained (corresponding to the narrow band frequency of the prior art).
FIG. 5B shows a spectrum when a step function voltage (30 to 500 V) is applied to the
図6は、コンクリート20にその一部が埋込まれたアンカボルト30の形状を探査する場合の探触子の配置構造を示し、図6(a)に示すように、アンカボルト30の端面30aに0〜5MHzの広帯域超音波を発信する発信探触子31と、0〜5MHzの広帯域超音波を受信する受信探触子32とを配置して、形状探査を行なってもよく、または、図6(b)に示すように、アンカボルト30の端面30aに0〜5MHzの広帯域超音波の発信、受信を共用する探触子21を配置して、形状探査を行なってもよい。
FIG. 6 shows an arrangement structure of the probe when searching for the shape of the
次に、図7に示す工程図を参照して、アンカボルトの形状探査方法について説明する。 Next, an anchor bolt shape search method will be described with reference to the process chart shown in FIG.
ステップS1で、発信探触子31はアンカボルト30内に0〜5MHzの広帯域入力波(図8の入力波広帯域スペクトル参照)を発信する。
次のステップS2で、受信探触子32は0〜5MHzの広帯域受信波(図示せず)を受信する。この受信した広帯域受信波をフーリエ変換すると、ステップS3で広帯域受信波スペクトルsp1(図8参照)を求めることができる。
すなわち、演算手段であるCPU40の第1演算機能は、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて図8の左図に示すように広帯域受信波スペクトルsp1を求めるものである。
In step S <b> 1, the
In the next step S2, the
That is, the first calculation function of the
次に、ステップS4で、図8の広帯域受信波スペクトルsp1に、図9に示すスペクトル抽出関数A(f)(A(fK)=1.0)を乗じて、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波(図10参照)を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める(ステップS5参照)。 Next, in step S4, the wideband received wave spectrum sp1 of FIG. 8 is multiplied by the spectrum extraction function A (f) (A (f K ) = 1.0) shown in FIG. chronological wave spectrum (see FIG. 10), sequentially determined in gradually reduced background the center frequency f K (see step S5).
ここで、図9に示すスペクトル抽出関数A(f)(A(fK)=1.0)は、中心周波数をfKとし、所定値をfaとする時、次のように定義することができる。
f≦fK−faでA(f)=0.0
f=fKでA(f)=1.0
f≧fK+faでA(f)=0.0
fK−fa<f<fKでA(f)は増加関数
fK<f<fK+faでA(f)は減少関数
Here, the spectrum extracting functions A (f) (A (f K) = 1.0) shown in FIG. 9, when the center frequency is f K, a predetermined value is f a, be defined as: Can do.
f ≦ f K -f a at A (f) = 0.0
f = f K and A (f) = 1.0
f ≧ f K + f a at A (f) = 0.0
f K -f a <f <f K at A (f) is an increasing function f K <f <f K + f a at A (f) is a decreasing function
この実施形態では、スペクトル抽出関数A(f)(A(fK)=1.0)の、中心周波数fKの初期値(最大値)を、従来例との対比を明確にする目的で、あえてfK=2.5MHzに設定し、広帯域受信波スペクトルsp1にこのスペクトル抽出関数A(f)を乗じて、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波(図10(a)参照)を求め(ステップS4〜S5参照)、図9に示すように中心周波数fKを徐々に小さくし、fK=1.25MHzの時、広帯域受信波スペクトルsp1にこのスペクトル抽出関数A(f)を乗じて、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波(図10(b)参照)を求め(ステップS4〜S5参照)、さらに中心周波数をfK=0.99MHzに小さくし、この時においても、広帯域受信波スペクトルsp1にこのスペクトル抽出関数A(f)を乗じて、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波(図10のc参照)を求め(ステップS4〜S5参照)るものである。 In this embodiment, the initial value (maximum value) of the center frequency f K of the spectrum extraction function A (f) (A (f K ) = 1.0) is defined for the purpose of clarifying the comparison with the conventional example. Destination is set to f K = 2.5 MHz, and the wideband received wave spectrum sp1 is multiplied by this spectrum extraction function A (f), and the time series wave of the narrow band spectrum (see FIG. 10A) is obtained by inverse Fourier transform. calculated (see step S4-S5), gradually decreasing the central frequency f K, as shown in FIG. 9, when f K = 1.25 MHz, multiplied by the spectrum extracting function a to the broadband receiving wave spectrum sp1 (f) Then, a time-series wave (see FIG. 10B) of the narrow band spectrum is obtained by inverse Fourier transform (see steps S4 to S5), and the center frequency is further reduced to f K = 0.99 MHz. Broadband receiver The signal wave spectrum sp1 is multiplied by the spectrum extraction function A (f) to obtain a time-series wave (see c in FIG. 10) of a narrowband spectrum by inverse Fourier transform (see steps S4 to S5).
換言すれば、中心周波数fKを徐々に小さくする毎にステップS4〜S5の処理を繰返し、図10(b)、図10(c)に示すような狭帯域スペクトルの時系列波を得るものである。
すなわち、演算手段であるCPU40の第2演算機能は、広帯域受信波スペクトルsp1より、中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波(図10の(b)、(c)参照)を中心周波数fKを1.25MHz〜0.99MHzへ徐々に小さくしていく経緯の中で順次求めるものである。
In other words, repeats the processing of steps S4~S5 each gradually reduced the center frequency f K, FIG. 10 (b), the as to obtain time-series wave narrowband spectrum as shown in FIG. 10 (c) is there.
That is, the second calculation function of an arithmetic unit CPU40, from the broadband receiving wave spectrum sp1, the center frequency and extracts a narrowband spectrum to f K, time series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform (FIG. 10 (b), those found sequentially in the background of gradually decreasing the central frequency f K to 1.25MHz~0.99MHz (c) a reference).
次にステップS6で、図10(b)、(c)に示す時系列波から、アンカボルト30先端からの反射波の起生を確保する。
つまり、図10(a)、(b)、(c)に示す時系列波形は、図1の表示装置41にリアルタイムで表示されるので、図10(a)においては反射波(e)の確認が不明であるが、図10(b)、(c)においては反射波g,hが明確に確認され、この反射波g,hが開始する瞬間を、作業者が表示装置41の画面を目視しながら、反射波g,hの起生時刻thとして推定することができる。
Next, in step S6, the occurrence of a reflected wave from the tip of the
That is, since the time-series waveforms shown in FIGS. 10A, 10B, and 10C are displayed in real time on the
このように、図10(b)、(c)に示す時系列波の反射波g,hから、その起生時刻thが推定できるので、[数5]に基づいてアンカボルト長lTを求めることができる。
このように、図1〜図10で示した実施形態1のアンカボルトの形状探査装置は、超音波を発信する探触子31と受信する探触子32、または超音波の発信、受信を共用する探触子21を備え、コンクリート構造物にその一部が埋込まれたアンカボルト30の形状を探査するアンカボルトの形状探査装置であって、上記アンカボルト端面30aより0〜5MHzの広帯域超音波を発信し、同一端面30aで0〜5MHzの広帯域超音波を受信し、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルsp1(図8参照)を求める第1演算機能(COU40が備える機能)と、該広帯域受信波スペクトルsp1より中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波(図10の(b)、(c)参照)を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める第2演算機能(CPU40が備える機能)と、を備えた演算手段(CPU40参照)を設け、上記時系列波より、アンカボルト30先端からの反射波g,hの起生(起生時刻th参照)を求めるものである。
As described above, the anchor bolt shape exploration device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 10 shares the
この構成によれば、演算手段CPU40の第1演算機能は、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルsp1を求め、演算手段CPU40の第2演算機能は、広帯域受信波スペクトルsp1より中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求めるので、上記時系列波(図10の(b)、(c)参照)よりアンカボルト30先端からの反射波g,hの起生を求めることができる。
According to this configuration, the first calculation function of the calculation means CPU40 obtains the broadband received wave spectrum sp1 from the received wideband received wave by Fourier transform, and the second calculation function of the calculation means CPU40 is based on the broadband reception wave spectrum sp1. the center frequency by extracting a narrowband spectrum to f K, the time-series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform, so found sequentially in the background of gradually decreasing the central frequency f K, the time- The occurrence of the reflected waves g and h from the tip of the
このため、アンカボルト30の長手方向側面に腐食があっても、中心周波数fKを徐々に小さくし、アンカボルト30の腐食進行の度合や形状による超音波伝達経緯中の減衰の影響を受けにくい相対的に低い周波数(実施形態1の1.25MHz、0.99MHz参照)に基づいて時系列波を求めるので、上記反射波g,hの起生を確保することができて、アンカボルト30の形状探査に寄与することができる。
Therefore, even if there is corrosion longitudinal sides of the
また、上記実施形態1のアンカボルトの形状探査方法は、超音波を発信する探触子31と受信する探触子32、または超音波の発信、受信を共用する探触子21を備え、コンクリート構造物にその一部が埋込まれたアンカボルト30の形状を探査するアンカボルトの形状探査方法であって、上記アンカボルト端面30aより0〜5MHzの広帯域超音波を発信し、同一端面30aで0〜5MHzの広帯域超音波を受信する第1の工程S1,S2と、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルsp1(図8参照)を求める第2の工程S2〜S3と、上記広帯域受信波スペクトルsp1より中心周波数fKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波(図10(b)、(c)参照)を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める第3の工程S4〜S5と、上記時系列波(図10(b)、(c)参照)から、アンカボルト30先端からの反射波g,hの起生(起生時刻th参照)を求める第4の工程S6と、を備えたものである(図7参照)。
The anchor bolt shape exploration method of the first embodiment includes the
この構成によれば、第1の工程S1、S2で、アンカボルト端面30aより0〜5MHzの広帯域超音波を発信し、同一端面30aで0〜5MHzの広帯域超音波を受信する。次の第2の工程S2〜S3で、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルsp1を求める。次の第3の工程S4〜S5で、上記広帯域受信波スペクトルsp1より中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波(図10(b)、(c)参照)を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める。次の第4の工程S6で、上記時系列波から、アンカボルト30先端からの反射波g,hの起生を求める。
According to this configuration, in the first steps S1 and S2, broadband ultrasonic waves of 0 to 5 MHz are transmitted from the anchor
このため、アンカボルト30の長手方向側面に腐食があっても、中心周波数fKを徐々に小さくし、アンカボルトの腐食進行の度合や形状による超音波伝達経緯中の減衰の影響を受けにくい相対的に低い周波数(実施形態1の1.25MHz、0.99MHz参照)に基づいて時系列波(図10(b)、(c)参照)を求めるので、上記反射波g,hの起生を確保することができて、アンカボルト30の形状探査に寄与することができる。
Therefore, even if there is corrosion longitudinal sides of the
この実施形態1では、図1に示す表示装置41(表示手段)が、時系列波(図10(b)、(c)参照)よりアンカボルト30先端からの反射波g,hの起生を可視判定可能に表示する。
また、上記実施形態1で開示した中心周波数fK=1.25MHz、fK=0.99MHzの数値は一例であって、これに限定されるものではない。さらに、実施形態1の分析法は、溶接継手ありのアンカボルトの1本目のアンカボルト長、湾曲アンカボルト、先端先鋭アンカボルトの総長さ計測に適用することができる。
In the first embodiment, the display device 41 (display means) shown in FIG. 1 generates reflected waves g and h from the tip of the
In addition, the numerical values of the center frequencies f K = 1.25 MHz and f K = 0.99 MHz disclosed in the first embodiment are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Furthermore, the analysis method of the first embodiment can be applied to the total length measurement of the first anchor bolt length, the curved anchor bolt, and the sharpened anchor bolt of the anchor bolt with a welded joint.
[実施形態2]
次に、探査対象としてのアンカボルト30が湾曲しているか否かを探査する実施形態について説明する。
図11(a)は湾曲がない直線アンカボルト30を示し、図11(b)は湾曲が小さいアンカボルト30を示し、図11(c)は湾曲が中程度のアンカボルト30を示し、図11(d)は湾曲が大きいアンカボルト30を示す。図11(b)、(c)、(d)は何れも湾曲アンカボルトである。
[Embodiment 2]
Next, an embodiment for searching for whether or not the
11A shows a
図12は比較例として、2.5MHz狭帯域波を図11(a)、(b)、(c)、(d)の各アンカボルト30に発信し、その反射波を受信した場合の受信波形であって、図12の左図は受信スペクトル波を示し、図12の右図はその時系列波を示す。
FIG. 12 shows, as a comparative example, a received waveform when a 2.5 MHz narrow-band wave is transmitted to each
図12にNo.1で示す直線アンカボルト30の場合には、受信スペクトルの強度が大きいので、同図の右図に時系列波で示すように、反射波としての縦波、横波M1、M2の起生が確認できる一方で、図12にNo.2、No.3、No.4で示す湾曲アンカボルト30の場合には、受信スペクトルの強度が過小であるため、図12の右図に時系列波で示すように、その何れにおいても縦波、横波M1、M2の起生を確認することができなかった。
In FIG. In the case of the
湾曲アンカボルト30の場合、その長手方向への超音波の伝達は図13(a)、(b)のようになる。図13(a)は周波数が相対的に高い2.5MHz以上の場合を示し、図13(b)は周波数が相対的に低い1.25MHz以下の場合を示す。
In the case of the
図13(a)に示すように、周波数が2.5MHz以上の場合には、超音波の直進性、指向性が高く、アンカボルト30の湾曲部において同図に示すような超音波伝達挙動が生じ、これにより超音波が大きく減衰し、この結果、図12で既に示したように、縦波、横波M1、M2の起生が確認できなくなるものと推考される。
一方、図13(b)に示すように、周波数が1.25MHz以下の場合には、超音波の直進性、指向性が低くなり、その減衰率も小さくなることにより、アンカボルト長手方向での超音波伝達挙動は、同図のようになるものと推考される。
As shown in FIG. 13 (a), when the frequency is 2.5 MHz or higher, the straightness and directivity of the ultrasonic waves are high, and the ultrasonic transmission behavior as shown in the figure is shown in the curved portion of the
On the other hand, as shown in FIG. 13 (b), when the frequency is 1.25 MHz or less, the straightness and directivity of the ultrasonic wave are reduced, and the attenuation rate is also reduced. The ultrasonic transmission behavior is assumed to be as shown in the figure.
実施形態2で示すアンカボルトの形状探査方法およびその装置においても、図1〜図5で示した回路装置を用いるが、この実施形態2の場合には、CPU40は、上記アンカボルト30の先端からの反射波の起生時刻th(図15、図16参照)に基づいて時系列関数(図17のTGC関数参照)を作成する関数作成手段(図14のステップQ5参照)と、上記広帯域受信波に時系列関数(TGC関数)を乗じて、アンカボルト長さに関する反射波のスペクトルをフーリエ変換にて求めるスペクトル演算手段(図14の各ステップQ6、Q7参照)とを兼ね、表示手段としての表示装置41は、所定の周波数(例えば、図17に示す0.45MHz以上)以上の帯域でスペクトルが林立する時、直線アンカボルトである旨を表示し、林立しない時、湾曲アンカボルトである旨を表示する。
The circuit device shown in FIGS. 1 to 5 is also used in the anchor bolt shape exploration method and apparatus shown in the second embodiment. In this second embodiment, the
実施形態2のアンカボルトの形状探査方法を、図14に示す工程図を参照して、以下に詳述する。
ステップQ1で、発信探触子31はアンカボルト30内に0〜5MHzの広帯域入力波(図8の入力波広帯域スペクトル参照)を発信する。
次のステップQ2で、受信探触子32は0〜5MHzの広帯域受信波(図示せず)を受信する。この受信した広帯域受信波をフーリエ変換すると、ステップQ3で広帯域受信波スペクトルsp1(図8参照)を求めることができる。
すなわち、演算手段であるCPU40の第1演算機能は、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて図8の左図に示すように広帯域受信波スペクトルsp1を求めるものである。
The anchor bolt shape exploration method of the second embodiment will be described in detail below with reference to the process diagram shown in FIG.
In step Q1, the
In the next step Q2, the receiving
That is, the first calculation function of the
次に、ステップQ4で、図8の広帯域受信波スペクトルsp1に、図9に示すスペクトル抽出関数A(f)(A(fK)=1.0)を乗じ、例えばfK=1.25MHzの時には図15に示すような狭帯域スペクトルsp2を抽出し、fK=0.625MHzの時には図16に示すような狭帯域スペクトルsp3を抽出し、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルsp2,sp3の時系列波(図15、図16の右図参照)を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める(ステップQ5、CPU40の第2演算機能参照)。 Next, in step Q4, the broadband received wave spectrum sp1 in FIG. 8 is multiplied by the spectrum extraction function A (f) (A (f K ) = 1.0) shown in FIG. 9, for example, f K = 1.25 MHz. sometimes it extracts a narrowband spectrum sp2 as shown in FIG. 15, when the f K = 0.625 MHz to extract the narrowband spectrum sp3 as shown in FIG. 16, when the narrowband spectrum sp2, sp3 at inverse Fourier transform series wave (Fig. 15, shown at right in FIG. 16), found sequentially in the background of gradually decreasing the central frequency f K (see second operation function in step Q5, CPU 40).
しかも、このステップQ5では、図15、図16の右図に示す時系列波を求めるだけでなく、この時系列波が表示される表示装置41からlTに関する反射波の起生時刻thを読取り、この起生時刻thに基づいて図17の右図に示すようなTGC関数Z1を作成する。
つまり、起生時刻thの直後に特徴となる波が現れると推定して、TGC関数Z1を作成するものである。
Moreover, in the step Q5, 15, not only determine the time series wave shown in the right diagram of FIG. 16, the Okoshisei time t h of the reflected wave related l T from the
That is, estimates that appear waves is characteristic immediately after Okoshisei time t h, is to create a TGC function Z1.
図17に示すTGC関数Z1は、Δtを所定値として次のように定義することができる。
0≦t≦th−ΔtでTGC(t)=0.0
t=thでTGC(t)=1.0
t≦th+ΔtでTGC(t)=0.0
th−Δt<t<thで、TGC(t)は増加関数
th<t<th+Δtで、TGC(t)は減少関数
次に、ステップQ6で、TGC関数Z1を広帯域受信波(ステップQ2参照)に乗じて、アンカボルト30の長さlTに関する反射波のスペクトルをフーリエ変換にて求めると(ステップQ7参照)、図17の左図のようになる。
The TGC function Z1 shown in FIG. 17 can be defined as follows with Δt as a predetermined value.
0 ≦ t ≦ t h −Δt and TGC (t) = 0.0
tGC (t) = 1.0 at t = th h
TGC (t) = 0.0 at t ≦ t h + Δt
t In h -Δt <t <t h, with TGC (t) is increasing function t h <t <t h + Δt, TGC (t) is decreasing function Next, at step Q6, the broadband receiving wave TGC function Z1 ( When the spectrum of the reflected wave with respect to the length l T of the
図17にNo.1で示す直線アンカボルトに30の場合には、所定の周波数以上の帯域、具体的には、0.45MHz以上の帯域でスペクトルが林立する一方、図17にNo.2〜No.4で示す湾曲アンカボルト30の場合には斯る帯域でスペクトルは林立しない。
In FIG. In the case of 30 in the linear anchor bolt shown by 1, the spectrum stands in a band of a predetermined frequency or higher, specifically, a band of 0.45 MHz or higher. 2-No. In the case of the
そこで、次のステップQ8(判定手段)で所定の周波数(0.45MHz)以上の帯域でスペクトルが林立するか否かを判定し、林立する場合(YES判定時)にはステップQ9に移行し、林立しない場合(NO判定時)には別のステップQ10に移行する。
上記ステップQ9(表示手段)で、所定の周波数(0.45MHz)以上の帯域でスペクトルが林立することに対応して、表示装置41は探査対象のアンカボルトが直線アンカボルト30である旨を表示し、一方、ステップQ10(表示手段)では、所定の周波数(0.45MHz)以上の帯域でスペクトルが林立しないことに対応して、表示装置41は探査対象のアンカボルトが湾曲アンカボルト30である旨を表示する。
Therefore, in the next step Q8 (determination means), it is determined whether or not the spectrum stands in a band equal to or higher than a predetermined frequency (0.45 MHz), and when it stands (when YES is determined), the process proceeds to step Q9. If no forest is established (NO determination), the process proceeds to another step Q10.
In step Q9 (display means), the
このように、図11〜図17で示した実施形態2のアンカボルトの形状探査装置は、上記アンカボルト30の先端30aからの反射波の起生時刻th(図15、図16の右図参照)に基づいて時系列関数としてのTGC関数(図17の右図参照)Z1を作成する関数作成手段(ステップQ5参照)と、上記広帯域受信波にTGC関数Z1を乗じて、アンカボルト長さlTに関する反射波のスペクトルをフーリエ変換にて求めるスペクトル演算手段(ステップQ6、Q7参照)とを設け、所定の周波数(0.45MHz)以上の帯域でスペクトルが林立する時、直線アンカボルトと判定し、林立しない時、湾曲アンカボルトと判定するものである(判定手段としてのステップQ8、表示手段としてのステップQ9、Q10参照)。
As described above, the anchor bolt shape exploration device according to the second embodiment shown in FIGS. 11 to 17 is the generation time t h of the reflected wave from the
この構成によれば、関数作成手段(ステップQ5)は、アンカボルト30の先端30aからの反射波の起生時刻th(図15、図16の右図参照)に基づいてTGC関数Z1(図17参照)を作成し、スペクトル演算手段(ステップQ6、Q7)は、上記広帯域受信波にTGC関数Z1を乗じて、アンカボルト長さlTに関する反射波のスペクトルをフーリエ変換にて求めるので、上記所定の周波数以上の帯域でスペクトルが林立する場合には、直線アンカボルト30と判定し、林立しない場合には、湾曲アンカボルト30と判定することができる。
この結果、計測対象(探査対象)のアンカボルトが直線アンカボルト30か、湾曲アンカボルト30かを判断することができる。
According to this configuration, the function creating means (step Q5) is based on the TGC function Z1 (see FIG. 15 and FIG. 16 on the right side) based on the occurrence time t h of the reflected wave from the
As a result, it is possible to determine whether the anchor bolt to be measured (search target) is the
[実施形態3]
次に、探査対象としてのアンカボルト30が、図18(a)に示すような一本物アンカボルト30か、または、同図(b)に示すような溶接面jを介して溶接継手29が接続された継手ありアンカボルト30かを探査する実施形態について説明する。
[Embodiment 3]
Next, the
実施形態1の構成で探査した場合には、その反射波は溶接面j位置の一本物のアンカボルト長l1に関するものとなり、この長さl1をアンカボルト総長さlTと誤認するので、実施形態3は、これを回避するように成したものである。 In the case of exploration with the configuration of the first embodiment, the reflected wave is related to the single anchor bolt length l 1 at the position of the weld surface j, and this length l 1 is misidentified as the anchor bolt total length l T. The third embodiment is configured to avoid this.
図18(a)(b)に示すアンカボルト30に、発信探触子31と受信探触子32とを配置し、受信探触子32に得られる0〜5MHzの広帯域受信波を、フーリエ変換して、広帯域受信波スペクトルsp1(図8参照)を求めた後に、この広帯域受信波スペクトルsp1にスペクトル抽出関数A(f)(A(fK)=1.0)を乗じ、例えば、中心周波数fK=0.937MHzとした時には、図20の左図に示す狭帯域スペクトルsp4を抽出することができ、これをフーリエ逆変換すると、図20の右図に示す時系列波を得ることができる。
A transmitting
図20の右図に、No.1一本物アンカボルト30の時系列波と、No.2継手ありアンカボルト30の時系列波とをそれぞれ示すように、これら両者はほとんど同一となって、継手あり、なしの区別が判別できない。すなわち、No.1の一本物アンカボルト30もNo.2の継手ありアンカボルト30も共に、一本目アンカボルト長l1に関する重複反射波の起生状況となり、継手あり、なしの形状区別を判別することができない。
In the right diagram of FIG. 1 time series wave of a
この実施形態3では、溶接継手29があるアンカボルト30か、または溶接継手29がないアンカボルト30かを区別できるように成したものであって、反射波の低周波数領域(20kHz〜120kHz)における振動数(卓越振動数)が、一本物アンカボルト30と継手ありアンカボルト30とで異なるという未公知の物理現象に着目したものである。
In the third embodiment, the
この実施形態3の構成を、図19に示す工程図を参照して、その作用と共に説明する。
ステップU1で、発信探触子31はアンカボルト30内に0〜5MHzの広帯域入力波(図8の入力波広帯域スペクトル参照)を発信する。
次のステップU2で、受信探触子32は0〜5MHzの広帯域受信波(図示せず)を受信する。この受信した広帯域受信波をフーリエ変換すると、ステップU3で広帯域受信波スペクトルsp1(図8参照)を求めることができる。
すなわち、演算手段であるCPU40の第1演算機能は、受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて図8の左図に示すように広帯域受信波スペクトルsp1を求めるものである。
The structure of this
In step U1, the
In the next step U2, the receiving
That is, the first calculation function of the
次に、ステップU4で、図8の広帯域受信波スペクトルsp1から、図21の左図に示すような起生スペクトルA、Bを含む周波数帯域(20kHz〜120kHzの低周波数領域)のスペクトル群を抽出する。
このスペクトル群の抽出は、一般的なバンドパス法によるか、または、既述したスペクトル抽出関数A(f)(A(fK)=1.0)を用いるかの何れであってもよい。
Next, in step U4, a spectrum group in the frequency band (20 kHz to 120 kHz low frequency region) including the occurrence spectra A and B as shown in the left diagram of FIG. 21 is extracted from the wideband received wave spectrum sp1 of FIG. To do.
The extraction of the spectrum group may be performed either by a general bandpass method or by using the already described spectrum extraction function A (f) (A (f K ) = 1.0).
図21に示した最低周波数帯域の起生スペクトルAの領域(A領域)は、37kHz付近、詳しくは、25.3kHz〜49.2kHzの範囲であって次に低い周波数帯域の起生スペクトルBの領域(B領域)は、70kHz付近、詳しくは、60.9kHz〜91.9kHzの範囲である。 The region (A region) of the occurrence spectrum A in the lowest frequency band shown in FIG. 21 is around 37 kHz, specifically, the range of 25.3 kHz to 49.2 kHz and the occurrence spectrum B in the next lower frequency band. The region (B region) is in the vicinity of 70 kHz, specifically 60.9 kHz to 91.9 kHz.
次に、ステップU5(時系列波演算手段)で、起生スペクトルA、Bを含む周波数帯域(20〜120kHz)のスペクトル群をフーリエ逆変換して上記スペクトル群に対応する時系列波を、図21の右図に示すように求める。 Next, in step U5 (time series wave calculating means), the spectrum group of the frequency band (20 to 120 kHz) including the origination spectra A and B is subjected to Fourier inverse transform, and the time series wave corresponding to the spectrum group is represented in FIG. It calculates | requires as shown in the right figure of 21.
図21において、No.1、No.2は一本物アンカボルト30、No.3、No.4は継手ありアンカボルト30である。
また、図21には縦波Pの起生時刻thと、横波M1の起生時刻tM1と、横波M2の起生時刻tM2とを示すと共に、これらに対応するカーソルを点線で示している。この場合、アンカボルト30の長さが既値であれば各時刻th,tM1,tM2は計算で求めることができる。
In FIG. 1, no. 2 is a
FIG. 21 shows the occurrence time t h of the longitudinal wave P, the occurrence time t M1 of the transverse wave M1, and the occurrence time t M2 of the transverse wave M2, and the corresponding cursors are indicated by dotted lines. Yes. In this case, if the length of the
ここで、図21の起生時刻thは、図22(a)に示す一本物アンカボルト30の先端30bからの反射波(縦波P)の起生時刻であり、図21の起生時刻tM1は、図22(b)に示す継手部としての溶接面jで生ずる横波M1の起生時刻であり、図21の起生時刻tM2は、図22(c)に示すアンカボルト端面30aからの縦波入力時に自然発生する該アンカボルト30の長手方向の横波のその1本目先端30bからの反射波(横波M2)の起生時刻である。
Here, Okoshisei time t h in FIG. 21 is a Okoshisei time of the reflected wave (longitudinal wave P) from the
次に、ステップU6(TGC関数演算手段)で、起生時刻tM2に基づいて図23のTGC関数Z2を求めると共に、起生時刻tM1に基づいて図24のTGC関数Z3を求める。
さらに、このステップU6では、先のステップU5で求めた時系列波(図21の右図参照)にTGC関数Z2,Z3(図23、図24の右図参照)を乗じ、さらに次のステップU7で、フーリエ変換にてTGC関数Z2、Z3で切り出したA、B領域のスペクトルを求める。
Next, at step U6 (TGC function operation means), along with determining the TGC function Z2 of FIG. 23 on the basis of Okoshisei time t M2, obtains the TGC function Z3 of FIG. 24 on the basis of Okoshisei time t M1.
Further, in this step U6, the time series wave (see the right figure in FIG. 21) obtained in the previous step U5 is multiplied by the TGC functions Z2 and Z3 (see the right figures in FIG. 23 and FIG. 24), and the next step U7. Thus, the spectra of the A and B regions cut out by the TGC functions Z2 and Z3 are obtained by Fourier transform.
このTGC関数Z2,Z3で切り出したA、B領域のスペクトルを、図23、図24にそれぞれ示す。
図23、図24のスペクトル起生状況から明らかなように、No.1、No.2で示す一本物アンカボルト30のl1に関する反射波M1,M2(図23、図24に実線で示す波と、点線で示す波)は、A領域の相対的に周波数が低い側において、スペクトルが卓越しており、No.3、No.4で示す継手ありアンカボルト30のl1に関する反射波M1,M2(図23、図24に2点鎖線で示す波と、1点鎖線で示す波)は、B領域の相対的に周波数が高い側においてスペクトルが卓越している。
The spectra of the A and B regions cut out by the TGC functions Z2 and Z3 are shown in FIGS. 23 and 24, respectively.
As is apparent from the spectrum occurrence situation in FIGS. 1, no. The reflected waves M1 and M2 (waves indicated by solid lines in FIG. 23 and FIG. 24 and waves indicated by dotted lines) relating to l 1 of the
なお、図23、図24から明らかなように、No.1、No.2で示す一本物アンカボルト30のl1に関する反射波M1,M2は、B領域で大きく減衰するので、このB領域でのスペクトル状況をメインとして判別し、A領域でのスペクトル状況をサブとして判別することができる。
As is apparent from FIGS. 1, no. Since the reflected waves M1 and M2 related to l 1 of the
そこで、次のステップU8(判定手段)で、A、B何れの領域でスペクトルが卓越しているかを判定し、A領域で卓越していると判定された時には、次のステップU9に移行し、B領域で卓越していると判定された時には、別のステップU10に移行する。 Therefore, in the next step U8 (determination means), it is determined whether the spectrum is superior in any region A or B. When it is determined that the spectrum is superior in the A region, the process proceeds to the next step U9. When it is determined that the area B is superior, the process proceeds to another step U10.
上述のステップU9(表示手段)で、スペクトルがA領域で卓越していることに対応して、表示装置41は探査対象のアンカボルトが一本物アンカボルト30である旨を表示し、一方、ステップU10(表示手段)では、スペクトルがB領域で卓越していることに対応して、表示装置41は探査対象のアンカボルトが継手ありアンカボルト30である旨を表示する。
このようにして、探査対象のアンカボルトが一本物アンカボルト30であるか、または、継手ありアンカボルト30であるかを、容易に探査することができる。
In step U9 (display means) described above, in response to the spectrum being excellent in the A region, the
In this way, it is possible to easily search whether the anchor bolt to be searched is the
[実施形態4]
上記実施形態3ではアンカボルト長が既知の場合について説明したが、この実施形態4ではアンカボルト長が未知の場合において、探査対象のアンカボルトが一本物アンカボルト30か、または、継手ありアンカボルト30かを探査するものである。
[Embodiment 4]
In the third embodiment, the case where the anchor bolt length is known has been described. In this fourth embodiment, when the anchor bolt length is unknown, the anchor bolt to be searched is the
この実施形態4では、図1で示したCPU40は上記アンカボルト30先端からの反射波の起生時刻をthとし、アンカボルト長手方向を伝達する横波と縦波との音速比(つまり、横波音速÷縦波音速=0.54)をε1として、アンカボルト30の継手部(溶接面j参照)で生ずる横波M1と、アンカボルト30端面からの超音波入力時に発生する長手方向の横波M2との起生時刻(tM1,tM2)を、
そして、表示手段としての表示装置41は、M1,M2のスペクトルの双方で、AおよびB領域のスペクトルのうち、B領域のスペクトルのみが消滅する時、アンカボルトが一本物で溶接継手なしである旨を表示する一方、M1のスペクトルにおいて、AおよびB領域のスペクトルのうち、B領域スペクトルのみが消滅し、かつM2のスペクトルにおいて、AおよびB領域のスペクトルのうち、A領域スペクトルのみが消滅、または大きく減衰する時、アンカボルトが溶接継手を有する旨を表示する。
この実施形態4においても、図1〜図5で示した回路装置を用いる。
The
Also in the fourth embodiment, the circuit device shown in FIGS. 1 to 5 is used.
次に、図25に示す工程図を参照して、アンカボルトの形状探査方法について説明する。
ステップX1で、発信探触子31はアンカボルト30内に0〜5MHzの広帯域入力波(図8の入力波広帯域スペクトル参照)を発信する。
次のステップX2で、受信探触子32は0〜5MHzの広帯域受信波α(図26参照)を受信する。この広帯域受信波αは表示装置41で表示されるので、反射波(P波)からその起生時刻thを読取る。
Next, an anchor bolt shape search method will be described with reference to the process chart shown in FIG.
In step X1, the
In the next step X2, the receiving
そして、この起生時刻thから、上述の[数1]、[数2]に基づいて、横波M1の起生時刻tM1と、横波M2の起生時刻tM2とを計算で求め、メモリ43に読出し可能に記憶する。なお、図26の右図に示す広帯域受信波αのNo.1のものと、No.2のものとは、同一のものである。
上記広帯域受信波αをフーリエ変換すると、ステップX3で図26の左図に示す広帯域受信波スペクトルsp5を求めることができる。
From this Okoshisei time t h, the
When the broadband received wave α is Fourier-transformed, a broadband received wave spectrum sp5 shown in the left diagram of FIG. 26 can be obtained in step X3.
次に、ステップX4で、図26の広帯域受信波スペクトルsp5から、最低周波数帯域の起生スペクトルAと、次に低い周波数帯域の起生スペクトルBとを含むスペクトル群を抽出する(図27の左図参照)。 Next, in step X4, a spectrum group including an occurrence spectrum A in the lowest frequency band and an occurrence spectrum B in the next lower frequency band is extracted from the wideband received wave spectrum sp5 in FIG. 26 (left in FIG. 27). (See figure).
図27で示す最低周波数帯域の起生スペクトルAの領域(A領域)は、37kHz付近、詳しくは、25.3kHz〜49.2kHzの範囲であって、次に低い周波数帯域の起生スペクトルBの領域(B領域)は、70kHz付近、詳しくは、60.9kHz〜91.9kHzの範囲であって、このスペクトル群の抽出は、一般的なバンドパス法であってもよく、または、既述したスペクトル抽出関数A(f)(A(fK)=1.0)を用いる抽出であってもよい。 The region (A region) of the occurrence spectrum A in the lowest frequency band shown in FIG. 27 is in the vicinity of 37 kHz, specifically, the range of 25.3 kHz to 49.2 kHz, and the occurrence spectrum B of the next lower frequency band. The region (B region) is in the vicinity of 70 kHz, specifically, in the range of 60.9 kHz to 91.9 kHz, and the extraction of this spectrum group may be a general bandpass method, or as described above. Extraction using the spectrum extraction function A (f) (A (f K ) = 1.0) may be used.
次に、ステップX5で、図27の左図に示す抽出スペクトルを、フーリエ変換して、上記スペクトル群に対応する時系列波(図27の右図参照)を求める。なお、図27の右図にNo.1、No.2で示す時系列波は同一のものである。
次に、ステップX6で、予めステップX2で計算した横波M1,M2の起生時刻tM1,tM2または、起生時刻の推定値t~M1,t~M2(なお、t~は数式においてtの上に“〜”を付された符号を表す。以下同じ。)に基づいて、図28、図29に示すTGC関数Z4,Z5を求める
また、同ステップX6で、上記TGC関数Z4,Z5を時系列波(図28、図29の右図参照)に乗ずることにより、上記推定値t~M1,t~M2より生ずる横波M1,M2を抽出し、抽出波のスペクトル(M1波のスペクトル、M2波のスペクトル)をフーリエ変換で求める(ステップX7参照)。
Next, in step X5, the extracted spectrum shown in the left diagram of FIG. 27 is Fourier transformed to obtain a time series wave (see the right diagram of FIG. 27) corresponding to the spectrum group. In the right diagram of FIG. 1, no. The time series waves indicated by 2 are the same.
Next, in step X6, the occurrence times t M1 and t M2 of the transverse waves M1 and M2 calculated in advance in step X2 or the estimated values t to M1 and t to M2 of the occurrence times (where t is the t in the equation) Based on the above, the TGC functions Z4 and Z5 shown in FIGS. 28 and 29 are obtained. In step X6, the TGC functions Z4 and Z5 are calculated. chronological wave by multiplying (Figure 28, shown at right in FIG. 29), to extract the shear wave M1, M2 arising from the estimated value t ~ M1, t ~ M2, spectrum extraction wave (M1 wave spectrum, M2 Wave spectrum) is obtained by Fourier transform (see step X7).
図28、図29においては、M1波のスペクトルを実線で示し、M2波のスペクトルを点線で示している。また、図28は一本物アンカボルト30のスペクトル起生図、図29は継手ありアンカボルト30のスペクトル起生図であって、図28に示すように、M1、M2のスペクトルの双方で、AおよびB領域のスペクトルのうち、B領域のスペクトルが消滅する場合には、アンカボルトは一本物である。
28 and 29, the spectrum of the M1 wave is indicated by a solid line, and the spectrum of the M2 wave is indicated by a dotted line. FIG. 28 is a spectrum occurrence diagram of a
一方、図29に示すように、M1のスペクトルにおいて、B領域スペクトルが消滅し、かつ、M2のスペクトルにおいて、A領域スペクトルが消滅または大きく減衰する場合には、アンカボルトは継手を有するものである。
そこで、次のステップX8(判定手段)で、A、B両領域のスペクトル状況を判定し、M1波、M2波のスペクトルの双方がB領域で消滅していると判定された場合(図28に相当)には、次のステップX9に移行し、B領域でM1波が消滅し、かつ、A領域でM2波が消滅または大きく減衰していると判定された場合(図29に相当)には、別のステップX10に移行する。
On the other hand, as shown in FIG. 29, when the B region spectrum disappears in the M1 spectrum and the A region spectrum disappears or greatly attenuates in the M2 spectrum, the anchor bolt has a joint. .
Therefore, in the next step X8 (determination means), the spectral conditions of both the A and B regions are determined, and when it is determined that both the M1 wave and M2 wave spectra have disappeared in the B region (FIG. 28). In the case where it is determined that the M1 wave disappears in the B region and the M2 wave disappears or greatly attenuates in the A region (corresponding to FIG. 29). The process proceeds to another step X10.
上述のステップX9(表示手段)で、M1波、M2波のスペクトルの双方がB領域で消滅していることに対応して、表示装置41は探査対象のアンカボルトが一本物のアンカボルト30である旨を表示し、一方、ステップX10(表示手段)では、B領域でM1波が消滅し、かつA領域でM2波が消滅または大きく減衰していることに対応して、表示装置41は探査対象のアンカボルトが継手ありアンカボルト30である旨を表示する。
In response to the disappearance of both the M1 wave and M2 wave spectra in the B region in step X9 (display means) described above, the
このようにして、探査対象のアンカボルトが一本物アンカボルト30であるのか、または、継手ありアンカボルト30であるのかを、容易に探査することができる。
なお、図28、図29の対比から明らかなように、B領域においてM2波のスペクトル(同図の点線の波参照)が大か小かで、一本物アンカボルト30か継手ありアンカボルト30かを判定してもよい。すなわち、一本物アンカボルト30の場合には、図28に示すようにB領域でそのスペクトルが消滅する一方、継手ありアンカボルト30の場合には、図29に示すようにB領域でそのスペクトルは大きな強度を有するので、この方法により簡易に判定することも可能である。
In this way, it is possible to easily search whether the anchor bolt to be searched is the
As is clear from the comparison between FIG. 28 and FIG. 29, whether the spectrum of the M2 wave (see the dotted wave in the same figure) is large or small in the B region, whether the
なお、図28、図29で示したTGC関数Z4、Z5に代えて、図30、図31に示す略台形波の如きTGC関数Z6、Z7を用いてもよい。図30は図28に相当する一本物アンカボルト30のスペクトル起生図であり、図31は図29に相当する継手ありアンカボルト30のスペクトル起生図であって、図25の工程図に基づく処理内容については同一であるから、その詳しい説明を省略する。
In place of the TGC functions Z4 and Z5 shown in FIGS. 28 and 29, TGC functions Z6 and Z7 such as substantially trapezoidal waves shown in FIGS. 30 and 31 may be used. 30 is a spectrum occurrence diagram of a
このように、図25〜図31で示した実施形態4においては、上記アンカボルト30先端からの反射波の起生時刻をth(図26参照)とし、アンカボルト30長手方向を伝達する横波と縦波との音速比をε1(具体的にはε1=0.54)として、アンカボルト30の継手部(溶接面j参照)で生ずる横波M1と、アンカボルト端面30aからの超音波入力時に発生する長手方向の横波M2との起生時刻(tM1,tM2)を、
この実施形態においては、上述の最低周波数帯域(A領域)は37kHz付近の25.3kHz〜49.2kHzに設定し、次に低い周波数帯域(B領域)は70kHz付近の60.9kHz〜91.9kHzに設定しているが、この数値に限定されるものではない。 In this embodiment, the above-mentioned lowest frequency band (A region) is set to 25.3 kHz to 49.2 kHz around 37 kHz, and the next lower frequency band (B region) is 60.9 kHz to 91.9 kHz around 70 kHz. However, it is not limited to this value.
この構成によれば、計算手段(ステップX2参照)は、上記[数1]、[数2]に基づいて横波M1,M2の起生時刻tM1,tM2を計算し、時系列波演算手段(ステップX5参照)は、起生スペクトルA、Bを含む周波数帯域(20kHz〜120kHz)のスペクトル群を抽出し、フーリエ逆変換にて上記スペクトル群に対応する時系列波を求め、スペクトル演算手段(ステップX6,X7参照)は、横波M1、M2の起生時刻tM1,tM2の値に基づいて所定の時系列関数(TGC関数)をA、Bスペクトル群に対応する時系列波に乗ずることで、この時刻tM1,tM2より生ずる横波M1,M2を抽出し、この抽出波のスペクトル(M1波のスペクトル、M2波のスペクトル)(図28、図29参照)をフーリエ変換で求めるので、M1、M2のスペクトルの双方で、B領域のスペクトルのみが消滅する場合(図28参照)には、アンカボルト30が一本物で溶接継手なしと判断することができ、一方、M1のスペクトルにおいて、B領域スペクトルのみが消滅し、かつM2のスペクトルにおいてA領域スペクトルのみが消滅、または大きく衰退する場合(図29参照)には、アンカボルト30が溶接継手ありと判断することができる。 According to this configuration, the calculating means (see step X2) calculates the occurrence times t M1 and t M2 of the transverse waves M1 and M2 based on the above [Equation 1] and [Equation 2], and the time series wave computing means (See step X5) extracts a spectrum group of the frequency band (20 kHz to 120 kHz) including the occurrence spectra A and B, obtains a time series wave corresponding to the spectrum group by inverse Fourier transform, and calculates a spectrum calculation means ( In steps X6 and X7), a predetermined time series function (TGC function) is multiplied by the time series wave corresponding to the A and B spectrum groups based on the values of the occurrence times t M1 and t M2 of the transverse waves M1 and M2. in extracts shear M1, M2 arising from the time t M1, t M2, the spectrum of the extracted wave (spectrum of M1-wave spectrum of M2 wave) (see FIG. 28, FIG. 29) by the Fourier transform Therefore, when only the spectrum of the B region disappears in both the spectra of M1 and M2 (see FIG. 28), it can be determined that the anchor bolt 30 is a single one and no welded joint, while M1 If only the B region spectrum disappears and only the A region spectrum disappears or greatly declines in the M2 spectrum (see FIG. 29), it can be determined that the anchor bolt 30 has a welded joint. .
この結果、計測対象(探査対象)のアンカボルト30が、一本物で溶接継手のないアンカボルトか、または、溶接継手のあるアンカボルトかを判断することができる。
As a result, it is possible to determine whether the
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の超音波を発信する探触子は、実施形態の発信探触子31に対応し、
以下同様に、
受信する探触子は、受信探触子32に対応し、
超音波の発信、受信を共用する探触子は、探触子21に対応し、
演算手段は、CPU40に対応し、
第1の工程は、ステップS1,S2に対応し、
第2の工程は、ステップS2,S3に対応し、
第3の工程は、ステップS4,S5に対応し、
第4の工程は、ステップS6に対応し、
関数作成手段は、ステップQ5に対応し、
スペクトル演算手段は、ステップQ6,Q7に対応し、
計算手段は、ステップX2に対応し、
時系列波演算手段は、ステップX5に対応し、
スペクトル演算手段は、ステップX6,X7に対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。
In correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment,
The probe for transmitting ultrasonic waves according to the present invention corresponds to the
Similarly,
The receiving probe corresponds to the receiving
The probe that shares transmission and reception of ultrasonic waves corresponds to the
The computing means corresponds to the
The first process corresponds to steps S1 and S2,
The second process corresponds to steps S2 and S3,
The third process corresponds to steps S4 and S5,
The fourth process corresponds to step S6,
The function creation means corresponds to step Q5,
The spectrum calculation means corresponds to steps Q6 and Q7,
The calculation means corresponds to step X2,
The time series wave calculating means corresponds to step X5,
The spectrum calculation means corresponds to steps X6 and X7,
The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment.
21…探触子
30…アンカボルト
31…発信探触子
32…受信探触子
40…CPU(演算手段)
S1,S2…第1の工程
S2,S3…第2の工程
S4,S5…第3の工程
S6…第4の工程
Q5…関数作成手段
Q6,Q7…スペクトル演算手段
X2…計算手段
X5…時系列波演算手段
X6,X7…スペクトル演算手段
21 ... Probe 30 ...
S1, S2 ... 1st step S2, S3 ... 2nd step S4, S5 ... 3rd step S6 ... 4th step Q5 ... Function creation means Q6, Q7 ... Spectrum calculation means X2 ... Calculation means X5 ... Time series Wave calculation means X6, X7 ... spectrum calculation means
Claims (4)
コンクリート構造物にその一部が埋込まれたアンカボルトの形状を探査する
アンカボルトの形状探査装置であって、
上記アンカボルト端面より広帯域超音波を発信し、同一端面で広帯域超音波を受信し、
受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルを求める第1演算機能と、
該広帯域受信波スペクトルより中心周波数をfKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める第2演算機能と、
を備えた演算手段を設け、
上記時系列波よりアンカボルト先端からの反射波の起生を求める
アンカボルトの形状探査装置。 Equipped with a probe that transmits and receives ultrasound, or a probe that shares transmission and reception of ultrasound,
An anchor bolt shape exploration device for exploring the shape of an anchor bolt partially embedded in a concrete structure,
Broadband ultrasonic waves are transmitted from the anchor bolt end face, and broadband ultrasonic waves are received at the same end face,
A first calculation function for obtaining a broadband received wave spectrum by Fourier transform from the received broadband received wave;
The wide band receiver wave spectrum than the center frequency by extracting a narrowband spectrum to f K, the time-series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform, in a background of gradually decreasing the central frequency f K A second calculation function to be obtained sequentially;
Provided with a computing means comprising
An anchor bolt shape exploration device that determines the occurrence of a reflected wave from the tip of the anchor bolt from the time series wave.
上記広帯域受信波に時系列関数を乗じて、アンカボルト長さに関する反射波のスペクトルをフーリエ変換にて求めるスペクトル演算手段とを設け、
所定の周波数以上の帯域でスペクトルが林立する時、直線アンカボルトと判定し、林立しない時、湾曲アンカボルトと判定する
請求項1記載のアンカボルトの形状探査装置。 And function generating means for generating a time-series function based on Okoshisei time t h of the reflected waves from the tip of the anchor bolt,
Spectral calculation means for multiplying the broadband received wave by a time series function and obtaining a spectrum of the reflected wave related to the anchor bolt length by Fourier transform,
2. The anchor bolt shape exploration device according to claim 1, wherein when the spectrum stands in a band of a predetermined frequency or higher, it is determined as a straight anchor bolt, and when it is not forested, it is determined as a curved anchor bolt.
アンカボルト長手方向を伝達する横波と縦波との音速比をε1として、
アンカボルトの継手部で生ずる横波M1と、アンカボルト端面からの超音波入力時に発生する長手方向の横波M2との起生時刻(tM1,tM2)を、
上記広帯域受信波スペクトルにおいて、最低周波数帯域の起生スペクトルをAとし、
次に低い周波数帯域の起生スペクトルをBとした時、
起生スペクトルA、Bを含む周波数帯域のスペクトル群を抽出し、フーリエ逆変換にて上記スペクトル群に対応する時系列波を求める時系列演算手段と、
上記横波M1,M2の起生時刻tM1,tM2の値に基づいて所定の時系列関数をA、Bスペクトル群に対応する時系列波に乗ずることで、この時刻tM1,tM2より生ずる横波M1,M2を抽出し、
この抽出波のスペクトルをフーリエ変換で求めるスペクトル演算手段とを備え、
M1,M2のスペクトルの双方で、AおよびB領域のスペクトルのうち、B領域のスペクトルのみが消滅する時、アンカボルトが一本物で溶接継手なしと判断する一方、
M1のスペクトルにおいて、AおよびB領域のスペクトルのうち、B領域スペクトルのみが消滅し、かつ
M2のスペクトルにおいて、AおよびB領域のスペクトルのうち、A領域スペクトルのみが消滅、または大きく減衰する時、アンカボルトが溶接継手ありと判断する
請求項1記載のアンカボルトの形状探査装置。 The time of occurrence of the reflected wave from the tip of the anchor bolt is defined as t h ,
Assuming that the sound speed ratio between the transverse wave and the longitudinal wave transmitted in the longitudinal direction of the anchor bolt is ε 1 ,
The time of occurrence (t M1 , t M2 ) of the transverse wave M1 generated at the anchor bolt joint and the longitudinal transverse wave M2 generated when ultrasonic waves are input from the end face of the anchor bolt,
In the above broadband received wave spectrum, A is the occurrence spectrum of the lowest frequency band,
When the origin spectrum of the next lower frequency band is B,
A time series computing means for extracting a spectrum group in a frequency band including the occurrence spectra A and B and obtaining a time series wave corresponding to the spectrum group by inverse Fourier transform;
Based on the values of the occurrence times t M1 and t M2 of the transverse waves M1 and M2, a predetermined time series function is multiplied by the time series waves corresponding to the A and B spectrum groups, thereby generating the times t M1 and t M2. Extract the transverse waves M1 and M2,
Spectrum calculating means for obtaining the spectrum of the extracted wave by Fourier transform,
In both of the spectra of M1 and M2, when only the spectrum of the B region is extinguished among the spectra of the A and B regions, it is determined that the anchor bolt is single and there is no weld joint,
In the spectrum of M1, only the B region spectrum of the A and B region spectra disappears, and in the M2 spectrum, only the A region spectrum of the A and B region spectra disappears or greatly attenuates. The anchor bolt shape exploration device according to claim 1, wherein the anchor bolt is determined to have a welded joint.
コンクリート構造物にその一部が埋込まれたアンカボルトの形状を探査する
アンカボルトの形状探査方法であって、
上記アンカボルト端面より広帯域超音波を発信し、同一端面で広帯域超音波を受信する第1の工程と、
受信した広帯域受信波からフーリエ変換にて広帯域受信波スペクトルを求める第2の工程と、
上記広帯域受信波スペクトルより中心周波数fKとする狭帯域スペクトルを抽出して、フーリエ逆変換にて狭帯域スペクトルの時系列波を、中心周波数fKを徐々に小さくしていく経緯の中で順次求める第3の工程と、
上記時系列波から、アンカボルト先端からの反射波の起生を求める第4の工程と、を備えたアンカボルトの形状探査方法。 Equipped with a probe that transmits and receives ultrasound, or a probe that shares transmission and reception of ultrasound,
An anchor bolt shape exploration method for exploring the shape of an anchor bolt partially embedded in a concrete structure,
A first step of transmitting broadband ultrasonic waves from the anchor bolt end face and receiving broadband ultrasonic waves at the same end face;
A second step of obtaining a broadband received wave spectrum by Fourier transform from the received broadband received wave;
Extracting a narrowband spectrum with a center frequency f K from the broadband receiving wave spectrum, time series wave narrowband spectrum at the inverse Fourier transform, sequential in circumstances which gradually reduce the center frequency f K A third step to be obtained;
A fourth step of obtaining an occurrence of a reflected wave from the tip of the anchor bolt from the time-series wave, and a method for exploring the shape of the anchor bolt.
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