JP7053114B2 - 構造体の劣化探査装置と劣化探査方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の外壁等の構造体の劣化探査装置とその方法に関するものである。

一般に、駅舎や公共施設等の外壁は、保守点検作業で経年劣化の度合いを確認するようにしている。目視による検査だけでなく、ハンマで打撃し、打撃音を電気的に処理してタイルの剥離劣化を診断する場合に、健全なタイルの打撃音から教師データ（リファレンスデータ）を求め、この教師データと個々のタイルの検査データとをパターン認識により、両者間の相関係数を用いることにより、タイルが健全かどうかを診断できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、建物の外壁に張付けたタイル、モルタル等の探傷試験にあたり、基準となる標本を打叩部で打叩し、標本からの音を集音して基準となる音の周波数データを基準音サンプリング部で生成し、一方、探査対象物を打叩部で打叩し、探査対象物からの音を集音して実測した音の周波数データを実測音サンプリング部で生成し、これらの生成された基準音の周波数データと実測音の周波数データとを判別部で比較し、探査対象物の形態を判定するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、特許文献１に記載の剥離判定方法では、打撃装置を、駆動回路とロータリーソレノイドとを備えて構成し、駆動回路から出力される電流によりロータリーソレノイドを駆動して順次移動し、個々のタイルを一定の力で順次打撃するようになっている。また、特許文献２に記載の打叩部は、ハンマ部と、ハンマ部を支点を中心として上下動させる梃子と、梃子を下方に付勢するばねと、ばねに抗して梃子を介してハンマ部を上方に押し上げるカムとを備えて構成され、カムで梃子を介してハンマ部を上方に押し上げ、カムと梃子との係合をカムの回転角により解き、ハンマ部をばねにより下方に引き下げ、タイルやモルタルを一定の力で個別に打叩し発音させるようにしている。

特開平１１－３０４７７３号公報 特開平９－１５２４２７号公報

しかしながら、駅舎などの外壁の場合、高い位置の被探査部位では、マイクロホン付きインパクトハンマが用いられる。このインパクトハンマは、グリップから延びる長寸で細長い棒竿の先端に、対象物に打撃を加えるハンマと打撃音を測定するマイクロホンとを取り付けて構成される。外壁劣化部の探査では、作業員は、グリップを手に持ち、ハンマを作業員の力で外壁に打ち当てて順次叩打し、その音をマイクロホンで拾うようになっている。このように人力によりハンマを打ち当てるので、打撃の力が一定にならず、拾った音を周波数変換して、教師データと検査データと比較したり、基準音の周波数データと実測音の周波数データとを比較しても、判別不可能だったり、正確に判定できないという問題がある。また、作業員は、経験や勘により打撃を行うので、ハンマで打撃した打撃力が適正な打撃力かどうかわかりにくいという問題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、ハンマの打撃力が適正かどうか判別することができ、ハンマの打撃力が弱すぎたり強すぎたりして適正な打撃力で打撃していない場合には、作業者に適正でないことを注意喚起し、たとえ、人力による打撃探査であっても、適正な打力に基づいて構造体の劣化探査を行うことができる構造体の劣化探査装置とその方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る構造体の劣化探査装置は、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値として設定する打力判別閾値設定手段と、打撃時、力ピックアップから打力の信号を処理して打力データとして取り込む打力データ取得手段と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第１の周波数スペクトル変換手段と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出するパーシャルオーバーオール算出手段と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係る構造体の劣化探査装置では、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値として設定する打力判別閾値設定手段と、打撃時、力ピックアップから打力の信号を処理して打力データとして取り込む打力データ取得手段と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第１の周波数スペクトル変換手段と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出するパーシャルオーバーオール算出手段と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えたことにより、判定対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打力判別閾値として設定し、探査対象の構造体の探査時、構造体をハンマで打撃すると、力ピックアップにより受け取った打力の信号を、周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換し、変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の判別対象周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出し、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較し、打力が適正の範囲内にあるか否か判別するようになっている。このため、作業員がハンマで打撃する際、打力が弱すぎたり強すぎたりすると、打力判別閾値に基づいて、不適正な打力か、適正な打力か判別することができる。

また、本発明に係る構造体の劣化探査装置では、打力データに基づいて、打撃時の打力が適正か否かを判別した結果を報知する報知手段を備えたことにより、判別結果を作業員に報知することができ、その場で直ちに注意を喚起して不適正な打撃をやり直すことができ、たとえ、人力による打撃探査であっても、適正な打力に基づいて探査を行うことができる。また、適正な打力に基づいて探査のデータを収集することができ、より正確な探査を行うことができる。さらに、本発明に係る構造体の劣化探査装置では、ハンマによる打撃時の打音を検知し打音の信号を出力するマイクと、打撃時、マイクからの打音の信号をデータ処理して打音データとして取り込む測定打音データ取得手段と、打音データを周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する第２の周波数スペクトル変換手段と、パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化した音圧スペクトルを導く基準化手段と、基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出するピーク値算出手段と、算出された基準化音圧スペクトルのピーク値に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第１の健全部判定閾値として設定する第１の健全部判定閾値設定手段と、算出されたピーク値を第１の健全部判定閾値と比較し、探査対象の構造体の被打撃部位の健全性を判定して判定結果を表示する第１の健全性判定手段とを備えて構成され、探査対象の構造体の探査時、構造体をハンマで打撃すると，マイクからの打音の信号を周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換し、算出されたパーシャルオーバーオールを用いて変換された第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化された音圧スペクトルを導き、基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出し、算出されたピーク値を、設定された第１の健全部判定閾値と比較し、被打撃部が健全か否かを判定して表示するように構成することが好ましい。係る構成とすることにより、リファレンスデータがなくとも、探査対象の構造体を打撃した打音の測定結果に基づいて健全性を判定することができる。

また、本発明に係る構造体の劣化探査装置では、測定打音データ取得手段により、予め探査対象の構造体に対応する構造または材質のうち少なくともいずれか１に応じて健全部のみを形成して製作された第１の試験体を打撃して、マイクにより打音の信号をデータ処理して打音データとして取り込み、第３の周波数スペクトル変換手段により第１の試験体について取り込まれた打音データを周波数解析して打音に関する第３の周波数スペクトルに変換し、基準化手段により、パーシャルオーバーオール算出手段で算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第３の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化した音圧スペクトルを導き、健全部を基準とするリファレンスデータとして記録するリファレンスデータ作成手段と、探査対象の構造体を打撃して測定された打音の測定結果から求められた音圧スペクトルのピーク値と、リファレンスデータに記録された音圧スペクトルのピーク値とを比較し誤差を算出する誤差算出手段と、算出された誤差に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第２の健全部判定閾値として設定する第２の健全部判定閾値設定手段と、算出された誤差を第２の健全部判定閾値と比較し、被打撃部の健全性を判定して判定結果を表示する第２の健全性判定手段とを備えて構成され、リファレンスデータ作成手段により作成された健全部を基準とするリファレンスデータの音圧スペクトルのピーク値と、探査対象の構造体を打撃して得られた音圧スペクトルのピーク値とを比較して求められた誤差を、設定された第２の健全部判定閾値と比較し、被打撃部が健全か否かを判定して表示するように構成することが好ましい。係る構成とすることにより、リファレンスデータを用いて健全性を判定することができるので、判定の精度が向上する。

さらに、本発明に係る構造体の劣化探査装置では、打力判別手段は、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較し、打力下限値より小さい場合、打撃時の打力が弱、打力下限値以上かつ打力上限値以下の場合、打撃時の打力が適正、打力上限値より大きい場合、打撃時の打力が強と判別するよう構成され、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較する際、打力下限値より小さい場合、打撃時の打力が弱、打力下限値以上かつ打力上限値以下の場合、打撃時の打力が適正、打力上限値より大きい場合、打撃時の打力が強と判別し、弱と強の場合、適正の範囲外と判別し、適正の場合、適正の範囲内と判別することが好ましい。係る構成とすることにより、打力の適正範囲と適正範囲外とをより明確に区別することができる。さらに、打力判別閾値は、予め探査対象の構造体に対応する構造または材質のうち少なくともいずれか１に応じて健全部と浮き部とを形成した第２の試験体を製作し、第２の試験体の打撃により健全部と浮き部との各周波数スペクトルの差異を求め、この差異に基づいて判定対象周波数範囲を決定するとともに、複数の検査員が異なる打力で前記第２の試験体に打撃試験を行った結果に基づいて打力上限値と打力下限値とを決定するようにしてもよい。さらに、打力判別閾値は、探査対象の構造体に対応する既知の判定パラメータを用いて設定され、判定パラメータに示された判定対象周波数範囲または打力上下限値のうちいずれか１により決定されるようにしてもよい。

また、本発明に係る構造体の劣化探査装置では、第１の健全部判定閾値設定手段は、算出された基準化音圧スペクトルのピーク値に対し被打撃部がほぼ健全性ありと見なす第１の健全閾値とこの第１の健全閾値より高い値であってこれを超えるとほぼ浮き部ありと見なす第１の境界閾値とを含む判定閾値を、第１の健全部判定閾値として設定されるよう構成されるとともに、第１の健全性判定手段は、算出されたピーク値が第１の健全閾値以下のとき、健全と判定し、ピーク値が第１の健全閾値より大きく第１の境界閾値以下のとき、健全性不明と判定し、ピーク値が第１の境界閾値より大きいとき、浮きありと判定することが好ましい。係る構成とすることにより、測定結果の打音に基づいてより正確に健全性を判定することができる。さらに、第１の健全部判定閾値は、現場の探査対象の構造体を打撃して得られた打撃試験の打音データ、第２の試験体を打撃して得られた打撃試験の打音データまたは探査対象の構造体に対応する既知の判定パラメータのうちいずれか１に基づいて設定されるようにしてもよい。また、第１の健全部判定閾値は、現場の探査対象の構造体の打撃試験の打音データまたは第２の試験体の打撃試験の打音データに基づく場合、測定打音データ取得手段によりパソコンに取り込まれた打音データを、第２の周波数スペクトル変換手段により打音に関する第２の周波数スペクトルに変換し、この変換された第２の周波数スペクトルを基準化手段により基準化して基準化音圧スペクトルを導き、導かれた基準化音圧スペクトルからピーク値算出手段によりピーク値を導き、健全部と浮き部とのピーク値の差に基づいて、作業者が被打撃部が健全か否かの判定を行う第１の健全閾値と第１の境界閾値とを決定するようにしてもよい。さらに、第２の健全部判定閾値設定手段は、算出された誤差に対し、被打撃部がほぼ健全性ありと見なす第２の健全閾値とこの第２の健全閾値より高い値であってこれを超えるとほぼ浮き部ありと見なす第２の境界閾値とを含む判定閾値を、第２の健全部判定閾値として設定するよう構成されるとともに、第２の健全性判定手段は、算出された誤差が第２の健全閾値以下のとき、健全と判定し、誤差が第２の健全閾値より大きく第２の境界閾値以下のとき、健全性不明と判定し、誤差が第２の境界閾値より大きいとき、浮きありと判定することが好ましい。また、打力判別手段により打力が適正範囲と判別された打音のデータについて、健全性の判定が行われることが好ましい。さらに、力ピックアップから受け取った打力データとマイクから受け取った打音データとを関連付けて記録する打撃データ関連付け手段を備え、健全性の判定を、探査対象の構造体に対する打撃時の打力が適正範囲と判別された打音データについて行うとともに判定結果を記録するようにしてもよい。また、探査対象の構造体を打撃した位置を特定して記録する打撃箇所特定手段と、健全性の判定結果と打撃位置とを関連づけて記録するとともに構造体に浮きが存在する場所を表示して分布図を作成する分布図作成手段とを備えるようにしてもよい。さらに、リファレンスデータは、探査対象の構造体に対応する既知のリファレンスデータが用いられるようにしてもよい。

本発明の請求項１６に係る構造体の劣化探査装置は、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とに基づいて、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値を設定する打力判別閾値設定手段と、打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データを打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の請求項１６に係る構造体の劣化探査装置では、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とに基づいて、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値を設定する打力判別閾値設定手段と、打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データを打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段と、判別結果を報知する報知手段とを備えたことにより、探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の打撃データを設定した閾値に基づいて打力の適否を判別するようになっている。このため、作業員がハンマで打撃する際、打力が弱すぎたり強すぎたりすると、打力判別閾値に基づいて、不適正な打力か、適正な打力か判別することができる。

本発明の請求項１７に係る構造体の劣化探査方法は、探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の衝撃を周波数解析し、設定した閾値に基づいて打力の適否を判別する劣化探査装置を用いた構造体の劣化探査方法であって、劣化探査装置を、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値として設定する打力判別閾値設定手段と、打撃時、力ピックアップから打力の信号を処理して打力データとして取り込む打力データ取得手段と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第１の周波数スペクトル変換手段と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出するパーシャルオーバーオール算出手段と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えて構成し、判定対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打力判別閾値として設定する第１の工程と、探査対象の構造体の打撃時、力ピックアップからの打力の信号を処理して打力データとして取り込む第２の工程と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第３の工程と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、第１の工程で設定された打力判別閾値の判別対象周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出する第４の工程と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較し、打力が適正の範囲内にあるか否か判別する第５の工程とを有することを特徴とするものである。

本発明の請求項１７に係る構造体の劣化探査方法では、探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の衝撃を周波数解析し、設定した閾値に基づいて打力の適否を判別する劣化探査装置を用いた構造体の劣化探査方法であって、劣化探査装置を、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値として設定する打力判別閾値設定手段と、打撃時、力ピックアップから打力の信号を処理して打力データとして取り込む打力データ取得手段と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第１の周波数スペクトル変換手段と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出するパーシャルオーバーオール算出手段と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えて構成し、判定対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打力判別閾値として設定する第１の工程と、探査対象の構造体の打撃時、力ピックアップからの打力の信号を処理して打力データとして取り込む第２の工程と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第３の工程と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、第１の工程で設定された打力判別閾値の判別対象周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出する第４の工程と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較し、打力が適正の範囲内にあるか否か判別する第５の工程とを有することにより、作業員がハンマで打撃する際、打力が弱すぎたり強すぎたりすると、打力判別閾値に基づいて、不適正な打力か、適正な打力か判別することができる。

また、本発明に係る構造体の劣化探査方法では、劣化探査装置は、打力データに基づいて、打撃時の打力が適正か否かを判別した結果を報知する報知手段を備えて構成し、判別結果を報知する第６の工程を有するので、その場で直ちに注意を喚起して不適正な打撃をやり直すことができ、たとえ、人力による打撃探査であっても、適正な打力に基づいて探査を行うことができ、探査の正確性が向上する。また、適正な打力に基づいて探査のデータを収集することができ、より正確な探査を行うことができる。さらに、本発明に係る構造体の劣化探査方法では、劣化探査装置は、ハンマによる打撃時の打音を検知し打音の信号を出力するマイクと、打撃時、マイクからの打音の信号をデータ処理して打音データとして取り込む測定打音データ取得手段と、打音データを周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する第２の周波数スペクトル変換手段と、パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化した音圧スペクトルを導く基準化手段と、基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出するピーク値算出手段と、算出された基準化音圧スペクトルのピーク値に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第１の健全部判定閾値として設定する第１の健全部判定閾値設定手段と、算出されたピーク値を第１の健全部判定閾値と比較し、探査対象の構造体の被打撃部位の健全性を判定して表示する第１の健全性判定手段とを備えて構成され、判定閾値を第１の健全部判定閾値として設定する第７の工程と、探査対象の構造体の打撃時、マイクからの打音の信号を処理して打音データとして取り込む第８の工程と、打音データを周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する第９の工程と、パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化された音圧スペクトルを導く第１０の工程と、基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出する第１１の工程と、算出されたピーク値を、設定された第１の健全部判定閾値と比較し、探査対象の構造体の被打撃部が健全か否かを判定して表示する第１２の工程とを有するようにすることが好ましい。係る構成とすることにより、リファレンスデータがなくとも、探査対象の構造体を打撃した打音の測定結果に基づいて健全性を判定することができる。
また、本発明に係る構造体の劣化探査方法では、劣化探査装置は、測定打音データ取得手段により、予め探査対象の構造体に対応する構造または材質のうち少なくともいずれか１に応じて健全部のみを形成して製作された第１の試験体を打撃して、マイクにより打音の信号をデータ処理して打音データとして取り込み、第３の周波数スペクトル変換手段により第１の試験体について取り込まれた打音データを周波数解析して打音に関する第３の周波数スペクトルに変換し、基準化手段により、パーシャルオーバーオール算出手段で算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第３の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化した音圧スペクトルを導き、健全部を基準とするリファレンスデータとして記録するリファレンスデータ作成手段と、探査対象の構造体を打撃して測定された打音の測定結果から求められた音圧スペクトルのピーク値と、リファレンスデータに記録された音圧スペクトルのピーク値とを比較し誤差を算出する誤差算出手段と、算出された誤差に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第２の健全部判定閾値として設定する第２の健全部判定閾値設定手段と、算出された誤差を第２の健全部判定閾値と比較し、被打撃部の健全性を判定して表示する第２の健全性判定手段とを備えて構成され、予め探査対象の構造体に対応する構造または材質のうち少なくともいずれか１に応じて健全部のみを形成した第１の試験体を製作する第１３の工程と、第１の試験体をハンマで打撃し、マイクからの打音の信号を処理して打音データとして取り込む第１４の工程と、取り込まれた打音の信号を周波数解析して第１の試験体の打音に関する第３の周波数スペクトルに変換する第１５の工程と、パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第３の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化された音圧スペクトルを、健全部を基準とするリファレンスデータとして記録する第１６の工程と、ピーク値算出手段により、リファレンスデータの基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出する第１７の工程と、誤差に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第２の健全部判定閾値として設定する第１８の工程と、探査対象の構造体をハンマで打撃し、マイクからの打音の信号を処理して打音データとして取り込む第１９の工程と、取り込まれた打音の信号を周波数解析して探査対象の構造体の打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する第２０の工程と、パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化された音圧スペクトルを導く第２１の工程と、ピーク値算出手段により、第２の周波数スペクトルが基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出する第２２の工程と、構造体の打音に関する第２の周波数スペクトルが基準化された基準化音圧スペクトルのピーク値とリファレンスデータに基づく第３の周波数スペクトルが基準化された基準化音圧スペクトルのピーク値とを比較して誤差を算出する第２３の工程と、算出された誤差を第２の健全部判定閾値と比較し、探査対象の構造体の被打撃部が健全か否かを判定する第２４の工程と、判定結果を表示する第２５の工程とを有することが好ましい。係る構成とすることにより、リファレンスデータを用いて健全性を判定することができるので、判定の精度が向上する。

本発明の請求項２１に係る構造体の劣化探査方法は、探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の打撃データを設定した閾値に基づいて打力の適否を判別する構造体の劣化探査方法であって、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する工程と、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とに基づいて、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値を設定する工程と、打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データを打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する工程とを有することを特徴とするものである。

本発明の請求項２１に係る構造体の劣化探査方法では、探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の打撃データを設定した閾値に基づいて打力の適否を判別する構造体の劣化探査方法であって、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する工程と、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とに基づいて、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値を設定する工程と、打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データを打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する工程とを有するようにしたことにより、作業員がハンマで打撃する際、打力が弱すぎたり強すぎたりすると、打力判別閾値に基づいて、不適正な打力か、適正な打力か判別することができる。

本発明の第１の発明に係る構造体の劣化探査装置は、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値として設定する打力判別閾値設定手段と、打撃時、力ピックアップから打力の信号を処理して打力データとして取り込む打力データ取得手段と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第１の周波数スペクトル変換手段と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出するパーシャルオーバーオール算出手段と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えるようにしたので、作業員がハンマで打撃する際、打力が弱すぎたり強すぎたりすると、不適正な打力か、適正な打力か判別することができる。

本発明の第２の発明に係る構造体の劣化探査装置は、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とに基づいて、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値を設定する打力判別閾値設定手段と、打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データを打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えるようにしたので、作業員がハンマで打撃する際、打力が弱すぎたり強すぎたりすると、不適正な打力か、適正な打力か判別することができる。

本発明の第３の発明に係る構造体の劣化探査方法は、探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の衝撃を周波数解析し、設定した閾値に基づいて打力の適否を判別する劣化探査装置を用いた構造体の劣化探査方法であって、劣化探査装置を、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値として設定する打力判別閾値設定手段と、打撃時、力ピックアップから打力の信号を処理して打力データとして取り込む打力データ取得手段と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第１の周波数スペクトル変換手段と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出するパーシャルオーバーオール算出手段と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えて構成し、判定対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打力判別閾値として設定する第１の工程と、探査対象の構造体の打撃時、力ピックアップからの打力の信号を処理して打力データとして取り込む第２の工程と、打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第３の工程と、変換された第１の周波数スペクトルのうち、第１の工程で設定された打力判別閾値の判別対象周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出する第４の工程と、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較し、打力が適正の範囲内にあるか否か判別する第５の工程とを有するようにしたので、作業員がハンマで打撃する際、打力が弱すぎたり強すぎたりすると、不適正な打力か、適正な打力か判別することができる。

本発明の第４の発明に係る構造体の劣化探査方法は、探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の打撃データを設定した閾値に基づいて打力の適否を判別する構造体の劣化探査方法であって、ハンマに接続され、打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する工程と、判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とに基づいて、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値を設定する工程と、打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データを打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する工程とを有するようにしたので、作業員がハンマで打撃する際、打力が弱すぎたり強すぎたりすると、不適正な打力か、適正な打力か判別することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置を示す説明図である。 図２の（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、図１の劣化探査装置のインパクトハンマを示す組み立て構成図である。 図３は、図１の劣化探査装置のコンピュータにおける各機能を示す説明図である。 図４は、前記コンピュータの表示部に表示される判定条件を設定する画面を示す説明図である。 図５は、第２の試験体として製作された模擬外壁を示す写真で、（Ａ）は塗装仕上げの片面を、（Ｂ）はタイル仕上げの片面をそれぞれ示す。 図６は、模擬外壁の塗装仕上げの概要を示す表である。 図７は、模擬外壁のタイル仕上げの概要を示す表である。 図８は、模擬外壁における塗装仕上げの浮き部の配置を示す説明図である。 図９は、模擬外壁におけるタイル仕上げの下地浮きとタイル浮きの配置を示す説明図である。 図１０は、既知の現状の判定パラメータを示す表である。 図１１の（Ａ）は、各試験体毎に、専門家が健全と判定した箇所数と、検査員が健全と判定した箇所の判定の一致割合とを比較して示す表で、図１１の（Ｂ）は、各試験体毎に、専門家が浮き部ありと判定した箇所数と、検査員が浮き部ありと判定した箇所の判定の一致割合とを比較して示す表である。 図１２の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、模擬外壁の所定部位の浮き部について、各測定員がそれぞれ、打撃試験を行った際の打力を異ならせて打撃した打力の変化を示すグラフである。 図１３の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、模擬外壁の、図１２と異なる部位の浮き部について、各測定員がそれぞれ、打撃試験を行った際の打力を異ならせて打撃した打力の変化を示すグラフである。 図１４は、閾値を入力し判定基準に関する設定を行う画面を示す説明図である。 図１５は、コンピュータの表示部に表示される判定画面を示す説明図である。 図１６は、本発明の第１の実施形態に係る構造体の劣化探査方法により打力の判別を行う工程を示すフローチャートである。 図１７は、本発明の第２の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置のコンピュータにおける各機能を示す説明図である。 図１８は、第２第３の各実施形態に係る打音判定の条件および閾値の設定を示す説明図である。 図１９の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、一方の測定員が模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装２）の浮き部（Ｎｏ．２）に対し打力を異ならせて打撃した際の打音の周波数特性の変化を示すグラフである。 図２０の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、他方の測定員が模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装２）の浮き部（Ｎｏ．２）に対し打力を異ならせて打撃した際の打音の周波数特性の変化を示すグラフである。 図２１の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、一方の測定員が模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装５）の浮き部（Ｎｏ．２）に対し打力を異ならせて打撃した際の打音の周波数特性の変化を示すグラフである。 図２２の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、他方の測定員が模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装５）の浮き部（Ｎｏ．２）に対し打力を異ならせて打撃した際の打音の周波数特性の変化を示すグラフである。 図２３の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、一方の測定員が模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装２）の浮き部（Ｎｏ．４）に対し打力を異ならせて打撃した際の打音の周波数特性の変化を示すグラフである。 図２４の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、他方の測定員が模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装２）の浮き部（Ｎｏ．４）に対し打力を異ならせて打撃した際の打音の周波数特性の変化を示すグラフである。 図２５の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、一方の測定員が模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装５）の浮き部（Ｎｏ．４）に対し打力を異ならせて打撃した際の打音の周波数特性の変化を示すグラフである。 図２６の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、他方の測定員が模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装５）の浮き部（Ｎｏ．４）に対し打力を異ならせて打撃した際の打音の周波数特性の変化を示すグラフである。 図２７の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装２）に対し、浮き部を有する部位と健全部を有する部位とに対し打撃位置を変えながら繰り返し実験し、打撃位置毎に基準化音圧Ｐａ／Ｎを導いたグラフである。 図２８の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、模擬外壁のある構造と材質が特定された部位（塗装５）に対し、浮き部を有する部位と健全部を有する部位とに対し打撃位置を変えながら繰り返し実験し、打撃位置毎に基準化音圧Ｐａ／Ｎを導いたグラフである。 図２９は、本発明の第２の実施形態に係る構造体の劣化探査方法により健全性の判定を行う工程を示すフローチャートである。 図３０の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の第３の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる構造体とその構造体に対応した健全部のみを有する第１の試験体を示す説明図である。 図３１は、本発明の第３の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置のコンピュータにおける各機能を示す説明図である。 図３２の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、健全部のみを有する第１の試験体の測定結果を示すグラフおよび探査対象の構造体の浮き部の存在する部位の測定結果を示すグラフである。 図３３は、第１の試験体の測定結果から得られたリファレンスデータを示すグラフである。 図３４は、設定される閾値の単位を示す説明図である。 図３５は、打音判定に用いられる打音診断パラメータの一例を示す表である。 図３６は、本発明の第３の実施形態に係る構造体の劣化探査方法により健全性の判定を行う工程を示すフローチャートである。

以下、図面に示す実施形態により本発明を説明する。本発明の第１の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置２は、図１に示すように、探査対象の構造体を打撃するインパクトハンマ（ハンマ）３と、このインパクトハンマ３のパールヘッド（打撃部）４とそれぞれ接続されて一体に設けられた衝撃力測定用（打力測定用）力ピックアップ５および打音収録用マイク６と、これら力ピックアップ５とマイク６と電気的に接続され、打撃時の打力（打撃力）Ｐと打音Ｓｄとをそれぞれアナログの電気信号からデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ変換装置）７と、Ａ／Ｄ変換器７と電気的に接続されＡ／Ｄ変換器７により変換されたデジタル信号を受け取り、データ処理するパーソナルコンピュータ（データ処理手段、以下パソコンという）８とを備えて構成される。パソコン８は、それぞれ図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、記憶装置（記憶部、メモリ）と、入力装置（入力部、キーボード、マウス、入力端子）と、出力装置（出力表示部、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ、出力端子）とを備えて構成される。探査対象の構造体Ｗとして、例えば、図示しない駅舎などの外壁が挙げられる。

インパクトハンマ３は、図２の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、太径の握り部１０とこの握り部１０に連結される棒材１１とを備えて構成される。棒材１１の先端には、ハンマ部１２が設けられ、このハンマ部１２に力ピックアップ５を介してパールヘッド４が螺挿される。ハンマ部１２には、防振ゴム１３を介してマイク６が取り付けられる。力ピックアップ５は、作業員がインパクトハンマ３で探査対象の構造体Ｗを打撃した際、打撃力（打撃時の打力の大きさ）Ｐ（単位：Ｎ）の強弱を電気信号に変換してＡ／Ｄ変換器７に出力する。マイク６は、打撃時、打音（打撃音）Ｓｄを電気信号に変換してＡ／Ｄ変換器７に出力するようになっている。

パソコン８は、図３に示すように、打力判別閾値設定部（打力判別閾値設定手段）２０、打力データ取得部（打力データ取得手段）２１と、第１の周波数スペクトル変換部（第１の周波数スペクトル変換手段）２２と、パーシャルオーバーオール算出部（パーシャルオーバーオール算出手段）２３と、打力判別部（打力判別手段）２４と打撃データ関連付け部（打撃データ関連付け手段）２５とを備えている。打力判別閾値設定部２０は、図４に示すように、パソコン８の表示部に表示される判別条件設定画面Ｖ１において、作業員がハンマで打撃する際の打力の強弱または適正を判別する打力判別の閾値を入力すると、打力判別閾値として設定するようになっている。打力判別閾値は、作業員の判断により、周波数について判定対象とする周波数範囲ＦＲと、打力Ｐの強弱について判定対象とする打力下限値ＰＬ（単位：Ｎ）および打力上限値ＰＨ（単位：Ｎ）とにより決定される。

打力データ取得部２１は、力ピックアップ５が計測した打力Ｐの電気信号をＡ／Ｄ変換器７を介してパソコン８が受け取ると打力のデジタルデータとして記録するようになっている（単位Ｎ）。第１の周波数スペクトル変換部２２は、Ａ／Ｄ変換器７を介して受け取った打力データを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により周波数解析を行い、打力に関する第１の周波数スペクトルに変換するようになっている。本実施形態では、打撃データ関連付け部２５により力ピックアップ５からの打力Ｐのデータとマイク６からの打音Ｓｄのデータとを関連付けし、測定データとして記録するようになっている。パーシャルオーバーオール算出部２３は、第１の周波数スペクトル変換部２２により変換された打力に関する第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲ＦＲの成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を算出する。このパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）とオーバーオール（ＯＡ）とは次式で表される。オーバーオール（ＯＡ）は変換され解析された全周波数範囲の合計結果であり、パーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）は、設定された打力判別閾値の周波数範囲ＦＲの成分のみを抽出して合計した合計結果である。

打力判別部２４は、算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を、打力判別閾値の打力下限値ＰＬと打力上限値ＰＨと比較し、打力下限値ＰＬより小さい場合、打撃時の打力が弱、打力下限値ＰＬ以上かつ打力上限値ＰＨ以下の場合、打撃時の打力が適正、打力上限値ＰＨより大きい場合、打撃時の打力が強と判定し、判定結果をパソコン８の画面に表示するようになっている。

まず、打力判別閾値設定部２０により設定される打力判別閾値について説明する。この打力判別の閾値は、変換された打力に関する第１の周波数スペクトルに対し、探査対象の構造体の構造と材質とに応じてそれぞれ決定される上限周波数ＦＵ（単位：Ｈｚ）と下限周波数ＦＬ（単位：Ｈｚ）との間で導かれる周波数範囲ＦＲと、打撃時の打力Ｐに対し、探査対象の構造体Ｗの構造と材質とに応じてそれぞれ決定される打力上限値ＰＨおよび打力下限値ＰＬとに基づいて決定される。

この第１の実施形態では、打力判別の閾値設定に当たっては、試験体（第２の試験体）Ｍ（Ｍ１～Ｍ１６）の実験を通じて、構造体Ｗの浮き部の打音結果のピーク値は大きく、浮きが全くないか、あるいは、顕著な浮きがない部分は、絶対値が小さくなることに着目してなされたもので、打撃時の打力Ｐが適正な範囲を外れた打力下限値ＰＬ未満の小さい打力の時では、「打力が弱い」と判定し、打力上限値ＰＨを超えた大きい打力の時は「打力が強い」と判別し、打撃の失敗を注意喚起するようにしたものである。そして、適正と判断される範囲は、打力下限値ＰＬ以上、打力上限値ＰＨ以下とするようにしたことにある。

まず、打力判別の閾値設定に当たり、図５の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、（１）探査対象となる構造体に対応して構造や材質から導かれ健全部と浮き部とを有して試作された複数の試験体（第２の試験体）Ｍ１～Ｍ６、Ｍ１１～Ｍ１６として、模擬外壁Ｗ１を制作する。模擬外壁Ｗ１は、片面が塗装仕上げ、片面がタイル仕上げとなっており、各面が７５０ｍｍ×１０００ｍｍを１区画として６区画に分けられ、それぞれ異なる仕上げ条件が設定される（図６、図７参照）。
（２）塗装仕上げについては、塗装２種類（リシン吹き付け）、塗装下地厚３種類（３０ｍｍ、２０ｍｍ、１０ｍｍ、図６参照）を組み合わせた６種類の条件（Ｍ１～Ｍ６）が用意されている。浮き部分は、塗装下地の下に厚さ１ｍｍのコルクボードを挟むことで作製される。
（３）タイル仕上げについては、図７に示すように、各区画は１種類のタイルで仕上げられており、合計６種類のタイル（材質、表面形状、大きさおよび厚さ）で仕上げ条件が用意されている（下地厚さは全て１０ｍｍ）。浮き部分は、厚さ１ｍｍのコルクシートをタイルと下地の間に挟む条件（タイル浮き）とタイル下地の下にコルクシートを挟む条件（下地浮き）との２条件がそれぞれのタイル仕上げに対して用意されている（Ｍ１１～Ｍ１６参照）。模擬外壁Ｗ１の各区分の塗装仕上げ条件を図６および図７に、塗装仕上げの浮き部（中抜き矩形部で表示）の配置を図８に、タイル仕上げの下地浮き（中抜き矩形部で表示）とタイル浮き（斜線入り矩形部で表示）との各配置を図９にそれぞれ示す。
（４）この模擬外壁Ｗ１を用いて打撃試験を行い打力データと打音データとを収集するにあたり、模擬外壁Ｗ１では、塗装仕上げとタイル仕上げとの両方を有する試験体となっているが、探査対象となる構造体に鑑みて、塗装仕上げのデータを用いて打力判別の閾値を求める。
（５）次に、既知の現状の判定パラメータを設定する（図１０、図３４参照）。既知の現状の判定パラメータは模擬外壁Ｗ１に対応した外壁を用いた打撃試験により収集されたデータに基づいて設定される。この現状の判定パラメータでは、打音の周波数範囲を５００～１０，０００Ｈｚとし、最適打撃力範囲を１０～２５Ｎとしている。最適打撃力範囲１０～２５Ｎは後述するように、きわめて弱い打力である。

打力判別の閾値のうち、打力に基づく周波数範囲ＦＲについては、試験体Ｍ１～Ｍ６（Ｍ１～Ｍ６はそれぞれ塗装１～塗装６に相当し、中抜き矩形部は下地浮きを示す。図８参照）を用いた検査において、専門家が健全と判断した箇所および浮き部あり（空隙あり、劣化あり）と判断した箇所について、複数の検査員（例えば、検査員１と検査員２）で所定間隔毎に打撃試験（官能試験）を行い、各試験体毎に、専門家が健全または浮き部ありと判定した箇所と、それぞれの検査員１、２が健全または浮き部ありと判定した箇所との比較を行い（図１１参照、「塗装１～６（Ｍ１～Ｍ６）」に相当するのが試験体）、一致の割合が高いと判定の信憑性が高くなる。このように、これら試験体Ｍ１～Ｍ６は、図８に示すように、一部に浮き部を設けて構成される。打撃時に、打力に関する第１の周波数スペクトル成分が導かれるので、健全部と浮き部との差が反映された周波数スペクトル成分から上限周波数ＦＵ（Ｈｚ）と下限周波数ＦＬ（Ｈｚ）とを求め、これら上限周波数ＦＵと下限周波数ＦＬとの間で打力閾値となる周波数範囲ＦＲ（ＦＵ～ＦＬ（Ｈｚ））を導くことができる（図４の画面Ｖ１の「打力閾値」の「トリガモード」における「上限周波数」、「下限周波数」の欄参照）。

打力判別の閾値のうち、打力Ｐ（単位Ｎ）については、前記試験体（塗装１～６）のうち、例えば、探査対象の構造体に対応する２個の試験体（塗装２（Ｍ２）と塗装５（Ｍ３））について、予め、適切な打撃力の範囲を予想により設定する。例えば、現状の判定パラメータに示されるように、非常に軽く構造体壁面を打撃する打力である１０～２５Ｎの範囲に設定する（「打撃力：弱」と仮定）。次に、前記試験体Ｍ２、Ｍ５に打撃を行う複数の測定員（例えば、一方の測定員１と他方の測定員２とによる官能試験）に、前記予想により設定した１０～２５Ｎの範囲より強い打撃力で、しかも、各測定員が適度に打撃しやすい強さで打撃を行ってもらい打力の強さ（単位Ｎ）を、「打撃力：中」とする。さらに、非常に強く打撃する場合で、探査対象の構造体壁面を破損する恐れがある程度の強さを「打撃力：強」とする。

次に、複数の測定員１、２がそれぞれ、打撃力を変化させて２個の試験体Ｍ２、Ｍ５（塗装２と塗装５）を所定の間隔（２ｃｍ）で多数回（４９回）打撃した際の打撃力の変化を図１２の（Ａ）、（Ｂ）と図１３の（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ示す。図１２の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、模擬外壁Ｗ１の塗装２：Ｍ２の浮き部Ｎｏ．２について、一方の測定員１の打撃試験の結果と他方の測定員２の打撃試験の結果を示す。打撃力の変化を見ると、各測定員に打撃力を弱の感覚で打撃してもらった「打撃力：弱」については、いずれの測定員１、２の結果も現状の判定パラメータにおける２５Ｎ以下に収まっており、変動幅も小さい。打撃力を中にして打撃してもらった「打撃力：中」については、下限値として２５Ｎを設定し、各測定員が診断しやすい強さで実験を行ったが、概ね５０Ｎ以下の状態が多く見られる。打撃力を強の感覚で打撃してもらった「打撃力：強」については、各測定員が壁面を破損しない程度に可能な限り強く打撃したが、各打撃毎に打撃力にばらつきが見られるとともに、実際には、打撃力が５０Ｎ以下の、「打撃力：中」とあまり変わらない強さで打撃を行っているケースが多く見られる。このことから、測定員にとって診断のしやすい打撃強さは、概ね、５０Ｎ以下であることが推認される。

同様に、図１３の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、模擬外壁Ｗ１の塗装５：Ｍ５の浮き部Ｎｏ．２について、一方の測定員１の打撃試験の結果と他方の測定員２の打撃試験の結果を示す。これらの結果から打撃力の変化を見ると、各測定員に打撃力を弱で打撃してもらった「打撃力：弱」については、いずれの測定員１、２の結果も現状の判定パラメータにおける２５Ｎ以下に収まっており、「打撃力：中」については、下限値として２５Ｎを設定し、各測定員が診断しやすい強さで実験を行ったが、概ね５０Ｎ以下の状態が多く見られる。「打撃力：強」については、一方の測定員１に関しては、実際に打撃力が５０Ｎ以下の、「打撃力：中」とあまり変わらない強さで打撃を行っているケースが多く見られる（図１３の（Ａ）参照）。他方、測定員２については、５０Ｎ以上が多数であるものの、測定員２の「打撃力：中」については、概ね５０Ｎ以下の状態がほとんどである。このため、各測定員にとって診断のしやすい打撃強さは、概ね、５０Ｎ以下であることが導かれる。これらのことから、現状の判定パラメータで最適打撃力で設定された設定値１０～２５Ｎに対して、模擬外壁Ｗ１の構造および材質について実際に測定された結果から、適正な打力の範囲を２５～５０Ｎと導く。

こうして、健全部と浮き部との差が反映された打力に関する第１の周波数スペクトル成分から上限周波数ＦＵと下限周波数ＦＬとが求められ、これら上限周波数ＦＵと下限周波数ＦＬとの間の周波数範囲ＦＲ（ＦＵ～ＦＬ（Ｈｚ）、例えば、０～５，０００Ｈｚ）と、打力下限値ＰＬ（例えば、２５Ｎ）と打力上限値ＰＨ（例えば、５０Ｎ）とが、パソコン８の表示部に表示される判別条件設定画面Ｖ１において、作業員により入力されると、打力判別閾値設定部２０は、打力判別閾値として設定する（図４、図１４参照）。すると、パーシャルオーバーオール算出部２３は、周波数範囲ＦＲの成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を算出する。打力判別部２４は、算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を、打力判別閾値の打力下限値ＰＬと打力上限値ＰＨと比較し、打力下限値ＰＬより小さい場合、打撃時の打力が弱、打力下限値ＰＬ以上かつ打力上限値ＰＨ以下の場合、打撃時の打力が適正、打力上限値ＰＨより大きい場合、打撃時の打力が強と判定して、パソコン８の表示部に表示される判定画面Ｖ２（図１５参照）で、打力の強弱を表示し、打力下限値ＰＬより小さい場合と打力上限値ＰＨ以上の場合、警告音を発して打撃を行う作業者に注意を喚起するようになっている。なお、図１５の判定画面Ｖ２において、○符号１は、打撃の打力判定結果を、○符号２は、計測された打撃の時間波形を、○符号３は、打音の判定結果を、○符号４は、基準化された打音の周波数解析結果をそれぞれ表示するようになっている。

次に、上記第１の実施形態に係る劣化探査装置２の作用に基づいて、構造体の劣化探査方法について説明する。まず、図１６に示すように、打力判別閾値を以下のようにして設定する。探査対象の構造体Ｗに対応する試験体Ｍ（Ｍ１～Ｍ１６）を健全部と浮き部を設けて製作し（図６、図７参照）、複数の検査員１、２でインパクトハンマ３を用いて所定間隔で多数箇所打撃する。力ピックアップ５は打力Ｐの強弱を電気信号で収集し、Ａ／Ｄ変換器７を介してパソコン８に送信する。パソコン８は、受け取った打力データを取り込むと、打力データ取得部２１により打力Ｐの大きさを記録する。打撃データ関連付け部２５は、１打撃毎に力ピックアップ５により取り込まれた打力データとマイク６により取り込まれた打音データとを関連付けし、記録するようになっている。第１の周波数スペクトル変換部２２は、力ピックアップ５を通じてＡ／Ｄ変換器７から受け取った打力データを高速フーリエ変換により周波数解析を行い、打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する。これら複数の検査員１、２で打撃試験を行った結果と専門家が判断した結果（図１１の（Ａ）、（Ｂ）参照）とに基づいて、一致の割合が高い試験体Ｍ（Ｍ１～Ｍ１６）のデータから、つまり、健全部と浮き部との差が反映された周波数スペクトル成分から上限周波数ＦＵと下限周波数ＦＬとを求め周波数範囲ＦＲを設定する（図１６参照）。

また、図１２の（Ａ）、（Ｂ）および図１３の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数の測定員１、２がそれぞれ、打撃力を変化させて複数の試験体Ｍ（Ｍ２、Ｍ５）を所定の間隔で多数回打撃した際の打撃力の変化から、打撃力の打力上限値ＰＨと打力下限値ＰＬを設定する（第１の工程Ｓ１、図１６参照）。こうして打力に関する判別閾値が設定される。なお、上限周波数と下限周波数および打力下限値と打力上限値は、すでに探査対象の構造体に対する判定パラメータが判明している場合、図１０に示す既知の現状の判定パラメータの値を参考に設定してもよい。また、試験体Ｍを用いなくとも、現場の探査対象の構造体について、健全部と浮き部との差が反映された周波数スペクトル成分が判明すれば、この周波数スペクトル成分から上限周波数と下限周波数とを求めて設定するようにしてもよい。こうして、打力判別閾値設定部２０により打力判別閾値が設定される。

次に、実際の探査対象の構造体Ｗ（例えば、駅舎の壁面）を作業員がインパクトハンマ３で打撃すると、打撃時の衝撃のうち、打力Ｐは力ピックアップ５により、衝撃時の打音Ｓｄはマイク６によりそれぞれ電気信号としてＡ／Ｄ変換器７に送られ、Ａ／Ｄ変換器７は、それぞれ受け取ったアナログ信号をデジタル信号に変換してパソコン８に送信し、各データをパソコン８に取り込む（第２の工程Ｓ２）。パソコン８の打力データ取得部２１は、計測された打力Ｐの大きさを単位Ｎで記録し、第１の周波数スペクトル変換部２２は、取り込んだ打力のデータに対し高速フーリエ変換により周波数解析を行い、打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する（第３の工程Ｓ３）。次に、パーシャルオーバーオール算出部２３により、第１の周波数スペクトル変換部２２で変換された打力に関する第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲ＦＲの成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を算出する（第４の工程Ｓ４、数１参照）。

次に、打力判別部２４により、パーシャルオーバーオール算出部２３で算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を、打力判別閾値の打力下限値ＰＬと打力上限値ＰＨと比較し、打力下限値ＰＬより小さい場合、打撃時の打力が弱で、適正範囲外と判別し、打力下限値ＰＬ以上かつ打力上限値ＰＨ以下の場合、打撃時の打力が適正の範囲と判別し、打力上限値ＰＨより大きい場合、打撃時の打力が強で適正範囲外と判別し、打力が適正の範囲の場合、後述する基準化部１１３、２１３に適正の判別結果を出力する（第５の工程Ｓ５）。つまり、打力判別部２４は、打力が弱または強と判別された範囲外のデータについては基準化をさせないよう設定され、打力が適正の範囲の場合のみ適正信号を送るようになっている。打力判別部２４により判別がなされると、パソコン８の表示部に表示される判定画面Ｖ２（図１５参照）で、打力の強弱または適正を表示し、打力下限値ＰＬより小さい場合と打力上限値ＰＨ以上の場合、警告音を発して打撃を行う作業者に注意を喚起する（第６の工程Ｓ６）。このため、作業者は、打撃の力が強い場合や弱い場合には、打撃をやり直すことができる。また、適正な打力範囲の打撃が行われることにより、データの信頼性が向上する。そして、第５の工程Ｓ５で、打撃時の打力が適正と判別された場合には、後述する第２、第３実施形態に示される打音の判定と関連付けされて、打音の判定から健全部、浮き部、不明部の判定がなされるようになっている。すなわち、打力が弱すぎる場合や強すぎる場合、健全部か否かの判定から除外されるようになっている。つまり、後述する基準化部１１３、２１３は、打力が弱または強と判別されたデータは基準化の対象から除くようになっている。

上記第１の実施形態では、上述のごとく、打力判別の閾値設定に当たっては、試験体Ｍの実験を通じて、構造体の浮き部の打音結果のピーク値は大きく、浮きが全くないか、あるいは、顕著な浮きがない部分は、絶対値が小さくなることに着目してなされたものである。これに対し、以下の実施形態では、打撃の際、打撃の力の大小がある範囲内で打音の大小に比例するので、打音を打力で基準化した周波数範囲のピーク値は、健全部と浮き部でそれぞれ一定の値を示す点に着目してなされたもので、適切な打力で打撃した場合、より正確な判別が可能になる。以下の実施形態では、打音を打力で基準化する着想に基づいて説明する。

まず、本発明の第２の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置１０２について説明する。本実施形態に係る劣化探査装置１０２は、上記第１の実施形態に係る構造体Ｗの劣化探査方法に用いられる劣化探査装置２が、打力の強弱を判別し、打力が適切な打力より強かったり、弱かったりした場合、作業者に注意を喚起するようにしているのに対し、打力が適切な場合に、打音データを打力データで基準化し、構造体が健全か否かを判別するようにした点が異なっている。つまり、本実施形態に係る劣化探査装置１０２では、パソコン１０８は、測定打音データ取得部（測定打音データ取得手段）１１１と、第２の周波数スペクトル変換部（第２の周波数スペクトル変換手段）１１２と、打音を打力で基準化し、基準化音圧を割り出す基準化部（基準化手段）１１３と、基準化音圧のピーク値を算出するピーク値算出部（ピーク値算出手段）１１４と、健全部かどうかの閾値を設定する第１の健全部判定閾値設定部（第１の健全部判定閾値設定手段）１１５とを備えている点を除き、前記第１の実施形態とほぼ同一の構成を備えている。すなわち、健全かどうかの判定を、基準化された音圧スペクトルの絶対値（基準化音圧ＰａまたはＮ）で判定するようにしている。言い換えれば、導かれた適正な打力の範囲２５～５０Ｎと、その範囲より弱い打力と、その範囲より強い打力とにより分けられる打撃の大小に対し、このような打撃の大小がある範囲内で打音の大小に比例するので、打音を打力で基準化する。つまり、打音を打力で基準化した周波数範囲のピーク値は、健全部と浮き部でそれぞれ一定の値を示すので、打撃時の打音から打音に関する第２の周波数スペクトルを求め、求められた第２の周波数スペクトルを打力で基準化するようにしている。

第２の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置１０２では、図１７に示すように、パソコン１０８は、打力判別閾値設定部２０と、打力データ取得部２１と、第１の周波数スペクトル変換部２２と、パーシャルオーバーオール算出部２３と、打力判別部２４と打撃データ関連付け部２５とを備えるとともに、測定打音データ取得部１１１と、第２の周波数スペクトル変換部１１２と、基準化部１１３と、ピーク値算出部１１４と、第１の健全部判定閾値設定部１１５と、第１の健全性判定部１１６とを備えて構成される。

測定打音データ取得部１１１は、打撃時、マイク６から打音の電気信号がＡ／Ｄ変換器７を介してコンピュータ１０８に送信されると、打音データを記録するとともに、第２の周波数スペクトル変換部１１２に出力するようになっている。第２の周波数スペクトル変換部１１２は、計測された打音データを受け取ると、周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換し基準化部１１３に出力するようになっている。基準化部１１３は、打力判別部２４から打力が適正範囲の判別結果が送られてくると、パーシャルオーバーオール算出部２３により算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を用いて打音に関する第２の周波数スペクトルを基準化し打音を打力で基準化した音圧スペクトルを導き、導かれた音圧スペクトルをピーク値算出部１１４に出力するようになっている。
打音に基づく周波数スペクトルの基準化は、Ｐｉを打音のｉ番目のスペクトル成分とし、ＰｉＡＶＥをｉ番目の基準化したスペクトル成分としたとき、ＰｉＡＶＥ＝Ｐｉ／（算出された打力のパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ））の式により求められる。

ピーク値算出部１１４は、基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出し、算出されたピーク値を第１の健全性判定部１１６に出力するようになっている。ピーク値の算出は、周波数解析された各スペクトル成分のうち、最大値をとるスペクトル成分の値をピーク値とする。第１の健全部判定閾値設定部１１５は、作業員により、算出された基準化音圧スペクトルのピーク値に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う第１の健全閾値と第１の境界閾値とを含む判定閾値を、これら閾値を後述する第１の健全部判定閾値として設定するようになっている。第１の健全性判定部１１６は、算出されたピーク値を第１の健全部判定閾値と比較し、ピーク値が第１の健全閾値以下のとき、健全と判定し、ピーク値が第１の健全閾値より大きく第１の境界閾値以下のとき、健全性不明と判定し、ピーク値が第１の境界閾値より大きいとき、浮きありと判定するようになっている。判定閾値は作業員によりそれぞれ入力されてもよいし、予め決められていてもよい。

作業員により入力される第１の健全閾値と第１の境界閾値とを含む判定閾値について説明する。本実施形態では、図１８に示すように、探査対象の構造体Ｗについて、健全部についてのリファレンスデータ（参照データ、教師データ）を使用しない、あるいは、そのようなデータがない場合に適用される。すなわち、打音データから導かれ打力で基準化された音圧の絶対値を第１の健全部判定閾値に基づいて判定するようにしている。

図１９の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、一方の測定員１が、異なる打力で打撃した際に得られた打音の周波数特性の変化を示すグラフで、「打撃力：弱（２５Ｎより小さい）」、「打撃力：中（適正な打力：２５～５０Ｎ）」、「打撃力：強（５０Ｎより大きい）」の異なる打力で模擬外壁Ｗ１の塗装２（試験体Ｍ２）の浮き部Ｎｏ．２の全面を、２ｃｍ間隔で打撃した際の打音の周波数分析結果である（図８のＭ２参照）。横軸に周波数（Ｈｚ）を、縦軸に、算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を用いて打音に関する第２の周波数スペクトルを基準化し打音を打力で基準化した音圧スペクトル（Ｐａ／Ｎ）を示す。図２０の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、他方の測定員２が同様に打撃した際に得られた打音の周波数特性の変化を示すグラフである。これら図１９および図２０に示すいずれのグラフにおいても、６，５００Ｈｚ付近に鋭いピークが生じている様子が見られるが、これは、インパクトハンマ３のマイク６が打撃時の振動を拾ってしまったことによるノイズである。
その他のピークに着目すると、塗装２：Ｍ２の浮き部Ｎｏ．２については、５，５００Ｈｚ付近に緩やかな盛り上がりが生じているケースが見られる。これが浮きに起因したピークと考えられ、そのピークに着目すると、いずれの測定員１、２も従来の「打撃力：弱」よりも「打撃力：中」あるいは「打撃力：強」の方が基準化音圧が高くなっている。

同様に、図２１の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、一方の測定員１が、異なる打力で打撃した際に得られた打音の周波数特性の変化を示すグラフで、「打撃力：弱」、「打撃力：中」、「打撃力：強」の異なる打力で模擬外壁Ｗ１の塗装５：Ｍ５の浮き部Ｎｏ．２の全面を、２ｃｍ間隔で打撃した際の打音の周波数分析結果である（図８のＭ５参照）。図２２の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、他方の測定員２が同様に打撃した際に得られた打音の周波数特性の変化を示すグラフである。図２１に示すグラフを見ると、浮きに起因したピークが生じる周波数が概ねインパクトハンマ３の衝撃時のノイズによるピークと重なっており判断が難しいが、図２２に示すグラフでは、他方の測定員２の「打撃力：中」に関して、浮きに起因したピークが６，５００Ｈｚ～７，０００Ｈｚの間で出現していることが確認できる。

図２３の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、一方の測定員１が異なる打力で模擬外壁Ｗ１の塗装２：Ｍ２の浮き部Ｎｏ．４を打撃した際の打音の周波数分析結果であり（図８のＭ２参照）、図２４の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、他方の測定員２が異なる打力で模擬外壁Ｗ１の塗装２：Ｍ２の浮き部Ｎｏ．４を打撃した際の打音の周波数分析結果である。また、図２５の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、一方の測定員１が異なる打力で模擬外壁Ｗ１の塗装５：Ｍ５の浮き部Ｎｏ．４を、図２６の（Ａ）ないし（Ｃ）はそれぞれ、他方の測定員２が同様に模擬外壁Ｗ１の塗装５：Ｍ５の浮き部Ｎｏ．４を打撃した際の打音の周波数分析結果である。これらグラフから、面積の狭い浮き部Ｎｏ．２について見ると、塗装２：Ｍ２では、５，５００Ｈｚ付近に（図１９、図２０参照）、塗装５：Ｍ５では、６，５００Ｈｚ～７，０００Ｈｚの間に（図２１、図２２参照）、それぞれ比較的周波数幅の広いピークが生じている。また、面積の広い浮き部Ｎｏ．４について見ると、塗装２：Ｍ２では、３，５００Ｈｚ付近に（図２３、図２４参照）、塗装５：Ｍ５では、４，０００Ｈｚ付近に（図２５、図２６参照）、それぞれ比較的周波数幅の広いピークが生じている。この部分に着目すると、いずれの打撃においてもピークが最大となる条件については、同程度の大きさのピークが生じている様子が確認できる。これらピークを付けた基準化音圧の大きさは、それぞれ図２１および図２５のグラフの縦軸（Ｐａ／Ｎ）に示す）に示される。

図２７の（Ａ）は、模擬外壁Ｗ１の塗装２について、浮き部を有する部位に対し１６カ所を打撃位置を変えながら５回繰り返し実験を行い、打撃位置毎に基準化音圧（Ｐａ／Ｎ）を導いたグラフ、図２７の（Ｂ）は、同じく塗装２について、健全部を有する部位に対し９カ所を打撃位置を変えながら５回繰り返し実験を行い、打撃位置毎に基準化音圧（Ｐａ／Ｎ）を導いたグラフである。また、図２８の（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、同様の条件で模擬外壁Ｗ１の塗装５について、浮き部を有する部位と健全部を有する部位とに対し、打撃位置を変えながら繰り返し実験を行い、打撃位置毎に基準化音圧を導いたグラフである。これら、図２７の（Ａ）のグラフには、図１９、図２０、図２３、図２４で示す塗装２の浮き部Ｎｏ．２、Ｎｏ．４についてのピーク値（縦軸の基準化音圧参照）が、図２７の（Ｂ）のグラフには、塗装２の健全部についてのピーク値が、それぞれ打撃位置毎に反映されている。これら図２７の（Ａ）、（Ｂ）のグラフの比較から、作業員は、第１の健全閾値ＴＧ１（図２７において「○閾値」で表示）を、例えば、８，９２０（Ｐａ／Ｎ）未満、第１の境界閾値ＴＢ１（図２７において「△閾値」で表示）を、例えば、２２，３００（Ｐａ／Ｎ）と設定すると、第１の健全部判定閾値設定部１１５は、これら第１の健全閾値ＴＧ１と第１の境界閾値ＴＢ１とを第１の健全部判定閾値として設定するようになっている。塗装２と異なる構造と材質を有する塗装５についても、図２８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、浮き部と健全部とを比較したグラフから、第１の健全閾値ＴＧ１（図２８において「○閾値」で表示）を、例えば、８，９２０（Ｐａ／Ｎ）未満、第１の境界閾値ＴＢ１（図２８において「△閾値」で表示）を、例えば、２２，３００（Ｐａ／Ｎ）と設定すると、第１の健全部判定閾値設定部１１５は、これら第１の健全閾値ＴＧ１と第１の境界閾値ＴＢ１とを第１の健全部判定閾値として設定するようになっている。

これら第１の健全閾値ＴＧ１と第１の健全閾値ＴＢ１とはいずれも、モデルとして製作した模擬外壁Ｗ１の試験データから導かれているが、このような模擬外壁Ｗ１を先行して製作する必要はなく、現場で探査対象の構造体Ｗ（例えば、駅舎の外壁）を打撃して、複数箇所の打撃により打音データの周波数スペクトルのピーク値から基準化音圧の絶対値を導き、閾値ＴＧ１、ＴＢ１を設定するようにすればよい。第１の健全部判定閾値設定部１１５により第１の健全部判定閾値（第１の健全閾値ＴＧ１と第１の境界閾値ＴＢ１）が設定されると、第１の健全性判定部１１６は、上述のように、算出されたピーク値を第１の健全部判定閾値ＴＧ１、ＴＢ１と比較し、ピーク値が第１の健全閾値ＴＧ１以下のとき、健全と判定し、ピーク値が第１の健全閾値ＴＧ１より大きく第１の境界閾値ＴＢ１以下のとき、健全性不明と判定し、ピーク値が第１の境界閾値ＴＢ１より大きいとき、浮きありと判定するようになっている。このとき、上記第１の実施形態で述べたように、打撃力の打力について、打力下限値ＰＬより小さい場合と打力上限値ＰＨ以上の場合、警告音を発して打撃を行う作業者に注意を喚起するようになっている。このため、作業者は、打撃の力が強い場合や弱い場合には、打撃をやり直して、適正な打力範囲の打撃を行うことができ、適正な打力の打音データを多数収集することができる。また、多数の打音データを収集することにより、閾値を設定する際の信頼性が向上する。

次に、上記第２の実施形態に係る劣化探査装置１０２の作用に基づいて、劣化探査装置１０２を用いた構造体の劣化探査方法について説明する。まず、図２９に示すように、本実施形態に係る劣化探査装置１０２を用いた構造体の劣化探査方法は、上記第１の実施形態に係る構造体の劣化探査方法の第１の工程Ｓ１から第５の工程Ｓ５を有している。すなわち、第１ないし第５の工程Ｓ１～Ｓ５では、作業員が、それぞれ判定対象とする周波数範囲ＦＲと打力上下限値ＰＨ、ＰＬとを入力すると、打力判別閾値設定部２０により、打力判別閾値として設定し（第１の工程Ｓ１）、探査対象の構造体の探査時、作業員が構造体をハンマで打撃すると、打力データ取得部２１は、力ピックアップ５が計測した打力Ｐの信号をＡ／Ｄ変換器７を介してパソコン１０８に取り込んで記録し（第２の工程Ｓ２）、第１の周波数スペクトル変換部２２により、打力の信号を周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換し（第３の工程Ｓ３）、パーシャルオーバーオール算出部２３により、変換された第１の周波数スペクトルのうち、第１の工程Ｓ１で設定された打力判別閾値の判定対象周波数範囲ＦＲの成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を算出するようになっている（第４の工程Ｓ４）。この算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を、打力判別部２４により、打力判別閾値の打力下限値ＰＬと打力上限値ＰＨと比較し、打力下限値ＰＬより小さい場合、打撃時の打力が弱で、適正範囲外と判別し、打力下限値ＰＬ以上かつ打力上限値ＰＨ以下の場合、打撃時の打力が適正の範囲と判別し、打力上限値ＰＨより大きい場合、打撃時の打力が強で適正範囲外と判別し、打力が適正の範囲の場合、基準化部１１３に打力適正の判別結果を出力する（第５の工程Ｓ５）。この段階で、打力判別部２４により、打力が弱または強と判別された範囲外のデータは基準化の対象から除かれている。

次に、第１の健全部判定閾値を設定するに当たり、探査対象の構造体Ｗに対応する模擬外壁Ｗ１の試験体Ｍ（Ｍ２、Ｍ５）を打撃試験した結果に基づいて、または、現場の探査対象の構造体を直接打撃した結果に基づいて、第１の健全部判定閾値を設定する場合では、これら試験体Ｍ２、Ｍ５（現場の探査対象の構造体）を打撃して、打音データを測定打音データ取得部１１１によりマイク６とＡ／Ｄ変換器７とを通じてパソコン８に取り込んで記録し、この打音データを第２の周波数スペクトル変換部１１２により打音に関する第２の周波数スペクトルに変換し、この変換された第２の周波数スペクトルを基準化部１１３により打力で基準化し基準化音圧スペクトルを導き、導かれた基準化音圧スペクトルからピーク値算出部１１４によりピーク値を導き（図１９～図２６参照）、これらピーク値から健全部と浮き部との差（図２７、図２８参照）に基づいて、作業員が第１の健全閾値ＴＧ１と第１の境界閾値ＴＷ１とを含む判定閾値を決定する。作業員がこの判定閾値をパソコン８に入力すると、第１の健全部判定閾値設定部１１５は第１の健全部判定閾値を設定する（第７の工程Ｓ７）。なお、探査対象の構造体に対応する既知の現状の判定パラメータ（図１０参照）があれば、その判定パラメータに基づいて設定してもよい。

次に、実際に現場の探査対象の構造体Ｗを作業員がインパクトハンマ３で打撃すると、打撃時の衝撃のうち打力Ｐを力ピックアップ５により、衝撃時の打音Ｓｄをマイク６により電気信号としてそれぞれ取り込み、Ａ／Ｄ変換器７に出力する。打力に関する周波数スペクトルへの変換については、上述の第１ないし第５の工程Ｓ１～Ｓ５に対応しているので、重複を避け省略する。Ａ／Ｄ変換器７は、マイク６から打音の電気信号を受け取ると、デジタル信号に変換してパソコン８に送信し、測定打音データ取得部１１１はパソコン８に打音データを取り込むとともに、打撃データ関連付け部２５は、力ピックアップ５から得られた打力データとマイク６から得られた打音データとを関連付けして記録する（第８の工程Ｓ８）。第２の周波数スペクトル変換部１１２は、取り込んだ打音データに対し高速フーリエ変換により周波数解析を行い、打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する（第９の工程Ｓ９）。

次に、基準化部１１３は、打撃データ関連付け部２５で関連づけされ打力判別部２４で打力が適正の範囲と判別された打音データに基づき、第４の工程Ｓ４でパーシャルオーバーオール算出部２３により算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を用いて打音に関する第２の周波数スペクトルを基準化し基準化された音圧スペクトルを導く（第１０の工程Ｓ１０）。ピーク値算出部１１４は、基準化された音圧スペクトルから基準化音圧のピーク値を算出する（第１１の工程Ｓ１１、図１９～図２８の縦軸参照）。そして、第１の健全部判定部１１６は、算出されたピーク値を設定された第１の健全部判定閾値ＴＧ１、ＴＷ１と比較し、ピーク値が第１の健全閾値ＴＧ１以下のとき、健全と判定し、ピーク値が第１の健全閾値ＴＧ１より大きく第１の境界閾値ＴＢ１以下のとき、健全性不明と判定し、ピーク値が第１の境界閾値ＴＢ１より大きいとき、浮きありと判定する（第１２の工程Ｓ１２）。判定結果は、パソコン１０８の画面（図１５参照）に表示されるとともに、メモリに記録される。このように、本実施形態に係る構造体の劣化探査方法では、適正な打力で打撃された構造体の被打撃部の健全性を直ちにかつ正確に判定することができるので、探査作業の効率化を図ることができる。また、探査対象の構造体が異なっても、異なる構造体に応じて打音データから健全性判定の閾値を作業者が画面から視覚的に設定することができるので、判定精度が向上する。

また、打撃データ関連付け部２５は、力ピックアップ５から得られた打力データとマイク６から得られた打音データとを関連付けして記録するようにしているので、構造体を打撃した位置情報とリンクさせて構造体の健全部・非健全部（浮き部）を示す分布図を作成することもできる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置２０２について説明する。本実施形態に係る劣化探査装置２０２は、上記第２の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置１０２が、打音を打力で基準化した基準化音圧のピーク値を第１の健全性判定閾値と比較し、健全性の判定を行うようにしているのに対し、予め探査対象の構造体に対応する健全部のみから構成される試験体を作成し、この健全部のみの試験体に対し、打音のリファレンスデータを作成し、このリファレンスデータと実際に現場で探査対象の構造体を打撃して得られる打音のデータとの差を求め、この差を設定した閾値と比較し、健全性の判定を行う点が異なっている。

すなわち、第３の実施形態に係る構造体の劣化探査方法に用いられる劣化探査装置２０２では、まず、予め探査対象の構造体Ｗの構造と材質に対応し健全部のみで構成される試験体（第１の試験体）ＭＧを製作する（図３０参照）。リファレンスデータは、この健全部のみの試験体ＭＧに基づいて作成される。そして、図３１に示すように、パソコン２０８は、打力判別閾値設定部２０と、打力データ取得部２１と、第１の周波数スペクトル変換部２２と、パーシャルオーバーオール算出部２３と、打力判別部２４と打撃データ関連付け部２５とを備えるとともに、測定打音データ取得部２１１と、第２の周波数スペクトル変換部２１２と、基準化部２１３と、ピーク値算出部２１４と、第３の周波数スペクトル変換部（第３の周波数スペクトル変換手段）２１５と、健全部のみの試験体ＭＧに対し、打音のリファレンスデータを作成するリファレンスデータ作成部（リファレンスデータ作成手段）２１６と、誤差算出部（誤差算出手段）２１７と、第２の健全部判定閾値設定部（第２の健全部判定閾値設定手段）２１８と、第２の健全性判定部（第２の健全性判定手段）２１９とを備えて構成される。

測定打音データ取得部２１１は、試験体ＭＧの打撃時、マイク６から打音の電気信号がＡ／Ｄ変換器７を介してコンピュータ２０８に送信されると、健全部の打音データとして記録するとともに、第３の周波数スペクトル変換部２１５に出力する。また、測定打音データ取得部２１１は、探査対象の構造体Ｗの打撃時、マイク６から打音の電気信号がＡ／Ｄ変換器７を介してコンピュータ２０８に送信されると、探査対象の打音データとして記録するとともに、第２の周波数スペクトル変換部２１２に出力するようになっている。第２の周波数スペクトル変換部２１２は、上記第２の実施形態と同様に、探査対象の構造体Ｗを打撃して計測された打音データを受け取ると、周波数解析して探査対象についての打音に関する第２の周波数スペクトルに変換するようになっている。基準化部２１３は、打力判別部２４から打力が適正範囲の判別結果が送られてくると、パーシャルオーバーオール算出部２３により算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を用いて探査対象の打音に関する第２の周波数スペクトルを基準化し、基準化された音圧スペクトルを導くとともに（図３２の（Ｂ）の浮き部を有する部位の測定結果参照）、同じくパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を用いて健全部の打音に関する第３の周波数スペクトルを基準化し基準化した音圧スペクトルを導くようになっている（図３２の（Ａ）参照）。ピーク値算出部２１４は、健全部のみの試験体ＭＧを打撃して得られる打音について、すなわち、リファレンスデータの打音について基準化された音圧スペクトルと、探査対象の構造体Ｗを打撃して得られる打音について基準化された音圧スペクトルとからピーク値をそれぞれ算出し、それぞれ算出されたピーク値を誤差算出部２１７に出力するようになっている。第３の周波数スペクトル変換部２１５は、試験体ＭＧを打撃して計測された打音データを受け取ると、周波数解析してリファレンスデータについての打音に関する第３の周波数スペクトルに変換するようになっている。

リファレンスデータ作成部２１６は、試験体ＭＧを打撃して得られた音圧データが変換された第３の周波数スペクトルを、基準化部２１３により、打音を打力で基準化して得られた基準化音圧スペクトルが導かれると、この基準化した音圧スペクトルを、健全部を基準とするリファレンスデータとして記録するとともに（図３３参照）、リファレンスデータをピーク値算出部２１４に出力するようになっている。誤差算出部２１７は、探査対象の構造体Ｗを打撃して測定された打音の測定結果から求められた音圧スペクトルのピーク値と、リファレンスデータに記録された音圧スペクトルのピーク値とを比較し誤差を算出するようになっている。
リファレンスデータを使用する際に算出される誤差は以下の式で求められる。
誤差（％）＝［（測定結果のピーク値）－（リファレンスデータのピーク値）］／（リファレンスデータのピーク値）×１００

第２の健全部判定閾値設定部２１８は、作業員により、探査対象の構造体Ｗを打撃して測定された打音の測定結果から浮き部ありと推定される基準化音圧スペクトルのピーク値（例えば、図３２の（Ｂ）参照）と健全部（健全部のみの試験体ＭＧ）の打音に関して基準化された音圧スペクトルのピーク値とに基づいて、どの位の誤差で、健全か否かの判定をすべきか閾値が決定されると、この閾値を設定するようになっている。すなわち、誤差の割合ＥＲ（％）により健全か否かを決める閾値が、例えば、図３５に示すように、第２の健全閾値ＴＧ２を１００％以下（２倍以下）、第２の境界閾値ＴＢ２を１００％より大きく（２倍より大きく）４００％以下（５倍以下）とし、４００％より大きい（５倍より大きい）と異常とみなしている。第２の健全部判定閾値設定部２１８は、これら判定閾値を第２の健全部判定閾値として設定するようになっている。第２の健全性判定部２１９は、算出された誤差の割合ＥＲを第２の健全部判定閾値ＴＧ２、ＴＢ２と比較し、誤差の割合ＥＲが第２の健全閾値ＴＧ２以下のとき、健全と判定し、誤差の割合ＥＲが第２の健全閾値ＴＧ２より大きく第２の境界閾値ＴＢ２以下のとき、健全性不明と判定し、誤差の割合ＥＲが第２の境界閾値ＴＢ２より大きいとき、浮きありと判定するようになっている。これら第２の健全閾値ＴＧ２、第２の境界閾値ＴＢ２等、他の判定閾値についても作業員により変更可能なので、閾値の設定を、「以下」を未満としてもよいし、「より大きい」を以上としてもよく、数値が重ならなければよい。

次に、上記第３の実施形態に係る劣化探査装置２０２の作用に基づいて、劣化探査装置２０２を用いた構造体の劣化探査方法について説明する。まず、図３６に示すように、本実施形態に係る劣化探査装置２０２を用いた構造体の劣化探査方法は、上記第１、第２の実施形態に係る構造体の劣化探査方法の第１の工程Ｓ１から第５の工程Ｓ５を有している。第１ないし第５の工程Ｓ１～Ｓ５については、上記第１第２の実施形態で述べているので、重複を避け説明を省略する。

次に、第２の健全部判定閾値を設定するに当たり、まず、予め探査対象の構造体Ｗの構造と材質に対応する試験体ＭＧを健全部のみで構成して製作する（第１３の工程Ｓ１３）。この健全部のみの試験体ＭＧに対し、打音の健全部に対応するリファレンスデータを作成する。リファレンスデータは、以下の手順を経て作成される。リファレンスデータ作成部２１６は、作業員が、予め製作された試験体ＭＧを打撃し、測定打音データ取得部２１１により試験体ＭＧの打撃時、マイク６を通じて打音を電気信号として取り込み、Ａ／Ｄ変換器７を介してパソコン２０８に送信し（第１４の工程Ｓ１４参照）、第３の周波数スペクトル変換部２１５により打音の電気信号を周波数解析して試験体ＭＧについての打音に関する第３の周波数スペクトルに変換し（第１５の工程Ｓ１５参照）、基準化部２１３により、パーシャルオーバーオール算出部２３で算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を用いて第３の周波数スペクトルを基準化し打音を打力で基準化した音圧スペクトルを導き、健全部を基準とするリファレンスデータとしてパソコン２０８に記録する（第１６の工程Ｓ１６、図３２の（Ａ）、図３３参照）。ピーク値算出部２１４は、基準化部２１３から基準化音圧スペクトルを受け取ると、健全部の打音に対応する基準化音圧スペクトルのピーク値を算出して、誤差算出部２１７に出力する。誤差算出部２１７は、このリファレンスデータに記録された音圧スペクトルのピーク値を記録する（第１７の工程Ｓ１７）。

リファレンスデータが作成されると、次に、探査対象の構造体Ｗを打撃して、劣化部位を探査するのに先だって、第２の健全部判定閾値を設定する。作業員がパソコン２０８に、第２の健全閾値ＴＧ２と第２の境界閾値ＴＢ２とを判定閾値として入力すると、第２の健全部判定閾値設定部２１８は、第２の健全部判定閾値として設定する（第１８の工程Ｓ１８）。なお、第２の健全部判定閾値は、健全部のみの試験体ＭＧから得られるリファレンスデータと、現場の探査対象の構造体から得られる測定結果のデータに基づいて設定されるので、作業途中で、第２の健全部判定閾値を変更し、変更された第２の健全部判定閾値に基づいて劣化探査をやり直すこともできる。

第２の健全部判定閾値が設定されると、次に、現場の探査対象の構造体Ｗを打撃し打力と打音を測定する。打力については、第１の工程Ｓ１ないし第５の工程Ｓ５が上記第１第２の実施形態と共通している。つまり、打力判別部２４と打撃データ関連付け部２５とにより、打力が適正な範囲と判別された打力データに対応する打音データのみが健全部判定の対象となる。

実際に現場の探査対象の構造体Ｗを作業員がインパクトハンマ３で打撃すると、打撃時の衝撃のうち打力Ｐのデータと打音Ｓｄのデータとがそれぞれ、打力データ取得部２１と測定打音データ取得部２１１とにより、力ピックアップ５とマイク６とからＡ／Ｄ変換器７を通じてパソコン２０８に取り込まれる。打力に関する周波数スペクトルへの変換については、上述の第１ないし第５の工程Ｓ１～Ｓ５に対応しているので、重複を避け省略する。これら打力Ｐのデータと打音Ｓｄのデータがパソコン２０８に取り込まれると、打撃データ関連付け部２５は、力ピックアップ５から得られた打力データとマイク６から得られた打音データとを関連付けして記録し（第１９の工程Ｓ１９）、第２の周波数スペクトル変換部２１２は、取り込んだ打音データに対し高速フーリエ変換により周波数解析を行い、構造体Ｗについて打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する（第２０の工程Ｓ２０）。

次に、基準化部２１３により、打撃データ関連付け部２５で関連づけされ打力判別部２４で打力が適正の範囲と判別された打音データに基づき、第４の工程Ｓ４で算出されたパーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を用いて構造体Ｗについての打音に関する第２の周波数スペクトルを基準化し基準化された音圧スペクトルを導く（第２１の工程Ｓ２１）。次に、ピーク値算出部２１４により、基準化された音圧スペクトルから基準化音圧のピーク値を算出して誤差算出部２１７に出力する（第２２の工程Ｓ２２）。そして、誤差算出部２１７は、構造体Ｗの打音に関する第２の周波数スペクトルから導かれたピーク値と、リファレンスデータ作成部２１６により記録されたリファレンスデータの音圧スペクトルのピーク値とを比較し、誤差ＥＲ（％）を算出し、この誤差ＥＲを第２の健全部判定部２１９に出力する（第２３の工程Ｓ２３）。第２の健全部判定部２１９は、誤差算出部２１７から算出された誤差ＥＲを受け取ると、この誤差ＥＲを、第２の健全部判定閾値設定部２１８により設定された第２の健全部判定閾値ＴＧ２、ＴＢ２と比較し、誤差の割合ＥＲが第２の健全閾値ＴＧ２以下のとき、健全と判定し、誤差の割合ＥＲが第２の健全閾値ＴＧ２より大きく第２の境界閾値ＴＢ２以下のとき、健全性不明と判定し、誤差の割合ＥＲが第２の境界閾値ＴＢ２より大きいとき、浮きありと判定する（第２４の工程Ｓ２４）。健全性についての判定結果は、パソコン２０８の判定画面Ｖ２（図１５参照）で、「打音の判定結果」の欄に表示される（第２５の工程Ｓ２５）。

このように、第３の実施形態に係る構造体の劣化探査方法では、探査対象の構造体に対応する健全部のみから構成される試験体ＭＧを作成し、この試験体ＭＧに基づいて打音のリファレンスデータを作成し、このリファレンスデータと実際に現場で探査対象の構造体を打撃して得られる打音のデータとの差を求め、この差を設定した閾値と比較し、健全性の判定を行うようにしているので、健全性の判定の精度がより向上する。

なお、上記各実施形態では、周波数範囲ＦＲと、打力上限値ＰＨおよび打力下限値ＰＬはそれぞれ、探査対象の構造体Ｗの構造と材質とに応じて決定されているが、これに限られるものではなく、構造または材質で特有の打音スペクトルの特徴または傾向を示すものであれば、これら特徴または傾向を既知データとして利用することができるので、探査対象の構造体の構造または材質とのうち少なくともいずれか１に応じて決定してもよい。また、上記第２の実施形態では、探査対象となる構造体に応じて第２の試験体を製作し、第２の試験体を打撃して周波数スペクトルから健全部と浮き部との差異を求め、この差異に基づいて閾値を決めて判定を行い、上記第３の実施形態では、健全部のみの第１の試験体からリファレンスデータを作成し、探査対象の構造体Ｗとリファレンスデータとの差の割合に基づいて閾値を決めて判定を行うようにしているが、これに限られるものではなく、打力と打音について既知の判定パラメータがある場合、それを利用してもよいことは言うまでもない。さらに、上記第２第３の実施形態では、基準化部は、パーシャルオーバーオール（ＰＯＡ）を用いて打音に関する第２の周波数スペクトルまたは第３の周波数スペクトルを基準化するようにしているが、これに限られるものではなく、所定の周波数成分（例えば、５００Ｈｚ～１０ｋＨｚ）の積分値を用いて行うようにしてもよい。また、上記第３の実施形態では、周波数スペクトル変換部を、第２の周波数スペクトル変換部２１２と第３の周波数スペクトル変換部２１５とで独立に構成しているが、これに限られるものではなく、探査対象の構造体から収集される打音データも試験体ＭＧから収集される打音データも単独かつ共通の周波数スペクトル変換部により周波数スペクトルに変換するようにしてもよいことは言うまでもない。さらに、上記各実施形態では、ＣＰＵと記憶部と入力部と出力表示部とを有するコンピュータとしてパソコンを用いているがこれに限られるものではなく、各機能を備えたソフトウェアやアプリケーションがインストールされた携帯端末を用いてもよい。また、上記各実施形態では、データ処理手段としてパソコンを用いているがこれに限られるものではなく、力ピックアップやマイクからの打力データや打音データを通信を通じてインターネットに接続されたデータ処理手段に送信し、処理結果を現場の作業員が受け取るようにしてもよい。

２、１０２、２０２ 劣化探査装置
３ インパクトハンマ（ハンマ）
５ 力ピックアップ
８、１０８、２０８ パソコン（コンピュータ）
２０ 打力判別閾値設定部（打力判別閾値設定手段）
２１ 打力データ取得部（打力データ取得手段）
２２ 第１の周波数スペクトル変換部（第１の周波数スペクトル変換手段）
２３ パーシャルオーバーオール算出部（パーシャルオーバーオール算出手段）
２４ 打力判別部（打力判別手段）
ＦＲ 周波数範囲（判定対象周波数範囲）
ＰＬ 打力下限値
ＰＨ 打力上限値
Ｗ 構造体

Claims (21)

1. 探査対象である構造体に対するハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、
   判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値として設定する打力判別閾値設定手段と、
   打撃時、力ピックアップから打力の信号を処理して打力データとして取り込む打力データ取得手段と、
   打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第１の周波数スペクトル変換手段と、
   変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出するパーシャルオーバーオール算出手段と、
   算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力上下限値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備え、
   打力判別閾値設定手段が、探査対象である構造体の健全部と浮き部との差が反映された、打力に関する第１の周波数スペクトルの周波数成分から求められる上限周波数と下限周波数との間の周波数範囲を、上記打力判別閾値の周波数範囲として定めることを特徴とする構造体の劣化探査装置。
2. 打力データに基づいて、打撃時の打力が適正か否かを判別した結果を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の構造体の劣化探査装置。
3. ハンマによる打撃時の打音を検知し打音の信号を出力するマイクと、
   打撃時、マイクからの打音の信号をデータ処理して打音データとして取り込む測定打音データ取得手段と、
   打音データを周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する第２の周波数スペクトル変換手段と、
   パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化した音圧スペクトルを導く基準化手段と、
   基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出するピーク値算出手段と、
   算出された基準化音圧スペクトルのピーク値に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第１の健全部判定閾値として設定する第１の健全部判定閾値設定手段と、
   算出されたピーク値を第１の健全部判定閾値と比較し、探査対象の構造体の被打撃部位の健全性を判定して判定結果を表示する第１の健全性判定手段とを備えて構成され、
   探査対象の構造体の探査時、構造体をハンマで打撃すると、マイクからの打音の信号を周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換し、算出されたパーシャルオーバーオールを用いて変換された第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化された音圧スペクトルを導き、基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出し、算出されたピーク値を、設定された第１の健全部判定閾値と比較し、被打撃部が健全か否かを判定して表示するように構成したことを特徴とする請求項２に記載の構造体の劣化探査装置。
4. 測定打音データ取得手段により、予め探査対象の構造体に対応する構造または材質のうち少なくともいずれか１に応じて健全部のみを形成して製作された第１の試験体を打撃して、マイクにより打音の信号をデータ処理して打音データとして取り込み、第３の周波数スペクトル変換手段により第１の試験体について取り込まれた打音データを周波数解析して打音に関する第３の周波数スペクトルに変換し、基準化手段により、パーシャルオーバーオール算出手段で算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第３の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化した音圧スペクトルを導き、健全部を基準とするリファレンスデータとして記録するリファレンスデータ作成手段と、
   探査対象の構造体を打撃して測定された打音の測定結果から求められた音圧スペクトルのピーク値と、リファレンスデータに記録された音圧スペクトルのピーク値とを比較し誤差を算出する誤差算出手段と、
   算出された誤差に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第２の健全部判
   定閾値として設定する第２の健全部判定閾値設定手段と、
   算出された誤差を第２の健全部判定閾値と比較し、被打撃部の健全性を判定して判定結果を表示する第２の健全性判定手段とを備えて構成され、
   リファレンスデータ作成手段により作成された健全部を基準とするリファレンスデータの音圧スペクトルのピーク値と、探査対象の構造体を打撃して得られた音圧スペクトルのピーク値とを比較して求められた誤差を、設定された第２の健全部判定閾値と比較し、被打撃部が健全か否かを判定して表示するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の構造体の劣化探査装置。
5. 打力判別手段は、算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較し、打力下限値より小さい場合、打撃時の打力が弱、打力下限値以上かつ打力上限値以下の場合、打撃時の打力が適正、打力上限値より大きい場合、打撃時の打力が強と判別するよう構成され、
   算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較する際、打力下限値より小さい場合、打撃時の打力が弱、打力下限値以上かつ打力上限値以下の場合、打撃時の打力が適正、打力上限値より大きい場合、打撃時の打力が強と判別し、弱と強の場合、適正の範囲外と判別し、適正の場合、適正の範囲内と判別することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
6. 打力判別閾値は、予め探査対象の構造体に対応する構造または材質のうち少なくともいずれか１に応じて健全部と浮き部とを形成した第２の試験体を製作し、第２の試験体の打撃により健全部と浮き部との各周波数スペクトルの差異を求め、この差異に基づいて判定対象周波数範囲を決定するとともに、
   複数の検査員が異なる打力で前記第２の試験体に打撃試験を行った結果に基づいて打力上限値と打力下限値とを決定することを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
7. 打力判別閾値は、探査対象の構造体に対応する既知の判定パラメータを用いて設定され、判定パラメータに示された判定対象周波数範囲または打力上下限値のうちいずれか１により決定されることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
8. 第１の健全部判定閾値設定手段は、算出された基準化音圧スペクトルのピーク値に対し被打撃部がほぼ健全性ありと見なす第１の健全閾値とこの第１の健全閾値より高い値であってこれを超えるとほぼ浮き部ありと見なす第１の境界閾値とを含む判定閾値を、第１の健全部判定閾値として設定されるよう構成されるとともに、
   第１の健全性判定手段は、算出されたピーク値が第１の健全閾値以下のとき、健全と判定し、ピーク値が第１の健全閾値より大きく第１の境界閾値以下のとき、健全性不明と判定し、ピーク値が第１の境界閾値より大きいとき、浮きありと判定することを特徴とする請求項３ないし７のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
9. 第１の健全部判定閾値は、現場の探査対象の構造体を打撃して得られた打撃試験の打音データ、第２の試験体を打撃して得られた打撃試験の打音データまたは探査対象の構造体に対応する既知の判定パラメータのうちいずれか１に基づいて設定されることを特徴とする請求項６ないし８のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
10. 第１の健全部判定閾値は、現場の探査対象の構造体の打撃試験の打音データまたは第２の試験体の打撃試験の打音データに基づく場合、測定打音データ取得手段により取り込まれた打音データを、第２の周波数スペクトル変換手段により打音に関する第２の周波数スペクトルに変換し、この変換された第２の周波数スペクトルを基準化手段により基準化し
    て基準化音圧スペクトルを導き、導かれた基準化音圧スペクトルからピーク値算出手段によりピーク値を導き、健全部と浮き部とのピーク値の差に基づいて、被打撃部が健全か否かの判定を行う第１の健全閾値と第１の境界閾値とを決定することを特徴とする請求項６ないし９のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
11. 第２の健全部判定閾値設定手段は、算出された誤差に対し、被打撃部がほぼ健全性ありと見なす第２の健全閾値とこの第２の健全閾値より高い値であってこれを超えるとほぼ浮き部ありと見なす第２の境界閾値とを含む判定閾値を、第２の健全部判定閾値として設定するよう構成されるとともに、
    第２の健全性判定手段は、算出された誤差が第２の健全閾値以下のとき、健全と判定し、誤差が第２の健全閾値より大きく第２の境界閾値以下のとき、健全性不明と判定し、誤差が第２の境界閾値より大きいとき、浮きありと判定することを特徴とする請求項４ないし７のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
12. 打力判別手段により打力が適正範囲と判別された打音のデータについて、健全性の判定が行われることを特徴とする請求項３ないし１１のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
13. 力ピックアップから受け取った打力データとマイクから受け取った打音データとを関連付けて記録する打撃データ関連付け手段を備え、
    健全性の判定を、探査対象の構造体に対する打撃時の打力が適正範囲と判別された打音データについて行うとともに判定結果を記録することを特徴とする請求項３ないし１２のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
14. 探査対象の構造体を打撃した位置を特定して記録する打撃箇所特定手段と、
    健全性の判定結果と打撃位置とを関連づけて記録するとともに構造体に浮きが存在する場所を表示して分布図を作成する分布図作成手段とを備えたことを特徴とする請求項１３に記載の構造体の劣化探査装置。
15. リファレンスデータは、探査対象の構造体に対応する既知のリファレンスデータが用いられることを特徴とする請求項４ないし１４のうちいずれか１に記載の構造体の劣化探査装置。
16. 探査対象である構造体に対するハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、
    判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とに基づいて、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値を設定する打力判別閾値設定手段と、
    打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データを設定された打力判別閾値の打力上下限値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備え、
    打力判別閾値設定手段が、探査対象である構造体の健全部と浮き部との差が反映された、周波数解析された打撃データの周波数成分から求められる上限周波数と下限周波数との間の周波数範囲を、上記打力判別閾値の周波数範囲として定め、
    打力判別手段が、打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、設定された打力判別閾値の上下限値と比較することを特徴とする構造体の劣化探査装置。
17. 探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の衝撃を周波数解析し、設定した閾値に基づいて打力の適否を判別する劣化探査装置を用いた構造体の劣化探査方法であって、
    劣化探査装置を、
    ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する力ピックアップと、
    判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値として設定する打力判別閾値設定手段と、
    打撃時、力ピックアップから打力の信号を処理して打力データとして取り込む打力データ取得手段と、
    打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第１の周波数スペクトル変換手段と、
    変換された第１の周波数スペクトルのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出するパーシャルオーバーオール算出手段と、
    算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する打力判別手段とを備えて構成し、
    判定対象とする周波数範囲と打力上下限値とを、打力判別閾値として設定する第１の工程と、
    探査対象の構造体の打撃時、力ピックアップからの打力の信号を処理して打力データとして取り込む第２の工程と、
    打力データを周波数解析して打力に関する第１の周波数スペクトルに変換する第３の工程と、
    変換された第１の周波数スペクトルのうち、第１の工程で設定された打力判別閾値の判別対象周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、パーシャルオーバーオールを算出する第４の工程と、
    算出されたパーシャルオーバーオールを、打力判別閾値の打力下限値と打力上限値と比較し、打力が適正の範囲内にあるか否か判別する第５の工程とを有し、
    第１の工程において、探査対象である構造体の健全部と浮き部との差が反映された、打力に関する第１の周波数スペクトルの周波数成分から求められる上限周波数と下限周波数との間の周波数範囲を、打力判別閾値の周波数範囲として定めることを特徴とする構造体の劣化探査方法。
18. 打力データに基づいて、打撃時の打力が適正か否かを判別した結果を報知する報知手段を備えて構成し、
    第５の工程で得られた判別結果を報知する第６の工程を有することを特徴とする請求項１７に記載の構造体の劣化探査方法。
19. 劣化探査装置は、ハンマによる打撃時の打音を検知し打音の信号を出力するマイクと、
    打撃時、マイクからの打音の信号をデータ処理して打音データとして取り込む測定打音データ取得手段と、
    打音データを周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する第２の周波数スペクトル変換手段と、
    パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化した音圧スペクトルを導く基準化手段と、
    基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出するピーク値算出手段と、
    算出された基準化音圧スペクトルのピーク値に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第１の健全部判定閾値として設定する第１の健全部判定閾値設定手段と、
    算出されたピーク値を第１の健全部判定閾値と比較し、探査対象の構造体の被打撃部位の健全性を判定して表示する第１の健全性判定手段とを備えて構成され、
    判定閾値を第１の健全部判定閾値として設定する第７の工程と、
    探査対象の構造体の打撃時、マイクからの打音の信号を処理して打音データとして取り込む第８の工程と、
    打音データを周波数解析して打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する第９の工程と、
    パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化された音圧スペクトルを導く第１０の工程と、
    基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出する第１１の工程と、
    算出されたピーク値を、設定された第１の健全部判定閾値と比較し、探査対象の構造体の被打撃部が健全か否かを判定して表示する第１２の工程とを有することを特徴とする請求項１８に記載の構造体の劣化探査方法。
20. 劣化探査装置は、測定打音データ取得手段により、予め探査対象の構造体に対応する構
    造または材質のうち少なくともいずれか１に応じて健全部のみを形成して作製された第１の試験体を打撃して、マイクにより打音の信号をデータ処理して打音データとして取り込み、第３の周波数スペクトル変換手段により第１の試験体について取り込まれた打音データを周波数解析して打音に関する第３の周波数スペクトルに変換し、基準化手段により、パーシャルオーバーオール算出手段で算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第３の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化した音圧スペクトルを導き、健全部を基準とするリファレンスデータとして記録するリファレンスデータ作成手段と、
    探査対象の構造体を打撃して測定された打音の測定結果から求められた音圧スペクトルのピーク値と、リファレンスデータに記録された音圧スペクトルのピーク値とを比較し誤差を算出する誤差算出手段と、
    算出された誤差に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第２の健全部判定閾値として設定する第２の健全部判定閾値設定手段と、
    算出された誤差を第２の健全部判定閾値と比較し、被打撃部の健全性を判定して表示する第２の健全性判定手段とを備えて構成され、
    予め探査対象の構造体に対応する構造または材質のうち少なくともいずれか１に応じて健全部のみを形成した第１の試験体を製作する第１３の工程と、
    第１の試験体をハンマで打撃し、マイクからの打音の信号を処理して打音データとして取り込む第１４の工程と、
    取り込まれた打音の信号を周波数解析して第１の試験体の打音に関する第３の周波数スペクトルに変換する第１５の工程と、
    パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第３の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化された音圧スペクトルを、健全部を基準とするリファレンスデータとして記録する第１６の工程と、
    ピーク値算出手段により、リファレンスデータの基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出する第１７の工程と、
    誤差に対し被打撃部が健全か否かの判定を行う判定閾値を、第２の健全部判定閾値として設定する第１８の工程と、
    探査対象の構造体をハンマで打撃し、マイクからの打音の信号を処理して打音データとして取り込む第１９の工程と、
    取り込まれた打音の信号を周波数解析して探査対象の構造体の打音に関する第２の周波数スペクトルに変換する第２０の工程と、
    パーシャルオーバーオール算出手段により算出されたパーシャルオーバーオールを用いて第２の周波数スペクトルを打力で基準化し、基準化された音圧スペクトルを導く第２１の工程と、
    ピーク値算出手段により、第２の周波数スペクトルが基準化された音圧スペクトルからピーク値を算出する第２２の工程と、
    構造体の打音に関する第２の周波数スペクトルが基準化された基準化音圧スペクトルのピーク値とリファレンスデータに基づく第３の周波数スペクトルが基準化された基準化音圧スペクトルのピーク値とを比較して誤差を算出する第２３の工程と、
    算出された誤差を第２の健全部判定閾値と比較し、探査対象の構造体の被打撃部が健全か否かを判定する第２４の工程と、
    判定結果を表示する第２５の工程とを有することを特徴とする請求項１９に記載の構造体の劣化探査方法。
21. 探査対象の構造体をハンマで打撃し、打撃時の打撃データを設定した閾値に基づいて打力の適否を判別する構造体の劣化探査方法であって、
    打力の信号を出力可能な力ピックアップを用いて、ハンマによる打撃時の衝撃を検知し打力の信号を出力する工程と、
    判別対象とする周波数範囲と打力上下限値とに基づいて、打撃時の打力の強弱または適正範囲を判別する打力判別閾値を設定する工程と、
    打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データを設定された打力判別閾値の打力上下限値と比較し、打撃時の打力が適正か否かを判別する工程とを有し、
    打力判別閾値を設定する工程において、探査対象である構造体の健全部と浮き部との差が反映された、打力に関する第１の周波数スペクトルの周波数成分から求められる上限周波数と下限周波数との間の周波数範囲を、打力判別閾値の周波数範囲として定め、
    打力が適正か否かを判別する工程において、打力の信号に基づいて周波数解析された打撃データのうち、設定された打力判別閾値の周波数範囲の成分のみを抽出して合計し、設定された打力判別閾値の上下限値と比較することを特徴とする構造体の劣化探査方法。
    
    
    

Images