JP2003106830A - 弾性材料の長さの測定方法 - Google Patents
弾性材料の長さの測定方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 測定精度の向上。
【解決手段】 測定方法では、弾性材料Ａ中に発生して
いるひび割れＢを挟んで、その両側に一対の探触子Ｔ，
Ｒを設置し、これらの探触子Ｔ，Ｒ間に伝播させる弾性
波の伝播時間Ｔを測定して、ひび割れの深さｄを求め
る。この時に、探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少な
くとも３以上異ならせて、伝播時間Ｔをそれぞれについ
て測定する。そして、 【式】 に基づいて、最少二乗近似法による近似計算で、探触子
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの補正値αと、弾性材料Ａ中
の弾性波の伝播速度ｖ、および、ひび割れＢの深さｄを
算定する。
いるひび割れＢを挟んで、その両側に一対の探触子Ｔ，
Ｒを設置し、これらの探触子Ｔ，Ｒ間に伝播させる弾性
波の伝播時間Ｔを測定して、ひび割れの深さｄを求め
る。この時に、探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少な
くとも３以上異ならせて、伝播時間Ｔをそれぞれについ
て測定する。そして、 【式】 に基づいて、最少二乗近似法による近似計算で、探触子
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの補正値αと、弾性材料Ａ中
の弾性波の伝播速度ｖ、および、ひび割れＢの深さｄを
算定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、コンクリートな
どの弾性材料中に存在するひび割れの表面からの深さな
どの長さの測定方法に関し、特に、弾性材料中を伝播す
る弾性波の伝播時間を表面側から測定して、ひび割れ深
さなどの弾性材料の長さを求める測定方法に関するもの
である。
どの弾性材料中に存在するひび割れの表面からの深さな
どの長さの測定方法に関し、特に、弾性材料中を伝播す
る弾性波の伝播時間を表面側から測定して、ひび割れ深
さなどの弾性材料の長さを求める測定方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】コンクリートなどの弾性材料中に発生し
たひび割れ深さの測定方法として、超音波などの弾性波
を利用する方法が知られている。図８は、コンクリート
を対象とするひび割れ深さの測定方法の代表的な例を示
している。
たひび割れ深さの測定方法として、超音波などの弾性波
を利用する方法が知られている。図８は、コンクリート
を対象とするひび割れ深さの測定方法の代表的な例を示
している。
【０００３】この種の測定方法では、予め健全部でコン
クリートの超音波伝播速度を測定する。この際には、図
８（Ａ）に示すように、送信および受信側の一対の探触
子Ｔ Ｔ，ＴＲを中心間距離２ａで、コンクリートの表面
に設置し、送信側探触子ＴＴから発射した超音波を受信
側探触子ＴＲで受け、伝播時間Ｔ０を測定する。
クリートの超音波伝播速度を測定する。この際には、図
８（Ａ）に示すように、送信および受信側の一対の探触
子Ｔ Ｔ，ＴＲを中心間距離２ａで、コンクリートの表面
に設置し、送信側探触子ＴＴから発射した超音波を受信
側探触子ＴＲで受け、伝播時間Ｔ０を測定する。
【０００４】この場合の伝播速度ｖは、２ａ／Ｔ０で求
められる。次に、図８（Ｂ）に示すように、ひび割れを
挟んでその両側に一対の探触子ＴＴ，ＴＲをそれぞれ距
離ａの点に設置し、ひび割れを回折した超音波パルスの
伝播時間Ｔｃを測定する。
められる。次に、図８（Ｂ）に示すように、ひび割れを
挟んでその両側に一対の探触子ＴＴ，ＴＲをそれぞれ距
離ａの点に設置し、ひび割れを回折した超音波パルスの
伝播時間Ｔｃを測定する。
【０００５】そして、伝播時間Ｔｃに、測定した伝播速
度ｖを乗じて、超音波伝播距離に変換して、式ｄ＝ａ
｛（Ｔｃ／Ｔ０）２−１｝０．５より、ひび割れ深さｄ
を算定する。しかしながら、このような従来のひび割れ
深さの測定方法には、以下に説明する技術的な課題があ
った。
度ｖを乗じて、超音波伝播距離に変換して、式ｄ＝ａ
｛（Ｔｃ／Ｔ０）２−１｝０．５より、ひび割れ深さｄ
を算定する。しかしながら、このような従来のひび割れ
深さの測定方法には、以下に説明する技術的な課題があ
った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、前述したひ
び割れ深さの測定方法では、予め、コンクリートなどの
弾性材料中の、弾性波の伝播速度を測定する必要がある
が、測定対象材料の性状は、一様でなくバラツキがあ
り、伝播速度の正確な測定が難しく、その結果、測定誤
差が大きくなり、測定精度に解決すべき問題があった。
び割れ深さの測定方法では、予め、コンクリートなどの
弾性材料中の、弾性波の伝播速度を測定する必要がある
が、測定対象材料の性状は、一様でなくバラツキがあ
り、伝播速度の正確な測定が難しく、その結果、測定誤
差が大きくなり、測定精度に解決すべき問題があった。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、高
い精度が得られる弾性材料の長さの測定方法を提供する
ことにある。
てなされたものであって、その目的とするところは、高
い精度が得られる弾性材料の長さの測定方法を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、コンクリートなどの弾性材料中に存在し
ているひび割れ深さや、前記弾性材料中に存在している
反射面，空洞までの表面からの距離、ないしは前記弾性
材料の厚みなどの長さＬの測定方法において、測定対象
弾性材料の表面に所定の間隔を隔てて、中心間距離をＬ
ｃとする一対の探触子を設置し、前記探触子間に伝播さ
せる弾性波の伝播時間Ｔを測定して、前記長さＬを算出
する際に、前記一対の探触子の中心間距離Ｌｃを、少な
くとも３以上異ならせて、前記伝播時間Ｔをそれぞれに
ついて測定し、
に、本発明は、コンクリートなどの弾性材料中に存在し
ているひび割れ深さや、前記弾性材料中に存在している
反射面，空洞までの表面からの距離、ないしは前記弾性
材料の厚みなどの長さＬの測定方法において、測定対象
弾性材料の表面に所定の間隔を隔てて、中心間距離をＬ
ｃとする一対の探触子を設置し、前記探触子間に伝播さ
せる弾性波の伝播時間Ｔを測定して、前記長さＬを算出
する際に、前記一対の探触子の中心間距離Ｌｃを、少な
くとも３以上異ならせて、前記伝播時間Ｔをそれぞれに
ついて測定し、
【式】
に基づいて、最少二乗近似法により、前記探触子間距離
の補正値αと、前記弾性材料中の弾性波の伝播速度ｖ、
および、前記長さＬを求める。
の補正値αと、前記弾性材料中の弾性波の伝播速度ｖ、
および、前記長さＬを求める。
【０００９】このように構成した弾性材料の長さの測定
方法によれば、従来の測定方法のように、予め弾性波の
伝播速度を求めないで、探触子の中心間距離Ｌｃを、少
なくとも３以上異ならせて、複数の伝播時間Ｔを測定
し、この測定結果に基づいて、
方法によれば、従来の測定方法のように、予め弾性波の
伝播速度を求めないで、探触子の中心間距離Ｌｃを、少
なくとも３以上異ならせて、複数の伝播時間Ｔを測定
し、この測定結果に基づいて、
により、探触子間距離の補正値α，弾性材料中の弾性波
の伝播速度ｖ，長さＬを、最少二乗近似法により算定す
るので、後述する実験結果からも明らかなように、高精
度にひび割れ深さを求めることができる。
の伝播速度ｖ，長さＬを、最少二乗近似法により算定す
るので、後述する実験結果からも明らかなように、高精
度にひび割れ深さを求めることができる。
【００１０】前記長さＬは、これが前記弾性材料中に存
在するひび割れ深さｄの場合には、前記一対の探触子を
前記ひび割れを挟んでその両側に設置し、前記ひび割れ
を迂回する回折波に基づいて、前記弾性波の伝播時間Ｔ
を測定することで、ひび割れ深さｄを算出することがで
きる。
在するひび割れ深さｄの場合には、前記一対の探触子を
前記ひび割れを挟んでその両側に設置し、前記ひび割れ
を迂回する回折波に基づいて、前記弾性波の伝播時間Ｔ
を測定することで、ひび割れ深さｄを算出することがで
きる。
【００１１】前記長さＬは、これが前記弾性材料の厚み
ｔの場合には、前記弾性波が前記弾性材料の厚み方向に
伝播し、前記弾性材料の底面からの反射波に基づいて、
前記弾性波の伝播時間Ｔを測定することで、厚みｔを算
出することができる。
ｔの場合には、前記弾性波が前記弾性材料の厚み方向に
伝播し、前記弾性材料の底面からの反射波に基づいて、
前記弾性波の伝播時間Ｔを測定することで、厚みｔを算
出することができる。
【００１２】前記長さＬは、これが前記弾性材料中に存
在する反射面や空洞までの表面からの距離ｄ１の場合に
は、前記弾性波が前記弾性材料の厚み方向に伝播し、前
記弾性材料中に存在する前記反射面ないしは空洞からの
反射波に基づいて、前記弾性波の伝播時間Ｔを測定する
ことで、距離ｄ１を算出することができる。
在する反射面や空洞までの表面からの距離ｄ１の場合に
は、前記弾性波が前記弾性材料の厚み方向に伝播し、前
記弾性材料中に存在する前記反射面ないしは空洞からの
反射波に基づいて、前記弾性波の伝播時間Ｔを測定する
ことで、距離ｄ１を算出することができる。
【００１３】本発明では、前記伝播時間Ｔを測定する際
に、前記探触子の中心間距離Ｌｃと前記弾性波の伝播時
間Ｔとが概略比例関係にあることを確認することが望ま
しい。
に、前記探触子の中心間距離Ｌｃと前記弾性波の伝播時
間Ｔとが概略比例関係にあることを確認することが望ま
しい。
【００１４】このような条件に従って、測定を行うと、
測定状態の正当性を確保することができ、明らかな誤計
測を除去できるので、より一層高精度にひび割れ深さを
求めることができる。
測定状態の正当性を確保することができ、明らかな誤計
測を除去できるので、より一層高精度にひび割れ深さを
求めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１
は、本発明にかかる弾性材料の長さの測定方法の第１実
施例を示している。
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１
は、本発明にかかる弾性材料の長さの測定方法の第１実
施例を示している。
【００１６】同図に示した測定方法では、測定対象の長
さＬが、コンクリートなどの弾性材料Ａ中に発生してい
るひび割れＢの深さｄであって、この深さｄを算出する
際には、弾性材料Ａの表面に一対の探触子Ｔ，Ｒが設置
される。
さＬが、コンクリートなどの弾性材料Ａ中に発生してい
るひび割れＢの深さｄであって、この深さｄを算出する
際には、弾性材料Ａの表面に一対の探触子Ｔ，Ｒが設置
される。
【００１７】一対の探触子Ｔ，Ｒは、ひび割れＢを中心
にして、これを挟んで、その両側に同じ間隔で設置し、
これらの探触子Ｔ，Ｒ間に伝播させる弾性波の伝播時間
Ｔ０を測定して、ひび割れの深さｄを求めることが基本
構成となっている。
にして、これを挟んで、その両側に同じ間隔で設置し、
これらの探触子Ｔ，Ｒ間に伝播させる弾性波の伝播時間
Ｔ０を測定して、ひび割れの深さｄを求めることが基本
構成となっている。
【００１８】この時に、本実施例では、一対の探触子
Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少なくとも３以上異ならせ
て、伝播時間Ｔ０をそれぞれについて測定する。そし
て、
Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少なくとも３以上異ならせ
て、伝播時間Ｔ０をそれぞれについて測定する。そし
て、
【式１】
に基づいて、最少二乗近似法による近似計算で、探触子
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの補正値αと、弾性材料Ａ中
の弾性波の伝播速度ｖ、および、ひび割れＢの深さｄを
算定する。
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの補正値αと、弾性材料Ａ中
の弾性波の伝播速度ｖ、および、ひび割れＢの深さｄを
算定する。
【００１９】ここで、探触子Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃ
の補正値αは、以下の考察により、考慮することとし
た。すなわち、弾性材料ａの表面に探触子Ｔ，Ｒを設置
し、これらの間に弾性波を伝播させる際には、弾性波の
入射ないしは発射点は、各探触子Ｔ，Ｒの中心点ではな
く、所定距離だけずれた位置が、これらのポイントであ
るとの知得に基づいている。
の補正値αは、以下の考察により、考慮することとし
た。すなわち、弾性材料ａの表面に探触子Ｔ，Ｒを設置
し、これらの間に弾性波を伝播させる際には、弾性波の
入射ないしは発射点は、各探触子Ｔ，Ｒの中心点ではな
く、所定距離だけずれた位置が、これらのポイントであ
るとの知得に基づいている。
【００２０】また、本実施例の測定方法では、弾性材料
Ａ中を伝播する弾性波の伝播時間Ｔ ０は、図１に破線で
示すように、発射側の探触子Ｔから放出された弾性波
が、ひび割れＢの先端を迂回して、受信側の探触子Ｒに
到達するまでの時間となり、ひび割れＢを迂回する回折
波に基づいて、弾性波の伝播時間Ｔ０を測定することに
なる。
Ａ中を伝播する弾性波の伝播時間Ｔ ０は、図１に破線で
示すように、発射側の探触子Ｔから放出された弾性波
が、ひび割れＢの先端を迂回して、受信側の探触子Ｒに
到達するまでの時間となり、ひび割れＢを迂回する回折
波に基づいて、弾性波の伝播時間Ｔ０を測定することに
なる。
【００２１】さらに、この伝播時間Ｔ０を測定する際
に、探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃと弾性波の伝播時間
Ｔ０とが、概略比例関係にあることを確認するようにし
た。
に、探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃと弾性波の伝播時間
Ｔ０とが、概略比例関係にあることを確認するようにし
た。
【００２２】これは、同一点のひび割れＢの深さｄを測
定する場合には、探触子Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃと伝
播時間Ｔ０との関係が、式１に示すように、概略比例関
係になるので、この関係を測定中に、例えば、グラフ上
にプロットすることなどにより確認するようにしてい
る。
定する場合には、探触子Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃと伝
播時間Ｔ０との関係が、式１に示すように、概略比例関
係になるので、この関係を測定中に、例えば、グラフ上
にプロットすることなどにより確認するようにしてい
る。
【００２３】このような条件に従って、一対の探触子
Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを異ならせて、伝播時間Ｔ０を
測定すると、測定状態の正当性を確保することができる
ので、より一層高精度にひび割れ深さｄを求めることが
できる。
Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを異ならせて、伝播時間Ｔ０を
測定すると、測定状態の正当性を確保することができる
ので、より一層高精度にひび割れ深さｄを求めることが
できる。
【００２４】さて、以上のように構成した弾性材料Ａの
ひび割れ深さｄの測定方法によれば、従来の測定方法の
ように、予め弾性波の伝播速度を求めないで、探触子
Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少なくとも３以上異ならせ
て、複数の伝播時間Ｔ０を測定し、この測定結果に基づ
いて、
ひび割れ深さｄの測定方法によれば、従来の測定方法の
ように、予め弾性波の伝播速度を求めないで、探触子
Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少なくとも３以上異ならせ
て、複数の伝播時間Ｔ０を測定し、この測定結果に基づ
いて、
【式１】
により、探触子間距離の補正値α，弾性材料中の弾性波
の伝播速度ｖ，ひび割れの深さｄの各変数を、最少二乗
近似法により算定するので、後述する実験結果からも明
らかなように、高精度にひび割れ深さｄを求めることが
できる。
の伝播速度ｖ，ひび割れの深さｄの各変数を、最少二乗
近似法により算定するので、後述する実験結果からも明
らかなように、高精度にひび割れ深さｄを求めることが
できる。
【００２５】本発明者らは、本発明の有効性を確認する
ために、弾性材料Ａとして、コンクリートモデルを設定
し、コンクリート部材内部に超音波伝播速度の分布が発
生している場合においても本発明が適用できるか、２次
元の有限要素差分法による超音波解析を行い、適用性の
確認を行った。
ために、弾性材料Ａとして、コンクリートモデルを設定
し、コンクリート部材内部に超音波伝播速度の分布が発
生している場合においても本発明が適用できるか、２次
元の有限要素差分法による超音波解析を行い、適用性の
確認を行った。
【００２６】なお、このようなモデルを設定したのは、
以下の理由に基づいている、すなわち、本願発明の測定
方法が適用される弾性材料であるコンクリートは、実際
の構造物とした場合には、内部の圧縮強度が均一でない
ことが知られている。
以下の理由に基づいている、すなわち、本願発明の測定
方法が適用される弾性材料であるコンクリートは、実際
の構造物とした場合には、内部の圧縮強度が均一でない
ことが知られている。
【００２７】例えば、ブリーディング量が多いコンクリ
ートを使用した場合、打ち込んだ部材の上部で、圧縮強
度が下部よりも低下したり、型枠の早期脱型などの影響
でコンクリートが乾燥し、表層部の圧縮強度や弾性係数
が、内部よりも低下することがある。
ートを使用した場合、打ち込んだ部材の上部で、圧縮強
度が下部よりも低下したり、型枠の早期脱型などの影響
でコンクリートが乾燥し、表層部の圧縮強度や弾性係数
が、内部よりも低下することがある。
【００２８】このような状況下で、弾性波、すなわち、
超音波の伝播速度を測定して、ひび割れ深さを算定する
際には、伝播速度が部分的に異なることになり、伝播速
度が均一でない場合にも、本発明の測定方法の有効性を
確認しておく必要があり、このために以下に説明するモ
デルでの解析を行ったものである。
超音波の伝播速度を測定して、ひび割れ深さを算定する
際には、伝播速度が部分的に異なることになり、伝播速
度が均一でない場合にも、本発明の測定方法の有効性を
確認しておく必要があり、このために以下に説明するモ
デルでの解析を行ったものである。
【００２９】この解析では、コンクリートモデル中に図
２に示すようなひび割れＢが存在する場合を想定して、
本発明の測定方法を適用して、そのひび割れ深さｄを求
めた。
２に示すようなひび割れＢが存在する場合を想定して、
本発明の測定方法を適用して、そのひび割れ深さｄを求
めた。
【００３０】図２に示したコンクリートモデルは、ａ，
ｂからなる２層コンクリートモデルであって、上側のａ
層が、５０ｍｍの厚みで、その下側のｂ層が１５０ｍｍ
厚みを有している。
ｂからなる２層コンクリートモデルであって、上側のａ
層が、５０ｍｍの厚みで、その下側のｂ層が１５０ｍｍ
厚みを有している。
【００３１】この場合、ａ層の超音波伝播速度を４０５
０ｍ／ｓｅｃとし、ｂ層の超音波伝播速度４４００ｍ／
ｓｅｃとし、中央部にａ，ｂ層間に跨がる幅１．０ｍ
ｍ、深さｄが１００ｍｍのひび割れＢを配置した。
０ｍ／ｓｅｃとし、ｂ層の超音波伝播速度４４００ｍ／
ｓｅｃとし、中央部にａ，ｂ層間に跨がる幅１．０ｍ
ｍ、深さｄが１００ｍｍのひび割れＢを配置した。
【００３２】解析条件は、入力波として、図３に示す１
００ｋＨｚのｓｉｎｅ ｇａｕｓｓｉａｎパルス波を与
え、メッシュサイズは、縦横とも１ｍｍとし、解析ステ
ップは、０．１９μｓｅｃピッチとした。
００ｋＨｚのｓｉｎｅ ｇａｕｓｓｉａｎパルス波を与
え、メッシュサイズは、縦横とも１ｍｍとし、解析ステ
ップは、０．１９μｓｅｃピッチとした。
【００３３】図４は、図２に示したコンクリートモデル
の供試体を実際に作製し、この供試体において、探触子
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの値を、約４０〜１３０ｍｍ
の範囲内で８回異ならせて、各中心間距離ごとに伝播時
間を実測測定した場合の測定結果をグラフ表示したもの
である。
の供試体を実際に作製し、この供試体において、探触子
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの値を、約４０〜１３０ｍｍ
の範囲内で８回異ならせて、各中心間距離ごとに伝播時
間を実測測定した場合の測定結果をグラフ表示したもの
である。
【００３４】この測定結果から、
【式１】
に、その値を代入して、未知数である探触子間距離の補
正値α，弾性材料中の弾性波の伝播速度ｖ，ひび割れの
深さｄが含まれた連立方程式を得た。そして、この連立
方程式を最少二乗近似法により解いて、探触子間距離の
補正値α，弾性材料中の弾性波の伝播速度ｖ，ひび割れ
の深さｄに関して、各変数の近似値を求めたところ、補
正値αが、３７．６ｍｍ、弾性波の伝播速度ｖが、４３
０５ｍ／ｓｅｃ、ひび割れの深さｄが、１０４．０ｍｍ
となった。
正値α，弾性材料中の弾性波の伝播速度ｖ，ひび割れの
深さｄが含まれた連立方程式を得た。そして、この連立
方程式を最少二乗近似法により解いて、探触子間距離の
補正値α，弾性材料中の弾性波の伝播速度ｖ，ひび割れ
の深さｄに関して、各変数の近似値を求めたところ、補
正値αが、３７．６ｍｍ、弾性波の伝播速度ｖが、４３
０５ｍ／ｓｅｃ、ひび割れの深さｄが、１０４．０ｍｍ
となった。
【００３５】この場合のひび割れ深さｄの誤差は、設定
値に対して、４％であり、コンクリート内部に超音波の
伝播速度に分布がある場合でも、高精度のひび割れ深さ
の測定が可能であることを確認できた。
値に対して、４％であり、コンクリート内部に超音波の
伝播速度に分布がある場合でも、高精度のひび割れ深さ
の測定が可能であることを確認できた。
【００３６】なお、上述した解析では、探触子Ｔ，Ｒの
中心間距離Ｌｃを８回異ならせて、複数の伝播時間Ｔ０
を測定し、この測定結果に基づいて、ひび割れ深さｄを
算定する場合を例示したが、本発明では、未知数が３個
なので、３以上の連立方程式が得られれば、ひび割れ深
さｄの算定が可能になる。
中心間距離Ｌｃを８回異ならせて、複数の伝播時間Ｔ０
を測定し、この測定結果に基づいて、ひび割れ深さｄを
算定する場合を例示したが、本発明では、未知数が３個
なので、３以上の連立方程式が得られれば、ひび割れ深
さｄの算定が可能になる。
【００３７】図５および図６は、本発明にかかる弾性材
料の長さの測定方法の第２実施例を示している。なお、
以下の説明では、上記第１実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
料の長さの測定方法の第２実施例を示している。なお、
以下の説明では、上記第１実施例と同一もしくは相当す
る部分には、同一符号を付してその説明を省略するとと
もに、以下にその特徴点についてのみ説明する。
【００３８】同図に示した測定方法では、測定対象の長
さＬが、コンクリートなどの弾性材料Ａの厚みｔであっ
て、この厚みｔを算出する際には、上記第１実施例と同
様に、弾性材料Ａの表面に一対の探触子Ｔ，Ｒが設置さ
れる。
さＬが、コンクリートなどの弾性材料Ａの厚みｔであっ
て、この厚みｔを算出する際には、上記第１実施例と同
様に、弾性材料Ａの表面に一対の探触子Ｔ，Ｒが設置さ
れる。
【００３９】本実施例では、上記第１実施例と同様に、
一対の探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少なくとも３
以上異ならせて、伝播時間Ｔ１をそれぞれについて測定
し、
一対の探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少なくとも３
以上異ならせて、伝播時間Ｔ１をそれぞれについて測定
し、
【式２】
に基づいて、最少二乗近似法による近似計算で、探触子
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの補正値αと、弾性材料Ａ中
の弾性波の伝播速度ｖ、および、厚みｔを算定する。
なお、この式２は、実質的には、第１実施例の式１と同
じである。
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの補正値αと、弾性材料Ａ中
の弾性波の伝播速度ｖ、および、厚みｔを算定する。
なお、この式２は、実質的には、第１実施例の式１と同
じである。
【００４０】本実施例の場合にも、探触子Ｔ，Ｒ間の中
心間距離Ｌｃの補正値αは、第１実施例と同様の理由か
ら採用する。
心間距離Ｌｃの補正値αは、第１実施例と同様の理由か
ら採用する。
【００４１】また、本実施例の測定方法では、弾性材料
Ａ中を伝播する弾性波の伝播時間Ｔ １は、図５に破線で
示すように、発射側の探触子Ｔから放出された弾性波
が、弾性材料Ａの厚み方向を伝播し、その底面で反射し
た反射波が受信側の探触子Ｒに到達するまでの時間とな
り、反射波に基づいて、弾性波の伝播時間Ｔ１を測定す
ることになる。
Ａ中を伝播する弾性波の伝播時間Ｔ １は、図５に破線で
示すように、発射側の探触子Ｔから放出された弾性波
が、弾性材料Ａの厚み方向を伝播し、その底面で反射し
た反射波が受信側の探触子Ｒに到達するまでの時間とな
り、反射波に基づいて、弾性波の伝播時間Ｔ１を測定す
ることになる。
【００４２】図6は、所定周波数の弾性波を探触子Ｔか
ら発射させた際に、探触子Ｒで受信する弾性波の波形を
示している。なお、この図に示した受信波形は、弾性材
料Ａ中に第１実施例で示したひび割れＢが存在する場合
の波形図である。
ら発射させた際に、探触子Ｒで受信する弾性波の波形を
示している。なお、この図に示した受信波形は、弾性材
料Ａ中に第１実施例で示したひび割れＢが存在する場合
の波形図である。
【００４３】弾性材料Ａの表面に一対の探触子Ｔ，Ｒを
所定の間隔で配置して、所定周波数の弾性波を探触子Ｔ
から発射させると、まず、受信側の探触子Ｒには、弾性
材料Ａの表面ないしはその近傍を伝播して探触子Ｒに短
時間に到達する波形が現われる。
所定の間隔で配置して、所定周波数の弾性波を探触子Ｔ
から発射させると、まず、受信側の探触子Ｒには、弾性
材料Ａの表面ないしはその近傍を伝播して探触子Ｒに短
時間に到達する波形が現われる。
【００４４】その後、所定の間隔Ｔ０経過した後に、ひ
び割れＢを迂回した回折波の波形が現われ、さらにこの
所定時間後に弾性材料Ａの底面で反射した反射波の波形
が現われ、本実施例では、この波形が出現するまでの時
間を伝播時間Ｔ１として測定する。反射波の受信波形
は、回折波の波形よりも振幅が大きくなるので、容易に
検知することができる。
び割れＢを迂回した回折波の波形が現われ、さらにこの
所定時間後に弾性材料Ａの底面で反射した反射波の波形
が現われ、本実施例では、この波形が出現するまでの時
間を伝播時間Ｔ１として測定する。反射波の受信波形
は、回折波の波形よりも振幅が大きくなるので、容易に
検知することができる。
【００４５】そして、得られた複数の伝播時間Ｔ１の測
定値から、式２に従って、複数の連立方程式を得て、弾
性材料ａの厚みｔを算出することになる。本実施例の場
合にも、探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃと弾性波の伝播
時間Ｔ１とが式１の関係にあることを確認することもで
きる。このようにして弾性材料Ａの厚みｔを測定する
と、第１実施例と同様に、高精度の測定値が得られる。
定値から、式２に従って、複数の連立方程式を得て、弾
性材料ａの厚みｔを算出することになる。本実施例の場
合にも、探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃと弾性波の伝播
時間Ｔ１とが式１の関係にあることを確認することもで
きる。このようにして弾性材料Ａの厚みｔを測定する
と、第１実施例と同様に、高精度の測定値が得られる。
【００４６】図７は、本発明にかかる弾性材料の長さの
測定方法の第３実施例を示している。なお、以下の説明
では、上記第１実施例と同一もしくは相当する部分に
は、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以
下にその特徴点についてのみ説明する。
測定方法の第３実施例を示している。なお、以下の説明
では、上記第１実施例と同一もしくは相当する部分に
は、同一符号を付してその説明を省略するとともに、以
下にその特徴点についてのみ説明する。
【００４７】同図に示した測定方法では、測定対象の長
さＬが、コンクリートなどの弾性材料Ａ中に空洞Ｃが存
在していて、弾性材料Ａの表面から空洞Ｃまでの距離ｄ
１を測定する際に本発明を適用している。
さＬが、コンクリートなどの弾性材料Ａ中に空洞Ｃが存
在していて、弾性材料Ａの表面から空洞Ｃまでの距離ｄ
１を測定する際に本発明を適用している。
【００４８】空洞Ｃまでの距離ｄ１を算出する際には、
上記第１実施例と同様に、弾性材料Ａの表面に一対の探
触子Ｔ，Ｒが設置される。
上記第１実施例と同様に、弾性材料Ａの表面に一対の探
触子Ｔ，Ｒが設置される。
【００４９】本実施例では、上記第１実施例と同様に、
一対の探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少なくとも３
以上異ならせて、伝播時間Ｔ２をそれぞれについて測定
し、
一対の探触子Ｔ，Ｒの中心間距離Ｌｃを、少なくとも３
以上異ならせて、伝播時間Ｔ２をそれぞれについて測定
し、
【式３】
に基づいて、最少二乗近似法による近似計算で、探触子
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの補正値αと、弾性材料Ａ中
の弾性波の伝播速度ｖ、および、距離ｄ１を算定する。
なお、この式３は、実質的には、第１実施例の式１と同
じである。
Ｔ，Ｒ間の中心間距離Ｌｃの補正値αと、弾性材料Ａ中
の弾性波の伝播速度ｖ、および、距離ｄ１を算定する。
なお、この式３は、実質的には、第１実施例の式１と同
じである。
【００５０】本実施例の場合にも、探触子Ｔ，Ｒ間の中
心間距離Ｌｃの補正値αは、第１実施例と同様の理由か
ら採用する。
心間距離Ｌｃの補正値αは、第１実施例と同様の理由か
ら採用する。
【００５１】また、本実施例の測定方法では、弾性材料
Ａ中を伝播する弾性波の伝播時間Ｔ ２は、図7に破線で
示すように、発射側の探触子Ｔから放出された弾性波
が、弾性材料Ａの厚み方向を伝播し、空洞Ｃで反射した
反射波が受信側の探触子Ｒに到達するまでの時間とな
り、反射波に基づいて、弾性波の伝播時間Ｔ２を測定す
ることになる。
Ａ中を伝播する弾性波の伝播時間Ｔ ２は、図7に破線で
示すように、発射側の探触子Ｔから放出された弾性波
が、弾性材料Ａの厚み方向を伝播し、空洞Ｃで反射した
反射波が受信側の探触子Ｒに到達するまでの時間とな
り、反射波に基づいて、弾性波の伝播時間Ｔ２を測定す
ることになる。
【００５２】この伝播時間Ｔ２の測定は、第２実施例と
実質的に同じ反射波が出現するまでの時間となる。そし
て、得られた複数の伝播時間Ｔ２の測定値から、式３に
従って、複数の連立方程式を得て、弾性材料Ａ中に存在
する空洞Ｃまでの距離ｄ１を算出することになる。
実質的に同じ反射波が出現するまでの時間となる。そし
て、得られた複数の伝播時間Ｔ２の測定値から、式３に
従って、複数の連立方程式を得て、弾性材料Ａ中に存在
する空洞Ｃまでの距離ｄ１を算出することになる。
【００５３】本実施例の場合にも、探触子Ｔ，Ｒの中心
間距離Ｌｃと弾性波の伝播時間Ｔ２とが式１の関係にあ
ることを確認することもできる。このようにして空洞Ｃ
までの距離ｄ１を測定すると、第１実施例と同様に、高
精度の測定値が得られる。
間距離Ｌｃと弾性波の伝播時間Ｔ２とが式１の関係にあ
ることを確認することもできる。このようにして空洞Ｃ
までの距離ｄ１を測定すると、第１実施例と同様に、高
精度の測定値が得られる。
【００５４】なお、図７に示した実施例では、空洞Ｃに
替えて、同図に仮想線で示すように、弾性材料Ａ中に弾
性波の反射面Ｄが存在する際に、その表面からの距離を
測定する場合にも適用することができる。
替えて、同図に仮想線で示すように、弾性材料Ａ中に弾
性波の反射面Ｄが存在する際に、その表面からの距離を
測定する場合にも適用することができる。
【００５５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かかる弾性材料の長さの測定方法によれば、高精度での
ひび割れ深さや厚みなどの長さの算定が可能になる。
かかる弾性材料の長さの測定方法によれば、高精度での
ひび割れ深さや厚みなどの長さの算定が可能になる。
【図１】本発明にかかる弾性材料の長さの測定方法をひ
び割れの深さ測定に適用した場合に、伝播時間を測定す
る際の側面説明図である。
び割れの深さ測定に適用した場合に、伝播時間を測定す
る際の側面説明図である。
【図２】本発明の効果を確認するために行った解析で設
定したコンクリートモデルの説明図である。
定したコンクリートモデルの説明図である。
【図３】図２に示したコンクリートモデルに加えた超音
波の波形図である。
波の波形図である。
【図４】図２に示したモデルで超音波伝播時間を測定し
た際の測定結果である。
た際の測定結果である。
【図５】本発明にかかる弾性材料の長さの測定方法を厚
み測定に適用した場合に、伝播時間を測定する際の側面
説明図である。
み測定に適用した場合に、伝播時間を測定する際の側面
説明図である。
【図６】図５に示した探触子の受信側に現われる伝播波
形の説明図である。
形の説明図である。
【図７】本発明にかかる弾性材料の長さの測定方法を空
洞距離の測定に適用した場合に、伝播時間を測定する際
の側面説明図である。
洞距離の測定に適用した場合に、伝播時間を測定する際
の側面説明図である。
【図８】従来のひび割れの深さ測定の説明図である。
Ａ 弾性材料
Ｂ ひび割れ
Ｔ 探触子
Ｒ 探触子
Ｌ 弾性材料中の長さ
ｄ ひび割れ深さ
ｔ 弾性材料の厚さ
ｌ 表面から空洞までの距離
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 平田 隆祥
東京都清瀬市下清戸４−640 株式会社大
林組技術研究所内
Ｆターム(参考） 2F068 AA06 AA24 AA28 AA48 BB14
BB26 EE01 FF11 FF12 FF16
FF25 KK14 QQ34
2G047 AA08 AA10 BA03 BB02 BC08
BC18 EA10 GA14 GA15 GG30
Claims (5)
- 【請求項１】 コンクリートなどの弾性材料中に存在し
ているひび割れ深さや、前記弾性材料中に存在している
反射面，空洞までの表面からの距離、ないしは前記弾性
材料の厚みなどの長さＬの測定方法において、 測定対象弾性材料の表面に所定の間隔を隔てて、中心間
距離をＬｃとする一対の探触子を設置し、前記探触子間
に伝播させる弾性波の伝播時間Ｔを測定して、前記長さ
Ｌを算出する際に、 前記一対の探触子の中心間距離Ｌｃを、少なくとも３以
上異ならせて、前記伝播時間Ｔをそれぞれについて測定
し、 【式】 に基づいて、最少二乗近似法により、 前記探触子間距離の補正値αと、前記弾性材料中の弾性
波の伝播速度ｖ、および、前記長さＬを求めることを特
徴とする弾性材料の長さの測定方法。 - 【請求項２】 前記長さＬは、前記弾性材料中に存在す
るひび割れ深さｄであって、 前記一対の探触子を前記ひび割れを挟んでその両側に設
置し、前記ひび割れを迂回する回折波に基づいて、前記
弾性波の伝播時間Ｔを測定することを特徴とする請求項
１記載の弾性材料の長さの測定方法。 - 【請求項３】 前記長さＬは、前記弾性材料の厚みｔで
あって、 前記弾性波が前記弾性材料の厚み方向に伝播し、前記弾
性材料の底面からの反射波に基づいて、前記弾性波の伝
播時間Ｔを測定することを特徴とする請求項１記載の弾
性材料の長さの測定方法。 - 【請求項４】 前記長さＬは、前記弾性材料中に存在す
る反射面や空洞までの表面からの距離ｄ１であって、 前記弾性波が前記弾性材料の厚み方向に伝播し、前記弾
性材料中に存在する前記反射面ないしは空洞からの反射
波に基づいて、前記弾性波の伝播時間Ｔを測定すること
を特徴とする請求項１記載の弾性材料の長さの測定方
法。 - 【請求項５】 前記伝播時間Ｔを測定する際に、前記探
触子の中心間距離Ｌｃと前記弾性波の伝播時間Ｔとが概
略比例関係にあることを確認することを特徴とする請求
項１から３のいずれか１項記載の弾性材料の長さの測定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001300755A JP2003106830A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 弾性材料の長さの測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001300755A JP2003106830A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 弾性材料の長さの測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003106830A true JP2003106830A (ja) | 2003-04-09 |
Family
ID=19121283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001300755A Pending JP2003106830A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 弾性材料の長さの測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003106830A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205848A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Tottori Univ | 超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法及びそのひび割れ深さ探査装置 |
| JP2011133415A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Shimizu Corp | Ｓｃ構造における空隙検査方法 |
| CN104019777A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-09-03 | 西安热工研究院有限公司 | 汽轮机叶片表面开口裂纹深度的超声测量方法 |
| CN104833322A (zh) * | 2015-03-19 | 2015-08-12 | 云南省公路科学技术研究院 | 混凝土表面浅裂缝超声波三维检测装置及其检测方法 |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001300755A patent/JP2003106830A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JPN6010026440, 平田隆祥、魚本健人, "超音波法によるコンクリ−ト構造物のひび割れ調査に関する研究 （１） 複合手法によるひび割れ深さ測定精度の検", 生産研究, 200010, Ｖｏｌ．５２、Ｎｏ．１０, 第４９３−４９６頁, JP * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007205848A (ja) * | 2006-02-01 | 2007-08-16 | Tottori Univ | 超音波法によるコンクリート構造物のひび割れ深さ探査方法及びそのひび割れ深さ探査装置 |
| JP2011133415A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-07 | Shimizu Corp | Ｓｃ構造における空隙検査方法 |
| CN104019777A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-09-03 | 西安热工研究院有限公司 | 汽轮机叶片表面开口裂纹深度的超声测量方法 |
| CN104833322A (zh) * | 2015-03-19 | 2015-08-12 | 云南省公路科学技术研究院 | 混凝土表面浅裂缝超声波三维检测装置及其检测方法 |
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|
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